全合成切削液组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种全合成切削液组合物，尤其涉及一种抗硬水稳定性及防锈性能优 异的全合成切削液组合物。
【背景技术】
[0002] 切削液在金属切削加工过程中起到润滑并冷却加工工具和部件的作用，其性能指 标直接影响切削加工的质量、效率和成本。水基金属切削液于20世纪40年代问世，到目前 为止，水基液在切削领域的应用有了长足发展。随着技术的发展，市场上出现了全合成的切 削液，是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液， 其润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用，而且其稳定性较乳化 液好，使用周期长。在现场使用时，全合成切削液通常需要用90%以上的水进行稀释。如果 稀释液用水水质硬度较大，容易导致稀释液可见性变差，严重时会与体系的功能添加剂发 生反应，使其析出、凝结并沉淀。尤其在水质硬度较大的地区，要求应用的切削液具有良好 的抗硬水能力，有效避免油皂的产生。
[0003] 国内外关于水基切削液组合物有众多的报道和专利文献。专利CN101104831A报 道了一种微乳化不锈钢切削液。该切削液由烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚非离子 表面活性剂、氯化石蜡、油酸、三乙醇胺等添加剂和基础油、水组成，专用于不锈钢的切削液 加工。专利CN101560430A报道了一种全合成切削液，采用表面活性剂、聚乙二醇、硼砂、杀 菌剂、PH值调节剂与余量去离子水调和而成，解决了现有全合成切削液钴元素浸出的问题。 专利JP2007186537公开了一种加工铸铁而不变色的高性能水基切削液，由饱和脂肪酸、不 饱和脂肪酸、二元羧酸、脂肪酸金属盐等组成。专利CN102876439A公开了一种切削液，由二 乙醇胺、单乙醇胺、丁二酸、硼酸盐、甘油、乳化剂、防锈剂等组成。上述专利文献均没有提到 以异氰酸酯改性分散剂作为切削液的重要组分，制备抗硬水稳定性水基切削液。
[0004] 专利US3215707、专利CN1186078A公开了一种用聚烯烃取代的丁二酸和多羟基 醇反应制备酯型无灰分散剂的方法，其合成工艺以碱性金属盐为催化剂；专利CN1258728A 公开了一种含硼后交联丁二酰亚胺无灰分散剂的制备方法，即通过将后交联的丁二酰亚胺 分散剂和粒径小于150微米的硼化剂在沸点高于KKTC的脂肪醇促进剂的存在下，在低于 促进剂沸点的温度下反应得到。专利CN101173201A公开了一种硼磷化无灰分散剂的制备 方法，即将无灰分散剂、含磷添加剂、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇混合，在70~ KKTC下进行反应，分离收集产品。专利CN1245211A公开了抗氧性丁二酰亚胺润滑油分散 剂及其制备，该方法通过将含有屏蔽酚的低碳酸酯与聚异丁烯丁二酰亚胺在酸或碱催化剂 的存在下，于80~200°C下反应制得，该分散剂具有较好的抗氧性能和清净分散性能。
[0005] 水基切削液在当今的机械加工行业有着越来越广泛的应用。切削液作为作为一种 特殊的机械加工过程介质，由于自身组成特点和外界因素的影响，其在使用过程中可能出 现一些常见的问题，其中抗硬水或皂聚集问题也日渐成为十分重要的现象。水基切削液自 然的具备了形成皂的条件，一方面水中有大量的钙镁离子，另一方面是切削液配方中大多 会添加脂肪酸，二者很容易形成脂肪酸皂。脂肪酸皂的形成并不会对切削液的性能有坏的 影响，皂的聚集才是需要解决的关键问题。在硬水状况下尤其是长时间补水因爱了钙镁离 子累计，会形成大量的皂，脂肪酸皂发生聚集则会对切削液及机械加工过程会产生一定的 负面影响，有可能导致乳液不稳定、造成浓缩液消耗量增大。当皂在机床内或是集中供液系 统中与泡沫、金属粉末、杂油等成分粘结在一起，形成浮渣甚至是粘稠物质时，带来的问题 会更多，它们漂浮或堆积在工作液中，不但对过滤系统造成影响，引起堵塞、过滤纸的消耗 增多、现场卫生状况差，而且残留在刀具、量具和传动系统中会导致加工精度问题。这些问 题都对切削液自身的抗硬水稳定性能提出了更高的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种全合成切削液组合物及提高全合成切削液抗硬水稳定性能的 方法、提高全合成切削液防锈性能的方法。
[0007] 本发明所述的全合成切削液组合物包括异氰酸酯分散剂、乳化剂、碱保持剂和余 量的水，其中所述异氰酸酯分散剂是聚异丁烯丁二酰亚胺与异氰酸酯的反应产物。
[0008] 所述聚异丁烯丁二酰亚胺选自单聚异丁烯丁二酰亚胺、双聚异丁烯丁二酰亚胺和 多聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或多种，其中聚异丁烯部分的数均分子量为500~10000， 优选800~6000,最优选1000~3500,聚异丁烯丁二酰亚胺的多烯多胺基选自二乙烯三 胺基、三乙烯四胺基、四乙烯五胺基和五乙烯六胺基中的一种或多种。聚异丁烯丁二酰亚 胺可以选用无锡南方添加剂厂生产的T151、T152、T154,锦州石化分公司添加剂厂生产的 T161，路博润兰炼添加剂有限公司生产的LZL 157，Lubrizol Corporation生产的LZ6418、 LZ6420, Afton Corporation 生产的 Hitec646 等。
[0009] 所述异氰酸酯选自脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、卤代异氰酸酯、硫代异氰酸 酯和含磷异氰酸酯中的一种或多种，其结构为：
[0010]
[0011] 其中R1为烷基、芳基、芳香族磺酰基、卤代烷基、氯磺酰基、亚磺酰基、磺酰基和烷 氧基磷酰基中的一种或多种，X为1-3之间的整数。
[0012] 所述异氰酸酯可以选用二异氰酸己二酯（HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯（iroi)、三 甲基1，6_亚己基二异氰酸酯（TMHDI)、反式环己烷二异氰酸酯（CHDI)、4,4'_二苯基甲 烷二异氰酸酯（MDI)、聚合异氰酸酯（PMDI)、甲苯二异氰酸酯（TDI)、对亚苯基二异氰酸酯 (PPDI)、萘基二异氰酸酯（NDI)、四甲基亚二甲苯二异氰酸酯（TMXDI)、1，2-三氯乙基异氰 酸酯、1，2-二氯乙烯基异氰酸酯、1，1-二氯代烷基异氰酸酯、氯磺酰基异氰酸酯、芳香族磺 酰基二异氰酸酯、芳香族亚磺酰基异氰酸酯、二烷氧基磷酰基异氰酸酯和甲基二异氰酸酯 基膦中的一种或多种。
[0013] 所述异氰酸酯优选脂肪族单异氰酸酯、脂肪族双异氰酸酯、芳香族单异氰酸酯和 芳香族双异氰酸酯中的一种或多种，最优选脂肪族双异氰酸酯和/或芳香族双异氰酸酯。
[0014] 所述脂肪族双异氰酸酯和/或芳香族双异氰酸酯的结构为：
[0015] O=C=N -R2- N=C=O
[0016] 其中R2为Cl~C20的亚烷基、芳基亚烷基、亚芳基和烷基亚芳基中的一种或多种， 如亚丙基、亚丁基，亚戊基、亚己基、亚癸基、亚环己基、亚苯基、亚甲苯基、二苯基亚甲基、和 亚萘基中的一种或多种，优选Cl~ClO的亚烷基、亚芳基、Cl~C6烷基亚芳基，最优选C3~ C8的亚烷基、亚苯基、Cl~C3烷基亚苯基。
[0017] 本发明所述异氰酸酯分散剂由所述聚异丁烯丁二酰亚胺与所述异氰酸酯反应得 到。
[0018] 所述聚异丁烯丁二酰亚胺与所述异氰酸酯之间的摩尔比在1 :1〇~50 :1之间，优 选在1 :5~30 :1之间，最优选在1 :2~10 :1之间。
[0019] 所述聚异丁烯丁二酰亚胺与所述异氰酸酯反应的温度在50°C~200°C之间，优选 在80°C~150°C之间，最优选在KKTC~130°C之间。
[0020] 所述聚异丁烯丁二酰亚胺与所述异氰酸酯反应的时间在Ih~IOh之间，优选在 2h~8h之间，最优选在3h~6h之间。
[0021] 所述聚异丁烯丁二酰亚胺与所述异氰酸酯反应时可以通入惰性气体，优选通入氮 气。
[0022] 所述异氰酸酯分散剂占本发明组合物总质量的0. 1%~8%，优选0. 2%~5%，最优 选 0· 3%~3%。
[0023] 所述乳化剂选自烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧