专利名称：无油水基研磨抛光膏的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对金属及其合金表面进行加工，特别是对金属内表面进行粗研、半精研、精研、互研、抛光加工的无油水基研磨抛光膏。
金属及其合金的研磨抛光加工，要求研磨抛光膏具有良好的边界润滑性、散热冷却性，对磨粒及磨屑的润湿分散性及适度的粘附性等使用性能;同时还要求其贮存稳定，在加工过程中不产生对人体有害的气体，加工后的工件易于清洗干净，废弃物容易处理，不污染环境。
国内外通常使用的油基研磨抛光膏，系由高碳脂肪酸、矿物油脂、动物油脂及无机磨料调配而成。其虽具有良好的润滑性、润湿分散性及适度的粘附性，但在研磨抛光加工尤其是在内表面的研磨抛光加工过程中，由于加工空间窄狭，油脂类物质散热冷却性能太差，所以在加工中瞬时温升高达400～600℃，因此易使加工件表面产生烧伤变形现象，影响加工件质量。其次，研磨高温易促使油脂类物质发生热聚合及热缩合，形成粘附力极度强的胶质、沥青质等类高聚物，给加工后工件清洗造成很大困难，清洗残质不易为微生物降解，污染环境。研磨高温产生的呛人油烟及气体，对操作者身体有害。此外，油基研磨抛光膏贮存稳定性差，受热易析油分层，较长时间存放易腐败变质。
为了克服油基研磨抛光膏的缺点，近年来国外研究和开发了含部分油脂的水基研磨抛光膏。如苏联专利1980年910713号、975767号、1982年1027182号、1984年1315463号、1985年1247386号;美国专利1974年3964913号、1981年4398953号;民主德国专利1977年145178号;罗马尼亚专利1981年81983号等。这类水基研磨抛光膏属于乳化油型范畴。即用各种表面活性剂将矿物油脂、动植物油脂及研磨助剂等乳化分散于适量的水中，再添加各种磨料配制成均匀膏状物。这类水基研磨抛光膏在研磨加工、特别是在内表面研磨加工的后期，因所含水分的完全挥发，仍在一定程度上再现油基研磨抛光膏的固有缺点，如油脂聚合物难以从工件表面洗脱，清洗残质污染环境等;这类研磨抛光膏对温度变化敏感，特别是受热易破乳，产生油水分离，丧失使用性能，而较长时间存放易腐败变质。
在与乳化油型水基研磨抛光膏研究开发大致相当的时期内，国外还陆续研制了另一类完全不含油类物质的水基研磨抛光膏。如苏联专利1973年507610号、1976年652199号、1980年893990号、1981年979471号、1983年1165700号等。这类水基研磨抛光膏主要由表面活性剂、无机盐、水溶性润滑添加剂、磨料和水组成。其不足之处在于其主要使用性能如边界润滑性、润湿分散性、粘附性等都是在水存在的情况下才能充分发挥，随着研磨加工的进行，水分不断蒸发，某些性能产生较大的波动，当水分完全蒸发后，其大部分性能几乎完全丧失。在研磨剪切力作用下，出现研磨器具及工件表面局部无膏体粘附，产生干磨擦、甚至出现熔焊现象，或者产生破碎磨粒及磨屑的局部堆积，造成卡咬及卡死现象等，使加工表面质量变差，甚至使研磨无法继续进行。这种现象在内表面研磨抛光加工过程中尤为严重。这类膏体的耐压、耐热保水能力差，在加工过程中水分析出、蒸发速度太快，往往在加工工序进行不到五分之一，水分就蒸发完毕，为了使加工继续进行下去，不得不采取多次添加研磨抛光膏的办法，费工费时费料，且加工质量亦得不到保证。
上述乳化油和无油型水基研磨抛光膏，目前国内尚未见有报导。
本发明的目的是提供既具有油基研磨抛光膏的使用性能，又具有超强保水、耐压耐热、缓慢释放水分性能，在加工过程中各种加工性能得以充分协调发挥，还具有在无水状态下保持良好的加工性能，不释放有害气体，加工后工件表面残留物易于热水清洗，清洗残质易为微生物降解、且使用方便、贮存稳定、不腐败变质的对金属及其合金进行研磨抛光加工的无油水基研磨抛光膏。
本发明的无油水基研磨抛光膏是由水溶性赋形剂、水溶性研磨助剂、多功能表面活性剂、超强吸水保水剂、无机磨料及洁净水调配组成。
本发明中水溶性赋形剂是具有化学结构式A所示的任一种化合物或其二种及二种以上的化合物的混合物。
A.化学结构式
式中R为C11～C17的直链烷基和/或直链烯基，R1为C12～C18的直链烷基和/或直链烯基，m为环氧乙烷加成数，一般为7～12。
本赋形剂在室温下为固体，在水中或处于无水状况下都具有较好的润滑性能，赋形效果良好，在膏体中用量为20～60份。
本发明中的水溶性研磨助剂是由水溶性粘附剂、边界润滑剂、偶合剂所组成。
水溶性粘附剂是C12～C16的直链脂肪酸和/或C12～C18的不饱和脂肪酸的失水山梨糖醇单脂，在水中是可溶或可乳化分散的，具有良好的粘附性、润滑性，同时对金属具有一定的缓蚀性能。其用量为2～10份。
边界润滑剂是C36～C54的二聚和/或三聚脂肪酸的碱金属盐、铵盐、单、二、三乙醇胺盐、脂、酰胺以及单、二、三异丙醇胺的盐、脂、酰胺或两种及两种以上混合基团所组成的化合物;也可以是两种及两种以上具有上述基团的化合物所组成。此类边界润滑剂在有水和无水存在的状况下都具有优良的边界润滑性、润湿分散性，较好的清洗性能，对金属及其合金具有较好的缓蚀性能，且生物降解性能优良。其用量为5～10份。
偶合剂是C2～C6直链低分子二醇和/或低分子二醇的单乙醚、单丙醚、单丁醚。最好是C2～C6直链二醇的单丁醚。偶合剂在膏体中主要起渗透、润湿、分散、增溶、偶合架桥作用，可与润滑剂、清洗剂起协合叠加作用，增强膏体的润滑能力及水中的溶解能力，同时，提高膏体的抗冻作用。其用量为1～10份。
本发明中的多功能表面活性剂是具有化学结构式B的任一化合物或其两种及两种以上化合物的混合物。
B、化学结构
式中R2为C4～C12的直链烷基;R3为C3～C9的直链亚烯基;R4为C1～C7的直链亚烷基;D同时或不同时为单、二、三乙醇酰胺残基和/或单、二、三异丙醇酰胺残基;M同时或不同时为碱金属离子及铵离子、单、二、三乙醇胺离子及单、二、三异丙醇胺离子。
本多功能表面活性剂具有优良的渗透、润湿、乳化分散、增溶消泡及润滑、缓蚀性能，具有良好的包水、保水作用，有利于膏体各种加工性能的充分发挥。其易为微生物降解，不污染环境，该剂在膏体中用量为5～15份。
本发明中的超强吸水保水剂可以是交联聚丙烯酸盐、交联聚丙烯酰胺、淀粉接技丙烯酸盐、纤维素接技丙烯酸盐中任一化合物;也可以是其两种或两种以上的化合物的混合物。该剂具有极强的吸水保水能力，所吸水分在高压情况下也不析出;受热不分解，但可以缓慢释放所保有的水分，对水有极好的增稠作用。在膏体中的用量为0.5～1.5份。
本发明中所用的无机磨料，根据加工工艺要求可以采用不同粒度的刚玉(AL203)粉剂，三氧化二铬(Cr203)粉剂、碳化硼(B4C)粉剂、氮化硼(BN)粉剂、碳化硅(Sic)粉剂、金刚石粉剂等。用量为10～50份。
本发明中所用的水可以是洁净的自来水、深井水、蒸馏水或去离子水，对水的硬度无特殊要求，其用量为30～70份。
本发明的具体配方如下赋形剂20～60份研粘附剂:2～10份磨边界润滑剂:5～10份助偶合剂:1～10份剂多功能表面活性剂5～15份超强吸水保水剂0.5～1.5份无机磨料10～50份水30～70份本发明的无油水基研磨抛光膏解决了水基研磨膏的水分在加工过程中过快析出蒸发问题，可以在不影响散热冷却性能情况下，使膏体中的赋形剂、研磨助剂、多功能表面活性剂等在适量保留水的存在下，充分发挥各自优良性能，杜绝加工过程中的干磨擦、熔焊卡咬及卡死现象发生。本发明的加工性能受温度变化影响较小，即使在水分完全蒸发后，仍能较好地保持其初始性能。
本发明与国内外现沿用的油基研磨膏、乳化型水基研磨膏相比，消除了研磨高温引起的工件烧伤、变形、膏体胶化及造成环境污染问题，还使加工件易于清洗，清洗残质易于处理，节约了能源，提高了加工质量和效益。
本发明具有良好的防锈、缓蚀性能，适用于各种金属及其合金的研磨抛光加工。贮存稳定，不腐败变质;其软硬程度可根据加工工艺要求，适当加水调节，使用方便。
下面结合本发明实施例及比较例对本发明的配方、理化性能及加工性能加以说明。实施例及比较例中各成份比例皆以重量份数表示。加工对象为油泵油嘴行业柱塞偶件中的柱塞套中孔，加工试验参数采用油泵油嘴行业柱塞套中孔研磨加工工艺规程。理化性能测试见表1，加工试验结果见表2。
实施例1
赋形剂30份研粘附剂:5份磨边界润滑剂:5份助偶合剂:1份剂多功能表面活性剂10份超强吸水保水剂1.0份刚玉微粉50份水50份实施例2赋形剂20份研粘附剂:10份磨边界润滑剂:10份助偶合剂:5份剂多功能表面活性剂15份超强吸水保水剂1.5份碳化硼(B4C)微粉35份水70份实施例3赋形剂60份研粘附剂:2份磨边界润滑剂:8份助偶合剂:10份剂多功能表面活性剂5份超强吸水保水剂0.5份三氯化二铬微粉10份水30份比较例1(油基研磨膏)
硬脂酸13份蜂蜡3份凡士林4份油酸30份刚玉微粉50份比较例2(乳化型水基研磨膏)聚乙二醇(分子量为1400～1600)10份肥皂10份凡士林2份硬脂酸11份硫磺2份刚玉微粉60份水60份比较例3(无油水基研磨膏)肥皂7份甘油9份乙醇2份刚玉微粉60份水50份
权利要求
1.对金属及其合金表面进行加工，特别是对金属内表面进行粗研、半精研、精研、互研、抛光加工，含有无机磨料的无油水基研磨抛光膏，其特征在于由水溶性赋形剂20～60份，水溶性研磨助剂8～30份，多功能表面活性剂5～15份，超强吸水保水剂0.5～1.5份，无机磨料10～50份，洁净水30～70份调配组成。
2.根据权利要求1所述无油水基研磨抛光膏的水溶性赋形剂，其特征在于具有化学结构式A所示的任一化合物或其两种及两种以上的化合物的混合物。A.化学结构式
式中R为C11～C17的直链烷基和/或直链烯基，R1为C12～C18的直链烷基和/或直链烯基，m为环氧乙烷加成数，一般为7～12。
3.根据权利要求1所述无油水基研磨抛光膏的水溶性研磨助剂，其特征在于由水溶性粘附剂、边界润滑剂、偶合剂所组成。
4.根据权利要求1所述无油水基研磨抛光膏的多功能表面活性剂，其特征在于由化学结构式B的任一种化合物或其两种及两种以上的化合物的混合物所组成。B.化学结构式
式中R2为C4～C12的直链烷基，R3为C3～C9的直链亚烯基，R4为C1～C7的直链亚烷基，D同时或不同时为单、二、三乙醇酰胺残基和/或单、二、三异丙醇酰胺残基，M同时或不同时为碱金属离子及铵离子和/或单、二、三乙醇胺离子及单、二、三异丙醇胺离子。
5.根据权利要求1所述无油水基研磨抛光膏的超强吸水保水剂，其特征在于是交联聚丙烯酸盐、交联聚丙烯酰胺，淀粉接技丙烯酸盐，纤维素接技丙烯酸盐中任一化合物或其两种及两种以上化合物的混合物。
6.根据权利要求3所述水溶性研磨助剂的水溶性粘附剂，其特征在于是C12～C16的直链脂肪酸和/或C12～C18的不饱和脂肪酸的失水山梨糖醇单脂。
7.根据权利要求3所述水溶性研磨助剂的边界润滑剂，其特征在于是C36～C54二聚和/或三聚脂肪酸的碱金属盐、胺盐、单、二、三乙醇胺盐、脂、酰胺以及单、二、三异丙醇胺的盐、脂、酰胺或两种及两种以上混合基团所组成的化合物;也可以是两种及两种以上具有上述基团的化合物所组成的混合物。
8.根据权利要求3所述水溶性研磨助剂的偶合剂，其特征在于是C2～C6直链低分子二醇和/或低分子二醇的单乙醚、单丙醚、单丁醚。
全文摘要
本发明涉及用于对金属及其合金表面进行加工，特别是对金属内表面进行粗研、半精研、精研、互研、抛光加工的无油水基研磨抛光膏，克服了传统油基研磨膏及国外研制的水基研磨膏使用过程中由于研磨温度升高而出现的熔焊、卡死，产生的高聚物沥青质不易清洗、降解造成环境污染的问题。本水基研磨抛光膏具有超强保水、耐压、耐热、缓慢释放水分的性能，也具有在有水及由于研磨温升使水分完全蒸发的状况下，仍能保持其对金属及其合金的加工性能。
文档编号C09G1/02GK1079240SQ92104320
公开日1993年12月8日 申请日期1992年5月23日 优先权日1992年5月23日
发明者祁正大 申请人:湖北油泵油嘴厂