一种水基切削液防臭剂的制作方法

本发明涉及切削液领域，特别是涉及一种水基切削液防臭剂。

背景技术：

水基切削液是一种在金属切、削、磨加工等过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，通常由冷却介质、润滑添加剂、界面活性剂、防锈添加剂、稳定剂等组成。

水基切削液在加工过程中容易变性变质、腐败发臭，导致使用寿命较短，尤其是在温度较高的夏天，可能2～3天就会腐败变臭。这是由于乳化切削液中含有矿物油、脂肪酸皂、胺、磺酸盐和水等成分，极易滋生微生物而导致液体腐败变质。已有研究表明水基切削液中的微生物种群主要为细菌和真菌，腐败切削液中每毫升的细菌生物量通常高达数千万～数亿cfu。切削液腐败发臭主要是由严格厌氧或兼性厌氧菌在微氧或厌氧条件下发酵代谢导致，特别是厌氧菌通过还原硫酸盐释放硫化氢产生恶臭。此外厌氧发酵产生的酸类还会导致金属腐蚀，菌体(尤其是真菌)大量繁殖、集聚形成的块状产物极易堵塞机床的冷却液循环管线和滤网。水基切削液较差的生物稳定性已成为导致其必需经常更换的主要原因之一。

针对切削液的腐败发臭问题，目前已报道的应对方法主要包括物理法、机械法和化学法。其中化学法是目前最为成熟、有效的方法，该法主要是通过加入杀菌剂来达到对切削液中微生物的杀灭和控制目的，但该类杀菌剂多以化学试剂为主，很多属于危害性较强的化学品，如酚类、溴类、氯类、胺类和硼类等化合物，这些含有毒害化学成分的杀菌剂在使用及后续处理过程中会对人体及环境造成不同程度的危害。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种温和、环保、无能耗投入且使用方便的水基切削液防臭剂及相应的使用方法。

本发明的技术方案如下：

所述水基切削液防臭剂，其特征在于包括如下组分：

组分a：由乙醇、丁醇和2，3-丁二醇中的一种或几种以任意比例混合组成；

组分b：酵母干粉或酵母活菌液。

优选地，所述组分a由乙醇、丁醇和2，3-丁二醇混合组成；按体积百分比计，上述三种试剂中添加量最少的一种，其添加量不低于组分a总体积的10％。

本发明技术方案进一步提供上述水基切削液防臭剂的使用方法，具体步骤如下：

1)以0.5～2ml/l的添加量向水基切削液中加入组分a；

2)加入组分b，根据添加后水基切削液中的初始酵母生物量确定组分b的添加量，添加后水基切削液中的初始酵母生物量为(2～5)×10³cfu/ml。

进一步地，在上述步骤1)完成后，先将水基切削液静置24～48h，之后再执行步骤2)；执行步骤2)时根据添加后水基切削液中的初始酵母生物量确定组分b的添加量，添加后水基切削液中的初始酵母生物量为(0.1～0.5)×10³cfu/ml。

当组分b为酵母干粉时，为了提高酵母菌活性，可在上述步骤2)之前先进行如下活化步骤：将酵母干粉接种到液体培养基中，于20～30℃摇瓶培养12～24h。

优选地，当组分b为酵母活菌液(酵母活菌液也包括由上述活化步骤获得的酵母培养液)时，可在上述步骤2)之前先进行酵母菌体的离心收集步骤：将酵母活菌液以4000～5000rpm离心15～20min，离心后弃去上层液体，收集沉淀的菌体作为进一步处理后的组分b。

优选地，在组分b加入前后，水基切削液的水温始终保持在20～40℃。

本发明提供的水基切削液防臭剂及其使用方法通过生物抑菌手段能够有效抑制水基切削液中腐败菌(特别是厌氧和兼性厌氧菌)的繁殖，从而显著延缓切削液的腐败变质过程，使臭味明显减轻或消除。另外，本发明技术方案采用生物抑菌法，与目前普遍使用的化学法和机械法相比具有温和、环保、无能耗投入的优点。

附图说明：

图1测试1中空白处理的切削液在90天时的显微观察图；

图2测试1中采用实施例2样品处理的切削液在90天时的显微观察图；

图3测试1中采用实施例7样品处理的切削液在90天时的显微观察图；

图4测试1中采用沙索-7000处理的切削液在90天时的显微观察图；

图5测试2中空白处理的腐败切削液在90天时的显微观察图；

图6测试2中采用实施例8样品处理的腐败切削液在90天时的显微观察图。

具体实施方式：

以下结合具体实施例对本发明技术方案及技术效果做进一步说明。

配制组分a，配制时通过调整乙醇、正丁醇以及2，3-丁二醇的体积比获得8种具有不同成分比例的组分a，分别作为8个实施例样品的组分a，如表1所示。

表18个实施例样品中组分a的成分比例

*体积百分比

组分b为酵母干粉或酵母活菌液。当直接向水基切削液添加酵母干粉时，为了增加酵母活性，同时更好地控制添加的酵母生物量，可先用少量无菌水将酵母干粉重悬浮，于37℃水浴中快速复苏后测定细菌od值，根据od值确定添加量。此外，为了提高酵母活性，可将酵母干粉接种到液体培养基中，20～30℃摇瓶培养12～24h。例如，将10～50mg酵母干粉接种到10～200ml麦芽汁或pda液体培养基中，30℃摇瓶培养12h，获得的菌液作为进一步处理的组分b，添加时可先离心收集新鲜菌体，将收集的菌体直接加入切削液或经少量无菌水重新悬浮后加入切削液。

效果测试：

测试1：将上述8个实施例样品分别添加到已调配好的水基切削液中作为样品组处理。在样品添加前，切削液中已加入10％的铸铁屑、1％的蔗糖和0.01％的蛋白胨，水体中细菌的初始总生物量为2.5×10²cfu/ml。

样品具体添加方法为：以1ml/l的添加量向上述水基切削液中加入组分a；之后加入组分b，根据添加后水基切削液中的初始酵母生物量确定组分b的添加量，使添加后水基切削液中的初始酵母生物量为4×10³cfu/ml。

同时设置一个空白对照组(即不添加任何试剂的上述水基切削液)和两个条件对照组，两个条件对照组处理为分别添加沙索-2000和沙索-7000的上述水基切削液，添加量均为1ml/l。

将样品组和对照组处理于30℃放置90天，分别于30天及90天时对切削液的臭味强度、ph以及细菌总生物量进行测定，同时观察切削液水体中的结块情况。测定结果见表2。

从表2可以看出，8个实施例样品组处理与添加沙索的两个条件对照组处理效果基本相当，水基切削液在使用环境下存放至90天时均无臭味及结块现象。8个实施例样品处理的细菌总量始终控制在10²cfu/ml这一数量级，较之初始的酵母加入量也有明显降低。另外，8个实施例样品处理的ph也始终维持在8.5左右，偏碱性的环境能够有效抑制微生物的增殖。相比之下，未做任何处理的空白组在30天后已经严重腐败，细菌总量远高于各样品处理组，ph明显下降且伴随有较强的臭味，水体中还产生较多肉眼可见的颗粒及团、块状物。

表2实施例样品组和对照组处理的抑菌防臭效果比较

a:生物量，指切削液水体中的细菌总生物量，单位为cfu/ml；

b:“—”代表无臭味或无结块；

c:“+”代表臭味强度或水体中结块的多少，“+”数量越多表明臭味越明显或结块越多。

分别取空白、实施例2、实施例7以及沙索-7000四个处理在90天时的切削液样品进行菌群丰度的显微观察。显微观察步骤为：取1ml待测切削液样品，5000rpm/min离心15min，弃去上清液，将菌体沉淀用te缓冲液反复洗涤，除去油类物质，然后用100μl生理盐水重悬菌体，取重悬后的菌液涂片、干燥、固定之后进行显微观察。观察结果显示空白样品(图1)中的微生物密度远高于实施例2、实施例7以及沙索-7000三个样品处理(图2～4)。

测试2：选用测试1中已腐败的空白处理作为测试对象(腐败切削液中含有10％的铸铁屑，细菌总生物量达到4.3×10⁸cfu/ml)。采用与测试1完全相同的添加方式将8个实施例样品分别添加到腐败切削液中，采用与测试1相同的评价方法测定实施例样品处理对腐败切削液臭味强度、ph以及细菌总生物量的作用效果。测试结果见表3。

表3实施例样品对腐败切削液的抑菌防臭效果

a:生物量，指切削液水体中的细菌总生物量，单位为cfu/ml；

b:“+”代表臭味强度，“+”数量越多表明臭味强度越高。

进一步取空白和实施例8两个处理在90天时的腐败切削液样品进行菌群丰度显微观察，观察结果显示在相同的视野下空白样品(图5)中的微生物密度明显高于实施例8样品(图6)。

测试3：用工业用水调配水基切削液，同时加入5％的切削液腐败液、10％的铸铁屑、1％的蔗糖以及0.01％的蛋白胨，调配好的切削液中的细菌的总量为4.2×10⁴cfu/ml。将上述8个实施例样品分别采用以下两种不同的方式加入水基切削液中：

添加方式一：加入组分a后的短时间内即加入组分b，组分a和组分b加入的时间间隔不超过10min。组分a的添加量为1ml/l，组分b的添加量参照添加后水基切削液中的初始酵母生物量，添加后水基切削液中的初始酵母生物量为4×10³cfu/ml。

添加方式二：加入组分a，静置24h后再加入组分b。组分a的添加量为1ml/l，组分b的添加量参照添加后水基切削液中的初始酵母生物量，添加后水基切削液中的初始酵母生物量为3×10²cfu/ml。

对于添加方式二，在组分a添加完毕并静置24h后(即添加组分b之前)，对切削液中的细菌生物量进行测定。

样品添加完成后，采用与测试1相同的评价方法测定比较两种添加方式的处理对切削液的臭味强度、ph值、细菌总生物量以及水体中的结块情况的影响。

从表4的测试结果可以看出，对于水基切削液中微生物初始生物量较高的情况，两种添加方式均可以有效抑制切削液中的细菌繁殖，使细菌总量长期维持在较低水平，ph维持碱性，无臭味及结块产生。与添加方式一相比，以添加方式二进行防臭处理的切削液在组分a添加24h后细菌生物量明显下降，之后再通过添加更少量的组分b即可达到对腐败菌的有效抑制，切削液在90天时的细菌总量也能够维持在极低水平，有利于切削液的长期储存。

表4实施例样品组和对照组处理的抑菌防臭效果比较

a:生物量，指切削液水体中的细菌总生物量，单位为cfu/ml；

b:“—”代表无臭味或无结块。