生物降解准干切削油及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属加工技术领域，涉及一种生物降解准干切削油及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 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，近期对准干切削技术的研究取得一定的进展，准干切削技术 解决了润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对准干切削油的研究，主要是润滑和冷却问题 不能很好的解决，特别是其生物降解和环保性方面还存在一定的问题。
【发明内容】
[0003] 鉴于以上缺陷，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种生物降解准干切削油 及其制备方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供的一种生物降解准干切削油的特征在于，由包含卵 磷脂的原料制备而成；其中，卵磷脂的重量百分比含量为1~3%。
[0005] 另外，一种生物降解准干切削油的特征还在于，由以下重量百分比含量的组分制 备而成：
[0006] 合成酯 60~80% 丙烯酸丁滩二酸聚酯 10~30% 硫化脂肪 5~10% 卵磷脂 1~3%。
[0007] 上述合成酯包括：多元醇酯、单酯、双酯中的一种或几种混合物。
[0008] 上述多元醇酯优选：三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、脂肪酸甘油酯 中的一种或几种的混合物；更优选：三羟甲基丙烷三油酸酯、三羟甲基丙烷三硬脂酸酯、三 羟甲基丙烷三棕榈酸酯、三羟甲基丙烷三月桂酸酯、季戊四醇四油酸酯、季戊四醇四硬脂酸 酯、季戊四醇四棕榈酸酯、季戊四醇四月桂酸酯、三油酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、三月桂酸 甘油酯、三棕榈酸甘油酯中的一种或几种的混合物。
[0009] 上述单酯是指由任意一元醇和一元脂肪酸制备的酯中一种或几种的混合物；可选 由天然油脂衍生的直链脂肪酸和直链脂肪醇或支链脂肪醇得到的酯中一种或几种的混合 物；优选自由碳原子数为1-30的一元醇和碳原子数为1-30 -元脂肪酸制备的酯中一种或 几种的混合物；优选自乙酸异辛酯、乙酸月桂酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、油酸甲酯， 油酸乙酯、油酸丁酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯中 一种或几种的混合物。
[0010] 上述双酯优选自癸二酸二辛酯、甘油二辛酯、辛二酸二乙酯、壬二酸二辛酯、乙二 醇油酸酯、丙二醇油酸酯、丁二醇油酸酯、乙二醇棕榈酸酯、丙二醇棕榈酸酯、丁二醇棕榈酸 酯中一种或几种的混合物。
[0011] 上述丙烯酸丁烯二酸聚酯由丙烯酸、丁烯二酸或丁烯二酸酐与一元醇先进行酯化 反应后，再加入引发剂进行聚合反应制备而成的。
[0012] 上述制备丙烯酸丁烯二酸聚酯具体工艺步骤如下所示：
[0013] 步骤一：将丙烯酸、丁烯二酸或丁烯二酸酐和一元醇加入聚合釜内，加入催化剂， 充入保护气转换出反应釜内空气，在180~220°C的温度下反应3~5小时；
[0014] 上述保护气为惰性气体，一般选用氮气。
[0015] 上述丙烯酸和丁烯二酸（酐）的摩尔比为1 :0· 5~1。
[0016] 上述的丙烯酸、丁烯二酸或丁烯二酸酐的摩尔总和与一元醇的摩尔比为1 :1~ 1. 5〇
[0017] 上述一元醇选自碳原子数为2至20的一元醇中的一种或几种的混合物。优选自 碳原子数为4至18的一元醇。
[0018] 优选采用多种不同的醇参与反应，最优选方案为：采用两至三种不同的醇参与反 应。
[0019] 上述催化剂选自质子酸、相转移催化剂、阳离子交换树脂，其用量为反应物总重量 的0· 1~5%〇
[0020] 其中，质子酸优选为稀硫酸。
[0021] 当上述催化剂选用稀硫酸时，硫酸的有效重量百分比含量为反应物总重量的 0· 3 ~0· 5%〇
[0022] 当上述催化剂选用相转移催化剂时，相转移催化剂总重量为反应物总重量的1~ 2%〇
[0023] 当上述催化剂选用阳离子交换树脂时，阳离子交换树脂总重量为反应物总重量的 1 ~2%〇
[0024] 步骤二、反应后减压排出水分，即为丙烯酸丁烯二酸酯。
[0025] 步骤三、往聚合釜内加入引发剂，搅拌，在保持反应温度为160~180°C的温度下 聚合反应3~5小时。
[0026] 上述引发剂可选自过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧 化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过 氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳 酸二乙基己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异 丁酸二甲酯、过硫酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁咪唑 啉、偶氮二氰基戊酸等可用于发生聚合反应的引发剂中的一种。
[0027] 上述引发剂的使用量为丙烯酸、丁烯二酸或丁烯二酸酐重量之和的0. 5~1%。
[0028] 步骤四、将聚合釜内的聚合物排出后，通过热过滤除去杂质，即得到丙烯酸丁烯二 酸聚酯。
[0029] 上述热过滤的过程优选在在100°C以上的温度中进行。
[0030] 上述硫化脂肪选自硫化猪油、硫化菜籽油、硫化棉籽油中的一种或几种。
[0031] 另外，本发明还提供了一种生物降解准干切削油及其制备方法的制备方法，其特 征在于：将合成酯、丙烯酸丁烯二酸聚酯、硫化脂肪、卵磷脂分别放入搅拌容器中，在40~ 60°C下搅拌至混合液完全透明后，即为一种生物降解准干切削油。
[0032] 本发明的作用与效果
[0033] 本发明采用的卵磷脂具有优良的极压抗磨性，同时生物降解性能优异，还可促进 其他组分的生物降解。
[0034] 本发明使用的合成酯基础油，是优良的生物可降解润滑剂，同时可以降低丙烯酸 丁烯二酸聚酯的运动粘度，同时提供良好的润滑性。
[0035] 采用本发明的方法制备的丙烯酸丁烯二酸聚酯，其本身就具有优异的润滑性、极 压抗磨性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于准干切削油中，少量 的准干切削油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨。
[0036] 本发明所使用的硫化脂肪具有良好的极压抗磨性，同时还具有优异的生物降解 性。
[0037] 本发明制备的生物降解准干切削油配合准干切削装置使用，可节省切削液的使用 量95%以上，节能减排、环境保护效果显著。
【具体实施方式】
[0038] 实施例一
[0039] 步骤一：将 76. 06kg(1000 mol)丙烯酸和 58. 04kg(500mol)的马来酸、 44.48kg(600mol)的正丁醇、61.3kg(600mol)的己醇、214.8kg(800mol)的油醇加入聚合爸 内，加入30kg稀硫酸（5%)作为催化剂，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度 200°C，反应时间4小时，反应后减压排出水分，即为丙烯酸马来酸酯。
[0040] 步骤二、往聚合釜内加入I. Ikg过氧化二苯甲酰搅拌，保持反应温度170°C，聚合 反应4小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在KKTC以上的温度过滤去除等杂质，即为丙 烯酸马来酸聚酯。
[0041] 取上述步骤中的丙烯酸马来酸聚酯20kg、三羟甲基丙烷三油酸酯20kg、油酸丁酯 20kg、辛二酸二辛酯28kg、硫化猪油10kg、卵磷脂2kg在50°C左右的温度至透明，制备一种 生物降解准干切削油。
[0042] 实施例一的作用和效果:
[0043] 上述生物降解准干切削油理化指标：
[0044]
[0045]
[0046] 将上述生物降解准干切削油应用于线速度为900m/min高速带锯切割Φ 300mm的 铝合金棒，原来用乳化液进行循环润滑冷却，现在改为准干切削润滑装置和本实施例生物 降解准干切削油，结果如下表：
[0047]
[0048] 将上述制备的生物降解准干切削油进行生物可降解实验：
[0049] 1.实验方法：GB/T 21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。
[0050] 2.实验材料：
[0051] 2. 1油液：上述实施例制备的生物降解准干切削油。
[0052] 2. 2接种物：取自不同地方地表0-20cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水 浸泡搅拌取上清液。
[0053] 3.实验结果：
[0054] 计算28天生物降解率为：85. 48%。
[0055] 实施例二
[0056] 步骤一：将 76. 06kg(1000mol)丙烯酸和 116. 07kg(1000mol)富马酸、 88. 16kg (1000 mol)的2-戊醇、186. 38kg (1000 mol)的月桂醇加入聚合釜内，加入23kg稀硫 酸（10% )作为催化剂，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度180°C，反应时间 5小时，反应后减压排出水分，即为丙烯酸富马酸酯。
[0057] 步骤二、往聚合釜内加入0.96kg过氧化月桂酰搅拌，保持反应温度180°C，聚合反 应3小时以后，将