CN102002424A - 一种微乳化切削液组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微乳化切削液组合物及其制备方法，该组合物包含以下按重量百分数计的原料：22-32%的矿物油，2-10%的阴离子表面活性剂，1-5%的非离子表面活性剂，1-3%的乳化稳定剂，5-10%的油性添加剂，5-10%的极压添加剂，5-15%的防锈添加剂，0.5-3%的防腐杀菌剂，0.1-0.3%的抗泡添加剂，余量为水。本发明微乳化切削液组合物制备方法简便，所提供的切削液S50组合物为生态稳定型产品，润滑性和冷却性良好，可提高加工件的加工精度；且具有很强的抑菌能力，使用寿命长；pH值稳定性好，为加工件提供良好的防锈性。

Description

一种微乳化切削液组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微乳化切削液组合物及其制备方法。  

背景技术

切削液按油品化学组成分为非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液两大类。

油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30m/min时使用切削油。

含有极压添加剂的切削油，不论对任何材料的切削加工，当切削速度不超过60m/min时都是有效的。在高速切削时，由于发热量大，油基切削液的传热效果差，会使切削区的温度过高，导致切削油产生烟雾、起火等现象，并且由于工件温度过高产生热变形，影响工件加工精度，故多用水基切削液。

乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于大量热生成的高速低压力的金属切削加工很有效。与油基切削液相比，乳化液的优点在于较大的散热性，清洗性，用水稀释使用而带来的经济性以及有利于操作者的卫生和安全而使他们乐于使用。实际上除特别难加工的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟麻削等复杂磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺点是空易使细菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。

化学合成切削液的优点在于经济、散热快、清洗性强和极好的工件可见性，易于控制加工尺寸，其稳定性和抗腐败能力比乳化液强。润滑性欠佳，这将引起机床活动部件的粘着和磨损，而且，化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动，还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。 

刀具材料的发展推动了切削液的发展，1898年发明了高速钢，切削速度较前提高2～4倍。1927年德国首先研制出硬质合金，切削速度比高速钢又提高2～5倍。随着切削温度的不断提高，油基切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求，这时人们又开始重新重视水基切削液的优点。1915年生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1948年在美国研制出第一种无油合成切削液，并在20世纪70年代由于油价冲击而使应用提高。

近十几年来, 由于切削技术的不断提高，先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环境保护意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种半合成型切削液组合物，可适用于钢、铸铁等工件的粗加工和精加工工序。该切削液组合物为生态稳定型产品，润滑性和冷却性良好，可提高加工件的加工精度；具有很强的抑菌能力，使用寿命长；pH值稳定性好，为加工件提供良好的防锈性。

为达到上述目的，本发明提供了一种微乳化切削液组合物，该组合物包含以下按重量百分数计的原料：

矿物油                           22-32%；

阴离子表面活性剂                 2-10%；

非离子表面活性剂                 1-5%；

乳化稳定剂                       1-3%；

油性添加剂                       5-10%；

极压添加剂                       5-10%；

防锈添加剂                       5-15%；

防腐杀菌剂                      0.5-3%；

抗泡添加剂                      0.1-0.3%；

水                                余量；

所述的石蜡基矿物油作为基础油，选自石蜡基矿物油或环烷基矿物油，40℃时的运动粘度为18～30mm²/s。

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠。

所述的非离子表面活性剂作为乳化剂，能促进油和水乳化形成乳化液，其选自烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。

所述的乳化稳定剂能使油和水形成稳定的乳化液，选自脂肪醇、脂肪醚或二者的混合物。

所述的油性添加剂能增加切削液组合物的吸附性能及渗透能力，降低摩擦系数，选自一种高级脂肪酸，所述的高级脂肪酸包含油酸、妥尔油脂肪酸。

所述的极压添加剂能提高润滑剂承受高温高压的能力，选自氯化石蜡。

所述的防锈添加剂能与金属表面形成保护膜或钝化膜起到防锈作用，为硼酸类物质中的任意一种与苯并三氮唑的组合物，所述的硼酸类物质是指硼酸胺盐、硼酸酰胺和硼酸酯。

所述的防腐杀菌剂能防止和抑制细菌的生长，为1，3，5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪。

所述的抗泡添加剂能减少或消除泡沫，选择乳化硅油。

本发明还提供了一种微乳化切削液组合物的制备方法，其包含以下具体步骤：

步骤1，向反应器中加入矿物油，升温至40℃，依次加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、油性添加剂、极压添加剂、乳化稳定剂，搅拌均匀；

步骤2，上述溶液降至室温，再加入防锈剂，水，防腐杀菌剂，抗泡剂，充分搅拌，得到微乳化切削液组合物。

本发明提供的微乳化切削液组合物，在切削液组合物中加入的防锈添加剂，对加工件提供稳定、良好的防锈保护作用；而且本发明的切削液组合物无需调节pH值步骤，pH值稳定性好；进一步地，本发明提供的切削液组合物不含有亚硝酸盐，属于生态稳定型产品，适用于单机系统，尤其适用于中央供液油槽。

总之，本发明提供的切削液具有良好的润滑性和冷却性，pH值稳定性好，具有很强的抑菌能力，使用寿命长，更能为加工件提供良好的防锈性，能大大提高加工件的加工精度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地说明。

实施例1

所述原料按重量百分数计，矿物油 22.0份，升温至40℃，依次加入乳化剂石油磺酸钠2.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.0份，油性添加剂油酸8.0份、极压添加剂氯化石蜡10.0份、乳化稳定剂二乙二醇单丁醚3.0份，搅拌均匀，在室温条件下，再加入硼酸胺盐4.0份，硼酸酰胺6.0份，防锈剂苯骈三氮唑0.2份，水38.7份，防腐杀菌剂六氢化三嗪1.0份，抗泡剂乳化硅油0.1份。搅拌均匀后，制得微乳化的S50切削液原液，该原液可根据具体情况稀释10~40倍使用。该切削液的性能检测数据，如表一所示。

实施例2

所述原料按重量百分数计，矿物油 25.0份，升温至40℃，依次加入乳化剂石油磺酸钠10.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚3.0份，油性添加剂妥尔油脂肪酸10.0份、极压添加剂氯化石蜡8.0份、乳化稳定剂二乙二醇单丁醚3.0份，搅拌均匀，在室温条件下，再加入硼酸胺盐8.0份，防锈剂苯骈三氮唑 0.2份，水31.7份，防腐杀菌剂六氢化三嗪1.0份，抗泡剂乳化硅油0.1份。搅拌均匀后，制得微乳化的S50切削液原液，该原液可根据具体情况稀释10~40倍使用。该切削液的性能检测数据，如表一所示。

实施例3

所述原料按重量百分数计，矿物油28.0份，升温至40℃，依次加入乳化剂石油磺酸钠5.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.0份，油性添加剂油酸5.0份、极压添加剂氯化石蜡5.0份、乳化稳定剂二乙二醇单丁醚2.0份，搅拌均匀，在室温条件下，再加入硼酸酯2.0份，硼酸胺盐3.0份，防锈剂苯骈三氮唑 0.3份，水41.5份，防腐杀菌剂六氢化三嗪3.0份，抗泡剂乳化硅油0.2份。搅拌均匀后，制得微乳化的S50切削液原液，该原液可根据具体情况稀释10~40倍使用。该切削液的性能检测数据，如表一所示。

实施例4

所述原料按重量百分数计，矿物油32.0份，升温至40℃，依次加入乳化剂石油磺酸钠8.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.0份，油性添加剂妥尔油脂肪酸5.0份、极压添加剂氯化石蜡6.0份、乳化稳定剂二乙二醇单丁醚1.0份，搅拌均匀，在室温条件下，再加入硼酸酰胺14.8份，防锈剂苯骈三氮唑 0.2份，水31.2份，防腐杀菌剂六氢化三嗪0.5份，抗泡剂乳化硅油0.3份。搅拌均匀后，制得微乳化的S50切削液原液，该原液可根据具体情况稀释10~40倍使用。该切削液的性能检测数据，如表一所示。

 表一：实施例所得产品性能指标

项目	试验方法	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						浓缩液外观	目测	棕黄色透明均匀油体	棕黄色透明均匀油体	棕黄色透明均匀油体	棕黄色透明均匀油体
浓缩液储存安定性	GB/T   6144-85	无分层，无相变，高低温均稳定	无分层，无相变，高低温均稳定	无分层，无相变，高低温均稳定	无分层，无相变，高低温均稳定
						5%乳化液pH值	DIN51369	9.40	9.30	9.36	9.40
5%乳化液安定性（15~35℃，24h），mL	SH/T 0365-92	均匀透明，不析油，不析皂	均匀透明，不析油，不析皂	均匀透明，不析油，不析皂	均匀透明，不析油，不析皂
						2.5%乳化液防锈性	DIN51360/2	0级	0级	0级	0级
5%乳化液消泡性能，mL/10min	GB/T   6144-85	0	0	0	0

由上表可知，本发明的实施例制备的切削液原液具有较大温度范围内稳定性良好，可长期保存的性能；而且，在上述原液稀释20倍后，检测数据显示，其乳化液的PH值稳定保持在9.3~9.5之间，防锈性能、消泡性能均极佳。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种微乳化切削液组合物，其特征在于，该组合物包含以下按重量百分数计的原料：

矿物油                           22-32%；

阴离子表面活性剂                 2-10%；

非离子表面活性剂                 1-5%；

乳化稳定剂                       1-3%；

油性添加剂                       5-10%；

极压添加剂                       5-10%；

防锈添加剂                       5-15%；

防腐杀菌剂                      0.5-3%；

抗泡添加剂                     0.1-0.3%；

水                                余量；

所述的矿物油为石蜡基矿物油或环烷基矿物油，40℃时的运动粘度为18～30mm²/s；

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；

所述的非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种；

所述的乳化稳定剂为脂肪醇、脂肪醚或二者的混合物；

所述的油性添加剂为一种高级脂肪酸；

所述的极压添加剂为氯化石蜡；

所述的防锈添加剂为硼酸类物质中的任意一种与苯并三氮唑的组合物； 

所述的防腐杀菌剂为1，3，5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪；

所述的抗泡添加剂为乳化硅油。

2.如权利要求1所述的微乳化切削液组合物，其特征在于，所述的高级脂肪酸选择油酸或妥尔油脂肪酸。

3.如权利要求1所述的微乳化切削液组合物，其特征在于，所述的硼酸类物质是指硼酸胺盐、硼酸酰胺和硼酸酯。

4.根据权利要求1所述的微乳化切削液组合物的制备方法，其特征在于，其包含以下具体步骤：

步骤1，向反应器中加入矿物油，升温至40℃，依次加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、油性添加剂、极压添加剂、乳化稳定剂，搅拌均匀；

步骤2，上述溶液降至室温，再加入防锈剂，水，防腐杀菌剂，抗泡剂，充分搅拌，得到微乳化切削液组合物。