CN105695042A - 润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备微量切削液 - Google Patents

润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备微量切削液 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种润滑剂组合物，其特征在于,由以下组分或包括以下组分的原料制备而成：蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇；其中，所述蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇的摩尔比为1:1-1.5:1-1.5:1-3。采用本发明制备的润滑剂组合物，由于合成的聚酯类化合物含有很多的空位-OH，在金属加工时可有效的附着在金属表面，具有优异的润滑性、极压抗磨性/好、水溶性佳，也是一种优良的表面活性剂，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量切削液中，少量的微量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

润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备微量切削液
技术领域
本发明属于润滑技术领域，具体地，涉及一种润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备微量切削液。
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，近期对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在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。
就是微量润滑剂往往需要添加大量的含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。如公开号为CN101376863的中国专利公开的一种微量润滑系统铝合金切削液及其制备方法和用途，采用：基础油30％、硫化异丁烯5-20％、氯化石蜡5-20％、硫代磷酸酯5-20％、硼酸钾5-20％、表面活性剂10％、防锈剂5％,所述的基础油采用矿物油或植物油。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备微量切削液。
为实现上述目的，本发明提供的一种润滑剂组合物的特征在于,由以下组分或包括以下组分的原料制备而成：蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇；
其中，上述蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇的摩尔比为1:1-1.5:1-1.5:1-3。
进一步地，本发明提供的一种润滑剂组合物，还具有这样的特点：即、二元羧酸选自碳原子数为4-10的饱和或/和不饱和羧酸中的一种或几种；
二元羧酸优选自富马酸及其衍生物、马来酸及其衍生物、琥珀酸及其衍生物、己二酸及其衍生物、辛二酸及其衍生物、癸二酸及其衍生物中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种润滑剂组合物，还具有这样的特点：即、脂肪酸脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种；
脂肪酸优选自正癸酸及其衍生物、月桂酸及其衍生物、棕榈酸及其衍生物、油酸及其衍生物、硬脂酸醇及其衍生物中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种润滑剂组合物，还具有这样的特点：即、聚乙二醇选自分子量为200-1000的聚乙二醇中的一种或几种；
聚乙二醇优选自PEG200、PEG300、PEG400、PEG500、PEG600中的一种。
此外，本发明还提供了上述润滑剂组合物的制备方法，其特征在于:将蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇分别加入反应釜中，搅拌加热至190-260℃，充分反应6-12小时，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
进一步地，本发明提供的制备方法，还具有这样的特点:即、为了提高反应速度，反应物中还可加入催化剂加快反应速度；
其中，上述催化剂可选自质子酸、离子交换树脂、分子筛中的一种；
上述催化剂优选自稀硫酸；当选用稀硫酸时，该稀硫酸的用量为，其有效成分占反应物总重量的0.1-0.2％。
另外，本发明还提供了一种含上述润滑剂组合物的微量切削液，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：
进一步地，本发明提供的微量切削液，还具有这样的特点：即、上述司盘优选商品型号：SP-20、SP-40、SP-60、SP-80、SP-85中的一种或几种。
上述吐温优选商品型号：Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80、Tween-85中的一种或几种。
上述的醇醚磷酸酯可选自商品型号：RhodafacPA-24，RhodafacPA-26；Hostaphat1322，Hostaphat1306中的一种。
进一步地，本发明提供的微量切削液，还具有这样的特点：即、上述醇醚磷酸酯由如下工艺步骤制备而成：
步骤一：将脂肪醇和催化剂投入反应釜内，充入保护气转换出反应釜内空气，当聚合釜中保护气保持正压时，用保护气进料罐将环氧乙烷、环氧丙烷混合物推进反应釜，同时搅拌升温至100-120℃，保持反应温度不超过120℃，反应5-8小时，即为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；
上述催化剂优选为为氢氧化钠或氢氧化钾。
该氢氧化钠或氢氧化钾的用量为，其有效成分重量百分比为上述反应物总重量的0.3～0.5％。
由于本步骤的反应是放热反应，为了防止放热过快的不良影响，环氧乙烷和环氧丙烷的加入速度有必要加以控制。
步骤二、等上述反应釜内脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚反应完成后，缓慢加入称取的五氧化二磷搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2-4小时以后，减压排出水分，即为醇醚磷酸酯。
由于本步骤的反应是放热反应，为了防止局部的反应过热碳化，五氧化二磷的加入速度有必要加以控制。
此反应产物醇醚磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。
进一步地，本发明提供的醇醚磷酸酯的制备方法，还具有这样的特点：即、脂肪醇：环氧乙烷：环氧丙烷：五氧化二磷的摩尔比为1：5～10：1～2：0.3～1。
进一步地，本发明提供的醇醚磷酸酯的制备方法，还具有这样的特点：即、上述脂肪醇选自C10-C20的饱和或不饱和脂肪醇中的一种或几种；
上述脂肪醇优选自正癸醇、月桂醇、异十三醇、十四碳醇、十六醇、油醇、硬脂醇、花生醇中的一种或几种。
另外，本发明还提供了一种微量切削液母液的制备方法，其特征在于：称取润滑剂组合物、司盘、吐温、醇醚磷酸酯在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可。
在使用的过程中，将上述微量切削液母液加水1-5倍搅拌至透明或半透明后加入微量润滑装置中使用。
发明的作用与效果
采用本发明制备的润滑剂组合物，由于合成的聚酯类化合物含有很多的空位-OH，在金属加工时可有效的附着在金属表面，具有优异的润滑性、极压抗磨性/好、水溶性佳，也是一种优良的表面活性剂，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量切削液中，少量的微量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。
在本发明中，司盘能提供良好的润滑性，同时多余的-OH有效的附着于加工金属的表面，是W/O型非离子表面活性剂。
在本发明中，吐温提供良好的润滑性，同时多余的-OH有效的附着于加工金属的表面，是O/W型非离子表面活性剂、和司盘一起复配使用可调制着性能良好的切削液。
在本发明中，醇醚磷酸酯，具有良好的润滑性和极压抗磨性，可全部或部分取代含硫、含氯的极压抗磨剂，较易配制水溶性切削液。
在本发明的配方中，上述各组分混合后，基于其各自的结构特点，可发生分子间弱键作用力，经相溶相促后，提高和激发彼此的润滑性、溶解性和极压抗磨性等性质。
具体实施方式
实施例一
称取342.3g(1mol)蔗糖、174.11g(1.5mol)马来酸、258.39g(1.5mol)正癸酸、600g(3mol)PEG200分别加入反应釜中，搅拌加热至190℃，充分反应12小时，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
称取上述500g润滑剂组合物、250gSP-20、150gTween-20、100gRhodafacPA-24醇醚磷酸酯在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
将上述微量切削液用GB/T12583实验方法进行四球极压测试，试验结果：PD>620(kgf)。
实施例二
称取342.3g(1mol)蔗糖、118.09g(1mol)琥珀酸、400.64g(2mol)月桂酸、600g(2mol)PEG300、30g稀硫酸(5％)分别加入反应釜中，搅拌加热至260℃，充分反应6小时，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
称取上述400g润滑剂组合物、300gSP-40、160gTween-40、140gRhodafacPA-26醇醚磷酸酯在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
实施例三
称取342.3g(1mol)蔗糖、175.37g(1.2mol)已二酸、256.42g(1mol)棕榈酸、400g(1mol)PEG400分别加入反应釜中，搅拌加热至240℃，充分反应8小时，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
称取上述450g润滑剂组合物、250gSP-60、100gTween-60、100gHostaphat1322醇醚磷酸酯在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。一种微量切削液。
实施例四
称取342.3g(1mol)蔗糖、283.15g(1.4mol)癸二酸、312.93g(1.1mol)硬脂酸、500g(1mol)PEG500分别加入反应釜中，搅拌加热至230℃，充分反应10小时，减压排出水分，即为润滑剂组合物。
称取上述420g润滑剂组合物、260gSP-85、160gTween-85、160g醇醚磷酸酯在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述醇醚磷酸酯的制备方法如下：
步骤一：称取200.36g(1mol)的异十三醇和8g氢氧化钠(30％)溶液反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，当聚合釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将286.33g(6.5mol)环氧乙烷、87.12g(1.5mol)环氧丙烷混合物推进反应釜，同时搅拌升温至120℃，保持反应温度不超过120℃，反应时间为：6.5小时，即为异十三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
步骤二、等上述反应釜内异十三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚反应完成后，缓慢加入称取的50g五氧化二磷搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应3.5小时以后，减压排出水分，即为一种醇醚磷酸酯。
实施例五
称取342.3g(1mol)蔗糖、261.3g(1.5mol)辛二酸、423.71g(1.5mol)油酸、900g(1.5mol)PEG600分别加入反应釜中，搅拌加热至220℃左右，充分反应9小时左右，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
称取上述470g润滑剂组合物、230gSP-80、150gTween-80、150gHostaphat1306醇醚磷酸酯在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
将上述微量切削液：水按1：3混合搅拌至透明使用于应用于线速度为800m/min高速带锯切割Φ300mm的铝合金棒，原来用乳化液进行循环润滑冷却，现在改为KS-2106微量润滑装置(U型喷嘴，2个出液/气孔)和一种微量切削液，结果如下表：
项目 改造前 改造后
切割一刀所需时间 120秒 120秒
锯条平均寿命 3条/月 2条/月
润滑剂消耗 25kg/天 1kg/天
工作现场 切削液到处流，现场脏乱 十分干净

Claims (10)

1.一种润滑剂组合物，其特征在于,由以下组分或包括以下组分的原料制备而成：蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇；
其中，所述蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇的摩尔比为1:1-1.5:1-1.5:1-3。
2.如权利要求1所述的一种润滑剂组合物，其特征在于:
所述二元羧酸选自碳原子数为4-10的饱和或/和不饱和羧酸中的一种或几种；
所述脂肪酸优选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种；
所述聚乙二醇优选自分子量为200-1000的聚乙二醇中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种润滑剂组合物，其特征在于:
所述二元羧酸选自富马酸及其衍生物、马来酸及其衍生物、琥珀酸及其衍生物、己二酸及其衍生物、辛二酸及其衍生物、癸二酸及其衍生物中的一种或几种；
所述脂肪酸优选自正癸酸及其衍生物、月桂酸及其衍生物、棕榈酸及其衍生物、油酸及其衍生物、硬脂酸醇及其衍生物中的一种或几种。
所述聚乙二醇优选自PEG200、PEG300、PEG400、PEG500、PEG600中的一种。
4.一种润滑剂组合物的制备方法，其特征在于:
将蔗糖、二元羧酸、脂肪酸、聚乙二醇分别加入反应釜中，搅拌加热至190-260℃，充分反应6-12小时，减压排出水分，即为一种润滑剂组合物。
5.如权利要求4所述的一种润滑剂组合物的制备方法，其特征在于:
反应物中还可加入催化剂加快反应速度；
其中，所述催化剂选自质子酸、离子交换树脂、分子筛中的一种；
所述催化剂优选自稀硫酸；
所述稀硫酸的有效成分占反应物总重量的0.1-0.2％。
6.一种含上述润滑剂组合物的微量切削液，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：
7.如权利要求6所述的微量切削液，其特征在于：
所述司盘选自SP-20、SP-40、SP-60、SP-80、SP-85中的一种或几种；
所述吐温优选自Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80、Tween-85中的一种或几种；
所述醇醚磷酸酯优选自RhodafacPA-24，RhodafacPA-26；Hostaphat1322，Hostaphat1306中的一种。
8.如权利要求6所述的微量切削液，其特征在于：
所述醇醚磷酸酯由如下工艺步骤制备而成：
步骤一：将脂肪醇和催化剂投入反应釜内，充入保护气转换出反应釜内空气，当聚合釜中保护气保持正压时，用保护气进料罐将环氧乙烷、环氧丙烷混合物推进反应釜，同时搅拌升温至100-120℃，保持反应温度不超过120℃，反应5-8小时，即为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；
步骤二、于上述反应釜中，边搅拌边缓慢加入五氧化二磷，保持反应温度不超过150℃，反应2-4小时后，减压排出水分，即为醇醚磷酸酯。
9.如权利要求8所述的微量切削液，其特征在于：
所述脂肪醇：环氧乙烷：环氧丙烷：五氧化二磷的摩尔比为1：5～10：1～2：0.3～1；
所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾；
所述氢氧化钠或氢氧化钾有效成分占反应物总重量的0.3～0.5％；
所述脂肪醇选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪醇中的一种或几种；
所述脂肪醇优选自正癸醇、月桂醇、异十三醇、十四碳醇、十六醇、油醇、硬脂醇、花生醇中的一种或几种。
10.一种微量切削液母液的制备方法，其特征在于：
将润滑剂组合物、司盘、吐温、醇醚磷酸酯在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可；
在使用时，将上述微量切削液母液加水1-5倍搅拌至透明或半透明后加入微量润滑装置中使用。
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