CN115261099A - 一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法，所述废矿物油为基础油的金属切削液配方主要包括以下成分：再生矿物油、防锈剂、乳化剂、极压添加剂、pH值调节剂、杀菌剂、消泡剂、蒸馏水、表面活性剂，不仅可以减少废矿物油对环境的污染，使废油更大程度地资源化利用，大大降低金属切削液的成本；通过添加选用聚醚磷酸酯，作为铝镁合金缓蚀剂，集铝合金、镁合金、黑色金属锈蚀防锈于一体，具有优异的抗硬水钙皂分散功能。该水基金属切削液，具有较好的稳定性、优良的防锈性、润滑性和极压性，能够满足不同材料设备加工要求，具有普遍性和通用性，能够有效提高金属切削效果。

Description

一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法
技术领域
本发明涉及金属切削液技术和废油再生领域，特别涉及一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法。
背景技术
润滑油几乎在所有车辆和机器中都发挥着重要作用。近十年，我国每年的润滑油消耗量在700万～900万吨之间，废润滑油的产生量约占润滑油消耗量的60％。目前，欧美国家的废油再生行业发展相对较快，废油回收率达70％左右，废油再生率高达55％～65％。而我国废润滑油的再生技术与工艺相对落后，废油回收率及再生率效率较低。如果采用合适的再生技术对废润滑油进行回收再生利用，不仅可以减少废润滑油对环境的污染，而且可以产生良好的经济效益。基础油是主要用于生产润滑油或其它产品的精制油品。通过絮凝沉降、离心分离、溶剂精制、分子蒸馏、加氢精制等物理或化学方法除去废油中变质污染物和杂质，就能把废润滑油再生成符合质量要求的基础油。
切削液是金属切削加工中重要的配套材料，使用时以浇注的形式进入到切屑形成区，是能起到清洁、润滑、防锈以及冷却作用的金属加工液。切削液的正确使用，不仅能使切削过程中产生的切削温度和切削热都得到大大降低，而且还能延长刀具(或者磨具)等的使用寿命，同时切削加工效率、工件精度和表面质量也会得到提高，从而获得最佳经济效益。近年来，随着我国机械工业的不断发展，机械装置的配件使用量不断增大。机件加工过程中金属切削液使用量大大增加。所以开发出一种绿色环保、对各种金属通用、高性能的再生金属切削液对我国现代金属切削加工行业具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法，解决现有的废油再生工艺相对落后、废油回收率低以及金属切削液制备成本高的问题，不仅可以减少废矿物油对环境的污染，使废油更大程度地资源化利用，大大降低金属切削液的成本，制备的金属切削液具有优异防锈性、润滑性和极压性，能够满足不同材料设备加工要求，有效提高金属切削效果。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种废矿物油为基础油的金属切削液配方，其特征在于，所述废矿物油为基础油的金属切削液配方主要包括以下成分：再生矿物油、防锈剂、乳化剂、极压添加剂、pH值调节剂、杀菌剂、消泡剂、蒸馏水、表面活性剂。
作为改进，包括如下重量份组分：再生矿物油20％～40％、防锈剂8％～18％、乳化剂15％～25％、极压添加剂15％～24％、pH值调节剂3％～8％、杀菌剂2％～3％、消泡剂0.2％～1％、蒸馏水5％～40％、表面活性剂5％～10％。
作为改进，由如下重量份组成：再生矿物油20％、防锈剂15.7％、乳化剂15％、极压添加剂19.7％、pH值调节剂5％、杀菌剂2.3％、消泡剂0.2％、蒸馏水14.2％、表面活性剂7.9％。
一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，包括以下步骤：
(1)水相配制：于60℃环境下，向蒸馏水中加入pH值调节剂，使切削液稀释液，按体积分数5％稀释，pH值保持在9～10；
(2)完全溶解后分别依次加入水溶性的防锈剂、表面活性剂、杀菌剂和消泡剂搅拌30min左右，均匀后静置；
(3)油相配制：于60℃环境下，向再生矿物油中依次加入油溶性的极压添加剂和乳化剂，搅拌30min左右，均匀后静置；
(4)两相相溶：将油相物质缓慢地加入到水相中，保持搅拌60min，直至
混合完全，制得金属切削液；
(5)性能测试，对形状、防锈性、腐蚀性、表面张力、摩擦磨损实验进行测试。
作为改进，所述再生矿物油为收集的废矿物油经过混凝、萃取、吸附、絮凝沉降、离心分离、溶剂精制、分子蒸馏、加氢精制等一种或几种工艺综合处理后的再生矿物油。
作为改进，所述防锈剂为润滑防锈剂和硼酸，所述润滑防锈剂为妥尔油和三乙醇胺混合物，妥尔油：醇胺＝1:0.5～2的质量配比，称取妥尔油和醇胺，将其混合于50～80℃下加热，反应30～60min，配制润滑防锈剂。
作为改进，所述乳化剂为复合乳化剂、石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，复合乳化剂为EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，按EO/PO嵌段烷氧基醇醚：司盘80失水山梨醇酯＝1:1～1.5比例，称取EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，混合后在45～65℃下加热，反应30～60min配制复合乳化剂，所述EO/PO嵌段烷氧基醇醚HLB值为9，所述司盘80失水山梨醇酯HLB值为4.3。
作为改进，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡复合使用，按聚醚磷酸酯：氯化石蜡＝1:5～8比例，称取聚醚磷酸酯和氯化石蜡，混合后在80～100℃下加热，反应30～60min配制复合极压添加剂。
本发明的有益效果是：一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法，以经过初步再生处理废矿物油为基础油，不仅可以减少废矿物油对环境的污染，使废油更大程度地资源化利用，大大降低金属切削液的成本；通过添加选用聚醚磷酸酯，作为铝镁合金缓蚀剂，集铝合金、镁合金、黑色金属锈蚀防
锈于一体，具有优异的抗硬水钙皂分散功能。该水基金属切削液，具有较好的稳定性、优良的防锈性、润滑性和极压性，能够满足不同材料设备加工要求，具有普遍性和通用性，能够有效提高金属切削效果。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，并不是对本发明的限制。
实施例一
(1)一种废矿物油为基础油的金属切削液配方
再生矿物油20％、防锈剂15.7％、乳化剂15％、极压添加剂19.7％、pH值调节剂5％、杀菌剂2.3％、消泡剂0.2％、蒸馏水14.2％、表面活性剂7.9％。
(2)生产方法
水相配制：于60℃环境下，向蒸馏水中加入pH值调节剂，使切削液稀释液，按体积分数5％稀释，pH值保持在9～10。
完全溶解后分别依次加入水溶性的防锈剂、表面活性剂、杀菌剂和消泡剂搅拌30min左右，均匀后静置；防锈剂为润滑防锈剂和硼酸，润滑防锈剂为妥尔油和三乙醇胺混合物，妥尔油：醇胺＝1:0.5～2的质量配比，称取妥尔油和醇胺，将其混合于50～80℃下加热，反应30～60min，配制润滑防锈剂。
油相配制：于60℃环境下，向再生矿物油中依次加入油溶性的极压添加剂和乳化剂，搅拌30min左右，均匀后静置；乳化剂为复合乳化剂、石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，复合乳化剂为EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，按EO/PO嵌段烷氧基醇醚：司盘80失水山梨醇酯＝1:1～1.5比例，称取EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，混合后在45～65℃下加热，反应30～60min配制复合乳化剂。
EO/PO嵌段烷氧基醇醚HLB值为9，司盘80失水山梨醇酯HLB值为4.3，极
压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡复合使用，按聚醚磷酸酯：氯化石蜡＝1:5～8比例，称取聚醚磷酸酯和氯化石蜡，混合后在80～100℃下加热，反应30～60min配制复合极压添加剂。
两相相溶：将油相物质缓慢地加入到水相中，保持搅拌60min，直至混合完全，制得金属切削液。
再生矿物油为收集的废矿物油经过混凝、萃取、吸附、絮凝沉降、离心分离、溶剂精制、分子蒸馏、加氢精制等一种或几种工艺综合处理后的再生矿物油。
再生矿物油基本指标如下：
Figure BDA0003790196470000061
性能测试：
形状：乳化切削液原液呈均匀棕黄色半透明状态，通过储存稳定性测试仍能维持原有状态。其稀释液呈浅黄色乳液状态，pH值为9.43，稀释液通过稳定性、食盐允许量和硬水适应性检测，无沉淀、无油皂析出、无分层、无絮凝物，且消泡能力符合标准。
防锈性：通过单片和叠片防锈性试验，在(35±2)℃下，测得实施例1金属切削液对一级灰口铸铁单片(24h)与叠片(8h)防锈性能均达到A级，防锈时间均能达到标准规定时间。
腐蚀性：通过腐蚀性试验，在(55±2)℃下，确定实施例2金属切削液对HT300铸铁片(24h)、T2紫铜试片(8h)、LY12铝试片(8h)具有良好缓蚀能力，缓蚀能力均能达到A级。
表面张力：将玻璃杯置于测试仪内，调节控制器，待测液体平面接近铂金板。开始测量，铂金板逐渐离开试液平面，当水膜破裂瞬间实施例2的表面张力为33mN/m。
摩擦磨损实验：测试实验中，在转速(1400±50)r/min下，摩擦系数归零，评定稀释液(5％)的最大无卡咬负荷，实施例1的最大无卡咬负荷(PB/N)为804N；在载荷392N下，转速1200r/min测试30分钟，测量实施例1的摩擦因数μ值为0.083。
实施例二
(1)一种废矿物油为基础油的金属切削液配方
再生矿物油24％、防锈剂16.5％、乳化剂15％、极压添加剂20.6％、pH值调节剂5％、杀菌剂2.3％、消泡剂0.1％、蒸馏水7.3％、表面活性剂9.2％。
(2)生产方法
水相配制：于60℃环境下，向蒸馏水中加入pH值调节剂，使切削液稀释液，按体积分数5％稀释，pH值保持在9～10。
完全溶解后分别依次加入水溶性的防锈剂、表面活性剂、杀菌剂和消泡剂搅拌30min左右，均匀后静置；防锈剂为润滑防锈剂和硼酸，润滑防锈剂为妥尔油和三乙醇胺混合物，妥尔油：醇胺＝1:0.5～2的质量配比，称取妥尔油和醇胺，将其混合于50～80℃下加热，反应30～60min，配制润滑防锈剂。
油相配制：于60℃环境下，向再生矿物油中依次加入油溶性的极压添加剂和乳化剂，搅拌30min左右，均匀后静置；乳化剂为复合乳化剂、石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，复合乳化剂为EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，按EO/PO嵌段烷氧基醇醚：司盘80失水山梨醇酯＝1:1～1.5比例，称取EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，混合后在45～65℃下加热，反
应30～60min配制复合乳化剂。
EO/PO嵌段烷氧基醇醚HLB值为9，司盘80失水山梨醇酯HLB值为4.3，极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡复合使用，按聚醚磷酸酯：氯化石蜡＝1:5～8比例，称取聚醚磷酸酯和氯化石蜡，混合后在80～100℃下加热，反应30～60min配制复合极压添加剂。
两相相溶：将油相物质缓慢地加入到水相中，保持搅拌60min，直至混合完全，制得金属切削液。
再生矿物油为收集的废矿物油经过混凝、萃取、吸附、絮凝沉降、离心分离、溶剂精制、分子蒸馏、加氢精制等一种或几种工艺综合处理后的再生矿物油。
再生矿物油基本指标如下：
Figure BDA0003790196470000081
Figure BDA0003790196470000091
性能测试：
形状：金属切削液原液呈均匀棕红色半透明状态，通过储存稳定性测试仍能维持原有状态。其稀释液呈黄白色乳液状态，pH值为9.36，稀释液通过稳定性、食盐允许量和硬水适应性检测，无沉淀、无油皂析出、无分层、无絮凝物，且消泡能力符合标准。
防锈性：通过单片和叠片防锈性试验，在(35±2)℃下，测得实施例2金属切削液对一级灰口铸铁单片(24h)与叠片(8h)防锈性能均达到A级，防锈时间均能达到标准规定时间。
腐蚀性：通过腐蚀性试验，在(55±2)℃下，确定实施例2金属切削液对HT300铸铁片(24h)、T2紫铜试片(8h)、LY12铝试片(8h)具有良好缓蚀能力，缓蚀能力均能达到A级。
表面张力：将玻璃杯置于测试仪内，调节控制器，待测液体平面接近铂金板。开始测量，铂金板逐渐离开试液平面，当水膜破裂瞬间实施例1的表面张力为33mN/m。
摩擦磨损实验：测试实验中，在转速(1400±50)r/min下，摩擦系数归零，评定稀释液(5％)的最大无卡咬负荷，实施例2的最大无卡咬负荷(PB/N)为812N；在载荷392N下，转速1200r/min测试30分钟，测量实施例2的摩擦因数μ值为0.069。
对比例1：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为20％的氯化石蜡。
对比例2：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为4％的聚醚磷酸酯。
对比例3：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为1％的聚醚磷酸酯和20％的氯化石蜡。
对比例4：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为2％的聚醚磷酸酯和20％的氯化石蜡。
对比例5：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为2％的聚醚磷酸酯和15％的氯化石蜡。
对比例6：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为2％的聚醚磷酸酯和10％的氯化石蜡。
对比例7：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为3％的聚醚磷酸酯和20％的氯化石蜡。
对比例8：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为3％的聚醚磷酸酯和15％的氯化石蜡。
对比例9：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为3％的聚醚磷酸酯和10％的氯化石蜡。
对比例10：
本实施例与实施例1不同之处在于，一种废矿物油为基础油的金属切削液配方及生产方法的极压添加剂为4％的聚醚磷酸酯和20％的氯化石蜡。
实施例1及对比例1-10中极压添加剂的成分和含量以及最大无卡咬负荷(PB/N)进行列表说明，如表所示：
Figure BDA0003790196470000111
Figure BDA0003790196470000121
由实施例1、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7、对比例8、对比例9与对比例10得到，添加聚醚磷酸酯和氯化石蜡能有效提高切削液的极压性，聚醚磷酸酯和氯化石蜡按聚醚磷酸酯：氯化石蜡＝1:5～8比例复合使用会产生相乘效果，比单独使用时具有更好的润滑效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种废矿物油为基础油的金属切削液配方，其特征在于，所述废矿物油为基础油的金属切削液配方主要包括以下成分：再生矿物油、防锈剂、乳化剂、极压添加剂、pH值调节剂、杀菌剂、消泡剂、蒸馏水、表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液配方，其特征在于，包括如下重量份组分：再生矿物油20％～40％、防锈剂8％～18％、乳化剂15％～25％、极压添加剂15％～24％、pH值调节剂3％～8％、杀菌剂2％～3％、消泡剂0.2％～1％、蒸馏水5％～40％、表面活性剂5％～10％。
3.根据权利要求1所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液配方，其特征在于，由如下重量份组成：再生矿物油20％、防锈剂15.7％、乳化剂15％、极压添加剂19.7％、pH值调节剂5％、杀菌剂2.3％、消泡剂0.2％、蒸馏水14.2％、表面活性剂7.9％。
4.一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，包括以下步骤：
(1)水相配制：于60℃环境下，向蒸馏水中加入pH值调节剂，使切削液稀释液，按体积分数5％稀释，pH值保持在9～10；
(2)完全溶解后分别依次加入水溶性的防锈剂、表面活性剂、杀菌剂和消泡剂搅拌30min左右，均匀后静置；
(3)油相配制：于60℃环境下，向再生矿物油中依次加入油溶性的极压添加剂和乳化剂，搅拌30min左右，均匀后静置；
(4)两相相溶：将油相物质缓慢地加入到水相中，保持搅拌60min，直至混合完全，制得金属切削液；
(5)性能测试，对形状、防锈性、腐蚀性、表面张力、摩擦磨损实验进行测试。
5.根据权利要求4所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，其特征在于，所述再生矿物油为收集的废矿物油经过混凝、萃取、吸附、絮凝沉降、离心分离、溶剂精制、分子蒸馏、加氢精制等一种或几种工艺综合处理后的再生矿物油。
6.根据权利要求4所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，其特征在于，所述防锈剂为润滑防锈剂和硼酸，所述润滑防锈剂为妥尔油和三乙醇胺混合物，妥尔油：醇胺＝1:0.5～2的质量配比，称取妥尔油和醇胺，将其混合于50～80℃下加热，反应30～60min，配制润滑防锈剂。
7.根据权利要求4所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，其特征在于，所述乳化剂为复合乳化剂、石油磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，复合乳化剂为EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，按EO/PO嵌段烷氧基醇醚：司盘80失水山梨醇酯＝1:1～1.5比例，称取EO/PO嵌段烷氧基醇醚和司盘80失水山梨醇酯，混合后在45～65℃下加热，反应30～60min配制复合乳化剂，所述EO/PO嵌段烷氧基醇醚HLB值为9，所述司盘80失水山梨醇酯HLB值为4.3。
8.根据权利要求4所述的一种废矿物油为基础油的金属切削液生产方法，其特征在于，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡，所述极压添加剂为聚醚磷酸酯和氯化石蜡复合使用，按聚醚磷酸酯：氯化石蜡＝1:5～8比例，称取聚醚磷酸酯和氯化石蜡，混合后在80～100℃下加热，反应30～60min配制复合极压添加剂。
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