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，尤其涉及抗硬水稳定性能及防锈性能优异 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、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，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。如果稀释液用水的水质硬度较大，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。
[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。US5725612报道了一种曼 尼希碱及其制造方法，该曼尼希碱由烃基取代的烷基邻甲酚与醛、胺反应制造得到，能够抑 制发动机沉积物的生成。
[0004] 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，比如抗硬水或皂聚集问题。水基切削液一方面水中有大量的钙镁离子， 另一方面是乳化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。这些问题都对乳化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】
[0005] 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。
[0006] 本发明所述的全合成切削液组合物包括曼尼希碱、乳化剂、碱保持剂和余量的水， 其中所述曼尼希碱的制备方法包括：
[0007] (1)在烷基化反应催化剂存在下，使苯酚和/或单邻位烷基酚与聚烯烃反应，收集 烷基化广物；
[0008] (2)将步骤（1)得到的烷基化产物与多烯多胺、醛发生曼尼希反应，得到中间产 物；
[0009] (3)将步骤（2)的中间产物与对羟基二苯胺衍生物、醛发生第二次曼尼希反应，收 集得到最终的曼尼希碱。
[0010] 在步骤（1)中，所述的聚烯烃是由乙烯、丙烯、C4-CiciCi-烯烃单独聚合或共聚合而 得到的聚烯烃，所述C4-CiciCi-烯烃可以选用正丁烯、异丁烯、正戊烯、正己烯、正辛烯和正癸 烯中的一种或多种，优选聚异丁烯，所述聚烯烃的数均分子量为300-3000,优选500-2000， 更优选500-1500。
[0011] 所述的单邻位烷基酚优选烷基碳原子数为1-6的单邻位烷基酚，最优选邻甲酚。
[0012] 所述的烷基化反应催化剂选自Lewis酸催化剂，优选三氯化铝、三氟化硼、四氯化 锡、四溴化钛、三氟化硼苯酚、三氟化硼醇络合物和三氟化硼醚络合物的一种或多种，最优 选三氟化硼乙醚络合物和/或三氟化硼甲醇。
[0013] 所述聚烯烃、苯酚和/或单邻位烷基酚、催化剂之间的摩尔比为1 :1_3 :0. 1-0. 5， 优选 1 :1· 5-3 :0· 1-0. 4,最优选 1 :1· 5-3 :0· 2-0. 4。
[0014] 反应时间为0· 5h_10h，优选lh_8h，最优选3h_5h。
[0015] 反应温度为(TC -200°C，优选 10°C -150°C，最优选 20°C -100°C。
[0016] 在步骤（1)的反应中需可以不加入溶剂，也可以加入溶剂。所述溶剂选自沸点在 60°C-120°C之间的烃类，例如正己烷、正庚烷、60-90号石油醚、90-120号石油醚。所述溶剂 与所述聚烯烃的质量之比为〇. 5:1-2:1，优选0. 7:1-1. 5:1，最优选0.9:1-1. 3:1。步骤（1) 加入溶剂参与反应后，通过蒸馏工艺除去溶剂。
[0017] 在步骤（2)中，所述的多烯多胺具有以下通式：
[0018] H2N (CH2)y [(NH (CH2)yJxNH2
[0019] 其中X为0-10的整数，y为整数2或者3。所述的多烯多胺优选二乙烯三胺、三乙 烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、七乙烯八胺、八乙烯九胺、九乙烯十胺和十 乙烯十一胺中的一种或多种，最优选四乙烯五胺。多烯多胺可以由氨和二卤代烷烃例如二 氯烷烃反应制备。
[0020] 所述的醛优选甲醛、乙醛、C3-C7的脂肪醛，最优选多聚甲醛、低聚甲醛和甲醛中的 一种或多种。
[0021] 所述步骤（1)得到的烷基化产物、所述多烯多胺和所述醛之间的摩尔比为 1:0. 3-3:0. 1-3. 5,优选 1:0. 4-2:0. 2-2. 5,最优选 1:0. 5-1. 5:0. 3-2。
[0022] 所述曼尼希反应的温度为50°C _200°C，优选60°C _150°C，最优选80°C _130°C。
[0023] 所述曼尼希反应的时间为lh-10h，优选2h_8h，最优选3h_6h。
[0024] 在步骤（2)的反应中还可以加入溶剂和/或稀释剂，所述溶剂选自沸点在 100°C _160°C之间的烃类，例如甲苯、二甲苯、150号溶剂汽油，所述溶剂的加入量约为步骤 (1)中烷基化产物质量的2%-80%，优选5%-60%，最优选5%-30% ;所述稀释剂包括矿物润滑 油、聚烯烃、聚醚中的一种或多种，所述稀释剂的加入量约为步骤（1)中烷基化产物质量的 5%-80%，优选 10%-70%，最优选 10%-60%。
[0025] 其中所述矿物润滑油可以选用API I、II、III类矿物润滑油基础油，优选40°C粘 度为20-120厘斯（cSt)、粘度指数至少在50以上矿物润滑油基础油，更优选40°C粘度为 28-110厘斯（cSt)、粘度指数至少在80以上的矿物润滑油基础油。
[0026] 所述聚烯烃是由乙烯、丙烯、α-烯烃单独聚合或共聚合而得到的聚烯烃，所 述α-烯烃包括正丁烯、异丁烯、正戊烯、正己烯、正辛烯和正癸烯中的一种或多种，优选 100°C粘度为2-25厘斯（cSt)的聚α -烯烃（PAO)，最优选地KKTC粘度为6-10厘斯（cSt)。 所述聚烯烃的数均分子量为500-3000,优选700-2500,最优选1000-2000。
[0027] 所述聚醚是由醇与环氧化物反应所生成的聚合物，所述醇为乙二醇和/或1，3-丙 二醇，所述的环氧化物为环氧乙烷和/或环氧丙烷，所述聚醚的数均分子量为500-3000,优 选 700-3000,最优选 1000-2500。
[0028] 在步骤（3)中，所述对羟基二苯胺衍生物的结构为：
[0029]
[0030] 其中R1为H、C1-C8烷基、羟基或硝基，优选H、C1-C4烷基或羟基，最优选Η。
[0031] 在步骤（3)中，所述的醛优选甲醛、乙醛X3-C7的脂肪醛，最优选多聚甲醛、低聚甲 醛和甲醛中的一种或多种。
[0032] 所述步骤（2)的中间产物、对羟基二苯胺衍生物和所述醛的摩尔比为 1:0. 3-3:0. 1-2,优选 1:0. 3-2:0. 1-2,最优选 1:0. 5-1. 5:0. 3-1. 5。
[0033] 所述曼尼希反应的温度为40°C _200°C，优选60°C _150°C，最优选80°C _130°C。
[0034] 所述曼尼希反应的时间为lh-10h，优选2h_8h，最优选3h_6h。
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