CN104560346A - 一种全合成水溶性切削液 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工产品技术领域，特别涉及一种全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分：润滑剂10%～40%；保护剂5%～10%；稳定剂8%～30%；表面活性剂1%～5%；乳化剂3%～8%；渗透剂1%～5%；分散剂1%～5%；消泡剂0.2%～1%；余量为水。相对于现有技术，本发明的全合成水溶性切削液可以有效清洗切削产生的金属或非金属粉末，保护刀具或机床的锋利边且不粘刀，同时能够防止工件氧化，而且无残留、不易腐蚀工件、可生物分解，对人体皮肤无明显刺激性，废水也容易处理。

Description

一种全合成水溶性切削液

技术领域

本发明属于化工产品技术领域，特别涉及一种全合成水溶性切削液。

背景技术

水溶性切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具或机床和加工件的工业用液体。按化学组成可分为非水溶性切削液和水溶性切削液，其中，水溶性切削液又可分为乳化型切削液、半合成切削液和全合成水溶性切削液。乳化型切削液、半合成切削液和全合成水溶性切削液的分类通常取决于产品中基础油的类别：乳化型切削液是仅以矿物油作为基础油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有矿物油又含有化学合成基础油的水溶性切削液；全合成水溶性切削液则是仅使用化学合成基础油（即不含矿物油）的水溶性切削液。

但是，目前市面上的全合成水溶性切削液多为弱碱性，且容易腐蚀工件、易挥发、易分解，对长期接触该切削液的操作工人的健康很不利，且废水不易处理。

有鉴于此，确有必要提供一种全合成水溶性切削液，该全合成水溶性切削液可以有效清洗切削产生的金属或非金属粉末，保护刀具或机床的锋利边且不粘刀，同时能够防止工件氧化，而且无残留、不易腐蚀工件、可生物分解，对人体皮肤无明显刺激性，废水也容易处理。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种全合成水溶性切削液，该全合成水溶性切削液可以有效清洗切削产生的金属或非金属粉末，保护刀具或机床的锋利边且不粘刀，同时能够防止工件氧化，而且无残留、不易腐蚀工件、可生物分解，对人体皮肤无明显刺激性，废水也容易处理。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

润滑剂                10%～40%；

保护剂                5%～10%；

稳定剂                8%～30%；

表面活性剂            1%～5%；

乳化剂                3%～8%；

渗透剂                1%～5%；

分散剂                1%～5%；

消泡剂                0.2%～1%

余量为水。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，按重量百分比计，所述切削液包括以下组分： 

润滑剂                15%～35%；

保护剂                6%～9%；

稳定剂                10%～17%；

表面活性剂            2%～4%；

乳化剂                4%～7%；

渗透剂                2%～4%；

分散剂                2%～4%；

消泡剂                0.3%～0.8%

余量为水。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述润滑剂为壬基酚聚氧乙烯醚TX-9、壬基酚聚氧乙烯醚TX-10、辛基酚聚氧乙烯醚OP-9和辛基酚聚氧乙烯醚OP-10中的至少一种。其中，壬基酚聚氧乙烯醚TX-9为无色透明液体，pH值为6-9，HLB值为10-11，壬基酚聚氧乙烯醚TX-10为无色透明液体，pH值为6-9，HLB值为12-13，二者均具有优良的乳化净洗能力，而且具有很好的润滑效果。辛基酚聚氧乙烯醚OP-9为无色粘稠液体，pH值为6-9，HLB值为14.5，其具有优良的乳化、净洗和润湿性能；辛基酚聚氧乙烯醚OP-10为白色及乳白色糊状物，pH值为6-9，HLB值为14.5，其具有优良的乳化、净洗和润湿性能；这些润滑剂可以提高表面加工精度，使得本发明可以代替切削油使用，为操作者创造良好的操作环境，同时减少机床或刀具的磨损，延长机床或刀具的使用寿命。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述保护剂为三乙醇胺、乙醇胺、油酸三乙醇胺皂、二甘醇胺和异丙醇胺中的至少一种，它们能够保护工件和刀具、机床；所述稳定剂为乙二醇、异丁醇、丙二醇、丙三醇和异丙醇中的至少一种，它们可以提高切削液的稳定性，因为它们可与水混溶，而一些在水中溶解度较小的有机成分则可以很好地溶解在这些保护剂内。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚NP-8.6、壬基酚聚氧乙烯醚NP-9和壬基酚聚氧乙烯醚NP-10中的至少一种，这些表面活性剂可以对金属起到钝化作用，从而在金属的表面形成一层保护膜，从而可以防止金属（工件和刀具或机床）变色，并防止金属被腐蚀。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述乳化剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6501、烷基醇酰胺磷酸脂6503、吐温10、吐温20、吐温30、吐温40、吐温60和吐温80中的至少一种，它们均为非离子表面活性剂且均具有很强的乳化作用，而且还能抑制气味，因为在高速切削过程中，切削液中的气味容易散发出来，因此需要加入能够抑制气味散发出来的乳化剂。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述渗透剂为丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇***和二乙二醇***中的至少一种，它们可以带着表面活性剂渗透至金属或非金属的表面，以在金属或非金属的表面形成保护膜。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述分散剂为脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯和聚乙氧基硬脂酸山梨糖醇中的至少一种。这些物质均能提高全合成水溶性切削液的分散性，使各有效成分在水中均匀、稳定地分散，防止有效成分沉降、分层、絮凝、团聚或老化等，从而可以提高全合成水溶性切削液的存储稳定性，延长全合成水溶性切削液的保存时间。所述消泡剂为聚醚类消泡剂、碳原子数为7至9的高碳醇和磷酸三丁酯中的至少一种。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述全合成水溶性切削液的pH值为6～9，即切削液呈中性，因此不会对皮肤造成伤害。

作为本发明全合成水溶性切削液的一种改进，所述全合成水溶性切削液的使用温度为4℃～50℃，使用温度不能太高，否则会对金属造成腐蚀。

相对于现有技术，本发明的全合成水溶性切削液由润滑剂、保护剂、稳定剂、表面活性剂、乳化剂、渗透剂和分散剂等混合而成，其可用于针对钢、铝合金、镁合金、锌合金、不锈钢、铁材和玻璃等的切削、钻孔和研磨等机加工工序中，其能够有效地清洗因机加工而产生的固体粉末，保护刀具或机床的锋利边，延长刀具或机床的使用寿命，而且该切削液不粘刀，还能防止工件氧化，避免金属工件加工过程产生的变形、断裂和内应力增加等现象的产生，且该切削液为水溶性的，因此容易清洗，清洗后在刀具或机床上无残留，从而保持刀具或机床和工件的清洁，而且清洗后的废液可生物降解，因此，本发明在金属加工工序和精加工处理工序中的用途非常广泛。

此外，由于表面活性剂能够钝化金属表面，使金属的表面形成保护膜，从而可以达到防止金属变色和防止金属被腐蚀的目的。而且，整个切削液呈中性至弱碱性，配方无毒、对人体皮肤无明显的刺激性，而且在使用过程中无挥发、无分解，清洗后的废水不含溶剂类，因此可与一般综合废水一起处理后进行排放，COD和BOD可被细菌分解，不会污染环境，而无需特殊的水处理工序。

此外，本发明无色透明，具有良好的可见性，从而不会影响对机加工的观测。而且，将切削液的温度升高至55℃时，其对铝材也不会有腐蚀作用，切削液的外观也没有变化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

本实施例提供的全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

壬基酚聚氧乙烯醚TX-9        12%；

三乙醇胺                      7%；

乙二醇                       15%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-8.6        3%；

椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6501    5%；

丙二醇丁醚                     3%；

脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚 3%；

聚醚类消泡剂                  0.5%；

余量为蒸馏水。

制备时，按质量比称取各组分，然后将壬基酚聚氧乙烯醚TX-9、三乙醇胺、乙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚NP-8.6、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6501、丙二醇丁醚、脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚和聚醚类消泡剂一并加入蒸馏水中，搅拌均匀后即得到全合成水溶性切削液，其pH值为6～9，其使用温度为4℃～50℃，无气味，无色透明，且不含刺激性溶剂，因此对操作人员的皮肤接触、机床和工件等均无腐蚀性。使用时，直接加入切割机、研磨机和钻孔机的储液槽中循环过滤使用，连续工作24h后检查过滤网清除残渣，使用3-7日或槽液变浑浊时更换一次，实践证明：在5-40℃下，本发明的切削液可以存放24个月。

使用时，取本实施例的全合成水溶性切削液，加入蒸馏水中，用折光仪测量切削液浓度，当折光度为4-10度时停止加入蒸馏水，形成切削用的切削溶液，将该切削溶液倒入储液槽内，用机床或刀具对待加工的工件进行切削、钻孔或研磨等机加工操作，完成之后，用水洗两次，再用纯水漂洗、清洗两次，每次所用的时间为5-10s，然后烘干20-40分钟。

作为对比，选用市售的全合成水溶性切削液按照上述方法对工件进行机加工，该市售的全合成水溶性切削液呈弱碱性，pH值为8左右，有轻微刺激性气味，呈淡乳白色，其对机床和工件以及操作人员的皮肤均有一定程度的腐蚀性。

以工件为铝材为例，分别采用本发明的全合成水溶性切削液和市售的全合成水溶性切削液进行不同温度下的腐蚀性测试，即采用以上方法对铝材进行机加工后，观察铝材表面的情况，所得结果见表1。

表1：不同温度下的腐蚀性测试。

使用温度	本发明的全合成水溶性切削液	市售的全合成水溶性切削液
			25℃	48h未变化	48h未变化
35℃	2h未变化	2h变淡黄色
			45℃	2h未变化	5min铝材变黑
55℃	2h未变化	5min铝材变黑

由此可见，本发明的切削液对工件的腐蚀性明显小于市售的切削液。

为了验证本发明的切削液的清洗性能，下面以工件为铝材为例，分别采用本发明的全合成水溶性切削液和市售的全合成水溶性切削液进行按照以上方法对铝材进行机加工后，再漂洗两次，观察铝材表面的情况，所得结果见表2。

表2：切削液的清洗测试。

漂洗情况	本发明的全合成水溶性切削液	市售的全合成水溶性切削液
			漂洗两次，每次5s	表面无白点水渍	表面有白点水渍
漂洗两次，每次10s	表面无白点水渍	表面无白点水渍
			漂洗两次，每次20s	表面无白点水渍	表面无白点水渍

由此可知，当漂洗时间不足10s时，市售的切削液会残留在铝材的表面形成白点，而采用本发明的切削液则不存在这个问题，因此，本发明可以有效的缩短漂洗时间，提高加工效率。

实施例2

与实施例1不同的是全合成水溶性切削液的配方，本实施例提供的全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

壬基酚聚氧乙烯醚TX-10          15%；

乙醇胺                          6%；

异丁醇                        18%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-9          4%；

烷基醇酰胺磷酸脂6503              4%；

乙二醇丁醚                         2%；

聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯       2%；

碳原子数为7的高碳醇           0.7%；

余量为去离子水。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是全合成水溶性切削液的配方，本实施例提供的全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

辛基酚聚氧乙烯醚OP-9        20%；

油酸三乙醇胺皂                9%；

丙二醇                      15%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-10       4%；

吐温10                     7%；

丙二醇丁醚                   4%；

聚乙氧基硬脂酸山梨糖醇       4%；

磷酸三丁酯                  0.3%；

余量为自来水。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是全合成水溶性切削液的配方，本实施例提供的全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

辛基酚聚氧乙烯醚OP-10          25%；

二甘醇胺                      7%；

丙三醇                     20%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-9          1.5%；

吐温20                     6%；

二乙二醇***                    3.5%；

聚乙氧基硬脂酸山梨糖醇       3.5%；

碳原子数为8的高碳醇           0.4%；

余量为蒸馏水。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是全合成水溶性切削液的配方，本实施例提供的全合成水溶性切削液，按重量百分比计，包括以下组分： 

壬基酚聚氧乙烯醚TX-9        15%；

辛基酚聚氧乙烯醚OP-10         20%；

三乙醇胺                    5%；

异丙醇胺                     3%；

乙二醇                     8%；

异丙醇                        8%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-8.6        3%；

壬基酚聚氧乙烯醚NP-9         2%；

吐温30          4%；

吐温60       2%；

吐温80      2%；

二乙二醇丁醚                    0.5%；

乙二醇***                   0.5%；

脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚0.5%；

聚乙氧基硬脂酸山梨糖醇        0.5%；

聚醚类消泡剂                  0.2%；

磷酸三丁酯                    0.6%；

余量为去离子水。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种全合成水溶性切削液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分： 

润滑剂                10%～40%；

保护剂                5%～10%；

稳定剂                8%～30%；

表面活性剂            1%～5%；

乳化剂                3%～8%；

渗透剂                1%～5%；

分散剂                1%～5%；

消泡剂                0.2%～1%

余量为水。

2.根据权利要求1所述的全合成水溶性切削液，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分： 

润滑剂                15%～35%；

保护剂                6%～9%；

稳定剂                10%～17%；

表面活性剂            2%～4%；

乳化剂                4%～7%；

渗透剂                2%～4%；

分散剂                2%～4%；

消泡剂                0.3%～0.8%

余量为水。

3.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述润滑剂为壬基酚聚氧乙烯醚TX-9、壬基酚聚氧乙烯醚TX-10、辛基酚聚氧乙烯醚OP-9和辛基酚聚氧乙烯醚OP-10中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述保护剂为三乙醇胺、乙醇胺、油酸三乙醇胺皂、二甘醇胺和异丙醇胺中的至少一种；所述稳定剂为乙二醇、异丁醇、丙二醇、丙三醇和异丙醇中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚NP-8.6、壬基酚聚氧乙烯醚NP-9和壬基酚聚氧乙烯醚NP-10中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述乳化剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6501、烷基醇酰胺磷酸脂6503、吐温10、吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述渗透剂为丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇***和二乙二醇***中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述分散剂为脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、聚环氧乙烷山梨糖醇单硬质酸酯和聚乙氧基硬脂酸山梨糖醇中的至少一种；所述消泡剂为聚醚类消泡剂、碳原子数为7至9的高碳醇和磷酸三丁酯中的至少一种。

9.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述全合成水溶性切削液的pH值为6～9。

10.根据权利要求1或2所述的全合成水溶性切削液，其特征在于：所述全合成水溶性切削液的使用温度为4℃～50℃。