一種高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液。
【背景技術(shù)】
[0002] 水溶性切削液是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具或機床 和加工件的工業(yè)用液體。按化學(xué)組成可分為非水溶性切削液和水溶性切削液，其中，水溶性 切削液又可分為乳化型切削液、半合成切削液和全合成水溶性切削液。乳化型切削液、半合 成切削液和全合成水溶性切削液的分類通常取決于產(chǎn)品中基礎(chǔ)油的類別：乳化型切削液是 僅以礦物油作為基礎(chǔ)油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有礦物油又含有化學(xué)合成基 礎(chǔ)油的水溶性切削液；全合成水溶性切削液則是僅使用化學(xué)合成基礎(chǔ)油（即不含礦物油）的 水溶性切削液。
[0003] 但是，目前市面上的半合成水溶性切削液容易腐蝕工件、易揮發(fā)、易分解，對長期 接觸該切削液的操作工人的健康很不利，且廢水不易處理，需增加油水分離設(shè)備及委托環(huán) 保公司回收處理。此外，現(xiàn)有的切削液的轉(zhuǎn)速S和進程量F無法滿足加工產(chǎn)能的需求。
[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液，該高轉(zhuǎn)速全合成水溶 性切削液可以有效清洗切削、鉆孔或研磨等機加工產(chǎn)生的金屬(如銅、鋁、鋅合金、不銹鋼、 鐵）粉末或非金屬(如玻璃）粉末，保護刀具或機床的鋒利邊且不粘刀，保證刀具或機床的使 用壽命，并且能夠有效避免金屬基材在加工過程中產(chǎn)生變形、斷裂、內(nèi)應(yīng)力增加，同時能夠 防止工件氧化，而且容易清洗、無殘留、用量少、不易腐蝕工件、可生物分解，對人體皮膚無 明顯刺激性，廢水也容易處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削 液，該高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液可以有效清洗切削、鉆孔或研磨等機加工產(chǎn)生的金屬(如 銅、鋁、鋅合金、不銹鋼、鐵）粉末或非金屬(如玻璃）粉末，保護刀具或機床的鋒利邊且不粘 刀，保證刀具或機床的使用壽命，并且能夠有效避免金屬基材在加工過程中產(chǎn)生變形、斷 裂、內(nèi)應(yīng)力增加，同時能夠防止工件氧化，而且容易清洗、無殘留、用量少、不易腐蝕工件、可 生物分解，對人體皮膚無明顯刺激性，廢水也容易處理。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案： 一種高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液，按重量百分比計，包括以下組分： 植物改性潤滑油脂 10%~30% ; 鎂鋁合金保護劑 5%~10% ; 極壓劑 4%~10% ; 穩(wěn)定劑 20%~30% ; 乳化劑 1%~3% ; 滲透劑 10%~20% ; 余量為水。
[0007] 植物油是可再生資源，因為植物油來自于太陽能，具有清潔和豐富的特性，植物種 植范圍較廣，種植的技術(shù)門檻低，提煉及加工技術(shù)已經(jīng)十分成熟，因此其來源十分廣泛，相 對價格較低，并且工藝處理能耗也較低。
[0008] 而且，植物油具有極好的生物降解性，因為植物油的甘油酯基易于水解，酯基鏈中 的不飽和雙鍵極易受微生物攻擊發(fā)生β氧化，同時植物油中的天然脂肪酸可在降解過程 中起到促進作用。
[0009] 植物油具有良好的潤滑性能，這是因為植物油分子可在金屬表面形成吸附膜，并 且其中的脂肪酸可在金屬表面反應(yīng)形成金屬皂的單層膜，兩者都可以起到減摩抗磨的作 用。
[0010] 但是，單純的植物提取脂肪酸用作潤滑油脂的效果并不理想，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)植物改性潤滑油脂則可以提高潤滑效果。
[0011] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，按重量百分比計，包括以下 組分： 植物改性潤滑油脂 15%~25% ; 鎂鋁合金保護劑 6%~9% ; 極壓劑 5%~9% ; 穩(wěn)定劑 22%~28% ; 乳化劑 1. 5%~2. 5% ; 滲透劑 12%~18% ; 余量為水。
[0012] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述植物改性潤滑油脂為植 物提取脂肪酸與二元醇聚合后，經(jīng)提純、脫水得到的產(chǎn)物。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過對植 物提取脂肪酸進行聚合改性，可以大大提高其潤滑效果。
[0013] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述植物提取脂肪酸為癸二 酸(提取自蓖麻油)、壬二酸(提取自油酸、亞油酸或蓖麻油）和辛二酸(提取自蓖麻油）中的 至少一種。
[0014] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述二元醇為乙二醇、1， 6-己二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇和1，4-丁二醇中的至少一種。
[0015] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述鎂鋁合金保護劑為三乙 醇胺、乙醇胺、油酸三乙醇胺皂、二甘醇胺和異丙醇胺中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為乙二醇、 異丁醇、丙二醇、丙三醇和異丙醇中的至少一種，它們可以提高切削液的穩(wěn)定性，因為它們 可與水混溶，而一些在水中溶解度較小的有機成分則可以很好地溶解在這些保護劑內(nèi)。
[0016] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述乳化劑為吐溫40、吐溫 60和吐溫80中的至少一種。它們均為非離子表面活性劑且均具有很強的乳化作用，而且還 能抑制氣味，因為在高速切削過程中，切削液中的氣味容易散發(fā)出來，因此需要加入能夠抑 制氣味散發(fā)出來的乳化劑。
[0017] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述滲透劑為丙二醇丁醚、 乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇乙醚和二乙二醇乙醚中的至少一種。它們可以帶著表面 活性劑滲透至金屬或非金屬的表面，以在金屬或非金屬的表面形成保護膜。
[0018] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述極壓劑為磷酸三苯酯、 磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、硼酸鹽和硼酸酯中的至少一種。極壓劑在高溫高壓的邊界潤滑條 件下能與金屬表面形成高熔點化學(xué)反應(yīng)膜，在油性劑失效條件下能起到潤滑作用，其可以 提尚廣品的使用性能，減少切削阻力，提尚切削效率。
[0019] 作為本發(fā)明高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液的一種改進，所述全合成水溶性切削液的 pH值為8~9,呈弱堿性。
[0020] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液是利用多種植物改性潤滑 油脂（即對植物提取脂肪酸進行聚合改性后得到的潤滑油脂)、鎂鋁合金保護劑、極壓劑、穩(wěn) 定劑、乳化劑和滲透劑混合而成，利用植物改性潤滑油脂與金屬表面的吸附，使刀具加工時 具有排削及潤滑作用，并使金屬表面產(chǎn)生保護膜，達到切削、防止變色及防腐的效果，本發(fā) 明的高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液呈弱堿性，不含表面活性劑，從而使得該切削液在切削時 不會產(chǎn)生泡沫、飛霧及氣味，對人體皮膚無明顯刺激。
[0021] 而且，本發(fā)明的切削液能夠提高轉(zhuǎn)速至20000轉(zhuǎn)，進程量提升至3500,且使用其進 行加工的工件光澤度高，可對刀具起到潤滑作用，使得產(chǎn)品加工精度穩(wěn)定，機臺表面不粘油 污，易保養(yǎng)，而且使用該切削液的工作環(huán)境中無氣味、對人體皮膚無腐蝕性、不易燃易爆，能 滿足新環(huán)保法對空氣污染和廢水排放的新標準，完全可以取代目前市售的所有油性、半乳 化性或低轉(zhuǎn)速（S〈 10000轉(zhuǎn)）的切削油。
[0022] 本發(fā)明配方簡單，配制操作方便、切削液性能穩(wěn)定、對金屬無腐蝕、用量少、消耗 低、使用周期長且對人體皮膚無刺激性，其可針對不同金屬材質(zhì)或非金屬材質(zhì)進行高轉(zhuǎn)速 的切割、研磨、鉆孔，可延長加工刀具的壽命及其鋒利邊、被加工素材表面無殘留毛刺、極壓 或氧化，經(jīng)過二次清水漂洗即可達到清潔效果。廢切削液為可生物分解的成份，不會污染環(huán) 境。且溫度升高至55°C時對鋁材也不會有腐蝕作用，切削液的外觀也沒有變化。
[0023] 此外，現(xiàn)有的消泡劑中一般含硅，硅容易附著在金屬表面，因此不利于后處理，而 本發(fā)明中不包含消泡劑，因此可以避免上述問題，使得使用本發(fā)明進行切削后的金屬或非 金屬的后處理變得十分容易。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明及其有益效果作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方 式并不限于此。
[0025] 實施例1 本實施例提供的高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液，按重量百分比計，包括以下組分： 植物改性潤滑油脂 20% ; 鎂鋁合金保護劑三乙醇胺8% ; 極壓劑磷酸三苯酯 7% ; 穩(wěn)定劑乙二醇 25%; 乳化劑吐溫40 2%； 滲透劑丙二醇丁醚 15% ; 余量為蒸餾水。
[0026] 其中，植物改性潤滑油脂為癸二酸與1，4-丁二醇聚合后，經(jīng)提純、脫水得到的產(chǎn) 物。其中，聚合溫度為150°C，聚合時，癸二酸與1，4_ 丁二醇的摩爾比為1 :1.2,催化劑為 固載鈦酸丁酯（Ti (0Bu)4/Ti02-Al203)，且催化劑的用量為2%，聚合時間為6h，聚合反應(yīng)結(jié)束 后，用熱丙酮將產(chǎn)品稀釋后過濾，蒸去丙酮和水，即得到植物改性潤滑油脂。
[0027] 制備時，按質(zhì)量比稱取各組分，然后將植物改性潤滑油脂、鎂鋁合金保護劑三乙醇 胺、極壓劑磷酸三苯酯、穩(wěn)定劑乙二醇、乳化劑吐溫40、滲透劑丙二醇丁醚一并加入蒸餾水 中，攪拌均勻后即得到高轉(zhuǎn)速全合成水溶性切削液，其PH值為8~9 (弱堿性)，其折光度為 5-10度，其使用溫度為5 °C~50 °C，儲存時間為30-180天，無氣味，淡黃色透明，且不含刺激 性溶劑，因此對操作人員的皮膚接觸、機床和工件等均無腐蝕性。
[0028] 該切削液可提高轉(zhuǎn)速至14000-20000RPM，提高進程量至2000-3500,從而可以縮 短加工工時，而且使得加工后的產(chǎn)品具有高光澤，容易清洗，無殘留，不粘刀。
[0029] 使用時，開槽用量約為5-20%，將切削液直接加入切割機、研磨機儲液槽循環(huán)過 濾使用，連續(xù)工作24小時后檢查過濾網(wǎng)清除殘渣，使用3-6個月或槽液發(fā)臭時更換一次， 5-40°C下可存放24個月，使用流程為：切割機切割、研磨