CN116478756A

CN116478756A - 切削液及其制备方法

Info

Publication number: CN116478756A
Application number: CN202310229804.8A
Authority: CN
Inventors: 李少林; 黄宇
Original assignee: Guangzhou Miqi Chemical Co ltd
Current assignee: Guangzhou Miqi Chemical Co ltd
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2023-07-25

Abstract

本申请涉及一种切削液及其制备方法，以质量百分数计，切削液包括如下原料：40％～60％的基础油、10％～40％的润滑酯、3％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、2％～10％的防锈剂、1.5％～15％的碱性化合物、1％～5％的耦合剂、0.5％～3％的抗硬水剂、3％～12％的杀菌剂、0.01％～1％的消泡剂以及余量的水。其中，防锈剂选自二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐中的一种或多种，杀菌剂包括苯氧乙醇。上述切削液选用二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐中的一种或多种作为防锈剂，不仅能够达到较好的防锈效果，而且减少了对环境和人体的危害。通过调控原料的配比，使各组分之间产生协同作用，改善切削液的润滑性、防锈性、防腐性、抗菌性和硬水稳定性，提升了切削液的使用寿命。

Description

切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属切削液领域，特别是涉及一种切削液及其制备方法。

背景技术

随着机械加工业的发展，铸铁、不锈钢和钢镍等黑色金属材料、铜和铝等有色金属材料的用量不断增加，金属切削液的使用量也不断增加。目前，国内使用的切削液以乳化液为主，其中添加有作为防锈剂的醇胺类化合物，并且由于醇胺类化合物具有较强的腐蚀性，因此还需添加磷酸酯类化合物作为缓蚀剂。虽然传统的切削液能够满足实际使用的要求，但防锈剂中的氮元素以及缓蚀剂中的磷元素，会导致产生的废液中含有大量的氮和磷，造成严重的环境污染。此外，由于氮和磷元素能够促进细菌的生长繁殖，传统切削液通常会添加吗啉类杀菌剂或者噻唑类杀菌剂以保证抗菌性能，这进一步增加了对环境和人体的危害。

因此，如何提供一种环境友好且使用寿命长的切削液成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，本申请提供一种环境友好且使用寿命长的切削液，此外本申请还提供一种上述切削液的制备方法。

第一方面，提供一种切削液，以质量百分数计，包括如下原料：40％～60％的基础油、10％～40％的润滑酯、3％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、2％～10％的防锈剂、1.5％～15％的碱性化合物、1％～5％的耦合剂、0.5％～3％的抗硬水剂、3％～12％的杀菌剂、0.01％～1％的消泡剂以及5％～15％的水；

其中，防锈剂选自二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐型表面活性剂中的一种或多种，杀菌剂包括苯氧乙醇。

上述切削液选用二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐中的一种或多种作为防锈剂，不仅能够达到较好的防锈效果，而且减少了对环境和人体的危害。并且相较于含有醇胺类化合物的传统防锈剂，上述防锈剂对金属的腐蚀较小，因此无需添加磷酸酯类缓蚀剂便可达到良好的抗腐蚀效果，进一步减少了对环境的污染。此外，由于配方没有添加含磷的防锈剂，且防锈剂中不含醇胺类化合物，有效减少了细菌生长所需的营养物质，降低了细菌的生长繁殖速率，搭配含有苯氧乙醇的杀菌剂便可达到良好的抗菌性能。进一步地，通过调控原料的配比，使各组分之间产生协同作用，改善切削液的润滑性、防锈性、防腐性、抗菌性和硬水稳定性，提升了切削液的使用寿命。

在其中一些实施例中，二元羧酸包括十二碳二元酸、环羧丙基油酸和癸二酸一种或多种；

和/或，三元羧酸包括2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。

在其中一些实施例中，防锈剂由十二碳二元酸、环羧丙基油酸和2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪组成。

在其中一些实施例中，十二碳二元酸、环羧丙基油酸、2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和碱性化合物的质量比为(0.4～0.6):(0.6～0.9):(0.4～0.6):1。

在其中一些实施例中，杀菌剂还包括1,2-烷二醇、邻苯基苯酚钠、3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯和尼泊金酯中的一种或多种。

在其中一些实施例中，润滑酯包括植物油改性合成酯、脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯、自乳化酯、季戊四醇脂肪酸酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯和棕榈酸辛酯中的一种或多种。

在其中一些实施例中，以占润滑酯的质量百分数计，润滑酯包括40％～80％的植物油改性合成酯。

在其中一些实施例中，非离子表面活性剂包括C16～C18脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；

在其中一些实施例中，阴离子表面活性剂包括磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂、脂肪酸表面型活性剂、羧酸盐型表面活性剂和二聚酸型表面活性剂中的一种或多种。

在其中一些实施例中，耦合剂包括异构十三醇、异构十四醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、二乙二醇单丁醚和二丙二醇单丁醚中的一种或多种。

在其中一些实施例中，基础油为矿物油、加氢油或合成油；

在其中一些实施例中，碱性化合物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种；

在其中一些实施例中，抗硬水剂包括脂肪醇类醇醚羧酸、油醇类醇醚羧酸和醚羧酸铵盐中的一种或多种；

在其中一些实施例中，消泡剂包括聚醚类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂和炔二醇类消泡剂中的一种或多种。

第二方面，提供一种切削液的制备方法，包括如下步骤：将原料混合，制备切削液。

附图说明

图1为实施例和对比例的切削液防锈测试的结果图；

图2为实施例和对比例的切削液润滑性能测试的结果图；

图3为实施例和对比例的切削液残留腐蚀测试的结果图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

传统切削液配方中含有醇胺类化合物、硼酸、甲醛和含氮杀菌剂，因此产生的废液中磷、氮和硼元素含量较高，增加了废液处理的难度和成本。近年来，市面上已经出现不含磷的切削液，这类切削液采用环保且易分解的脂肪酸衍生物胺类、咪唑啉类及三唑类单双脂肪酸酯类缓蚀剂代替传统的磷酸酯缓蚀剂，虽然能够达到实际使用的需要，但仍难以满足环保的要求。因为上述不含磷的切削液中仍添加了醇胺类防锈剂、吗啉类杀菌剂(例如BK、MBM)或噻唑类(例如BIT、MIT)杀菌剂，这些添加剂均含有氮元素，并且所采用的缓蚀剂虽然不含磷但含有氮，因此这类切削液所排放的废液仍会造成环境污染。进一步地，随着使用时间的增长，无磷的缓蚀剂在铝材表面形成的保护膜会被配方中的醇胺类化合物腐蚀，进而影响切削液的防锈性、稳定性和使用寿命。此外，吗啉类杀菌剂会释放出甲醛，对人体造成危害。

本申请采用特定组分的防锈剂和杀菌剂，在保证切削液防锈性、防腐性和抗菌性的同时，有效减少对环境的污染。并通过调控原料的配比，改善切削液的润滑性、防锈性、防腐性、抗菌性和抗硬水性，提升了切削液的稳定性和使用寿命。

本申请的一实施方式提供一种切削液，以质量百分数计，包括如下原料：40％～60％的基础油、10％～40％的润滑酯、3％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、2％～10％的防锈剂、1.5％～15％的碱性化合物、1％～5％的耦合剂、0.5％～3％的抗硬水剂、3％～12％的杀菌剂、0.01％～1％的消泡剂以及5％～10％的水。其中，防锈剂选自二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐中的一种或多种，杀菌剂包括苯氧乙醇。

可选地，以占切削液的质量百分数计，基础油的质量百分数可以为40％、45％、50％、55％或60％，基础油的质量百分数还可以在40％～60％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，润滑酯的质量百分数可以为10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％，润滑酯的质量百分数还可以在10％～40％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，非离子表面活性剂的质量百分数可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，非离子表面活性剂的质量百分数还可以在3％～10％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，阴离子表面活性剂的质量百分数可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，阴离子表面活性剂的质量百分数还可以在3％～10％范围内做其他合适的选择。

非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂相互配合，不仅能够表现出较好的乳化性能，而且还能减少使用中产生的泡沫，提高清洗效果。

在一个具体的示例中，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的质量百分数之比为(0.5～0.8):1，非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的质量百分数满足上述关系时，能够进一步提升切削液的乳化性能和清洗效果。可选地，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的质量百分数之比为2:3。

可选地，以占切削液的质量百分数计，防锈剂的质量百分数可以为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，防锈剂的质量百分数还可以在2％～10％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，碱性化合物的质量百分数可以为1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％，碱性化合物的质量百分数还可以在1.5％～15％范围内做其他合适的选择。

可理解地，含有羧基的防锈剂能够吸附在金属材料的表面，而防锈剂中的烃基等疏水基体能够形成保护膜，进而到达防锈效果。有机羧酸盐具有较好的防锈效果，并且价格低廉，来源广泛。具体地，有机羧酸盐可以为石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、二壬基萘磺酸锌、二壬基萘磺酸钙、环烷酸锌或硬脂酸铝。有机羧酸盐的具体种类还可以根据实际需求做其他合适的选择。

在一些实施例中，防锈剂包括二元羧酸和三元羧酸。二元羧酸和三元羧酸中的-COOH能够与配方中的碱性化合物发生中和反应，使切削液具有合适的pH，减少切削液对金属材料的腐蚀作用。并且相较于羧酸，反应生成的羧酸盐在配方中的稳定性更高，切削液在长时间的存放过程中，pH不会发生明显地波动，提升切削液的使用寿命。可选地，防锈剂由二元羧酸和三元羧酸组成。

在一个具体的示例中，防锈剂和碱性化合物的质量百分数之比为(1.5～2):1，防锈剂与碱性化合物的质量百分数满足上述关系时，防锈剂中的羧基能够与碱性化合物充分反应，进一步改善切削液的防锈性和稳定性。可选地，防锈剂和碱性化合物的质量百分数之比为(1.7～1.8):1。

可选地，以占切削液的质量百分数计，耦合剂的质量百分数可以为1％、2％、3％、4％或5％，耦合剂的质量百分数还可以在1％～5％范围内做其他合适的选择。耦合剂能够稳定切削液中的其他组分、分散硬水中的钙离子和生成的钙镁皂，进一步提升切削液的稳定性。

可选地，以占切削液的质量百分数计，抗硬水剂的质量百分数可以为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％或3％，抗硬水剂的质量百分数还可以在0.5％～3％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，杀菌剂的质量百分数可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％或12％，杀菌剂的质量百分数还可以在3％～12％范围内做其他合适的选择。杀菌剂不仅能够抑制细菌的生长繁殖，而且相较于传统的切削液杀菌剂，本申请的杀菌剂对环境和人体更加友好。

可选地，以占切削液的质量百分数计，消泡剂的质量百分数可以为0.01％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％，消泡剂的质量百分数还可以在0.01％～1％范围内做其他合适的选择。

可选地，以占切削液的质量百分数计，水的质量百分数可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％，水的质量百分数还可以在5％～15％范围内做其他合适的选择。

在一些实施例中，以质量百分数计，切削液包括如下原料：45％～55％的基础油、10％～20％的润滑酯、3％～6％的非离子表面活性剂、5％～9％的阴离子表面活性剂、3％～5％的防锈剂、2％～5％的碱性化合物、1％～3％的耦合剂、0.5％～1％的抗硬水剂、10％～12％的杀菌剂、0.05％～0.2％的消泡剂以及5％～10％的水。

在一些实施例中，以质量百分数计，切削液由如下原料制成：40％～60％的基础油、10％～40％的润滑酯、3％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、2％～10％的防锈剂、1.5％～15％的碱性化合物、1％～5％的耦合剂、0.5％～3％的抗硬水剂、3％～12％的杀菌剂、0.01％～1％的消泡剂以及余量的水。

在一些实施例中，二元羧酸包括十二碳二元酸、环羧丙基油酸和癸二酸一种或多种。环羧丙基油酸是一种碳链长度为21的合成二元酸，又被称为合成二元羧酸C21，两个羧基使其具有较好的吸附性能，长碳链结构能够在金属表面形成保护膜，进而提升切削液的防锈效果。

在其中一个实施例中，环羧丙基油酸为广州米奇化工的长链合成二元酸C21。

在一些实施例中，三元羧酸包括2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪，上述三元羧酸具有较好的防锈性能，能够满足多数防锈要求。

在其中一个实施例中，三元羧酸为TAT730三元酸或N485三元酸。

在一些实施例中，防锈剂由十二碳二元酸、环羧丙基油酸和2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪组成。由十二碳二元酸、环羧丙基油酸和2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪复配形成的防锈剂不仅具有较好的防锈性能，而且对铝材的腐蚀较小，能够进一步提升切削液的防锈防腐性能。

进一步地，十二碳二元酸、环羧丙基油酸、2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和碱性化合物的质量比为(0.4～0.6):(0.6～0.9):(0.4～0.6):1。防锈剂的组分满足上述关系时，羧基能够与碱性化合物充分反应，进一步改善切削液的防锈性和稳定性。

在一些实施例中，杀菌剂还包括1,2-烷二醇、邻苯基苯酚钠、3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯和尼泊金酯中的一种或多种。可理解地，1,2-烷二醇可以为1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,2-辛二醇或1,2-癸二醇等具有抑菌效果的二醇化合物；尼泊金酯是对羟基苯甲酸酯类有机化合物，具有较好的杀菌防腐性能。

在一些实施例中，杀菌剂由苯氧乙醇、邻苯基苯酚钠和3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯组成。使用苯氧乙醇和3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯为杀菌剂主要成分，并添加邻苯基苯钠作为辅助，使切削液能长久持续地保持稳定、不发臭，提升切削液的防腐性能。并且上述杀菌剂绿色环保，对人体伤害较小。

在一些实施例中，润滑酯包括植物油改性合成酯、脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯、自乳化酯、季戊四醇脂肪酸酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯和棕榈酸辛酯中的一种或多种。

植物油改性合成酯是由植物油酸的二聚体、二元酸和聚乙二醇经酯化反应得到的一类植物油基合成酯，具有良好的润滑性和抗硬水性。脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯是一类由脂肪酸、二元酸和季戊四醇聚合得到的具有特殊大分子结构的合成酯，润滑性和极压性能良好。自乳化酯为一类易溶于水形成白色乳液的物质。其与切削液配方中的碱性化合物中和后能够形成透明的、具有防锈性能的成分，并且能与动物油、植物油和矿物油相溶，具有较好的兼容性。

在一些实施例中，润滑酯包括植物油改性合成酯。进一步地，润滑酯中植物油改性合成酯的质量含量可以为40％～80％，具体地，植物油改性合成酯的质量百分数可以为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％。植物油改性合成酯占润滑酯的质量百分数还可以在40％～80％范围内做其他合适的选择。植物油改性合成酯的质量百分数在上述范围时，能够进一步提升切削液的润滑性能。

进一步地，润滑酯还包括脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯、自乳化酯、季戊四醇脂肪酸酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯和棕榈酸辛酯中的一种或多种，其质量百分含量为20％～60％。

更进一步地，润滑酯除了包括植物油改性合成酯，还可同时含有脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯。植物油改性合成酯具有生物降解性，在自然界中易被分解，对环境比较友好，脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯能够在金属表面形成保护膜，通过植物油改性合成酯和脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯的复配，可提高切削液的润滑性能。作为示例，润滑酯包括40％～80％的植物油改性合成酯和20％～60％的脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯。当两者质量比满足上述关系时，形成的润滑保护膜更加致密紧实，切削液的润滑性能和缓蚀性能更好。

在一些示例中，润滑酯可由植物油改性合成酯和脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯组成。进一步地，植物油改性合成酯和脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯的质量百分比为(0.8～1.2):1。当两者质量比满足上述关系时，形成的润滑保护膜更加致密紧实，切削液的润滑性能和缓蚀性能更好。

在其中一个实施例中，植物油改性合成酯为广州米奇化工的186植物基合成酯，主要成分为植物油改性二聚酸酯，CAS号为173832-45-6。米奇186植物基合成酯具有生物降解性，在自然界中易被分解，对环境比较友好。由于该酯类化合物含有多官能团结构，不仅能够提升切削液的乳化性能，减少乳化剂的用量，而且还能够吸附在有色金属表面，形成保护膜，提升切削液的缓蚀性能。此外，其能够与配方中的碱性化合物发生中和反应，进一步提升切削液的润滑性、助乳化性、防锈性以及对有色金属的保护性能。

在其中一个实施例中，脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯为广州米奇化工的聚合酯175D，CAS号为118577-81-4。聚合酯175D具有特殊大分子结构，能够形成致密紧实的润滑保护膜，提升切削液的润滑效果。

在一些实施例中，润滑酯包括米奇186植物基合成酯和米奇聚合酯175D，进一步地，润滑酯中米奇186植物基合成酯的质量含量可以为40％～80％，米奇聚合酯175D的质量含量可以为20％～60％。当两者质量比满足上述关系时，形成的润滑保护膜更加致密紧实，切削液的润滑性能和缓蚀性能更好。

在一些实施例中，润滑酯由米奇186植物基合成酯和米奇聚合酯175D组成。进一步地，米奇186植物基合成酯和米奇聚合酯175D的质量百分比为(0.8～1.2):1，当两者质量比满足上述关系时，能够使切削液的润滑性能和缓蚀性能更好。可选地，米奇186植物基合成酯和米奇聚合酯175D的质量百分比为1：1。

在一些实施例中，非离子表面活性剂包括C16～C18脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

在其中一个实施例中，C16～C18脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚为广州米奇化工的C16～C18低泡表面活性剂350，该表面活性剂具有较低的泡沫含量和良好的清洗效果。

在一些实施例中，阴离子表面活性剂包括磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂，脂肪酸型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂和二聚酸型表面活性剂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，磺酸盐型表面活性剂为石油磺酸钠。

在一些实施例中，非离子表面活性剂为C16～C18低泡表面活性剂350，阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。进一步地，C16～C18低泡表面活性剂350与石油磺酸钠的质量百分数之比为(0.5～0.8):1。当两者质量比满足上述关系时，能够进一步提升切削液的乳化性能。可选地，两者质量百分数之比为2:3。

在一些实施例中，耦合剂包括异构十三醇、异构十四醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、二乙二醇单丁醚和二丙二醇单丁醚中的一种或多种。耦合剂选自上述化合物时，能够进一步提升切削液的稳定性。

在其中一个实施例中，异构十四醇为广州米奇化工的C14异构醇，该异构十四醇不仅能够分散钙皂，稳定切削液原液，而且还能够与杀菌剂产生协同作用，进一步提升切削液的抗菌性。

在一些实施例中，基础油为矿物油、加氢油或合成油。

在一些实施例中，碱性化合物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。

在一些实施例中，抗硬水剂包括脂肪醇类醇醚羧酸、油醇类醇醚羧酸和醚羧酸铵盐中的一种或多种。由于本申请切削液的整体配方中，几乎不含易于钙、镁离子反应生皂的7070/7075油酸、M28B妥尔油等表面活性剂，以及易水解生皂的酯类(例如失水山梨醇单油酸酯)，因此能够有效减少钙镁皂的生成。同时，在配方中添加上述抗硬水剂可进一步提升切削液的硬水稳定性。

在其中一个实施例中，抗硬水剂为广州米奇化工的醇醚羧酸HW1209，该脂肪醇类醇醚羧酸具有较长的碳链，不仅可以减少钙镁皂的形成，还可以有效降低切削液产生的泡沫。

在一些实施例中，消泡剂包括聚醚类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂和炔二醇类消泡剂中的一种或多种。

本申请的另一实施方式还提供一种上述切削液的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将原料混合，制备切削液。

在一些实施例中，原料中的防锈剂选自有机羧酸盐。制备方法包括如下步骤：将基础油、润滑酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、有机羧酸盐、碱性化合物、耦合剂、抗硬水剂、抗硬水剂、消泡剂和水混合，制备切削液。

在一些实施例中，原料中的防锈剂包括二元羧酸和三元羧酸中的一种或多种。制备方法包括步骤S100～200。

S100：将防锈剂、碱性化合物和水混合，加热使上述羧酸和碱性化合物发生中和反应，制备混合液。

S200：将混合液与基础油、润滑酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、耦合剂、抗硬水剂、杀菌剂和消泡剂混合。

上述实施例的制备方法，首先将二元羧酸和/或三元羧酸与碱性化合物混合，使防锈剂中的有机酸与碱性化合物发生中和反应，再将反应后的混合液加入到配方中。这样一来，不仅能够使制得的切削液具有较好的防锈性能，而且能够稳定切削液的pH，提升切削液的使用寿命。

进一步地，步骤S100包括：将氢氧化钾、十二碳二元酸、环羧丙基油酸、2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和水按质量比1:1:1.5:10混合，并于60℃下反应30min。通过上述步骤制得的切削液，不仅防锈效果更加，而且在后续的存储和使用过程中，pH变化幅度也较小，有利于切削液的稳定。

最后，本申请还提供一种上述切削液在金属加工领域的应用。具体地，切削液可用来加工黑色金属材料和除镁合金以外的有色金属材料。

为了使本申请的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下具体实施方式所涉及到的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。

米奇186植物基合成酯主要成分为植物油改性合成酯(CAS号为173832-45-6)，米奇聚合酯175D的主要成分是CAS号为118577-81-4的化合物，米奇长碳链合成二元羧酸C21主要成分为环羧丙基油酸(CAS号为53980-88-4)，米奇醇醚羧酸HW1209主要成分为聚氧乙烯月桂醚羧酸(CAS号为27306-90-7)，米奇异构醇C14主要成分为异构醇C14，米奇非离子低泡表面活性剂350主要成分为C16～C18脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(CAS号为68002-96-0)，米奇FUNTAGDF902为聚醚改性有机硅类消泡剂，杀菌剂IPBC-30的主要成分为3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯，三元酸TAT730的主要成分为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。

实施例1

本实施例的切削液的原料以质量百分数计如下：50.4％的30#环烷油、5％的米奇186植物基合成酯、5％的米奇聚合酯175D、2％的氢氧化钾、1％的十二碳二元酸、1％的三元酸TAT730、1.5％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、6％的石油磺酸钠1649H、10％的苯氧乙醇EPH、0.5％的IPBC-30、1％的邻苯基苯酚钠、0.5％的奇米醇醚羧酸HW1209、2％的米奇异构醇C14、4％的米奇非离子低泡表面活性剂350、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及10％的水。

在制备过程中，先将氢氧化钾、十二碳二元酸、三元酸TAT730、米奇长碳链合成二元羧酸C21和水混合，并于60℃下反应30min，得到混合液。在将上述混合液与原料中的其他组分混合。

实施例2

本实施例的切削液的原料如下：52.4％的15#环烷油、8％的米奇186植物基合成酯、3％的米奇聚合酯175D、1.5％的氢氧化钾、2％的三元酸TAT730、1％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、6％的石油磺酸钠1649H、8％的苯氧乙醇EPH、0.5％的IBPC-30、1％的邻苯基苯酚钠、0.5％的奇米醇醚羧酸HW1209、2％的米奇异构醇C14、4％的米奇非离子低泡表面活性剂350、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及10％的水。

在制备过程中，先将氢氧化钾、三元酸TAT730、米奇长碳链合成二元羧酸C21和水混合，并于60℃下反应30min，得到混合液。在将上述混合液与原料中的其他组分混合。

实施例3

本实施例的切削液的原料如下：51.4％的26#环烷油、5％的米奇186植物基合成酯、5％的米奇聚合酯175D、2％的氢氧化钾、1％的癸二酸、1.2％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、8％的石油磺酸钠1649H、9％的苯氧乙醇EPH、0.5％的IPBC-30、1％的邻苯基苯酚钠、0.8％的奇米醇醚羧酸HW1209、2％的沙索145格尔伯特醇、3％的米奇非离子低泡表面活性剂350、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及10％的水。

在制备过程中，先将氢氧化钾、癸二酸、米奇长碳链合成二元羧酸C21和水混合，并于60℃下反应30min，得到混合液。在将上述混合液与原料中的其他组分混合。

对比例1

市面上常用的且效果较好的国内普通含磷、氮、硼酸的切削液：富兰克乳化液。

对比例2

市面上常用的且效果较好的国外普通含磷、氮、硼酸的切削液：嘉实多乳化液。

对比例3

本实施例的切削液的原料如下：53％的30#环烷油、5％的四聚蓖麻油酸酯L4、5％的油酸异辛酯、1％的氢氧化钾、1％的硼酸、5％的三乙醇胺、0.8％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、5％的石油磺酸钠1649H、7％的苯氧乙醇EPH、0.3％的IPBC-30、0.8％的奇米醇醚羧酸HW1209、2％的德国沙索145、4％的德国沙索MARLOX RT 64、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及10％的水。

对比例4

本实施例的切削液的原料如下：50.2％的30#环烷油、5％的四聚蓖麻油酸酯L4、5％的棕榈油异辛酯、0.5％的氢氧化钾、3％的二乙醇胺、1.2％的三元酸TAT730、1％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、8％的国产石油磺酸钠T702、1％的杀菌剂BIT-20、1％的杀菌剂MIT-20、0.2％的IPBC-30、0.8％的奇米醇醚羧酸HW1209、3％的德国沙索145、5％的德国沙索MARLOX RT 64、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及15％的水。

对比例5

本实施例的切削液的原料如下：53.9％的26#环烷油、6％的禾大自乳化酯3955、3％的季戊四醇酯油酸酯、0.8％的氢氧化钾、1％的一乙醇胺、1％的三元酸TAT730、2％的二聚酸型表面活性剂、8％的国产石油磺酸钠T702、2％的杀菌剂BK、0.2％的IPBC-30、0.5％的日本花王VG90、1.5％的德国沙索145、5％的米奇非离子低泡表面活性剂350、0.1％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及15％的水。

对比例6

本实施例的切削液的原料如下：53.25％的15#环烷油、6％的米奇186植物基合成酯、4％的三羟甲基丙烷油酸酯、2％的氢氧化钾、1.2％的三元酸TAT730、1％的米奇长碳链合成二元羧酸C21、8％的国产石油磺酸钠T702、2％的杀菌剂MBM、0.5％的IPBC-30、0.5％的科莱恩COL100、1.5％的德国沙索145、5％的米奇非离子低泡表面活性剂350、0.05％的消泡剂米奇FUNTAGDF902以及15％的水。

取实施例1～3和对比例1～6的切削液进行应用实验测试，具体测试方法和结果如下。

1.切削液原液稳定性测试

将切削液置于55℃的烘箱内，放置7天，进行热稳定测试。将切削液置于-5℃的冰箱内，放置7天，进行冷稳定测试。测试结果如表1所示。

表1

2.配制稀释液测试pH值

用切削液和自来水配制质量百分数为10％的稀释液，测试稀释液的pH值。随后将稀释液置于55℃的烘箱内，观察稀释液的状态，连续观察30天，每隔5天记录一次，第三十天重新测定pH值。测试结果如表2所示。

表2

由表2可知，实施例1～3的稀释液pH能够保持在8.8-9.5之间，较好地满足现阶段大多数的黑色金属和有色金属加工需求。pH过低时，容易长菌发臭；pH过高时，皮肤容易过敏且伤手。

3.抗硬水性能测试

用MgCl₂·6H₂O、CaCl₂和自来水配制800ppm的钙镁硬水，随后加入切削液，配制为切削液质量百分数为10％的800ppm镁硬水稀释液。常温放置15天后观察上述稀释液的状态，测试结果如表3所示。需要说明的是，金属切削液的加工硬水浓度通常不会超过800ppm。

表3

4.有色金属铝合金腐蚀测试

用切削液和自来水配制质量百分数为10％的稀释液，将市面常用铝合金片压铸铝ADC12、6系铝合金6061和7系铝合金7075打磨光亮，用酒精将打磨面的铝粉擦拭干净。用上述稀释液在55℃烘箱内半浸泡打磨好的铝合金片，3小时后观察腐蚀情况，测试结果如表4所示。

表4

5.IP287防锈测试

用CaSO₄·2H₂O和蒸馏水配制IP287水溶液，随后加入切削液，配制为切削液质量百分数为3％的IP287水稀释液，在培养皿上将2g铁屑均匀平铺在3.5cm×3.5cm的滤纸上，取2mL上述IP287水稀释液均匀滴在铁屑上，盖好培养皿盖子。室温放置2h后，用清水冲洗干净铁屑，并将滤纸放进30℃烘箱中烘干，观察在滤纸上留下的锈迹面积，测试结果如图1和表5所示。

表5

6.润滑性测试

用切削液配和自来水配制质量分数为10％稀释液，在6082铝合金板材上进行攻丝扭矩润滑性测试(对比条件：6082铝合金板材，1500RPM，300NCM)，测试结果如下表6和图2所示。其中，MAX表示最大扭矩，Mean表示平均扭矩，其中每个样品测试两次并根据图2左上的曲线积分得到具体结果。MAX和Mean越小表示润滑性越好。

表6

7.抗水解稳定性测试

用切削液和自来水配制质量分数为10％稀释液，取1L放置到2L的大量筒内。随后置于水浴箱加热到50℃后，保持恒温。用水泵不断地循环搅拌上述稀释液。一个月后，向稀释液里添加50g浓度为8000ppm钙镁硬水(即使得整体循环液中钙镁硬度达400ppm)、5g铝粉和1g铁屑，用以模拟金属切削液的实际使用状况。测试持续3个月，每隔30天取样测试pH值，并记录观察到的稀释液状态，测试结果如下表7所示。

表7

8.抗菌性防腐测试

用切削液和自来水配制质量分数为10％稀释液，取100g置于锥形瓶中。添加5g细菌水源后，置于细菌培养箱摇床内，设置25℃、60％湿度和100rpm转速。随后每隔1周时间继续往里添加5g细菌水源，持续时间1个月后取样用细菌片测定长菌量，测试结果如下表8和图3。

表8

由表1～8和图1～图3的测试结果可知，实施例1～3的切削液能够长时间稳定地使用，具有较好的润滑性、防锈性、硬水稳定性和抗菌防腐性能，能满足大多数场合下黑色金属和有色金属(除镁合金外)的加工需求，并且综合性能优于对比例1～2的市售切削液以及对比例3～6的传统切削液。进一步地，本申请的切削液中不含有醇胺、硼酸、磷酸酯和甲醛等物质，不仅实现了绿色环保，而且对人体危害较小。此外，实施例所采用的原料均为市面上已经规模化的产品或者米奇化工正常投入的产品，切削液的整体成本符合市场要求，可大规模生产。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种切削液，其特征在于，以质量百分数计，包括如下原料：40％～60％的基础油、10％～40％的润滑酯、3％～10％的非离子表面活性剂、3％～10％的阴离子表面活性剂、2％～10％的防锈剂、1.5％～15％的碱性化合物、1％～5％的耦合剂、0.5％～3％的抗硬水剂、3％～12％的杀菌剂、0.01％～1％的消泡剂以及5％～15％的水；

其中，所述防锈剂选自二元羧酸、三元羧酸和有机羧酸盐中的一种或多种，所述杀菌剂包括苯氧乙醇。

2.根据权利要求1所述的切削液，其特征在于，所述二元羧酸包括十二碳二元酸、环羧丙基油酸和癸二酸一种或多种；

和/或，所述三元羧酸包括2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。

3.根据权利要求2所述的切削液，其特征在于，所述防锈剂由十二碳二元酸、环羧丙基油酸和2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪组成。

4.根据权利要求3所述的切削液，其特征在于，所述十二碳二元酸、所述环羧丙基油酸、所述2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪和所述碱性化合物的质量比为(0.4～0.6):(0.6～0.9):(0.4～0.6):1。

5.根据权利要求1～4任一项所述的切削液，其特征在于，所述杀菌剂还包括1,2-烷二醇、邻苯基苯酚钠、3-碘-2丙炔基-N-正丁基氨基甲酸酯和尼泊金酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1～4任一项所述的切削液，其特征在于，所述润滑酯包括植物油改性合成酯、脂肪酸-二元酸-季戊四醇共聚酯、自乳化酯、季戊四醇脂肪酸酯、四聚蓖麻油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、油酸异辛酯、己二酸二辛酯和棕榈酸辛酯中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的切削液，其特征在于，以占所述润滑酯的质量百分数计，所述润滑酯包括40％～80％的所述植物油改性合成酯。

8.根据权利要求1～4任一项所述的切削液，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括C16～C18脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；

所述阴离子表面活性剂包括磺酸盐型表面活性剂、脂肪酸盐型表面活性剂、脂肪酸型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂和二聚酸型表面活性剂中的一种或多种；

所述耦合剂包括异构十三醇、异构十四醇、C14-C16格尔伯特醇、异己二醇、二乙二醇单丁醚和二丙二醇单丁醚中的一种或多种。

9.根据权利要求1～4任一项所述的切削液，其特征在于，所述基础油为矿物油、加氢油或合成油；

所述碱性化合物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种；

所述抗硬水剂包括脂肪醇类醇醚羧酸、油醇类醇醚羧酸和醚羧酸铵盐中的一种或多种；

所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂和炔二醇类消泡剂中的一种或多种。

10.一种权利要求1～9任一项所述的切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述原料混合，制备所述切削液。