专利名称：：环保阳离子乳化水基切削液及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种应用于金属机械加工的环保阳离子乳化水基切削液及其制备方法。
背景技术：
：目前水基微乳化切削液的研究与使用在国内外已有多年，由于水基切削液是将浓縮液用大量水稀释后使用，因而不会产生油烟和引发火灾。水的比热大，汽化热导率高，是非常优良的冷却剂，且成本低廉。另外，加工后的脱脂清洗也比较简单。但是，和油基切削液相比，国内的产品润滑性、防锈性稍差，且易受细菌影响，发生腐蚀，排放后处理费用大，国外的产品质量虽然较好，但价格较贵，是国内的35倍。申请号为200810101181.1、发明名称为"乳化型金属切削液组合物"及申请为200510110185.2、发明名称为"水基金属切削液添加剂及其制备方法"的中国家发明专利申请公布的微乳化切削液中的乳化剂主要由阴离子型和非离子型表面活性剂混合配制而成，其关键性能指标抗磨性和润滑性稳定性等方面未见有较好的效果。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种实现水基切削液在金属加工行业中具有高抗磨水溶润滑性，防锈性能好，不发生腐蚀，冷却性能好，清洗方便且价格便宜的环保阳离子乳化水基切削液及其制备方法。为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于包括A组分及B组分，A组份与B组份按质量计的混合比例为2:11:2;所述的A组份包括38%的季铵盐，58%的吐温-40，0.050.2%的氯化牵丐，O.010.08%的硫酸镁，1630%的齿轮油200#，5476%的去离子水，它们为质量百分比为；所述的B组份包括2040%的极压抗磨剂，210%的防腐剂，520的防锈剂，0.040.3%的氯化钙，0.010.06的硫酸镁，3072%的去离子水，它们为质量百分比。所述的季铵盐的型号为Gemini315216，选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品。所述的吐温-40选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品所述的极压抗磨剂选自云清牌超强水性极压抗磨剂，其型号为129801，选自威海云清化工开发院生产的产品。所述的防腐剂的型号为PrevontolD7，选自德国朗盛生产的产品。所述的防锈剂的型为RAYB060，选自劲辉化工香港总公司生产的产品。环保阳离子乳化水基切削液的制备方法，其特征在于A组份的制备将38%的季铵盐，58%的吐温-40，0.050.2%的氯化钙，0.010.08%的硫酸镁，1630%的齿轮油200#，5476%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至4565t:并保持25min，得到A组份产品；B组份的制备将2040%的极压抗磨剂，210%的防腐剂，520的防锈剂，0.040.3%的氯化钙，0.010.06的硫酸镁，3072%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至5575°C，并保持30min得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比2:11:2的比例混合搅拌无效并加热至658(TC，并保持40min，然后冷却至自然温度即能得到本产品。本发明与现有技术相比具有以下的优点环保阳离子乳化切削液主要由乳化剂、油性剂、极压剂和防腐剂等组成，而乳化剂在水基微乳化切削液中是一个非常重要的组成部分，乳化剂是由多种表面活性剂构成，而表面活性剂具有在界面上分离的特性，因此不难理解乳化剂在切削液中除降低切削液中的表面张力外，而更重要的任务是要保持油滴的表面尽可能的稳定，在o/w型乳化切削液中，使碰撞不会引起液滴的增大。因此，为了提高水基微乳化切削液的润滑性能，乳化剂如何设计和配制显得尤其重要。据文献报道，国内外现行水基微乳化切削液中的乳化剂主要由阴离子型和非离子型表面活性剂混合配制而成，其目的是增加表面活性剂的溶解能力，使表面活性剂的临界胶团浓度cmc值降低，从而达到减少表面活性剂的使用量，降低成本。但是这样配制有其不足之处。当这种传统的方法配制时，阴离子表面活性剂在乳液中呈现出负电荷到乳化油滴粒上，而这时的乳化稳定性通常依赖于在溶液中金属Ca2+和Mg2+离子含量。但当它们的浓度积达到饱和状态时，沉淀物在溶液中便会产生，由于传统的方法配制是采用长链羧酸(硬脂酸或油酸)的钠盐或钾盐，因此这沉淀物就是不溶性g化物，将导致减少油滴粒上的表面电荷，这时乳化状态会变得不稳定，另一方面，还可引起机械加工进程和循环系统的故障。由于用水时不同地区其水的硬度的不同，从而就成了切削液中阴离子表面活性剂在乳液中的乳化度随之加剧改变。如果为了维持其切削液的润滑性和冷却的良好状态，将需要再增加或再生切削液。因此增加废水的处理成本。为了克服使用阴离子表面活性剂这个缺点，本发明使用阳离子表面活性剂代替阴离子表面活性剂作乳化剂，作了大量的对比实验，找到了比较适合复合配方非离子活性剂，极性剂，油性剂等使用的阳离子表面活性剂，并在维持其切削液的润滑性和冷却性等方面有显著的效果。按照Coehn的理论，水包油型的乳状液(o/w)中油滴大多数带负电，而阳离子表面活性剂其亲水基呈现正电荷，在这里呈现电中和现象，因此，乳液就显得较高的稳定性。另一方面，阳离子表面活性剂其吸附在金属表面的能力比阴离子和非离子表面活性剂都强，同时，阳离子表面活性剂具有良好的抗微生物和在硬水中的稳定性较好。正因为阳离子表面活性剂呈现出以上这些优势，所以正是本研究采用阳离子表面活性剂作其乳化剂的主要原因。而采用表面活性剂M是一种分子内含有两个亲水基和两个亲油基(或2个以上亲水基和亲油基)的表面活性剂。这种结构，一方面增强了碳氢链的疏水作用；另一方面，使亲水基(尤其是离子型)间的排斥作用因受化学键限制而大大削弱。联接基团的介人及其化学结构、联接位置、刚性程度及链长等因素的变化，将使表面活性剂M的结构具备多样化的特点，进而对其溶液和界面等性质产生影响，使之具备更加优良的物理化学特性。与常规表面活性剂相比，在界面的吸附能力比传统的表面活性剂大得多；临界胶束浓度(cmc)很低，其增溶效果比传统的表面活性剂效果好；而且不含cr，无毒，无味，无剌激性，低泡，对金属切削液而言，它具有优良的润滑性，对磨屑的清洗性，沉降性等呈现良好的表现。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不能作为对本发明的限定。实施例一其是一种环保阳离子乳化水基切削液，本发明特点是包括A组分及B组分，A组份与B组份按质量计的混合比例为2:1;所述的A组份包括3%的季铵盐，6.9%的吐温-40，0.05%的氯化钙，0.05%的硫酸镁，24%的齿轮油200#，66%的去离子水，它们为质量百分比为；季铵盐的型号为Gemini315216，选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；吐温-40选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；硫酸镁选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。所述的B组份包括20%的极压抗磨剂，5.9%的防腐剂，20%的防锈剂，0.05%的氯化钙，0.05的硫酸镁，54%的去离子水，它们为质量百分比。极压抗磨剂选自云清牌超强水性极压抗磨剂，其型号为129801，选自威海云清化工开发院生产的产品；防腐剂的型号为PrevontolD7，选自德国朗盛生产的产品；防锈剂的型为RAYB060，选自劲辉化工香港总公司生产的产品；氯化钙选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。其制备方法如下A组份的制备将3%的季铵盐，6.9%的吐温-40，0.05%的氯化钙，0.05%的硫酸镁，24%的齿轮油200#，66%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至45°C，并保持30分钟得到A组份产品；B组份的制备将20%的极压抗磨剂，5.9%的防腐剂，20%的防锈剂，0.05%的氯化钙，O.05的硫酸镁，54%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至55t:，并保持35分钟得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比2:1的比例混合搅拌无效并加热至65°C，并保持45分钟，然后冷却至自然温度即能得到本产品。试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例二其是一种环保阳离子乳化水基切削液，本发明特点是包括A组分及B组分，A组份与B组份按质量计的混合比例为1:1;所述的A组份包括8%的季铵盐，7.72%的吐温-40，0.2%的氯化钙，0.08%的硫酸镁，30%的齿轮油200#，54%的去离子水，它们为质量百分比为；季铵盐的型号为Gemini315216，选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；吐温-40选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；硫酸镁选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。所述的B组份包括40%的极压抗磨剂，10%的防腐剂，10%的防锈剂，0.3%的氯化钙，0.03的硫酸镁，39.67%的去离子水，它们为质量百分比。极压抗磨剂选自云清牌超强水性极压抗磨剂，其型号为129801，选自威海云清化工开发院生产的产品；防腐剂的型号为PrevontolD7，选自德国朗盛生产的产品；防锈剂的型为RAYB060，选自劲辉化工香港总公司生产的产品；氯化钙选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。其制备方法如下A组份的制备将8%的季铵盐，7.72%的吐温-40，0.2%的氯化钙，0.08%的硫酸镁，30%的齿轮油200#，54%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至55°C，并保持25分钟得到A组份产品；B组份的制备将40%的极压抗磨剂，10%的防腐剂，10%的防锈剂，0.3%的氯化钙，O.03的硫酸镁，39.67%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至65t:，并保持30分钟得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比1:1的比例混合搅拌无效并加热至70°C，并保持40分钟，然后冷却至自然温度即能得到本产品。实施例三其是一种环保阳离子乳化水基切削液，本发明特点是包括A组分及B组分，A组份与B组份按质量计的混合比例为1:2;所述的A组份包括5%的季铵盐，5%的吐温-40，0.1%的氯化钙，O.01%的硫酸镁，16%的齿轮油200#，73.89%的去离子水，它们为质量百分比为；季铵盐的型号为Gemini315216，选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；吐温_40选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品；硫酸镁选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。所述的8组份包括30%的极压抗磨剂，2%的防腐剂，5%的防锈剂，0.19%的氯化钙，0.01%的硫酸镁，62.80%的去离子水，它们为质量百分比。极压抗磨剂选自云清牌超强水性极压抗磨剂，其型号为129801，选自威海云清化工开发院生产的产品；防腐剂的型号为PrevontolD7，选自德国朗盛生产的产品；防锈剂的型为RAYB060，选自劲辉化工香港总公司生产的产品；氯化钙选自天津市恒兴化学试剂厂生产的产品。其制备方法如下A组份的制备将30%的极压抗磨剂，2%的防腐剂，5%的防锈剂，0.19%的氯化钙，0.01%的硫酸镁，62.80%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至65°C，并保持20分钟得到A组份产品；B组份的制备将30%的极压抗磨剂，2%的防腐剂，5%的防锈剂，0.19%的氯化钙，O.01%的硫酸镁，62.80%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至75t:，并保持25分钟得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比1:2的比例混合搅拌无效并加热至80°C，并保持35分钟，然后冷却至自然温度即能得到本产品。权利要求一种环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于包括A组分及B组分，A组份与B组份按质量计的混合比例为2∶1～1∶2；所述的A组份包括3～8％的季铵盐，5～8％的吐温-40，0.05～0.2％的氯化钙，0.01～0.08％的硫酸镁，16～30％的齿轮油200#，54～76％的去离子水，它们为质量百分比为；所述的B组份包括20～40％的极压抗磨剂，2～10％的防腐剂，5～20的防锈剂，0.04～0.3％的氯化钙，0.01～0.06的硫酸镁，30～72％的去离子水，它们为质量百分比。2.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于所述的季铵盐的型号为Gemini315216，选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品。3.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于所述的吐温-40选自天津市福晨化学试剂厂生产的产品。4.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于所述的极压抗磨剂选自云清牌超强水性极压抗磨剂，其型号为129801，选自威海云清化工开发院生产的产PRo5.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于所述的防腐剂的型号为Prevonto1D7，选自德国朗盛生产的产品。6.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液，其特征在于所述的防锈剂的型为RAYB060，选自劲辉化工香港总公司生产的产品。7.根据权利要求1所述的环保阳离子乳化水基切削液的制备方法，其特征在于A组份的制备将38%的季铵盐，58%的吐温-40，0.050.2%的氯化钙，0.010.08%的硫酸镁，1630%的齿轮油200#，5476%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至4565°C，并保持2030分钟得到A组份产品；B组份的制备将2040%的极压抗磨剂，210%的防腐剂，520的防锈剂，0.040.3%的氯化钙，0.010.06的硫酸镁，3072%的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至5575t:，并保持2535分钟得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比2:11:2的比例混合搅拌无效并加热至6580°C，并保持3545分钟，然后冷却至自然温度即能得到本产品。全文摘要本发明涉及一种环保阳离子乳化水基切削液及其制备方法，特点是A组份的制备将3～8％的季铵盐，5～8％的吐温-40，0.05～0.2％的氯化钙，0.01～0.08％的硫酸镁，16～30％的齿轮油200#，54～76％的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至45～65℃，并保持20～30分钟得到A组份产品；B组份的制备将20～40％的极压抗磨剂，2～10％的防腐剂，5～20的防锈剂，0.04～0.3％的氯化钙，0.01～0.06的硫酸镁，30～72％的去离子水分别加入到反应釜中，搅拌均匀并加热至55～75℃，并保持25～35分钟得到B组份产品；A、B组份制备好后，将A、B组份按质量比2∶1～1∶2的比例混合搅拌无效并加热至65～80℃，并保持35～45分钟，然后冷却至自然温度即能得到本产品。其具有高抗磨水溶润滑性，防锈性能好，不发生腐蚀，冷却性能好，清洗方便且价格便宜等优点。文档编号C10N40/22GK101760294SQ201010045858公开日2010年6月30日申请日期2010年1月15日优先权日2010年1月15日发明者何顺中,刘朝宽,刘洪波,梁世平,陈燕舞申请人:顺德职业技术学院