CN108300537A - 一种环保微量切削液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微量切削液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：微量润滑油前体10‑20％、蓖麻油酸聚乙二醇酯10‑20％、脂肪醇30‑40％、脂肪醇聚氧乙烯醚10‑20％、磷酸盐0.5‑1％、去离子水余量。本发明的产品能良好的解决加工过程中的工件润滑和冷却问题，而且本发明的油品无需添加含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂的情况下，仍旧具有极好的极压抗磨性，不但环保且可有效的延长刀具使用寿命。

Description

一种环保微量切削液及其制备方法
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，涉及一种环保微量切削液及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康，为解决这些问题，近期对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决。还有，就是微量润滑剂往往需要添加大量的含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。研究新型的微量切削液是一项重要课题。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保微量切削液。
为实现上述目的，本发明提供的一种微量切削液前体，由如下重量百分比的组分制造而成：
硼酸盐 5-10％；
蓖麻油酸 90-95％。
上述硼酸盐优选自硼酸钠、硼酸钾、四硼酸钾、偏硼酸钾中的一种或几种混合物。
上述一种微量切削液前体的制备方法：将蓖麻油酸、硼酸盐放入搅拌器内，在90-110℃的温度下搅拌反应3-4小时，即为一种微量切削液前体。
进一步地，本发明还提供了一种微量切削液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将蓖麻油酸、聚乙二醇和催化剂依次投入聚合釜内；
步骤二：充入惰性气体置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至180℃-220℃，反应4-5小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
上述蓖麻油酸与聚乙二醇的重量比为1:1-2。
上述聚乙二醇选自分子量为200-600的聚乙二醇中的一种或几种。
上述聚乙二醇优选自商品型号为PEG-200，PEG-300，PEG-400，PEG-600的聚乙二醇中的一种或几种。
上述催化剂可以选择自有机酸、无机酸、金属盐、阳离子交换树脂中的一种或几种混合物。
上述催化剂优选自过硼酸或过硼酸盐；
上述过硼酸盐优选过硼酸钠或过硼酸钾。选择过硼酸盐作为催化剂的好处为：反应完成后催化剂无需进行分离，降低生产成本，还有催化剂参与反应的产物蓖麻油酸硼酸盐有例好的减摩防锈功能。
该催化剂的用量一般为反应物总重量的0.01-15％；根据催化剂的类型和催化效果的不同，对其用量进行调整。
当使用过硼酸或过硼酸盐作为催化剂，其用量优选为反应物总重量的0.3-0.5％。
上述的惰性气体为氮气。
上述脂肪醇选自正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、十四碳醇、异构十四醇、异构十五醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇、硬脂醇、花生醇中的一种或几种的混合物。
上述脂肪醇聚氧乙烯醚选自商品型号为AEO-9，AEO-10，AEO-12，AEO-15中的一种。
上述磷酸盐选自磷酸钾、偏磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸钠、偏磷酸钠中的一种或几种。
此外，本发明还提供了上述环保微量切削液的制备方法：即、称取微量润滑油前体、蓖麻油酸聚乙二醇酯、脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、磷酸盐溶液(将磷酸盐预先溶于去离子水中进行使用)在40～60℃温度下混合搅拌至透明或半透明时即可。
在使用时，将上述环保微量切削液加水1-5倍搅拌至透明或半透明后加入微量润滑装置中使用。
发明的作用与效果
采用本发明制备的环保微量切削液，蓖麻油酸和硼酸盐反应生成的蓖麻油硼酸盐，有较好的减摩效果，防锈效果，同时又是一种阴离子表面活性剂。蓖麻油酸聚乙二醇酯有优异的极压抗磨性、良好的润滑性，同时是一种非离子型表面活性剂，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量切削液中。
在本发明中，脂肪醇是优良的润滑剂，生物降解性好。
在本发明中，脂肪醇聚氧乙烯醚提供良好的润滑性，是O/W型非离子表面活性剂，同时具有良好的生物降解性。
在本发明中，磷酸盐，具有良好极压抗磨性和防锈缓蚀性。
选用上述各组分进行复配后，能良好的解决加工过程中的工件润滑和冷却问题，而且本发明的油品无需添加含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂的情况下，仍旧具有极好的极压抗磨性，不但环保且可有效的延长刀具使用寿命。
具体实施方式
实施例一
将900g蓖麻油酸、100g四硼酸钾放入搅拌器内，在100℃的温度下搅拌反应4小时，即为蓖麻油硼酸钾盐，作为一种微量切削液前体前体。
称取上述微量润滑油前体150g、蓖麻油酸聚乙二醇酯150g、油醇350g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)150g、200g磷酸氢二钾溶液(将10g磷酸氢二钾预先溶于190g去离子水中)在50℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法为：
步骤一：将500g蓖麻油酸、750g聚乙二醇(PEG-400)和催化剂(4g过硼酸钠)分别投入聚合釜内；
步骤二：充入氮气置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至200℃，反应4.5小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
将上述微量切削液和水按重量比1:1混合搅拌后应用于铝合金零部件车削加工，数控车床型号：CZ-30。原来用乳化切削液(浓度约5％)进行循环润滑冷却，现在改为KS-2106微量润滑装置(2喷嘴，所用喷嘴为上海金兆节能科技有限公司提供的节能喷嘴)和上述微量切削液，工作时间8小时/天，结果如下表：
项目 传统润滑方式 微量润滑方式
润滑剂消耗(升/天) 8升 0.12升
车刀平均使用寿命 7天 8天
实施例二
将950g蓖麻油酸、50g硼酸钠放入搅拌器内，在110℃的温度下搅拌反应3小时，即为蓖麻油硼酸钠盐，作为一种微量切削液前体前体。
称取上述微量润滑油前体200g、蓖麻油酸聚乙二醇酯200g、SAFOL16异构醇(沙索公司生产，主要成分为C16异构醇)300g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-10)200g、100g磷酸钾溶液(将5g磷酸钾预先溶于95g去离子水中)在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法为：
步骤一：将500g蓖麻油酸、1000g聚乙二醇(PEG-600)和催化剂分别投入聚合釜内；
步骤二：充入氮气置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至220℃，反应4小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
实施例三
将920g蓖麻油酸、80g偏硼酸钾放入搅拌器内，在90℃的温度下搅拌反应4小时，即为蓖麻油硼酸钾盐，作为一种微量切削液前体前体。
称取上述微量润滑油前体100g、蓖麻油酸聚乙二醇酯100g、ISALCHEM145异构醇(沙索公司生产，主要成分为C14/15异构醇)400g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-15)150g、250g磷酸二氢钾溶液(将8g磷酸二氢钾预先溶于242g去离子水中)在50℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法为：
步骤一：将500g蓖麻油酸、500g聚乙二醇(PEG-200)和催化剂(3g过硼酸钾)分别投入聚合釜内；
步骤二：充入氮气置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至180℃，反应5小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
实施例四
将940g蓖麻油酸、60g硼酸钾放入搅拌器内，在100℃左右的温度下搅拌反应3.5小时，即为蓖麻油硼酸钾盐，作为一种微量切削液前体前体。
称取上述微量润滑油前体120g、蓖麻油酸聚乙二醇酯180g、Synative ALG20异构醇(巴斯夫公司生产，主要成分为C20异构醇)320g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-12)100g、280g磷酸钠溶液(将6g磷酸氢二钾预先溶于274g去离子水中)在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法为：
步骤一：将500g蓖麻油酸、750g聚乙二醇(PEG-400)和催化剂(15g阳离子交换树脂)分别投入聚合釜内；
步骤二：充入氮气置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至210℃，反应4小时；
步骤四：减压除去水份，去除阳离子交换树脂，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
实施例五
将930g蓖麻油酸、70g硼酸钠放入搅拌器内，在100℃的温度下搅拌反应4小时，即为蓖麻油硼酸钠盐，作为一种微量切削液前体前体。
称取上述微量润滑油前体180g、蓖麻油酸聚乙二醇酯120g、Synative ALG16异构醇(巴斯夫公司生产，主要成分为C16异构醇)360g、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)180g、160g偏磷酸钾溶液(将10g偏磷酸钾预先溶于150g去离子水中)在50℃温度下混合搅拌至透明时即为一种微量切削液。
上述蓖麻油酸聚乙二醇酯的制备方法为：
步骤一：将500g蓖麻油酸、600g聚乙二醇(PEG-400)和催化剂(4g过硼酸钠)分别投入聚合釜内；
步骤二：充入氮气置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至200℃，反应4.5小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
将上述环保可降解微量切削液和水按重量比1:2混合搅拌后应用于铝合金零部件车铣加工，数控加工中心型号：CMV510AII。原来用乳化液(浓度约5％)进行循环润滑冷却，现在改为KS-2106微量润滑装置2喷嘴(所用喷嘴为上海金兆节能科技有限公司提供的节能喷嘴)和微量切削液，结果如下表：
项目 传统润滑方式 微量润滑方式
加工一组零件所需时间 10分钟 10分钟
润滑剂消耗 10kg/天 0.18kg/天
工作现场 切削液到处流，现场脏乱 十分干净

Claims (10)

1.一种微量切削液前体，其特征在于：由如下重量百分比的组分制造而成：
硼酸盐 5-10％；
蓖麻油酸 90-95％。
2.如权利要求1所述的一种微量切削液前体，其特征在于：
所述硼酸盐选自硼酸钠、硼酸钾、四硼酸钾、偏硼酸钾中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的一种微量切削液前体的制备方法，其特征在于：
将蓖麻油酸、硼酸盐放入搅拌器内，在90-110℃的温度下搅拌反应3-4小时，即为一种微量切削液前体。
4.一种微量切削液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：
5.如权利要求4所述的一种微量切削液，其特征在于：
所述蓖麻油酸聚乙二醇酯由包括以下步骤的方法制造而成：
步骤一：将蓖麻油酸、聚乙二醇和催化剂依次投入聚合釜内；
步骤二：充入惰性气体置换出聚合釜内的空气；
步骤三：边搅拌边升温至180℃-220℃，反应4-5小时；
步骤四：减压除去水份，即为蓖麻油酸聚乙二醇酯。
6.如权利要求5所述的一种微量切削液，其特征在于：
所述蓖麻油酸与聚乙二醇的重量比为1:1-2；
所述催化剂的使用量优选为反应物总重量的0.3-0.5％。
7.如权利要求5所述的一种微量切削液，其特征在于：
所述聚乙二醇选自分子量为200-600的聚乙二醇中的一种或几种；
所述聚乙二醇优选自PEG-200，PEG-300，PEG-400，PEG-600中的一种或几种。所述催化剂优选自有机酸、无机酸、金属盐、阳离子交换树脂中的一种或几种混合物；
所述催化剂优选自过硼酸或过硼酸盐；
所述催化剂最优选自过硼酸盐优选过硼酸钠或过硼酸钾。
8.如权利要求4所述的一种微量切削液，其特征在于：
所述脂肪醇选自正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、十四碳醇、异构十四醇、异构十五醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇、硬脂醇、花生醇中的一种或几种的混合物；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚优选自AEO-9，AEO-10，AEO-12，AEO-15；
所述磷酸盐优选自磷酸钾、偏磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸钠、偏磷酸钠中的一种或几种。
9.如权利要求4一种环保微量切削液的制备方法，其特征在于：将微量润滑油前体、蓖麻油酸聚乙二醇酯、脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、磷酸盐水溶液，在40～60℃温度下混合搅拌至透明或半透明时即可。
10.如权利要求4一种环保微量切削液，其特征在于：
所述环保微量切削液在使用时，添加1-5倍的水，搅拌至透明或半透明后加入微量润滑装置中使用。
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