CN104058965A - 二聚酸聚酯及其制备方法和用该聚酯制备可降解微量切削油 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二聚酸聚酯，其特征在于，其结构可用下述分子式来表达：其中，R1为C2-C8的烃基；R2为C34H64；n为1-10的整数。本发明提供的二聚酸聚酯本身具有良好的润滑性和极压抗磨性，可以全部或部分取代对环境有害的硫、磷、氯化合物，使用于微量切削油中，同时其本身生物降解性良好。
Description
技术领域
本发明涉及切削油领域，具体地，涉及一种二聚酸聚酯及其制备方法和用该聚酯制备的可降解微量切削油。
背景技术
传统金属加工润滑和冷却用的切削油、冷却剂、乳化液等润滑剂使用量大，且传统的切削油都是采用矿物油为基础油，在自然环境中不易分解，所用的添加剂大都对人体和环境有害，不仅浪费资源，还会造成加工场所和环境的巨大污染。
近年对微量切削技术的研究取得很大的进展，减少了大量切削油液的排放对环境造成的危害，但是为了解决微量切削问题，往往在微量切削油中加入过量的对环境有害的氯化物、硫化物、磷化物等极压抗磨剂来解决微量切削中的润滑和冷却问题。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种二聚酸聚酯，其特征在于，其结构可用下述分子式来表达：
其中，R1为C2-C8的烃基；
该烃基多选为饱和/不饱和烃基，还可以采用芳香基、杂环烃基等。
R2为C34H62；
n为1-10的整数。
值得指出的是，在本发明中，两个R1基团还可以互为不同取代基的烃基。
此外，本发明还提供了上述二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于：由二聚酸与二元醇发生聚酯化反应生成聚酯，然后再用二元醇进行封端。
具体的反应方程式如下所示：
具体工艺步骤如下所示：
步骤一、将反应物二聚酸和二元醇按等摩尔投入聚合釜内，加入催化剂搅拌，然后向聚合釜中通入保护气转换釜内空气，同时搅拌升温至180-220℃，聚合反应24～36小时以后，减压除去水分；
其中，催化剂为质量浓度为5-10%的稀硫酸。
催化剂占反应物总重量的0.1-0.5%。
保护气为氮气、氦气等常用反应保护气。
步骤二、投入二元醇，搅拌1-2小时，得到二聚酸聚酯产物。
步骤二中的二元醇的用量为步骤一中的二元醇用量的5-10%。
在本发明中，两步骤中使用的二元醇可以为不同的二元醇。
在本发明中，第二次加入二元醇还可阻止上述产物在存储过程中继续发生聚合反应。产物还可以为以上述分子式所示结构为主的不同聚合度的混合物。
此外，本发明还提供了一种可降解微量切削油，其特征在于，由以下质量百分比含量的物质混合搅拌加工而成：
上述二聚酸聚酯 10-100%；
酯类油 0-90%。
其中，酯类油可选自单酯、双酯、多元醇酯、植物油中的一种或几种的混合物。
本发明的作用与效果
本发明提供的一种可生物降解润滑剂组合物本身具有良好的润滑性和极压抗磨性，可以全部或部分取代对环境有害的硫、磷、氯化合物，使用于微量切削油中，同时其本身生物降解性良好。
在本发明中，选用了单体以油酸为主的二聚酸，利用其优良的热稳定性，并能在很宽的温度范围内保持流动性的特点，将其应用于本发明所涉及的聚酯的制备中去。通过上述合成工艺和合成路线上的改进，能进一步的提高其热稳定性、长链基团的润滑性等特点。
此外，由于本发明采用羟基封端的合成路线，得到的产物更为稳定，且具有两好的润滑性能。利用聚酯能在加工过程中，形成致密保护膜的特性，本发明对聚酯的结构进行改进后，其效果更佳。
另外，本发明的产品不含传统润滑剂中的硫、氯等元素，且为长链分子结构，生物降解率高，对环境基本能实现零污染。而且，由于采用一锅法合成，生产工艺简单，操作方便，能在一定程度上降低生产成本。且该产品一经合成即可直接作为润滑油来使用，较传统润滑剂更为高效。
综上所述，使用发明提供的一种可生物降解润滑剂组合物制造的微量切削液与现有技术相比，具有良好的润滑性、极压抗磨性和可生物降解性，很少量的微量切削油就能满足金属加工的高端要求，减少了对环境和工人的危害，把对环境的污染降到最低。
具体实施方式
实施例1
将560.91kg(1000mol)的二聚酸和62.07kg（1000mol）的乙二醇按投入聚合釜内，加入3kg浓度为5%的稀硫酸搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，同时搅拌升温至180℃，聚合反应24小时以后，减压除去水分，再往聚合釜内投入6.2kg的乙二醇，再搅拌2小时，即为一种可生物降解润滑剂组合物。
本实施例制备的一种可生物降解润滑剂组合物，经测运动粘度为120mm2/s(40℃),直接可作为可降解微量切削油使用。
实施例2：
将560.91kg（1000mol）的二聚酸和76.1kg（1000mol）的1，2-丙二醇投入聚合釜内，加入0.64kg浓度10%的稀硫酸搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，同时搅拌升温至220℃，聚合反应36小时以后，减压除去水分，再往聚合釜内投入3.805kg的1，2-丙二醇，再搅拌1小时，即为一种二聚酸聚酯。
按重量百分比：将上述制备的二聚酸聚酯10%，50%的三羟甲基丙烷油酸酯，40%的菜籽油在室温下混合搅拌均匀，加工成可降解微量切削油。
实施例3：
将560.91kg（1000mol）的二聚酸和146.23kg（1000mol）的1.8辛二醇按等摩尔投入聚合釜内，加入1.5kg浓度为6%的稀硫酸搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，同时搅拌升温至210℃，聚合反应28小时以后，减压除去水分，再往聚合釜内投入10kg的1.8辛二醇，再搅拌1小时20分钟，即为一种二聚酸聚酯。
按重量百分比：将上述制备的一种二聚酸聚酯50%，20%的癸二酸二辛酯，20%的季戊四醇四油酸酯，10%的硬脂酸丁酯在室温下混合搅拌均匀，加工成可降解微量切削油。
实施例4：
将560.91kg（1000mol）的二聚酸和118.17kg（1000mol）的己二醇按投入聚合釜内，加入2kg浓度为7%的稀硫酸搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，同时搅拌升温至190℃，聚合反应32小时以后，减压除去水分，再往聚合釜内投入9kg己二醇，再搅拌1.6小时，即为一种二聚酸聚酯。
按重量百分比：将上述制备的二聚酸聚酯30%，20%的油酸甲酯，30%的甘油三油酸酯，20%的花生油在室温下混合搅拌均匀，加工成可降解微量切削油。
实施例5：
将560.91kg(1000mol)的二聚酸和90.12kg的1，4-丁二醇投入聚合釜内，加入1.3kg的浓度为8%的稀硫酸搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，同时搅拌升温至200℃，聚合反应30小时以后，减压除去水分，再往聚合釜内投入6.5kg的1，4丁二醇，再搅拌1.5小时，即为二聚酸聚酯。
按重量百分比：将上述制备的二聚酸聚酯和三羟甲基丙烷三油酸酯按1:9（A）；3:7（B）；5:5（C）；7:3（D）制备四组可降解微量切削油。
实施例的作用和效果
一、将上述制备的A、B、C、D四组可降解微量切削油进行理化指标试验。试验结果为（表一）：
<表一>理化指标检验的对比实验结果表
| 试验项目 | A | B | C | D | 试验方法 |
| 运动粘度（40℃）mm2/s | 53.56 | 72.82 | 105.33 | 182.68 | GB/T265 |
| 四球磨斑直径mm | 0.39 | 0.37 | 0.36 | 0.35 | GB/T12583 |
二、将上述制备上述制备的A、B、C、D四组可降解微量切削油应用于KS-2106微量切削润滑装置，取代传统乳化液，使用于CJK-0620数控车床，加工铝合金零件，8小时工作，实测结果如下（表二）：
<表二>应用实验的对比实验结果表
| 试验项目 | 乳化液 | A | B | C | D |
| 润滑剂使用量/天 | 8公斤 | 150ml | 120ml | 110ml | -- |
| 工件表面质量 | 一般 | 光亮 | 光亮 | 光亮 | -- |
备注：D组可降解微量切削油由于运动粘度过高在微量切削润滑装置中无法正常喷出，试验中止。
三、将上述制备上述制备的A、B、C、D四组可降解微量切削油进行生物可降解实验：
1.实验方法：GB/T21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。
2.实验材料：
2.1油液：A、B、C、D四组可降解微量切削油。
2.2接种物：取自不同地方地表0-10cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水浸泡搅拌取上清液。
3.实验结果：
计算28天生物降解率（表三）。
<表三>生物降解实验结果表
| 试验项目 | A | B | C | D |
| 生物降解率% | 85.38 | 83.55 | 86.76 | 82.21 |
实验分析：上述一种可生物降解润滑剂组合物和可降解基础油三羟甲基丙烷三油酸酯经不同比例物理混合后制备的可降解微量切削油的生物降解性能无明显差别。
Claims (8)
1.一种二聚酸聚酯，其特征在于，其结构可用下述分子式来表达：
其中，R1为C2-C8的烃基；
R2为C34H62；
n为1-10的整数。
2.如权利要求1所述的二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于：由二聚酸与二元醇发生聚酯化反应生成聚酯，然后再用二元醇进行封端。
3.如权利要求2所述的二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下所示：
步骤一、将反应物二聚酸和二元醇按等摩尔投入聚合釜内，加入催化剂搅拌，然后向聚合釜中通入保护气转换釜内空气，同时搅拌升温至180-220℃，聚合反应24～36小时以后，减压除去水分；
步骤二、投入二元醇，搅拌1-2小时，得到二聚酸聚酯产物。
4.如权利要求3所述的二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于：所述催化剂为质量浓度为5-10%的稀硫酸。
5.如权利要求3所述的二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于：所述催化剂占反应物总重量的0.1-0.5%。
6.如权利要求3所述的二聚酸聚酯的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的二元醇的用量为步骤一中所述的二元醇用量的5-10%。
7.一种可降解微量切削油，其特征在于，由以下质量百分比含量的物质混合搅拌加工而成：
二聚酸聚酯 10-100%；
酯类油 0-90%。
8.如权利要求7所述的一种可降解微量切削油，其特征在于：所述酯类油选自单酯、双酯、多元醇酯、植物油中的一种或几种的混合物。
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