CN106893622A

CN106893622A - 一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液

Info

Publication number: CN106893622A
Application number: CN201710112714.5A
Authority: CN
Inventors: 范成力; 拉尔夫·罗曼·利茨; 丁佳; 孙芹; 宋君君; 吴守敏
Original assignee: Frank Lubrication Technology (taicang) Co Ltd
Current assignee: Frank Lubrication Technology (taicang) Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: CN106893622B

Abstract

本发明提供了一种水性切削液的醚羧酸复配剂，其包括以下重量百分比的组分：醚羧酸32.14％～39.28％；短链醚羧酸19.29％～23.57％；长链醚羧酸38.57％～47.15％；其中，醚羧酸的牌号为Emulsogen COL 100，短链醚羧酸的牌号为Akypo LF4，长链醚羧酸的牌号为Akypo RO 90 VG。本发明还提供了一种水性切削液的醚羧酸复配剂的制备方法和一种水性切削液。本发明相较于现有技术具有以下优点：成本低，抗硬水性能优异；优异的抗硬水性能，与水中的Ca2+，Mg2+螯合，并且生成的螯合物有良好的分散作用；低泡性能，使用液不会产生大量泡沫；环保，低毒，且具有优良的生物降解性能。

Description

一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液

技术领域

本发明涉及水性切削液领域，具体而言，涉及一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液。

背景技术

水基切削液包括合成切削液、半合成切削液和乳化液。在使用过程中，将切削液原液用水配制成稀释液进行使用。水一般含有某些矿物质，这些矿物质是无硬度盐(如钾、钠)和硬度盐(如钙、镁)。水的硬度就是根据水中所含硬度矿物质的多少来计算。水的硬度可分为三级，即软水(＜150ppm)，中硬水(150～300ppm)和硬水(＞300ppm)。水的硬度低，使用液则容易起泡；水的硬度高，使用液则容易析皂，时间久了，则使用液容易分层，影响其寿命。硬水还会是浓缩液中的某些有效成分从稀释液析出，凝结并沉淀。特别是切削液中的阴离子表面活性剂，在硬水中易生成不溶于水的金属皂，使得一部分浓缩液被消耗用来软化水，无法起到切削液的作用。为保证切削液性能，需多添加浓缩液，从而增加了成本。

水性切削液一般由防锈酸、PH调整剂、金属缓蚀剂、抗菌添加剂、矿物油、润滑添加剂、极压添加剂、抗硬水添加剂，乳化剂以及水等组成。我国北方的水质硬度普遍偏高，若是一般的水基切削液使用，不久都会出现使用液析皂，乃至析油，最终导致油水分离，缩短了产品的使用寿命。目前抗硬水添加剂有EDTA钠盐，醚羧酸盐，膦基聚羧酸等。EDTA钠盐是一种金属掩蔽剂，在各种PH范围内及各种浓度下对含钙硬水都有络和能力，而在PH≥8时效率最高，与钙金属以1：1摩尔比络和，在水中对热的稳定性极好，甚至在过热水中，也不会分解，是一种很有效的硬水软化剂。但是它只能治标不治本，所以不建议添加。醚羧酸盐和膦基聚羧酸等添加对抗硬水的影响效果很大，目前是比较好的选择。通过研究不同种类的醚羧酸盐的抗硬水性能，添加量多，则使用液的泡沫大；添加量少，则使用液的抗硬水效果不理想。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液，旨在解决现有技术中水性切削液泡沫和抗硬水性能不理想、成本高的问题。

为此，本发明提供了一种水性切削液的醚羧酸复配剂，其包括以下重量百分比的组分：

醚羧酸32.14％～39.28％；

短链醚羧酸19.29％～23.57％；

长链醚羧酸38.57％～47.15％；

其中，所述醚羧酸的牌号为Emulsogen COL 100，所述短链醚羧酸的牌号为AkypoLF4，所述长链醚羧酸的牌号为Akypo RO 90 VG。

进一步地，上述的一种水性切削液的醚羧酸复配剂包括以下重量百分比的组分：

醚羧酸35.71％；

短链醚羧酸21.43％；

长链醚羧酸42.86％。

一种水性切削液的醚羧酸复配剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)根据上述的配比，准备醚羧酸复配剂的材料；

2)将材料搅拌均匀。

一种水性切削液，其包括以下重量百分比的组分：

切削液99％-99.5％；

上述的一种水性切削液的醚羧酸复配剂0.5％-1％。

本发明提供的一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液，主要针对使用液的稳定性进行研究，发现几种添加剂的复配之后的效果，不论是泡沫，还是抗硬水性能，都远比一种添加剂的效果好；此外，复配之后的添加剂包的添加量也比单一的添加剂用量少，相对而言，成本降低；另外，添加剂包中的添加剂，可生物降解，环保。

因此，本发明相较于现有技术具有以下优点：

1)成本低，抗硬水性能优异；

2)优异的抗硬水性能，与水中的Ca2+，Mg2+螯合，并且生成的螯合物有良好的分散作用；

3)低泡性能，使用液不会产生大量泡沫；

4)环保，低毒，且具有优良的生物降解性能。

具体实施方式

下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

所涉及的化学添加剂基本信息(以下3种添加剂均可以通过商业途径购买到)：

Emulsogen COL 100化学成分：醚羧酸；活性物含量：约92％；PH(1％水溶液)：2-4。Emulsogen COL 100主要应用于乳化油、半合成金属加工液，推荐用量(相对于浓缩液)为：2-3％。在酸碱环境下均具有优良的抗电解质稳定性；具有优秀的钙皂分散性，同时具有阴离子和非离子乳化剂的优点；可以作为乳化油中的助乳化剂，避免析油析皂，同时对Mg2+和Cu2+形成的油泥同样具有分散作用；可用于清洁领域的麦色浆状非离子表面活性剂，用于酸性液体体系及碱性洁厕剂，液体清洁剂的特征表面活性剂、发泡剂等；

Akypo LF4化学成分：短链醇醚羧酸；活性物含量：≥86.5％；酸值(mgKOH/g):100-115；PH值(10％蒸馏水)：1.6-2.8。Akypo LF4具有优异的抗电解质能力，用于镁合金配方时有突出效果，低泡；

Akypo RO 90 VG化学成分：长链醇醚羧酸；活性物含量：≥89％；酸值(mgKOH/g)：69-79；PH值(10％蒸馏水)：1.6-2.8。Akypo RO 90 VG有最佳的抗硬水能力，用于镁合金配方时有突出效果；

Akypo LF2化学成分：短链醇醚羧酸；活性物含量：≥87.5％；酸值(mgKOH/g)：90-102；PH值(10％蒸馏水)：1.5-2.5。Akypo LF2有优异的抗电解质能力，用于镁合金配方时有突出效果，低泡；

Akypo TD 70化学成分：异构十三醇聚氧乙烯醚羧酸；活性物含量：＞90.4％；酸值(mgKOH):55-70；PH值(10％蒸馏水)：2.5-3.5。Akypo TD 70具有优异的抗硬水能力，用于镁合金配方时有突出效果；

Emulsogen COA 070化学成分：醚羧酸；活性物含量：约92％；PH(1％水溶液)：2-4；HLB值：6。Emulsogen COA 070在浓缩液中，作为酸，是非离子型，作为盐，是阴离子性。Emulsogen COA 070应用于乳化油、半合成，在矿物油中呈澄清透明溶液，在水中呈分散液，能很好解决乳化液析油、析皂、乳化液上部的“奶酪层”等现象。2％-3％的Emulsogen COA070就能大大改善乳化液的稳定性和对钙皂的分散性；

乙二胺四乙酸(EDTA)分子式：C10H16N2O8；活性物含量：≥99.0％；PH(饱和溶液，25℃)。EDTA用途很广，是螯合剂的代表性物质。能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物。广泛应用于高分子化学工业、日用化学工业、造纸业、医药工业、农业、纺织印染业、水产养殖、照相化学品、油田化学品、水处理剂、锅炉清洗剂及分析试剂。此外EDTA也可用来使有害放射性金属从人体中迅速***起到解毒作用。

通过实验得出三种添加剂复配之后效果最佳，复配比例如下：

Emulsogen COL 100 35.71％；

Akypo LF4 21.43％；

Akypo RO 90 VG 42.86％；

还可以为以下范围内的其他配比：

醚羧酸32.14％～39.28％；

短链醚羧酸19.29％～23.57％；

长链醚羧酸38.57％～47.15％。

取1份的Emulsogen COL 100，0.6份的Akypo LF4，1.2份的Akypo RO 90 VG搅拌均匀，组合成一个醚羧酸复配包一。

实施例一：

取一款普通的水性切削液A，样品一：在水性切削液A中添加0.5％的EmulsogenCOL 100；样品二：在水性切削液A中添加0.5％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下表：

对比结果：样品一和样品二的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品一在2016.01.10之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品二使用正常。结果表明，单一醚羧酸添加到切削液A中，效果没有醚羧酸复配包一的好。

实施例二：

取同款普通的水性切削液A，样品三：在水性切削液A中添加1％的Akypo LF4；样品四：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下表：

对比结果：样品三和样品四的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品三在2016.01.1之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品四使用正常。结果表明，单一醚羧酸添加到切削液A中，没有醚羧酸复配包一的效果好。

实施例三：

取同款普通的水性切削液A，样品五：在水性切削液A中添加0.5％的Akypo LF4和0.5％的Akypo RO 90 VG；样品四：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下：

对比结果：样品五和样品四的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品五在2016.01.1之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品四使用正常。结果表明，两种醚羧酸复配后添加到切削液中，效果没有醚羧酸复配包一效果好。

实施例四：

取一款普通的水性切削液A，样品六：在水性切削液A中添加0.5％的EmulsogenCOA 070；样品二：在水性切削液A中添加0.5％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下：

对比结果：样品六和样品二的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品一在2016.03.12之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品二使用正常。结果表明，单一抗硬水添加剂添加到切削液A中，效果没有醚羧酸复配包一的效果好。

实施例五：

取1份Emulsogen COA 070，0.6份Akypo LF2，1.2份Akypo TD 70搅拌均匀，得到醚羧酸复合包二。取同款普通的水性切削液A，样品七：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复合包二；样品四：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下：

对比结果：样品七和样品四的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品五在2016.03.12之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品四使用正常。同比例的不同醚羧酸复配包，等量放入水性切削液A中，实验结果表明，醚羧酸复配包一效果最好。

实施例六：

取1.2份Emulsogen COL 100，0.6份Akypo LF4，1份Akypo RO 90 VG搅拌均匀，得到醚羧酸复配包三。取同款普通的水性切削液A，样品八：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复配包三；样品四：在水性切削液A中添加1％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下：

对比结果：样品八和样品四的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品八在2016.03.12之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品四使用正常。相同醚羧酸的不同比例的醚羧酸复配包，等量放入水性切削液A中，实验结果表明，醚羧酸复配包一效果最好。

实施例七：

取一款普通的水性切削液A，样品九：在水性切削液A中添加0.5％的EDTA；样品二：在水性切削液A中添加0.5％的醚羧酸复配包一。得到两个样品进行产品加工，在两台一样的CNC机台上加工压铸铝合金，液槽是200L，实验数据如下：

对比结果：样品九和样品二的CNC加工槽，每班次(12h)都添加15-30L的4％新液，保证液槽在180L左右。样品八在2015.05.12之后，浓度提升不上来，使用液分层，不能使用。样品二使用正常。EDTA加入切削液中，对抗硬水性能提升不是很好，没有醚羧酸的效果好。且EDTA只是络和作用，分散性不好，治标不治本。结果显示，醚羧酸复配包一效果好。

本实施例提供的一种水性切削液的醚羧酸复配剂、制备方法及水性切削液，主要针对使用液的稳定性进行研究，发现几种添加剂的复配之后的效果，不论是泡沫，还是抗硬水性能，都远比一种添加剂的效果好；此外，复配之后的添加剂包的添加量也比单一的添加剂用量少，相对而言，成本降低；另外，添加剂包中的添加剂，可生物降解，环保。

因此，本实施例相较于现有技术具有以下优点：

1)成本低，抗硬水性能优异；

3)低泡性能，使用液不会产生大量泡沫；

4)环保，低毒，且具有优良的生物降解性能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种水性切削液的醚羧酸复配剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

醚羧酸32.14％～39.28％；短链醚羧酸19.29％～23.57％；长链醚羧酸38.57％～47.15％；其中，所述醚羧酸的牌号为Emu l sogen COL 100，所述短链醚羧酸的牌号为Akypo LF4，所述长链醚羧酸的牌号为Akypo RO 90VG。

2.根据权利要求1所述的一种水性切削液的醚羧酸复配剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

醚羧酸35.71％；

短链醚羧酸21.43％；

长链醚羧酸42.86％。

3.一种水性切削液的醚羧酸复配剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据权利要求1或2所述的配比，准备醚羧酸复配剂的材料；

2)将所述材料搅拌均匀。

4.一种水性切削液，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

切削液99％-99.5％；

如权利要求1或2所述的一种水性切削液的醚羧酸复配剂0.5％-1％。