CN102876435B - 一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液及其制备方法。所述的半合成金属切削液由三羟甲基丙烷油酸酯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、防锈剂、助溶剂、极压剂、消泡剂、杀菌剂和水组成。其制备方法即首先将极压剂加入到基础油中搅拌均匀得到溶液A；然后将消泡剂、防锈剂、助溶剂、杀菌剂依次加入到水中，搅拌均匀得溶液B；再将溶液A与溶液B混合并一边搅拌一边缓慢滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即得以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，该半合成金属切削液具有良好的润滑性和生物降解性，对人体和环境低毒低害，适合绝大部分材质的金属切削加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液及其制备方法。
背景技术
金属切削液是金属加工液的一种，在切削过程中，它在工件和刀具之间充当媒介，起润滑、冷却、防止金属屑粘附的作用，降低切削过程中的摩擦力，减少刀具磨损和能量损耗，保证加工的精度和光洁度。传统的切削液，大多以矿物油作为基础油，矿物油由原油提炼而成，技术工艺成熟，价格便宜，但矿物油的成分复杂多样，含有不同碳数12-40不等的链烷烃、环烷烃、芳香烃， 在土壤中的迁移能力很弱，且生物降解性差，其中的烃类小分子长期滞留在土壤中或渗透到地下水层，会对环境造成不良影响，微量的矿物油就会阻碍植物的生长，毒害水生生物，使水生壳类动物的寿命减少20%。
合成酯具有天然酯的良好润滑特性，在金属加工过程中，不但提供了液体润滑所具有的缓冲作用，而且提供了边界润滑所具有的强化学粘着力，而且具有良好的易清洗性，有助于彻底清洗刀具和机床上多余的残液。
专利一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液及其制备方法（申请号：201210203878.6）曾报道采用季戊四醇油酸酯作为基础油的半合成金属切削液，但研究发现以季戊四醇油酸酯为基础油调制的切削液体系粘度较大，且要乳化它需要的表面活性剂量比较大，因此以季戊四醇油酸酯作为基础油的半合成金属切削液调配时动力消耗较大，与表面活性剂的配伍性还有待提高。
发明内容
本发明的目的为了解决上述切削液体系粘稠、表面活性剂用量大的问题，本发明提供了一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液及其制备方法，从而减小能耗，降低切削液的成本。
本发明的技术方案
一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，按重量百分比计算，其组成及含量如下：
基础油 20%~30%
非离子表面活性剂 15%~25%
阴离子表面活性剂 3%~5%
防锈剂 10%~15%
助溶剂 5%~10%
极压剂 0%~5%
消泡剂 0.2%~0.5%
杀菌剂 0.5%~1%
余量为水;
其中所述的基础油为三羟甲基丙烷油酸酯；
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯或蓖麻油环氧乙烷缩合物；
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚；
所述的聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯为吐温80；
所述的蓖麻油环氧乙烷缩合物为EL40；
所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐或蓖麻酸硫酸酯盐；
所述的石油磺酸盐为石油磺酸钠；
所述的蓖麻酸硫酸酯盐为蓖麻酸硫酸酯钠；
所述的防锈剂为苯甲酸钠、硼酸单乙醇胺及妥尔油中一种或两种以上组成的混合物；
所述的助溶剂为正丁醇；
所述的极压剂为硫化蓖麻油；
所述的消泡剂为1000X；
所述的杀菌剂为吡啶硫酮。
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，非离子表面活性剂：阴离子表面活性剂的最佳比例优选为5：1；
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、将极压剂加入到基础油中搅拌均匀得溶液A；
（2）、将消泡剂、防锈剂、助溶剂、杀菌剂依次加入到水中，搅拌均匀,得到溶液B；
（3）、将步骤（1）所得的溶液A和步骤（2）所得的溶液B混合后，一边搅拌一边缓慢滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即得以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液。
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液适合铸铁、铜、铝等金属材料的切削加工。
本发明的有益效果
本发明的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，由于采用三羟甲基丙烷油酸酯做为半合成金属切削液基础油，它比季戊四醇油酸酯粘度小，具有良好的粘温特性（粘度指数≥180℃）和热稳定性，高闪点（≥290℃），低温流动性好（倾点≤-25℃），与表面活性剂的配伍性更好，因此本发明的以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液调配时动力消耗更小，表面活性剂用量少，原料成本相对于以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液价格更低，更具有优势。
进一步，本发明的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液适合铸铁、铜、铝等金属材料的切削加工，具有优异的润滑、防锈性能。另外，本发明的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其制备方法简便，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明所用的助溶剂正丁醇为化学纯，生产厂家是国药集团化学试剂有限公司。
本发明所用的非离子表面活性剂均为江苏海安石油化工厂生产；
阴离子表面活性剂石油磺酸钠和蓖麻酸硫酸酯钠，防锈剂妥尔油、苯甲酸钠及硼酸单乙醇胺，消泡剂为上海振威化工有限公司生产；
杀菌剂为上海欧乐化工有限公司；
三羟甲基丙烷油酸酯为山东聊城瑞捷化工有限公司。
实施例1
一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 20%
非离子表面活性剂 15%
阴离子表面活性剂 3%
防锈剂 15%
助溶剂 5%
极压剂 3%
消泡剂 0.5%
杀菌剂 1%
水 37.5%
其中所述的非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚；
所述的阴离子表面活性剂为蓖麻酸硫酸酯钠；
所述的防锈剂为苯甲酸钠和妥尔油酸成的混合物，其中苯甲酸钠与妥尔油按质量比计算，即苯甲酸钠：妥尔油为2：13；
所述的助溶剂为正丁醇；
所述的极压剂为硫化蓖麻油；
所述的消泡剂为1000X；
所述的杀菌剂为吡啶硫酮。
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的其制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、将极压剂加入到基础油中搅拌均匀得到溶液A；
（2）、将消泡剂、防锈剂、助溶剂、杀菌剂依次加入到水中，搅拌均匀,得到溶液B；
（3）、将步骤（1）所得的溶液A和步骤（2）所得的溶液B混合后，一边搅拌一边缓慢滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即为以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液。
实施例2
一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 25%
非离子表面活性剂 20%
阴离子表面活性剂 4%
防锈剂 12%
助溶剂 6%
极压剂 3%
消泡剂 0.5%
杀菌剂 0.5%
水 29%
其中所述非离子表面活性剂为EL-40；
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；
所述防锈剂为硼酸单乙醇胺与妥尔油酸成的混合物，其中硼酸单乙醇胺与妥尔油按质量比计算硼酸单乙醇胺：妥尔油为5：7；
所述助溶剂为正丁醇；
所述极压剂为硫化蓖麻油；
所述消泡剂为1000X；
所述杀菌剂为吡啶硫酮。
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的其制备方法包括以下步骤：
（1）、将极压剂加入到基础油中搅拌均匀得到溶液A；
（2）、将消泡剂、防锈剂、助溶剂、杀菌剂依次加入到水中，搅拌均匀,得到溶液B；
（3）、将步骤（1）所得的溶液A和步骤（2）所得的溶液B混合后，一边搅拌一边缓慢滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即为以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的绿色半合成金属切削液。
实施例3
一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 30%
非离子表面活性剂 25%
阴离子表面活性剂 5%
防锈剂 12%
助溶剂 10%
极压剂 2%
消泡剂 0.2%
杀菌剂 0.8%
水 15 %
其中所述非离子表面活性剂为吐温80；
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；
所述防锈剂为妥尔油酸；
所述助溶剂为正丁醇；
所述极压剂为硫化蓖麻油；
所述消泡剂为1000X；
所述杀菌剂为吡啶硫酮。
上述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、将极压剂加入到基础油中搅拌均匀得到溶液A；
（2）、将消泡剂、防锈剂、助溶剂、杀菌剂依次加入到水中，搅拌均匀,得到溶液B；
（3）、将步骤（1）所得的溶液A和步骤（2）所得的溶液B混合后，一边搅拌一边缓慢滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即为以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液。
上述实施例1、2及实施例3所得的以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的性能检测结果见下表：
由上表可以看出，本发明所得的以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液的防锈性、防腐蚀性均优于国家标准，四球法测得的PB值都比较高，产品的润滑性良好，在室温下放置90天依然稳定不分层，具有非常优异的稳定性能，制备过程简单、使用安全，对环境的不良影响较小。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
基础油 20%~30%
非离子表面活性剂 15%~25%
阴离子表面活性剂 3%~5%
防锈剂 10%~15%
助溶剂 5%~10%
极压剂 0%~5%
消泡剂 0.2%~0.5%
杀菌剂 0.5%~1%
余量为水;
其中所述的基础油为三羟甲基丙烷油酸酯；
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯或蓖麻油环氧乙烷缩合物；
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚；
所述的聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯为吐温80；
所述的蓖麻油环氧乙烷缩合物为EL40；
所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐或蓖麻酸硫酸酯盐；
所述的防锈剂为苯甲酸钠、硼酸单乙醇胺及妥尔油中一种或两种以上组成的混合物；
所述的助溶剂为正丁醇；
所述的极压剂为硫化蓖麻油；
所述的消泡剂为1000X；
所述的杀菌剂为吡啶硫酮。
2.如权利要求1所述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于所述的石油磺酸盐为石油磺酸钠，所述的蓖麻酸硫酸酯盐为
蓖麻酸硫酸酯钠。
3.如权利要求2所述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于所述非离子表面活性剂：阴离子表面活性剂的最佳比例为5：1。
4.如权利要求3所述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 20%
非离子表面活性剂 15%
阴离子表面活性剂 3%
防锈剂 15%
助溶剂 5%
极压剂 3%
消泡剂 0.5%
杀菌剂 1%
水 37.5%
其中所述的非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚；
所述的阴离子表面活性剂为蓖麻酸硫酸酯钠；
所述的防锈剂为苯甲酸钠和妥尔油成的混合物，其中苯甲酸钠与妥尔油按质量比计算，即苯甲酸钠：妥尔油为2：13。
5.如权利要求3所述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 25%
非离子表面活性剂 20%
阴离子表面活性剂 4%
防锈剂 12%
助溶剂 6%
极压剂 3%
消泡剂 0.5%
杀菌剂 0.5%
水 29%
其中所述非离子表面活性剂为EL40；
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；
所述防锈剂为硼酸单乙醇胺与妥尔油成的混合物，其中硼酸单乙醇胺与妥尔油按质量比计算硼酸单乙醇胺：妥尔油为5：7。
6.如权利要求3所述的一种以三羟甲基丙烷油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：
三羟甲基丙烷油酸酯 30%
非离子表面活性剂 25%
阴离子表面活性剂 5%
防锈剂 12%
助溶剂 10%
极压剂 2%
消泡剂 0.2%
杀菌剂 0.8%
水 15%
其中所述非离子表面活性剂为吐温80；
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠；
所述防锈剂为妥尔油。
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