CN108611170A - 一种新型金属切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型金属切削液及其制备方法，包括如下重量份的组分：三羟甲基丙烷油酸酯28‑37份、石蜡基油26‑34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21‑29份、月桂基甜菜碱16‑21份、琥珀酸酯磺酸钠17‑25份、消泡剂2‑5份、螯合剂5‑12份、防锈剂7‑14份、杀菌剂1‑3份、水22‑37份。本发明制备得到的新型金属切削液具有优越的润滑性、防腐蚀性和防锈性能，使用过程可以快速消泡，并且pH值保持在稳定范围内，能够避免切削液受污染，加强切削液的防锈性能。

Description

一种新型金属切削液及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑剂领域，特别涉及一种新型金属切削液及其制备方法。
背景技术
在加工过程中，切削液作用于加工器械所切削的新鲜表面，减缓摩擦，并防止加工面发生变形，切削过程中会产生大量的摩擦热，切削区的温度有时可达到700℃左右的高温，因此，切削液必须具有很好的冷却性能。在切削过程中，会产生大量的切削磨损粉末，如果不能将这些杂质清除，会对切削机器以及所加工的造成不利的影响，而切削液具有的极好的洗净功能可以完全克服该问题。在加工过程中，由于金属本身的性质，可能会导致工件以及与切削液接触的机床和刀具生锈，严重影响着加工材料的性能和机床刀具的使用性能以及使用寿命，因此在加工的短时间内，需要器件表面保持不生锈状态，切削液的防锈防腐蚀性能至关重要。本发明制备了一种具有优越的润滑性、防锈性能、清洗性能的切削液，该切削液具有很好的应用前景。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种质量稳定，性能优良，使用寿命长，具有优越的润滑性、防腐蚀性和防锈性能的切削液。
技术方案：
本发明提供了一种新型金属切削液，包括如下重量份的组分：
三羟甲基丙烷油酸酯28-37份、
石蜡基油26-34份、
壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21-29份、
月桂基甜菜碱16-21份、
琥珀酸酯磺酸钠17-25份、
消泡剂2-5份、
螯合剂5-12份、
防锈剂7-14份、
杀菌剂1-3份、
水22-37份。
优选的，所述的一种新型金属切削液，所述的消泡剂由下述制备方法制备得到：
（1）在一个三口烧瓶中加入50g的菜籽油，瓶口一端分别插入装有15mL冰醋酸、50mL过氧化氢和0.1mL浓硫酸的分液漏斗，预热至40℃，并保持温度在 40~60℃之间，开启搅拌装置，一小时内分别将分液漏斗中溶液滴加完毕，保持温度于 60~65℃，继续反应 3 小时，然后倒出，置于分液漏斗中静置20min，用0.7%的氢氧化钠溶液洗涤至 pH=5，分层后将水相放出，余下的油相即环氧菜籽油；
（2）将步骤（1）中得到的环氧菜籽油加入到三口瓶中，再加入异辛醇和浓硫酸，在 80℃左右搅拌反应4h即得到消泡剂，控制环氧菜籽油和异辛醇的摩尔比为1:5.2，所用浓硫酸的质量为环氧菜籽油质量的1.5%。
优选的，所述的一种新型金属切削液，所述的螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠和二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
优选的，所述的一种新型金属切削液，所述的防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
优选的，所述的一种新型金属切削液，所述的杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
本发明还提供了一种新型金属切削液的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水22-37份加入到反应器中，加热至60-70℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28-37份、石蜡基油26-34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21-29份、月桂基甜菜碱16-21份、琥珀酸酯磺酸钠17-25份，搅拌20-30min至混合均匀；
（2）将温度降低至40-50℃，继续加入螯合剂5-12份、防锈剂7-14份、杀菌剂1-3份，搅拌混合15-25min，然后加入消泡剂2-5份，搅拌8-15min即得。
有益效果：
（1）三羟甲基丙烷油酸酯生产出的产品的粘度较高，成本高。石蜡基油成本稍低，产品稳定性好，但润滑性不够理想。本发明采用高粘度三羟甲基丙烷油酸酯和低粘度石蜡基油进行复配，制备得到的切削液成本合理，粘度适宜，并且具有很好的润滑性。
（2）本发明制备得到的切削液质量稳定，性能优良，使用寿命长。能广泛用于加工中心、数控机床、自动化生产线加工铝合金、铸铁、碳铁、不锈钢、模具钢、铜等多种材质工作，效果良好。
（3）本发明自制了消泡剂，对制备得到的环氧菜籽油进一步改性，提高了其稳定性，并且将消泡剂的环氧值控制在4.537，达到了最佳的消泡性能。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例1-2中的消泡剂由下述制备方法制备得到：
（1）在一个三口烧瓶中加入50g的菜籽油，瓶口一端分别插入装有15mL冰醋酸、50mL过氧化氢和0.1mL浓硫酸的分液漏斗，预热至40℃，并保持温度在 40~60℃之间，开启搅拌装置，一小时内分别将分液漏斗中溶液滴加完毕，保持温度于 60~65℃，继续反应 3 小时，然后倒出，置于分液漏斗中静置20min，用0.7%的氢氧化钠溶液洗涤至 pH=5，分层后将水相放出，余下的油相即环氧菜籽油；
（2）将步骤（1）中得到的环氧菜籽油加入到三口瓶中，再加入异辛醇和浓硫酸，在 80℃左右搅拌反应4h即得到消泡剂，控制环氧菜籽油和异辛醇的摩尔比为1:5.2，所用浓硫酸的质量为环氧菜籽油质量的1.5%。
实施例1
（1）将水37份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28份、石蜡基油34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21份、月桂基甜菜碱21份、琥珀酸酯磺酸钠17份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂12份、防锈剂7份、杀菌剂3份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂2份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
实施例2
（1）将水22份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯37份、石蜡基油26份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠29份、月桂基甜菜碱16份、琥珀酸酯磺酸钠25份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂5份、防锈剂14份、杀菌剂1份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂5份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
实施例3
（1）将水34份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯32份、石蜡基油30份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠23份、月桂基甜菜碱20份、琥珀酸酯磺酸钠19份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂10份、防锈剂9份、杀菌剂2.8份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂2.8份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
实施例4
（1）将水25份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯35份、石蜡基油28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠27份、月桂基甜菜碱18份、琥珀酸酯磺酸钠23份，搅拌20-30min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂7份、防锈剂12份、杀菌剂1.6份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂4.4份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
实施例5
（1）将水30份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯34份、石蜡基油29份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠25份、月桂基甜菜碱19份、琥珀酸酯磺酸钠21份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂9份、防锈剂10份、杀菌剂2份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂3份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于螯合剂组成不同。具体地说是：
（1）将水37份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28份、石蜡基油34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21份、月桂基甜菜碱21份、琥珀酸酯磺酸钠17份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂12份、防锈剂7份、杀菌剂3份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂2份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸和葡萄糖酸钠按照重量比1:1混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于防锈剂的组成不同。具体地说是：
（1）将水37份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28份、石蜡基油34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21份、月桂基甜菜碱21份、琥珀酸酯磺酸钠17份，搅拌25min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂12份、防锈剂7份、杀菌剂3份，搅拌混合20min，然后加入消泡剂2份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸和水按照重量比8:0.6:1.3:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于消泡剂的种类不同。具体地说是：
（1）将水37份加入到反应器中，加热至65℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28份、石蜡基油34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21份、月桂基甜菜碱21份、琥珀酸酯磺酸钠17份，搅拌20-30min至混合均匀；
（2）将温度降低至45℃，继续加入螯合剂12份、防锈剂7份、杀菌剂3份，搅拌混合20min，然后加入有机硅消泡剂2份，搅拌12min即得。
螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠、二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
将实施例1-5和对比例1-3中制备得到的切削液参考GB-T 6144-2010进行性能测试，测试结果见下表：
表1 耐腐蚀和防锈性能测试结果
表2 润滑性和消泡性能测试结果
测试结果可知，本发明制备得到的新型金属切削液具有优越的润滑性、防腐蚀性和防锈性能，使用过程可以快速消泡，并且pH值保持在稳定范围内，能够避免切削液受污染，并且加强切削液的防锈性能。
切削液中常用的消泡剂主要是有机硅消泡剂，有机硅消泡剂具有优越的消泡和抑泡效果，但长期使用有机硅消泡剂会使加工器械、工件或机床表面出现硅斑，从而影响切削液的润滑性能，本发明自制了消泡剂，可以有效抑制切削液使用过程中表面活性剂成分造成的大量泡沫，提高切削液的消泡性能。
本发明以酒石酸、葡萄糖酸钠和二乙醇胺复配螯合剂，可以有效的增强切削液的防锈性能和耐腐蚀性能，复配使用，提高螯合剂的络合作用以及稳定性。
本发明以硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水复配防锈剂，有效提高了切削液的防锈性能，蓖麻酸和十二烯基丁二酸的碳链较长，可以在加工器件表面形成较厚并且致密的疏水性保护膜，能够有效阻止水份侵蚀金属表面。钼酸盐的添加可以在金属表面形成致密的金属氧化物薄膜，阻止腐蚀反应的进行。

Claims (6)

1.一种新型金属切削液，其特征在于，包括如下重量份的组分：
三羟甲基丙烷油酸酯28-37份、
石蜡基油26-34份、
壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21-29份、
月桂基甜菜碱16-21份、
琥珀酸酯磺酸钠17-25份、
消泡剂2-5份、
螯合剂5-12份、
防锈剂7-14份、
杀菌剂1-3份、
水22-37份。
2.根据权利要求1所述的一种新型金属切削液，其特征在于，所述的消泡剂由下述制备方法制备得到：
（1）在一个三口烧瓶中加入50g的菜籽油，瓶口一端分别插入装有15mL冰醋酸、50mL过氧化氢和0.1mL浓硫酸的分液漏斗，预热至40℃，并保持温度在 40~60℃之间，开启搅拌装置，一小时内分别将分液漏斗中溶液滴加完毕，保持温度于 60~65℃，继续反应 3 小时，然后倒出，置于分液漏斗中静置20min，用0.7%的氢氧化钠溶液洗涤至 pH=5，分层后将水相放出，余下的油相即环氧菜籽油；
（2）将步骤（1）中得到的环氧菜籽油加入到三口瓶中，再加入异辛醇和浓硫酸，在 80℃左右搅拌反应4h即得到消泡剂，控制环氧菜籽油和异辛醇的摩尔比为1:5.2，所用浓硫酸的质量为环氧菜籽油质量的1.5%。
3.根据权利要求1所述的一种新型金属切削液，其特征在于，所述的螯合剂由酒石酸、葡萄糖酸钠和二乙醇胺按照重量比1:1:2混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种新型金属切削液，其特征在于，所述的防锈剂由硅酸钠、蓖麻酸、十二烯基丁二酸、钼酸钠和水按照重量比8:0.6:1.3:2:15混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种新型金属切削液，其特征在于，所述的杀菌剂为苯醚甲环唑和戊二醛按照重量比3:0.8混合而成。
6.一种新型金属切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将水22-37份加入到反应器中，加热至60-70℃，开启搅拌装置，然后依次加入三羟甲基丙烷油酸酯28-37份、石蜡基油26-34份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠21-29份、月桂基甜菜碱16-21份、琥珀酸酯磺酸钠17-25份，搅拌20-30min至混合均匀；
（2）将温度降低至40-50℃，继续加入螯合剂5-12份、防锈剂7-14份、杀菌剂1-3份，搅拌混合15-25min，然后加入消泡剂2-5份，搅拌8-15min即得。
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