CN106010732B - 环保型金属加工磨削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：包含由质量百分比含量为1‑10％的金属氧化物制备而成；其中，所述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡、氧化亚锡、氧化钼中的一种或几种。本发明的环保型金属加工磨削液，在金属加工磨削中具有良好的沉降性、润滑性、冷却性、防锈性等效果。

Description

环保型金属加工磨削液及其制备方法
技术领域
本发明属于磨削技术领域，具体涉及一种环保型金属加工磨削液及其制备方法。
背景技术
金属加工磨削加工是应用较为广泛的切削加工方法之一。在磨削加工中如果使用低粘度油加工，冷却效果差，成本高，同时加工的磨粒粉末的沉降性能差，易产生油雾，对工人和环境有比较严重的不良影响。当使用水溶性磨削液时，往往因为添加了苯酚类物质和亚硝酸盐等，对工人的健康有比较大的不良影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保型金属加工磨削液。
本发明提供的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：包含由质量百分比含量1-10％的金属氧化物制备而成；
其中，上述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡、氧化亚锡、氧化钼中的一种或几种。
优选地，上述金属氧化物应选择粒径不大于10微米的粉末。
进一步地，本发明提供的一种环保型金属加工磨削液前体，还具有这样的特点：即、由如下质量百分比含量的组分制备而成：
金属氧化物 1-10％
多羟基酯 40-50％
聚乙二醇 40-50％。
进一步地，本发明提供的一种环保型金属加工磨削液前体，还具有这样的特点：即、上述多羟基酯选自由多元醇与脂肪酸经过酯化反应制备而成的酯类中的一种或几种；
上述多羟基酯优选自单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单油酸酯、甲基丙烷单油酸酯、甲基丙烷单硬脂酸酯、甲基丙烷单月桂酸酯中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种环保型金属加工磨削液前体，还具有这样的特点：即、上述聚乙二醇选自聚合度不大于20的聚乙二醇中的一种或几种；
上述聚乙二醇优选自PEG200，PEG300，PEG400，PEG500，PEG600中的一种或几种。
进一步地，本发明还提供了上述环保型金属加工磨削液前体的制备方法：即、将金属氧化物加入多羟基酯中，在120-150℃温度下搅拌2-5小时至糊状(一般为高速搅拌3小时左右)，再加入聚乙二醇，升温至160-180℃，搅拌3-5小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
此外，本发明还提供了一种环保型金属加工磨削液，由以下重量百分比的组分制备而成：
进一步地，本发明提供的一种环保型金属加工磨削液，还具有这样的特点：即、上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混合物；
上述阳离子表面活性剂选自季铵盐表面活性剂中的一种或几种；
上述阳离子表面活性剂优选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、十六烷基二甲基烯丙基溴化铵中的一种或几种；
上述消泡剂选自乳化有机硅油、二甲基硅油、聚醚或多元醇中的一种或几种；
上述硼化稀土化合物为硼酸镧、硼酸铈或其混合物。
进一步地，本发明提供的一种环保型金属加工磨削液，还具有这样的特点：即、上述硼化稀土化合物粒径优选小于100纳米的纳米级硼化稀土化合物。
进一步地，本发明还提供的上述环保型金属加工磨削液的制备方法：即、按重量百分比称取磨削液前体、醇胺、阳离子表面活性剂、消泡剂、硼化稀土化合物加入水中，在30-40℃的温度下搅拌0.5-2小时(约1小时)即可。
进一步地，本发明还提供的上述环保型金属加工磨削液的使用方法：即、使用时加10-100倍水混合即可。
本发明的有益效果：
本发明的环保型金属加工磨削液，在金属加工磨削中具有良好的沉降性、润滑性、冷却性、防锈性等效果。
在本发明中，提供了一种金属加工磨削液前体。在制备该环保型金属加工磨削液前体的过程中，多羟基酯中的羟基可以和金属氧化物进行成盐反应，该成盐反应的产物对金属加工磨削具有润滑和修复作用；同时，羟基的存在具备良好的吸附能力和润滑性，聚乙二醇和多羟基酯进行醚化反应生成的非离子表面活性剂，能增强水溶性。
在本发明中，当采用上述磨削液前体，在配合其他组分时，可以制备一种对金属加工磨削具有良好润滑、修复作用的磨削液，在该磨削液的组分中，其中，醇胺可增加磨削液的PH值，有效防止机床和工具的锈蚀；阳离子表面活性剂还具有沉降和杀菌等功效，保证了磨削液长期循环使用不变质；消泡剂可减少泡沫的形成；硼化稀土化合物对在磨削加工过程中，能进一步对加工金属表面起到很好的修复和修正作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
将5kg的氧化锌(粒径为8-10微米)加入45kg单油酸甘油酯中，在130℃温度下高速搅拌3小时左右至糊状，再加入50kg聚乙二醇PEG500，升温至170℃，搅拌4小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
按称取上述制备磨削液前体25kg、一乙醇胺7kg、十二烷基三甲基氯化铵7kg、消泡剂0.3kg、硼酸镧(粒径为80-100纳米)0.2kg加入60.5kg水中在35℃左右温度下搅拌约1小时即为一种环保型金属加工磨削液。
实施例2：
将10kg的氧化锡(粒径为5-8微米)加入40kg失水山梨醇单硬脂酸酯中，在150℃温度下搅拌3小时左右至糊状，再加入50kg聚乙二醇PEG200，升温至180℃，搅拌5小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
按称取上述制备磨削液前体30kg、二乙醇胺5kg、十二烷基三甲基溴化铵5kg、乳化有机硅油消泡剂0.5kg、加入59.5kg水中在30℃温度下搅拌约1小时即为一种环保型金属加工磨削液。
实施例3：
将1kg的氧化亚锡(粒径为8-10微米)加入50kg单硬脂酸甘油酯中，在120℃温度下高速搅拌3小时左右至糊状，再加入49kg聚乙二醇PEG400，升温至160℃，搅拌3小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
按称取上述制备磨削液前体20kg、三乙醇胺10kg、十六烷基三甲基氯化铵6kg、二甲基硅油消泡剂0.1kg、硼酸铈(粒径为70-80纳米)0.5kg加入63.4kg水中在40℃温度下搅拌约1小时即为一种环保型金属加工磨削液。
实施例4：
将6kg的氧化钼(粒径小于10微米)加入46kg单硬脂酸甘油酯中，在120℃温度下高速搅拌3小时左右至糊状，再加入48kg聚乙二醇PEG600，升温至165℃，搅拌3.5小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
按称取上述制备磨削液前体26kg、异丙醇胺6kg、十六烷基三甲基溴化铵10kg、消泡剂0.4kg、硼化稀土化合物(粒径小于100纳米)0.1kg加入57.5kg水中在35℃左右温度下搅拌约1小时即为一种环保型金属加工磨削液。
实施例5：
将5kg的氧化亚锡(粒径小于10微米)、5kg的氧化锌(粒径小于10微米)加入43kg单硬脂酸甘油酯中，在140℃温度下高速搅拌3小时左右至糊状，再加入47kg聚乙二醇PEG300，升温至165℃，搅拌4小时左右，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
按称取上述制备磨削液前体22kg、三乙醇胺6kg、十八烷基三甲基溴化铵8kg、聚醚消泡剂0.4kg、硼酸镧(粒径小于100纳米)0.3kg加入63.3kg水中在35℃左右温度下搅拌约1小时即为一种环保型金属加工磨削液。
取上述环保型金属加工磨削液加30倍的水应用于LTQM680数控磨床加工铝合金零部件，对比磨削液为某品牌磨削液加水30倍，加工工件表面粗糙度：本环保型金属磨削液Ra0.38μm，对比磨削液Ra0.42μm。
工作8小时后取循环液进行静置比较：本环保型金属加工磨削液，磨屑完全分层时间为约1.5小时，某品牌磨削液磨屑完全分层时间约为4小时。

Claims (13)

1.一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：由如下质量百分比含量的组分制备而成：
金属氧化物 1-10％
多羟基酯 40-50％
聚乙二醇 40-50％；
其中，所述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡、氧化亚锡、氧化钼中的一种或几种；
所述环保型金属加工磨削液前体的制备方法为：将金属氧化物加入多羟基酯中，在120-150℃温度下搅拌2-5小时至糊状，再加入聚乙二醇，升温至160-180℃，搅拌3-5小时，即为一种环保型金属加工磨削液前体。
2.如权利要求1所述的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：
所述金属氧化物为粒径不大于10微米的粉末。
3.如权利要求1所述的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：
所述多羟基酯选自由多元醇与脂肪酸经过酯化反应制备而成的酯类中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：
所述多羟基酯选自单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单油酸酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：
所述聚乙二醇选自聚合度不大于20的聚乙二醇中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种环保型金属加工磨削液前体，其特征在于：
所述聚乙二醇选自PEG200，PEG300，PEG400，PEG500，PEG600中的一种或几种。
7.采用如权利要求1-6任一所述的磨削液前体制备的环保型金属加工磨削液，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：
8.如权利要求7所述的一种环保型金属加工磨削液，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混合物；
所述阳离子表面活性剂选自季铵盐表面活性剂中的一种或几种。
9.如权利要求7所述的一种环保型金属加工磨削液，其特征在于：
所述阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、十六烷基二甲基烯丙基溴化铵中的一种或几种。
10.如权利要求7所述的一种环保型金属加工磨削液，其特征在于：
所述消泡剂选自乳化有机硅油、二甲基硅油、聚醚或多元醇中的一种或几种。
11.如权利要求7所述的一种环保型金属加工磨削液，其特征在于：
所述硼化稀土化合物为硼酸镧、硼酸铈或其混合物。
12.如权利要求7所述的一种环保型金属加工磨削液，其特征在于：
所述硼化稀土化合物选粒径为小于100纳米的纳米级硼化稀土化合物。
13.如权利要求7-12任一所述的一种环保型金属加工磨削液，其特征在于：
所述环保型金属加工磨削液的制备方法为：将环保型金属加工磨削液前体、醇胺、阳离子表面活性剂、消泡剂、硼化稀土化合物加入水中，在30-40℃的温度下搅拌0.5-2小时即可；
所述环保型金属加工磨削液的使用方法为：使用时加10-100倍水混合即可。
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