CN105670758A - 一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法，属金属加工工作液领域，本发明包括椰子油、改性植物油、非离子表面活性剂烷基糖苷、阴离子表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠、防锈剂硼砂、硼酸酯极压剂、消泡剂和螯合剂，将植物油和改性植物油混合得到的第一混合物与非离子和阴离子表面活性剂及水混合得到的第二混合物进行再混合，得到第三混合物，并向其中依次加入其余组份，得到高润滑性和生态安全的水基切削液；本发明选用了具有抗菌性的椰子油、烷基糖苷、硼酸酯，及其他匹配组分，不仅保证了水基切削液优异润滑性、防锈性和稳定性，而且使切削液无需额外添加抗菌剂就能具备良好的防腐抗菌效果，赋予该水基切削液全面的生态安全性。

Description

一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法

技术领域

本发明一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法，属金属加工工作液领域。

背景技术

切削液是在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具及加工件的工业用液体，通常由多种功能助剂经科学复合配伍而成，同时具备润滑、冷却、清洗、防锈等功能。所以，切削液的配方差别将导致各个性能的差异，从而影响整个切削液的综合性能。

随着现代制造工艺精度要求不断提高和生态环境保护要求的日益加强，全面提升此类切削液的润滑性、稳定性、环保性和抗菌性，开发加工性能优越、有利生态环境保护和人类健康的切削液，已成为不断追求和研发的永恒主题。用于金属切削加工过程的切削液也因此有了很大的进步。润滑性和生物可降解性好的天然植物油，如大豆油、菜籽油、蓖麻油、花生油等作为矿物油的替代品受到了关注，并作为基础油被引入了切削液中，但由于如上所述的多数植物油中含有大量的不饱和脂肪酸，该类植物油的氧化稳定性较差，使其使用受到局限。为了解决天然植物油抗氧化性差的问题，一般使用对大豆油、菜籽油、蓖麻油进行化学改性而形成的环氧大豆油、环氧菜籽油、氢化蓖麻油等改性植物油替代植物油，使在保持植物油良好润滑性能的基础上，克服植物油氧化稳定性差、易水解、易酸化等缺点。

然而，无论是采用植物油，改性植物油或者植物油与矿物油的混合油作基础油，在其使用过程中都会产生大量细菌，目前行业内采用的切削液均使用了有一定生物毒性的杀菌剂，例如：

专利CN03131577.1公布了一种水溶性切削液，由矿物油、植物油、植物系油酸酯等基础油或油性添加剂、油酸、二聚酸等表面活性剂、极压添加剂等组成，采用的杀菌剂是六氢化三嗪及异噻唑啉酮；

专利CN200910038924.X涉及一种金属切削液，该切削液选用矿物油、植物油、改性植物油等的一种或几种混合物作为基础油，具优良的工作性能，为解决细菌问题，添加了三嗪衍生物、吗啉衍生物、3、3-亚甲基(5-甲基噁唑烷)等杀菌剂；

专利CN201110382780.7公开了一种耐硬水半合成金属切削液，该切削液选用的基础油为矿物油、合成酯、植物油，选用的杀菌剂为1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗪、吗啉衍生物；

专利CN201210237048.5公开了一种水性环保切削液，包括植物油、合成酯、乳化剂、缓蚀剂等组分，该切削液具有优良的工作性能，为解决细菌问题采用的杀菌剂是TROYK18N；

专利CN201210055831.X涉及一种以植物油和合成酯为基础油的微乳化切削液，该切削液抗氧化性能优异，润滑性显著，该方案虽克服了矿物油的部分生态毒性，但仍采用了苯***、吗啉衍生物等杀菌剂。

长期以来切削液中添加的杀菌剂一方面会影响切削液的整体品质；另一方面，含有杀菌剂的切削液影响生态环境和产品使用者的身体健康，其废液的后续环保性处理必将引发一系列的处理成本问题。

因此，在寻求切削液高润滑性和高稳定性的同时，还需要解决切削液本身的抗菌性和对生态环境的安全性，从而满足对切削液不断提升的工作性能和生态安全的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高润滑性和生态安全的水基切削液及其制备方法，通过选择饱和脂肪酸含量较高、抗氧化性强的椰子油与改性植物油复配作为基础油，采用具有高表面活性、良好生态安全性和相溶性新型非离子表面活性剂烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配产生增效作用，同时匹配加入其他组分，不仅保证了本发明水基切削液优异润滑性、防锈性和稳定性，并且赋予该水基切削液全面的生态安全性：即生产和使用过程的环境安全性和后续废水的生物降解性。

本发明技术方案如下：

1、本发明一种高润滑性和生态安全的水基切削液，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧大豆油、环氧菜籽油、氢化蓖麻油中的一种或其混合物；

所述非离子表面活性剂为C8-C16烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C12-C18脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯中的一种或其混合物；

所述消泡剂为二甲基硅油、聚醚改性硅油中的一种或其混合物；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸、马来酸中的一种或其混合物。

2、本发明一种高润滑性和生态安全的水基切削液制备方法，包括如下步骤：

1)按上述本发明高润滑性和生态安全的水基切削液质量百分比称取各组分；

2)将植物油、改性植物油于40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)将非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和适量水于40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物于40-60℃搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)向步骤4)得到的第三混合物中依次加入防锈剂、极压剂、消泡剂、螯合剂和水，搅拌均匀即得到高润滑性和生态安全的水基切削液。

本发明提供的高润滑性和生态安全的水基切削液，其植物油采用的是椰子油，椰子油的饱和脂肪酸含量较高、抗氧化性强，椰子油中所含月桂酸、癸酸、辛酸、己酸等中短链脂肪酸的比例接近50％，这些脂肪酸都具有杀菌作用，此外，椰子油分解后形成的单甘油脂肪酸和游离脂肪酸也具抗菌能力，椰子油可说是一种具有天然抗菌性的润滑性植物油；本发明采用的改性植物油是环氧大豆油、环氧菜籽油、氢化蓖麻油的一种或其混合物，这在保持了植物油良好的润滑性能的基础上，减少了植物油中的双键含量，克服了植物油氧化稳定性差、易水解、易酸化的缺点，提高了植物油作切削液基础油的润滑效率；本发明创造性地利用椰子油的这一天然抗菌特性，更容易除去具有相容性的油性物质中的细菌，抗菌效果更显著，将椰子油这一植物油和改性的植物油进行复配作为基础油，不仅保证了切削液的优异的润滑性能和抗氧化稳定性，而且赋予了切削液优良的抗菌功能；此外，本发明采用了具有高表面活性、良好生态安全性和相溶性新型非离子表面活性剂烷基糖苷与阴离子表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠复配产生互补增效作用，同时，一定碳原子数的烷基糖苷还具有广谱的抗菌活性。此外，本发明采用的硼酸酯极压剂形成的极压膜与基础油形成的润滑油膜的协同作用，不仅保证了切削液的润滑效果，而且硼酸酯的杀菌作用能降低水基金属切削液中微生物的繁殖能力，也增加了切削液的抗菌效果。

本发明选用了具抗菌性能的椰子油、烷基糖苷、硼酸酯，同时匹配加入其他相应组分，不仅保证了水基切削液优异润滑性、防锈性和稳定性，而且使切削液无需额外添加抗菌剂就能具备良好的防腐抗菌效果，赋予该水基切削液全面的生态安全性，其技术效果显著。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明是如何实施的。

实施例1

1)、按百分比质量称取各组分：椰子油120g；环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油各50g；C8烷基糖苷30g；C18脂肪酸甲酯磺酸钠50g；硼砂50g；二乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯各110g；二甲基硅油10g；二乙烯三胺五甲叉膦酸5g；马来酸10g；水为355g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的椰子油、环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油在40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤1)称量的烷基糖苷、脂肪酸甲酯磺酸钠、150g水在40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)、将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物在40-60℃加热搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)、在步骤4)得到的第三混合物中依次加入步骤1)称量的硼砂、二乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、二甲基硅油、二乙烯三胺五甲叉膦酸、马来酸和余量水，搅拌均匀即得到一种高润滑性和生态安全的水基切削液。

实施例2

1)、按百分比质量称取各组分：椰子油110g；环氧大豆油和氢化蓖麻油各90g；C10烷基糖苷40g；C16脂肪酸甲酯磺酸钠30g；硼砂80g；三乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯各100g；聚醚改性硅油5g；二乙烯三胺五甲叉膦酸和马来酸各5g；水为345g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的椰子油、环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油在40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤1)称量的烷基糖苷、脂肪酸甲酯磺酸钠、150g水在40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)、将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物在40-60℃加热搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)、在步骤4)得到的第三混合物中依次加入步骤1)称量的硼砂、三乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、聚醚改性硅油、二乙烯三胺五甲叉膦酸、马来酸和余量水，搅拌均匀即得到一种高润滑性和生态安全的水基切削液。

实施例3

1)、按百分比质量称取各组分：椰子油100g；环氧菜籽油和氢化蓖麻油各100g；C12烷基糖苷50g；C14脂肪酸甲酯磺酸钠40g；硼砂100g；二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯各50g；二甲基硅油1g；聚醚改性硅油4g；二乙烯三胺五甲叉膦酸15g；马来酸5g；水为335g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的椰子油、环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油在40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤1)称量的烷基糖苷、脂肪酸甲酯磺酸钠、150g水在40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)、将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物在40-60℃加热搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)、在步骤4)得到的第三混合物中依次加入步骤1)称量的硼砂、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、二甲基硅油、聚醚改性硅油、二乙烯三胺五甲叉膦酸、马来酸和余量水，搅拌均匀即得到高润滑性和生态安全的水基切削液。

实施例4

1)、按百分比质量称取各组分：椰子油80g；环氧大豆油和环氧菜籽油各60g；氢化蓖麻油120g；C12烷基糖苷70g；C12脂肪酸甲酯磺酸钠20g；硼砂120g；二乙醇胺硼酸酯50g；油酸二乙醇酰胺硼酸酯100g；二甲基硅油3g；二乙烯三胺五甲叉膦酸25g；水为292g；各组分质量和为1kg；

2)、将步骤1)称量的椰子油、环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油在40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)、将步骤1)称量的烷基糖苷、脂肪酸甲酯磺酸钠、150g水在40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)、将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物在40-60℃加热搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)、在步骤4)得到的第三混合物中依次加入步骤1)称量的硼砂、二乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、二甲基硅油、二乙烯三胺五甲叉膦酸和余量水，搅拌均匀即得到高润滑性和生态安全的水基切削液。

Claims (6)

1.一种高润滑性和生态安全的水基切削液，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧大豆油、环氧菜籽油、氢化蓖麻油中的一种或其混合物；

所述非离子表面活性剂为C8-C16烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C12-C18脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯中的一种或其混合物；

所述消泡剂为二甲基硅油、聚醚改性硅油中的一种或其混合物；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸、马来酸中的一种或其混合物。

2.根据权利要求1所述的一种高润滑性和生态安全的水基切削液，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油的混合物；

所述非离子表面活性剂为C8烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C18脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为二乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯混合物；

所述消泡剂为二甲基硅油；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸和马来酸混合物。

3.根据权利要求1所述的一种高润滑性和生态安全的水基切削液，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧大豆油和氢化蓖麻油的混合物；

所述非离子表面活性剂为C10烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C16脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为三乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯混合物；

所述消泡剂为聚醚改性硅油；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸和马来酸混合物。

4.根据权利要求1所述的一种高润滑性和生态安全的水基切削液，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧菜籽油和氢化蓖麻油的混合物；

所述非离子表面活性剂为C12烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C14脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯混合物；

所述消泡剂为二甲基硅油和聚醚改性硅油混合物；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸和马来酸混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高润滑性和生态安全的水基切削液，其特征在于，包括以下质量百分数的组分：

所述植物油为椰子油；

所述改性植物油为环氧大豆油、环氧菜籽油和氢化蓖麻油的混合物；

所述非离子表面活性剂为C12烷基糖苷；

所述阴离子表面活性剂为C12脂肪酸甲酯磺酸钠；

所述防锈剂为硼砂；

所述极压剂为二乙醇胺硼酸酯和油酸二乙醇酰胺硼酸酯混合物；

所述消泡剂为二甲基硅油；

所述螯合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸。

6.根据权利要求1-5所述的一种高润滑性和生态安全的水基切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按上述本发明高润滑性和生态安全的水基切削液质量百分比称取各组分；

2)将植物油、改性植物油于40-60℃加热搅拌均匀，得到第一混合物；

3)将非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和适量水于40-60℃加热搅拌均匀，得到第二混合物；

4)将步骤2)得到的第一混合物和步骤3)得到的第二混合物于40-60℃搅拌混合均匀，得到第三混合物；

5)向步骤4)得到的第三混合物中依次加入防锈剂、极压剂、消泡剂、螯合剂和水，搅拌均匀即得到高润滑性和生态安全的水基切削液。