一种水基切削液及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：非离子表面活性剂H3-10％，油酸三乙醇胺酯3-10％，有机硫5-10％，极压抗磨剂1-2％，防腐剂0.1-0.5％，消泡剂1-2％，水余量。所述非离子表面活性剂H为松香、马来酸酐和多元胺聚合反应的产物；所述油酸三乙醇胺酯是油酸和三乙醇胺酯化反应的产物。该水基切削液不仅具有优异的冷却、清洗功能，其光滑和防锈功能亦到达或超越乳化液的规范要求，可用于钟表机械加工。
【专利说明】一种水基切削液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及切削液【技术领域】，具体地，涉及一种水基切削液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 现代机械加工逐步向高速、强力、精细方向发展，而超硬、超强度等难加工材料的 使用也使切削加工的难度日益增加。由此导致切削加工中的摩擦力、摩擦热大幅度增加，这 就要求金属加工液具有更好的光滑、冷却、清洗、防锈功能，以便取得理想的工件加工表面。 其中，矿物油的光滑、防锈能力优异，但冷却、清洗功能差；乳化液和水基切削液的冷却、清 洗功能较好，但光滑、防锈功能差，因此使用局限遭到限制。
[0003] 因此，研制一种具有优光滑和防锈性能的水基切削液具有重大的现实意义。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种水基切削液及其制备方法，该水基 切削液不仅具有优异的冷却、清洗功能，其光滑和防锈功能亦到达或超越乳化液的规范要 求，可用于钟表机械加工。
[0005] 本发明还提供了所述水基切削液的制备方法。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0007] 非离子表面活性剂H 3-10%, 油酸三乙醇胺酯 3-10%, 有机硫 5-10%,
[0008] 极压抗磨剂 1-2%, 防腐剂 0.1-0.5%, 消泡剂 1-2%, 水 余量。
[0009] 所述非离子表面活性剂H的制备方法为：在催化剂下存在条件下，固体的天然松 香加热至160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马 来松香再与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H。所述多元胺为3, 3'-二 氯_4,4' -二苯基甲烷二胺（M0CA)和丙二醇双_(4,4' 一二氨基）苯甲酸酯中的一种或其 混合物。
[0010] 所述油酸三乙醇胺酯的制备方法为：130-160°c的反应条件下，将摩尔比为1 :3的 油酸和三乙醇胺混合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸 三乙醇胺酯。油酸三乙醇胺酯是优良的水溶性油性剂，经四球机检测，5%的油酸三乙醇胺 酯水溶液的最大无卡咬负荷PB值可达700N，用MPV-200摩擦磨损试验机测定其摩擦系数 0.070。
[0011] 所述有机硫为硫醇、硫酚、硫醚、二硫化物、多硫化物或环状硫化物中的一种或数 种的混合物。
[0012] 所述极压抗磨剂为硫化异丁烯、二苄基二硫、偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾中的 一种或数种的混合物。。
[0013] 所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和N-360。
[0014] 所述水基切削液还含有絮凝剂，所述絮凝剂选自聚合氯化铝（PAC)、聚合硫酸铝 (PAS)、聚合氯化铁（PFC)以及聚合硫酸铁（PFS)或其任意混合物。
[0015] 本发明所述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0016] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0017] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基团与三乙醇胺的-0H基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0018] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0019] 在金属切削加工中，大多数摩擦属于边界润滑摩擦。在边界润滑摩擦中，由于不 存在完全的油膜，其承载能力已与油的粘度无关，而取决于润滑油的油性，即润滑成分是否 包含着对金属存在强烈吸附的原子团，能在切削界面构成物理吸附膜。非离子表面活性剂 H中的极性基团对金属有较大的亲合能力，很容易吸附在金属表面，形成吸附润滑膜。因其 疏水基团较大，并具有芳香环结构，具有油性剂的作用。同时非离子表面活性剂含有N非活 性极压元素，它兼有油性剂和极压剂的双重功效。再与加入的极压抗磨剂协同作用，形成高 强度物理和化学吸附膜，使之在高压、高温和激烈摩擦作用下不至于破坏。能防止或减小工 件、切削、刀具三者之间的直接接触，达到减小摩擦及粘结的目标，起到极好的润滑作用。油 酸三乙醇胺是一种阳离子外表活性剂，作为油性剂添加在切削液中，易在刃具与切削工件 之间形成物理吸附膜，然后起到润滑作用。别的，油酸三乙醇胺与极压抗磨剂也有优越的协 同抗磨作用，也可是润滑性能显著提高。
[0020] 切削液清洗功能的好坏，与切削液的浸透性和流动性严密相关，外表张力低、渗透 性和流动性好的切削液，清洗功能就好。本发明所述水基切削液中含有非离子外表活性剂H 和阳离子外表活性剂油酸三乙醇胺，二者协调作用，极大地降低了切削液的外表张力，增强 了切削液的渗透性和流动性，因而具有很好的清洗性能。
[0021] 切削液的冷却效果，取决于它的导热系数、比热、汽化热及汽化速度等。水的导热 系数为油的3?5倍，比热为油的2?2. 5倍，故水的冷却功能比油优胜良多。本发明所述 水基切削液中含有60%以上的水分，所以冷却功能突出。
[0022] 本发明所述非离子外表活性剂H自身具有防锈和防腐效果，与防腐剂发生复合增 效效果，在金属外表构成吸附维护膜层，钝化膜层，然后阻滞了阴、阳极侵蚀进程，因为有致 密的履盖膜，能有用地抵抗介质中的水分子、氧及其他侵蚀性物质的浸入，具有优秀的防 腐、防锈功能。
[0023] 本发明所述水基磨削液，含有有机硫，有机硫与绗磨产生的金属粉末反应，形成稳 定的有机金属化合物，不易溶解，从而在切削液中形成沉淀并被分离去除，从而保证了切削 液的润滑性和清洗性能的长期稳定性。
[0024] 本发明所述的水基切削液以松香、马来酸酐和多元胺等原料组成的非离子外表活 性剂H，和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优异的的光滑性、防锈性、冷 却性和清洗性，是水基切削液的严重打破。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1 :一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0026] 非离子表面活性剂H 8%, 油酸三乙醇胺酯 5%, 有机硫 8%, 极压抗磨剂 2%,
[0027] 防腐剂 0.3%, 消泡剂 2%， 水 74.7%。
[0028] 所述有机硫为硫醇。所述极压抗磨剂为选自硫化异丁烯。所述防腐剂为切削液防 腐剂DL602。
[0029] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0030]制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0031] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°c的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0032] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0033] 实施例2 :
[0034] 一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0035] 非离子表面活性剂H 10%, 油酸三乙醇胺酯 3%， 有机硫 10%, 极压抗磨剂 2%, 防腐剂 0.1%， 消泡剂 1%,
[0036] 水 73.5%。
[0037] 所述有机硫为二硫化物。所述极压抗磨剂为二苄基二硫。
[0038] 所述防腐剂为切削液防腐剂DN-360。
[0039] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0040] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0041] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基团与三乙醇胺的-0H基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0042] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0043] 实施例3 :
[0044] 一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0045] 非离子表面活性剂H 10%, 油酸三乙醇胺酯 10%, 有机硫 10%, 极压抗磨剂 2%， 防腐剂 0.5%, 消泡剂 2%, 水 60%， 絮凝剂 5.5%。
[0046] 所述有机硫为硫醚多硫化物或的混合物。所述极压抗磨剂为偏硼酸钠和三硼酸 钾。所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和N-360。
[0047] 所述絮凝剂选自聚合氯化铝。
[0048] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0049] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0050] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°c的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0051] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0052] 实施例4
[0053] 一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0054] 非离子表面活性剂H 3%, 油酸三乙醇胺酯 3%， 有机硫 5%, 极压抗磨剂 1%， 防腐剂 0.1%， 消泡剂 1%， 水 86.9%。
[0055] 所述有机硫为硫酚和二硫化物的混合物。所述极压抗磨剂为偏硼酸钾和三硼酸 钾。所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和N-360。
[0056] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0057] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0058] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0059] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0060] 实施例5 :
[0061] 一种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0062] 非离子表面活性剂H 10%， 油酸三乙醇胺酯 10%, 有机硫 7%, 极压抗磨剂 3%, 防腐剂 0.5%, 消泡剂 1.5%, 水 70%。
[0063] 所述有机硫为二硫化物。
[0064] 所述极压抗磨剂为选自偏硼酸钾。
[0065] 所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和N-360。
[0066] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0067] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0068] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-C00H基团与三乙醇胺的-0H基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0069] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0070] 实施例6 :
[0071] -种水基切削液，包括按质量百分比计的如下各组：
[0072] 非离子表面活性剂H 5%, 油酸三乙醇胺酯 5%, 有机硫 8%， 极压抗磨剂 2 %， 防腐剂 0.5%, 消泡剂 1.5%, 水 78%。
[0073] 所述有机硫为硫醚。
[0074] 所述极压抗磨剂为三硼酸钾。
[0075] 所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和N-360。
[0076] 上述的水基切削液的制备方法，包括如下步骤：
[0077] 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至 160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再 与多元胺发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H ;
[0078] 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇 胺混合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯；
[0079] 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂， 防腐剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
[0080] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干 简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【权利要求】
1. 一种水基切削液，其特征在于，包括按质量百分比计的如下各组： 非离子表面活性剂H 3-10%, 油酸三乙醇胺酯 3-10%, 有 5-10%， 极压抗磨剂 1-2%, 防腐剂 0.1-0.5%, 消泡剂 1-2%, 水 余量 所述非离子表面活性剂H为松香、马来酸酐和多元胺聚合反应的产物； 所述油酸三乙醇胺酯是油酸和三乙醇胺酯化反应的产物。
2. 如权利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述非离子表面活性剂H的制备方法 为：在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至160-200°C熔融为液体，加入马来酸酐 发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再与多元胺发生中和反应，即得所述非 离子表面活性剂H。
3. 如权利要求1或2所述的水基切削液，其特征在于，所述多元胺为3, 3 二氯-4， 4'-二苯基甲烷二胺（MOCA)和丙二醇双_(4,4'一二氨基）苯甲酸酯中的一种或其混合物。
4.如权利要求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备方法 为：130-160 °C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇胺混合，油酸中的-COOH基 团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯。
5. 如权利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述有机硫为硫醇、硫酚、硫醚、二硫 化物、多硫化物或环状硫化物中的一种或数种的混合物。
6. 如权利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述极压抗磨剂为选自硫化异丁烯、 二苄基二硫、偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾。
7. 如权利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述防腐剂为切削液防腐剂DL602和 N-360〇
8. 如权利要求1所述的水基切削液，其特征在于，所述水基切削液还含有絮凝剂，所述 絮凝剂选自聚合氯化铝（PAC)、聚合硫酸铝（PAS)、聚合氯化铁（PFC)以及聚合硫酸铁（PFS) 或其任意混合物。
9. 如权利要求1-8任一项所述的水基切削液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 制备非离子表面活性剂H:在催化剂下存在条件下，固体的天然松香加热至160-200°C 熔融为液体，加入马来酸酐发生聚合反应得到共聚物马来松香，而后马来松香再与多元胺 发生中和反应，即得所述非离子表面活性剂H; 制备油酸三乙醇胺酯：130-160°C的反应条件下，将摩尔比为1 :3的油酸和三乙醇胺混 合，油酸中的-COOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应，生成油酸三乙醇胺酯； 按配方量取所述非离子表面活性剂H，所述油酸三乙醇胺酯，有机硫，极压抗磨剂，防腐 剂和水混合均匀，再量取消泡剂混合均匀，即得所述水基切削液。
【文档编号】C10N30/04GK104450145SQ201410840779
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】张胜勇, 马艳荣 申请人:马艳荣