RU2201435C2 - Emulsion oil for preparing water-mixable lubricating fluid - Google Patents

Abstract

FIELD: lubricants. SUBSTANCE: emulsion oil contains, wt %: base oil with kinematic viscosity 5-40 sq.mm/s (50 C), 30-50; mixture of polyoxyethylene glycol ethers of synthetic primary fatty alcohols fraction C16-C20, 25-45; polymethylsiloxane, 0.06- 0.12; sodium tripolyphosphate, 4-10; bactericide-anticorrosion additive, in particular product of reaction of esterified mixture of di- and trimethylolurea with phosphoric acid salt, 4-10; and ethylene glycol, the balance. EFFECT: enhanced anticorrosion and bactericide properties and preserved functional properties at low temperatures (from -10 to -30 C). 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области применения смазочно-охлаждающих технологических средств в процессах обработки металлов. Может быть использовано в машиностроительной промышленности, а именно в применяющихся при механической обработке металлов водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостях (СОЖ). The invention relates to the field of application of cutting lubricants in metal processing processes. It can be used in the machine-building industry, namely, water-miscible cutting fluids (coolant) used in the machining of metals.

Известно, что для приготовления СОЖ широко используют эмульсолы различного вида (жидкости, пасты), содержащие масляную основу, эмульгатор (поверхностно-активные вещества разного типа), стабилизатор (спирты, гликоли), различные специфические присадки и добавки (антипенные, антикоррозионные, бактерицидные). It is known that for the preparation of coolant emulsols of various types (liquids, pastes) are widely used, containing an oil base, emulsifier (various types of surfactants), stabilizer (alcohols, glycols), various specific additives and additives (antifoam, anticorrosive, bactericidal) .

Например в (Дубровский Ю.С., Румянцева Т.А., Чугай Г.Н. Эксплуатационные свойства водосмешиваемых смазочно-охлаждающих технологических средств. - К.: УкрНИИТИ, 1991, Вып.2, с.4 и Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов. Справочник. М.: Машиностроение, 1984, с. 81) указано, что для приготовления СОЖ широко используют эмульсолы, содержащие в своем составе минеральные масла, эмульгатор на основе таллового масла, стабилизаторы (спирты и гликоли) и добавки (например, бактерицидная - гексахлорофен). К недостаткам данных эмульсолов относятся:
- коррозионность СОЖ на их основе,
- потеря функциональных свойств эмульсола при хранении при низких температурах из-за наличия в нем воды.For example, in (Dubrovsky, Yu.S., Rumyantseva, T.A., Chugay, G.N., Operational properties of water-miscible cutting lubricants. - K.: UkrNIIITI, 1991, Issue 2, p. 4 and Berdichevsky E.G. Lubricating and cooling agents for processing materials. Handbook. M .: Mashinostroenie, 1984, p. 81) it is indicated that emulsols containing mineral oils, an emulsifier based on tall oil, stabilizers (alcohols and glycols) are widely used for the preparation of coolant and additives (for example, bactericidal - hexachlorophene). The disadvantages of these emulsols include:
- corrosion of coolant based on them,
- loss of functional properties of emulsol during storage at low temperatures due to the presence of water in it.

- монофункциональность, токсичность и плохая водорастворимость добавки гексахлорофен. - monofunctionality, toxicity and poor water solubility of hexachlorophene additive.

Для ряда операций металлообработки применяется СОЖ на основе эмульсола, описанного в (Курчик Н.Н., Вайншток В.В., Шехтер Ю.Н. Смазочные материалы для обработки металлов резанием. - М.: Химия, 1972, с. 137) и состоящего из минерального масла, эмульгатора (сульфонат натрия) и различных добавок (антикоррозионные - нитрит натрия, тринатрийфосфат, кальцинированная сода). К недостаткам данного эмульсола относятся:
- монофункциональность добавок.For a number of metalworking operations, coolant based on emulsol is used, which is described in (Kurchik N.N., Vainshtok V.V., Shekhter Yu.N. Lubricants for metal cutting. - M .: Chemistry, 1972, p. 137) and consisting of mineral oil, emulsifier (sodium sulfonate) and various additives (anti-corrosion - sodium nitrite, trisodium phosphate, soda ash). The disadvantages of this emulsol include:
- monofunctionality of additives.

- токсичность нитрита натрия,
- низкая биостойкость,
- нестабильность при хранении (выпадает осадок).- toxicity of sodium nitrite,
- low biostability
- instability during storage (precipitate).

Наиболее близким (прототип) к предлагаемому нами эмульсолу является эмульсол, описанный в (Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов. - Справочник. М.: Машиностроение, 1984, с. 82), который представляет собой смесь минерального масла; эмульгатора - нефтяных сульфонатов натрия, экстракта трансформаторного дистиллята, триэтаноламина; антикоррозионной добавки (нитрит натрия). К основным недостаткам прототипа относятся:
- токсичность нитрита натрия и триэтаноламина,
- потеря функциональных свойств эмульсола при хранении при низких температурах из-за наличия в нем воды.The closest (prototype) to our proposed emulsol is emulsol, described in (Berdichevsky EG Lubricating and cooling agents for processing materials. - Reference book. M: Engineering, 1984, p. 82), which is a mixture of mineral oil; emulsifier - petroleum sodium sulfonates, extract of transformer distillate, triethanolamine; anticorrosive additives (sodium nitrite). The main disadvantages of the prototype include:
- toxicity of sodium nitrite and triethanolamine,
- loss of functional properties of emulsol during storage at low temperatures due to the presence of water in it.

- применение в качестве основного смазывающего компонента минерального масла с кинематической вязкостью при 50^oС в узком интервале 9,5-12,5 мм²/с, что не позволяет использовать СОЖ на основе данного эмульсола в широком спектре применяемых операций металлообработки,
- высокая стоимость.- the use as the main lubricating component of mineral oil with kinematic viscosity at 50 ^o C in a narrow range of 9.5-12.5 mm ² / s, which does not allow the use of coolant based on this emulsol in a wide range of metalworking operations,
- high price.

Задача изобретения - получение эмульсола для приготовления водосмешиваемых СОЖ с улучшенными эксплуатационными свойствами. The objective of the invention is the production of emulsol for the preparation of water-miscible coolant with improved performance properties.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в
приготовлении эмульсола, содержащего следующие компоненты, мас.%:
Базовая масляная основа с вязкостью кинематической при 50^oС 5-40 мм²/с - 30-50
Эмульгатор - 25-45
Антипенная присадка ПМС-200А или аналог - 0,06-0,12
Триполифосфат натрия - 4-10
Бактерицидно-антикоррозионная добавка - 4-10
Этиленгликоль - Остальное
В качестве эмульгатора используют синтанол марки АЦСЭ-12, представляющий собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров синтетических первичных высших жирных спиртов фракции C₁₆-С₂₀.The technical essence of the invention lies in
the preparation of emulsol containing the following components, wt.%:
Basic oil base with kinematic viscosity at 50 ^o C 5-40 mm ² / s - 30-50
Emulsifier - 25-45
PMS-200A antifoam additive or equivalent - 0.06-0.12
Sodium Tripolyphosphate - 4-10
Bactericidal anti-corrosion additive - 4-10
Ethylene Glycol - Else
As an emulsifier use syntanol ACTSE-12 brand, which is a mixture of polyoxyethylene glycol ethers of synthetic primary higher fatty alcohols of the C ₁₆ -C ₂₀ fraction.

Бактерицидно-антикоррозионная добавка представляет собой нейтрализованный продукт взаимодействия этерифицированной смеси ди- и триметилолмочевины с солью фосфорной кислоты. The bactericidal anti-corrosion additive is a neutralized product of the interaction of an esterified mixture of di- and trimethylolurea with a salt of phosphoric acid.

Антипенная присадка ПМС-200А или аналог - кремнийорганическая жидкость или, иначе, полиметилсилоксан. PMS-200A antifoam additive or an analogue is an organosilicon liquid or, otherwise, polymethylsiloxane.

Общим признаком для прототипа и изобретения является наличие в их рецептуре минерального масла. A common feature for the prototype and invention is the presence in their formulation of mineral oil.

Отличительные признаки прототипа и изобретения следующие:
- в прототипе в качестве эмульгаторов используются нефтяные сульфонаты натрия, экстракт трансформаторного дистиллята, триэтаноламин, в изобретении эмульгатором является синтанол АЦ-СЭ-12;
- в прототипе в качестве антикоррозионной добавки используется нитрит натрия и отсутствует бактерицидная добавка, в изобретении применена бактерицидно-антикоррозионная добавка и для усиления антикоррозионных свойств в состав дополнительно введен триполифосфат натрия;
- в изобретении используется этиленгликоль, являющийся стабилизатором, в прототипе этиленгликоль отсутствует;
- в изобретении используется антипенная присадка ПМС-200А (или аналог), в прототипе последняя отсутствует.Distinctive features of the prototype and invention are as follows:
- in the prototype, sodium sulfonates of oil, extract of transformer distillate, triethanolamine are used as emulsifiers, in the invention the emulsifier is syntanol AC-SE-12;
- in the prototype, sodium nitrite is used as an anti-corrosion additive and there is no bactericidal additive, the bactericidal anti-corrosion additive is used in the invention and sodium tripolyphosphate is additionally added to enhance the anti-corrosion properties;
- the invention uses ethylene glycol, which is a stabilizer, in the prototype ethylene glycol is absent;
- the invention uses the anti-foam additive PMS-200A (or equivalent), the latter is absent in the prototype.

Получение образцов эмульсолов и бактерицидно-антикоррозионной добавки, а также испытание функциональных свойств предлагаемого эмульсола показаны на следующих примерах. Obtaining samples of emulsols and bactericidal anti-corrosion additives, as well as testing the functional properties of the proposed emulsol are shown in the following examples.

Пример 1. Синтез бактерицидно-антикоррозионной добавки. Example 1. The synthesis of bactericidal anti-corrosion additives.

Для получения смеси ди- и триметилолмочевины в реакционную колбу с мешалкой и обратным холодильником загружали 10 мл 70 мас.% раствора карбамида и 40 мл 37 мас.% формалина, нагревали до кипения, выдерживали 40 минут. To obtain a mixture of di- and trimethylol urea, 10 ml of a 70 wt.% Urea solution and 40 ml of 37 wt.% Formalin were loaded into a reaction flask with a stirrer and reflux, heated to boiling, kept for 40 minutes.

Для этерификации смеси вводили 100 мл н-бутанола и выдерживали 7 часов. После выдержки этерифицированную смесь охлаждали до 40-45^oС и вводили 60 мл нагретого до 20-30^oС 50 мас.% раствора соли динатрийфосфата. После 4 часов смесь охлаждали, отделяли на делительной воронке спирт и в водорастворимый (нижний) слой добавляли 100 мл 15 мас.% раствора каустической соды. Выпавший хлопьевидный осадок фильтровали под вакуумом и сушили при комнатной температуре до постоянного веса. В итоге получили 40 грамм продукта. Структура вещества однозначно не установлена.To esterify the mixture, 100 ml of n-butanol was added and held for 7 hours. After exposure, the esterified mixture was cooled to 40-45 ^° C and 60 ml of a 50 wt.% Solution of disodium phosphate salt heated to 20-30 ^° C were added. After 4 hours, the mixture was cooled, alcohol was separated on a separatory funnel, and 100 ml of a 15 wt.% Caustic soda solution was added to the water-soluble (lower) layer. The precipitated flocculent precipitate was filtered under vacuum and dried at room temperature to constant weight. As a result, we got 40 grams of the product. The structure of the substance is not clearly established.

Пример 2. Получение эмульсолов. Example 2. Obtaining emulsol.

Эмульсолы получали следующим образом:
- на первой стадии в емкости с мешалкой проводили смешение базовой масляной основы и разогретого до жидкого состояния синтанола марки АЦСЭ-12 при температуре 40-60^oС в течение 20-60 мин,
- затем при этой же температуре последовательно вводили этиленгликоль и антипенную присадку и перемешивали в течение 20 - 60 мин,
- на третьей стадии смесь охлаждали до температуры 25-30^oС, добавляли последовательно бактерицидно-антикоррозионную добавку и триполифосфат натрия и перемешивали до однородного пастообразного состояния в течение 20-60 мин.Emulsols were prepared as follows:
- at the first stage, in a container with a mixer, the base oil base was mixed with the synthesized ACSE-12 brand syntanol heated to a liquid state at a temperature of 40-60 ^o C for 20-60 minutes,
- then at the same temperature ethylene glycol and an antifoam additive were successively introduced and mixed for 20-60 minutes,
- in the third stage, the mixture was cooled to a temperature of 25-30 ^o C, a bactericidal anticorrosion additive and sodium tripolyphosphate were added sequentially and mixed until a homogeneous pasty state for 20-60 minutes.

Состав двух образцов эмульсолов, полученных по примеру 2, представлен в табл.1. The composition of two samples of emulsols obtained according to example 2, are presented in table 1.

Опыты показали, что использование в качестве эмульгатора синтанола АЦСЭ-12 позволяет получать водосмешиваемые СОЖ с использованием масел различных марок (в широком интервале изменения вязкостных показателей) и происхождения. The experiments showed that the use of ATSSE-12 syntanol as an emulsifier makes it possible to obtain water-miscible coolant using oils of various grades (in a wide range of viscosity indicators) and origin.

Полученные образцы эмульсолов не имеют в своем составе воды, и поэтому в отличие от большинства применяемых эмульсолов сохраняют свои функциональные свойства и в интервале низких температур (-10÷-30^oС). Это было подтверждено в ходе исследований.The obtained samples of emulsols do not have water in their composition, and therefore, unlike most of the used emulsols, they retain their functional properties in the low temperature range (-10 ÷ -30 ^o C). This has been confirmed by research.

Пример 3. Определение бактерицидных свойств СОЖ. Example 3. Determination of the bactericidal properties of the coolant.

Определение бактерицидных свойств СОЖ, приготовленных из эмульсолов по примеру 2, проводили по методике, изложенной в (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник /Под общей ред. С. Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. - 2-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1995, с. 361). Determination of the bactericidal properties of the coolant prepared from the emulsol according to example 2 was carried out according to the method described in (Lubricating-cooling technological means for metal cutting: Handbook / Under the general editorship of S. G. Entelis, E.M. Berliner. - 2- ed., revised and enlarged., M.: Mechanical Engineering, 1995, p. 361).

Испытаны СОЖ, приготовленные с использованием эмульсолов состава по примеру 2 ( см. табл. 1, образец 1, 2 ) и этих же эмульсолов, но без бактерицидно-антикоррозионной добавки. The coolants prepared using the emulsol composition of example 2 (see table. 1, sample 1, 2) and the same emulsol were tested, but without a bactericidal anti-corrosion additive.

Приготовление СОЖ осуществляли путем смешения эмульсолов с водой в соотношении (по объему) соответственно 1:9 (с использованием образца 1) или 1: 19 (с использованием образца 2). Данные соотношения обусловлены требуемыми эксплуатационными свойствами СОЖ. The preparation of the coolant was carried out by mixing emulsols with water in a ratio (by volume) of 1: 9, respectively (using sample 1) or 1: 19 (using sample 2). These ratios are due to the required performance properties of the coolant.

Затем образцы СОЖ подвергали заражению бактериями и выдерживали несколько суток при температуре 30±5^oС. После этого определяли степень биопоражения образцов СОЖ.Then the coolant samples were infected with bacteria and kept for several days at a temperature of 30 ± 5 ^o C. After that, the degree of biodefeat of the coolant samples was determined.

В результате испытаний было выяснено, что СОЖ, приготовленная из эмульсола без бактерицидно-антикоррозионной добавки, имела предельный IV-й балл биопоражения (полностью зараженная СОЖ, не пригодная к дальнейшей эксплуатации) по V-балльной шкале (от 0 до IV), а СОЖ, приготовленная из эмульсола с бактерицидно-антикоррозионной добавкой, имела 0-I балл, что соответствует хорошим эксплуатационным свойствам СОЖ. As a result of the tests, it was found that the coolant prepared from emulsol without a bactericidal anti-corrosion additive had a limit IV biodefeat score (completely contaminated with coolant, not suitable for further use) on a V-point scale (from 0 to IV), and coolant prepared from emulsol with a bactericidal anti-corrosion additive had a 0-I point, which corresponds to the good performance properties of the coolant.

Пример 4. Определение антикоррозионных свойств СОЖ. Example 4. Determination of the anticorrosive properties of the coolant.

Антикоррозионные свойства СОЖ, приготовленных из эмульсола по примеру 2, оценивали по методике, изложенной в (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием/ Справочник /Под общей ред. С.Г. Энтелиса, Э. М. Берлинера. - 2-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1995, с. 357, 358). The anticorrosive properties of the coolant prepared from emulsol according to example 2 were evaluated according to the method described in (Lubricating-cooling technological means for metal cutting / Handbook / Under the general editorship of S.G. Entelis, E.M. Berliner. - 2nd ed., rev. and add., Moscow: Mashinostroenie, 1995, p. 357, 358).

Испытаны СОЖ, приготовленные с использованием эмульсолов состава по примеру 2 (см. табл. 1, образец 1, 2) и этих же эмульсолов, но не содержащих бактерицидно-антикоррозионной добавки и триполифосфата натрия. The coolants prepared using the emulsols of the composition according to example 2 (see table. 1, sample 1, 2) and the same emulsols, but not containing bactericidal anti-corrosion additives and sodium tripolyphosphate, were tested.

Приготовление СОЖ осуществляли путем смешения эмульсолов с водой в соотношении (по объему) соответственно 1:9 (с использованием образца 1) или 1:19 (с использованием образца 2). The preparation of the coolant was carried out by mixing emulsols with water in a ratio (by volume) of 1: 9, respectively (using sample 1) or 1:19 (using sample 2).

В результате проведенных испытаний было выяснено, что СОЖ, приготовленная из эмульсола без бактерицидно-антикоррозионной добавки и триполифосфата натрия, имела балл коррозии IV (по V-балльной шкале от 0 до IV баллов), что соответствует сильной степени коррозии. СОЖ, приготовленная на основе эмульсола с бактерицидно-антикоррозионной добавкой и триполифосфатом натрия (см. табл. 1), имела балл, равный 0, что соответствует отсутствию коррозии. As a result of the tests, it was found that the coolant prepared from emulsol without a bactericidal anti-corrosion additive and sodium tripolyphosphate had a corrosion score of IV (V-scale from 0 to IV points), which corresponds to a strong degree of corrosion. Coolant prepared on the basis of emulsol with a bactericidal anticorrosive additive and sodium tripolyphosphate (see Table 1) had a score of 0, which corresponds to the absence of corrosion.

Пример 5. Промышленные испытания СОЖ. Example 5. Industrial tests of coolant.

Условия и результаты промышленных испытаний СОЖ, приготовленных из эмульсолов по примеру 2, представлены в табл. 2. The conditions and results of industrial tests of the coolant prepared from the emulsol according to example 2 are presented in table. 2.

Показано, что СОЖ на основе предлагаемых эмульсолов обладают высокими эксплуатационными свойствами. Кроме того, сами эмульсолы не имеют токсичных добавок, а также сохраняют свои функциональные свойства после хранения при отрицательных температурах. В эмульсолах применяется многофункциональная бактерицидно-антикоррозионная добавка, что позволяет придать СОЖ высокие антикоррозионные свойства и биостойкость. Изменяя базовую масляную основу эмульсола, можно использовать СОЖ на значительно более широком спектре операций металлообработки. Способ получения эмульсола отличается простотой и не требует значительных энергозатрат. It is shown that the coolant based on the proposed emulsols have high performance properties. In addition, the emulsols themselves do not have toxic additives, and also retain their functional properties after storage at low temperatures. In emulsols, a multifunctional bactericidal anticorrosive additive is used, which makes it possible to give the coolant high anticorrosion properties and biostability. By changing the base oil base of emulsol, coolant can be used on a much wider range of metalworking operations. The method of obtaining emulsol is simple and does not require significant energy consumption.

Claims (1)

Эмульсол для приготовления водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий следующие компоненты, мас. %:
Базовая масляная основа с вязкостью кинематической при 50^oС 5-40 мм²/с - 30-50
Смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров синтетических первичных жирных спиртов фракции C₁₆-С₂₀ - 25-45
Полиметилсилоксан - 0,06-0,12
Триполифосфат натрия - 4-10
Бактерицидно-антикоррозионная добавка, представляющая собой нейтрализованный продукт взаимодействия этерифицированной смеси ди- и триметилолмочевины с солью фосфорной кислоты - 4-10
Этиленгликоль - ОстальноеEmulsol for the preparation of a water-miscible cutting fluid containing the following components, wt. %:
Base oil base with kinematic viscosity at 50 ^o C 5-40 mm ² / s - 30-50
A mixture of polyoxyethylene glycol esters of synthetic primary fatty alcohols fraction C ₁₆ -C ₂₀ - 25-45
Polymethylsiloxane - 0.06-0.12
Sodium Tripolyphosphate - 4-10
Bactericidal-anticorrosive additive, which is a neutralized product of the interaction of an esterified mixture of di- and trimethylolurea with a salt of phosphoric acid - 4-10
Ethylene Glycol - Else

Images