CN104194907B

CN104194907B - 一种金属加工用水基型切削液及其配制方法

Info

Publication number: CN104194907B
Application number: CN201410439789.0A
Authority: CN
Inventors: 马海洋; 张俊杰; 李鸿涛
Original assignee: Sinosteel Zhengzhou Research Institute of Steel Wire Products Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Zhengzhou Research Institute of Steel Wire Products Co Ltd
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: CN104194907A

Abstract

本发明公开的一种金属加工用水基型切削液及其配制方法，切削液主要由润滑剂、金属防锈剂、极压抗磨剂、非离子表面活性剂、分散剂及消泡剂和水组成，上述组分及其配比为（W/W):油酸8～12%，三乙醇胺1.8～2.5%，硼酸0.3～0.6%，苯并三氮唑0.2～0.5%，碳酸钠5～8%，聚乙二醇10～12%，十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP‑10) 0.2～0.5%，甜菜碱0.7～1%，甘油聚氧丙烯醚0.5～0.8%，余量水。本发明解决了现有水基型切削液存在的防锈和润滑性能差，循环使用周期降低以及对人体和环境有害的问题，通过多元酸酯的合成达到提高润滑效果和防锈性能，对环境和人体无危害、降低金属加工生产成本的目的。

Description

一种金属加工用水基型切削液及其配制方法

技术领域

本发明涉及切削液技术领域，具体涉及一种金属加工用水基型切削液及其配制方法。

背景技术

切削液是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具及加工件的工业用液体。按其介质状况可分为油基型切削液和水基型切削液。油基型切削液具有很好的防锈性和润滑性，但其生物降解性较差，对环境有污染，使用过程中裂解的产物对生物体具有一定的危害性，而且其生产的综合成本较高，不符合节能环保的要求。水基型切削液具有良好的冷却性能和清洗性能，且成本比油基性低，污染小，其用量约占全部切削液的百分之九十五。但是，目前市面上常用的水基型切削液大部分是采用亚硝酸钠作为防锈剂，采用含有Cl、S、P离子的化合物作为极压剂，加入皂化物作为润滑剂。众所周知亚硝酸钠是一种对人体具有毒害性的物质。我们知道在金属切削过程会产生高温，而含有Cl、S、P成分的化合物和皂化物在200℃以上的条件下会发生裂解反应，产生的有毒物质如二噁英、硫化氢、含磷的氧化物等，不但对生物体及环境造成危害，而且降低了切削液的防锈性和润滑性，造成可循环使用周期减少。因此，目前市场上所出售的水基型切削液还达不到经济环保的要求。随着先进的切削技术的发展，对能拥有一种更经济环保而且具有很好润滑、防锈、清洗、冷却性的切削液极为迫切。

发明内容

本发明的目的就是提供一种金属加工用水基型切削液及其配制方法，解决现有水基型切削液存在的防锈和润滑性能差，循环使用周期降低以及对人体和环境有害的问题，通过多元酸酯的合成达到提高润滑效果和防锈性能，对环境和人体无危害、降低金属加工生产成本的目的。

实现本发明目的采取的技术方案是：一种金属加工用水基型切削液，主要由润滑剂、金属防锈剂、极压抗磨剂、非离子表面活性剂、分散剂及消泡剂和水组成，所述的润滑剂是由油酸与三乙醇胺反应而得的油酸三乙醇胺；防锈剂是由硼酸与聚乙二醇反应生成的聚乙二醇硼酸酯再与油酸三乙醇胺、苯并三氮唑混合而得的协同防锈剂，极压抗磨剂采用的是聚乙二醇硼酸酯；非离子表面活性剂采用的是十二烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10）与聚乙二醇的混合物；分散剂采用的是甜菜碱；消泡剂采用的是甘油聚氧丙烯醚，上述组分及其配比为（W/W): 油酸8～12%，三乙醇胺1.8～2.5%，硼酸0.3～0.6%，苯并三氮唑0.2～0.5%，碳酸钠5～8%，聚乙二醇10～12%，十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10) 0.2～0.5%，甜菜碱0.7～1%，甘油聚氧丙烯醚0.5～0.8%，余量水。

本发明所述的聚乙二醇的分子量为200-1000。

本发明所述的分散剂为十八烷基二甲基甜菜碱。

本发明实现上述金属加工用水基型切削液的制备方法是：按比例称取各原料，先将油酸与三乙醇胺加入反应釜，搅拌并加热至65℃～85℃使其反应30～45min后，再依次加入100L水、硼酸、聚乙二醇(200-1000)继续维持温度在65℃～85℃搅拌1～1.5小时后停止加热，加水至900L，冷却的40℃后将十二烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、甜菜碱、碳酸钠、苯并三氮唑、甘油聚氧丙烯醚按顺序加入反应釜，每加入一种原料，搅拌均匀后加下一种原料，最后加入水到1000L，充分搅拌均匀，冷却到室温后即得所需产品。

本发明具有以下优特点：

1、产品的颜色为透明无味液体，不含亚硝酸钠、矿物油、Cl、S、P离子，

有利于保护环境和人体健康；

2、聚乙二醇硼酸酯是目前抗水解、抗磨极压性能较好的添加剂；油酸三乙醇胺具有较好的润滑性和防锈性；两者混合后，生成聚乙二醇油酸三乙醇胺硼酸酯，溶液的表面活性、稳定性都显著提高，由于采用了聚乙二醇硼酸酯、油酸三乙醇胺和苯并三氮唑三者的协同作用，具有优异的防锈、冷却、润滑性能，尤其防锈性和润滑性是其它水基切削液的2～3倍；

3、采用的OP-10和碳酸钠提高了工件的清洗性能；

4、由于采用了对钙皂有良好分散能力的甜菜碱型分散剂，阻止了钙皂的絮凝，产品稀释后，能见度高，便于观察加工件，适合精密件的加工；

5、具有优良的磨屑沉降性，不沾刀不粘轮，能大大提高刀具的使用寿命；

6、具有优良的生物降解性，长期使用无异味产生，循环使用周期长，不刺激皮肤；

7、甘油聚氧丙烯醚具有很好的消泡能力，对机床油漆无影响；

8、与以往同类发明专利相比，它对黑色金属及含有铝、镁、钛、铜的金属具有很好的吸附能力，并在其金属基体表面形成一种致密的透明保护膜，使其具有独特的润滑和防锈性，使得被加工金属件更具有金属光泽。

附图说明

图1是本发明实施例1的测试结果表。

具体实施方式

本发明通过实施例的方式进一步详细说明，以下实施例。

实施例1

油酸 12%

三乙醇胺 2.5%

聚乙二醇(200) 10%

硼酸 0.3%

OP-10 0.35%

苯并三氮唑 0.4%

碳酸钠 5.5%

甜菜碱 0.8%

甘油聚氧丙烯醚 0.5%

水余量

上述实施例的制备方法为：按比例称取各原料，先将油酸与三乙醇胺加入常压搪瓷反应釜中，搅拌并加热至65℃使其反应30min后，再依次加入100L水、硼酸、聚乙二醇继续维持温度在65℃搅拌1小时后停止加热，加水至900L，冷却的40℃后将十二烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、甜菜碱、碳酸钠（调节pH值的）、苯并三氮唑、甘油聚氧丙烯醚按顺序加入反应釜，每加入一种原料，搅拌均匀后加下一种原料，最后加入水到1000L，充分搅拌均匀后即得所需产品。

实施例2

油酸 9%

三乙醇胺 2.0%

聚乙二醇(500) 11%

硼酸 0.52%

OP-10 0.3%

苯并三氮唑 0.3%

碳酸钠 6%

甜菜碱 0.7%

甘油聚氧丙烯醚 0.8%

水余量

上述实施例的制备方法为：按比例称取各原料，先将油酸与三乙醇胺一起加入1000L的常压搪瓷反应釜，搅拌并加热至75℃使其反应38min后，再依次加入100L水、硼酸、聚乙二醇(200-1000)继续维持温度在75℃搅拌1.2小时后停止加热，加水至900L，冷却的40℃后将十二烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、甜菜碱、碳酸钠（调PH值的。）、苯并三氮唑、甘油聚氧丙烯醚按顺序加入反应釜，每加入一种原料，搅拌均匀后加下一种原料，最后加入水到1000L，充分搅拌均匀后即得所需产品。

实施例3

油酸 8%

三乙醇胺 1.8%

聚乙二醇(1000) 12%

硼酸 0.6%

OP-10 0.5%

苯并三氮唑 0.2%

碳酸钠 8%

甜菜碱 1%

甘油聚氧丙烯醚 0.5%

水余量

上述实施例的制备方法为：按比例称取各原料，先将油酸与三乙醇胺一起加入1000L的常压搪瓷反应釜，搅拌并加热至85℃使其反应45min后，再依次加入100L水、硼酸、聚乙二醇(200-1000)继续维持温度在85℃搅拌1.5小时后停止加热，加水至900L，冷却的40℃后将十二烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、甜菜碱、碳酸钠（调节pH值的）、苯并三氮唑、甘油聚氧丙烯醚按顺序加入反应釜，每加入一种原料，搅拌均匀后加下一种原料，最后加入水到1000L，充分搅拌均匀后即得所需产品。

上述三个实施例均通过GB6144-85标准所要求的技术指标，从综合经济成本考虑，实施例1较佳。其测试结果见图1所示。

Claims

1.一种金属加工用水基型切削液，其特征是：主要由润滑剂、金属防锈剂、极压抗磨剂、非离子表面活性剂、分散剂及消泡剂和水组成，所述的润滑剂是由油酸与三乙醇胺反应而得的油酸三乙醇胺；防锈剂是由硼酸与聚乙二醇反应生成的聚乙二醇硼酸酯再与油酸三乙醇胺、苯并三氮唑混合而得的协同防锈剂，极压抗磨剂采用的是聚乙二醇硼酸酯；非离子表面活性剂采用的是十二烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10）与聚乙二醇的混合物；分散剂采用的是甜菜碱；消泡剂采用的是甘油聚氧丙烯醚，所述切削液的组分及其配比为（W/W): 油酸8～12%，三乙醇胺1.8～2.5%，硼酸0.3～0.6%，苯并三氮唑0.2～0.5%，碳酸钠5～8%，聚乙二醇10～12%，十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10) 0.2～0.5%，甜菜碱0.7～1%，甘油聚氧丙烯醚0.5～0.8%，余量水。

2.根据权利要求1所述的金属加工用水基型切削液，其特征是：所述的聚乙二醇的分子量为200-1000。

3.根据权利要求1所述的金属加工用水基型切削液，其特征是：所述的分散剂为十八烷基二甲基甜菜碱。

4.一种实现权利要求1所述金属加工用水基型切削液的制备方法，其特征是：按比例称取各原料，先将油酸与三乙醇胺加入反应釜，搅拌并加热至65℃～85℃使其反应30～45min后，再依次加入100L水、硼酸、分子量为200-1000的聚乙二醇继续维持温度在65℃～85℃搅拌1～1.5小时后停止加热，加水至900L，冷却到40℃后将十二烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、甜菜碱、碳酸钠、苯并三氮唑、甘油聚氧丙烯醚按顺序加入反应釜，每加入一种原料，搅拌均匀后加下一种原料，最后加入水到1000L，充分搅拌均匀，冷却到室温后即得所需产品。