CN104450130A - 金属切削液及其制备方法 - Google Patents

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赵艳茹
王瑞兴
范海粉
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Abstract

本发明涉及金属切削液及其制备方法。所述金属切削液，基于所述金属切削液的重量，按重量百分比计含有以下组分：20～30％、优选20～25％的基础油；4.6～9.7％、优选4.6～8.3％的非离子表面活性剂；5～10％、优选6～8％的阴离子表面活性剂；15～25％、优选15～22％的防锈剂；0.5～1％、优选0.8～1％的缓蚀剂；5～7％、优选5～6％的极压剂；2～4％、优选3～4％的耦合剂；0.1～0.3％、优选0.2～0.3％的消泡剂；0.5～1％、优选1％的杀菌剂；22.7～35％、优选28.4～35％的水。本发明的金属切削液不含亚硝酸钠，环保性能好，并且防锈性能优异。

Description

金属切削液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属切削液及其制备方法，特别是用于冷却或润滑刀具等加工件的具有防锈功能的金属切削液及其制备方法。
背景技术
金属切削液是金属加工过程所需要的一种重要的辅助材料，具有润滑、冷却、清洗、防锈等功能，起着延长工具使用寿命、提高工具表面质量的重要作用。随着切削技术的提高，切削液种类越来越多，主要分为油溶性切削液和水溶性切削液两大类。一般，油溶性切削液润滑性能好，但冷却性能差，且含有大量有机物，污染环境。水溶性切削液虽然冷却性能好，但又存在润滑性和防锈效果差的问题。传统亚硝酸钠虽然具有良好的防锈性能，但却是一种潜在的致癌物质，不利于环保和人身体健康。在现有技术中，不采用亚硝酸钠制备的防锈切削液效果还不是很理想。因此，研究综合性能更加优异，针对不同场合研究更加适合的防锈产品是新的方向和趋势。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种金属切削液及其制备方法，特别是用于冷却或润滑刀具等加工件的具有防锈功能的金属切削液及其制备方法。该金属切削液不含亚硝酸钠，环保性能好，并且防锈性能优异。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明提供一种金属切削液，基于所述金属切削液的重量，按重量百分比计含有以下组分：
所述基础油为矿物油。
所述非离子表面活性剂包括直链、支链或芳香族脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸盐中的至少一种。
所述防锈剂选自硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺或十二烯基丁二酸中的至少一种。
所述缓蚀剂为磷酸酯、苯并三氮唑、甲基苯骈三氮唑中的至少一种。
所述极压剂选自氯化石蜡、季戊四醇脂肪酸酯或硫脲中的至少一种。
所述耦合剂选自妥尔油酸、月桂基醇醚羧酸或乙二醇单丁醚中的至少一种。
所述消泡剂包括二甲基硅油或聚醚。
所述杀菌剂包括六氢三嗪化合物、吗啉衍生物中的至少一种。
另一方面，本发明还提供根据上述的金属切削液的制备方法，包括：将各组分按照所述比例称量、混合搅拌均匀。
发明的效果
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)将各组分进行特殊复配代替传统亚硝酸钠，无毒，无污染；
(2)单片防锈时间远超标准，防锈时间大于72小时不生锈；
(3)由于将极压剂、非离子表面活性剂、防锈剂、消泡剂、杀菌剂、缓蚀剂等进行了特殊的复配，因此具有优秀的极压润滑性能，同时还具有很好的乳化稳定性；
(4)不易变质，使用寿命长。
具体实施方式
根据本发明的一方面，提供一种金属切削液，该金属切削液含有：基础油、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、缓蚀剂、极压剂、耦合剂、消泡剂、杀菌剂以及水。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述基础油的含量为20～30％，如果所述基础油的含量小于20％，则体系润滑性不佳；如果所述基础油的含量大于30％，则体系润滑效果改善不明显。所述基础油优选为20～25％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述非离子表面活性剂的含量为4.6～9.7％，如果所述非离子表面活性剂的含量小于4.6％，则会体系乳化效果不佳；如果所述非离子表面活性剂的含量大于9.7％，则影响体系稳定性。所述非离子表面活性剂优选为4.6～8.3％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述阴离子表面活性剂的含量为5～10％，如果所述阴离子表面活性剂的含量小于5％，则会体系乳化效果不佳；如果所述阴离子表面活性剂的含量大于10％，则影响体系稳定性。所述非离子表面活性剂优选为6～8％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述防锈剂的含量为15～25％，如果所述防锈剂的含量小于15％，则会体系防锈效果不好；如果所述防锈剂的含量大于25％，则体系防锈效果改善不明显。所述防锈剂优选为15～22％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述缓蚀剂的含量为0.5～1％，如果所述缓蚀剂的含量小于0.5％，则体系缓蚀效果不好；如果所述缓蚀剂的含量大于1％，则体系缓蚀效果改善不明显。所述缓蚀剂优选为0.8～1％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述极压剂的含量为5～7％，如果所述极压剂的含量小于5％，则体系摩擦阻力和切削效率改善幅度较小；如果所述极压剂的含量大于7％，则体系摩擦阻力减小幅度不明显，切削效率改善幅度不明显。所述极压剂优选为5～6％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述耦合剂的含量为2～4％，如果所述耦合剂的含量小于2％，则影响体系透明度；如果所述耦合剂的含量大于4％，则有可能破坏体系平衡。所述耦合剂优选为3～4％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述消泡剂的含量为0.1～0.3％，如果所述消泡剂的含量小于0.1％，则体系消泡效果不明显；如果所述消泡剂的含量大于0.3％，则有可能破坏体系平衡。所述消泡剂优选为0.2～0.3％。
基于金属切削液的重量，按重量百分比计所述杀菌剂的含量为0.5～1％，如果所述杀菌剂的含量小于0.5％，则体系抗菌性较差；如果所述杀菌剂的含量大于1％，则有可能破坏体系平衡显。所述杀菌剂优选为1％。
作为基础油的矿物油，例如可列举出石蜡基基础油、环烷基基础油，优选为环烷基基础油(以上均由上海德茂化工有限公司制造)。
作为非离子表面活性剂的“直链脂肪醇聚氧乙烯醚”，例如可列举出AEO-3、AEO-5、AEO-7，优选为AEO-3(以上均由江苏海安石化有限公司制造)。
作为非离子表面活性剂的“支链脂肪醇聚氧乙烯醚”，例如可列举出1305、1308，优选为1305(以上均由江苏海安石化有限公司制造)。
作为非离子表面活性剂的“芳香族脂肪醇聚氧乙烯醚”，例如可列举出TX-5、TX-10，优选为TX-5(以上均由江苏海安石化有限公司制造)。
作为阴离子表面活性剂，例如可列举出石油磺酸钠(T702)、烷基二苯醚二磺酸盐，优选为石油磺酸钠(以上均由南京古田化工有限公司制造)。
作为缓蚀剂，例如可列举出磷酸酯(MDIT)、苯并三氮唑(BTA)、甲基苯骈三氮唑(TTA)，优选为磷酸酯(MDIT)(以上均由上海振威化工有限公司制造)。
作为防锈剂，例如可列举出硼酸单乙醇胺酯、十二烯基丁二酸(T746)、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺，其中，硼酸单乙醇胺酯和十二烯基丁二酸(T746)由上海振威化工有限公司制造，癸二酸三乙醇胺的合成方法如下：将癸二酸和三乙醇胺(摩尔比优选为1:1～1:3，更优选为1:2)放于三口烧瓶中，水浴加热，控制反应温度70～90℃，优选70℃，搅拌反应30min后，冷却至室温，将所得产物置于烧杯中备用。油酸三乙醇胺的合成方法如下：将油酸和三乙醇胺(摩尔比优选为1:1～1:3，更优选为1:2)放于三口烧瓶中，水浴加热，控制反应温度70～90℃，优选70℃，搅拌反应30min后，冷却至室温，将所得产物置于烧杯中备用。
作为极压剂，例如可列举出氯化石蜡-52、季戊四醇脂肪酸酯(PTO-V)、硫脲(以上均由上海振威化工有限公司制造)。
作为耦合剂，例如可列举出妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、月桂基醇醚羧酸(CBJ)(上海振威化工有限公司制造)、乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)。
作为消泡剂，例如可列举出二甲基硅油(PMX-200)、聚醚(DF-103)(以上均由南京古田化工有限公司制造)。
作为杀菌剂，例如可列举出六氢三嗪化合物(BK)或吗啉衍生物(MBM)(以上均由思敏油品化工有限公司制造)。
根据本发明另一方面，还提供一种金属切削液的制备方法，该方法包括：将所述含量的基础油、阴离子表面活性剂和极压剂加入到反应器中，加热，搅拌均匀后停止加热；然后，加入所述含量的防锈剂、杀菌剂、缓蚀剂、消泡剂和水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入所述含量的耦合剂和非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明并不限于下述实施例。
实施例1
基于制备得到的金属切削液的重量，将20％的基础油、7％的阴离子表面活性剂和5.7％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入22％的防锈剂、1％的杀菌剂、1％的缓蚀剂、0.3％消泡剂和33.6％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入4％的耦合剂和5.4％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为AEO-3(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠(T702)(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为氯化石蜡-52(上海振威化工有限公司制造)；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺按质量比为9:1:12组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯由上海振威化工有限公司制造；癸二酸三乙醇胺和油酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为磷酸酯(MDIT)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为六氢三嗪化合物(BK)(思敏油品化工有限公司制造)；所述消泡剂为聚醚(DF-103)(南京古田化工有限公司制造)；所述耦合剂为妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、月桂基醇醚羧酸(CBJ)(上海振威化工有限公司制造)按质量比为1:1组成的混合物。
实施例2
基于制备得到的金属切削液的重量，将23％的基础油、8％的阴离子表面活性剂和5％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入25％的防锈剂、1％的杀菌剂、0.8％的缓蚀剂、0.2％消泡剂和28.4％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入4％的耦合剂和4.6％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为1305(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠(T702)(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为季戊四醇脂肪酸酯(PTO-V)(上海振威化工有限公司制造)与硫脲(上海振威化工有限公司制造)按质量比为3:2组成的混合物；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺及十二烯基丁二酸(T746)按质量比为9:1:10:5组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯、十二烯基丁二酸(T746)由上海振威化工有限公司制造；癸二酸三乙醇胺和油酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为磷酸酯(MDIT)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为吗啉衍生物(MBM)(思敏油品化工有限公司制造)与六氢三嗪化合物(BK)(思敏油品化工有限公司制造)按质量比为1:1组成的混合物；所述消泡剂为二甲基硅油(PMX-200)(南京古田化工有限公司制造)；所述耦合剂为妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、月桂基醇醚羧酸(CBJ)(上海振威化工有限公司制造)、乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)按质量比为2:1:1组成的混合物。
实施例3
基于制备得到的金属切削液的重量，将25％的基础油、6％的阴离子表面活性剂和6％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入15％的防锈剂、0.5％的杀菌剂、1％的缓蚀剂、0.2％消泡剂和35％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入3％的耦合剂和8.3％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为TX-5(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠(T702)(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为氯化石蜡-52(上海振威化工有限公司制造)；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺和十二烯基丁二酸(T746)按质量比9:1:5组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯、十二烯基丁二酸(T746)由上海振威化工有限公司制造；癸二酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为磷酸酯(MDIT)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为吗啉衍生物(MBM)(思敏油品化工有限公司制造)；所述消泡剂为二甲基硅油(PMX-200)(南京古田化工有限公司制造)(；所述耦合剂为妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)按质量比为2:1组成的混合物。
实施例4
基于制备得到的金属切削液的重量，将30％的基础油、5％的阴离子表面活性剂和7％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入20％的防锈剂、1％的杀菌剂、0.5％的缓蚀剂、0.1％消泡剂和22.7％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入4％的耦合剂和9.7％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为TX-10(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠(T702)(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为氯化石蜡-52(上海振威化工有限公司制造)；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺和十二烯基丁二酸(T746)按质量比9:1:5组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯、十二烯基丁二酸(T746)由上海振威化工有限公司制造；癸二酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为甲基苯骈三氮唑(TTA)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为吗啉衍生物(MBM)(思敏油品化工有限公司制造)；所述消泡剂为二甲基硅油(PMX-200)(南京古田化工有限公司制造)；所述耦合剂为妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)按质量比为1:1组成的混合物。
实施例5
基于制备得到的金属切削液的重量，将28％的基础油、10％的阴离子表面活性剂和6.5％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入18％的防锈剂、1％的杀菌剂、1％的缓蚀剂、0.2％消泡剂和25.8％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入3％的耦合剂和6.5％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为1308(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为烷基二苯醚二磺酸盐(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为季戊四醇脂肪酸酯(PTO-V)(上海振威化工有限公司制造)与硫脲(上海振威化工有限公司制造)按质量比为3:2组成的混合物；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺及十二烯基丁二酸(T746)按质量比为9:1:10:5组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯、十二烯基丁二酸(T746)由上海振威化工有限公司制造；癸二酸三乙醇胺和油酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为苯并三氮唑(BTA)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为吗啉衍生物(MBM)(思敏油品化工有限公司制造)与六氢三嗪化合物(BK)(思敏油品化工有限公司制造)按质量比为1:1组成的混合物；所述消泡剂为二甲基硅油(PMX-200)(南京古田化工有限公司制造)；所述耦合剂为妥尔油酸(M-28B)(上海振威化工有限公司制造)、月桂基醇醚羧酸(CBJ)(上海振威化工有限公司制造)、乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)按质量比为1:1:1组成的混合物。
实施例6
基于制备得到的金属切削液的重量，将25％的基础油、9％的阴离子表面活性剂和7％的极压剂加入到玻璃杯中，加热到50℃，搅拌均匀后停止加热；然后，加入20％的防锈剂、0.6％的杀菌剂、0.7％的缓蚀剂、0.1％消泡剂和31％的水，混合并搅拌均匀；接着，边搅拌边依此加入2％的耦合剂和4.6％的非离子表面活性剂，不停搅拌直至外观澄清透明，得到防锈性能优异的金属切削液。
其中，所述基础油为环烷基基础油(上海德茂化工有限公司制造)；所述非离子表面活性剂为AEO-5(江苏海安石化有限公司制造)；所述阴离子表面活性剂为烷基二苯醚二磺酸盐(南京古田化工有限公司制造)；所述极压剂为氯化石蜡-52(上海振威化工有限公司制造)；所述防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、油酸三乙醇胺按质量比为9:12组成的混合物(硼酸单乙醇胺酯由上海振威化工有限公司制造；油酸三乙醇胺按照上述合成方法制备)；所述缓蚀剂为苯并三氮唑(BTA)(上海振威化工有限公司制造)；所述杀菌剂为六氢三嗪化合物(BK)(思敏油品化工有限公司制造)；所述消泡剂为二甲基硅油(PMX-200)(南京古田化工有限公司制造)；所述耦合剂为乙二醇单丁醚(BCS)(南京古田化工有限公司制造)、月桂基醇醚羧酸(CBJ)(上海振威化工有限公司制造)按质量比为1:1组成的混合物。
根据实施例1～6得到的防锈性能优异的金属切削液的性能指标见表1。
表1
由表1可见，实施例1～6的金属切削液具有优异的防锈性、稳定性等，并且本发明的金属切削液不含有亚硝酸钠，还具有无毒、无污染、绿色环保的优点。另外，如表1所示，当防锈剂为硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺及十二烯基丁二酸四者复配时，例如实施例2，防锈效果协同增效，防锈性能更加优异。
上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属切削液，基于所述金属切削液的重量，按重量百分比计含有以下组分：
2.根据权利要求1所述的金属切削液，其特征在于，所述基础油为矿物油。
3.根据权利要求1或2所述的金属切削液，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括直链、支链或芳香族脂肪醇聚氧乙烯醚；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述防锈剂选自硼酸单乙醇胺酯、癸二酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺或十二烯基丁二酸中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述缓蚀剂为磷酸酯、苯并三氮唑、甲基苯骈三氮唑中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述极压剂选自氯化石蜡、季戊四醇脂肪酸酯或硫脲中的至少一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述耦合剂选自妥尔油酸、月桂基醇醚羧酸或乙二醇单丁醚中的至少一种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述消泡剂包括二甲基硅油或聚醚。
9.根据权利要求1～8任一项所述的金属切削液，其特征在于，所述杀菌剂包括六氢三嗪化合物、吗啉衍生物中的至少一种。
10.根据权利要求1～9任一项所述的金属切削液的制备方法，包括：将各组分按照所述比例称量、混合搅拌均匀。
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