CN114940923A - 一种高性能水溶性半合成切削液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能水溶性半合成切削液及制备方法，涉及切削液技术领域，所述切削液由以下重量份的原料组成：包括水溶性醇胺10‑20份、复配型表面活性剂1‑3份、聚乙二醇型乳化剂2‑10份、三乙醇胺油酸皂1‑4份、三醋酸甘油酯3‑8份、羟基化复合颗粒1‑5份、防腐蚀纳米颗粒3‑10份、植物油10‑30份、成膜剂2‑7份、去离子水30‑80份。本发明制备的切削液，利用制备的羟基化复合颗粒以及防腐蚀纳米颗粒，代替传统的防腐剂以及防锈剂，不仅可以减少切削液中因原料种类过多造成的分层现象，大大减少了切削液的存放问题，而且有效提高了切削液的防腐以及防锈性能，使得金属再切削、磨加工后不易出现生锈、电化学腐蚀黑斑的问题，大大减少了金属工件在车间的存放问题。

Description

一种高性能水溶性半合成切削液及制备方法
技术领域
本发明属于切削液技术领域，特别是一种高性能水溶性半合成切削液及制备方法。
背景技术
切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。常见的水溶性切削液存在防锈、防腐效果不足的缺陷，并且生产成本较高，不能满足现代社会对水溶性切削液的需求。
例如中国专利CN2017106485300公开了一种数控机床切削液及其制备方法，包括以下按重量份计的原料：改性植物油5-15份，溶剂9-18份，有机羧酸酰胺6-10份，乙醇胺5-8份，缓蚀功能的钠盐6-15份，缓蚀剂7-13份，表面活性剂4-7份，油酸三乙醇胺5-10份，乳化硅油0.1-0.5份，乙二胺四乙酸二钠0.02-0.05份，防腐剂0.8-1.2份，去离子水30-40份。本发明环保又具有优异的冷却、润滑、清洗、极压和防腐性能，具有极高的物理稳定性和抗硬水性，尤其适用于数控机床的金属加工；又例如中国专利CN2018110421166公开了一种高效轴承磨切哦那个切削液及其制备方法和实用方法，包括下列重量份的原料制成：烷基苯磺酸钠2-3、妥尔油14-15、三羟乙胺1-2、亚硝酸钠1-2、癸二酸三乙醇胺1-2、三乙醇胺1-2、硬脂酸1-2、四硼酸钾1-2、助剂6-8、水200；本发明的切削液选用妥尔油,具有优异的润滑性和极压性，同时添加四硼酸钠，提高了抗磨性和抗菌防腐性；上述现有技术中得切削液虽然具有一定得防腐性能，但是效果一般，并且稳定性较差，一出现分层现象，同时，上述切削液虽然可以通过添加防锈剂达到一定的防锈效果，但是添加的防锈剂无法在金属表面聚集并形成稳定的保护膜，从而造成切削液在实际使用过程中，防锈效果并不理想，使得金属在经过切削、磨加工后依然会出现生锈的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能水溶性半合成切削液及制备方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种高性能水溶性半合成切削液，它由以下重量份的原料组成：
包括水溶性醇胺10-20份、复配型表面活性剂1-3份、聚乙二醇型乳化剂2-10份、三乙醇胺油酸皂1-4份、三醋酸甘油酯3-8份、羟基化复合颗粒1-5份、防腐蚀纳米颗粒3-10份、植物油10-30份、成膜剂2-7份、去离子水30-80份；
其中，所述水溶性醇胺选自一异丙醇胺、一乙醇胺中至少一种；
所述植物油选自大豆油、蓖麻油中至少一种；
所述表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、丙三醇聚合物、聚乙二醇中任一一种；
成膜剂选自聚异丁烯琥珀酸苷、聚异丁烯马来酸酐中至少一种。
更进一步，所述羟基化复合颗粒的制备方法如下：
1)将适量的去离子水、异辛烷、硝酸钙以及无水乙醇混合，经超声震荡后得到混合液A,再将适量的无水乙醇和钛酸四丁酯混合，在100-300r/mi n下搅拌均匀，并添加冰醋酸以及硝酸，混匀后得到混合液B；
2)将混合液B在500-1000r/mi n的搅拌条件下缓慢滴加到混合液A中，在室温条件下静置5-10后，得到白色凝胶，将白色凝胶置于真空烘箱中干燥后，经反复醇洗水洗，再置于真空烘箱中干燥，然后进行高温煅烧，冷却至室温后进行研磨，得到微米级颗粒；
3)将上述微米级颗粒超声分散于去离子水中，得到分散液，通入N2O10-30mi n进行辐照，将辐照后的分散液透析5-10d，冷冻干燥2-5d，即可得到所需的羟基化复合颗粒。
更进一步，所述溶液A中，去离子水、异辛烷、硝酸钙以及无水乙醇的比例为10-80mL:10-40g:5-30g:40-200mL；
所述超声震荡的功率为200-500W,震荡时间10-30mi n；
所述溶液B中，无水乙醇、钛酸四丁酯冰醋酸以及硝酸的比例为300-800mL:30-100g:1-10mL:1-10mL；
所述硝酸的质量浓度为10-30％。
更进一步，所述两次真空干燥的温度均为50-80℃，干燥时间均为5-10h；
所述高温煅烧的温度为300-500℃，煅烧2-7h；
所述微米级颗粒的粒径为5-30μm。
更进一步，所述分散液的固含量为2-8％；
所述辐照参数为：剂量率60-80Gy/mi n，剂量80-100kGy。
更进一步，所述防腐蚀纳米颗粒的制备方法如下：
1)将适量氮化硼粉末加入到容器中，加入异丙醇溶液，经超声搅拌后得到混合分散液，静置1-5h后进行离心处理，将上层清液真空辅助抽滤后，置于70-90℃烘箱中干燥3-7h，得到氮化硼纳米片；
2)将适量的氮化硼纳米片置于容器中，加入pH值为8.5的Tr i s缓冲液，超声搅拌后再加入盐酸多巴胺，在60-80℃水浴中机械搅拌，将得到的分散液静置冷却至室温，使用去离子水反复抽滤洗涤，置于50-80℃烘箱中干燥5-10h，得到复合氮化硼纳米片；
3)将复合氮化硼纳米片加入到盐酸溶液中，超声分散后，加入苯胺单体，置于冰水浴中搅拌1-3h，得到悬浮液，再称取过硫酸铵溶于等量的盐酸溶液中，并逐滴加入到悬浮液中，在0-5℃下搅拌反应10-15h后抽滤，依次用蒸馏水、乙醇反复洗涤至滤液呈无色，然后置于60-80℃烘箱中干燥20-25h，得到防腐蚀纳米颗粒。
更进一步，所述氮化硼粉末与异丙醇溶液的比例为2-10g:200-1000mL；
所述超声搅拌是在20-50kHz、200-500W条件下搅拌5-10h；
所述离心处理的转速为2000-5000r/mi n，处理时间10-30mi n。
更进一步，所述氮化硼纳米片、Tr i s缓冲液以及盐酸多巴胺的比例为0.1-1.0g:200-1000mL:0.6-3.0g；
所述超声搅拌是在20-50kHz、200-500W条件下搅拌1-3h；
所述机械搅拌的转速300-800r/mi n，搅拌5-10h。
更进一步，所述复合氮化硼纳米片与盐酸溶液的质量体积比为1:30-80g/mL；
所述两次使用的盐酸等量，并且浓度均为1.0-1.5mo l/L；
所述超声分散的功率为200-500W,分散时间20-50mi n；
所述苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比为30-80:1；
所述苯胺与过硫酸铵的摩尔比为4-6:1。
一种高性能水溶性半合成切削液的制备方法，包括以下制备步骤：
1)在常温常压下，先按重量份数将去离子水、水溶性醇胺、三乙醇胺油酸皂以及三醋酸甘油酯加入到容器中，持续搅拌30-50mi n，再加入聚乙二醇型乳化剂、植物油以及成膜剂，在搅拌状态下加入羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒，静止50-100mi n后滤去固体物；
2)在搅拌条件下，将容器升温至50-70℃，加入复配型表面活性剂，保温搅拌20-50mi n，自然冷却至室温，即可制得成品得切削液。
有益效果
1.针对现有技术中切削液存在的，稳定性较差，在存放过程中易发生分层现象，以及金属在经过切削或磨加工后，金属工件在存放过程中存在生锈或者电化学腐蚀的缺陷，本发明制备的切削液，利用制备的羟基化复合颗粒以及防腐蚀纳米颗粒，代替传统的防腐剂以及防锈剂，不仅可以减少切削液中因原料种类过多造成的分层现象，大大减少了切削液的存放问题，而且，有效提高了切削液的防腐以及防锈性能，使得金属再切削、磨加工后不易出现生锈、电化学腐蚀黑斑的问题，大大减少了金属工件在车间的存放问题。
2.本发明中，通过将金属醇盐分散在有机溶剂中，然后通过水解反应生成活性单体，活性单体聚合而形成溶胶，进行生成具有一定空间结构的凝胶，并通过将凝胶进行干燥、煅烧，从而获得微米级颗粒，并且由于在制备过程中引入了异辛烷，异辛烷具有较高的极性并且较为稳定，掺杂的异辛烷在微米级颗粒表面形成由大量极性分子组成的极性层，微米级颗粒表面的极性分子能够紧紧吸附在金属接触面上，并将微米级颗粒子在金属表面聚集起来，形成一层稳定的防护层，阻遏引起金属生锈的空气、水分以及酸性物质，从而起到防锈的作用；同时，为了提高微米级颗粒的在溶剂中的分散性，本发明中对微米级颗粒进行了羟基化处理，通过特定的辐照方式进行羟基化改性，使得微米级颗粒具有较高程度的羟基化，从而使得微米级颗粒可以在溶剂中稳定分布，不会出现沉聚现象，从而使得后续制备的切削液具有良好的稳定性。
3.本发明中，以氮化硼粉末作为原料，通过超声剥离法制得氮化硼纳米片，然后对其进行聚多巴胺功能化改性处理，使得氮化硼纳米片表面形成大量氢键，最后通过将聚苯胺原位聚合在氮化硼纳米片表面，由于氮化硼纳米片表面形成有大量氢键，通过氢键作用，使得原位聚合的聚苯胺可以牢固的附着在氮化硼纳米片表面，并形成夹层结构，利用具有夹层结构的氮化硼纳米片可以提高膜层的致密性，从而使得切削液在金属表面可以形成致密的保护膜，可以起到屏蔽水、氧等腐蚀介质的作用，并且还可以起到阳极钝化的作用，使得金属工艺不易出现电化学腐蚀，从而使得后续制备的切削液具有优良的防腐性能。
附图说明
图1为苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比对切削液防腐性影响图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能水溶性半合成切削液，按重量份数计，包括一异丙醇胺10份、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚1份、聚乙二醇型乳化剂2份、三乙醇胺油酸皂1份、三醋酸甘油酯3份、羟基化复合颗粒1份、防腐蚀纳米颗粒3份、大豆油10份、聚异丁烯琥珀酸苷2份、去离子水30份。
其中，羟基化复合颗粒的制备方法：
1)将10mL去离子水、10g异辛烷、5g硝酸钙以及40mL无水乙醇混合，在200W下超声震荡10mi n，得到混合液A,再将300mL无水乙醇和30g钛酸四丁酯混合，在100r/mi n下搅拌均匀，并添加1mL冰醋酸以及1mL质量浓度为10％的硝酸，混匀后得到混合液B；
2)将混合液B在500r/mi n的搅拌条件下缓慢滴加到混合液A中，在室温条件下静置5后，得到白色凝胶，转移至50℃真空烘箱中干燥5h，经反复醇洗水洗后，再置于50℃真空烘箱中干燥5h，然后经300℃煅烧2h，冷却至室温后进行研磨，得到粒径为5μm的微米级颗粒；
3)将上述微米级颗粒超声分散于去离子水中，得到固含量为2％的分散液，通入N2O10mi n进行辐照，辐照参数为：剂量率60Gy/mi n，剂量80kGy,将辐照后的分散液透析5d，冷冻干燥2d，即可得到所需的羟基化复合颗粒。
其中，防腐蚀纳米颗粒的制备方法：
1)称取2g氮化硼粉末加入到容器中，加入200mL异丙醇溶液，在20kHz、200W条件下超声搅拌5h，得到混合分散液，静置1h后以2000r/mi n转速离心10mi n，将上层清液真空辅助抽滤后，置于70℃烘箱中干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)称取0.2g氮化硼纳米片置于容器中，加入200mLpH值为8.5的Tr i s缓冲液，在20kHz、200W条件下超声搅拌1h，再加入0.6g盐酸多巴胺，在60℃水浴中，以300r/mi n搅拌5h，将得到的分散液静置冷却至室温，使用去离子水反复抽滤洗涤，置于50℃烘箱中干燥5h，得到复合氮化硼纳米片；
3)按照质量体积比为1:30g/mL，将复合氮化硼纳米片加入到1.0mo l/L的盐酸溶液中，以200W超声分散20mi n，然后按照苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比为30:1的配比，加入苯胺单体，置于冰水浴中搅拌1h，得到悬浮液，再按照苯胺与过硫酸铵的摩尔比为4:1，称取过硫酸铵溶于等量的1.0mo l/L的盐酸溶液中，逐滴加入到悬浮液中，在0℃下搅拌反应10h后抽滤，依次用蒸馏水、乙醇反复洗涤至滤液呈无色，然后置于60℃烘箱中干燥20h，得到防腐蚀纳米颗粒。
一种高性能水溶性半合成切削液的制备方法，包括以下制备步骤：
1)在常温常压下，先按重量份数将去离子水、一异丙醇胺、三乙醇胺油酸皂以及三醋酸甘油酯加入到容器中，持续搅拌30mi n，再加入聚乙二醇型乳化剂、大豆油以及聚异丁烯琥珀酸苷，在搅拌状态下加入羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒，静止50mi n后滤去固体物；
2)在搅拌条件下，将容器升温至50℃，加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，保温搅拌20mi n，自然冷却至室温，即可制得成品得切削液。
实施例2
一种高性能水溶性半合成切削液，按重量份数计，包括一乙醇胺15份、丙三醇聚合物2份、聚乙二醇型乳化剂6份、三乙醇胺油酸皂2份、三醋酸甘油酯5份、羟基化复合颗粒3份、防腐蚀纳米颗粒8份、大豆油15份、聚异丁烯马来酸酐5份、去离子水50份。
其中，羟基化复合颗粒的制备方法：
1)将60mL去离子水、20g异辛烷、20g硝酸钙以及150mL无水乙醇混合，在300W下超声震荡20mi n，得到混合液A,再将500mL无水乙醇和60g钛酸四丁酯混合，在200r/mi n下搅拌均匀，并添加5mL冰醋酸以及5mL质量浓度为20％的硝酸，混匀后得到混合液B；
2)将混合液B在800r/mi n的搅拌条件下缓慢滴加到混合液A中，在室温条件下静置7后，得到白色凝胶，转移至70℃真空烘箱中干燥8h，经反复醇洗水洗后，再置于60℃真空烘箱中干燥8h，然后经400℃煅烧5h，冷却至室温后进行研磨，得到粒径为20μm的微米级颗粒；
3)将上述微米级颗粒超声分散于去离子水中，得到固含量为5％的分散液，通入N2O20mi n进行辐照，辐照参数为：剂量率70Gy/mi n，剂量90kGy,将辐照后的分散液透析7d，冷冻干燥3d，即可得到所需的羟基化复合颗粒。
其中，防腐蚀纳米颗粒的制备方法：
1)称取6g氮化硼粉末加入到容器中，加入700mL异丙醇溶液，在30kHz、400W条件下超声搅拌7h，得到混合分散液，静置3h后以4000r/mi n转速离心20mi n，将上层清液真空辅助抽滤后，置于80℃烘箱中干燥5h，得到氮化硼纳米片；
2)称取0.6g氮化硼纳米片置于容器中，加入500mLpH值为8.5的Tr i s缓冲液，在30kHz、300W条件下超声搅拌2h，再加入2.0g盐酸多巴胺，在70℃水浴中，以500r/mi n搅拌7h，将得到的分散液静置冷却至室温，使用去离子水反复抽滤洗涤，置于70℃烘箱中干燥7h，得到复合氮化硼纳米片；
3)按照质量体积比为1:50g/mL，将复合氮化硼纳米片加入到1.3mo l/L的盐酸溶液中，以300W超声分散30mi n，然后按照苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比为60:1的配比，加入苯胺单体，置于冰水浴中搅拌2h，得到悬浮液，再按照苯胺与过硫酸铵的摩尔比为5:1，称取过硫酸铵溶于等量的1.3mo l/L的盐酸溶液中，逐滴加入到悬浮液中，在2℃下搅拌反应12h后抽滤，依次用蒸馏水、乙醇反复洗涤至滤液呈无色，然后置于70℃烘箱中干燥23h，得到防腐蚀纳米颗粒。
一种高性能水溶性半合成切削液的制备方法，包括以下制备步骤：
1)在常温常压下，先按重量份数将去离子水、一乙醇胺、三乙醇胺油酸皂以及三醋酸甘油酯加入到容器中，持续搅拌40mi n，再加入聚乙二醇型乳化剂、大豆油以及聚异丁烯马来酸酐，在搅拌状态下加入羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒，静止80mi n后滤去固体物；
2)在搅拌条件下，将容器升温至60℃，加入丙三醇聚合物，保温搅拌30mi n，自然冷却至室温，即可制得成品得切削液。
实施例3
一种高性能水溶性半合成切削液，按重量份数计，包括一异丙醇胺20份、聚乙二醇3份、聚乙二醇型乳化剂10份、三乙醇胺油酸皂4份、三醋酸甘油酯8份、羟基化复合颗粒5份、防腐蚀纳米颗粒10份、蓖麻油30份、聚异丁烯马来酸酐7份、去离子水80份。
其中，羟基化复合颗粒的制备方法：
1)将80mL去离子水、40g异辛烷、30g硝酸钙以及200mL无水乙醇混合，在500W下超声震荡30mi n，得到混合液A,再将800mL无水乙醇和100g钛酸四丁酯混合，在300r/mi n下搅拌均匀，并添加10mL冰醋酸以及10mL质量浓度为30％的硝酸，混匀后得到混合液B；
2)将混合液B在1000r/mi n的搅拌条件下缓慢滴加到混合液A中，在室温条件下静置10后，得到白色凝胶，转移至80℃真空烘箱中干燥10h，经反复醇洗水洗后，再置于80℃真空烘箱中干燥10h，然后经500℃煅烧7h，冷却至室温后进行研磨，得到粒径为30μm的微米级颗粒；
3)将上述微米级颗粒超声分散于去离子水中，得到固含量为8％的分散液，通入N2O30mi n进行辐照，辐照参数为：剂量率80Gy/mi n，剂量100kGy,将辐照后的分散液透析10d，冷冻干燥5d，即可得到所需的羟基化复合颗粒。
其中，防腐蚀纳米颗粒的制备方法：
1)称取10g氮化硼粉末加入到容器中，加入1000mL异丙醇溶液，在50kHz、500W条件下超声搅拌10h，得到混合分散液，静置5h后以5000r/mi n转速离心30mi n，将上层清液真空辅助抽滤后，置于90℃烘箱中干燥7h，得到氮化硼纳米片；
2)称取1.0g氮化硼纳米片置于容器中，加入1000mLpH值为8.5的Tr i s缓冲液，在50kHz、500W条件下超声搅拌3h，再加入3.0g盐酸多巴胺，在80℃水浴中，以800r/mi n搅拌10h，将得到的分散液静置冷却至室温，使用去离子水反复抽滤洗涤，置于80℃烘箱中干燥10h，得到复合氮化硼纳米片；
3)按照质量体积比为1:80g/mL，将复合氮化硼纳米片加入到1.5mo l/L的盐酸溶液中，以500W超声分散50mi n，然后按照苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比为80:1的配比，加入苯胺单体，置于冰水浴中搅拌3h，得到悬浮液，再按照苯胺与过硫酸铵的摩尔比为6:1，称取过硫酸铵溶于等量的1.5mo l/L的盐酸溶液中，逐滴加入到悬浮液中，在5℃下搅拌反应15h后抽滤，依次用蒸馏水、乙醇反复洗涤至滤液呈无色，然后置于80℃烘箱中干燥25h，得到防腐蚀纳米颗粒。
一种高性能水溶性半合成切削液的制备方法，包括以下制备步骤：
1)在常温常压下，先按重量份数将去离子水、一异丙醇胺、三乙醇胺油酸皂以及三醋酸甘油酯加入到容器中，持续搅拌50mi n，再加入聚乙二醇型乳化剂、蓖麻油以及聚异丁烯马来酸酐，在搅拌状态下加入羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒，静止100mi n后滤去固体物；
2)在搅拌条件下，将容器升温至70℃，加入聚乙二醇，保温搅拌50mi n，自然冷却至室温，即可制得成品得切削液。
对比例1：本对比例所提供的切削液和实施例1大致相同，其主要区别在于，不含有羟基化复合颗粒。
对比例2：本对比例所提供的切削液和实施例1大致相同，其主要区别在于，不含有防腐蚀纳米颗粒。
对比例3：本对比例所提供的切削液和实施例1大致相同，其主要区别在于，省去羟基化复合颗粒制备方法中的步骤3)。
测试实验1：
1.参照GB/T6144-2010中规定的测试方法对实施例1-3以及对比例1-3提供的切削液进行防腐实验(55±2℃条件下)。
测试结果如下表所示：
防腐实验 实施例1 实施例2 实施例3
一级灰口铸铁，A级 28h 30h 29h
对比例1 对比例2 对比例3
一级灰口铸铁，A级 23h 8h 22h
通过上表可以看出，本发明实施例中提供的切削液，具有优良的防腐效果，可以有效的保护切削后的金属，使其不易发生腐蚀，并且切削液中添加的羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒之间具有相互协同作用，可以使切削液的防腐效果得到增强。
2.参照GB/T6144-2010中规定的测试方法对实施例1-3以及对比例1-3提供的切削液进行防锈实验(35±2℃条件下)。
测试结果如下表所示：
防绣实验 实施例1 实施例2 实施例3
一级灰口铸铁，A级 26h 29h 28h
B级LY铝 14 15 13
对比例1 对比例2 对比例3
一级灰口铸铁，A级 12 21 11
B级LY铝 4 7 3
通过上表可以看出，本发明实施例中提供的切削液，具有优良的防绣效果，可以有效的保护切削后的金属，使其不易生锈，并且切削液中添加的羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒之间具有相互协同作用，可以使切削液的防锈效果得到增强。
采用目测的方法，对实施例1-3以及对比例1-3提供的切削液进行观察，测试切削液的稳定性。
测试结果如下表所示：
Figure BDA0003630052890000101
Figure BDA0003630052890000111
通过上表可以看出，本发明实施例提供的切削液，结构稳定，无分层、无沉淀、呈均匀液体，大大减少了切削液的存放问题。
测试实验2：
以实施例1为基础试样，对比苯胺与复合氮化硼纳米片的不同质量配比对切削液防腐性能的影响，如图1，通过图可以看出，随着苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比的增加，切削液的防腐性能逐渐增强，但当苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比超过一定数值后，切削液的防腐性能呈下降趋势。
通过上述对实施例1-3的测试结果可知，本发明中提供的切削液不仅防腐、防锈性能优异，大大减少了金属工件在车间的存放问题，而且稳定性好，也大大减少了切削液的存放问题；同时，该切削液在生产过程中，减少了有机原料的种类，实现了废液排放无毒无公害，基本实现了零排放，符合环保要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于，它由以下重量份的原料组成：
包括水溶性醇胺10-20份、复配型表面活性剂1-3份、聚乙二醇型乳化剂2-10份、三乙醇胺油酸皂1-4份、三醋酸甘油酯3-8份、羟基化复合颗粒1-5份、防腐蚀纳米颗粒3-10份、植物油10-30份、成膜剂2-7份、去离子水30-80份；
其中，所述水溶性醇胺选自一异丙醇胺、一乙醇胺中至少一种；
所述植物油选自大豆油、蓖麻油中至少一种；
所述表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、丙三醇聚合物、聚乙二醇中任一一种；
成膜剂选自聚异丁烯琥珀酸苷、聚异丁烯马来酸酐中至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：所述羟基化复合颗粒的制备方法如下：
1)将适量的去离子水、异辛烷、硝酸钙以及无水乙醇混合，经超声震荡后得到混合液A,再将适量的无水乙醇和钛酸四丁酯混合，在100-300r/min下搅拌均匀，并添加冰醋酸以及硝酸，混匀后得到混合液B；
2)将混合液B在500-1000r/min的搅拌条件下缓慢滴加到混合液A中，在室温条件下静置5-10后，得到白色凝胶，将白色凝胶置于真空烘箱中干燥后，经反复醇洗水洗，再置于真空烘箱中干燥，然后进行高温煅烧，冷却至室温后进行研磨，得到微米级颗粒；
3)将上述微米级颗粒超声分散于去离子水中，得到分散液，通入N2O10-30min进行辐照，将辐照后的分散液透析5-10d，冷冻干燥2-5d，即可得到所需的羟基化复合颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤1)中，所述溶液A中，去离子水、异辛烷、硝酸钙以及无水乙醇的比例为10-80mL:10-40g:5-30g:40-200mL；
所述超声震荡的功率为200-500W,震荡时间10-30min；
所述溶液B中，无水乙醇、钛酸四丁酯冰醋酸以及硝酸的比例为300-800mL:30-100g:1-10mL:1-10mL；
所述硝酸的质量浓度为10-30％。
4.根据权利要求2所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤2)中，所述两次真空干燥的温度均为50-80℃，干燥时间均为5-10h；
所述高温煅烧的温度为300-500℃，煅烧2-7h；
所述微米级颗粒的粒径为5-30μm。
5.根据权利要求2所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤3)中，所述分散液的固含量为2-8％；
所述辐照参数为：剂量率60-80Gy/min，剂量80-100kGy。
6.根据权利要求1所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：所述防腐蚀纳米颗粒的制备方法如下：
1)将适量氮化硼粉末加入到容器中，加入异丙醇溶液，经超声搅拌后得到混合分散液，静置1-5h后进行离心处理，将上层清液真空辅助抽滤后，置于70-90℃烘箱中干燥3-7h，得到氮化硼纳米片；
2)将适量的氮化硼纳米片置于容器中，加入pH值为8.5的Tris缓冲液，超声搅拌后再加入盐酸多巴胺，在60-80℃水浴中机械搅拌，将得到的分散液静置冷却至室温，使用去离子水反复抽滤洗涤，置于50-80℃烘箱中干燥5-10h，得到复合氮化硼纳米片；
3)将复合氮化硼纳米片加入到盐酸溶液中，超声分散后，加入苯胺单体，置于冰水浴中搅拌1-3h，得到悬浮液，再称取过硫酸铵溶于等量的盐酸溶液中，并逐滴加入到悬浮液中，在0-5℃下搅拌反应10-15h后抽滤，依次用蒸馏水、乙醇反复洗涤至滤液呈无色，然后置于60-80℃烘箱中干燥20-25h，得到防腐蚀纳米颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤1)中，所述氮化硼粉末与异丙醇溶液的比例为2-10g:200-1000mL；
所述超声搅拌是在20-50kHz、200-500W条件下搅拌5-10h；
所述离心处理的转速为2000-5000r/min，处理时间10-30min。
8.根据权利要求6所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤2)中，所述氮化硼纳米片、Tris缓冲液以及盐酸多巴胺的比例为0.1-1.0g:200-1000mL:0.6-3.0g；
所述超声搅拌是在20-50kHz、200-500W条件下搅拌1-3h；
所述机械搅拌的转速300-800r/min，搅拌5-10h。
9.根据权利要求6所述的一种高性能水溶性半合成切削液，其特征在于：步骤3)中，所述复合氮化硼纳米片与盐酸溶液的质量体积比为1:30-80g/mL；
所述两次使用的盐酸等量，并且浓度均为1.0-1.5mol/L；
所述超声分散的功率为200-500W,分散时间20-50min；
所述苯胺与复合氮化硼纳米片的质量比为10-100:1；
所述苯胺与过硫酸铵的摩尔比为4-6:1。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高性能水溶性半合成切削液的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
1)在常温常压下，先按重量份数将去离子水、水溶性醇胺、三乙醇胺油酸皂以及三醋酸甘油酯加入到容器中，持续搅拌30-50min，再加入聚乙二醇型乳化剂、植物油以及成膜剂，在搅拌状态下加入羟基化复合颗粒和防腐蚀纳米颗粒，静止50-100min后滤去固体物；
2)在搅拌条件下，将容器升温至50-70℃，加入复配型表面活性剂，保温搅拌20-50min，自然冷却至室温，即可制得成品得切削液。
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