CN107699313A - 环保微量切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环保微量切削液,其特征在于,由如下重量百分比的组分在40‑60℃中混合搅拌至完全透明即可:环保微量切削液前体10‑20%;多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚10‑20%;石油磺酸钠10‑20%;酰基肌氨酸盐5‑10%;醇胺5‑10%;肉豆蔻酸异丙酯50‑60%。本发明的环保微量切削液配合微量润滑装置使用,使用量可以减少至原来的5%以下,达到良好的润滑、冷却效果,节能减排、环境保护效果显著。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域,具体涉及一种环保微量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和冷却,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。在提倡节能减排、环境保护、绿色制造的今天,急需一种新的金属切削加工工艺。微量润滑技术是近几年发展起来的金属绿色加工新技术,就是在金属切削加工过程中使用微量润滑系统将极压抗磨性、润滑性好的微量润滑油喷洒于加工刀具和加工表面进行润滑、冷却,解决传统加工时切削油、液使用量大、浪费泄漏量大等问题。
绿色环保和对自然友好的微量切削液的研发是一项重要课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种环保微量切削液。
本发明提供的一种环保微量切削液前体,其特征在于:由包含有质量百分比为7-10%的磷酸稀土化合物的原料制造而成。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、上述磷酸稀土化合物选自磷酸镧水合物、磷酸铈水合物或其混合物。在本发明中选用磷酸镧水合物、磷酸铈水合物,因其比磷酸镧、磷酸铈更易溶于水,为后续制备切削液提供方便。
此外,本发明还提供了一种环保微量切削液前体,其特征在于:将如下重量百分比的磷酸稀土化合物加入多羟基脂肪酸酯中后,在100-120℃下充分搅拌2-3小时至糊状物,即为一种环保微量切削液前体,
多羟基脂肪酸酯 90-93%;
磷酸稀土化合物 7-10%。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、上述多羟基脂肪酸酯选自多羟基化合物与脂肪酸进行酯化反应的产物中的一种或几种;
其中,该多羟基化合物的活性-OH的摩尔数大于脂肪酸的-COOH的摩尔数。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、上述多羟基化合物选自碳原子数为2-40的多羟基化合物中的一种或几种;
优选地自自甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、失水山梨醇、甘露醇、葡萄糖中的一种或几种混合物。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、上述脂肪酸选自脂肪酸为C8-C20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种,优选自异辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸醇中的一种或几种。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、该多羟基脂肪酸酯的制备方法为按比例称取多羟基化合物、脂肪酸分别加入反应釜中,搅拌加热至200-220℃,充分反应8-12小时,减压排出水分,即为一种多羟基脂肪酸酯。
为了提高反应速度,可加磷酸进行催化反应,所述磷酸的有效成分占反应物总重量的0.5-1%。采用磷酸作为催化剂还有一个好处是,在反应完成后不需去除催化剂,磷酸参与反应生成的磷酸酯是良好的极压抗磨剂。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、上述多羟基脂肪酸酯可选甘油单油酸酯、甘油单月桂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、三羟甲基丙烷单油酸酯、季戊四醇单油酸酯、甘露醇单油酸酯、甘油二油酸酯、甘露醇二油酸酯中的一种或几种混合物。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液前体,还具有这样的特点,即、该一种环保微量切削液前体的制备方法为:称取磷酸稀土化合物加入多羟基脂肪酸酯中在100-120℃下充分搅拌2-3小时至糊状物,即为一种环保微量切削液前体。
另外,本发明还提供了一种环保微量切削液,其特征在于:由以下重量百分比的组分制造而成:
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液,还具有这样的特点:即、上述多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚上述多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚是多羟基脂肪酸酯和环氧乙烷进行聚合反应而成的产物中的一种或几种。优选自商品号为:吐温-80、吐温-60、吐温-40、吐温-20中的一种或几种混合物。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液,还具有这样的特点:即、上述脂肪酰肌氨酸盐选自月桂酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠、油酰肌氨酸钠、硬脂酰肌氨酸钠中的一种或几种。
上述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种混合物。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液,还具有这样的特点:即、上述环保微量切削液的制备方法为将环保微量切削液前体、多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚、石油磺酸钠、酰基肌氨酸盐、醇胺、肉豆蔻酸异丙酯在40-60℃中混合搅拌至完全透明即可。
进一步地,本发明提供的一种环保微量切削液,还具有这样的特点:即、上述环保微量切削液的使用方法为:将以上制备的环保微量切削液和水按1:2-5充分搅拌后倒入微量润滑装置中使用。
本发明的有益效果:
本发明的磷酸稀土化合物,具有优良的极压抗磨性,可有效修复刀具的磨损,延长刀具使用寿命。
多羟基脂肪酸酯是比较好的非离子表面活性剂,可以将磷酸稀土化合物进行充分的吸附和扩散,使之不产生集聚和沉降。
多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚是良好的亲水型非离子表面活性剂,和多羟基脂肪酸酯一起使用可产生协同作用,使磷酸稀土化合物更好地分散于水-乙二醇基础油中。
石油磺酸钠是阴离子表面活性剂,同时又是良好的水溶防锈剂。
醇胺是切削液中良好的碱值储备剂和防锈剂。
酰基肌氨酸或酰基肌氨酸盐本身生物降解性优良,还能促进其他有机成分的生物降解,同时是良好的的含N型极压抗磨剂,还有良好的防锈性能。
肉豆蔻酸异丙酯是优良的可生物降解润滑剂。
本发明的环保微量切削液配合微量润滑装置使用,使用量可以减少至原来的5%以下,达到良好的润滑、冷却效果,节能减排、环境保护效果显著。
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:
称取70g磷酸镧水合物加入930g失水山梨醇单油酸酯中在120℃下充分搅拌2小时,即为环保微量切削液前体。
上述失水山梨醇单油酸酯的制备方法为:按比例称取失水山梨醇1641.6g(10mol)、油酸2824.7g(10mol)分别加入反应釜中,加入40g(85%)磷酸搅拌加热至210℃,充分反应10小时,减压排出水分,即为失水山梨醇单油酸酯。
取上述制备的环保微量切削液前体100g,100g吐温-80、石油磺酸钠100g、月桂酰肌氨酸钠50g、三乙醇胺50g、肉豆蔻酸异丙酯600g,在50℃左右温度下搅拌30分钟,即为一种环保微量切削液。
上述制备的环保微量切削液,经试验理化指标如下:
项目 | 基本数据 | 实验方法 |
外观 | 黄色透明 | 目测 |
运动粘度@40℃mm2/s | 182 | GB/T265 |
倾点℃ | -5 | GB/T3535 |
5%水溶液pH值 | 8.9 | SH/T0069 |
密度@20℃kg/m3 | 995 | GB/T1884 |
将上述环保微量切削液和水按重量比1:3混合搅拌后应用于铝合金零部件车铣加工,数控加工中心型号:CMV-510AII。原来用乳化切削液(浓度约5%)进行循环润滑冷却,现在改为KS-2106微量润滑装置(3喷嘴,所用喷嘴为上海金兆节能科技有限公司提供的节能喷嘴)和上述环保微量切削液,工作时间8小时/天,结果如下表:
项目 | 传统润滑方式 | 微量润滑方式 |
润滑剂消耗(升/天) | 10升 | 0.25升 |
铣刀平均使用寿命 | 3天 | 4天 |
实施例2:
称取100g磷酸镧水合物加入900g甘油单油酸酯中在100℃下充分搅拌3小时,即为环保微量切削液前体。
取上述制备的环保微量切削液前体120g,100g吐温-60、石油磺酸钠120g、肉豆蔻酰肌氨酸钠100g、二乙醇胺60g、肉豆蔻酸异丙酯500g,在40℃温度下搅拌至,即为一种环保微量切削液。
实施例3:
称取80g磷酸铈水合物加入920g山梨糖醇酐单月桂酸酯中在110℃下充分搅拌2.5小时,即为环保微量切削液前体。
取上述制备的环保微量切削液前体120g,110g吐温-40、石油磺酸钠100g、油酰肌氨酸钠55g、一乙醇胺65g、肉豆蔻酸异丙酯550g,在50℃左右温度下搅拌30分钟,即为一种环保微量切削液。
实施例4:
称取90g磷酸铈水合物加入910g三羟甲基丙烷单油酸酯中在105℃下充分搅拌3小时,即为环保微量切削液前体。
取上述制备的环保微量切削液前体150g,130g吐温-40、石油磺酸钠120g、月桂酰肌氨酸钠50g、异丙醇胺50g、肉豆蔻酸异丙酯500g,在50℃左右温度下搅拌30分钟,即为一种环保微量切削液。
实施例5:
称取50g磷酸镧水合物、50g磷酸铈水合物加入900g季戊四醇单油酸酯中在115℃下充分搅拌2小时,即为环保微量切削液前体。
取上述制备的环保微量切削液前体130g,110g吐温-80、石油磺酸钠120g、硬脂酰肌氨酸钠钠60g、三乙醇胺30g、一乙醇胺20g、肉豆蔻酸异丙酯530g,在50℃左右温度下搅拌30分钟,即为一种环保微量切削液。
Claims (10)
1.一种环保微量切削液前体,其特征在于:由包含有质量百分比为7-10%的磷酸稀土化合物的原料制造而成。
2.如权利要求所述的一种环保微量切削液前体,其特征在于:
所述磷酸稀土化合物选自磷酸镧水合物、磷酸铈水合物或其混合物。
3.一种环保微量切削液前体,其特征在于:将如下重量百分比的磷酸稀土化合物加入多羟基脂肪酸酯中后,在100-120℃下充分搅拌2-3小时至糊状物,即为一种环保微量切削液前体,
多羟基脂肪酸酯 90-93%;
磷酸稀土化合物 7-10%。
4.如权利要求3所述的所述的一种环保微量切削液前体,其特征在于:
所述多羟基脂肪酸酯选自多羟基化合物与脂肪酸进行酯化反应的产物中的一种或几种;
所述多羟基脂肪酸酯的制备方法为:将多羟基化合物、脂肪酸分别加入反应釜中,搅拌加热至200-220℃,充分反应8-12小时,减压排出水分,即为一种多羟基脂肪酸酯;
其中,所述多羟基化合物的活性-OH的摩尔数大于脂肪酸的-COOH的摩尔数。
5.如权利要求3所述的所述的一种环保微量切削液前体,其特征在于:
所述多羟基脂肪酸酯选自甘油单油酸酯、甘油单月桂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、三羟甲基丙烷单油酸酯、季戊四醇单油酸酯、甘露醇单油酸酯、甘油二油酸酯、甘露醇二油酸酯中的一种或几种混合物。
6.如权利要求4所述的所述的一种环保微量切削液前体,其特征在于:
所述多羟基化合物选自碳原子数为2-40的多羟基化合物中的一种或几种;
优选地,所述多羟基化合物选自甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、失水山梨醇、甘露醇、葡萄糖中的一种或几种混合物;
所述脂肪酸选自碳原子数为8-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种;
优选地,所述脂肪酸选自异辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸醇中的一种或几种。
7.如权利要求3-6任一所述的所述的一种环保微量切削液前体,其特征在于:还可加入磷酸进行催化反应;
其中,所述磷酸的有效成分占反应物总重量的0.5-1%。
8.一种环保微量切削液,其特征在于,由如下重量百分比的组分在40-60℃中混合搅拌至完全透明即可:
9.如权利要求8所述的一种环保微量切削液,其特征在于:所述多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚选自多羟基脂肪酸酯和环氧乙烷进行聚合反应的产物中的一种或几种。
优选地,所述多羟基脂肪酸酯聚氧乙烯醚选自吐温-80、吐温-60、吐温-40、吐温-20中的一种或几种混合物。
所述脂肪酰肌氨酸盐选自月桂酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠、油酰肌氨酸钠、硬脂酰肌氨酸钠中的一种或几种;
所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种混合物。
10.一种环保微量切削液的使用方法,其特征在于:
将权利要求8或9任一所述的环保微量切削液和水按1:2-5的质量比充分搅拌后,倒入微量润滑装置中使用。
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