CN102703190A

CN102703190A - 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

Info

Publication number: CN102703190A
Application number: CN2012102038786A
Authority: CN
Inventors: 韩生; 王琳; 张书维; 王宇红; 王大鸷; 贺慧群; 方曦
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液，由季戊四醇油酸酯、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。其制备方法即将防锈剂加入到水中，搅拌均匀形成水系；将极压剂、消泡剂、杀菌剂依次加入基础油中，搅拌均匀形成油系；将水、油体系混合均匀再边搅拌边滴加非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和助溶剂，最终得到的一种以季戊四醇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优良的粘温性能与高低温性能，热安定性好，与传统矿物油相比，具有良好的润滑和可生物降解性，对人体和环境低毒低害，制备过程简单，通用性强，适合铸铁、铜或铝等金属的切削加工。

Description

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

技术领域

本发明涉及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。

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。由于矿物油由原油提炼而成，技术工艺成熟，价格便宜，但矿物油对环境的危害较大，它在土壤中的迁移能力很弱，生物降解性差，矿物油中的小分子烃类长期滞留在土壤中或渗透到地下水层，微小的量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%。

合成酯是由脂肪酸和醇类反应生成的化合物。一方面具有天然酯极好的润滑特性，合成酯在金属加工过程中，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，因此具有优秀的润滑性能；另一方面合成酯切削液产品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。

季戊四醇油酸酯是一种常见的多元醇酯，由季戊四醇与油酸反应制成，原料来源广泛，制备工艺成熟。季戊四醇油酸酯相比矿物油，具有较宽的液体范围，较高的粘度指数，优良的粘温性能与低温性能，热安定性好，润滑性能优异，由于分子结构中含有酯基官能团，相对烃类更容易被“消化”，因此具有良好的生物降解性，生物降解率超过85%。

发明内容

本发明的目的之一在于为了解决传统金属切削液中矿物油生物降解性差，长期滞留与土壤中，污染地下水，毒害水生生物等一系列的环境问题，而选用以季戊四醇油酸酯代替传统的矿物油为基础油的半合成金属切削液。

本发明的目的之二在于提供上述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液的制备方法。

本发明的技术方案

一种以季戊四醇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：

基础油 20%~25%

非离子表面活性剂 16%~24%

阴离子表面活性剂 4%~6%

防锈剂 8%~12%

助溶剂 5%~8%

极压剂 2%~3%

消泡剂 1%~2%

杀菌剂 0.5%~1%

余量为水;

其中所述的基础油为季戊四醇油酸酯；

所述的非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、支链脂肪醇环氧乙烷缩合物或蓖麻油环氧乙烷缩合物；

所述的烷基酚聚氧乙烯醚优选为江苏海安石油化工厂的TX-8；

所述的支链脂肪醇环氧乙烷缩合物优选为江苏海安石油化工厂的1308；

所述的蓖麻油环氧乙烷缩合物优选为上海天坛助剂有限公司的EL-40；

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐；所述的石油磺酸盐优选为碳链长度平均为14～18的直链烷基磺酸钠；

上述的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂按质量比计算，其最佳比例即非离子表面活性剂：阴离子表面活性为4：1；

所述的防锈剂为三乙醇胺硼酸酯、妥尔油或三乙醇胺硼酸酯与妥尔油组成的混合物；

所述的助溶剂为乙二醇丁醚；

所述的极压剂为硫化油酸；

所述的消泡剂为二甲基硅油；

所述的杀菌剂为苯并三氮唑。

上述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）、将防锈剂倒入水中，搅拌均匀形成水系；

（2）、将极压剂、消泡剂、杀菌剂依次加入基础油中，搅拌均匀形成油系；

（3）、将步骤（1）所形成的水系和步骤（2）所形成的油系混合并搅拌均匀后，再一边搅拌一边依次加入非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和助溶剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即为一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液。

上述所得的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液可适用于铸铁、铜、铝材质的金属切削加工。

本发明的有益效果

本发明的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液，由于采用合成酯季戊四醇油酸酯取代矿物油作为金属切削液的基础油，并且由于合成酯季戊四醇油酸酯与矿物油相比，倾点较低，闪点较高，具有更好的粘温特性和润滑性能，热安定性好且具有良好的生物降解性，因此本发明的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液具有润滑性好，可生物降解，对环境和人类健康无毒无害，从而解决了传统的半合成金属切削液中矿物油对环境造成的不良影响的问题。

另外，本发明的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液具有优异的润滑、防锈性能，适合铸铁、铝、铜等金属材料的加工。

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。

本发明所用的阴离子表面活性剂及助溶剂乙二醇丁醚均为化学纯，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蓖麻油环氧乙烷缩合物EL-40为上海天坛助剂有限公司，烷基酚聚氧乙烯醚TX-8和支链脂肪醇环氧乙烷缩合物1308均为江苏海安石油化工厂生产；

石油磺酸钠、妥尔油为上海振威化工有限公司生产；

所用的季戊四醇油酸酯为山东聊城瑞捷化工有限公司。

实施例1

季戊四醇油酸酯 20%

非离子表面活性剂 16%

阴离子表面活性剂 4%

防锈剂 12%

助溶剂 5%

极压剂 3%

消泡剂 1%

杀菌剂 1%

水 38%

其中所述的基础油为季戊四醇油酸酯；

所述非离子表面活性剂为江苏海安石油化工生产的烷基酚聚氧乙烯醚TX-8；

所述阴离子表面活性剂为碳数为14~18的直链烷基磺酸钠；

所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯与妥尔油按重量比计算，按1:1的比例组成的混合物；

所述助溶剂为乙二醇丁醚；

所述极压剂为硫化油酸；

所述消泡剂为二甲基硅油；

所述杀菌剂为苯并三氮唑。

上述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的绿色半合成金属切削液的制备方法，包括如下步骤：

（1）、将防锈剂倒入水中，搅拌均匀形成水系；

实施例2

一种以季戊四醇油酸酯为基础油的绿色半合成金属切削液，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下：

季戊四醇油酸酯 23%

非离子表面活性剂 20%

阴离子表面活性剂 5%

防锈剂 10%

助溶剂 6%

极压剂 3%

消泡剂 2%

杀菌剂 0.5%

水 30.5%

其中所述非离子表面活性剂为江苏海安石油化工生产的支链脂肪醇环氧乙烷缩合物1308；

所述阴离子表面活性剂为碳数为14~18的直链烷基磺酸钠；

所述防锈剂为妥尔油；

所述助溶剂为乙二醇丁醚；

所述极压剂为硫化脂肪；

所述消泡剂为乳化硅油；

所述杀菌剂为苯并三氮唑。

（1）、将防锈剂倒入水中，搅拌均匀形成水系；

实施例3

季戊四醇油酸酯 25%

非离子表面活性剂 24%

阴离子表面活性剂 6%

防锈剂 8%

助溶剂 8%

极压剂 2%

消泡剂 2%

杀菌剂 1%

水 24%

其中所述非离子表面活性剂为上海天坛助剂有限公司生产的蓖麻油环氧乙烷缩合物EL-40；

所述阴离子表面活性剂为碳数为14~18的直链烷基磺酸钠；

所述防锈剂为三乙醇胺硼酸酯与妥尔油按重量比计算，按2：1的比例组成的混合物；

所述助溶剂为乙二醇丁醚；

所述极压剂为硫化脂肪；

所述消泡剂为乳化硅油；

所述杀菌剂为苯并三氮唑。

（1）、将防锈剂倒入水中，搅拌均匀形成水系；

将上述的实施例1~3所得的以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液防锈性、腐蚀性和生物降解性能等方面的技术指标分别检测结果见下表：

Figure 2012102038786100002DEST_PATH_IMAGE002

由上表中的数据可以看出：本发明的一种以季戊四醇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；

本发明的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液在28天的生物降解百分数都超过了85%，生物降解性良好，四球法测得的PB值都比较高，优于国标，且在室温下放置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。

综上所述，本发明的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液具有良好的润滑性和生物降解性，减小了后处理的成本，同时对环境和人类健康无毒无害。

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

1.一种以季戊四醇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 20~25%

非离子表面活性剂 16~24%

阴离子表面活性剂 4~6%

防锈剂 8~12%

助溶剂 5~8%

极压剂 2~3%

消泡剂 1~2%

杀菌剂 0.5~1%

余量为水;

其中所述的基础油为季戊四醇油酸酯；

所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐；

所述的助溶剂为乙二醇丁醚；

所述的极压剂为硫化油酸；

所述的消泡剂为二甲基硅油；

所述的杀菌剂为苯并三氮唑。

2.如权利要求1所述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯醚为江苏海安石油化工厂生产的TX-8；

所述的支链脂肪醇环氧乙烷缩合物为江苏海安石油化工厂生产的1308；

所述的蓖麻油环氧乙烷缩合物为上海天坛助剂有限公司生产的EL-40。

3.如权利要求2所述的一种以季戊四醇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碳链长度平均为14～18的直链烷基磺酸钠。

4.如权利要求3所述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液，其特征在于所述的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂按质量比计算，非离子表面活性剂：阴离子表面活性剂为4：1。

5.如权利要求1 、2、3或4所述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液的制备方法，其特征在于其包括如下制备步骤：

（1）、将防锈剂倒入水中，搅拌均匀形成水系；

（3）、将步骤（1）所形成的水系和步骤（2）所形成的油系混合并搅拌均匀后，再一边搅拌一边依次加入非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和助溶剂，最终得到均一、澄清的微乳体系即一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液。

6.如权利要求1、2、3或4所述的一种以季戊四醇油酸酯为基础油的半合成金属切削液用于铸铁、铜或铝金属切削加工。