CN108359522A - 一种生物稳定型金属加工液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种生物稳定型金属加工液，其特征在于，组成成份按重量百分比计如下：基础油10～30%、聚异丁烯丁二酸酰胺5～10%、非离子表面活性剂1～5%、格尔伯醇1～5%、植物油酸酰胺1～10%、油性润滑剂3～8%、防锈剂5～15%、混合醇胺10～20%、硫化烯烃2～6%、甲基苯并三氮唑0.1～1.0%、磷酸酯0.5～2.5%、杀菌剂0.1～1.0%、水15～35%、消泡剂0.1～0.3%。本发明能满足车削、铣削、钻孔、攻丝和铰孔等多种加工工艺，起到润滑、清洗、防锈、冷却、抗菌等作用；提高工厂生产效率、减少使用成本与减少对环境的污染。

Description

一种生物稳定型金属加工液及其制备方法

技术领域

本发明特别涉及一种生物稳定型金属加工液及其制备方法。

背景技术

金属加工液（Metalworking fluids）主要是金属加工用的液体，主要起润滑和冷却作用，兼有防锈清洗等作用。一般的金属加工液包括切削液、切削油、乳化液、冲压油、淬火剂、高温油、极压切削液、磨削液、防锈油、清洗剂、发黑剂、拉深油等。金属加工切削液是一种低泡沫、高润滑性的可溶性润滑油，即使应用在对加工液要求很高的环境下也能使维护成本降到最低，基本能适用于各类金属及合金的所有类型的加工，它对大多数铁制金属的一般加工十分奏效，尤其在加工软钢、铸铁、不锈钢及其他特种钢时能同时发挥出出色的润滑作用和冷却作用。

在机械加工中使用的金属加工液包括水性金属加工液和油性金属加工液。由于对环境的影响，油性金属加工液的使用范围在逐年的下降，水性金属加工液正在快速的增长。水性金属加工液包括全合型、半合成型、乳化型三种类型。

目前国内使用的金属加工液，使用非标油、煤油、乳化剂、油酸、菜籽油、氯化石蜡、亚硝酸钠、苯甲酸钠等成份。该金属加工液具有一定的润滑和防锈作用，但由于使用了亚硝硝酸钠，这个原料是会引起员工致癌，欧美国家已经禁止使用了。同时短链氯化石蜡已经确定对人体致癌，也禁止使用了；中长链氯化石蜡在美国已经禁止使用，欧洲也已经开始着手全面禁止使用了。并且这种配方体系的产品，产品稳定性差，加工液容易发臭，增加了工人的工作量、增加了客户使用成本，增加了废液的排放量，严重影响工厂生产效率。

发明内容

本发明针对现有金属加工液所存在的产品稳定性差、加工液容易发臭、危害员工健康等问题,提出了一种生物稳定型金属加工液及其制备方法。

具体的技术方案如下：

一种生物稳定型金属加工液，其特征在于，组成成份按重量百分比计如下：

基础油 10～30%

聚异丁烯丁二酸酰胺 5～10%

非离子表面活性剂 1～5%

格尔伯醇 1～5%

植物油酸酰胺 1～10%

油性润滑剂 3～8%

防锈剂 5～15%

混合醇胺 10～20%

硫化烯烃 2～6%

甲基苯并三氮唑 0.1～1.0%

磷酸酯 0.5～2.5%

杀菌剂 0.1～1.0%

水 15～35%

消泡剂 0.1～0.3%。

进一步的，所述的基础油为环烷基基础油，所述环烷基基础油在40℃的运动粘度为10～46mm2/s。

进一步的，所述的聚异丁烯丁二酸酰胺为聚异丁烯丁二酸酐与醇胺经过高温反应所得，具有良好的乳化性，抗菌性及提高产品抗硬水性能。

进一步的，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。主要作用为乳化剂，清洗作用。

进一步的，所述的格尔伯醇为C13、C16或C18的异构醇，能帮助配方配系起到稳定作用。

进一步的，所述的植物油酸酰胺为植物油酸与醇胺经过高温反应所得，具有很好的乳化性，碱值储存性好及抗菌性。

进一步的，所述的油性润滑剂为大豆油、菜籽油以及猪油中的一种。能牢固的吸附在工件表面，起到很好的润滑作用。

进一步的，所述的防锈剂为正辛酸或新癸酸中的一种，这两种防锈剂不仅能有效防止加工件的锈蚀，而且还能保护机床不被锈蚀。

进一步的，所述的混合醇胺为二甘醇胺与三乙醇胺的混合物，二甘醇胺与三乙醇胺的纯度均需99%以上。

进一步的，所述的硫化烯烃为40%的硫含量的硫化烯烃，具有较强的极性和良好的极压性能，主要是针对金属工件在钻孔、攻丝、铰孔等难加工过程中起到极压抗磨的作用。含有硫、氯和磷的极压剂，都会在加工中起到极压作用。

进一步的，所述的磷酸酯为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯，能起到对铝合金起到保护作用，同时磷酸酯又是极压抗磨剂，能有效的提高工件表面光洁度及刀具的寿命。

进一步的，所述的杀菌剂为正丁基苯并异噻唑啉酮，能保护金属加工液原液长期保存；在使用能延长产品的使用寿命。

进一步的，所述的消泡剂为二甲基硅油。

进一步的，水为蒸馏水或去离子水。

一种生物稳定型金属加工液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

先将混合醇胺、甲基苯并三氮唑与水加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油、聚异丁烯丁二酸酰胺、非离子表面活性剂、格尔伯醇、植物油酸酰胺、油性润滑剂、防锈剂、硫化烯烃、磷酸酯和杀菌剂逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入消泡剂，搅拌1小时后，即制得本发明的金属加工液。

本发明制得的金属加工液（原液）为油状透明液体；使作时，在室温下将金属加工液加入水中稀释、混合均匀、得到合适浓度的金属加工液的工作液；金属加工液原液占工作液总重3~8%。用蒸馏水或去离子水来稀释。水的硬度不高于110wppm，pH值在6.5~7.5之间，氯离子含量在30wppm以下。

本发明中，甲基苯并三氮唑主要起到对有色金属（主要对铜及其合金）的缓蚀作用。

相比于现有技术，以上组分构成本发明金属加工液的原液。使用时加水稀释，形成半合成型的工作液，其性能介于乳化型金属加工液与全合成金属加工液之间。用于汽车零部件、电子产品部件加工，具有如下的效果：(1)本发明金属加工液采用半合成型的配方，稀释成工作液时溶液半透明液体。(2)在对汽车零部件及电子部件加工时，本发明能很好地去除掉工件表面的污物、碎屑，并且冲洗掉机床上的碎屑等物质，保证了工件与机床整洁，减少后续处理费用。(3)在加工过程中，本发明的生物稳定型半合成金属加工液提供了良好的润滑性，能提高加工工件表面光洁度，提高了刀具的寿命，节约了工厂生产成本。(4)金属加工液中的防锈剂能有效的保证工件的长时间的防锈效果，减少工厂后续防锈工艺，并且对机床也起到了保护作用。(5)按本发明配制的工作液，在使用过程中要比一般产品寿命要长，同时不含亚硝酸钠、氯化石蜡等对人体造成危害添加剂，对工人健康无不良影响；使作寿命长了，减少了废液的排放量，降低了对环境的污染；同时本发明配制的工作液废液处理容易，降低处理费用，符合环保要求。

本发明的生物稳定型半合成金属加工液在加工工艺中，能满足车削、铣削、钻孔、攻丝和铰孔等多种加工工艺，起到润滑、清洗、防锈、冷却、抗菌等作用；提高工厂生产效率、减少使用成本与减少对环境的污染。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

本发明实施例1～5中，所采用的的基础油生产厂家为新疆克拉玛依炼油厂，产品型号为k22；聚异丁烯丁二酸酰胺生产厂家为锦州康泰润滑油添加剂有限公司；油性润滑剂所采用的为精制大豆油、精制菜籽油以及精制猪油；非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-3）；格尔伯醇购自于南非沙索公司，产品型号为ISOFOL 16；植物油酸酰胺生产厂家为德固赛中国有限公司；硫化烯烃为40%的硫含量的硫化烯烃，磷酸酯为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯，杀菌剂为正丁基苯并异噻唑啉酮，水为蒸馏水，水的硬度不高于10wppm，pH值在6.5~7.5之间，氯含量在10wppm以下。（Wppm表示以重量计的百万分之一含量。）

各实施例中所用的聚异丁烯丁二酸酰胺、非离子表面活性剂、格尔伯醇、植物油酸酰胺、油性润滑剂、正辛酸、新癸酸、硫化烯烃、甲基苯并三氮唑、磷酸酯、杀菌剂等均为工业级纯度的化合物。

混合醇胺为二甘醇胺与三乙醇胺的混合物。两者之间的比列主要根据金属加工液与蒸馏水按5：95的比例配好的稀释的pH值来确定；要求的pH值为8.5~9.5。

本发明实施例中的各组分成分，均可通过市购获得，无特殊要求。

实施例1

一种生物稳定型金属加工液，制备步骤如下：

按重量百分数计，把将二甘醇胺5%、三乙醇胺7%、甲基苯并三氮唑0.5%和蒸馏水29.3%加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌饭至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油22.4%、聚异丁烯丁二酸酰胺7%、非离子表面活性剂（AEO-3）4%、格尔伯醇（ISOFOL 16）3%、植物油酸酰胺4%、精制大豆油5%、正辛酸5%、新癸酸3%、硫化烯烃3%、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯1.5%和正丁基苯并异噻唑啉酮0.1%，逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入二甲基硅油0.2%，搅拌1小时后，检测合格，即制得金属加工液A（指金属加工液原液，以下实施例同此）。

实施例2

一种生物稳定型金属加工液，制备步骤如下：

按重量百分数计，把将二甘醇胺6%、三乙醇胺8%、甲基苯并三氮唑0.3%和蒸馏水21.2%加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌饭至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油25%、聚异丁烯丁二酸酰胺6%、非离子表面活性剂（AEO-3）3%、格尔伯醇（ISOFOL 16）3%、植物油酸酰胺5%、精制大豆油6%、正辛酸6%、新癸酸4%、硫化烯烃4%、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯2%和正丁基苯并异噻唑啉酮0.2%，逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入二甲基硅油0.3%，搅拌1小时后，检测合格，即制得金属加工液B。

实施例3

一种生物稳定型金属加工液，制备步骤如下：

按重量百分数计，把将二甘醇胺4%、三乙醇胺8%、甲基苯并三氮唑0.4%和蒸馏水29.3%加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌饭至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油25%、聚异丁烯丁二酸酰胺6%、非离子表面活性剂（AEO-3）5%、格尔伯醇（ISOFOL 16）4%、植物油酸酰胺5%、精制菜籽油4%、正辛酸3%、新癸酸3%、硫化烯烃2%、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯1%和正丁基苯并异噻唑啉酮0.1%，逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入二甲基硅油0.2%，搅拌1小时后，检测合格，即制得金属加工液C。

实施例4

一种生物稳定型金属加工液，制备步骤如下：

按重量百分数计，把将二甘醇胺7%、三乙醇胺8%、甲基苯并三氮唑0.8%和蒸馏水27.1%加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌饭至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油15%、聚异丁烯丁二酸酰胺8%、非离子表面活性剂（AEO-3）5%、格尔伯醇（ISOFOL 16）3%、植物油酸酰胺4%、精制菜籽油5%、正辛酸5%、新癸酸7%、硫化烯烃3%、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯1.5%和正丁基苯并异噻唑啉酮0.3%，逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入二甲基硅油0.3%，搅拌1小时后，检测合格，即制得金属加工液D。

实施例5

一种生物稳定型金属加工液，制备步骤如下：

按重量百分数计，把将二甘醇胺5%、三乙醇胺8%、甲基苯并三氮唑0.6%和蒸馏水16.6%加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌饭至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油30%、聚异丁烯丁二酸酰胺5%、非离子表面活性剂（AEO-3）3%、格尔伯醇（ISOFOL 16）5%、植物油酸酰胺6%、精制猪油4%、正辛酸5%、新癸酸4%、硫化烯烃5%、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯2%和正丁基苯并异噻唑啉酮0.5%，逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入二甲基硅油0.3%，搅拌1小时后，检测合格，即制得金属加工液E。

对实施例1~5制得的金属加工液A~E，分别在室温下加水稀释、混合均匀，得到的稀释液；金属加工液原液占稀释液总重的5%。稀释所用的水为自来水，水的硬度为80wppm，pH值为7.3，氯离子含量为60wppm。对本发明金属加工液的性能进行测试考察，与市售含氯加工液进行对比结果见表1。

表1 性能测试表

项目

市售含氯加工液

金属加工液A

金属加工液B

金属加工液C

金属加工液D

金属加工液E

检测方法

外观

油状均匀液体

油状均匀液体

油状均匀液体

油状均匀液体

油状均匀液体

目测

pH值①

9.1

9.0

9.3

9.2

9.0

GB/T 6144-85

稀释液性能②

稀释液外观

半透明液体

半透明液体

半透明液体

半透明液体

半透明液体

目测

稀释液安定性

无分层

无分层

无分层

无分层

无分层

SH/T 0365-92

铸铁屑防锈，2h

无锈

无锈

无锈

无锈

无锈

IP287

黄铜H62，常温浸泡腐蚀，24h

A级

A级

A级

A级

A级

SH/T 0365-92

标铝LY12，常温浸泡腐蚀，24h

A级

A级

A级

A级

A级

SH/T 0365-92

消泡性(ml/min)

≤1

≤1

≤1

≤1

≤1

GB/T 6144-85

抗菌试验

未检出

未检出

未检出

未检出

未检出

ASTM D3946

Claims (10)

1.一种生物稳定型金属加工液，其特征在于，组成成份按重量百分比计如下：

基础油 10～30%

聚异丁烯丁二酸酰胺 5～10%

非离子表面活性剂 1～5%

格尔伯醇 1～5%

植物油酸酰胺 1～10%

油性润滑剂 3～8%

防锈剂 5～15%

混合醇胺 10～20%

硫化烯烃 2～6%

甲基苯并三氮唑 0.1～1.0%

磷酸酯 0.5～2.5%

杀菌剂 0.1～1.0%

水 15～35%

消泡剂 0.1～0.3%。

2.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的基础油为环烷基基础油。

3.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

4.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的油性润滑剂为大豆油、菜籽油以及猪油中的一种。

5.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的防锈剂为正辛酸或新癸酸中的一种。

6.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的混合醇胺为二甘醇胺与三乙醇胺的混合物。

7.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的磷酸酯为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯。

8.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的杀菌剂为正丁基苯并异噻唑啉酮。

9.如权利要求1所述的一种生物稳定型金属加工液及其制备方法，其特征为，所述的消泡剂为二甲基硅油。

10.一种生物稳定型金属加工液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

先将混合醇胺、甲基苯并三氮唑与水加入反应釜中，加热至70℃±5℃，搅拌至均匀透明液体，然后停止加热；再将基础油、聚异丁烯丁二酸酰胺、非离子表面活性剂、格尔伯醇、植物油酸酰胺、油性润滑剂、防锈剂、硫化烯烃、磷酸酯和杀菌剂逐个原料加入，搅拌至均匀透明液体；然后加入消泡剂，搅拌1小时后，即制得本发明的金属加工液。