CN115820331A - 一种用于宝石加工的切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于宝石加工的切削液及其制备方法，按重量份计，包括以下组分：抗磨润滑剂13‑25份、缓蚀剂10‑20份、杀菌剂0.5‑2份、乳化助剂5‑10份、防锈剂5‑10份、表面活性剂2‑5份、极压剂5‑15份、粘度改进剂5‑10份、复配润湿剂3‑5份、分散剂2‑4份、水40‑80份。本发明提供的切削液，具有良好润滑性、水分散性，且稳定性极好，能长期使用不发生水解，不易发生皂化、起泡现象，且经过科学的伍配和配比，在保证良好的渗透作用、分散悬浮作用、冷却作用及清洗作用等性能的同时，不影响人体健康，不刺激皮肤，提高加工效率和加工质量，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于切削液技术领域，具体涉及一种用于宝石加工的切削液及其制备方法。
背景技术
硬脆性材料指高硬度、高脆性材料，如蓝宝石、单晶及多晶硅、石英、锗及砷化镓等。此类材料在光伏、半导体等电子和光学产业中广泛应用。蓝宝石因其高硬度(莫氏硬度为9)、良好的光学性能(在光谱范围0.3-6μm内透过率很高)、抗腐蚀(化学性质稳定)、耐磨和热传导性优良等特点，在精密仪器仪表、半导体衬底材料的集成芯片、高档手表永不磨损的表面及各种昂贵的装饰品等行业应用日益深入。
但由于宝石本身硬度大、强度高，加工过程中刀具容易磨损，导致加工效率降低甚至产生产品崩边，故宝石加工对加工液的要求较一般玻璃切削液高。高性能宝石加工液凭借其优良的润滑、冷却、清洗等性能，对宝石工件加工难点—控制表面质量及提高加工效率和保护刀具寿命都起到了至关重要的作用。
目前常见的市售切削液虽然在对刀具润滑和冷却方面能够满足加工需求，但在切削加工的过程中，切削刀具上脱落的磨料和结合剂会导致切削液表面会出现黑色油污。而且常见切削液中仅添加有机硅类消泡剂，循环使用的过程中容易被过滤网过滤掉一部分，从而导致切削液的消泡效果变差，使用几天后就会出现大量泡沫，影响切削作业的正常运转。另外，在加工过程中会出现液槽中宝石磨粉沉降慢的现象，部分甚至会有磨粉堆积后结块非常硬的问题，这会导致加工过程中液的过滤效率低且磨粉处理困难，宝石表面粗糙度合格率低，并且磨粉结块后在机床表面、液槽壁或传送工件的设备上极其难以清除干净。中国专利申请号为20161026458.6中提到一种光学蓝宝石水性磨削液，其包含三乙醇胺硼酸酯1.8～3.1％、聚乙二醇2.7～5.2％、甘油13～22％、山梨醇13～23％、润滑抗磨增强剂0.8～2.2％、沉降剂0.2～1.2％、杀菌剂0.2～0.6％和余量水。其中不含润湿剂，在进行大切削深度的切削时，可能存在润湿渗透不足的干切磨损现象。
因此，研发一种适用于宝石加工的切削液具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于宝石加工的切削液及其制备方法，该切削液无环境污染、性能稳定，具有良好的渗透作用、分散悬浮作用、冷却作用及清洗作用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于宝石加工的切削液，按重量份计，包括以下组分：
抗磨润滑剂13-25份、缓蚀剂10-20份、杀菌剂0.5-2份、乳化助剂5-10份、防锈剂5-10份、表面活性剂2-5份、极压剂5-15份、粘度改进剂5-10份、复配润湿剂3-5份、分散剂2-4份、水40-80份。
优选的，所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑中的一种或几种；所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、均三嗪中的一种或几种；所述乳化助剂为甘油三酸酯、十二烷基硫酸三乙醇胺中的一种或几种；所述防锈剂为二异丙醇胺、二甲基癸胺、二甲基乙醇胺、苯甲酸单乙醇胺的一种或几种。
优选的，所述极压剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯；所述粘度改进剂为聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚乙烯基正丁基醚中的一种或多种；所述分散剂为偏磷酸钠；
所述表面活性剂为聚醚改性硅表面活性剂，其制备方法为：将10-20g烯丙基聚氧乙烯醚与20-30gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至70-90℃，搅拌10-30min后加入1-3g氯铂酸并升温至100-120℃，反应1-2h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂。
优选的，所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管加入的混酸中，超声分散，随后进行加热处理，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管加入氯化亚砜，随后加入N,N-二甲基甲酰胺，进行回流反应，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管加入甲苯中，随后加入全氟聚醚醇和无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管、全氟聚醚、聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
优选的，步骤(1)中所述混酸为体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸，超声分散时间为20-40min，加热处理的温度为60-70℃，处理时间为3-6h；步骤(2)中所述酸化碳纳米管、氯化亚砜、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为10：100：10-20；所述回流反应的温度为100-130℃，时间为4-6h。
优选的，步骤(3)中所述酰氯化碳纳米管、全氟聚醚醇、无水氯化铝的质量比为10：20-30：1-3；所述搅拌反应的温度为80-100℃，反应时间为10-15h；步骤(4)中所述改性碳纳米管、全氟聚醚、聚亚烷基二醇的质量比为1-5：70-90：10-30。
优选的，所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将月桂醇醚磷酸酯加入去离子水中，随后加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌均匀，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液中加入MgCl2，随后加入六氟环氧丙烷二聚体，搅拌均匀，得到所述复配润湿剂。
优选的，步骤S1中所述月桂醇醚磷酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、去离子水的质量比为1-3：1：100；所述搅拌时间为1-2h。
优选的，步骤S2中所述混合溶液、MgCl2、六氟环氧丙烷二聚体的质量比为100：0.5-1：2-4；所述搅拌的温度为40-50℃，时间为0.5-2h。
本发明还保护一种所述用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将抗磨润滑剂、缓蚀剂、防锈剂、极压剂、复配润湿剂、水一起投入反应釜中，在60-80℃温度条件下搅拌2-4h，冷却至室温后加入杀菌剂、乳化助剂、表面活性剂、分散剂、粘度改性剂，继续搅拌1-2h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的用于宝石加工的切削液，抗磨润滑剂以聚亚烷基二醇为主润滑剂，全氟聚醚为辅润滑剂，并加入改性碳纳米管，首先将碳纳米管进行酸化改性，随后再进行酰氯化，最后再与全氟聚醚醇进行反应，将全氟聚醚分子链接枝到碳纳米管表面，提高碳纳米管在全氟聚醚中的相容性及分散性，进一步减少切削液与宝石之间的摩擦，并且碳纳米管还具有良好的导热性，配合水基切削液的高比热容和优异的流动性，能够很好的满足切削过程中对热量的传输，防止因工件温度过高，而带来的不利影响；同时，切削液快速渗透到切割前沿，带走了切削产生的热量，加强了散热效果；并且改性后的碳纳米管在切削液能够吸附在切屑颗粒表面形成空间位阻，一方面使颗粒分散开来，达到分散、悬浮的状态，并能够阻止切屑团聚，另一方面可以吸附在宝石表面形成润滑膜，阻碍切刀与宝石表面的直接接触，此时形成的膜为物理吸附膜，碳纳米管层与层之间能够发生滑移进一步提高了润滑剂的摩擦学性能，减少宝石表面划痕和凹槽，提高宝石表面质量。
(2)本发明提供的切削液，通过加入复配型润湿剂，将阴离子子表面活性剂与非离子表面活性剂通过特定比例进行复配，同时加入MgCl2和六氟环氧丙烷二聚体，对于阴离子型表面活性剂，无机盐的加入对其有存在着显著的影响，这主要是因为离子键的静电作用使无机盐能够压缩离子头双电层的厚度，降低双电层之间的斥力，从而使表面活性剂更容易在溶液表面聚集，进而增加了溶液表面单分子吸附层中表面活性剂分子的数量，增加了表面活性剂的活性，使表面活性剂降低溶液表面张力的能力和效率得到一定的提高，使制备得到的切削液具有良好的渗透作用，在切割过程中能快速渗透到切割加工界面的深处，与宝石表面形成一层吸附性润滑膜，从而减少摩擦、降低表面应力；同时，切削液中的表面活性剂能吸附在各种油污和切屑粒子表面，并在宝石表面形成一层保护膜，阻止污物吸附在硅表面，被切削液带走，从而起到清洗作用，保持宝石表面清洁；随后加入制备的聚醚改性硅表面活性剂作为消泡剂，这种消泡剂具有消泡快、抑泡时间长，切削液清洗工件完成后还可以在宝石表面形成保护膜，提高加工后宝石表面的光滑性，保持宝石表面清洁。
(3)本发明提供的切削液，具有良好润滑性、水分散性，且稳定性极好，能长期使用不发生水解，不易发生皂化、起泡现象，且经过科学的伍配和配比，在保证良好的渗透作用、分散悬浮作用、冷却作用及清洗作用等性能的同时，不影响人体健康，不刺激皮肤，提高加工效率和加工质量，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯购自山东鑫全生化工科技有限公司，牌号为OEP-70；所述聚甲基丙烯酸酯购自上海灿森化工有限公司，牌号为赢创VISCOPLEX 8-800；所述聚乙烯基正丁基醚购自湖北兴恒业科技有限公司；所述聚异丁烯购自山东力昂新材料科技有限公司，型号为LA-5C；所述烯丙基聚氧乙烯醚购自江苏省海安石油化工厂，分子量为1000-1500；所述碳纳米管购自广州宏武材料科技有限公司，直径10-30nm，长度1-2μm；所述全氟聚醚醇购自湖北嘉慧兴诚生物科技有限公司，分子量为1000-5000；所述聚亚烷基二醇购自上海凯茵化工有限公司，牌号为科莱恩Polyglykol P41/300；所述全氟聚醚购自武汉拉那白医药化工有限公司；所述六氟环氧丙烷二聚体购自湖北永阔科技有限公司。
实施例1
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将2kg抗磨润滑剂、1.5kg甲基苯并三氮唑、0.8kg二甲基癸胺、1kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.4kg复配润湿剂、6kg水一起投入反应釜中，在70℃温度条件下搅拌3h，冷却至室温后加入0.15kg 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.8kg十二烷基硫酸三乙醇胺、0.4kg聚醚改性硅表面活性剂、0.3kg偏磷酸钠、0.8kg聚甲基丙烯酸酯，继续搅拌1.5h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述聚醚改性硅表面活性剂的制备方法为：将15g烯丙基聚氧乙烯醚与25gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至80℃，搅拌20min后加入2g氯铂酸并升温至110℃，反应1.5h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂；
所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g碳纳米管加入的100mL体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混酸中，超声分散30min，随后在65℃下加热处理5h，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管(10g)加入100g氯化亚砜中，随后加入15gN,N-二甲基甲酰胺，在120℃下回流反应5h，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管(10g)加入200mL甲苯中，随后加入25g全氟聚醚醇和2g无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应温度为90℃，反应时间为13h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管(4g)、25g全氟聚醚、80g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将2g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌1.5h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入1g MgCl2，随后加入3g六氟环氧丙烷二聚体，在45℃下搅拌1.5h，得到所述复配润湿剂。
实施例2
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将1.5kg抗磨润滑剂、1.5kg苯并三氮唑、0.7kg二异丙醇胺、1kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.4kg复配润湿剂、7kg水一起投入反应釜中，在70℃温度条件下搅拌3h，冷却至室温后加入0.1kg均三嗪、0.7kg甘油三酸酯、0.3kg聚醚改性硅表面活性剂、0.3kg偏磷酸钠、0.7kg聚乙烯基正丁基醚，继续搅拌1.5h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述聚醚改性硅表面活性剂的制备方法为：将15g烯丙基聚氧乙烯醚与25gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至80℃，搅拌20min后加入2g氯铂酸并升温至110℃，反应1.5h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂；
所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g碳纳米管加入的100mL体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混酸中，超声分散30min，随后在65℃下加热处理4h，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管(10g)加入100g氯化亚砜中，随后加入15gN,N-二甲基甲酰胺，在110℃下回流反应5h，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管(10g)加入200mL甲苯中，随后加入25g全氟聚醚醇和2g无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应温度为90℃，反应时间为12h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管(3g)、25g全氟聚醚、80g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将2g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌1.5h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入0.5g MgCl2，随后加入3g六氟环氧丙烷二聚体，在45℃下搅拌1h，得到所述复配润湿剂。
实施例3
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将1.3kg抗磨润滑剂、1kg巯基苯并噻唑、0.5kg二甲基乙醇胺、0.5kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.3kg复配润湿剂、4kg水一起投入反应釜中，在60℃温度条件下搅拌4h，冷却至室温后加入0.05kg1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.5kg十二烷基硫酸三乙醇胺、0.2kg聚醚改性硅表面活性剂、0.2kg偏磷酸钠、0.5kg聚乙烯基正丁基醚，继续搅拌1h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述聚醚改性硅表面活性剂的制备方法为：将10g烯丙基聚氧乙烯醚与20gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至70℃，搅拌10min后加入1g氯铂酸并升温至100℃，反应2h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂；
所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g碳纳米管加入的100mL体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混酸中，超声分散20min，随后在60℃下加热处理6h，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管(10g)加入100g氯化亚砜中，随后加入10gN,N-二甲基甲酰胺，在100℃下回流反应6h，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管(10g)加入200mL甲苯中，随后加入20g全氟聚醚醇和1g无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应温度为80℃，反应时间为15h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管(1g)、20g全氟聚醚、70g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌1h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入0.5g MgCl2，随后加入2g六氟环氧丙烷二聚体，在40℃下搅拌2h，得到所述复配润湿剂。
实施例4
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将2.5kg抗磨润滑剂、2kg苯并三氮唑、1kg苯甲酸单乙醇胺、1.5kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.5kg复配润湿剂、8kg水一起投入反应釜中，在80℃温度条件下搅拌2h，冷却至室温后加入0.2kg均三嗪、1kg甘油三酸酯、0.5kg聚醚改性硅表面活性剂、0.4kg偏磷酸钠、1kg聚甲基丙烯酸酯，继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述聚醚改性硅表面活性剂的制备方法为：将20g烯丙基聚氧乙烯醚与30gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至90℃，搅拌30min后加入3g氯铂酸并升温至120℃，反应1h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂；
所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g碳纳米管加入的100mL体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混酸中，超声分散40min，随后在70℃下加热处理3h，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管(10g)加入100g氯化亚砜中，随后加入20gN,N-二甲基甲酰胺，在130℃下回流反应4h，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管(10g)加入200mL甲苯中，随后加入30g全氟聚醚醇和3g无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应温度为100℃，反应时间为10h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管(5g)、30g全氟聚醚、90g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌2h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入1g MgCl2，随后加入4g六氟环氧丙烷二聚体，在50℃下搅拌0.5h，得到所述复配润湿剂。
对比例1
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将2kg抗磨润滑剂、1.5kg甲基苯并三氮唑、0.8kg二甲基癸胺、1kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.4kg复配润湿剂、6kg水一起投入反应釜中，在70℃温度条件下搅拌3h，冷却至室温后加入0.15kg 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.8kg十二烷基硫酸三乙醇胺、0.4kg聚醚改性硅表面活性剂、0.3kg偏磷酸钠、0.8kg聚甲基丙烯酸酯，继续搅拌1.5h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述聚醚改性硅表面活性剂的制备方法为：将15g烯丙基聚氧乙烯醚与25gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至80℃，搅拌20min后加入2g氯铂酸并升温至110℃，反应1.5h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂；
所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管(4g)、80g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将2g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌1.5h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入1g MgCl2，随后加入3g六氟环氧丙烷二聚体，在45℃下搅拌1.5h，得到所述复配润湿剂。
与实施例1相比，抗磨润滑剂中未对碳纳米管进行改性且未加入全氟聚醚。
对比例2
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将2kg抗磨润滑剂、1.5kg甲基苯并三氮唑、0.8kg二甲基癸胺、1kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、6kg水一起投入反应釜中，在70℃温度条件下搅拌3h，冷却至室温后加入0.15kg 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.8kg十二烷基硫酸三乙醇胺、0.3kg偏磷酸钠、0.8kg聚甲基丙烯酸酯，继续搅拌1.5h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10g碳纳米管加入的100mL体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混酸中，超声分散30min，随后在65℃下加热处理5h，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管(10g)加入100g氯化亚砜中，随后加入15gN,N-二甲基甲酰胺，在120℃下回流反应5h，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管(10g)加入200mL甲苯中，随后加入25g全氟聚醚醇和2g无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应温度为90℃，反应时间为13h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管(4g)、25g全氟聚醚、80g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
与实施例1相比，切削液中未加入聚醚改性硅表面活性剂和复配润湿剂。
对比例3
一种用于宝石加工的切削液的制备方法，包括以下步骤：
将2kg抗磨润滑剂、1.5kg甲基苯并三氮唑、0.8kg二甲基癸胺、1kg份脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、0.4kg复配润湿剂、6kg水一起投入反应釜中，在70℃温度条件下搅拌3h，冷却至室温后加入0.15kg 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、0.8kg十二烷基硫酸三乙醇胺、0.3kg偏磷酸钠、0.8kg聚甲基丙烯酸酯，继续搅拌1.5h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
其中，所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管(4g)、80g聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将2g月桂醇醚磷酸酯加入100g去离子水中，随后加入1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌1.5h，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液(100g)中加入1g MgCl2，随后加入3g六氟环氧丙烷二聚体，在45℃下搅拌1.5h，得到所述复配润湿剂。
与实施例1相比，抗磨润滑剂中未对碳纳米管进行改性且未加入全氟聚醚，切削液中未加入聚醚改性硅表面活性剂。
将实施例1-4和对比例1-3制备得到的切削液进行性能测试，其中，润滑性根据最大无卡咬负荷表征，按照GB/T 3142-2019《润滑剂承载能力的测定四球法》测定实施例1-4以及对比例1-3制得切削液的最大无卡咬负荷(PB)；润湿性能试验根据表面张力表征，按照GB/T 6144-2010《合成切削液》5.5部分对实施例1-4和对比例1-3制得的切削液进行表面张力测定；消泡性根据GB/T 6144-2010《合成切削液》5.5部分进行测试；测试结果如下表1：
表1
从上表1中可以看出，本发明制备的切削液通过加入耐磨润滑剂、聚醚改性硅表面活性剂以及复配润滑剂，抗磨性、润湿性和消泡性均有显著提升，且性能稳定，具有良好的应用前景。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
抗磨润滑剂13-25份、缓蚀剂10-20份、杀菌剂0.5-2份、乳化助剂5-10份、防锈剂5-10份、表面活性剂2-5份、极压剂5-15份、粘度改进剂5-10份、复配润湿剂3-5份、分散剂2-4份、水40-80份。
2.根据权利要求1所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑中的一种或几种；所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、均三嗪中的一种或几种；所述乳化助剂为甘油三酸酯、十二烷基硫酸三乙醇胺中的一种或几种；所述防锈剂为二异丙醇胺、二甲基癸胺、二甲基乙醇胺、苯甲酸单乙醇胺的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，所述极压剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯；所述粘度改进剂为聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚乙烯基正丁基醚中的一种或多种；所述分散剂为偏磷酸钠；
所述表面活性剂为聚醚改性硅表面活性剂，其制备方法为：将10-20g烯丙基聚氧乙烯醚与20-30gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加热至70-90℃，搅拌10-30min后加入1-3g氯铂酸并升温至100-120℃，反应1-2h，冷却后得到聚醚改性硅表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，所述抗磨润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管加入的混酸中，超声分散，随后进行加热处理，处理完成后过滤、洗涤至中性，在90℃下真空干燥，得到酸化碳纳米管；
(2)将步骤(1)中得到的酸化碳纳米管加入氯化亚砜中，随后加入N,N-二甲基甲酰胺，进行回流反应，再减压蒸馏，除去过量的氯化亚砜，得到酰氯化碳纳米管；
(3)将步骤(2)中得到的酰氯化碳纳米管加入甲苯中，随后加入全氟聚醚醇和无水氯化铝，在氮气气氛下进行搅拌反应，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；
(4)将步骤(3)中得到的改性碳纳米管、全氟聚醚、聚亚烷基二醇混合均匀，即得所述抗磨润滑剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，步骤(1)中所述混酸为体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸，超声分散时间为20-40min，加热处理的温度为60-70℃，处理时间为3-6h；步骤(2)中所述酸化碳纳米管、氯化亚砜、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为10：100：10-20；所述回流反应的温度为100-130℃，时间为4-6h。
6.根据权利要求4所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，步骤(3)中所述酰氯化碳纳米管、全氟聚醚醇、无水氯化铝的质量比为10：20-30：1-3；所述搅拌反应的温度为80-100℃，反应时间为10-15h；步骤(4)中所述改性碳纳米管、全氟聚醚、聚亚烷基二醇的质量比为1-5：20-30：70-90。
7.根据权利要求1所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，所述复配润湿剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将月桂醇醚磷酸酯加入去离子水中，随后加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，搅拌均匀，得到混合溶液；
S2、向步骤S1中的混合溶液中加入MgCl2，随后加入六氟环氧丙烷二聚体，搅拌均匀，得到所述复配润湿剂。
8.根据权利要求7所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，步骤S1中所述月桂醇醚磷酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、去离子水的质量比为1-3：1：100；所述搅拌时间为1-2h。
9.根据权利要求7所述的一种用于宝石加工的切削液，其特征在于，步骤S2中所述混合溶液、MgCl2、六氟环氧丙烷二聚体的质量比为100：0.5-1：2-4；所述搅拌的温度为40-50℃，时间为0.5-2h。
10.一种如权利要求1-9任一项所述用于宝石加工的切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将抗磨润滑剂、缓蚀剂、防锈剂、极压剂、复配润湿剂、水一起投入反应釜中，在60-80℃温度条件下搅拌2-4h，冷却至室温后加入杀菌剂、乳化助剂、表面活性剂、分散剂、粘度改性剂，继续搅拌1-2h，反应完成后冷却至室温，得到所述用于宝石加工的切削液。
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