本发明属于化工领域，涉及一种金属加工液，尤其涉及一种切削液，具体来说是一种环保型生物稳定切削液及其制备方法。
背景技术：
切削液，是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，起润滑、冷却、防锈和清洗作用的一类液体。切削液分为纯油性切削油、半合成切削液和全合成切削液三大类。纯油性切削油，其润滑性能好，但冷却和清洗效果较差；全合成切削液冷却效果和清洗效果好，但存在润滑性能较差，容易造成刀具磨损的问题；半合成切削液兼有上述两者好的润滑性和好的冷却效果，但是传统半合成切削液由于其含有矿物油和含水，为了解决油水不溶的问题，虽然加入了大量的乳化剂降低油相和水相的界面张力，但是长时间后体系还是会出现不稳定，分层的现象，传统半合成一般采用22#环烷基矿物油，其倾点在-15℃左右，这样如果在极寒地区使用，容易出现浑浊甚至凝固的现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环保型生物稳定切削液及其制备方法，所述的这种环保型生物稳定切削液及其制备方法要解决现有技术中半合成切削液体系不稳定，分层的现象及在极寒地区容易出现浑浊甚至凝固的现象的技术问题。
本发明提供了一种环保型生物稳定切削液，由pag基础油、润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、水、防锈剂、碱储备调节剂、杀菌剂和消泡剂组成，所述的pag基础油在切削液中的重量百分比为40％～50％，所述的润滑剂在切削液中的重量百分比为5％～10％，所述的极压剂在切削液中的重量百分比为5％～10％，所述的乳化剂在切削液中的重量百分比为2％～5％，所述的耦合剂在切削液中的重量百分比为1％～2％，所述的抗雾化剂在切削液中的重量百分比为1％～2％，所述的水在切削液中的重量百分比为20％～30％，所述的防锈剂在切削液中的重量百分比为3％～5％，所述的碱储备调节剂在切削液中的重量百分比为3％～5％，所述的杀菌剂在切削液中的重量百分比为2％～4％，所述的消泡剂在切削液中的重量百分比为0.1％～0.2％。
进一步的，所述的pag基础油为聚亚烷基二醇，由环氧乙烷和环氧丙烷聚合而成的，在40℃时的运动粘度为28～33mm2/s，倾点在-40～-45℃之间。
进一步的，所述的润滑剂为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es525、es545、es512中的任意一种或者两种以上的组合。
进一步的，所述的极压剂为脂肪醇类磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚类磷酸酯或脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚类磷酸酯中的任意一种或者两种以上的组合。
进一步的，所述的乳化剂为长链脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚或油醇聚氧乙烯醚中的任意一种或者两种的组合。
进一步的，所述的耦合剂为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号为c13h、c66h中的任意一种或者两种的组合。
进一步的，所述的抗雾化剂为聚环氧乙烷。
进一步的，所述的水为自来水。
进一步的，所述的防锈剂为钼酸或硼酸中任意一种或者两种的组合。
进一步的，所述的碱储备调节剂为氨甲基丙醇或2-(氨基乙氧基)乙醇中任意一种或者两种的组合。
进一步的，所述的杀菌剂为吗啉类杀菌剂mbm。
进一步的，所述的消泡剂为思敏油品化工公司生产的三维硅氧烷消泡剂，代号为ms575。
本发明还提供了上述环保型生物稳定切削液的制备方法，
1)按照质量百分比称取各反应原料；
2)在一个反应容器中先加入pag基础油；然后依次加入润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、杀菌剂和消泡剂，搅拌均匀得到油性部分；
3)在另外一个反应容器中，加入水，然后依次加入碱储备调节剂、防锈剂，搅拌均匀得到水性部分；
4)将油性部分和水性部分混合搅拌均匀即得到环保型生物稳定切削液。
工件在切削过程中，切削液的作用有：减少刀面与切削加工表面间的摩擦，延长刀具寿命；也要解决工件与环境介质及切削液的水性部分接触而锈蚀；确保员工在使用过程中安全无烟雾；同时对细菌和霉菌具有一定的抵抗能力，不腐败和变质；上述作用即需要切削液具有防锈性、抗雾化性、抗腐败性和抗泡性等，以上功能均需要加入功能添加剂来加强。
本发明选用pag基础油作为半合成切削液的基础油，存在下列优点：第一、pag基础油在常温下与水互溶，可有效解决切削液体系的稳定性问题，无需加热，方便生产，降低生产成本；第二、pag基础油的凝点比一般矿物油低，可解决极寒地区使用的切削液变浑浊甚至凝固的问题；第三、pag基础油与润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、杀菌剂和消泡剂等功能添加剂的相容性好。
本发明的一种环保型生物稳定切削液具有以下优点：
①本产品的有效期可以达到2年以上，存储时间长，产品稳定性和使用周期明显优于传统产品。
②本产品的5％稀释液ph值在8.5-9.5之间，呈碱性，可有效防止产品腐败发臭。
③本产品的5％稀释液10min的消泡性是0ml。
④本产品的5％稀释液24h腐蚀试验和24h防锈试验合格。
⑤本产品的5％稀释液极压pd值在900-1000n之间，本产品的极压性能优异。
⑥本产品的5％稀释液减摩擦性u值在0.11以下，优于行标中规定的指标。
⑦本产品的安全环保，使用寿命长，对人体无害。
本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明的产品具有良好的防锈性和润滑性，产品稳定不易分层，不起雾，便于员工车间生产，操作存储时间长，使用寿命长，节约客户生产成本，产品质量远超行标jb/t7453-2013。
具体实施方式：
实施例1
本发明提供了一种环保型生物稳定切削液，由pag基础油、润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、水、防锈剂、碱储备调节剂、杀菌剂和消泡剂组成。首先按照重量比将pag基础油打入反应釜中后，在常温搅拌的条件下，依次加入润滑剂a、润滑剂b、润滑剂c，极压剂a、极压剂b、极压剂c，乳化剂a、乳化剂b，耦合剂a、耦合剂b，抗雾化剂、杀菌剂和消泡剂，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到油性部分；其中所述的pag基础油在切削液中的重量百分比为42％，所述的润滑剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的润滑剂b在切削液中的重量百分比为2％，所述的润滑剂c在切削液中的重量百分比为2％，所述的极压剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的极压剂b在切削液中的重量百分比为2％，所述的极压剂c在切削液中的重量百分比为2％，所述的乳化剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的乳化剂b在切削液中的重量百分比为2％，所述的耦合剂a在切削液中的重量百分比为1％，所述的耦合剂b在切削液中的重量百分比为1％，所述的抗雾化剂在切削液中的重量百分比为1％，所述的杀菌剂在切削液中的重量百分比为2％，所述的消泡剂在切削液中的重量百分比为0.1％；同时在另一个反应釜中按照重量比打入自来水，在常温搅拌的条件下，依次加入碱储备调节剂a、碱储备调节剂b，防锈剂a、防锈剂b，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到水性部分；其中所述的水在切削液中的重量百分比为28.9％，所述的碱储备调节剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的碱储备调节剂b在切削液中的重量百分比为2％，所述的防锈剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的防锈剂b在切削液中的重量百分比为2％；随后在搅拌的条件下将水性部分打入油性部分，混合搅拌均匀后即可。
进一步的，所述的润滑剂a为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es525、润滑剂b为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es545、润滑剂c为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es512。
进一步的，所述的极压剂a为脂肪醇类磷酸酯、极压剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚类磷酸酯、极压剂c为脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚类磷酸酯。
进一步的，所述的乳化剂a为长链脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚、乳化剂b为油醇聚氧乙烯醚。
进一步的，所述的耦合剂a为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c13h、耦合剂b为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c66h。
进一步的，所述的抗雾化剂为聚环氧乙烷。
进一步的，所述的防锈剂a为钼酸、防锈剂b为硼酸。
进一步的，所述的碱储备调节剂a为氨甲基丙醇、碱储备调节剂b为2-(氨基乙氧基)乙醇。
进一步的，所述的杀菌剂为吗啉类杀菌剂mbm。
进一步的，所述的消泡剂为思敏油品化工公司生产的三维硅氧烷消泡剂，代号为ms575。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例2
本发明提供了一种环保型生物稳定切削液，由pag基础油、润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、水、防锈剂、碱储备调节剂、杀菌剂和消泡剂组成。首先按照重量比将pag基础油打入反应釜中后，在常温搅拌的条件下，依次加入润滑剂a、润滑剂b，极压剂a、极压剂b，乳化剂a，耦合剂a，抗雾化剂、杀菌剂和消泡剂，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到油性部分；其中所述的pag基础油在切削液中的重量百分比为44％，所述的润滑剂a在切削液中的重量百分比为5％，所述的润滑剂b在切削液中的重量百分比为5％，所述的极压剂a在切削液中的重量百分比为5％，所述的极压剂b在切削液中的重量百分比为5％，所述的乳化剂a在切削液中的重量百分比为3％，所述的耦合剂a在切削液中的重量百分比为1％，所述的抗雾化剂在切削液中的重量百分比为2％，所述的杀菌剂在切削液中的重量百分比为3％，所述的消泡剂在切削液中的重量百分比为0.2％；同时在另一个反应釜中按照重量比打入自来水，在常温搅拌的条件下，依次加入碱储备调节剂a，防锈剂a，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到水性部分；其中所述的水在切削液中的重量百分比为20.8％，所述的碱储备调节剂a在切削液中的重量百分比为3％，所述的防锈剂a在切削液中的重量百分比为3％；随后在搅拌的条件下将水性部分打入油性部分，混合搅拌均匀后即可。
进一步的，所述的润滑剂a为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es525、润滑剂b为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es545。
进一步的，所述的极压剂a为脂肪醇类磷酸酯、极压剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚类磷酸酯。
进一步的，所述的乳化剂a为长链脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚。
进一步的，所述的耦合剂a为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c13h。
进一步的，所述的抗雾化剂为聚环氧乙烷。
进一步的，所述的防锈剂a为钼酸。
进一步的，所述的碱储备调节剂a为氨甲基丙醇。
进一步的，所述的杀菌剂为吗啉类杀菌剂mbm。
进一步的，所述的消泡剂为思敏油品化工公司生产的三维硅氧烷消泡剂，代号为ms575。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例3
本发明提供了一种环保型生物稳定切削液，由pag基础油、润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、水、防锈剂、碱储备调节剂、杀菌剂和消泡剂组成。首先按照重量比将pag基础油打入反应釜中后，在常温搅拌的条件下，依次加入润滑剂a、润滑剂c，极压剂a、极压剂c，乳化剂b，耦合剂b，抗雾化剂，杀菌剂和消泡剂，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到油性部分；其中所述的pag基础油在切削液中的重量百分比为50％，所述的润滑剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的润滑剂c在切削液中的重量百分比为3％，所述的极压剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的极压剂c在切削液中的重量百分比为3％，所述的乳化剂b在切削液中的重量百分比为5％，所述的耦合剂b在切削液中的重量百分比为1％，所述的抗雾化剂在切削液中的重量百分比为1％，所述的杀菌剂在切削液中的重量百分比为2％，所述的消泡剂在切削液中的重量百分比为0.2％；同时在另一个反应釜中按照重量比打入自来水，在常温搅拌的条件下，依次加入碱储备调节剂b，防锈剂b，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到水性部分；其中所述的水在切削液中的重量百分比为24.8％，所述的碱储备调节剂b在切削液中的重量百分比为3％，所述的防锈剂b在切削液中的重量百分比为3％；随后在搅拌的条件下将水性部分打入油性部分，混合搅拌均匀后即可。
进一步的，所述的润滑剂a为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es525、润滑剂c为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es512。
进一步的，所述的极压剂a为脂肪醇类磷酸酯、极压剂c为脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚类磷酸酯。
进一步的，乳化剂b为油醇聚氧乙烯醚。
进一步的，耦合剂b为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c66h。
进一步的，所述的抗雾化剂为聚环氧乙烷。
进一步的，防锈剂b为硼酸。
进一步的，所述的碱储备调节剂b为2-(氨基乙氧基)乙醇。
进一步的，所述的杀菌剂为吗啉类杀菌剂mbm。
进一步的，所述的消泡剂为思敏油品化工公司生产的三维硅氧烷消泡剂，代号为ms575。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例4
本发明提供了一种环保型生物稳定切削液，由pag基础油、润滑剂、极压剂、乳化剂、耦合剂、抗雾化剂、水、防锈剂、碱储备调节剂、杀菌剂和消泡剂组成。首先按照重量比将pag基础油打入反应釜中后，在常温搅拌的条件下，依次加入润滑剂b、润滑剂c，极压剂b、极压剂c，乳化剂a，耦合剂a、耦合剂b，抗雾化剂、杀菌剂和消泡剂，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到油性部分；其中所述的pag基础油在切削液中的重量百分比为40％，所述的润滑剂b在切削液中的重量百分比为5％，所述的润滑剂c在切削液中的重量百分比为5％，所述的极压剂b在切削液中的重量百分比为5％，所述的极压剂c在切削液中的重量百分比为5％，所述的乳化剂a在切削液中的重量百分比为5％，所述的耦合剂a在切削液中的重量百分比为1％，所述的耦合剂b在切削液中的重量百分比为1％，所述的抗雾化剂在切削液中的重量百分比为2％，所述的杀菌剂在切削液中的重量百分比为2％，所述的消泡剂在切削液中的重量百分比为0.1％；同时在另一个反应釜中按照重量比打入自来水，在常温搅拌的条件下，依次加入碱储备调节剂a、碱储备调节剂b，防锈剂a、防锈剂b，加入顺序不可改变，搅拌30min后即可得到水性部分；其中所述的水在切削液中的重量百分比为20.9％，所述的碱储备调节剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的碱储备调节剂b在切削液中的重量百分比为2％，所述的防锈剂a在切削液中的重量百分比为2％，所述的防锈剂b在切削液中的重量百分比为2％；随后在搅拌的条件下将水性部分打入油性部分，混合搅拌均匀后即可。
进一步的，所述的润滑剂b为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es545、润滑剂c为上海壹萨化学有限公司生产的易乳化的聚合酯，代号为es512。
进一步的，所述的极压剂b为脂肪醇聚氧乙烯醚类磷酸酯、极压剂c为脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚类磷酸酯。
进一步的，所述的乳化剂a为长链脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚。
进一步的，所述的耦合剂a为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c13h、耦合剂b为上海壹萨化学有限公司生产的耦合剂，代号c66h。
进一步的，所述的抗雾化剂为聚环氧乙烷。
进一步的，所述的防锈剂a为钼酸、防锈剂b为硼酸。
进一步的，所述的碱储备调节剂a为氨甲基丙醇、碱储备调节剂b为2-(氨基乙氧基)乙醇。
进一步的，所述的杀菌剂为吗啉类杀菌剂mbm。
进一步的，所述的消泡剂为思敏油品化工公司生产的三维硅氧烷消泡剂，代号为ms575。
各项物理化学指标见表1所示。
表1
由表1可看出，本发明产品的极压性和减摩性优于jb/t7453-2013，标准规定紫铜和铝的腐蚀试验时间是8h无锈即为合格，本实验做了24小时紫铜和铝的腐蚀试验，实验结果为无锈，说明本发明的产品对金属的腐蚀性很小；该标准也规定了铸铁叠片防锈试验时间是8h，本实验做了24小时的铸铁叠片防锈试验，实验结果为无锈，说明本发明的产品的防锈性能远超标准。
本发明与福斯半合成切削液、传统切削液各物化性能比较见表2
表2
从表2可看出，本发明与福斯半合成切削液相比，具有更高的ph值，可以有效防止切削液变质，延长使用寿命；极压性、减摩擦性和防锈性能优于进口品牌。本发明与传统切削液相比，具有更高的ph值，极压性、减摩擦性、防腐性和防锈性优于传统产品。
本发明的有益效果在于：首先，与传统切削液相比，本产品安全无毒环保，对人体无害；其次，本产品部分指标由于国际进口品牌，技术领先，价格低于进口品牌；第三，本产品在各项指标上均优于国家标准和传统切削液，大大提高了金属加工领域各种加工刀具的使用寿命，节约了客户生产成本。