CN111793515A - 一种金属加工液添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属加工液添加剂，由如下重量份的原料制成：猪油70～80份、棉籽油10～15份、极压抗磨剂10～20份、油酸甲酯10～20份、抗氧化剂5～15份。本发明在制备过程中先将猪油、棉籽油混合后与油酸甲酯混合，使之混合后再与极压抗磨剂(硫磺)反应，步骤十分简单，制备的产物在油酸甲酯的作用下具有较好的油溶性，同时保留了猪油、棉籽油的良好润滑性，也在与极压抗磨剂)反应后获得一定的极压抗磨性。

Description

一种金属加工液添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属加工液技术领域，具体地讲，是涉及一种金属加工液添加剂及其制备方法。

背景技术

金属加工液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、增稠剂等。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。

在金属加工液中，金属加工液添加剂是其必不可少的组成部分，主要起着改善加工液性能的作用，而在传统的金属加工液添加剂中所使用的产品较为单一，只有硫化棉籽油和硫化异丁烯几类产品，并且都有着强烈的刺激性气味，并且存在油溶性差的缺点，而这限制了传统添加剂的应用范围，只能应用于需要低添加量的金属加工液中。对于这个问题，在现有技术中，文献号为“CN109134246A”公开了“一种润滑油基础油的制备方法”，该润滑油基础油是用油酸和甲醇反应生成油酸甲酯，再将其与环氧试剂反应生成环氧硬脂酸甲酯，再进行支链化反应，而制备的目标产物和中间产物均是因为酯化后提升了油溶性，解决了传统添加剂油溶性差的问题，使得其可应用于需要高添加量的金属加工液中，但该制备的目标产物和中间产物在润滑性方面有所欠缺。

基于金属切削液应用于各种材料(包括非金属材料，比如陶瓷、硅晶片等)的多种切削、磨削操作，其对于润滑性的要求十分高，因此，为了提升金属切削液的润滑性，使金属切削液添加剂添加于金属切削液中可以获得更好的润滑性能，提升金属切削液添加剂的润滑性就十分重要了。例如，在现有技术中，文献号为“CN107353969A”公开了“一种环保润滑油及其制备方法”，该润滑油中添加了硫化烯烃棉籽油和硫化猪油，用以提升该润滑油的润滑性，但直接使用硫化烯烃棉籽油和硫化猪油在通过使硫与之结合后，棉籽油和猪油的粘度增大，纤维结构也发生变化，所以显示出很好的抗磨性能，因而也牺牲了棉籽油和猪油的部分润滑性，用以获得抗磨性能，使得其润滑性较差。

发明内容

为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种油溶性好、润滑性能好的金属加工液添加剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属加工液添加剂，由如下重量份的原料制成：猪油70～80份、棉籽油10～15份、极压抗磨剂10～20份、油酸甲酯10～20份、抗氧化剂5～15份。

进一步地，所述极压抗磨剂为硫磺。

进一步地，所述抗氧化剂为三乙酰胺。

本发明还提供一种金属加工液添加剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、依次称取相应重量份的猪油和棉籽油并放入反应釜中混合，搅拌均匀，升温到50～80℃，预制1～3h，制得混合载体，后再添加油酸甲酯，并搅拌均匀，获得混合油；

步骤S2、将混合油升温到70～100℃后添加极压抗磨剂，搅拌均匀，再将温度升高到145～150℃，恒温反应1～3h，再在搅拌状态下，升温到160～170℃，继续恒温反应3～5h；

步骤S3、在搅拌状态下，将步骤S2制备的产物温度降温到120～140℃，向其内通入氮气反应1～2h；

步骤S4、在搅拌状态下，将步骤S3制备的产物温度降温到80～100℃，并向其内加入抗氧化剂，搅拌均匀，反应3～5h；

步骤S5、将步骤S4制备的产物温度升温到110～120℃，并进行真空除水、产品包装后，制得金属加工液添加剂。

进一步地，所述步骤S5的真空处理的真空度在-0.07～0.08MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明申请人发现猪油、棉籽油仅在特定温度下具有比较好的相溶性，在室温冷却后猪油会凝固，从而使得其油溶性较差，本申请人偶然发现用猪油、棉籽油为原料制备金属加工液添加剂的过程中，油酸甲酯能够使获得的金属液添加剂具有较好的油溶性和流动性。这是由于油酸甲酯中含有的亲油性基团，使得其与猪油可以互相油溶，并且由于棉籽油中含有棕榈酸，而棕榈酸可以溶于乙醚，且油酸甲酯同样可以溶于乙醚，可得油酸甲酯与棕榈酸极性相似，利用相似相溶原理来使得油酸甲酯与棉籽油相溶，从而使得棉籽油和猪油相溶，使得制备的产物在油酸甲酯的亲油性基团作用下具有较好的油溶性和流动性，使得其可应用于需要高添加量的金属加工液中，同时保留了猪油、棉籽油的良好润滑性。

(2)本发明在在制备过程中先将猪油、棉籽油混合后与油酸甲酯混合均匀，之混合后再与极压抗磨剂(硫磺)反应，步骤十分简单。

(3)本发明在制备金属加工液添加剂时添加极压抗磨剂(硫磺)反应，可在硫磺反应后，其以单硫键和双硫键的形式留在猪油、棉籽油中，在后续使用过程中，单硫键和双硫键被释放，使得本发明获得一定的挤压抗磨性。

(4)本发明所使用的油为棉籽油和猪油，为生物可降解的油类，属于环境友好型，对环境无污染。

(5)本发明在配方中添加有抗氧化剂(三乙酰胺)，其与猪油、棉籽油反应的生成物可以保护金属表面，防止金属被氧化，而将本发明制备的添加剂添加于金属加工液中，可以提高金属加工液的性能，防止金属被氧化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

一种金属加工液添加剂，由如下重量份的原料制成：猪油70～80份、棉籽油10～15份、硫磺10～20份、油酸甲酯10～20份、三乙酰胺5～15份。

本发明还提供一种金属加工液添加剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、依次称取相应重量份的猪油和棉籽油并放入反应釜中混合，搅拌均匀，升温到50～80℃，预制1～3h，制得混合载体，后再添加油酸甲酯，并搅拌均匀，获得混合油；

步骤S2、将混合油升温到70～100℃后添加极压抗磨剂，搅拌均匀，再将温度升高到145～150℃，恒温反应1～3h，再在搅拌状态下，升温到160～170℃，继续恒温反应3～5h；

步骤S3、在搅拌状态下，将步骤S2制备的产物温度降温到120～140℃，向其内通入氮气反应1～2h；

步骤S4、在搅拌状态下，将步骤S3制备的产物温度降温到80～100℃，并向其内加入抗氧化剂，搅拌均匀后反应3～5h；

步骤S5、将步骤S4制备的产物温度升温到110～120℃，并进行真空除水、产品包装后，制得金属加工液添加剂，其中，所述真空处理的真空度在-0.07～0.08MPa。

实施例1

取70份猪油、15份棉籽油于反应釜中，搅拌混合均匀，升温到80℃，预制2h，后向反应釜中添加15份油酸甲酯，搅拌均匀，获得混合油；将混合油温度升高到100℃后，添加20份硫磺，搅拌均匀，再将温度升高到145℃，恒温反应3h，再在搅拌状态下升温到160℃，反应4h；反应结束后，在搅拌状态下将温度降低到120℃，持续向其内部通入氮气，反应2h，将硫磺反应后产生的硫化氢置换出来；在搅拌状态下，将温度降至90℃，并向其内加入15份三乙酰胺，搅拌均匀后反应5h，再将温度升温到110℃，通过加热和真空来除去产品中的水分，最后将其包装。

实施例2

取80份猪油、10份棉籽油于反应釜中，搅拌混合均匀，升温到80℃，预制2h，后向反应釜中添加15份油酸甲酯，搅拌均匀，获得混合油；将混合油温度升高到90℃后，添加10份硫磺，搅拌均匀，再将温度升高到150℃，恒温反应3h，再在搅拌状态下升温到160℃，反应4h；反应结束后，在搅拌状态下将温度降低到120℃，持续向其内部通入氮气，反应2h，将硫磺反应后产生的硫化氢置换出来；在搅拌状态下，将温度降至90℃，并向其内加入15份三乙酰胺，搅拌均匀后反应5h，再将温度升温到110℃，通过加热和真空来除去产品中的水分，最后将其包装。

实施例3

取70份猪油、15份棉籽油于反应釜中，搅拌混合均匀，升温到70℃，预制3h，后向反应釜中添加10份油酸甲酯，搅拌均匀，获得混合油；将混合油温度升高到90℃后，添加10份硫磺，搅拌均匀，再将温度升高到145℃，恒温反应2h，再在搅拌状态下升温到170℃，反应4h；反应结束后，在搅拌状态下将温度降低到130℃，持续向其内部通入氮气，反应1h，将硫磺反应后产生的硫化氢置换出来；在搅拌状态下，将温度降至90℃，并向其内加入15份三乙酰胺，搅拌均匀后反应3h，再将温度升温到110℃，通过加热和真空来除去产品中的水分，最后将其包装。

实施例4

取80份猪油、15份棉籽油于反应釜中，搅拌混合均匀，升温到70℃，预制3h，后向反应釜中添加20份油酸甲酯，搅拌均匀，获得混合油；将混合油温度升高到90℃后，添加10份硫磺，搅拌均匀，再将温度升高到145℃，恒温反应2h，再在搅拌状态下升温到170℃，反应4h；反应结束后，在搅拌状态下将温度降低到120℃，持续向其内部通入氮气，反应1h，将硫磺反应后产生的硫化氢置换出来；在搅拌状态下，将温度降至90℃，并向其内加入15份三乙酰胺，搅拌均匀后反应3h，再将温度升温到110℃，通过加热和真空来除去产品中的水分，最后将其包装。

实施例5

取75份猪油、12份棉籽油于反应釜中，搅拌混合均匀，升温到65℃，预制2h，后向反应釜中添加15份油酸甲酯，搅拌均匀，获得混合油；将混合油温度升高到90℃后，添加12份硫磺，搅拌均匀，再将温度升高到150℃，恒温反应3h，再在搅拌状态下升温到160℃，反应4h；反应结束后，在搅拌状态下将温度降低到130℃，持续向其内部通入氮气，反应2h，将硫磺反应后产生的硫化氢置换出来；在搅拌状态下，将温度降至90℃，并向其内加入15份三乙酰胺，搅拌均匀后反应4h，再将温度升温到120℃，通过加热和真空来除去产品中的水分，最后将其包装。

一、本发明制备的金属加工液添加剂性能测试

依次取实施例1制备好的金属加工液添加剂于测硫仪、粘度计、密度计和开口闪点测定仪中进行测量，并取实施例1制备好的金属加工液添加剂进行铜片腐蚀试验。

二、本发明制备的金属加工液添加剂润滑性能测试

取10份实施例1制备好的金属加工液添加剂与90份白油混合，搅拌均匀，制成混合液后，取60ml混合液于容量为100ml的锥形试管中，放置7天，检测其沉淀量。

实施例2～5均按上述方法进行检测。

检测结果如表1、表2所示。

表1

表2

分析表1可知，实施例1制备的金属加工液添加剂中的硫含量检测在17％以内且活性硫含量在8％，分析实施例2～5，其各自检测的硫含量均在12％以内，而只有实施例1中添加的硫磺含量最好，说明硫磺添加量越多，制备的金属加工液添加剂的挤压抗磨性越好，而硫含量检测均在17％以内且活性硫含量在8％以内，既可以保证有比较好的极压抗磨性，又不会因为硫含量过多而导致添加在润滑油中加速润滑油老化。

分析表1可知，实施例1～5制备的金属加工液添加剂中的在40℃下的运动粘度均在600内，使得其运动粘度较高，具有较好的极压抗磨性，但又不影响加工使用。

分析表1，对比实施例1～5制备的金属加工液添加剂中的铜腐蚀情况可知，其铜腐蚀等级均在1b内，由此可以判断本金属加工液添加剂对机体的腐蚀较少。

分析表1，对比实施例1～5制备的金属加工液添加剂的密度检测结果，其数值均在0.99～1.01之间，说明制备的金属加工液添加剂质量稳定，便于批量生产和后续使用。

分析表1，对比实施例1～5制备的金属加工液添加剂中开口闪点可知，闪点温度均在190℃以上，其着火危险性较低，将其添加于金属加工液中十分安全，可以保证正常使用的安全。

金属加工液添加剂与白油混合后放置一段时间后如果产生沉淀较多，则说明该金属加工液添加剂油溶性较差，将实施例1～5制备的金属加工液添加剂分别与白油混合均匀后放置7天后观察锥形试管内的沉淀量，从表2可知，实施例4检测到的沉淀量最低，分析对比，其添加的油酸甲酯最多，可知制备的产物在油酸甲酯的作用下具有较好的油溶性，而实施例3制备的产物沉淀量实施例4，且其油酸甲酯的含量为最低，可明显得出油酸甲酯对本发明的油溶性十分重要，并且油酸甲酯含量越高，制备的金属加工液添加剂油溶性越好。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属加工液添加剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：猪油70～80份、棉籽油10～15份、极压抗磨剂10～20份、油酸甲酯10～20份、抗氧化剂5～15份。

2.根据权利要求1所述的一种金属加工液添加剂，其特征在于，所述极压抗磨剂为硫磺。

3.根据权利要求1所述的一种金属加工液添加剂，其特征在于，所述抗氧化剂为三乙酰胺。

4.一种制备如权利要求1所述的金属加工液添加剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、依次称取相应重量份的猪油和棉籽油并放入反应釜中混合，搅拌均匀，升温到50～80℃，预制1～3h，制得混合载体，后再添加油酸甲酯，并搅拌均匀，获得混合油；

步骤S2、将混合油升温到70～100℃后添加极压抗磨剂，搅拌均匀，再将温度升高到145～150℃，恒温反应1～3h，再在搅拌状态下，升温到160～170℃，继续恒温反应3～5h；

步骤S3、在搅拌状态下，将步骤S2制备的产物温度降温到120～140℃，向其内通入氮气反应1～2h；

步骤S4、在搅拌状态下，将步骤S3制备的产物温度降温到80～100℃，并向其内加入抗氧化剂，搅拌均匀，反应3～5h；

步骤S5、将步骤S4制备的产物温度升温到110～120℃，并进行真空除水、产品包装后，制得金属加工液添加剂。

5.根据权利要求4所述的一种金属加工液添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5的真空处理的真空度在-0.07～0.08MPa。