本发明属于润滑
技术领域：
，涉及一种环保可降解微量切削液及其制备方法。
背景技术：
：传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康，为解决这些问题，近期对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决。还有，就是微量润滑剂往往需要添加大量的含硫、含氯等添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。如公开号为cn101376863的中国专利公开的一种微量润滑系统铝合金切削液及其制备方法和用途，采用：基础油30％、硫化异丁烯5-20％、氯化石蜡5-20％、硫代磷酸酯5-20％、硼酸钾5-20％、表面活性剂10％、防锈剂5％,上述的基础油采用矿物油或植物油。这种含硫、含氯等的添加剂会对环境造成较大的压力，极不环保。技术实现要素：鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保可降解微量切削液。为实现上述目的，本发明提供的一种环保可降解微量切削液的特征在于,由包括壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯的原料制备而成；其中，该壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯的用量为原料总重量的30-100％。进一步地，本发明提供的一种环保可降解微量切削液，还具有这样的特点：即、上述壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯由壳聚糖、脂肪酸、聚乙二醇反应得到；其中，上述分子单元壳聚糖、脂肪酸、聚乙二醇的摩尔比为1：2-3:0.5-1；上述分子单元壳聚糖选择的分子单元为：该单元以161为分子量进行摩尔比的换算。进一步地，本发明提供的一种环保可降解微量切削液，还具有这样的特点：即、上述脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种；上述脂肪酸优选自正癸酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或几种；上述聚乙二醇选自二乙二醇或三乙二醇中的一种或两种的混合物。选用聚乙二醇还有另外的功用，反应物可以形成分子量更高的网状结构，增加产物的极压性能。进一步地，本发明提供的一种环保可降解微量切削液，还具有这样的特点：即、上述壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法为：将壳聚糖、脂肪酸、聚乙二醇分别加入反应釜中，搅拌加热至200-240℃，充分反应8-12小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯；或为了提高反应速度，可加浓度50-85％磷酸进行催化反应，上述磷酸的有效成分占反应物总重量的0.5-1％。使用磷酸进行催化还有一个作用，反应后不需要对催化剂进行分离，同时反应生成的磷酸酯是一种优良的极压抗磨剂。即、该反应过程为：将壳聚糖、脂肪酸、聚乙二醇、磷酸依次或分次加入反应釜中，搅拌加热至200-240℃，充分反应8-12小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯。此外，在本发明的方案中发现，上述方法制造的壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯可以加入1-5倍水直接搅拌至透明或半透明，作为微量切削液直接装入微量润滑装置中使用。此外，本发明还提供了一种环保可降解微量切削液，其特征在于，由如下重量百分比的组分制造而成：其中，上述脂肪酸单酯选自油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯、棕榈酸异辛酯中的一种或几种；此类单酯是良好的生物可降解润滑剂，润滑性能良好，同时具有较低的运动粘度。上述脂肪醇聚氧乙烯醚选自脂肪醇和环氧乙烷进行加成反应生成的脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种；上述脂肪醇聚氧乙烯醚中含有6-10个环氧乙烷基团；上述脂肪醇聚氧乙烯醚优选自aeo-6、aeo-7、aeo-8、aeo-9、aeo-10中的一种或几种；上述醇醚磷酸酯选自脂肪醇、环氧乙烷、环氧丙烷的聚合产物与含磷化合物的反应产物中的一种或几种；上述醇醚磷酸酯优选自rhodafacpa-24，rhodafacpa-26；hostaphat1322，hostaphat1306中的一种。上述醇醚磷酸酯的合成路线的具体工艺步骤如下：步骤一：称取脂肪醇和催化剂反应釜内，充入保护气(如：氮气)转换出反应釜内空气，当聚合釜中保护气保持正压时，用保护气进料罐将环氧乙烷、环氧丙烷混合物推进反应釜，同时搅拌升温至100-120℃，保持反应温度不超过120℃，反应时间为：5-8小时，即为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。上述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。上述氢氧化钠或氢氧化钾有效成分重量百分比为上述反应物总重量的0.3～0.5％。由于本步骤的反应是放热反应，为了防止放热过快的不良影响，环氧乙烷和环氧丙烷的加入速度有必要加以控制。步骤二、等上述反应釜内脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚反应完成后，缓慢加入称取的五氧化二磷搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2-4小时以后，减压排出水分，即为醇醚磷酸酯。由于本步骤的反应是放热反应，为了防止局部的反应过热碳化，五氧化二磷的加入速度有必要加以控制。此反应产物醇醚磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。上述脂肪醇、环氧乙烷、环氧丙烷、五氧化二磷的摩尔比为1：5～10：1～2：0.3～1。进一步地，上述环保可降解微量切削液，还具有这样的特点：即、上述脂肪醇选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪醇中的一种或几种；上述脂肪醇优选自正癸醇、月桂醇、异十三醇、十四碳醇、十六醇、油醇、硬脂醇、花生醇中的一种或几种。此外，本发明还提供了上述环保可降解微量切削液的制备方法：即、将壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯与其他组分(如：脂肪酸单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、醇醚磷酸酯等)在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可；此外，本发明还提供了上述环保可降解微量切削液的使用方法：即、在使用时，将上述环保可降解微量切削液加水1-5倍搅拌至透明或半透明后加入微量润滑装置中使用。发明的作用与效果采用本发明制备的润滑剂组合物，由于合成的壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯，具有优异的润滑性、极压抗磨性好、水溶性佳，也是一种优良的表面活性剂，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量切削液中，少量的微量切削液就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量90％以上，节能减排、环境保护效果显著。脂肪酸单酯是优良的润滑剂，生物降解性好。脂肪醇聚氧乙烯醚提供良好的润滑性，是o/w型非离子表面活性剂，同时具有良好的生物降解性。醇醚磷酸酯，具有良好的润滑性和极压抗磨性，可全部或部分取代含硫、含氯的极压抗磨剂，较易配制水溶性切削液。具体实施方式实施例一称取1610g(10mol分子单元壳聚糖)壳聚糖、5168g(30mol)正癸酸、1061g(10mol)二乙二醇分别加入反应釜中，加入80g磷酸(85％)，搅拌加热至200℃，充分反应12小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇癸酸酯。称取壳聚糖聚乙二醇癸酸酯500g、油酸甲酯250g、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-10)150g、醇醚磷酸酯(rhodafacpa-24)100g在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量切削液。将上述微量切削液用gb/t12583实验方法进行四球极压测试，试验结果：pd>620(kgf)。实施例二称取1610g(10mol分子单元壳聚糖)壳聚糖、4006g(20mol)月桂酸、751g(5mol)三乙二醇分别加入反应釜中，搅拌加热至240℃，充分反应8小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇月桂酸酯。称取壳聚糖聚乙二醇月桂酸酯400g、棕榈酸甲酯300g、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-6)200g、醇醚磷酸酯(rhodafacpa-26)100g在40℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量切削液。实施例三称取1610g(10mol分子单元壳聚糖)壳聚糖、7112g(25mol)硬脂酸、849g(8mol)二乙二醇分别加入反应釜中，加入90g磷酸(85％)，搅拌加热至220℃，充分反应10小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇硬脂酸酯。称取壳聚糖聚乙二醇硬脂酸酯460g、油酸丁酯240g、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-7)100g、醇醚磷酸酯(hostaphat1322)200g在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量切削液。实施例四称取1610g(10mol分子单元壳聚糖)壳聚糖、5898g(23mol)棕榈酸、901g(6mol)三乙二醇分别加入反应釜中，加入100g磷酸(50％)，搅拌加热至210℃，充分反应11小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇棕榈酸酯。称取壳聚糖聚乙二醇棕榈酸酯450g、油酸甲酯250g、脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-8)150g、醇醚磷酸酯100g在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量切削液。上述醇醚磷酸酯的制备方法如下：步骤一：称取268.49g(1mol)的油醇和8g氢氧化钠(30％)溶液反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，当聚合釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将264.3g(6mol)环氧乙烷、87.12g(1.5mol)环氧丙烷混合物推进反应釜，同时搅拌升温至120℃，保持反应温度不超过120℃，反应时间为：6小时，即为油醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。步骤二、等上述反应釜内油醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚反应完成后，缓慢加入称取的60g五氧化二磷搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应3小时以后，减压排出水分，即为一种醇醚磷酸酯。实施例五称取1610g(10mol分子单元壳聚糖)壳聚糖、7062g(25mol)油酸、955g(9mol)二乙二醇分别加入反应釜中，加入150g磷酸(50％)，搅拌加热至230℃，充分反应9小时，减压排出水分，即为壳聚糖聚乙二醇油酸酯。上述壳聚糖聚乙二醇油酸酯即为一种环保可降解微量切削液。使用时加1-5倍水搅拌至透明或半透明即可。将上述环保可降解微量切削液和水按重量比1:2混合搅拌后应用于铝合金零部件车铣加工，数控加工中心型号：cmv-510aii。原来用乳化切削液(浓度约5％)进行循环润滑冷却，现在改为ks-2106微量润滑装置(3喷嘴，所用喷嘴为上海金兆节能科技有限公司提供的节能喷嘴)和上述环保微量切削液，工作时间8小时/天，结果如下表：项目传统润滑方式微量润滑方式润滑剂消耗(升/天)10升0.18升铣刀平均使用寿命3天4天将上述制备环保可降解微量切削液进行生物可降解实验：1.实验方法：gb/t21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。2.实验材料：2.1油液：上述实施例1制备的环保可降解微量切削液。2.2接种物：取自不同地方地表0-10cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水浸泡搅拌取上清液。3.实验结果：计算28天生物降解率为：84.32％。当前第1页12