CN106497644A - 一种稳定环保的切削油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定环保的切削油及其制备方法，以大豆油、磺化蓖麻油为主要成分，通过加入山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠、气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒、抗氧剂，辅以球磨、烧结、加热搅拌、超声震荡、微波真空干燥、高速剪切等工艺制备而成。使得该切削油对环境友好，且稳定性高，粘度小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

Description

一种稳定环保的切削油及其制备方法
技术领域
本发明涉及特种油加工技术领域，具体涉及一种稳定环保的切削油及其制备方法。
背景技术
在金属切削过程中，为提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面的粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的经济效果，就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状；另一方面采用性能优良的切削液以提高切削效率，降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，从而获得良好的经济效益。
切削油是由基础油复配不同比例的极压耐磨添加剂、润滑剂、防锈剂、防霉杀菌剂，催冷剂等添加剂合成，产品因此具有极佳的对数控机床本身、刃具、工件和乳化液的彻底保护性能。切削油有超强的润滑极压效果，有效保护刀具并延长其使用寿命，可获得极高的工件精密度和表面光洁度，适用于铸铁、合金钢、碳钢、不锈钢、高镍钢、耐热钢、模具钢等金属制品的切削加工、高速切削及重负荷切削加工。包括车、铣、镗、高速攻丝、钻孔、铰牙、拉削、滚齿等多种切削加工。
传统的金属切削油绝大多数以矿物油为基础油，它为减少摩擦磨损，延长刀具使用寿命及满足苛刻工况条件下的润滑需要发挥了巨大作用，但是传统矿物油基润滑剂的生物降解性能差、生态毒性高，在环境中积聚并对生态环境造成污染，加之石油是一种不可再生的稀缺能源。因此，研制和开发一种对环境友好的切削油，并且增强其稳定性，达到延长使用寿命的要求就具有特别重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种稳定环保的切削油及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到一种对环境友好的切削油，且该产品的稳定性高，粘度小，具有良好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种稳定环保的切削油，由下列重量份数的原料制成：大豆油65-75份、磺化蓖麻油60-70份、山梨糖醇单油酸酯15-25份、丁二酸二甲酯10-12份、丙烯酸树脂8-10份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6-8份、苯甲酸钠6-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚4-6份、甲基苯并三氮唑4-6份、月桂基硫酸钠3-5份、气相白炭黑2-4份、沉淀碳酸钙2-4份、费托蜡1-3份、二氧化硅微粒3-5份、抗氧剂3-5份。
进一步地，所述二氧化硅微粒的粒径为1-2μm。
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂626、抗氧剂1010、抗氧剂702中的任意一种。
所述稳定环保的切削油的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述重量份数称取各原料；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨1-2小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在50-60℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在165-175℃条件下搅拌10-20分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至55-60℃时进行超声震荡反应，反应时间为25-30分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9-10KW，时间为25-30分钟，第二阶段微波真空干燥功率为17-19KW，时间为25-35分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4-6KW，时间为35-45分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂及步骤(4)得到的干燥产物，加热至75-85℃，以250-300转/分的速度搅拌20-30分钟，然后降温至40-50℃，继续搅拌50-60分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品。
进一步地，所述步骤(2)中的烧结温度为450-550℃，环境气压为1.5MPa。
进一步地，所述步骤(5)中，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的稳定环保的切削油以大豆油、磺化蓖麻油为主要成分，通过加入山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠、气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒、抗氧剂，辅以球磨、烧结、加热搅拌、超声震荡、微波真空干燥、高速剪切等工艺制备而成。使得该切削油对环境友好，且稳定性高，粘度小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
(2)本发明的稳定环保的切削油所用原料价格低廉、制备工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)按照重量份数称取大豆油65份、磺化蓖麻油60份、山梨糖醇单油酸酯15份、丁二酸二甲酯10份、丙烯酸树脂8份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6份、苯甲酸钠6份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、甲基苯并三氮唑4份、月桂基硫酸钠3份、气相白炭黑2份、沉淀碳酸钙2份、费托蜡1份、二氧化硅微粒3份、抗氧剂626 3份，所述二氧化硅微粒的粒径为1μm；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨1小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在50℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为450℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在165℃条件下搅拌10分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至55℃时进行超声震荡反应，反应时间为25分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9KW，时间为25分钟，第二阶段微波真空干燥功率为17KW，时间为25分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4KW，时间为35分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂626及步骤(4)得到的干燥产物，加热至75℃，以250转/分的速度搅拌20-30分钟，然后降温至40℃，继续搅拌50分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)按照重量份数称取大豆油70份、磺化蓖麻油65份、山梨糖醇单油酸酯20份、丁二酸二甲酯11份、丙烯酸树脂9份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯7份、苯甲酸钠7份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、甲基苯并三氮唑5份、月桂基硫酸钠4份、气相白炭黑3份、沉淀碳酸钙3份、费托蜡2份、二氧化硅微粒4份、抗氧剂1010 4份，所述二氧化硅微粒的粒径为1.5μm；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨1.5小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在55℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为500℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在170℃条件下搅拌15分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至58℃时进行超声震荡反应，反应时间为27分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9KW，时间为28分钟，第二阶段微波真空干燥功率为19KW，时间为30分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4KW，时间为40分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂1010及步骤(4)得到的干燥产物，加热至80℃，以275转/分的速度搅拌25分钟，然后降温至45℃，继续搅拌55分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)按照重量份数称取大豆油75份、磺化蓖麻油70份、山梨糖醇单油酸酯25份、丁二酸二甲酯12份、丙烯酸树脂10份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8份、苯甲酸钠8份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、甲基苯并三氮唑6份、月桂基硫酸钠5份、气相白炭黑4份、沉淀碳酸钙4份、费托蜡3份、二氧化硅微粒5份、抗氧剂702 5份，所述二氧化硅微粒的粒径为2μm；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨2小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在60℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为550℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在175℃条件下搅拌20分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至60℃时进行超声震荡反应，反应时间为30分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为10KW，时间为30分钟，第二阶段微波真空干燥功率为19KW，时间为35分钟，第三阶段微波真空干燥功率为6KW，时间为45分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂702及步骤(4)得到的干燥产物，加热至85℃，以300转/分的速度搅拌30分钟，然后降温至50℃，继续搅拌60分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)按照重量份数称取大豆油65份、磺化蓖麻油70份、山梨糖醇单油酸酯15份、丁二酸二甲酯12份、丙烯酸树脂8份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8份、苯甲酸钠6份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、甲基苯并三氮唑4份、月桂基硫酸钠5份、气相白炭黑2份、沉淀碳酸钙4份、费托蜡1份、二氧化硅微粒5份、抗氧剂702 3份，所述二氧化硅微粒的粒径为1μm；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨2小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在50℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为550℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在165℃条件下搅拌20分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至55℃时进行超声震荡反应，反应时间为30分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9KW，时间为0分钟，第二阶段微波真空干燥功率为17KW，时间为35分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4KW，时间为45分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂702及步骤(4)得到的干燥产物，加热至85℃，以300转/分的速度搅拌20分钟，然后降温至50℃，继续搅拌50分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
对比例1
(1)按照重量份数称取大豆油70份、磺化蓖麻油65份、山梨糖醇单油酸酯20份、丁二酸二甲酯11份、丙烯酸树脂9份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯7份、苯甲酸钠7份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、甲基苯并三氮唑5份、气相白炭黑3份、沉淀碳酸钙3份、二氧化硅微粒4份、抗氧剂1010 4份，所述二氧化硅微粒的粒径为1.5μm；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨1.5小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在55℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为500℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑加入到反应釜中，在170℃条件下搅拌15分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至58℃时进行超声震荡反应，反应时间为27分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9KW，时间为28分钟，第二阶段微波真空干燥功率为19KW，时间为30分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4KW，时间为40分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂1010及步骤(4)得到的干燥产物，加热至80℃，以275转/分的速度搅拌25分钟，然后降温至45℃，继续搅拌55分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
对比例2
(1)按照重量份数称取大豆油65份、磺化蓖麻油70份、山梨糖醇单油酸酯15份、丁二酸二甲酯12份、丙烯酸树脂8份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8份、苯甲酸钠6份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、月桂基硫酸钠5份、沉淀碳酸钙4份、费托蜡1份、二氧化硅微粒5份、抗氧剂702 3份，所述二氧化硅微粒的粒径为1μm；
(2)将沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨2小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在50℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用，烧结温度为550℃，环境气压为1.5MPa；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在165℃条件下搅拌20分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至55℃时进行超声震荡反应，反应时间为30分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9KW，时间为0分钟，第二阶段微波真空干燥功率为17KW，时间为35分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4KW，时间为45分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂702及步骤(4)得到的干燥产物，加热至85℃，以300转/分的速度搅拌20分钟，然后降温至50℃，继续搅拌50分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
制得的切削油产品的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的制得的稳定环保的切削油分别进行挥发性气体环境影响评价、一级灰铸铁完全防锈时间(35±2℃)测试、35℃下运动粘度这几项性能测试。
表1
坏境影响等级 无绣时间(h) 运动粘度(mm2/s)
实施例1 极微弱 >72 7
实施例2 极微弱 >85 4
实施例3 极微弱 >80 5
实施例4 极微弱 >78 6
对比例1 微软 >56 10
对比例2 微软 >52 12
本发明的稳定环保的切削油以大豆油、磺化蓖麻油为主要成分，通过加入山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠、气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒、抗氧剂，辅以球磨、烧结、加热搅拌、超声震荡、微波真空干燥、高速剪切等工艺制备而成。使得该切削油对环境友好，且稳定性高，粘度小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。并且其所用原料价格低廉、制备工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种稳定环保的切削油，其特征在于，由下列重量份数的原料制成：大豆油65-75份、磺化蓖麻油60-70份、山梨糖醇单油酸酯15-25份、丁二酸二甲酯10-12份、丙烯酸树脂8-10份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6-8份、苯甲酸钠6-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚4-6份、甲基苯并三氮唑4-6份、月桂基硫酸钠3-5份、气相白炭黑2-4份、沉淀碳酸钙2-4份、费托蜡1-3份、二氧化硅微粒3-5份、抗氧剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的稳定环保的切削油，其特征在于：所述二氧化硅微粒的粒径为1-2μm。
3.根据权利要求1所述的稳定环保的切削油，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂626、抗氧剂1010、抗氧剂702中的任意一种。
4.根据权利要求1～3任一所述稳定环保的切削油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照所述重量份数称取各原料；
(2)将气相白炭黑、沉淀碳酸钙、费托蜡、二氧化硅微粒加入球磨机中，研磨1-2小时，得到细粉状混合物，随后向细粉状混合物中加入等质量的丙三醇，在50-60℃条件下，搅拌反应25分钟得到混合浆料，再烧结成块待用；
(3)将磺化蓖麻油、山梨糖醇单油酸酯、丁二酸二甲酯、丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯并三氮唑、月桂基硫酸钠加入到反应釜中，在165-175℃条件下搅拌10-20分钟，搅拌转速为300rpm，随后加入步骤(2)所得的烧结物，降温至55-60℃时进行超声震荡反应，反应时间为25-30分钟；
(4)将步骤(3)超声震荡后的混合液进行微波真空干燥，干燥过程分为三个阶段：第一阶段微波真空干燥的功率为9-10KW，时间为25-30分钟，第二阶段微波真空干燥功率为17-19KW，时间为25-35分钟，第三阶段微波真空干燥功率为4-6KW，时间为35-45分钟；
(5)向大豆油中加入抗氧剂及步骤(4)得到的干燥产物，加热至75-85℃，以250-300转/分的速度搅拌20-30分钟，然后降温至40-50℃，继续搅拌50-60分钟，冷却至室温后经高速剪切机进行机械剪切得到终产品。
5.根据权利要求4所述的稳定环保的切削油的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的烧结温度为450-550℃，环境气压为1.5MPa。
6.根据权利要求4所述的稳定环保的切削油的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，剪切机转速为6000rpm，剪切时间为25分钟。
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