本发明涉及一种水溶油金属切削液原料，及由本发明原料制得的一种水溶油金属切削液。
背景技术：
金属切削过程通常可分为两个阶段，即切屑的产生和切屑的及时清除。这两个阶段存在着刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，这种摩擦消耗的能量转变为热，会影响加工效率和工件质量。由于严重的摩擦产生大量的热，使刀具和工件过热，降低刀具的寿命，影响产品精度。为了冷却和润滑刀具及工件，必须使用切削润滑剂能及时带走切削所产生的热量，降低刀具和工件的温度并起润滑作用；提高工件表面光洁度，并延长刀具的使用寿命。
金属切削液通常分为油基产品和水基产品。
如前所述，油基产品导热性能差，并因为易挥发的原因而使得工作场所油雾弥漫，危害操作者健康。水基产品则完全克服了这两个缺点。
水基产品通常通过乳化剂、助乳化剂，乳化稳定剂等，将基础油、添加剂与水转变成一个均一的体系。而这个体系，进一步用大量的水稀释时，会转变成另一个均一的体系。前一个体系，我们称之为水溶油浓缩液，后一个体系，称之为水溶油工作液。
现有技术公开了一种有色金属加工切削液，其由以下重量份数的原料制成：硫化脂肪酸钠4-6 份，高碳酸钾皂8-14 份，苯甲酸钠3-4 份，二异丙基萘磺酸钠2.5-3.6 份，助剂4-7 份，硼酸3-5 份，尼泊金甲酯5-9 份，月桂基硫酸钠4-7 份，表面活性剂8-9 份，极压添加剂2-5 份，纳米二氧化钛4-8 份，甲基丙烯酸3-6 份，有机硅消泡剂1.2-3.2 份，油酸5-8份。现有技术制得的金属切削液，具有抗氧化、防腐性，而且提高了耐高温性，有效保护刀具并延长其使用寿命。
现有技术公开了一种新型环保金属切削液，其由以下重量份数的原料制成：异丙醇3-6份，甲基环氧氯丙烷15-26份，钛铌合金24-34份，水玻璃3-4份，磺酸盐防锈剂7-10份，多元醇酯4-7份，阴离子表面活性剂6-10份，高碳酸钾皂11-16份，聚异丁烯4-8份，聚氨基甲酸酪1-3份，２-氨基三乙醇5-8份，蓖麻油7-12份，醇胺4-6份。现有技术制得的金属切削液，提高加工精度，清洗性较好，对工作环境减少污染，环保效果好。
尽管金属切削液克服了导热性及环保方面的缺陷，其本身仍然是有缺点的，如：不能长期保持稳定的状态，特别在高温环境中，容易失去稳定而分层。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中水溶油金属切削液长期贮存和高温稳定性问题，提供了一种可有效地提高产品耐高温、保护刀具并延长其使用寿命，克服长期贮存和高温稳定性的水溶油金属切削液原料及金属切削液。
针对上述技术问题，本发明提出了一种水溶油金属切削液原料，包括基础油、表面活性剂、耦合剂、防锈复合剂、消泡剂及水，所述表面活性剂含有第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂为油醇聚氧乙烯醚，所述第二表面活性剂包括丁基一乙醇胺、丁基二乙醇胺中的一种或两种和有机羧酸，所述油醇聚氧乙烯醚结构式为：
其中，R为C18H35，聚氧乙烯链段聚合度n为3-8，其分子式写作C18H35O(C2H4O)nH。
本发明的发明人在实验中意外发现，以碳链长度为4的烷基乙醇胺，在体系中与有机羧酸反应生成的胺皂，其与含有聚氧乙烯链段聚合度为3-8的油醇聚氧乙烯醚一起作为主乳化剂，可以使基础油在水中获得极佳的乳化平衡。
本申请选用聚合度为3-8的油醇聚氧乙烯醚C18H35O(C2H4O)nH能显著提高本申请的金属切削液的长期贮存和高温稳定性，推测可能因为本申请特定选用的表面活性剂的HLB值更适用于本发明的切削液，其聚氧乙烯链段上氧的数量较多，与水形成氢键的数量较多，且油溶性也较合适。且当所述油醇聚氧乙烯醚的聚氧乙烯链段的聚合度为3-8，与丁基乙醇胺存在较强的协同作用，辅以其它添加剂如脂肪酸酰胺、合成脂及耦合剂等，可以实现水溶油金属切削液的长期贮存，并能在70℃的环境下保持长期稳定，利于夏季高温远途运输。
通过上述技术方案，应用于水溶油金属切削液，可以有效地提高产品的导热性、保护刀具并延长其使用寿命，克服水溶油长期贮存和高温稳定性的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种水溶油金属切削液原料，包括基础油、表面活性剂、耦合剂、防锈复合剂、消泡剂及水，所述表面活性剂含有第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂为油醇聚氧乙烯醚，所述第二表面活性剂包括丁基一乙醇胺、丁基二乙醇胺中的一种或两种和有机羧酸，所述油醇聚氧乙烯醚结构式为：
本发明中，所述聚氧乙烯链段聚合度n为3-8，优选n为4-6，进一步优选为5。在优选的范围里，体系各种表面活性剂的组合的HLB值容易与烷基醇胺复配，达到需要被乳化的基础油所需的最佳HLB值，从而使体系能够耐受高温而不被破坏。
本发明中，以切削液原料100重量份为基础，优先，第一表面活性剂的量为3-5份，第二表面活性剂的量为1.5-8份。
本发明中，丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比优选为1：3-3：1，进一步优选为1：2-1：2.3。所述丁基一乙醇胺是用丁基取代了一乙醇胺胺基中一个氢键，丁基二乙醇胺是用丁基取代了二乙醇胺胺基中的氢键，优选结果能够使产品耐受更高温度的贮存。
本发明中，所述有机羧酸可以选自油酸、妥尔油酸、乙二胺四乙酸和醚羧酸中的一种或几种，优先有机羧酸为妥尔油酸。当有机羧酸选用乙二胺四乙酸或醚羧酸时，这些物质同时还可以作为抗硬水剂，其具有结合水中钙镁离子，阻止脂肪类长链物质生成金属皂而析出沉淀，解决硬水问题。
所述第二表面活性剂中还可含有三乙醇胺、一乙醇胺中的一种或两种。以切削液原料100重量份为基础，丁基一乙醇胺1-5份，丁基二乙醇胺的重量份数0.5-3份，三乙醇胺的重量份数0.5-7份，一乙醇胺的重量份数0.5-3份。通过丁基一乙醇胺、丁基二乙醇胺、三乙醇胺及一乙醇胺的复配，与有机羧酸作用，得到的第二表面活性剂性能更优。
优先，表面活性剂还可含有第三表面活性剂，第三表面活性剂为脂肪酸酰胺，以切削液原料100重量份为基础，脂肪酸酰胺的量为3-6份。
通过本发明的表面活性剂的复配，油醇聚氧乙烯醚、有机酸与胺类生成的胺皂及优选的加入的脂肪酸酰胺形成的乳化剂体系的HLB值可以为10-13，更适合本申请的切削液体系，更适合与本发明中的其它添加剂，如耦合剂、合成脂配合。
本发明中，耦合剂选自己二醇、异己二醇、二乙二醇单丁醚中的一种或几种，进一步优选为己二醇。耦合剂的参与能够减少乳化颗粒的粒径，从而实现稳定。
本发明中，防锈复合剂选自羧酸盐型防锈剂、硼酸胺型防锈剂或磷酸酯型防锈剂（所述磷酸酯型防锈剂是由五氧化二磷、噻二唑、二乙醇胺为原料，在噻二唑分子中引入亲水基团，经过特殊的催化酯化方法制备得到一种含氮、硫和磷的磷酸酯类防锈剂。）中的一种或几种，选定的是硼酸胺型防锈剂。如思敏公司的Smart Base 9290、Smart Base 9390、Smart Base 9490或Smart Base 9690等。进一步优选为Smart Base 9490，硼酸胺型能够保护机台零件不被腐蚀。
本发明中，消泡剂选自聚醚型消泡剂或有机硅消泡剂中的一种或几种，优选的消泡剂为有机硅消泡剂。具体可以选自盟庆信公司的HP710、HP732、HP777或HV810、HV825G等，进一步优选为HP777。在常温下具有消泡速度很快、抑泡好的效果。
本发明中，基础油选自石蜡基或环烷基基础油中的一种或几种，优选为环烷基基础油，具体的可以选自100N 、150N或32号工业油中的一种或几种，进一步优选为32号工业油。具有很好的润滑性能和防锈性，在低温-5℃以上具有较好的流动性。
本发明所述切削液还含有抗硬水剂和/或合成脂。合成脂选自磷酸酯、多元醇酯，脂肪酸酯中的一种或几种，选定的合成脂是脂肪酸酯。如科莱恩公司的 Hostagliss L4,Hostagliss TPO,Hostagliss PA 135等。进一步优选为Hostagliss L4，与丁基醇胺配合可以使体系保持碱缓冲能力。
抗硬水剂可以选用有机羧酸类，例如乙二胺四乙酸 (EDTA)、醚羧酸，其同时也可以作为本发明的主体成分中的有机羧酸，或者与其他有机羧酸混合，能够与丁基一乙醇胺、丁基二乙醇胺、三乙醇胺、一乙醇胺等醇胺反应。也可以选用有机羧酸盐，例如乙二胺四乙酸二钠盐，醚羧酸钠中的一种或几种。优选抗硬水剂选用醚羧酸。具体的，如科莱恩公司的Enulsogen COL 020、Enulsogen COL 050、Enulsogen COL 070 或Enulsogen COL 100等。进一步优选为 Enulsogen COL 070 ，可以使体系在酸碱环境下都能具有优良的抗电解质稳定性，避免体系析油。
具体的，优先，本发明所述的切削液原料，包括油醇聚氧乙烯醚、脂肪酸酰胺、有机羧酸、合成酯、丁基一乙醇胺、丁基二乙醇胺、一乙醇胺、三乙醇胺、抗硬水剂、基础油、复合防锈剂、水、消泡剂、耦合剂，以该切削液的总重量为基准，所述的切削液原料各组成含量分别为：油醇聚氧乙烯醚3%~5%，脂肪酸酰胺3%~6%，有机羧酸2%~7%，合成酯6%~12%，丁基一乙醇胺1%~5%，丁基二乙醇胺0.5%~3%，一乙醇胺及三乙醇胺合计1%~10%，抗硬水剂0.5%~2%，基础油20%~40%，复合防锈剂20%~30%，水1%~27%，消泡剂0.05%~0.25%，耦合剂0.5%~2.5%。本发明还提供一种水溶油金属切削液，所述切削液为上面所述的金属切削液原料混合制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为3的油醇聚氧乙烯醚3.5%，脂肪酸酰胺5%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）11.5%，丁基一乙醇胺3%，一乙醇胺1%，三乙醇胺3.3%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）27%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）28.5%，水10.6%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇2.5%，如表1所示。
其生产工艺为，将基础油、n为3的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例2
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为8的油醇聚氧乙烯醚4%，脂肪酸酰胺6%，妥尔油酸5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）6.5%，丁基二乙醇胺3%，一乙醇胺1%，三乙醇胺2.1%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）21%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水19.8%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇2.5%，如表1所示。
其生产工艺为，将基础油、n为8的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例3
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为5的油醇聚氧乙烯醚 3.1%，脂肪酸酰胺3.3%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺3%，一乙醇胺1%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）34.2%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水8.2%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：3）。
其生产工艺为，将基础油、n为5的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例4
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为5的油醇聚氧乙烯醚 3.5%，脂肪酸酰胺4.5%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺2.4%，丁基二乙醇胺0.8%，一乙醇胺1%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）32.4%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水9.2%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为3：1）。
其生产工艺为，将基础油、n为5的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例5
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为5的油醇聚氧乙烯醚 4.8%，脂肪酸酰胺3.2%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺2.2%，一乙醇胺1%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油32.4%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水9.2%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：2.2）。
其生产工艺为，将基础油、n为5的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例6
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为5的油醇聚氧乙烯醚 4.8%，脂肪酸酰胺4.5%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺2.2%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油32.4%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水14.9%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：2.2）。
其生产工艺为，将基础油、n为5的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
实施例7
本实施例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为5的油醇聚氧乙烯醚 4.8%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺2.2%，一乙醇胺1%，三乙醇胺5%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油32.4%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水12.4%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：2.2）。
其生产工艺为，将基础油、n为5的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
对比例1
本对比例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为3的油醇聚氧乙烯醚 3%，脂肪酸酰胺4%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，一乙醇胺2.6%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）36.5%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26%，水9.8%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示。
其生产工艺为，将基础油、n为3的油醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
对比例2
本对比例中金属切削液的成分和重量百分比如下：n为10的脂肪醇聚氧乙烯醚 4.7%，脂肪酸酰胺4.9%，妥尔油酸3.5%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺2.2%，一乙醇胺1%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）38.6%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）21.5%，水8%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：2.2）。
其生产工艺为，将基础油、n为10的脂肪醇聚氧乙烯醚与脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
对比例3
本对比例中金属切削液的成分和重量百分比如下：脂肪酸酰胺4.5%，妥尔油酸4.4%，合成酯（科莱恩公司的 Hostagliss L4）8%，丁基一乙醇胺1%，丁基二乙醇胺2.2%，一乙醇胺1%，三乙醇胺6%，抗硬水剂（科莱恩公司的Enulsogen COL 070）0.5%，基础油（32号工业油）35%，复合防锈剂（思敏公司的Smart Base 9490）26.5%，水10.8%，消泡剂（盟庆信公司的HP777）0.1%，己二醇1.6%，如表1所示，（丁基一乙醇胺与丁基二乙醇胺的摩尔比为1：2.2）。
其生产工艺为，将基础油、脂肪酸酰胺、合成酯、妥尔油酸，丁基一乙醇胺，丁基二乙醇胺，一乙醇胺及三乙醇胺加入调合釜中，搅拌10分钟，然后加入复合防锈剂搅拌10分钟，继续加入水及抗硬水剂，搅拌10分钟，再加入己二醇搅拌10分钟，最后加入消泡剂搅拌40分钟。
表1
性能测试
水溶油贮存安定性实验
本方法是以加速试验条件，考核合成切削液液状水溶油在贮存、运输中的安定性。把50mL水溶油，置于l00mL具塞量筒中，将其放于70士3℃恒温干燥箱中观察，取出冷至室温(15-35℃)放3h，再次观察并进行评定，产品应无分层、相变及胶状现象，结果如表2所示。
表2
从表2实施例1-7与对比例1-3结果可见，实施例5效果最好，由此说明本申请选用第一添加剂聚合度为3-8的油醇聚氧乙烯醚与第二表面活性剂存在较强的协同作用，能显著提高本申请中水溶油金属切削液的长期贮存和高温稳定性，当以优选方案辅以其它添加剂如合成脂及耦合剂等进行生产时，水溶油的高温贮存稳定性最佳。可以实现水溶油金属切削液的长期贮存，并能在70℃的环境下保持长期稳定，利于夏季高温远途运输。
通过具体实施方式可知，本发明提供的水溶油金属切削液，可以有效地提高产品的导热性、保护刀具并延长其使用寿命，克服水溶油长期贮存和高温稳定性的问题。