CN108517237A - 一种利用地沟油生产环保型切削液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，首先对地沟油进行除杂、脱胶和脱色处理，然后用两步酸法催化酯化反应，接着进行洗涤、脱色、除水得到基础油，最后向基础油中加入表面活性剂、极压抗磨剂、清洁剂、消泡剂、抗氧剂、防锈剂及水，即制得环保型切削液。本发明利用回收地沟油生产环保型切削液，不但能够实现废弃地沟油的高附加值资源化利用，更因为动植物油来源的基础油可生物降解，从而使利用地沟油生产的切削液更加环保；通过本发明的方法得到的切削液无毒无味安全环保，且具有易稀释、耐用、防锈除锈性能好、冷却性能优异等诸多优点，使刀具更加耐用。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削液的制备方法，具体涉及一种利用地沟油生产环保型切削液的方法。
背景技术
我国作为食用油大国，每年产生几百万吨地沟油，地沟油中含有大量的毒素，且在环境中的讲解速度很慢，这些地沟油如果管理不善会对环境和食品安全造成严重威胁。目前，随着相关法规的出台，地沟油的收购和处理已经得到了一定程度的改善，但是目前回收地沟油主要是被用于生产生物柴油和肥皂等附加值很低的产业，废弃地沟油的合理利用是社会发展面临的一个重要而又严峻的问题。
切削液是一种在金属切削、磨加工过程中用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释等优点，克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。市场上的切削液多采用矿物油作为切削液的基础油，随着人们环保意识的加强，这种不可生物降解且成本高的矿物油必将逐步被淘汰。鉴于此，如果能够采用新技术将地沟油加以回收应用到切削液领域，必将是一项利国利民的重大突破和革新。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，旨在实现地沟油的资源化利用，同时提高切削液的环保性能。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，包括如下步骤：
S1、对地沟油进行除杂、脱胶和脱色处理得到中间产物Ⅰ；
S2、采用酸化催化处理法对中间产物Ⅰ进行处理得到中间产物Ⅱ，将中间产物Ⅱ与乙醇混合反应，减压蒸馏得到粗制脂肪酸乙酯；
S3、将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，通过酸法催化转酯化反应后再减压蒸馏得到酸性基础油；
S4、对步骤S3得到的酸性基础油进行洗涤静置后取上层油相，减压蒸馏得到中间产物Ⅲ；
S5、对中间产物Ⅲ进行脱色处理得到浅黄色基础油，向浅黄色基础油中加入非离子表面活性剂、极压抗磨剂、清洁剂、消泡剂、抗氧剂、防锈剂及水，即制得环保型切削液。
优选地，前述步骤S1中，采用1μm的滤膜对地沟油进行热过滤除杂。
优选地，前述步骤S1中，采用酸化-水化联合法于60℃下对地沟油进行脱胶处理，具体工艺过程为：首先，向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相进行下一步脱色处理，通过该脱色处理步骤能够除去一些影响基础油的氧化安定性物质，使基础油的纯度有所提高。
再优选地，前述步骤S1和S5中，均采用双氧水和硅藻土对地沟油进行联合脱色，具体工艺过程为：将待处理物分散于1%的双氧水中，在温度70~90℃下搅拌30min，然后向其中加入10%的硅藻土并在该温度下继续搅拌40min，接着离心、静置36h。
再优选地，前述步骤S2中，具体工艺过程为：将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，于80~90℃下反应4~6h，反应结束后减压蒸馏除去水和乙醇。由于地沟油酸值较高，所以不能直接用碱催化，该步骤中，硫酸和盐酸按照体积比1：2的比例混合，硫酸可以作为脱水剂，有助于反应的进行。
更优选地，前述步骤S3中，具体工艺过程为：向步骤S2得到的产物中加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于80~90℃下反应3~4h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为85~95℃，反应1~2h，得到酸性基础油。该步骤通过转酯化反应能够得到三羟甲基丙烷脂肪酸酯。
更优选地，前述乙醇和地沟油的体积比为10%~25%，所述乙醇为纯度大于99.5%的无水乙醇，该工艺条件以上有利于酯化反应的进行，提高转化率，经验证，转化率由85%提高到95%。
进一步优选地，前述步骤S4中所采用的洗涤水为碱性的饱和食盐水，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种。
更进一步优选地，前述环保切削液中含60~70%水，8~20%基础油，5~15%非离子表面活性剂，2~5%极压抗磨剂，1~3%清洁剂，0.1~0.2%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比。该配方得到的切削液能够起到更好的切削效果。
再进一步优选地，前述非离子表面活性剂起乳化作用，选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物及脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种或多种；所述极压抗磨剂选自酸性亚磷酸二丁酯、硫代磷酸胺盐、硫化异丁烯及氨基硫代酯中的一种或多种；所述清洁剂选自超碱值合成磺酸镁及环烷酸镁中的一种或多种；所述消泡剂选自甲基硅油、丙烯酸与醚共聚物及蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基混合酯、四[β（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙）酸]季戊四醇酯及二酚基丙烷中的一种或多种；所述防锈剂选自重烷基苯磺酸钠、烯基丁二酸酯及失水山梨糖醇单油酸酯中的一种或多种，具体选择可根据产品需要而定。
本发明的有益之处在于：本发明利用回收地沟油生产环保型切削液，不但能够实现废弃地沟油的高附加值资源化利用，更因为动植物油来源的基础油可生物降解，从而使利用地沟油生产的切削液更加环保；通过本发明的方法得到的切削液无毒无味安全环保，且具有易稀释、耐用、防锈除锈性能好、冷却性能优异等诸多优点，使刀具更加耐用，且该切削液性能稳定，存放周期可达一年以上；该切削液呈透明或半透明状，使用过程中确保机床台面无油腻感，加工能见度高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明公开了利用回收地沟油生产环保型切削液的方法，所用原料如无特殊说明，均为市购。
实施例1
取200ml的棕黑色的地沟油用1μm（微米）的滤膜进行热过滤，然后在温度60℃，采用酸化-水化联合法于60℃下进行脱胶处理：向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相；将得到的上层油相进行脱色处理，得到橘黄色地沟油。
将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，使加入的乙醇和地沟油的体积比为10%,于80℃下进行初步酯化反应3h，反应结束后减压蒸馏除去多余的乙醇和水，得到粗制脂肪酸乙酯，将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于90℃下反应3h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为85℃，反应1h，通过酸法催化转酯化反应得到酸性基础油。
用碱性饱和食盐水对环保型基础油进行洗涤，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种，洗涤后静置12h，减压蒸馏后再进行脱色处理，得到环保型基础油，向8%基础油中加入70%水， 15%非离子表面活性剂，3.9%极压抗磨剂，2%清洁剂，0.1%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比，即制得环保型切削液。
前面所提到的两处“脱色处理”，都是采用双氧水和硅藻土进行联合脱色，具体工艺过程为：在温度70~90℃下，向待处理物中加入占待处理物质量1%的双氧水，搅拌30min，然后再向其中加入待处理物质量10%的硅藻土并搅拌40min，离心、静置36h后取上层油相进行下一步反应。
其中，非离子表面活性剂起乳化作用，选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物及脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种或多种；所述极压抗磨剂选自酸性亚磷酸二丁酯、硫代磷酸胺盐、硫化异丁烯及氨基硫代酯中的一种或多种；所述清洁剂选自超碱值合成磺酸镁及环烷酸镁中的一种或多种；所述消泡剂选自甲基硅油、丙烯酸与醚共聚物及蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基混合酯、四[β（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙）酸]季戊四醇酯及二酚基丙烷中的一种或多种；所述防锈剂选自重烷基苯磺酸钠、烯基丁二酸酯及失水山梨糖醇单油酸酯中的一种或多种。
实施例2~4的工艺方法与实施例1相同，区别在于在于各原料的选择和百分比，具体如下。
实施例2
取200ml的棕黑色的地沟油用1μm（微米）的滤膜进行热过滤，然后在温度60℃，采用酸化-水化联合法于60℃下进行脱胶处理：向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相；将得到的上层油相进行脱色处理，得到橘黄色地沟油。
将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，使加入的乙醇和地沟油的体积比为25%,于80℃下进行初步酯化反应4h，反应结束后减压蒸馏除去多余的乙醇和水，得到粗制脂肪酸乙酯，将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于80℃下反应4h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为90℃，反应2h，通过酸法催化转酯化反应得到酸性基础油。
用碱性饱和食盐水对环保型基础油进行洗涤，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种，洗涤后静置12h，减压蒸馏后再进行脱色处理，得到环保型基础油，向15%基础油中加入61%水， 15%非离子表面活性剂，5%极压抗磨剂，2.8%清洁剂，0.2%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比，即制得环保型切削液。
实施例3
取200ml的棕黑色的地沟油用1μm（微米）的滤膜进行热过滤，然后在温度60℃，采用酸化-水化联合法于60℃下进行脱胶处理：向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相；将得到的上层油相进行脱色处理，得到橘黄色地沟油。
将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，使加入的乙醇和地沟油的体积比为15%,于90℃下进行初步酯化反应5h，反应结束后减压蒸馏除去多余的乙醇和水，得到粗制脂肪酸乙酯，将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于80℃下反应4h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为95℃，反应2h，通过酸法催化转酯化反应得到酸性基础油。
用碱性饱和食盐水对环保型基础油进行洗涤，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种，洗涤后静置12h，减压蒸馏后再进行脱色处理，得到环保型基础油，向12%基础油中加入66%水， 12.8%非离子表面活性剂，5%极压抗磨剂，3%清洁剂，0.2%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比，即制得环保型切削液。
实施例4
取200ml的棕黑色的地沟油用1μm（微米）的滤膜进行热过滤，然后在温度60℃，采用酸化-水化联合法于60℃下进行脱胶处理：向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相；将得到的上层油相进行脱色处理，得到橘黄色地沟油。
将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，使加入的乙醇和地沟油的体积比为20%,于90℃下进行初步酯化反应4h，反应结束后减压蒸馏除去多余的乙醇和水，得到粗制脂肪酸乙酯，将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于90℃下反应3h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为85℃，反应1h，通过酸法催化转酯化反应得到酸性基础油。
用碱性饱和食盐水对环保型基础油进行洗涤，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种，洗涤后静置12h，减压蒸馏后再进行脱色处理，得到环保型基础油，向12.9%基础油中加入70%水， 8%非离子表面活性剂，5%极压抗磨剂，3%清洁剂，0.1%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比，即制得环保型切削液。
经验证，利用实施例1~4的方法可实现地沟油回收生产环保型切削液，不但能够实现废弃地沟油的高附加值资源化利用，更因为动植物油来源的基础油可生物降解，从而使利用地沟油生产的切削液更加环保；通过本发明的方法得到的切削液无毒无味安全环保，且具有易稀释、耐用、防锈除锈性能好、冷却性能优异等诸多优点，使刀具更加耐用，且该切削液性能稳定，存放周期可达一年以上；该切削液呈透明或半透明状，使用过程中确保机床台面无油腻感，加工能见度高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对地沟油进行除杂、脱胶和脱色处理得到中间产物Ⅰ；
S2、采用酸化催化处理法对中间产物Ⅰ进行处理得到中间产物Ⅱ，将中间产物Ⅱ与乙醇混合反应，减压蒸馏得到粗制脂肪酸乙酯；
S3、将粗制脂肪酸乙酯加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，通过酸法催化转酯化反应后再减压蒸馏得到酸性基础油；
S4、对步骤S3得到的酸性基础油进行洗涤静置后取上层油相，减压蒸馏得到中间产物Ⅲ；
S5、对中间产物Ⅲ进行脱色处理得到浅黄色基础油，向浅黄色基础油中加入非离子表面活性剂、极压抗磨剂、清洁剂、消泡剂、抗氧剂、防锈剂及水，即制得环保型切削液。
2.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用1μm的滤膜对地沟油进行热过滤除杂。
3.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用酸化-水化联合法于60℃下对地沟油进行脱胶处理，具体工艺过程为：首先，向地沟油中加入地沟油质量0.2%的磷酸酸化处理30min，然后再加入地沟油体积2%的去离子水水化处理20min，静置取上层油相进行下一步脱色处理。
4.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S1和S5中，均采用双氧水和硅藻土对待处理物进行联合脱色，具体工艺过程为：将待处理物分散于1%的双氧水中，在温度70~90℃下搅拌30min，然后向其中加入10%的硅藻土并在该温度下继续搅拌40min，接着离心、静置36h。
5.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体工艺过程为：将硫酸和盐酸按照体积比1:2的比例混合，再向其中加入乙醇，将得到的混合液加入地沟油中，于80~90℃下反应4~6h，反应结束后减压蒸馏除去水和乙醇。
6.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体工艺过程为：向步骤S2得到的产物中加入1,1,1-三羟甲基丙烷的乙醇溶液中，再向其中加入盐酸，于80~90℃下反应3~4h，再在-0.5MPa压强下减压蒸馏，温度为85~95℃，反应1~2h，得到酸性基础油。
7.根据权利要求5所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述乙醇和地沟油的体积比为10%~25%，所述乙醇为纯度大于99.5%的无水乙醇。
8.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述步骤S4中所采用的洗涤水为碱性的饱和食盐水，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠及碳酸钠中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述环保切削液中含60~70%水，8~20%基础油，5~15%非离子表面活性剂，2~5%极压抗磨剂，1~3%清洁剂，0.1~0.2%消泡剂，0.5%抗氧剂和0.5%防锈剂，以上各百分比均为质量百分比。
10.根据权利要求9所述的一种利用地沟油生产环保型切削液的方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物及脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种或多种；所述极压抗磨剂选自酸性亚磷酸二丁酯、硫代磷酸胺盐、硫化异丁烯及氨基硫代酯中的一种或多种；所述清洁剂选自超碱值合成磺酸镁及环烷酸镁中的一种或多种；所述消泡剂选自甲基硅油、丙烯酸与醚共聚物及蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基混合酯、四[β（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙）酸]季戊四醇酯及二酚基丙烷中的一种或多种；所述防锈剂选自重烷基苯磺酸钠、烯基丁二酸酯及失水山梨糖醇单油酸酯中的一种或多种。
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