CN112852519A - 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法 - Google Patents

一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112852519A
CN112852519A CN202110032696.6A CN202110032696A CN112852519A CN 112852519 A CN112852519 A CN 112852519A CN 202110032696 A CN202110032696 A CN 202110032696A CN 112852519 A CN112852519 A CN 112852519A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
molecular sieve
nano
working fluid
emt molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110032696.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112852519B (zh
Inventor
张立
刘昆
赵登峰
边峰
李传峰
张兴芝
赵新刚
周晓蔚
朱建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Aifulai New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Aifulai New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Aifulai New Material Technology Co ltd filed Critical Shandong Aifulai New Material Technology Co ltd
Priority to CN202110032696.6A priority Critical patent/CN112852519B/zh
Publication of CN112852519A publication Critical patent/CN112852519A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112852519B publication Critical patent/CN112852519B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
    • C10M125/26—Compounds containing silicon or boron, e.g. silica, sand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M177/00—Special methods of preparation of lubricating compositions; Chemical modification by after-treatment of components or of the whole of a lubricating composition, not covered by other classes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/04—Elements
    • C10M2201/05—Metals; Alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/10—Compounds containing silicon
    • C10M2201/102—Silicates
    • C10M2201/103—Clays; Mica; Zeolites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2203/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2203/10—Petroleum or coal fractions, e.g. tars, solvents, bitumen
    • C10M2203/106—Naphthenic fractions
    • C10M2203/1065—Naphthenic fractions used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2205/00—Organic macromolecular hydrocarbon compounds or fractions, whether or not modified by oxidation as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2205/16—Paraffin waxes; Petrolatum, e.g. slack wax
    • C10M2205/163—Paraffin waxes; Petrolatum, e.g. slack wax used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • C10M2207/14—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C10M2207/141—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings monocarboxylic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28—Esters
    • C10M2207/281—Esters of (cyclo)aliphatic monocarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28—Esters
    • C10M2207/283—Esters of polyhydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28—Esters
    • C10M2207/286—Esters of polymerised unsaturated acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/104—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/108—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups etherified
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/02—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
    • C10M2215/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/02—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
    • C10M2215/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2215/042—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing hydroxy groups; Alkoxylated derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
    • C10M2219/044—Sulfonic acids, Derivatives thereof, e.g. neutral salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2225/00—Organic macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2225/04—Organic macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions obtained by phosphorisation of macromolecualr compounds not containing phosphorus in the monomers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2227/00—Organic non-macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2203/00, C10M2207/00, C10M2211/00, C10M2215/00, C10M2219/00 or C10M2223/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2227/06—Organic compounds derived from inorganic acids or metal salts
    • C10M2227/061—Esters derived from boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明属于金属切削加工技术领域，具体涉及一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油10～25％，合成酯10～25％，乳化剂5～15％，防锈剂5～15％，极压剂3～15％，杀菌剂0.1～3％，其余为去离子水，所述的杀菌剂为负载金属的纳米EMT分子筛，纳米EMT分子筛的晶体尺寸为5～95纳米。本发明中的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂能够取代常见的有毒的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等化学杀菌剂，解决了常见化学杀菌剂对环境的污染和使用者的伤害问题。本发明的含有负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂的金属加工液，能够满足现场加工时所要求的润滑、冷却、乳液稳定性、抗腐蚀性等要求，同时具有安全环保的特点，复合绿色化学的理念，应用前景十分广阔。

Description

一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法
技术领域
本发明属于金属切削加工技术领域，具体涉及一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法。
背景技术
随着中国经济的持续快速发展，城市进程和工业化进程不断增加，国家对环保的重视程度也越来越高。金属加工液因其自身性质，无论是乳化液、半合成还是全合成加工液，均易受到微生物污染，尤其在春夏季节，微生物容易大量繁殖从而导致金属加工液腐败。当细菌在金属加工液中大量繁殖时，会导致加工液的pH值下降，并产生难闻的气体；当真菌在金属加工液中大量繁殖时，加工液中会出现块状物，容易堵塞机床循环***。这些有害微生物会引起加工液腐败变质，导致金属加工液润滑性、防锈性、稳定性等性能的降低，对机器、加工工件、加工刀具产生磨损和腐蚀，产生的恶臭会影响工厂的环境，刺激操作人员的皮肤和呼吸道等严重影响使用者的身体健康。
目前，抑制金属加工液中微生物生长最常用的方法是加入化学杀菌剂，主要种类有甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等。化学杀菌剂起到的作用：一是抑制微生物代谢活动，抑制其生长；二是破坏微生物代谢机制或破坏菌体结构，起到杀菌作用。添加常见的化学杀菌剂虽然行之有效，但是这些杀菌剂不可避免的挥发并接触到使用者皮肤，将会严重损害环境和使用者的身体健康。中国专利201710313546.6明确指出，甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等已经被欧美发达国家禁止使用。因此，在本领域中亟需寻找一种新型的环保杀菌剂应用于金属加工液的产品。
工业上采用常规方法合成分子筛的晶粒尺寸一般大于1μm，而纳米分子筛是指晶粒尺寸小于100nm的分子筛，由于其较小晶粒尺寸和较大比表面积，纳米分子筛表现出常规尺度分子筛所不具备的尺寸效应、表面效应、体积效应和量子隧道效应。由于纳米分子筛的晶粒尺寸小于100nm，纳米分子筛分散于水溶液之后，能形成非常稳定的胶体溶液，这为纳米分子筛负载金属用作金属加工液的环保杀菌剂提高了可能，而普通的微米级分子筛溶于水之后容易形成沉淀，不能用作金属加工液的杀菌剂。目前还没有文献报道负载金属的纳米分子筛用在金属加工液中，主要因为金属加工液的配方体系十分复杂，负载金属的纳米分子筛不仅需要满足在现场加工时所要求的润滑、冷却、乳液稳定性、抗腐蚀性等特点，而且还需要满足良好的生物稳定性。此外，需要指出的是，负载金属前驱体的纳米分子筛需要经过高温焙烧将金属前驱体转化为金属氧化物，然后再经过高温还原(如氢气)之后才具有杀菌性能。然而这个高温焙烧和高温还原过程会导致纳米分子筛发生团簇形成微米尺度的分子筛，而形成的微米尺度的分子筛在金属加工液中容易形成沉淀，不能用作金属加工液的杀菌剂。因此，在本领域中亟需寻找一种负载金属的纳米分子筛杀菌剂的新制备方法，使其能够顺利应用于金属加工液的产品。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种环保型高性能的金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油10～25％，合成酯10～25％，乳化剂5～15％，防锈剂5～15％，极压剂3～15％，杀菌剂0.1～3％，其余为去离子水，所述的杀菌剂为负载金属的纳米EMT分子筛；所述的负载金属为铝、铁、银、锌元素中的一种或两种的组合；所述的纳米EMT分子筛的晶体尺寸为5～95纳米，该金属加工液的制作方法包括以下步骤：
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将纳米EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解金属前驱体得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.001～0.05：1，在5～95℃温度下搅拌反应0.5～48小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在5～40℃温度下，经伽马射线辐照2～48小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将基础油加热到30～80℃，加入合成酯和乳化剂，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解防锈剂、极压剂形成混合溶液，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液。
作为优选方案，所述的基础油为环烷基矿物油、石蜡基矿物油、加氢精制油的一种或两种的组合。
作为优选方案，所述的合成酯为三羟甲基丙烷油酸酯、异辛醇油酸酯、聚蓖麻油酸酯、多元醇酯的一种或两种的组合。
作为优选方案，所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷醇酰胺的一种或两种的组合。
作为优选方案，所述的防锈剂为十二苯磺酸钠、苯甲酸钠、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甲基葵胺、二甲基乙醇胺、苯甲酸单乙醇胺的一种或两种的组合。
作为优选方案，所述的极压剂为油酸硼酸酯、水溶性硼酸酯、脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯的一种或两种的组合。
本发明的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，依据的化学原理在于，根据氧化还原理论，伽马射线(如钴-60放射源)辐照产生的水和电子(标准电极电势为-2.77eV)能够还原除碱、碱土金属以外的所有金属离子。需要指出，伽马射线辐照可为金属前驱体在纳米分子筛上的还原及金属团簇成核生长过程提供一个均一、极纯、高效、稳定的环境，并能在常温常压下进行，这些有效避免了常规高温焙烧、高温还原过程的缺点。此外，纳米分子筛具有使用伽马射线辐照还原法的独特优势，它小于100nm的晶粒尺寸使其能够在水中形成非常稳定的胶体溶液(Zeta电位：-45mV；至少稳定6个月)，可为伽马射线辐照提供均一、恒定的还原环境，这是普通微米级分子筛所不能满足的，而又恰恰是伽马射线辐照还原的必要条件。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，提供了一种负载金属的纳米EMT分子筛的环保杀菌剂，该杀菌剂具有成本低廉、安全、无毒、绿色环保等特点，能够取代常见的有毒的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等化学杀菌剂，避免了常见化学杀菌剂对环境的污染和使用者的伤害。
(2)本发明的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，提供了一种负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂的新型制备方法，采用伽马射线辐照在较低的温度下将金属前驱体一步还原为金属，避免了传统的高温焙烧和高温还原过程，有效防止纳米分子筛团聚形成微米分子筛，使得负载金属的纳米EMT分子筛能够作为杀菌剂应用于金属加工液的产品。
(3)本发明的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，发现含有负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂的金属加工液，具有良好的杀菌效果和生物稳定性，能够满足现场加工时所要求的润滑、冷却、乳液稳定性、抗腐蚀性等要求，同时具有安全环保的特点，复合绿色化学的理念，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为实施例1所制备的负载金属铝的纳米EMT分子筛的SEM图；
图2为实施例1所制备的负载金属铝的纳米EMT分子筛的XRD图；
图3为实施例2所制备的负载金属银的纳米EMT分子筛的SEM图；
图4为实施例2所制备的负载金属银的纳米EMT分子筛的XRD图。
具体实施方式
为便于理解本发明的内容，本发明现列举实施例如下。所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。因为本发明也可以通过其他的不脱离本发明技术特征的方案来描述阐释，所以所有在本发明范围内或等同发明范围内的改变均应属于本发明的保护范围。
下面结合实施例和应用例，进一步阐述本发明。
实施例1
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将平均粒径尺寸为20纳米的EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解硝酸铝得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.002：1，在8℃温度下搅拌反应1小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在8℃温度下，经伽马射线辐照45小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将环烷基矿物油加热到35℃，加入三羟甲基丙烷油酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解三乙醇胺、二异丙醇胺、油酸硼酸酯形成混合溶液，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油22％，合成酯12％，乳化剂10％，防锈剂10％，极压剂6％，负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂2％，其余为去离子水。
图1是本实施例制备的负载金属铝的纳米EMT分子筛的SEM图，经统计纳米EMT分子筛的平均粒径尺寸为20纳米，说明采用伽马射线辐照法能够有效避免纳米分子筛团聚生成微米尺度的分子筛，进一步表明这种负载金属铝的纳米EMT分子筛能够长期稳定分散于金属加工液中而不会形成沉淀。图2是本实施例制备的负载金属铝的纳米EMT分子筛的XRD图，没有金属铝和氧化铝的衍射峰，表明铝元素具有较高的分散度。
实施例2
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将平均粒径尺寸为70纳米的EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解硝酸银得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.01：1，在15℃温度下搅拌反应6小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在20℃温度下，经伽马射线辐照20小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将石蜡基矿物油加热到40℃，加入聚蓖麻油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解二甲基葵胺、二甲基乙醇胺、水溶性硼酸酯形成混合溶液，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油12％，合成酯23％，乳化剂6％，防锈剂8％，极压剂5％，负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂1％，其余为去离子水。
图3是本实施例制备的负载金属银的纳米EMT分子筛的SEM图，经统计纳米EMT分子筛的平均粒径尺寸为70纳米，说明采用伽马射线辐照法能够有效避免纳米分子筛团聚生成微米尺度的分子筛，进一步表明这种负载金属铝的纳米EMT分子筛能够长期分散于金属加工液中而不会形成沉淀。图4是本实施例制备的负载金属银的纳米EMT分子筛的XRD图，没有金属银和氧化银的衍射峰，表明银元素具有较高的分散度。
实施例3
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将平均粒径尺寸为10纳米的EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解氯化铁得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.02：1，在50℃温度下搅拌反应10小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在30℃温度下，经伽马射线辐照10小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将加氢精制油加热到60℃，加入多元醇酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷醇酰胺，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解苯磺酸钠、苯甲酸钠、脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯形成混合溶液，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油17％，合成酯18％，乳化剂5.5％，防锈剂14％，极压剂14％，负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂2.5％，其余为去离子水。
实施例4
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将平均粒径尺寸为90纳米的EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解氯化锌得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.05：1，在90℃温度下搅拌反应40小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在39℃温度下，经伽马射线辐照3小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将环烷基矿物油加热到90℃，加入异辛醇油酸酯、聚蓖麻油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解三异丙醇胺、二甲基葵胺、油酸硼酸酯、水溶性硼酸酯，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油15％，合成酯14％，乳化剂14％，防锈剂14％，极压剂8％，负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂0.5％，其余为去离子水。
对比例1
1)同实施例1的步骤2)；
2)使用与实施例1相同质量的甲醛缩合物代替负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，其他同实施例1的步骤3)；
3)同实施例1的步骤4)。
对比例2
1)同实施例1的步骤2)；
2)使用与实施例1相同质量的酚类化合物代替负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，其他同实施例1的步骤3)；
3)同实施例1的步骤4)。
对比例3
1)同实施例1的步骤2)；
2)使用与实施例1相同质量的硼酸胺代替负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，其他同实施例1的步骤3)；
3)同实施例1的步骤4)。
将实施例1～4制备的负载金属的EMT纳米分子筛杀菌剂分散于去离子水中，能够观察到形成了胶体溶液，这是因为EMT纳米分子筛的平均晶粒尺寸为5～95纳米，符合形成胶体的条件。经2个月的观察，发现该胶体溶液依然稳定，这些都表明采用伽马射线辐照法能够有效避免纳米分子筛团聚生成微米尺度的分子筛，进一步表明这种负载金属铝的纳米EMT分子筛能够长期稳定分散于金属加工液中而不会形成沉淀。
将实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液置于实验室中进行生物稳定性测试，金属加工液的pH变化是金属加工液发生腐败的一个标准参数，pH变化越明显，表明金属加工液发生腐败越严重，腐败的金属加工液将导致金属加工液润滑性、防锈性、稳定性等性能的降低，对机器、加工工件、加工刀具产生磨损和腐蚀。此外，金属加工液的气味变化是金属加工液发生腐败的另一个标准参数，例如硫酸还原菌会导致金属加工液释放出微量的剧毒剧臭的硫化氢气体，气味越大，表明金属加工液发生腐败越严重，产生的恶臭会影响工厂的环境，刺激操作人员的皮肤和呼吸道等严重影响使用者的身体健康。
由表1可以看出，采用负载金属的纳米分子筛杀菌剂的实施例1～4的pH值变化较小(0.9～1.2％)，而采用常见的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺杀菌剂的对比例1～3的pH值发生了明显变化(3.2～6.0％)，采用负载金属的纳米分子筛杀菌剂的实施例1～4经过6周测试后没有任何气味，而采用常见的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺杀菌剂的对比例1、2、3分别在第3周、第6周、第4周有明显的恶臭气味。通过pH值和不良气味的标准，认为实施例1～4的生物稳定性、抗腐败性明显优于对比例1～3。
表1实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液的pH值和生物稳定性
Figure BDA0002893021520000081
需要强调的是，在使用金属加工液时，使用者的皮肤、眼睛等不可避免的会接触到金属加工液，而对比例1～3中的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等化学杀菌剂会严重影响使用者的身体健康。中国专利201710313546.6明确指出，甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等已经被欧美发达国家禁止使用。而本实施例1～4使用的负载金属的纳米分子筛已经被证明对人体是无毒、无害的(Laurent,S等，Corona protein composition and cytotoxicityevaluation of ultra-small zeolites synthesized from template free precursorsuspensions.Toxicol.Res.2013,2,270-279)。对人体的安全性是本实施例1～4优于对比例1～3的重要特征。
实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液的润滑性测试结果如表2所示，攻丝扭矩值越小代表润滑性能越好，由表2可见，在具有代表性的铁工件和铝工件上，本发明的实施例1～4的润滑性能明显优于对比例1～3。
表2实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液的润滑性能
攻丝扭矩值(Ncm) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
铝工件(Al 6021) 90 93 89 92 98 100 96
铁工件(304) 106 109 110 114 120 124 126
实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液的消泡性能测试结果如表3所示，消泡高度越低和消泡时间越短代表消泡性能越好，由表3可见，本发明的实施例1～4的消泡性能明显优于对比例1～3。
表3实施例1～4和对比例1～3制备的金属加工液的消泡性能
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
消泡高度(毫升) 60 55 55 60 80 75 70
消泡时间(分钟) 18 20 15 22 27 32 35
由表1、表2和表3能够得出以下结论：本发明的负载金属的纳米EMT分子筛的环保杀菌剂，能够取代常见的有毒的甲醛缩合物、酚类化合物、硼酸胺等化学杀菌剂，避免了常见化学杀菌剂对环境的污染和使用者的伤害。本发明的含有负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂的金属加工液，具有良好的杀菌效果和生物稳定性，能够满足现场加工时所要求的润滑、冷却、乳液稳定性、抗腐蚀性等要求，同时具有安全环保的特点。

Claims (3)

1.一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，其特征在于，该金属加工液的原料按照重量百分比包括以下组成：基础油10～25％，合成酯10～25％，乳化剂5～15％，防锈剂5～15％，极压剂3～15％，杀菌剂0.1～3％，其余为去离子水，所述的杀菌剂为负载金属的纳米EMT分子筛；所述的负载金属为铝、铁、银、锌元素中的一种或两种的组合；所述的纳米EMT分子筛的晶体尺寸为5～95纳米，该金属加工液的制作方法包括以下步骤：
1)负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂：将纳米EMT分子筛加入到去离子水中搅拌形成胶体溶液，用去离子水溶解金属前驱体得到混合溶液，将混合溶液逐渐滴加到胶体溶液中，控制金属元素与纳米EMT分子筛的质量比为0.001～0.05：1，在5～95℃温度下搅拌反应0.5～48小时，使溶液中的金属前驱体与纳米EMT分子筛中的阳离子发生彻底的交换，经过滤、洗涤后将负载金属前驱体的纳米EMT分子筛再次分散到水溶液中，利用钴-60作为放射源，在5～40℃温度下，经伽马射线辐照2～48小时，将金属前驱体一步经伽马射线辐照还原为金属，得到负载金属的纳米EMT分子筛；
2)油基混合液的制备：将基础油加热到30～80℃，加入合成酯和乳化剂，搅拌均匀后备用；
3)水基混合液的制备：用去离子水溶解防锈剂、极压剂形成混合溶液，再向其加入步骤1)得到的负载金属的纳米EMT分子筛杀菌剂，搅拌均匀后备用；
4)金属加工液的合成：将步骤2)和步骤3)得到的油基混合液和水基混合液混合，高速搅拌形成均匀透明溶液，即得到环保型高性能的金属加工液。
2.如权利要求1所述的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，其特征在于，所述的基础油为环烷基矿物油、石蜡基矿物油、加氢精制油的一种或两种的组合；所述的合成酯为三羟甲基丙烷油酸酯、异辛醇油酸酯、聚蓖麻油酸酯、多元醇酯的一种或两种的组合；所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷醇酰胺的一种或两种的组合；所述的防锈剂为十二苯磺酸钠、苯甲酸钠、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、二甲基葵胺、二甲基乙醇胺、苯甲酸单乙醇胺的一种或两种的组合；所述的极压剂为油酸硼酸酯、水溶性硼酸酯、脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯的一种或两种的组合。
3.如权利要求1所述的一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法，其特征在于，该金属加工液适用于各类机械零件的切削、磨削加工。
CN202110032696.6A 2021-01-12 2021-01-12 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法 Active CN112852519B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110032696.6A CN112852519B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110032696.6A CN112852519B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112852519A true CN112852519A (zh) 2021-05-28
CN112852519B CN112852519B (zh) 2022-08-09

Family

ID=76002527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110032696.6A Active CN112852519B (zh) 2021-01-12 2021-01-12 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112852519B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023283714A1 (pt) * 2021-07-13 2023-01-19 Bondmann Química Ltda Fluido de usinagem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531946A (zh) * 2009-04-22 2009-09-16 上海应用技术学院 一种绿色半合成双基础油金属切削液及其制备方法
CN102845471A (zh) * 2012-07-27 2013-01-02 烟台大学 一种银基复合颗粒、其制备方法及含有该颗粒的抗菌剂
WO2014088383A1 (fr) * 2012-12-05 2014-06-12 Universite Hassan Ii-Mohammedia Procede d'elaboration de nanoparticules metalliques dans une emulsion acqueuse de latex sous l'effet d'irradiation micro-ondes
CN110790338A (zh) * 2019-09-29 2020-02-14 中冶华天工程技术有限公司 用于水体杀菌和净化的双功能材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531946A (zh) * 2009-04-22 2009-09-16 上海应用技术学院 一种绿色半合成双基础油金属切削液及其制备方法
CN102845471A (zh) * 2012-07-27 2013-01-02 烟台大学 一种银基复合颗粒、其制备方法及含有该颗粒的抗菌剂
WO2014088383A1 (fr) * 2012-12-05 2014-06-12 Universite Hassan Ii-Mohammedia Procede d'elaboration de nanoparticules metalliques dans une emulsion acqueuse de latex sous l'effet d'irradiation micro-ondes
CN110790338A (zh) * 2019-09-29 2020-02-14 中冶华天工程技术有限公司 用于水体杀菌和净化的双功能材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. DONG ET AL.: "Silver confined within zeolite EMT nanoparticles: preparation and antibacterial properties", 《NANOSCALE》 *
J. KECHT ET AL.: "Colloidal Zeolites as Host Matrix for Copper Nanoclusters", 《CHEMISTRY OF MATERIALS》 *
KAMYAR SHAMELI ET AL.: "Synthesis of silver/montmorillonite nanocomposites using γ-irradiation", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOMEDICINE》 *
张志扬等: "分子筛包嵌Ag团簇新型双功能材料用于水体杀菌", 《复合材料学报》 *
翟庆洲: "《纳米技术》", 31 March 2006, 兵器工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023283714A1 (pt) * 2021-07-13 2023-01-19 Bondmann Química Ltda Fluido de usinagem

Also Published As

Publication number Publication date
CN112852519B (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018032853A1 (zh) 一种微乳切削液及其制备工艺
US4129509A (en) Metalworking fluid compositions and methods of stabilizing same
CN106118834B (zh) 一种使用寿命长的铝合金切削液及其制备方法
US3374171A (en) Aqueous lubricant compositions containing an alkanolamine, a saturated organic acid and a polyoxyalkylene glycol
CN112852519B (zh) 一种环保型高性能的金属加工液及其制备方法
CN107418673B (zh) 一种基于聚异丁烯基琥珀酸酐的乳化体系的切削液及其制备方法和应用
CN118475674A (zh) 水基悬浮液以及包含所述水基悬浮液的切削液
CN108865388A (zh) 一种含纳米颗粒硫化钼的合成型切削液及其制备方法
CN112852520B (zh) 一种生物稳定型的金属加工用切削液
CN109810749B (zh) 一种全合成切削液
CN111876226A (zh) 一种水溶性冲压拉伸润滑剂及其制备方法
CN113736544B (zh) 一种环保水溶性不锈钢薄板冲压油及其制备方法
CN109722331A (zh) 一种全合成切削液的制备工艺
CN113563959B (zh) 一种高抗磨性水基切削液及其制备方法
US5106519A (en) Conditioning additive for metal working bath
EP0290899A2 (de) Zusatzmittel für Bohrflüssigkeiten, Herstellung und Verwendung
WO2021012753A1 (zh) 纳米铜在切削液中的应用
CN117143656B (zh) 一种基于废变压器油的生物稳定型润滑油及其制备方法
CN109517660B (zh) 一种切削液
CN106978233B (zh) 一种高温抗磨减摩复配添加剂及其应用
CN113201392A (zh) 一种钢板带表面加工功能型润滑剂、制备方法及在线检测***
CN110591803A (zh) 一种适于铝合金加工的车削机用无毒水基切削液及其制备方法
CA1087156A (en) Metalworking fluid compositions and methods of stabilizing same
CN108395924A (zh) 全合成切削液
CN103232886A (zh) 含铜离子的水性切削液、制备方法及使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant