CN1760352A - 水基金属切削液添加剂及其制备方法 - Google Patents

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CN1760352A CN 200510110185 CN200510110185A CN1760352A CN 1760352 A CN1760352 A CN 1760352A CN 200510110185 CN200510110185 CN 200510110185 CN 200510110185 A CN200510110185 A CN 200510110185A CN 1760352 A CN1760352 A CN 1760352A
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蒋海珍
陶德华
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Shanghai University
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Abstract

本发明涉及一种绿色多效金属切削液添加剂及其制备方法，属新型化合物制备及金属切削液添加剂制备工艺技术领域。本发明金属切削液添加剂的制备方法是：以谷氨酸为原料，将一定量的谷氨酸与氢氧化钠配制成混合水溶液，在搅拌下滴加脂肪酰氯，脂肪酰氯与谷氨酸钠反应时的用量比例为1∶1～1.5∶1的摩尔比，反应温度为20～50℃，反应时间为2～5小时，反应的pH值为8～10，制得N－脂肪酰基谷氨酸；将上述生成物再与三乙醇胺反应，两者用量比例为1∶1～1∶3摩尔比，即制得水溶性的N－脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐标色粘稠液体。该水基金属切削液的添加剂具有良好的防锈、抗磨、抗硬水等多功能特性。

Description

水基金属切削液添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种绿色多效金属切削液添加剂及其制备方法，也即是一种N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺的制备方法以及其作为高效多功能水基金属切削液添加剂的应用方法；本发明属新型化合物制备及金属切削液添加剂制备工艺技术领域。
背景技术
随着机械加工业的发展，先进的制造技术也得到了很大的提高。在金属切削加工中，由于切削加工的效率、切削加工材料及加工质量的不断提高，切削液的作用显得越来越重要。尤其是合成型水基切削液。因为世界性能源短缺问题和自然环境的保护意识的增强，传统的使用已久切削液其防锈性、稳定性及环保等方面已明显滞后于现代切削加工技术的发展。
随着人类环境保护意识的增强，传统的油基切削液已向无公害或低公害的水基切削液发展。切削速度的提高和切削热的大大增加，油基切削液因油的导热性和比热较水小得多，因此用油作为切削液已不能满足要求。所以冷却性能较好的水基切削液得到很大的发展。
对环境无污染的合成型水基切削液已成为切削液研究的一个重要发展方向。而切削液发展的关键是其添加剂的开发和使用。对于添加剂来说，它必须具备一定的条件，其条件如下：①良好的抗磨性；②优良的防锈性；③较好的抗硬水性；④对环境无污染；⑤与其他添加剂物质有良好的配伍性；⑥化学稳定性及抗微生物特性；⑦对多种切削方式及工件材料的广泛通用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色多功能的水基金属切削液添加剂及其制备方法。
本发明一种绿色多效水基金属切削液添加剂，其特征是具有下列的分子结构式：
其名称为N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐。
水基金属切削液添加剂N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐的制备方法，其化学反应式如下：
Figure A20051011018500041
Figure A20051011018500042
其中脂肪酸酰氯中的R’为C5-C17的烷基；
制备方法的特征在于具有以下的过程和步骤：
a.取一定量的谷氨酸与氢氧化钠水溶液混合，在搅拌下滴加脂肪酰氯；脂肪酰氯与谷氨酸钠反应时的用量比例为1∶1～1.5∶1的摩尔比，反应温度为0～50℃，反应时间为2～5小时，反应液的PH值控制在8～10，得到N-脂肪酰基谷氨酸；
b.将上述制得的N-脂肪酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，两者的用量比例为1∶1～1∶3摩尔比，制得水溶性的N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
该产物N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐的用途及应用可作水基金属切削液的添加剂，它具有防锈、抗磨、抗硬水、高润滑性等多功能特性；其使用方法是：100份水中加入N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐添加剂1～5％，有机硅清泡剂0.25～0.5％，表面活性剂0.1～0.3％，构成水基金属切削液。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例1
取谷氨酸1mol与氢氧化钠2mol放置于水和丙酮的比例为1∶1的混合溶液中，在搅拌下滴加己酰氯1.2mol，用NaOH控制反应液的PH值为8～10，控制反应温度为30℃，反应时间为3小时，得到N-己酰基谷氨酸；将得到的N-己酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，其用量比例为1∶2mol比，反应温度为90℃，最终制备得水溶性的N-己酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
实施例2
取谷氨酸1mol与氢氧化钠2mol放置于水和丙酮的比例为1∶1的混合溶液中，在搅拌下滴加辛酰氯1.2mol，用NaOH控制反应液的PH值为8～10，控制反应温度为40℃，反应时间为3小时，得到N-辛酰基谷氨酸；将得到的N-辛酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，其用量比例为1∶2mol比，反应温度为90℃，最终制备得水溶性的N-辛酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
实施例3
取谷氨酸1mol与氢氧化钠2mol放置于水和丙酮的比例为1∶1的混合溶液中，在搅拌下滴加月桂酸酰氯1.2mol，用NaOH控制反应液的PH值为8～10，控制反应温度为30℃，反应时间为3小时，得到N-月桂酰基谷氨酸；将得到的N-月桂酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，其用量比例为1∶2mol比，反应温度为90℃，最终制备得水溶性的N-月桂酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
实施例4
取谷氨酸1mol与氢氧化钠2mol放置于水和丙酮的比例为1∶1的混合溶液中，在搅拌下滴加油酸酰氯1.2mol，用NaOH控制反应液的PH值为8～10，控制反应温度为30℃，反应时间为3小时，得到N-油酰基谷氨酸；将得到的N-油酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，其用量比例为1∶2mol比，反应温度为90℃，最终制备得水溶性的N-油酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
对加有上述酰基谷氨酸三乙醇胺添加剂的水溶液与不加该添加剂的水溶液作防锈性能、摩擦学性能和表面张力的对比试验，其试验结果如下表1所示。
             表1加有1％添加剂的水溶液和不加添加剂时的性能对比
添加剂 外观 PH值   防锈时间(hr.) 磨斑直径519N(D10”，mm)  摩擦系数(u)×10-2   表面张力(N/cm)×10-4
  酰基谷氨酸三乙醇胺 澄清液 8.0 ＞72 0.42 16.7 7.14
  无添加剂   无色透明液   6.8   0.1   2.03   103   7.28
由上表可见，加有1％酰基谷氨酸三乙醇胺添加剂的水溶液与不加添加剂的水溶液(即清水)相比，前者具有较良好的防锈性能，润滑性能和抗磨性能。
对含有1％上述添加剂的水溶液，其抗微生物特性如下表2所示。
           表2含有1％添加剂的水溶液的抗微生物特性
  7天细菌总数(N/ml)   21天细菌总数(N/ml)
  含有1％酰基谷氨酸三乙醇胺的水溶液 105 105
  水   104   107
由上表可见，加有1％添加剂的水溶液具有一定的抗微生物特性。
对不同浓度的添加剂在不同硬水中抗硬水特性和热稳定性的试验，其试验结果见下表3。
          表3不同浓度的添加剂在不同硬水中抗硬水特性和热稳定性
  酰基谷氨酸三乙醇胺浓度 500ppm 750ppm 1000ppm 1250ppm 2000ppm
  25℃   70℃   25℃   70℃   25℃   70℃   25℃   70℃   25℃   70℃
  1％   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液   澄清液
  3％   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上
  5％   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上   同上
从上表可见，将含有1％、3％、5％添加剂的不同硬水溶液，在25℃、70℃下分别放置7天，其溶液仍是透明澄清液，说明此添加剂具一定的抗硬水性能。70℃能保持7天，说明有一定的热稳定性。

Claims (3)

1.一种水基金属切削液添加剂，其特征是具有下列的分子结构式：
其名称为N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐。
2.如权利要求1所述的水基金属切削液添加剂N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐的制备方法，其化学反应式如下：
Figure A2005101101850002C3
其中脂肪酸酰氯中的R’为C5-C17的烷基；
制备方法的特征在于具有以下的过程和步骤：
a.取一定量的谷氨酸与氢氧化钠水溶液混合，在搅拌下滴加脂肪酰氯；脂肪酰氯与谷氨酸钠反应时的用量比例为1∶1～1.5∶1的摩尔比，反应温度为20～50℃，反应时间为2～5小时，反应液的PH值控制在8～10，得到N-脂肪酰基谷氨酸；
b.将上述制得的N-脂肪酰基谷氨酸再与三乙醇胺反应，两者的用量比例为1∶1～1∶3mol比，制得水溶性的N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐棕色粘稠液体。
3.如权利要求1或2所述的N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐的用途及应用可作水基金属切削液的添加剂，它具有防锈、抗磨、抗硬水、高润滑性等多功能特性；其使用方法是：100份水中加入N-脂肪酰基谷氨酸三乙醇胺盐添加剂1～5％，有机硅清泡剂0.25～0.5％，表面活性剂0.1～0.3％，构成水基金属切削液。
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