CN116004302A

CN116004302A - 一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法

Info

Publication number: CN116004302A
Application number: CN202211668446.2A
Authority: CN
Inventors: 陈曦; 尹艳洪; 蔡党军
Original assignee: Nanjing Shangqin New Material Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Shangqin New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-24
Filing date: 2022-12-24
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明公开了一种用于磨削工艺的自乳化酯，是醇醚酯羧酸、蓖麻油酸酯、二聚酸酯的不同比例混合物。还公开了其制备方法，投入脂肪醇聚醚与顺丁烯二酸酐，升温并鼓氮，使用次磷酸为催化剂，反应4‑6小时，获得脂肪醇聚醚的顺丁烯二酸酯，作为自乳化酯中的醇醚酯羧酸；投入蓖麻油酸与聚醚，投入酯化催化剂，反应4‑6小时，获得蓖麻油酸酯；投入二聚酸与聚醚，投入酯化催化剂，反应4‑6小时，得到二聚酸酯；按照比例混合上述3个组分，得到自乳化酯。通过调整配方和合成材料，具有低泡、抗硬水、快速消泡以及优秀的润滑性能（pB值）。

Description

一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法。

背景技术

全合成型水基金属加工液为不含矿物油、植物油、环烷烃以及合成酯类等材料的水基产品，其微粒直径一般为0.003um，接近真溶液。具有绿色化学、节能减排、安全环保的特点，用于防锈、防腐，润滑等。

现有技术中，全合成型水基金属加工液在金属磨削方面，pB值略差于半合成金属切削液的。由于全合成型水基金属加工液体系中不含矿物油、植物油、环烷烃以及合成酯等产品的微乳液，而其中用于聚醚増溶、辅助润滑的长碳链羧酸在硬水中易于形成钙皂，污染工件，降低润滑效果，而具有一定抗硬水的替代产品异构酸则价格昂贵，成本高。如禾大化学(CRODA)专利US7396803B2、专利CN 201811289829 .2等公开了自乳化酯的概念，但是该类产品主要用于切削、攻丝等方面。且现有技术中用到了价格高的烷基封端脂肪醇聚醚、三聚酸、四聚蓖麻油(L4)以及低闪点的材料比如辛醇等材料，价格昂贵且生产风险性较大。

因此迫切需要系统性的兼顾泡沫、抗硬水性、以及从本质上提高润滑效果的新产品。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法，为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于金属磨削的自乳化酯，是醇醚酯羧酸、蓖麻油酸酯、二聚酸酯的不同比例混合物，具体结构如下

进一步的，（1）醇醚酯羧酸中的醇醚R1基为C1-C22的支链或者直链的、具有饱和结构或含不饱和结构脂肪醇，优选为油醇、异构十三醇或1618醇；环氧乙烷加和数为3-12个，聚醚链段中环氧乙烷与醇醚的摩尔比为1:5；（2）蓖麻油酸酯中的R2基为聚醚，具体为乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物分子量为1000-4000，优选为2500，其中EO比例为40%~60%，余下为PO；（3）二聚酸酯中的基为聚醚，具体为乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物分子量为1000-4000，优选为2500，其中EO比例为40%~60%，余下为PO。

同时，还公开了一种用于金属磨削液的自乳化酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一投入脂肪醇聚醚与顺丁烯二酸酐，升温并鼓氮，使用次磷酸为催化剂，反应4-6小时，获得脂肪醇聚醚的顺丁烯二酸酯，作为自乳化酯中的醇醚酯羧酸成分；

步骤二投入蓖麻油酸与聚醚，投入酯化催化剂，反应4-6小时，获得蓖麻油酸酯；

步骤三投入二聚酸与聚醚，投入酯化催化剂，反应4-6小时，得到二聚酸酯；

步骤四按照一定比例混合上述3个组分，得到自乳化酯。

进一步的，步骤一中醇醚酯羧酸制备的反应温度为60-80℃，次磷酸加入量为0.3%，醇醚与顺丁烯二酸酐摩尔比为1:0.95。

进一步的，步骤二中蓖麻油酸酯的制备反应温度为160-180℃，催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物，加入量为0.3%，蓖麻油酸与聚醚的摩尔比为1:1。

进一步的，步骤三中二聚酸酯的制备反应温度为160-180℃，催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物，加入量为0.3%，二聚酸与聚醚的摩尔比为2:1。

进一步的，步骤四各组分混合比例为：醇醚酯羧酸10~40%，蓖麻油酸酯10~40%，二聚酸酯为10~40%。

进一步的，步骤二与步骤三中聚醚为：乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物，分子量为1000-4000，优选为2500，其中EO比例为40%~60%，余下为PO。其起始剂为乙二醇或丙二醇以及其丙氧基或乙氧基化合物在碱的催化下与环氧丙烷先反应，后与环氧乙烷继续反应。

进一步的，步骤二与步骤三中所用的聚醚分子量可以相同，也可以不同。

本发明的有益效果为：基于醇醚酯羧酸、蓖麻油酸酯以及二聚酸酯的混合物，通过调整组分及方法，获得具有低泡、抗硬水、快速消泡、色泽好以及优秀的润滑性能（pB值）的用于磨削工艺的自乳化酯。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

步骤一：取1mol的1618醇聚氧乙烯基醚，加入0.95mol的顺丁烯二酸酐，升温至60℃并鼓氮，加入0.3%的次磷酸10ml，反应4小时，获得醇醚酯羧酸分。

步骤二：取1mol的蓖麻油酸，1mol分子量为1000的40%EO，60%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应4小时，获得蓖麻油酸酯。

步骤三：取2mol的二聚酸，1mol的分子量为1000的40%EO，60%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应4小时，获得二聚酸酯。

步骤四：混合3个组分，比例为醇醚酯羧酸：蓖麻油酸酯：二聚酸酯=10:10:80的混合物。

实施例2：

步骤一：取1mol的油醇聚氧乙烯基醚（5），加入0.95mol的顺丁烯二酸酐，升温至80℃，加入0.3%的次磷酸，反应4小时，获得醇醚酯羧酸。

步骤二：取1mol的蓖麻油酸，1mol分子量为1000的60%EO，40%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应5小时，获得蓖麻油酸酯。

步骤三：取2mol的二聚酸，1mol的分子量为4000的60%EO，40%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得二聚酸酯。

步骤四：混合3个组分，比例为醇醚酯羧酸：蓖麻油酸酯：二聚酸酯=40:40:20的混合物。

实施例3：

步骤一：取1mol的异构十三醇聚氧乙烯基醚（12），加入0.95mol的顺丁烯二酸酐，升温至80℃，加入0.3%的次磷酸，反应5小时，获得醇醚酯羧酸。

步骤二：取1mol的蓖麻油酸，1mol分子量为2500的50%EO，50%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应5小时，获得蓖麻油酸酯。

步骤三：取2mol的二聚酸，1mol的分子量为2500的50%EO，50%PO的EPE结构聚醚，升温至160℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得二聚酸酯。

步骤四：混合3个组分，比例为醇醚酯羧酸：蓖麻油酸酯：二聚酸酯=30:30:40的混合物。

实施例4：

步骤一：取1mol的油醇聚氧乙烯基醚（6），加入0.95mol的顺丁烯二酸酐，升温至70℃，加入0.3%的次磷酸，反应6小时，获得醇醚酯羧酸。

步骤二：取1mol的蓖麻油酸，1mol分子量为4000的40%EO，60%PO的EPE结构聚醚，

升温至170℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得蓖麻油酸酯。

步骤三：取2mol的二聚酸，1mol的分子量为2500的40%EO，60%PO的EPE结构聚醚，升温至170℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得二聚酸酯。

步骤四：混合3个组分，比例为醇醚酯羧酸：蓖麻油酸酯：二聚酸酯=20:30:50的混合物。

实施例5：

步骤一：取1mol的油醇聚氧乙烯基醚（5），加入0.95mol的顺丁烯二酸酐，升温至80℃，加入0.3%的次磷酸，反应6小时，获得醇醚酯羧酸。

步骤二：取1mol的蓖麻油酸，1mol分子量为1000的50%EO，50%PO的EPE结构聚醚，升温至180℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得蓖麻油酸酯。

步骤三：取2mol的二聚酸，1mol的分子量为2500的60%EO，40%PO的EPE结构聚醚，升温至180℃，投入酯化催化剂10ml（催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物），反应6小时，获得二聚酸酯。

步骤四：混合3个组分，比例为醇醚酯羧酸：蓖麻油酸酯：二聚酸酯=10:20:70的混合物。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

具体实施例测试以及对比

测试方法：禾大自乳化酯是市面上比较常见的类似产品，1740为基础全合成金属加工液的主要润滑成分，辅助润滑剂为3%新癸酸，此外通过2倍量的二乙醇胺进行中和、防锈，为基础配方，测试本发明的具体实施例与3955时，直接使用自乳化酯等量替代3%的新癸酸，其余配方不变，测试pB值。

实验过程中，通过自来水测试抗硬水性，观测是否有钙皂析出，样品混合后，剧烈震荡观测溶解情况（完全透明，所有胶体分散完毕），记录时间测试分散性能，分散完毕后的样品，取50mL于具塞量筒内，剧烈震荡30秒，观测泡沫高度以及消泡时间。

结论如下：

通过控制3种不同的组分，可以达到接近于禾大化学3955的润滑、泡沫和抗硬水性能，并且远超常规1740聚醚的综合性能。

1.聚醚的链段越长、在水中的分散性质呈现下降趋势，其中蓖麻油酸酯中PO比例不宜过高。

2.二聚酸酯的比例越大，聚醚链段适中时，润滑性能较好。

3.聚醚酯羧酸中，EO数目越多，抗硬水性越好，但泡沫性能下降，1618醇尤甚。

4.使用异构十三醇可以获得相对好的抗硬水性质，但是泡沫更高，使用油醇可以兼顾泡沫性能与抗硬水性能。

由于本发明中采用的催化剂可以更好的合成色泽浅的化合物，色泽显著好于现有的常规产品，甚至比禾大3955的色泽更浅。

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种用于金属磨削加工的自乳化酯，其特征在于：是醇醚酯羧酸、蓖麻油酸酯、二聚酸酯的不同比例混合物，具体结构如下

（1）醇醚酯羧酸

（2）蓖麻油酸酯

（3）二聚酸酯

。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯，其特征在于：

（1）醇醚酯羧酸中的醇醚R1基为C1-C22的支链或者直链的、具有饱和结构或含不饱和结构脂肪醇，环氧乙烷加和数为3-12个，聚醚链段中环氧乙烷与醇醚的摩尔比为1:5；

（2）蓖麻油酸酯中的R2基为聚醚，具体为乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物分子量为1000-4000，其中EO比例为40%~60%，余下为PO；

（3）二聚酸酯中的基为聚醚，具体为乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物分子量为1000-4000，其中EO比例为40%~60%，余下为PO。

3.一种用于金属磨削液的自乳化酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一投入脂肪醇聚醚与顺丁烯二酸酐，升温并鼓氮，使用次磷酸为催化剂，反应4-6小时，获得脂肪醇聚醚的顺丁烯二酸酯，作为自乳化酯中的醇醚酯羧酸；

步骤四按照一定比例混合上述3个组分，得到自乳化酯。

4.根据权利要求3所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯的制备方法，其特征在于：步骤一中醇醚酯羧酸制备的反应温度为60-80℃，次磷酸加入量为0.3%，醇醚与顺丁烯二酸酐摩尔比为1:0.95。

5.根据权利要求3所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法，其特征在于：步骤二中蓖麻油酸酯的制备反应温度为160-180℃，催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物，加入量为0.3%，蓖麻油酸与聚醚的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求3所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法，其特征在于：步骤三中二聚酸酯的制备反应温度为160-180℃，催化剂为次磷酸与对苯甲磺酸的1:1混合物，加入量为0.3%，二聚酸与聚醚的摩尔比为2:1。

7.根据权利要求3所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法，其特征在于：步骤四各组分混合比例为：醇醚酯羧酸10~40%，蓖麻油酸酯10~40%，二聚酸酯为10~40%。

8.根据权利要求3所述的一种用于金属磨削加工的自乳化酯及其制备方法，其特征在于：步骤二与步骤三中聚醚为：乙氧基醚或丙氧基醚的EPE双端共聚物，分子量为1000-4000，优选为2500，其中EO比例为40%~60%。