本发明公开了一种安全环保型金属切削液的制备方法，属于切削液制备技术领域。
背景技术：
在金属切削过程中，为提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的经济效果，就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状；另一方面采用性能优良的切削液以提高切削效率，降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，取得良好的经济效益。
在金属切削加工中选用合适的金属切削液可以起到良好的润滑冷却、清洗和防锈等作用，从而提高刀具耐用度，保证加工质量和加工精度，提高生产效率。切削液是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，切削液具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。
目前所用的切削液包括油基切削液及水基切削液，其中，油基切削液的润滑性能较好，冷却效果不佳，生物降解性及稳定性较差，已经明显滞后于现代切削加工技术的发展；水基切削液冷却效果和清洗性能较好，成本比油基性低，其用量约占全部切削液的百分之九十五，但由于水基切削液大部分是采用亚硝酸钠作为防锈剂，采用氯化石蜡增加其润滑性，众所周知过多的氯元素是一种对人体具有害的物质，对环境的危害也很大，不符合环保的要求，且水基切削液的润滑性能相对较弱。因此，开发绿色环保型切削液产品已成为一种大趋势。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的切削液中含有对人体有害的物质，同时会对环境造成污染，且切削液的润滑性能较弱的缺陷，提供一种由动物油和甘油三酯制备动物油酯提供润滑作用，植物脂肪酸和葡萄糖酸钙做络合剂起到防锈作用，与茶皂素等配合制备安全环保型金属切削液的方法，本发明先将鲶鱼内脏清洗粉碎后进行酶解，将酶解产物与叔丁基对苯二酚经高压处理后离心，得到鱼油，再与甘油、氢氧化钠反应后，进行脱色等处理，得到鱼油酯，动物油生物降解性好，挥发性低，且其合成酯抗氧化能力强，润滑效果好，再从金银花中提取脂肪酸，最后与葡萄糖酸钙、茶皂素等混合，即可得到安全环保型金属切削液，脂肪酸可葡萄糖酸钙配合可在金属表面形成保护膜，防止锈蚀，且使用生物表面活性剂，安全无毒，本发明制得的金属切削液无毒副作用、无污染，且防锈、润滑、冷却作用优异，具有广阔的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取300～400g新鲜鲶鱼内脏，用水清洗2～4次后，加入到盛有600～700mL质量分数为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡15～20min，再转移至高速组织捣碎机中，以4500～5500r/min的转速粉碎20～30min，得到匀浆液，将匀浆液倒入烧杯中，并对其进行加热至35～40℃，再加入2～4g胰蛋白酶和3～5g磷脂酶，搅拌酶解3～4h；
（2）待酶解结束，将酶解产物与0.3～0.5g叔丁基对苯二酚混合后，倒入高压反应釜中，在氮气保护下于120～130℃、0.3～0.5MPa处理20～30min，再将处理后的物料置于离心机中，以4500～5000r/min的转速离心15～20min，收集上层油脂，即得鱼油；
（3）将上述鱼油、甘油和氢氧化钠按质量比为100:10:1，加入到反应釜中，控制反应釜温度为130～140℃，搅拌反应3～4h，反应结束，降温至25～35℃，并向反应液中加入100～200mL水，搅拌混合2～4min后，静置分层，收集有机层，并将有机层置于烧杯中，再加入5～8g活性炭，静置1～2h后，过滤，收集滤液，备用；
（4）称取200～300g金银花，加入到盛有600～700mL无水乙醇的烧杯中，浸泡12～14h后，将烧杯置于微波萃取反应仪中，控制萃取仪功率为280～300W，萃取压力为0.12～0.15MPa，辐射15～20min，提取结束，将提取液用孔径为 80～120nm的半透膜过滤，收集滤液，并进行喷雾干燥，得到干燥物；
（5）按重量份数计，称取40～50份步骤（3）备用的滤液、8～12份上述干燥物、12～15份葡萄糖酸钙、3～5份茶皂素、1～3份山梨酸钾和40～50份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15～20min，即可得到安全环保型金属切削液。
本发明的应用方法是：首先关闭切削设备电源，将油箱用清水冲洗干净并进行消毒处理，随后按照先水后油的方式依次将水、本发明安全环保型金属切削液加入到油箱中，切削液添加量为水质量的5～8%，待添加完毕，在设备接近切削区域安装喷嘴，再打开切削设备，使切削液流入管道中并通过阀门从喷嘴流出，切削液通过切削区后再流到机床的不同部位上，然后汇集到集油盘内，最后从集油盘流回油箱中，循环使用即可。经检测，本发明制得的安全环保型金属切削液具有良好的润滑性和清洗性，与传统切削液相比，可提高工件光洁度l～2级，使用后工件磨耗降低了50～60%，同时，本发明切削液具有较强防锈能力，工件加工后停留在工序间15天以上无锈蚀，工作液可连续循环使用110天以上不影响性能，不变质发臭，且本发明金属切削液具有优异的稳定性，在常温密封环境下，保存期限长达25～40个月。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的安全环保型金属切削液具有良好的抗磨性、优良的防锈性以及冷却润滑性能，同时产品绿色、环保，对人体无毒无害、绝不伤害皮肤，对环境无污染；
（2）本发明制得的安全环保型金属切削液适用于各种机械加工的工况要求，能大大降低切削力和带走切削热，有效提高了工作效率和降低刀具及砂轮的消耗；
（3）本发明制得的安全环保型金属切削液在磨削或切削加工过程中对机床和工件不腐蚀，防锈能力强，工作液使用寿命长，且具有优异稳定性，易于长期贮存，经济实用效果良好。
具体实施方式
首先称取300～400g新鲜鲶鱼内脏，用水清洗2～4次后，加入到盛有600～700mL质量分数为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡15～20min，再转移至高速组织捣碎机中，以4500～5500r/min的转速粉碎20～30min，得到匀浆液，将匀浆液倒入烧杯中，并对其进行加热至35～40℃，再加入2～4g胰蛋白酶和3～5g磷脂酶，搅拌酶解3～4h；待酶解结束，将酶解产物与0.3～0.5g叔丁基对苯二酚混合后，倒入高压反应釜中，在氮气保护下于120～130℃、0.3～0.5MPa处理20～30min，再将处理后的物料置于离心机中，以4500～5000r/min的转速离心15～20min，收集上层油脂，即得鱼油；再将上述鱼油、甘油和氢氧化钠按质量比为100:10:1，加入到反应釜中，控制反应釜温度为130～140℃，搅拌反应3～4h，反应结束，降温至25～35℃，并向反应液中加入100～200mL水，搅拌混合2～4min后，静置分层，收集有机层，并将有机层置于烧杯中，再加入5～8g活性炭，静置1～2h后，过滤，收集滤液，备用；再称取200～300g金银花，加入到盛有600～700mL无水乙醇的烧杯中，浸泡12～14h后，将烧杯置于微波萃取反应仪中，控制萃取仪功率为280～300W，萃取压力为0.12～0.15MPa，辐射15～20min，提取结束，将提取液用孔径为 80～120nm的半透膜过滤，收集滤液，并进行喷雾干燥，得到干燥物；最后按重量份数计，称取40～50份上述备用的滤液、8～12份上述干燥物、12～15份葡萄糖酸钙、3～5份茶皂素、1～3份山梨酸钾和40～50份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15～20min，即可得到安全环保型金属切削液。
实例1
首先称取300g新鲜鲶鱼内脏，用水清洗2次后，加入到盛有600mL质量分数为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡15min，再转移至高速组织捣碎机中，以4500r/min的转速粉碎20min，得到匀浆液，将匀浆液倒入烧杯中，并对其进行加热至35℃，再加入2g胰蛋白酶和3g磷脂酶，搅拌酶解3h；待酶解结束，将酶解产物与0.3g叔丁基对苯二酚混合后，倒入高压反应釜中，在氮气保护下于120℃、0.3MPa处理20min，再将处理后的物料置于离心机中，以4500r/min的转速离心15min，收集上层油脂，即得鱼油；再将上述鱼油、甘油和氢氧化钠按质量比为100:10:1，加入到反应釜中，控制反应釜温度为130℃，搅拌反应3h，反应结束，降温至25℃，并向反应液中加入100mL水，搅拌混合2min后，静置分层，收集有机层，并将有机层置于烧杯中，再加入5g活性炭，静置1h后，过滤，收集滤液，备用；再称取200g金银花，加入到盛有600mL无水乙醇的烧杯中，浸泡12h后，将烧杯置于微波萃取反应仪中，控制萃取仪功率为280W，萃取压力为0.12MPa，辐射15min，提取结束，将提取液用孔径为 80nm的半透膜过滤，收集滤液，并进行喷雾干燥，得到干燥物；最后按重量份数计，称取40份上述备用的滤液、8份上述干燥物、12份葡萄糖酸钙、3份茶皂素、1份山梨酸钾和40份水，加入到搅拌机中，搅拌混合15min，即可得到安全环保型金属切削液。
本实例操作简便，使用时，首先关闭切削设备电源，将油箱用清水冲洗干净并进行消毒处理，随后按照先水后油的方式依次将水、本发明安全环保型金属切削液加入到油箱中，切削液添加量为水质量的5%，待添加完毕，在设备接近切削区域安装喷嘴，再打开切削设备，使切削液流入管道中并通过阀门从喷嘴流出，切削液通过切削区后再流到机床的不同部位上，然后汇集到集油盘内，最后从集油盘流回油箱中，循环使用即可。经检测，本发明制得的安全环保型金属切削液具有良好的润滑性和清洗性，与传统切削液相比，可提高工件光洁度l级，使用后工件磨耗降低了50%，同时，本发明切削液具有较强防锈能力，工件加工后停留在工序间16天无锈蚀，工作液可连续循环使用115天不影响性能，不变质发臭，且本发明金属切削液具有优异的稳定性，在常温密封环境下，保存期限长达25个月。
实例2
首先称取350g新鲜鲶鱼内脏，用水清洗3次后，加入到盛有650mL质量分数为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡18min，再转移至高速组织捣碎机中，以5000r/min的转速粉碎25min，得到匀浆液，将匀浆液倒入烧杯中，并对其进行加热至38℃，再加入3g胰蛋白酶和4g磷脂酶，搅拌酶解3h；待酶解结束，将酶解产物与0.4g叔丁基对苯二酚混合后，倒入高压反应釜中，在氮气保护下于125℃、0.4MPa处理25min，再将处理后的物料置于离心机中，以4750r/min的转速离心18min，收集上层油脂，即得鱼油；再将上述鱼油、甘油和氢氧化钠按质量比为100:10:1，加入到反应釜中，控制反应釜温度为135℃，搅拌反应3h，反应结束，降温至30℃，并向反应液中加入150mL水，搅拌混合3min后，静置分层，收集有机层，并将有机层置于烧杯中，再加入7g活性炭，静置1h后，过滤，收集滤液，备用；再称取250g金银花，加入到盛有650mL无水乙醇的烧杯中，浸泡13h后，将烧杯置于微波萃取反应仪中，控制萃取仪功率为290W，萃取压力为0.14MPa，辐射18min，提取结束，将提取液用孔径为 100nm的半透膜过滤，收集滤液，并进行喷雾干燥，得到干燥物；最后按重量份数计，称取45份上述备用的滤液、10份上述干燥物、14份葡萄糖酸钙、4份茶皂素、2份山梨酸钾和45份水，加入到搅拌机中，搅拌混合18min，即可得到安全环保型金属切削液。
本实例操作简便，使用时，首先关闭切削设备电源，将油箱用清水冲洗干净并进行消毒处理，随后按照先水后油的方式依次将水、本发明安全环保型金属切削液加入到油箱中，切削液添加量为水质量的7%，待添加完毕，在设备接近切削区域安装喷嘴，再打开切削设备，使切削液流入管道中并通过阀门从喷嘴流出，切削液通过切削区后再流到机床的不同部位上，然后汇集到集油盘内，最后从集油盘流回油箱中，循环使用即可。经检测，本发明制得的安全环保型金属切削液具有良好的润滑性和清洗性，与传统切削液相比，可提高工件光洁度l级，使用后工件磨耗降低了55%，同时，本发明切削液具有较强防锈能力，工件加工后停留在工序间17天无锈蚀，工作液可连续循环使用120天不影响性能，不变质发臭，且本发明金属切削液具有优异的稳定性，在常温密封环境下，保存期限长达32个月。
实例3
首先称取400g新鲜鲶鱼内脏，用水清洗4次后，加入到盛有700mL质量分数为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡20min，再转移至高速组织捣碎机中，以5500r/min的转速粉碎30min，得到匀浆液，将匀浆液倒入烧杯中，并对其进行加热至40℃，再加入4g胰蛋白酶和5g磷脂酶，搅拌酶解4h；待酶解结束，将酶解产物与0.5g叔丁基对苯二酚混合后，倒入高压反应釜中，在氮气保护下于130℃、0.5MPa处理30min，再将处理后的物料置于离心机中，以5000r/min的转速离心20min，收集上层油脂，即得鱼油；再将上述鱼油、甘油和氢氧化钠按质量比为100:10:1，加入到反应釜中，控制反应釜温度为140℃，搅拌反应4h，反应结束，降温至35℃，并向反应液中加入200mL水，搅拌混合4min后，静置分层，收集有机层，并将有机层置于烧杯中，再加入8g活性炭，静置2h后，过滤，收集滤液，备用；再称取300g金银花，加入到盛有700mL无水乙醇的烧杯中，浸泡14h后，将烧杯置于微波萃取反应仪中，控制萃取仪功率为300W，萃取压力为0.15MPa，辐射20min，提取结束，将提取液用孔径为120nm的半透膜过滤，收集滤液，并进行喷雾干燥，得到干燥物；最后按重量份数计，称取50份上述备用的滤液、12份上述干燥物、15份葡萄糖酸钙、5份茶皂素、3份山梨酸钾和50份水，加入到搅拌机中，搅拌混合20min，即可得到安全环保型金属切削液。
本实例操作简便，使用时，首先关闭切削设备电源，将油箱用清水冲洗干净并进行消毒处理，随后按照先水后油的方式依次将水、本发明安全环保型金属切削液加入到油箱中，切削液添加量为水质量的8%，待添加完毕，在设备接近切削区域安装喷嘴，再打开切削设备，使切削液流入管道中并通过阀门从喷嘴流出，切削液通过切削区后再流到机床的不同部位上，然后汇集到集油盘内，最后从集油盘流回油箱中，循环使用即可。经检测，本发明制得的安全环保型金属切削液具有良好的润滑性和清洗性，与传统切削液相比，可提高工件光洁度2级，使用后工件磨耗降低了60%，同时，本发明切削液具有较强防锈能力，工件加工后停留在工序间18天无锈蚀，工作液可连续循环使用125天不影响性能，不变质发臭，且本发明金属切削液具有优异的稳定性，在常温密封环境下，保存期限长达40个月。