CN110791363B - 一种全合成切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全合成切削液，包括如下重量份的成分：聚醚15‑24份、三乙醇胺10‑20份、硼酸1‑3份、苯并三氮唑0.2‑0.5份、磷酸酯0.5‑1份、一元酸4‑10份、炔醇醚0.2‑1份、水40‑70份，其中聚醚为两种反式嵌段聚醚组成的混合物。本发明还公开了上述全合成切削液的制备方法，将所述的各组分逐一或者同时加入容器后搅拌均匀即可。本发明勿需添加有机硅消泡剂，依靠各物质按比例混合达到低泡和自消泡的效果；同时利用炔醇醚低的表面张力和对金属表面的取向性，增强了全合成加工液对基材的附着力，从而发挥优异的润滑、冷却、防锈性能。本发明的制备方法工艺简单、环保节能，适合大规模生产使用。

Description

一种全合成切削液及其制备方法
技术领域
本发明属于金属切削加工技术领域，具体涉及一种全合成切削液及其制备方法。
背景技术
切削液是一种用在金属切削、打磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。除具备润滑和冷却功能，通常还有清洗、防锈等作用。切削液可分为油基切削液和水基切削液。油基切削液相较于水基切削液润滑性能较好，但冷却效果较差，同时油基切削液还存在容易发霉、后续处理较难等缺点。水基的切削液又可分为乳化液、半合成液和全合成液。由于全合成切削液不含机械油，在冷却性、清洗性、加工可视性、稳定性、抗菌性等方面显著优于传统油基、乳化液和半合成切削液，而受到人们广泛的关注。
随着刀具、工件材料和切削机床的发展，研制高性能的全合成切削液成为了人们关注的焦点。由于全合成液以表面张力较大的水作为溶剂，混合其他添加剂后，在加工使用过程中容易产生大量泡沫，而且不易消散，所以通常全合成切削液配方中需要添加有机硅消泡剂。但是添加有机硅消泡剂不仅会增加成本，而且有时在加工过程中会造成有机硅析出的而影响工件的质量。另外，水基加工液的表面张力往往较高，对金属的吸附力较弱，从而使润滑冷却效果大打折扣，限制了全合成切削液的适用范围。
发明内容
为此，本发明的所要解决的技术问题是现有全合成切削液添加有机硅消泡剂增加成本，影响工件的质量的缺陷，进而提供一种不添加有机硅消泡剂，同时不影响消泡效果的全合成切削液及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开一种全合成切削液，包括聚醚，所述聚醚至少包括第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚，所述第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚为两种不同的反式嵌段聚醚。
优选地，所述第一反式嵌段聚醚的HLB值小于所述第二反式嵌段聚醚的HLB值。
优选地，所述第一反式嵌段聚醚的HLB值为1-6；
所述第二反式嵌段聚醚的HLB值为8-15。
优选地，所述第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚的质量比为1：(1-3)，优选为1：2。
优选地，所述第一反式嵌段聚醚的数均分子量为1000-10000；
所述第二反式嵌段聚醚的数均分子量为1000-10000。
本发明公开的全合成切削液，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002218794970000021
Figure BDA0002218794970000031
优选地，还包括40-70重量份的水。
优选地，所述炔醇醚为炔基封端的炔醇醚，所述炔醇醚的数均分子量为100-500；优选地，所述炔醇醚为己炔醇醚、辛炔醇醚、壬炔醇醚、癸炔醇醚中的至少一种；
所述三乙醇胺和一元酸的重量份比为2-3:1；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯骈三氮唑和琉基苯并噻唑中的一种或几种混合；
所述磷酸酯为辛基磷酸酯、己基磷酸酯和丁基磷酸酯中的一种或几种混合；
所述一元酸为新癸酸、异壬酸和异辛酸中的一种或几种混合
本发明各成分所起到的作用如下表所示：
表1本发明全合成切削液各成分作用
原料 主要作用
三乙醇胺 防锈、乳化(与新癸酸协同作用)
新癸酸 防锈、润滑、乳化(与三乙醇胺协同作用)
硼酸 防锈、润滑
苯并三氮唑 缓蚀剂
辛基磷酸酯 润滑、极压剂
高HLB聚醚 润滑、清洗
低HLB聚醚 润滑、消泡
炔醇醚 防锈、吸附、消泡
本发明还公开了上述全合成切削液的制备方法，包括如下步骤：将上述原料按重量份混合并搅拌均匀即可。
优选地，所述搅拌的温度为室温，所述搅拌的速率为100-300r/min、时间为30-60min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的全合成切削液以两种反式嵌段聚醚为润滑剂，利用高HLB值反式聚醚本身的自消泡性，以及低HLB值反式聚醚优异的消泡抑泡性能，与其他组分以特定比例混合，勿需额外添加有机硅消泡剂，就能达到较低的泡沫，同时具有自消泡功能，并且具备澄清外观。
2.本发明引入炔醇醚，使用末端为炔键的单醇醚，在利用其低表面张力和消泡作用的同时，由于炔键直接裸露，因此可以与金属发挥极强的取向性，而避免空间位组的影响，增强全合成加工液对金属基材的吸附力，从而发挥优异的润滑、冷却、防锈性能，大大拓宽了全合成切削液的使用范围。
3.本发明制备方法简单节能，只需在室温下搅拌均匀即可，各组分按一定比例可逐一加入搅拌，也可全部加入后搅拌，均能制备出澄清透明、性能优异的全合成切削液，便于大规模使用，节约成本和人力。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本发明各实施例和对比例使用的三乙醇胺为佳化化学生产的标号为佳化853的产品，高HLB值聚醚为佳化化学生产的标号为佳化PD-740的产品(平均分子量2400，HLB值10)，低HLB值聚醚为佳化化学生产的标号为佳化PD-720的产品(平均分子量2350，HLB值5.6)炔醇醚为佳化化学生产的标号为佳化KM-420的产品(为癸炔醇醚，平均分子量300)，硼酸、苯并三氮唑、辛基磷酸酯和新癸酸都是市售产品，水为自来水。
实施例1
本实施例提供一种全合成切削液，组成成分如下表所示：
表2实施例1组成成分
Figure BDA0002218794970000051
Figure BDA0002218794970000061
将表2中各组分逐一加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为60min均匀即得到全合成切削液。
实施例2
本实施例提供一种全合成切削液，组成成分如下表所示：
表3实施例2组成成分
原料 重量/g
三乙醇胺(佳化853) 15
自来水 56.5
硼酸 2
苯并三氮唑 0.3
高HLB值聚醚(佳化PD-740) 12
低HLB值聚醚(佳化PD-720) 6
辛基磷酸酯 0.7
新癸酸 7
炔醇醚(佳化KM-420) 0.5
将表3中各组分逐一加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为200r/min，搅拌时间为45min均匀即得到全合成切削液。
实施例3
本实施例提供一种全合成切削液，组成成分如下表所示：
表4实施例3组成成分
原料 重量/g
三乙醇胺(佳化853) 20
自来水 52.3
硼酸 1
苯并三氮唑 0.2
高HLB值聚醚(佳化PD-740) 10
低HLB值聚醚(佳化PD-720) 5
辛基磷酸酯 0.5
新癸酸 10
炔醇醚(佳化KM-420) 1
将表3中各组分全部加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为300r/min，搅拌时间为30min均匀即得到全合成切削液。
实施例4
本实施例提供一种全合成切削液，组成成分如下表所示：
表5实施例4组成成分
Figure BDA0002218794970000071
Figure BDA0002218794970000081
将表5中各组分逐一加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为200r/min，搅拌时间为60min均匀即得到全合成切削液。
实施例5
本实施例提供一种全合成切削液，组成成分如下表所示：
表6实施例5组成成分
原料 重量/g
三乙醇胺(佳化853) 12
自来水 61.7
硼酸 3
苯并三氮唑 0.2
高HLB值聚醚(佳化PD-740) 12
低HLB值聚醚(佳化PD-720) 6
辛基磷酸酯 0.8
新癸酸 4
炔醇醚(佳化KM-420) 0.3
将表6中各组分全部加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为200r/min，搅拌时间为45min均匀即得到全合成切削液。
对比例1
对比例1为100g市售的CIMTECH 205(美国克拉米龙公司生产)全合成切削液，其含有有机硅消泡剂。
对比例2
对比例2提供一种全合成切削液，和实施例1唯一的区别在于，不添加炔醇醚，组成成分如下表所示：
表7对比例2组成成分
原料 重量/g
三乙醇胺(佳化853) 10
自来水 57.5
硼酸 3
苯并三氮唑 0.5
高HLB值聚醚(佳化PD-740) 16
低HLB值聚醚(佳化PD-720) 8
辛基磷酸酯 1
新癸酸 4
将表7中各组分逐一加入容器后在室温下搅拌，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为60min均匀即得到全合成切削液。
试验例
将实施例1-5和对比例1-2的全合成切削液进行性能测试，所述测试参照GBT6144-2010合成切削液的标准进行，具体见下表所示：
表8实施例1-5及对比例1-2的性能测试结果
Figure BDA0002218794970000101
从上表中实施例1-5的的检测结果可以看出，本发明制备的全合成切削液具有优异的自消泡性，同时润滑性、极压性能良好，可满足各类金属基材和多种加工工序。同时，本实施例1-5的各项性能和含有有机硅消泡剂的切削液类似，可以对其进行替代。由实施例1和对比例2的对比可知，实施例1的PB值远大于对比例2的PB值，说明加入炔醇醚，可以大大提高全合成切削液的润滑性和极压性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种全合成切削液，其特征在于，包括如下重量份的原料：
Figure FDA0003493869570000011
所述聚醚至少包括第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚，所述第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚为两种不同的反式嵌段聚醚；
所述第一反式嵌段聚醚的HLB值小于所述第二反式嵌段聚醚的HLB值；
所述第一反式嵌段聚醚的HLB值为1-6；
所述第二反式嵌段聚醚的HLB值为8-15；
所述第一反式嵌段聚醚和第二反式嵌段聚醚的质量比为1：2；
所述第一反式嵌段聚醚的数均分子量为1000-10000；
所述第二反式嵌段聚醚的数均分子量为1000-10000；
所述炔醇醚为炔基封端的炔醇醚，具体为平均分子量300癸炔醇醚，产品标号为佳化KM-420。
2.根据权利要求1所述的全合成切削液，其特征在于，还包括40-70重量份的水。
3.根据权利要求1或2所述的全合成切削液，其特征在于，
所述三乙醇胺和一元酸的重量份比为2-3:1；
所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯骈三氮唑和琉基苯并噻唑中的一种或几种混合；
所述磷酸酯为辛基磷酸酯、己基磷酸酯和丁基磷酸酯中的一种或几种混合；
所述一元酸为新癸酸、异壬酸和异辛酸中的一种或几种混合。
4.权利要求1-3任一权利要求所述的全合成切削液的制备方法，包括如下步骤：将上述原料按重量份混合并搅拌均匀即可。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为室温，所述搅拌的速率为100-300r/min、时间为30-60min。
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