一种高清净性低泡半合成磨削液及其制备方法与流程

本发明涉及一种高清净性低泡半合成磨削液及其制备方法。
背景技术：
：磨削加工是常见的一种金属加工方式，利用高速旋转的砂轮切除工件上多余材料，加工余量小，尺寸精度高。与之配套的磨削液主要起到冷却、润滑、冲洗、防锈等作用。传统的非水溶性磨削液由基础油加少量油溶性添加剂组成，虽然具有良好的润滑性和防锈性，但是存在易燃的重大安全隐患，同时加工过程中产生的油雾也会影响操作工人的身体健康，所以近来水基磨削液应用越来越普遍。水基磨削液基本分为半合成型和全合成型。全合成型磨削液由水及可溶性化学成分组成，冷却性及泡沫性能良好，但润滑性相对较差。半合成型磨削液含有基础油、合成酯、长链脂肪酸等润滑成分并用表面活性剂将之乳化与水中，性能上兼顾了冷却性能和润滑性能，应用面相对更广。但现有的半合成型磨削液也存在应用上的诸多问题。首先，配方里含有较多乳化剂来乳化基础油和合成酯等润滑组分，而乳化剂导致在磨削液的循环和喷淋过程中产生大量泡沫，若控制不好就会溢出液箱污染工作区域，同时现在的自动化磨削液冷却循环系统都装有液位报警，上升的泡沫也会触发报警导致非正常停机，影响到正常的生产节奏。其次，磨削过程中产生大量的磨灰，这些磨灰会随着磨削液飞溅到机床内壁上，与磨削液中的粘性组分结合在一起，形成黑色污垢，时间一长便很难被磨削液冲刷掉，操作工需要定期花费额外时间清理。若这些污垢粘附在刀架、转轴等自动传动装置上，也会导致非正常停机事故。再次，现有半合成磨削液还在使用亚硝酸钠、壬基酚类表面活性剂、硼酸等危害环境和人体健康的原料。亚硝酸钠因防锈效果好且价格低廉而被广泛用于磨削液中，但其会在一定条件下转换成亚硝胺而具有强烈致癌性。壬基酚类表面活性剂具有良好的乳化能力，但其会分解生成壬基酚，而壬基酚会累积在生物体类，对生物的生殖系统具有毒性。硼酸具有一定的防锈及杀菌作用，但其同样对生物的生殖系统具有毒性。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高清净性低泡半合成磨削液，具有优异的清净性能和优异的低泡性能，不再使用亚硝酸钠、壬基酚类、硼酸等危害环境的原料，使产品更加的绿色、环保。本发明的另外一个目的是提供一种上述高清净性低泡半合成磨削液的制备方法。实现上述目的的一种技术方案是：一种高清净性低泡半合成磨削液，包括以下重量百分比含量的组分:上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述自乳化酯是一种由植物油聚合并改性得到的合成酯；所述自乳化酯的结构式中含有酯基团和羧基活性基团；所述自乳化酯的主碳链为支链结构，同时加成有2～4个聚氧乙烯基团和4～8个聚氧丙烯基团；所述自乳化酯的HLB值为6～8。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，所述有机酸为精制妥儿油酸、精制植物油酸、二聚酸、新癸酸、乳酸、葡萄糖酸和异辛酸中的一种或者几种的混合物；其中，所述精制妥儿油酸中的松香酸含量在25～30％；所述精制植物油酸是从棕榈油中提取，所述精制植物油酸的凝固点为6℃。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述有机胺为异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇、3-丁氧基丙胺和N,N-二丁氨基乙醇中的一种或几种的混合物。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述防锈剂为月桂二酸的胺盐、妥儿油酸二乙醇酰胺、苯并三氮唑衍生物、油酰肌氨酸和月桂酰基氨酸中的一种或几种的混合物。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，所述乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚异丁烯马来酸酐、醚羧酸盐和木质素磺酸钠中的一种或几种的混合物；其中，所述脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚的碳链长度为C16～C18，所述聚氧乙烯加成数为6～10，所述聚氧丙烯加成数为4～6；所述醚羧酸盐的碳链长度为C8～C10，该醚羧酸盐的碳链上聚氧乙烯的加成数为6～8。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂，所述表面活性剂是聚乙烯亚胺、十二烷基三甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或几种的混合物。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述偶合剂是支链结构的长碳链脂肪醇。上述的一种高清净性低泡半合成磨削液，其中，所述杀菌剂为苯并异噻唑啉酮、吡啶硫铜钠或碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯的混合物。上述原料均为市售产品。本发明的还提供了一种上述高清净性低泡半合成磨削液的制备方法，包括以下步骤：步骤A，向反应釜中依次加入自乳化酯、有机酸、有机胺、防锈剂和乳化剂，控制温度在25～40℃，搅拌30分钟，搅拌速度为400～800rpm；步骤B，依次将水、杀菌剂和偶合剂加入反应釜中，继续搅拌30分钟，搅拌速度为400～800rpm；步骤C，将表面活性剂加入反应釜中，搅拌30分钟，搅拌速度为400～800rpm；步骤D，取样分析并放料包装。采用了本发明的一种高清净性低泡半合成磨削液及其制备方法的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：(1)优异的清净性能：配方设计时已排除易引起磨削液残留物发粘的原料(例如矿物油、硼酸胺盐、硼酸酯等)；其次通过引入极性较弱的阳离子表面活性剂，并与乳化剂及自乳化酯的搭配，产品获得了极佳的润湿能力，磨削过程中产生的磨灰被磨削液迅速有效的润湿并包裹，并被磨削液冲刷带走。(2)优异的低泡性能：传统半合成磨削液的泡沫主要是由配方中阴离子及非离子表面活性剂引起的。泡沫的液膜表层被阴离子及非离子表面活性剂覆盖，越稳定则泡沫持续的时间越长。配方中添加适合的弱阳离子表面活性剂后，因为阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的相互作用，泡沫的液膜无法达到稳定，泡沫持续时间短，从而起到消泡的作用。另一方面，通过引入自乳化酯,减少了乳化剂的用量，变相减少了泡沫的产生；(3)配方设计时，不再使用亚硝酸钠、壬基酚类、硼酸等危害环境的原料，使产品更加的绿色、环保。附图说明图1为5％自来水条件下本发明的高清净性低泡半合成磨削液与传统产品的动态表面张力对比图。具体实施方式本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例结合附图进行详细地说明：一种高清净性低泡半合成磨削液，包括下重量百分比含量的组分:自乳化酯是一种由植物油聚合并改性得到的合成酯；所述化酯的结构式中含有酯基团和羧基活性基团；所述化酯的主碳链为支链结构，同时加成有2～4个聚氧乙烯基团和4～8个聚氧丙烯基团；所述化酯的HLB值为6～8。有机酸为精制妥儿油酸、精制植物油酸、二聚酸、新癸酸、乳酸、葡萄糖酸和异辛酸中的一种或者几种的混合物；其中，精制妥儿油酸中的松香酸含量在25～30％；精制植物油酸是从棕榈油中提取，精制植物油酸的凝固点为6℃。有机胺为异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇、3-丁氧基丙胺和N,N-二丁氨基乙醇中的一种或几种的混合物。防锈剂为月桂二酸的胺盐、妥儿油酸二乙醇酰胺、苯并三氮唑衍生物、油酰肌氨酸和月桂酰基氨酸中的一种或几种的混合物。乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚异丁烯马来酸酐、醚羧酸盐和木质素磺酸钠中的一种或几种的混合物；其中，脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚的碳链长度为C16～C18，所述聚氧乙烯加成数为6～10，聚氧丙烯加成数为4～6；醚羧酸盐的碳链长度为C8～C10，该醚羧酸盐的碳链上聚氧乙烯的加成数为6～8。表面活性剂为阳离子型表面活性剂，表面活性剂是聚乙烯亚胺、十二烷基三甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或几种的混合物。偶合剂是支链结构的长碳链脂肪醇。杀菌剂为苯并异噻唑啉酮、吡啶硫铜钠或碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯的混合物。上述原料均为市售产品。实施例1一种高清净性低泡半合成磨削液，包括下重量百分比含量的组分:实施例2一种高清净性低泡半合成磨削液，包括下重量百分比含量的组分:实施例3一种高清净性低泡半合成磨削液，包括下重量百分比含量的组分:实施例1至3中的高清净性低泡半合成磨削液，可按以下生产步骤制备：步骤A，向反应釜中按配方量依次加入自乳化酯、有机酸、有机胺、防锈剂、乳化剂，控制温度在25～40℃，搅拌30分钟；步骤B，依次将水、杀菌剂、偶合剂加入反应釜中，继续搅拌30分钟；步骤C，最后将表面活性剂加入反应釜中，搅拌30分钟；步骤D，取样分析并放料包装。搅拌釜的搅拌速度控制在400～800rpm。本发明的高清净性低泡半合成磨削液的研制过程中，发明人依据产品所需的低泡、高清净性能的要求，进行了不同组分以及组分不同比例的设计。清净性能取决于产品的润湿性、渗透性，我们选用了弱阳离子表面活性剂搭配自乳化酯的配方概念，产品的润湿及渗透性能大幅提高的同时产品的泡沫性能也得到很好的改善。在磨削过程中产生的磨灰大部分是细小的金属粉末，其表面通常会带负电荷。因此阳离子表面活性剂更易附着于金属粉末表面，从而达到快速润湿的效果。阳离子表面活性剂不被用于传统的半合成磨削液，主要是因为其会影响乳化剂(通常包含大量的阴离子表面活性剂)的乳化作用，导致破乳等不良后果。本发明中选用的是经过筛选的极性较弱的阳离子表面活性剂，经试验和选定的乳化剂及自乳化酯配伍性较好，对乳液稳定性影响很小。传统半合成磨削液的泡沫主要是由配方中乳化剂(包含阴离子及非离子表面活性剂)引起的。泡沫的液膜表层被阴离子表面活性剂及非离子表面活性剂覆盖，表活分子间排列的越紧密则泡沫持续的时间越长。配方中添加适合的阳离子表面活性剂后，因为其与阴离子表面活性剂的相互作用，泡沫的液膜无法达到稳定，泡沫持续时间短，从而起到消泡的作用。本发明使用的自乳化酯在单一分子中同时含有聚醚、酯和羧酸结构，这种特殊结构使其不仅保证了良好的润滑性，而且具有一定的乳化及良好的润湿性能，降低了乳化剂的用量，减少了泡沫的生成。其次其具有良好的抗硬水能力，所以磨削液在使用过程中也更加稳定，减少了易粘附磨灰的金属皂的生成。对本发明的高清净性低泡半合成磨削液与传统半合成磨削液的性能对比进行实验。泡沫性能：使用了循环泵测试方法，喷嘴距离液面120厘米，流量12升每分钟，泡沫性能测试结果如表1：5％自来水传统产品高清净性低泡半合成磨削液泡沫高度(毫升)12070消泡时间(分钟)205表1润湿性能：用棉布润湿实验来考察，将棉布轻置于磨削液表面，记录其被完全润湿沉入磨削液中所需的时间，时间越短说明磨削液的润湿和沉降能力越强，润湿性能测试结果如表2：5％自来水传统产品高清净性低泡半合成磨削液润湿时间60秒10秒表2同时动态表面张力也能很好的反映产品的润湿能力：请参阅图1，5％自来水条件下本发明的高清净性低泡半合成磨削液1与传统产品2的动态表面张力对比，从图1中可以看出，相比传统磨削液，本发明的高清净性低泡半合成磨削液具有极低的动态表面张力，因此拥有很好的润湿性能。综上所述，本发明的高清净性低泡半合成磨削液，具有优异的清净性能和优异的低泡性能，不再使用亚硝酸钠、壬基酚类、硼酸等危害环境的原料，使产品更加的绿色、环保。本
技术领域：
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化都将落在本发明的权利要求书范围内。当前第1页1 2 3