CN105001949B - 一种生物降解环保准干切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物降解环保准干切削液，其特征在于,包括由以下质量百分比的组分制备而成：1‑99％的聚乙烯醇、1‑99％的木糖醇酯。采用本发明方法制备的生物降解环保准干切削液，少量的准干切削液就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量90％以上，节能减排、环境保护效果显著。

Description

一种生物降解环保准干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，涉及一种生物降解环保准干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，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，为解决这些问题，近期对准干切削加工技术的研究取得一定的进展，准干切削加工技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对准干切削液的研究，应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决。同时为了解决极压抗磨问题往往在准干切削液中加入大量含有硫、氯等对环保有害的物质。
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，提供一种生物降解环保准干切削液。
为实现上述目的，本发明提供的一种生物降解环保准干切削液的特征在于,包括由以下质量百分比的组分制备而成：1-99％的聚乙烯醇、1-99％的木糖醇酯。
上述聚乙烯醇优选自商品型号PVA2699、2499、2488、2299、2099、2088、1799、1788中的一种或几种混合物。
上述木糖醇酯是由木糖醇、脂肪酸、磷酸制备而成的。
上述木糖醇酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将木糖醇、脂肪酸和磷酸分别投入反应釜内；
步骤二：充入氮气排出反应釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至180℃～220℃，反应5～8个小时；
步骤四：减压除去水分，获得产物。
上述脂肪酸为C8-C20饱和或不饱和脂肪酸，优选自异辛酸、正癸酸、月桂酸、亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或几种的组合物。
上述木糖醇和脂肪酸摩尔比为1：4；
上述磷酸占木糖醇和脂肪酸重量之和的3-5％。
上述磷酸可用五氧化二磷替代。
一种生物降解环保准干切削液，其特征还在于：由以下重量百分比的物质制备而成：
所述醇胺选自：一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种的混合物。
一种生物降解环保准干切削液的制备方法，其特征还在于：步骤一、将木糖醇酯和醇胺分别加入容器中加热至80-90℃，搅拌至透明；步骤二、将聚乙烯醇加入水中搅拌至透明；步骤一和步骤二可以同时进行，也可以分步进行，不分先后顺序；将步骤二液体倒入步骤1液体中，在40-60℃搅拌1小时左右(0.5-2小时)即为一种生物降解环保准干切削液。
使用时将上述一种生物降解环保准干切削液加水0-5倍搅拌至透明或半透明倒入准干切削润滑装置中使用。
本发明的作用与效果：
在本发明提供的生物降解环保准干切削液中，其主成分为聚乙烯醇和木糖醇酯。
采用本发明的方法和原料制备的木糖醇酯具有优异的润滑性、极压抗磨性、防锈性和生物可降解性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于准干切削液中。
此外，聚乙烯醇和木糖醇酯结合能提高产品在水中的溶解性能的同时，由于聚乙烯醇还是一种良好的润滑剂，具有有一定的润滑性能，与木糖醇酯联合使用后，能进一步的提高本产品的润滑性能。
此外，在本发明中还选用醇胺作为用于制备生物降解环保准干切削液的主要成分之一，一方面由于其具有良好的防锈性能，另一方面，在制备的过程中，通过醇胺与木糖醇酯的相互作用，能进一步提高产品的润滑性能。
因此，采用本发明方法制备的生物降解环保准干切削液，少量的准干切削液就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量90％以上，节能减排、环境保护效果显著。
具体实施方式
实施例一
称取152.15kg(1000mol)木糖醇、847.41kg(3000mol)油酸和40kg磷酸分别投入反应釜内；充入氮气排出反应釜内的空气；边搅拌边升温至200℃，反应6个小时；减压除去水分，即为一种木糖醇油酸酯。
步骤1：取上述木糖醇油酸酯40kg和5kg三乙醇胺分别加入容器中加热至90℃，搅拌至透明；
步骤2：将10kg聚乙烯醇PVA2699加入45kg水中搅拌至透明；
将步骤2液体倒入步骤1液体中，在50℃搅拌1小时左右即为一种生物降解环保准干切削液。
将上述生物降解环保准干切削液用GB/T11144实验方法进行梯姆肯测试，试验结果：OK值≥50lb。
将上述生物降解环保准干切削液应用于滚齿机加工直径100mm；模数2.1mm齿轮，原来用32#机械油进行循环润滑冷却，现在改为准干切削润滑装置(3喷嘴)和一种生物降解环保准干切削液，结果如下表：
将上述生物降解环保准干切削液进行生物可降解实验：
1.实验方法：GB/T 21856-2008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：上述生物降解环保准干切削液。
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天生物降解率为：83.33％。
实施例二
称取152.15kg(1000mol)木糖醇、200.32kg(1000mol)月桂酸和11kg磷酸分别投入反应釜内；充入氮气排出反应釜内的空气；边搅拌边升温至180℃，反应8个小时；减压除去水分，即为一种木糖醇月桂酸酯。
步骤1：取上述木糖醇月桂酸酯30kg和10kg一乙醇胺分别加入容器中加热至80℃，搅拌至透明；
步骤2：将15kg聚乙烯醇PVA2499加入45kg水中搅拌至透明；
将步骤2液体倒入步骤1液体中，在60℃搅拌1小时左右即为一种生物降解环保准干切削液。
实施例三
称取152.15kg(1000mol)木糖醇、344.52kg(2000mol)正癸酸和24.8kg磷酸分别投入反应釜内；充入氮气排出反应釜内的空气；边搅拌边升温至220℃，反应5个小时；减压除去水分，即为一种木糖醇正癸酸酯。
步骤1：取上述木糖醇正癸酸酯35kg和8kg二乙醇胺分别加入容器中加热至85℃，搅拌至透明；
步骤2：将13kg聚乙烯醇PVA2488加入44kg水中搅拌至透明；
将步骤2液体倒入步骤1液体中，在40℃搅拌1小时左右即为一种生物降解环保准干切削液。
实施例四
称取152.15kg(1000mol)木糖醇、1121.76kg(4000mol)亚油酸和50kg磷酸分别投入反应釜内；充入氮气排出反应釜内的空气；边搅拌边升温至190℃，反应7个小时；减压除去水分，即为一种木糖醇亚油酸酯。
步骤1：取上述木糖醇亚油酸酯32kg和9kg异丙醇胺分别加入容器中加热至88℃，搅拌至透明；
步骤2：将11kg聚乙烯醇加入48kg水中搅拌至透明；
将步骤2液体倒入步骤1液体中，在55℃搅拌1小时左右即为一种生物降解环保准干切削液。
实施例五
称取152.15kg(1000mol)木糖醇、256.42kg(1000mol)棕榈酸、281.48kg硬脂酸和30kg五氧化二磷分别投入反应釜内；充入氮气排出反应釜内的空气；边搅拌边升温至190℃，反应6个小时；减压除去水分，即为一种木糖醇酯。
步骤1：取上述木糖醇酯38kg和3kg一乙醇胺、3kg三乙醇胺分别加入容器中加热至90℃，搅拌至透明；
步骤2：将12kg聚乙烯醇(PVA2099和2088混合物)加入44kg水中搅拌至透明；
将步骤2液体倒入步骤1液体中，在50℃搅拌1小时左右即为一种生物降解环保准干切削液。
上述实施例二至五制备的生物降解环保准干切削液能获得如实施例一中相当的效果。

Claims (7)

1.一种生物降解环保准干切削液，其特征在于,其特征在于：由以下重量百分比的物质制备而成：
所述木糖醇酯是由木糖醇、脂肪酸、磷酸制备而成的；
具体制备方法如下所示：
步骤一：将木糖醇、脂肪酸和磷酸分别投入反应釜内；
步骤二：充入氮气排出反应釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至180℃～220℃，反应5～8个小时；
步骤四：减压除去水分，获得产物；
所述木糖醇和脂肪酸摩尔比为1：4；
所述磷酸占木糖醇和脂肪酸重量之和的3-5％。
2.如权利要求1所述的一种生物降解环保准干切削液，其特征在于：
所述聚乙烯醇选自PVA2699、2499、2488、2299、2099、2088、1799、1788中的一种或几种混合物。
3.如权利要求1所述的一种生物降解环保准干切削液，其特征在于：
所述脂肪酸为碳原子数为8-20的饱和或不饱和脂肪酸。
4.如权利要求3所述的一种生物降解环保准干切削液，其特征在于：
所述脂肪酸选自异辛酸、正癸酸、月桂酸、亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或几种的组合物。
5.如权利要求1所述的一种生物降解环保准干切削液，其特征在于：
所述醇胺选自：一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的一种生物降解环保准干切削液的制备方法，其特征还在于：
步骤一、将木糖醇酯和醇胺分别加入容器中加热至80-90℃，搅拌至透明；步骤二、将聚乙烯醇加入水中搅拌至透明；步骤三、将步骤二的混合物倒入步骤一的透明液体中，在40-60℃的温度下，
搅拌0.5-2小时，即为一种生物降解环保准干切削液。
7.如权利要求1-5任一所述的一种生物降解环保准干切削液，其特征在于：
使用时将所述的生物降解环保准干切削液加0-5倍的水搅拌至透明或半透明倒入准干切削润滑装置中使用。
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