CN104017637B - 一种环保型微乳化微量切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于，由以下重量百分比的原料制造而成：脂肪酸单酯40～50％；脂肪醇聚氧乙烯醚20～30％；油酸5～10％；硫化脂肪5～10％；烷基磷酸酯1～3％；氢氧化钾或氢氧化钠2～3％；去离子水余量。本发明提供的上述环保型微乳化微量切削液，具有很好生物降解性，良好的极压抗磨性和润滑性，配合微量润滑装置使用，使用量可以减少至原来的10％以下，还能达到良好的润滑和冷却效果，节能减排、环境保护效益显著。

Description

一种环保型微乳化微量切削液及其制备方法
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种环保型微乳化微量切削液及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑和冷却，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康。
在提倡节能减排、环境保护、绿色生产的今天，急需一种新的金属切削加工工艺。微量切削和微乳化技术是近几年发展起来的金属绿色加工新技术，就是在金属切削加工过程中使用微量润滑系统将极压抗磨性、润滑性和生物可降解性极好的微乳液喷洒于加工刀具和加工表面进行润滑、冷却，解决传统加工时切削油、液使用量大、浪费泄漏量大等问题，并且少量的加工液在自然界中可以快速生物降解，节能减排、环境保护效果良好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于金属切削加工工艺中配合微量润滑装置使用的环保型微乳化微量切削液，以代替原有的传统的以矿物油或植物油或切削液作为金属加工切削油/液。
本发明提供了一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于，由以下重量百分比的原料制造而成：
其中，脂肪酸单酯为等摩尔的C12～C18的脂肪酸和C1～C10的一元或多元醇进行酯化反应生成的产物。
优选自油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸乙酯、油酸丁酯、单油酸甘油酯、单硬酯酸甘油酯、脱水山梨醇单油酸酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丁酯中的一种或几种的混合物等。此类，脂肪酸单酯具有良好的润滑性，容易水解成润滑性良好的脂肪酸和醇，生物降解性能优良。
此外，在本发明中，脂肪醇聚氧乙烯醚为由脂肪醇和环氧乙烷通过加成反应生成的非离子表面活性剂，生物降解性能好，同时又有一定的润滑性能。优选采用氧乙烯基的聚合数为6～10的脂肪醇聚氧乙烯醚。
此外，在本发明中，硫化脂肪主要提供好的极压抗磨性和润滑性，同时生物降解性能好，主要选自硫化猪油、硫化棉籽油和硫化菜籽油等中的一种或几种的混合物。
烷基磷酸酯生物降解性好，同时有良好的极压抗磨性，是铝及合金加工中良好的缓蚀剂，优选自亚磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、三异辛基亚磷酸酯、月桂基磷酸酯中的一种或几种的混合物。
在本发明中，上述环保型微乳化微量切削液的制备方法，其特征在于：
步骤一、按比例称取脂肪酸单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、硫化脂肪、烷基磷酸酯，将上述原料放入搅拌器中，在30～50℃温度下搅拌10～15分钟；
步骤二、加入已按比例称取并溶解在去离子水中的氢氧化钠或氢氧化钾，充分搅拌；
步骤三、加入油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
在上述添加的过程中，应当遵守本发明的物料投放次序。
在制造的过程中，油酸和氢氧化钠或氢氧化钾反应生成阴离子表面活性剂油酸钠或油酸钾，其润滑性能好，同时可生物降解。
此外，将上述环保型微乳化微量切削液加2～5倍水搅拌均匀即可倒入微量润滑装置中使用。
本发明的作用和有益效果：
本发明的一种环保型微乳化微量切削液，具有很好生物降解性，良好的极压抗磨性和润滑性，配合微量润滑装置使用，使用量可以减少至原来的10％以下，还能达到良好的润滑和冷却效果，节能减排、环境保护效益显著。
具体的，在本发明中采用了脂肪酸单酯，该物质具有良好的润滑性，容易水解成润滑性良好的脂肪酸和醇，生物降解性能优良。
在本发明中还采用了脂肪醇聚氧乙烯醚，该物质为一种非离子表面活性剂，其生物降解性能好，同时又有一定的润滑性能。
在本发明中的组分油酸和氢氧化钠或氢氧化钾，其相互反应后能生成一种阴离子表面活性剂，该物质剧由润滑性能好，同时可生物降解。
此外，本发明采用的硫化脂肪能够在提供良好的极压抗磨性和润滑性的同时，还具备有良好的生物降解性能。
此外，本发明采用的烷基磷酸酯具有良好的生物降解性好，同时有良好的极压抗磨性，特别地，是一种铝及合金加工中良好的缓蚀剂。
此外，从本发明组分的配比来看，极大程度的区别于传统制剂，本发明对其各组分的配比也进行了仔细的研究发现，采用本发明的配比和制造顺序，能最大程度上的发挥各组分的效用，在其本身效果不被破坏的情况下，能起到相互互补和促进的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
称取的50kg油酸甲酯、20kg月桂醇聚氧乙烯(10)醚、5kg硫化猪油、1kg磷酸三丁酯放入搅拌器中，在50℃温度下搅拌10分钟后，加入溶解在17kg去离子水中的2kg氢氧化钾，充分搅拌，再加入5kg油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
上述方法制备的环保型微乳化微量切削液，经试验理化指标如下：
实施例2：
称取的40kg月桂酸丁酯、30kgAEO9、10kg硫化棉籽油、3kg三异辛基亚磷酸酯放入搅拌器中，在30℃温度下搅拌15分钟后，加入溶解在8kg去离子水中的3kg氢氧化钠，充分搅拌，再加入6kg油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
上述方法制备的铝合金准干切削加工微乳液工作液，经试验理化指标如下：
实施例3：
称取的45kg月桂酸丁酯、25kgAEO6、7kg硫化菜籽油、2kg月桂基磷酸酯放入搅拌器中，在40℃温度下搅拌12分钟后，加入溶解在10.5kg去离子水中的2.5kg氢氧化钾，充分搅拌，再加入8kg油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
将上述反应制备的环保型微乳化微量切削液10kg加入30kg的水搅拌均匀后应用于：高速圆锯床锯切直径280mm的大铝棒，微量润滑装置为：KS-2106，2喷嘴。之前采用的润滑方式为传统的乳化液淋浴式润滑。
改造效果对比表：
项目 改造前 改造后
切断一刀所需要时间 2分钟 2分钟
润滑剂消耗 20kg/天 1.2kg/天
工作现场 典型脏乱差 十分干净
员工健康 有皮肤病等健康影响 安全
后处理 油液污染处理费用大 无后处理
实施例4：
称取的22kg亚油酸甲酯、20kg的硬脂酸甲酯、23kg油醇聚氧乙烯(8)醚、3kg的硫化菜籽油、3kg的硫化猪油、1.5kg亚磷酸二丁酯放入搅拌器中，在42℃温度下搅拌11分钟后，加入溶解在17.7kg去离子水中的2.8kg氢氧化钾，充分搅拌，再加入7kg油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
上述油醇聚氧乙烯(8)醚的制备方法如下：将油醇和催化剂氢氢化钾或氢氧化钠置入聚合釜内，用氮气转换出釜内空气，加入环氧乙烷(摩尔比油醇：环氧乙烷＝1:8)，控制温度在100-120℃，加成反应12-15小时即为油醇聚氧乙烯(8)醚。
本实施例的产品效果与上述实施例相近，此处不再作冗余论述。
实施例5：
称取10kg油酸乙酯、10kg油酸丁酯、10kg单油酸甘油酯、10kg脱水山梨醇单甘油酯、5kg月桂酸丁酯、27kg油醇聚氧乙烯(7)醚、3kg硫化菜籽油、4kg硫化棉籽油、1.8kg磷酸三辛酯放入搅拌器中，在46℃温度下搅拌13分钟后，加入溶解在6.9kg去离子水中的2.3kg氢氧化钾，充分搅拌，再加入10kg油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
上述油醇聚氧乙烯(7)醚的制备方法如下：将油醇和催化剂氢氢化钾或氢氧化钠置入聚合釜内，用氮气转换出釜内空气，加入环氧乙烷(摩尔比油醇：环氧乙烷＝1:7)，控制温度在100-120℃，加成反应12-15小时即为油醇聚氧乙烯(7)醚。
本实施例的产品效果与上述实施例相近，此处不再作冗余论述。

Claims (9)

1.一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于，由以下重量百分比的原料制造而成：
2.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述脂肪酸单酯为等摩尔的C12～C18的脂肪酸和C1～C10的一元或多元醇进行酯化反应生成的产物。
3.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述脂肪酸单酯可选自油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸乙酯、油酸丁酯、单油酸甘油酯、单硬酯酸甘油酯、脱水山梨醇单油酸酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丁酯中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚的氧乙烯基的聚合数为6～10。
5.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇和环氧乙烷的加成产物。
6.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述硫化脂肪选自硫化猪油、硫化棉籽油和硫化菜籽油中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求1所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：所述烷基磷酸酯可选自亚磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、三异辛基亚磷酸酯、月桂基磷酸酯中的一种或几种的混合物。
8.如权利要求1～7任一所述的一种环保型微乳化微量切削液的制备方法，其特征在于：
步骤一、按比例称取脂肪酸单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、硫化脂肪、烷基磷酸酯，将上述原料放入搅拌器中，在30～50℃温度下搅拌10～15分钟；
步骤二、加入已按所述比例称取并溶解在去离子水中的氢氧化钠或氢氧化钾，充分搅拌；
步骤三、加入油酸继续搅拌至溶液完全透明，即得到一种环保型微乳化微量切削液。
9.如权利要求1～7任一所述的一种环保型微乳化微量切削液，其特征在于：将环保型微乳化微量切削液加2～5倍水搅拌均匀即可倒入微量润滑装置中使用。
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