CN105238537A - 一种水基切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水基切削液及其制备方法，水基切削液包括以下组分，按质量分数为：缓蚀剂5-20％；且所述缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐；润滑剂5-15％；且所述润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐；表面活性剂2-10％；分散剂0.5-5％；除垢剂0.5-5％；杀菌剂0.1-2％；消泡剂0.01-0.2％；水余量。本发明的水基切削液，按照一定质量分数配比缓蚀剂、润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂、杀菌剂、消泡剂和水，且缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐，润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐，其防锈性能优于已有的水基切削液，且较为绿色环保。

Description

一种水基切削液及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及切削液，特别是涉及一种水基切削液及其制备方法。

【背景技术】

切削液是一种用于金属加工的液体，它有冷却、润滑、防锈、清洗等功能，可以提高加工精度、减少刀具磨损等，是金属及其合金在切削、研磨、冲压、轧制和拉拔等各种机加工过程中的必需品。

切削液根据组成和介质可分为油基型和水基型，水基型又可分为乳化液、半合成液和全合成切削液。其中油基型切削液起步较早，目前占切削液使用总量的一半以上。水基型切削液在发达国家经历了从乳化液向合成液、再向微乳化液发展的过程，而在我国，水基切削液起步较晚，性能不够优异。但随着国家对环保要求的加强以及人们对自身安全的重视，绿色水基切削液成为发展的必然趋势。因而开发性能优异，又对人体无害、对环境无或低污染的环保型水基切削液是非常有必要的。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种水基切削液及其制备方法，得到的水基切削液的防锈性能较好，且较为环保。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种水基切削液，包括以下组分，按质量分数为：

一种水基切削液的制备方法，包括以下步骤：1)称取一定质量的润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂混合，加热至40～60℃，搅拌至溶液透明均匀；2)将一定质量的水加热至40～60℃，边搅拌边加入步骤1)制得的溶液，搅拌至溶液透明均匀；3)在步骤2)得到的溶液中加入一定量的缓蚀剂、杀菌剂、消泡剂，搅拌至均匀，制得水基切削液；所述缓蚀剂、润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂、杀菌剂、消泡剂和水的质量根据如上所述的水基切削液的质量分数计算得到；所述缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐，所述润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的水基切削液及其制备方法，按照一定质量分数配比缓蚀剂、润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂、杀菌剂、消泡剂和水，且缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐，润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐。经实验验证，其防锈性能优于已有的水基切削液。且切削液的组分相较于传统切削液的组分，不含对环境污染严重的添加剂，如磷化物、重金属离子等，也不含对人体有害的亚硝酸盐、甲醛基、氯化石蜡等物质，并且所有组分都具有很好的生物降解能力，不会残留在自然环境中，较绿色环保。

【具体实施方式】

本具体实施方式中提供一种水基切削液，包括以下组分，按质量分数为：

制备时，1)按照上述质量分数配比，称取原料，将一定质量的润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂混合，加热至40～60℃，搅拌至溶液透明均匀。搅拌时，可使用搅拌机，在转速500-1000r/min下搅拌5-10min即可。其中，所述润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐。

2)将一定质量的水加热至40～60℃，边搅拌边加入步骤1)制得的溶液，搅拌至溶液透明均匀。

3)按照设计的质量分数，在步骤2)得到的溶液中加入一定量的缓蚀剂、杀菌剂、消泡剂，搅拌至均匀，制得水基切削液。其中，所述缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐。

制得的水基切削液中，经实验验证具有较好的防锈性。可能原因是：高分子量(2000～8000范围内)的水溶性聚天冬氨酸盐具有较好地防锈性能，配合水溶性二烷基二硫代磷酸盐作为极压性润滑剂，其有助于在加工金属时，使切削液与待加工金属的表面亲密接触，在金属表面形成致密的润滑保护膜。该致密润滑保护膜耐极压，在压力大的情形下也能较为完好，从而润滑保护膜能长时间存在，保护金属不被氧化腐蚀，较好地保护金属，从而切削液对金属的保护作用强，防锈性能好。此外，组分中选用缓蚀剂、润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂、杀菌剂、消泡剂和水等，不含对环境污染严重的添加剂，也不含对人体有害的亚硝酸盐、甲醛基、氯化石蜡等物质，并且上述这些组分都具有很好的生物降解能力，不会残留在自然环境中，较绿色环保。

上述水基切削液的组分中，优选地，

表面活性剂为：阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂混合物，其比单独阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂效果显著。其中阴离子型表面活性剂为脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐中的一种或多种的混合。非离子型表面活性剂为聚氧乙烯型表面活性剂、多元醇型表面活性剂中的一种或多种的混合。

分散剂为：双丁二酰亚胺和异氰酸酯的一种或多种的混合。

除垢剂为：石油磺酸盐。

杀菌剂为：三嗪类杀菌剂(如苯基－1.3.5－三－s－三嗪和苯基－1.3.5－三乙氧基－s－三嗪)、唑烷类杀菌剂(如4.4－二甲基－1.3－唑烷和7－乙基双环唑烷)中的一种或多种的混合。

消泡剂为：改性聚醚类的消泡剂、有机硅消泡剂中的而一种或多种的混合。

如下，通过设置实验例，验证本具体实施方式的水基切削液的具体性能。

实验例1：

聚天冬氨酸钠8％(缓蚀剂)；二烷基二硫代磷酸锌(润滑剂)5％；OP-10(表面活性剂)1％；十二烷基苯磺酸钠(表面活性剂)0.5％；双丁二酰亚胺(分散剂)0.5％；石油磺酸钠(除垢剂)2％；苯基－1.3.5－三－s－三嗪(杀菌剂)0.5％；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚(消泡剂)0.05％；水余量。

实验例2：

聚天冬氨酸钾12％；二烷基二硫代磷酸锌8％；平平加1％；脂肪酸钠1％；异氰酸酯0.5％；石油磺酸钠1.5％；4.4－二甲基－1.3－唑烷0.5％；水性有机硅0.02％；水余量。

实验例3：

聚天冬氨酸钾15％；二烷基二硫代磷酸锌10％；OP-71％；十二烷基硫酸钠1％；双丁二酰亚胺0.5％；石油磺酸钠1.5％；7－乙基双环唑烷0.5％；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.02％；水余量。

按照以上各实验例设定的质量分数，称取一定质量的原料，按照前述制备方法合成水基型切削液。制得的切削液稀释20倍(5％)后根据GB/T6144-2010检测，结果如下表所示：

根据上述实验数据，各实验例中的水基切削液的外观、消泡性、润湿性(表面张力)、防锈性等均符合GB/T6144-2010的国家标准。

此外，在耐腐蚀方面，一级灰口铸铁分别要经过72、76、81小时才会出现腐蚀情况(该一级灰口铸铁放入现有的水基切削液一般60小时左右就出现腐蚀了)，紫铜则分别经过18、25、30小时才出现腐蚀(紫铜放入现有的水基切削液，是10小时左右出现腐蚀)，LY12铝则分别经过9、10、12小时才出现腐蚀(LY12铝放入现有的水基切削液，是8小时左右出现腐蚀)，3个实验例的切削液相较于现有技术的切削液，更有利于防止金属出现腐蚀，对金属的保护作用更好，防锈性较好。

在环保性能方面，不含有亚硝酸盐。同时，由于切削液的所有组分都具有很好的生物降解能力，不会残留在自然环境中，切削液相对于传统切削液较为绿色环保。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水基切削液，其特征在于：包括以下组分，按质量分数为：

2.根据权利要求1所述的水基切削液，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂的混合物。

3.根据权利要求2所述的水基切削液，其特征在于：所述阴离子型表面活性剂为脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐中的一种或多种的混合。

4.根据权利要求2所述的水基切削液，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯型表面活性剂、多元醇型表面活性剂中的一种或多种的混合。

5.根据权利要求1所述的水基切削液，其特征在于：所述分散剂为双丁二酰亚胺、异氰酸酯中的一种或多种的混合。

6.根据权利要求1所述的水基切削液，其特征在于：所述除垢剂为石油磺酸盐。

7.根据权利要求1所述的水基切削液，其特征在于：所述杀菌剂为三嗪类杀菌剂、唑烷类杀菌剂中的一种或多种的混合。

8.根据权利要求1所述的水基切削液，其特征在于：所述消泡剂为改性聚醚类的消泡剂、有机硅消泡剂中的一种及多种的混合。

9.一种水基切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)称取一定质量的润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂混合，加热至40～60℃，搅拌至溶液透明均匀；

2)将一定质量的水加热至40～60℃，边搅拌边加入步骤1)制得的溶液，搅拌至溶液透明均匀；

3)在步骤2)得到的溶液中加入一定量的缓蚀剂、杀菌剂、消泡剂，搅拌至均匀，制得水基切削液；

所述缓蚀剂、润滑剂、表面活性剂、分散剂、除垢剂、杀菌剂、消泡剂和水的质量根据权利要求1所述的水基切削液的质量分数计算得到；所述缓蚀剂包括分子量在2000～8000范围内的水溶性聚天冬氨酸盐，所述润滑剂包括水溶性二烷基二硫代磷酸盐。