一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液的制作方法

文档序号:11108161

本发明涉及金属加工助剂技术领域,尤其涉及一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液。



背景技术:

随着现代机加工向高速、精密方向的快速发展,要求金属加工切削液具有更加优良的润滑、冷却、清洗和防锈功能,以便获得理想的加工表面。另外,随着人们环保意识的增强,对切削液环保性能也提出了更高的要求。传统的矿物润滑油的润滑、防锈性能优越,但冷却、清洗性能差,且对环境有影响;而传统的乳化液和水基切削液的冷却、清洗性能优良,且对环境影响小,但润滑、防锈性能较差。因此,研制一种既具有油性切削液优异的润滑和防锈性能,同时又具有水基切削液优异的冷却和清洗性能的环保型切削液具有重要的实际意义。

《十二酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备及其在半合成切削液中的应用》一文中采用十二酸、二乙醇胺和硼酸为原料制备十二酸二乙醇酰胺硼酸酯,然后将该硼酸酯加入基础油中制备一种半合成切削液,具有良好的极压抗磨性能、润滑性、耐腐蚀性。但是由于文章中并没有指出具体使用哪一种基础油,为了增强环保性能,需要采用润滑性、水解稳定、可生物降解的基础油作为矿物油的替代,而且为了进一步满足金属加工助剂的发展,需要对产品的防腐蚀性能以及其他附加性能进行进一步增强,使其发展为集防腐、润滑、清洗、冷却为一体的金属加工切削液。



技术实现要素:

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液,由下列重量份的原料制备制成:多元醇酯50-54、十二酸二乙醇酰胺18-19、硼酸3-3.3、对甲苯磺酸0.7-0.8、石油醚适量、甲基三乙氧基硅烷0.4-0.5、植酸5-5.5、去离子水适量、无水乙醇适量、溴酸钠0.2-0.25、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯30-34、异硬脂酸3-4、十二烷基磺酸钠5-6、纳米沸石粉3-4、干燥的玉米秸秆9-10、氨水溶液适量、乙酸酐7-8、冰乙酸适量、浓度为3wt%的硫酸0.9-1。

所述一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液,由以下具体步骤制成:

(1)将十二酸二乙醇酰胺、硼酸混合均匀,加入对甲苯磺酸以及总量1.5-2倍量的石油醚,通入氮气保护,加热至120-125℃,搅拌反应5-6小时后结束反应,将反应产物降温至90-110℃进行旋转蒸发,蒸发掉石油醚后得到十二酸二乙醇酰胺硼酸酯;

(2)将植酸溶于5-6倍量的去离子水中,搅拌均匀后放入溶于10-12倍量无水乙醇的甲基三乙氧基硅烷,水浴加热至75-80℃,以300-400转/分的速度搅拌2.5-3小时,得到植酸硅烷杂化溶胶,在800-1000转/分的速度搅拌下加入溴酸钠,继续搅拌10-15分钟后得到溴酸钠掺杂的植酸硅烷溶胶;

(3)将干燥的玉米秸秆切断后粉碎过80目筛,得到玉米秸秆粉,将其浸入10-12倍量的浓度为10wt%的氨水溶液中,常温下以200-300转/分的速度搅拌6-8小时后抽滤,用去离子水洗至滤液呈中性,将所得滤饼置于60-70℃的真空干燥箱中烘干至质量恒定,得氨水活化玉米秸秆粉;将上述产物与乙酸酐混合,加入总量2-2.5倍量的冰乙酸,加热至110-120℃,加入浓度为3wt%的硫酸,继续反应3-4小时后结束反应,然后在反应体系中加入一半量的去离子水使酯化产物析出,过滤,去离子水洗涤至滤液呈中性,将产物置于60-70℃的真空烘箱中烘干至质量恒定,即得改性玉米秸秆;

(4)将步骤(1)得到的产物与多元醇酯混合均匀后加入总量1.8-2倍量的去离子水,搅拌均匀后加入步骤(2)步骤(3)得到的产物,以400-500转/分的速度搅拌10-15分钟后加入其余剩余成分,继续搅拌10-12分钟后即得。

本发明的优点是:本发明通过十二酸二乙醇酰胺与硼酸等成分进行反应生成十二酸二乙醇酰胺硼酸酯,添加到产品的制备中,具有良好的防锈、抗氧化性能;通过将甲基三乙氧基硅烷与植酸进行脱水缩合反应,将多个植酸分子聚集在一起形成了这个连续多孔的三维结构,配合溴酸钠的添加,成膜过程中溴酸钠迅速地把金属表面氧化,使得植酸更容易在金属表面吸附、螯合成膜,配合十二酸乙醇酰胺硼酸酯的添加,通过切削乳化作用能够在金属表面形成致密的保护膜,具有良好的抗磨、缓蚀的效果。

本发明还通过一系列的处理制备出酯化改性玉米秸秆,使其具有介孔粗糙的表面,具有一定的疏水吸附作用,能够吸附金属加工处理表面残留的油污,配合纳米沸石粉的添加,提高了软化硬水的作用;本发明产品在金属加工过程中能够在金属表面形成一层保护膜,起到缓蚀的效果,同时能够吸附残留的油污,使得处理后的金属光亮且不会损伤金属,本发明采用水性配方、安全可降解,对环境友好,提高了产品的质量。

具体实施方式

一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液,由下列重量份(公斤)的原料制备制成:多元醇酯50、十二酸二乙醇酰胺18、硼酸3、对甲苯磺酸0.7、石油醚适量、甲基三乙氧基硅烷0.4、植酸5、去离子水适量、无水乙醇适量、溴酸钠0.2、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯30、异硬脂酸3、十二烷基磺酸钠5、纳米沸石粉3、干燥的玉米秸秆9、氨水溶液适量、乙酸酐7、冰乙酸适量、浓度为3wt%的硫酸0.9。

所述一种添加改性玉米秸秆抗油污金属表面保护型半合成乳化切削液,由以下具体步骤制成:

(1)将十二酸二乙醇酰胺、硼酸混合均匀,加入对甲苯磺酸以及总量1.5倍量的石油醚,通入氮气保护,加热至120℃,搅拌反应5小时后结束反应,将反应产物降温至90℃进行旋转蒸发,蒸发掉石油醚后得到十二酸二乙醇酰胺硼酸酯;

(2)将植酸溶于5倍量的去离子水中,搅拌均匀后放入溶于10倍量无水乙醇的甲基三乙氧基硅烷,水浴加热至75℃,以300转/分的速度搅拌2.5小时,得到植酸硅烷杂化溶胶,在800转/分的速度搅拌下加入溴酸钠,继续搅拌10分钟后得到溴酸钠掺杂的植酸硅烷溶胶;

(3)将干燥的玉米秸秆切断后粉碎过80目筛,得到玉米秸秆粉,将其浸入10倍量的浓度为10wt%的氨水溶液中,常温下以200转/分的速度搅拌6小时后抽滤,用去离子水洗至滤液呈中性,将所得滤饼置于60℃的真空干燥箱中烘干至质量恒定,得氨水活化玉米秸秆粉;将上述产物与乙酸酐混合,加入总量2倍量的冰乙酸,加热至110℃,加入浓度为3wt%的硫酸,继续反应3小时后结束反应,然后在反应体系中加入一半量的去离子水使酯化产物析出,过滤,去离子水洗涤至滤液呈中性,将产物置于60℃的真空烘箱中烘干至质量恒定,即得改性玉米秸秆;

(4)将步骤(1)得到的产物与多元醇酯混合均匀后加入总量1.8倍量的去离子水,搅拌均匀后加入步骤(2)步骤(3)得到的产物,以400转/分的速度搅拌10分钟后加入其余剩余成分,继续搅拌10分钟后即得。

将本实施例产品进行防锈试验(35±2)℃,铸铁单片大于48小时,铸铁叠片大于24小时;腐蚀试验(55±2)℃,铸铁大于24小时,紫铜大于12小时;对机床油漆适应性:不起泡、不开裂、不发粘,符合行业标准。

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