一種水基切削液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：非離子表面活性劑H3-10％，油酸三乙醇胺酯3-10％，有機(jī)硫5-10％，極壓抗磨劑1-2％，防腐劑0.1-0.5％，消泡劑1-2％，水余量。所述非離子表面活性劑H為松香、馬來酸酐和多元胺聚合反應(yīng)的產(chǎn)物；所述油酸三乙醇胺酯是油酸和三乙醇胺酯化反應(yīng)的產(chǎn)物。該水基切削液不僅具有優(yōu)異的冷卻、清洗功能，其光滑和防銹功能亦到達(dá)或超越乳化液的規(guī)范要求，可用于鐘表機(jī)械加工。
【專利說明】一種水基切削液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及切削液【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種水基切削液及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代機(jī)械加工逐步向高速、強(qiáng)力、精細(xì)方向發(fā)展，而超硬、超強(qiáng)度等難加工材料的 使用也使切削加工的難度日益增加。由此導(dǎo)致切削加工中的摩擦力、摩擦熱大幅度增加，這 就要求金屬加工液具有更好的光滑、冷卻、清洗、防銹功能，以便取得理想的工件加工表面。 其中，礦物油的光滑、防銹能力優(yōu)異，但冷卻、清洗功能差；乳化液和水基切削液的冷卻、清 洗功能較好，但光滑、防銹功能差，因此使用局限遭到限制。
[0003] 因此，研制一種具有優(yōu)光滑和防銹性能的水基切削液具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水基切削液及其制備方法，該水基 切削液不僅具有優(yōu)異的冷卻、清洗功能，其光滑和防銹功能亦到達(dá)或超越乳化液的規(guī)范要 求，可用于鐘表機(jī)械加工。
[0005] 本發(fā)明還提供了所述水基切削液的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0007] 非離子表面活性劑H 3-10%, 油酸三乙醇胺酯 3-10%, 有機(jī)硫 5-10%,
[0008] 極壓抗磨劑 1-2%, 防腐劑 0.1-0.5%, 消泡劑 1-2%, 水 余量。
[0009] 所述非離子表面活性劑H的制備方法為：在催化劑下存在條件下，固體的天然松 香加熱至160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬 來松香再與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H。所述多元胺為3, 3'-二 氯_4,4' -二苯基甲烷二胺（M0CA)和丙二醇雙_(4,4' 一二氨基）苯甲酸酯中的一種或其 混合物。
[0010] 所述油酸三乙醇胺酯的制備方法為：130-160°c的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的 油酸和三乙醇胺混合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸 三乙醇胺酯。油酸三乙醇胺酯是優(yōu)良的水溶性油性劑，經(jīng)四球機(jī)檢測，5%的油酸三乙醇胺 酯水溶液的最大無卡咬負(fù)荷PB值可達(dá)700N，用MPV-200摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測定其摩擦系數(shù) 0.070。
[0011] 所述有機(jī)硫?yàn)榱虼肌⒘蚍?、硫醚、二硫化物、多硫化物或環(huán)狀硫化物中的一種或數(shù) 種的混合物。
[0012] 所述極壓抗磨劑為硫化異丁烯、二芐基二硫、偏硼酸鈉、偏硼酸鉀、三硼酸鉀中的 一種或數(shù)種的混合物。。
[0013] 所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和N-360。
[0014] 所述水基切削液還含有絮凝劑，所述絮凝劑選自聚合氯化鋁（PAC)、聚合硫酸鋁 (PAS)、聚合氯化鐵（PFC)以及聚合硫酸鐵（PFS)或其任意混合物。
[0015] 本發(fā)明所述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0016] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0017] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基團(tuán)與三乙醇胺的-0H基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0018] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0019] 在金屬切削加工中，大多數(shù)摩擦屬于邊界潤滑摩擦。在邊界潤滑摩擦中，由于不 存在完全的油膜，其承載能力已與油的粘度無關(guān)，而取決于潤滑油的油性，即潤滑成分是否 包含著對金屬存在強(qiáng)烈吸附的原子團(tuán)，能在切削界面構(gòu)成物理吸附膜。非離子表面活性劑 H中的極性基團(tuán)對金屬有較大的親合能力，很容易吸附在金屬表面，形成吸附潤滑膜。因其 疏水基團(tuán)較大，并具有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，具有油性劑的作用。同時(shí)非離子表面活性劑含有N非活 性極壓元素，它兼有油性劑和極壓劑的雙重功效。再與加入的極壓抗磨劑協(xié)同作用，形成高 強(qiáng)度物理和化學(xué)吸附膜，使之在高壓、高溫和激烈摩擦作用下不至于破壞。能防止或減小工 件、切削、刀具三者之間的直接接觸，達(dá)到減小摩擦及粘結(jié)的目標(biāo)，起到極好的潤滑作用。油 酸三乙醇胺是一種陽離子外表活性劑，作為油性劑添加在切削液中，易在刃具與切削工件 之間形成物理吸附膜，然后起到潤滑作用。別的，油酸三乙醇胺與極壓抗磨劑也有優(yōu)越的協(xié) 同抗磨作用，也可是潤滑性能顯著提高。
[0020] 切削液清洗功能的好壞，與切削液的浸透性和流動性嚴(yán)密相關(guān)，外表張力低、滲透 性和流動性好的切削液，清洗功能就好。本發(fā)明所述水基切削液中含有非離子外表活性劑H 和陽離子外表活性劑油酸三乙醇胺，二者協(xié)調(diào)作用，極大地降低了切削液的外表張力，增強(qiáng) 了切削液的滲透性和流動性，因而具有很好的清洗性能。
[0021] 切削液的冷卻效果，取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱及汽化速度等。水的導(dǎo)熱 系數(shù)為油的3?5倍，比熱為油的2?2. 5倍，故水的冷卻功能比油優(yōu)勝良多。本發(fā)明所述 水基切削液中含有60%以上的水分，所以冷卻功能突出。
[0022] 本發(fā)明所述非離子外表活性劑H自身具有防銹和防腐效果，與防腐劑發(fā)生復(fù)合增 效效果，在金屬外表構(gòu)成吸附維護(hù)膜層，鈍化膜層，然后阻滯了陰、陽極侵蝕進(jìn)程，因?yàn)橛兄?密的履蓋膜，能有用地抵抗介質(zhì)中的水分子、氧及其他侵蝕性物質(zhì)的浸入，具有優(yōu)秀的防 腐、防銹功能。
[0023] 本發(fā)明所述水基磨削液，含有有機(jī)硫，有機(jī)硫與絎磨產(chǎn)生的金屬粉末反應(yīng)，形成穩(wěn) 定的有機(jī)金屬化合物，不易溶解，從而在切削液中形成沉淀并被分離去除，從而保證了切削 液的潤滑性和清洗性能的長期穩(wěn)定性。
[0024] 本發(fā)明所述的水基切削液以松香、馬來酸酐和多元胺等原料組成的非離子外表活 性劑H，和油酸三乙醇胺酯等復(fù)合配制而成的水基切削液，具有優(yōu)異的的光滑性、防銹性、冷 卻性和清洗性，是水基切削液的嚴(yán)重打破。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1 :一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0026] 非離子表面活性劑H 8%, 油酸三乙醇胺酯 5%, 有機(jī)硫 8%, 極壓抗磨劑 2%,
[0027] 防腐劑 0.3%, 消泡劑 2%， 水 74.7%。
[0028] 所述有機(jī)硫?yàn)榱虼?。所述極壓抗磨劑為選自硫化異丁烯。所述防腐劑為切削液防 腐劑DL602。
[0029] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0030]制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0031] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°c的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0032] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0033] 實(shí)施例2 :
[0034] 一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0035] 非離子表面活性劑H 10%, 油酸三乙醇胺酯 3%， 有機(jī)硫 10%, 極壓抗磨劑 2%, 防腐劑 0.1%， 消泡劑 1%,
[0036] 水 73.5%。
[0037] 所述有機(jī)硫?yàn)槎蚧?。所述極壓抗磨劑為二芐基二硫。
[0038] 所述防腐劑為切削液防腐劑DN-360。
[0039] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0040] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0041] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基團(tuán)與三乙醇胺的-0H基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0042] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0043] 實(shí)施例3 :
[0044] 一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0045] 非離子表面活性劑H 10%, 油酸三乙醇胺酯 10%, 有機(jī)硫 10%, 極壓抗磨劑 2%， 防腐劑 0.5%, 消泡劑 2%, 水 60%， 絮凝劑 5.5%。
[0046] 所述有機(jī)硫?yàn)榱蛎讯嗔蚧锘虻幕旌衔?。所述極壓抗磨劑為偏硼酸鈉和三硼酸 鉀。所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和N-360。
[0047] 所述絮凝劑選自聚合氯化鋁。
[0048] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0049] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0050] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°c的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0051] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0052] 實(shí)施例4
[0053] 一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0054] 非離子表面活性劑H 3%, 油酸三乙醇胺酯 3%， 有機(jī)硫 5%, 極壓抗磨劑 1%， 防腐劑 0.1%， 消泡劑 1%， 水 86.9%。
[0055] 所述有機(jī)硫?yàn)榱蚍雍投蚧锏幕旌衔?。所述極壓抗磨劑為偏硼酸鉀和三硼酸 鉀。所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和N-360。
[0056] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0057] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0058] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0059] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0060] 實(shí)施例5 :
[0061] 一種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0062] 非離子表面活性劑H 10%， 油酸三乙醇胺酯 10%, 有機(jī)硫 7%, 極壓抗磨劑 3%, 防腐劑 0.5%, 消泡劑 1.5%, 水 70%。
[0063] 所述有機(jī)硫?yàn)槎蚧铩?br> [0064] 所述極壓抗磨劑為選自偏硼酸鉀。
[0065] 所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和N-360。
[0066] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0067] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0068] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基團(tuán)與三乙醇胺的-0H基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0069] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0070] 實(shí)施例6 :
[0071] -種水基切削液，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組：
[0072] 非離子表面活性劑H 5%, 油酸三乙醇胺酯 5%, 有機(jī)硫 8%， 極壓抗磨劑 2 %， 防腐劑 0.5%, 消泡劑 1.5%, 水 78%。
[0073] 所述有機(jī)硫?yàn)榱蛎选?br> [0074] 所述極壓抗磨劑為三硼酸鉀。
[0075] 所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和N-360。
[0076] 上述的水基切削液的制備方法，包括如下步驟：
[0077] 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至 160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再 與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H ;
[0078] 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯；
[0079] 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑， 防腐劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
[0080] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其架構(gòu)形式能夠靈活多變，可以派生系列產(chǎn)品。只是做出若干 簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種水基切削液，其特征在于，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下各組： 非離子表面活性劑H 3-10%, 油酸三乙醇胺酯 3-10%, 有 5-10%， 極壓抗磨劑 1-2%, 防腐劑 0.1-0.5%, 消泡劑 1-2%, 水 余量 所述非離子表面活性劑H為松香、馬來酸酐和多元胺聚合反應(yīng)的產(chǎn)物； 所述油酸三乙醇胺酯是油酸和三乙醇胺酯化反應(yīng)的產(chǎn)物。
2. 如權(quán)利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述非離子表面活性劑H的制備方法 為：在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至160-200°C熔融為液體，加入馬來酸酐 發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再與多元胺發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非 離子表面活性劑H。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的水基切削液，其特征在于，所述多元胺為3, 3 二氯-4， 4'-二苯基甲烷二胺（MOCA)和丙二醇雙_(4,4'一二氨基）苯甲酸酯中的一種或其混合物。
4.如權(quán)利要求1或2所述的水基切削液，其特征在于，所述油酸三乙醇胺酯的制備方法 為：130-160 °C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇胺混合，油酸中的-COOH基 團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯。
5. 如權(quán)利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述有機(jī)硫?yàn)榱虼?、硫酚、硫醚、二?化物、多硫化物或環(huán)狀硫化物中的一種或數(shù)種的混合物。
6. 如權(quán)利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述極壓抗磨劑為選自硫化異丁烯、 二芐基二硫、偏硼酸鈉、偏硼酸鉀、三硼酸鉀。
7. 如權(quán)利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述防腐劑為切削液防腐劑DL602和 N-360〇
8. 如權(quán)利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述水基切削液還含有絮凝劑，所述 絮凝劑選自聚合氯化鋁（PAC)、聚合硫酸鋁（PAS)、聚合氯化鐵（PFC)以及聚合硫酸鐵（PFS) 或其任意混合物。
9. 如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的水基切削液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 制備非離子表面活性劑H:在催化劑下存在條件下，固體的天然松香加熱至160-200°C 熔融為液體，加入馬來酸酐發(fā)生聚合反應(yīng)得到共聚物馬來松香，而后馬來松香再與多元胺 發(fā)生中和反應(yīng)，即得所述非離子表面活性劑H; 制備油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反應(yīng)條件下，將摩爾比為1 :3的油酸和三乙醇胺混 合，油酸中的-COOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成油酸三乙醇胺酯； 按配方量取所述非離子表面活性劑H，所述油酸三乙醇胺酯，有機(jī)硫，極壓抗磨劑，防腐 劑和水混合均勻，再量取消泡劑混合均勻，即得所述水基切削液。
【文檔編號】C10N30/04GK104450145SQ201410840779
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】張勝勇, 馬艷榮 申請人:馬艷榮