润滑酯及其制备方法和应用与流程

本发明涉及有机物领域，特别是涉及一种润滑酯及其制备方法和应用。

背景技术：

金属加工液是在机械加工过程中优化金属加工用的液体，主要起润滑和冷却作用，兼有防锈清洗等作用，用于改善工件表面质量，提高加工精度，延长刀具寿命，提高工件表面的防蚀能力。一般的金属加工液包括切削液、切削油、乳化液、冲压油、淬火剂、高温油、极压切削液、磨削液、防锈油、清洗剂、发黑剂、拉深油等。金属切削液作为金属加工液中使用程度和使用量都是最大的种类，分为油基金属切削液和水基金属切削液。其中，水基金属切削液主要功能是冷却，又可细分为合成切削液、乳化液和微乳化液三种，而油基切削液的主要功能则是润滑。水基金属切削液冷却性能很好，润滑性能较差，但其安全无毒害，操作环境也安全，可燃性低，挥发性也很低，很少有着火的情况。随着水基切削液性能的不断提高，其使用范围逐渐扩大，出现了油基切削液向水基切削液过渡的趋势。水基切削液中，乳化剂在被加进矿物质油并以水为溶剂混合形成乳状的乳化液；而合成切削液是几乎透明的水溶液，本身含有少量添加剂，完全不含油；微乳化液与水基切削液类似，也是通过溶于水的矿物质油所合成，但是其油成分所占比重非常小，远远低于乳化液中油的含量，而表面活性剂所占的比重却大了很多，故此使得油滴微粒比乳化液的微粒直径小很多。

传统金属切削液中对于油基金属切削液中一般使用矿物油作为基础油，但矿物油主要从石油中提炼，不可再生，且生物降解性差，此外还会向其中加入一些聚醚、聚乙二醇以及聚醚酯等物质辅助润滑，这类物质性能比较单一，一般只加强金属加工油的润滑性能，没有兼顾其他性能。而水基金属切削液主要成分为水，可燃性小，操作更加安全但是润滑效果较差。

技术实现要素：

基于此，为了提高金属加工液尤其是金属切削液的润滑性以及其他性能，有必要提供一种润滑性好且兼具抗硬水性、缓蚀性能以及可与阳离子共存的润滑酯，其既可以用于油基金属切削液也可以用于水基切削液中。

本发明提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体18～65份、

c9～c12二元酸1～15份、以及

聚乙二醇30～85份；

所述润滑酯的酸值为1mgkoh/g～20mgkoh/g。

在其中一个实施例中，所述润滑酯的酸值为2mgkoh/g～10mgkoh/g。

在其中一个实施例中，所述c9～c12二元酸的结构式为其中n选自7～10的整数。

在其中一个实施例中，所述聚乙二醇分子量为100～1500。本发明还提供一种上述的润滑酯的制备方法，

按照润滑酯的原料进行备料；

混合原料后加入催化剂，进行酯化反应。

在其中一个实施例中，所述催化剂选自单丁基氧化锡、钛酸酯、对甲苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸、硫酸、磷酸、次亚磷酸和硫酸氢钠中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述催化剂的加入量为所述润滑酯的原料总量的0.01％～2％。

在其中一个实施例中，所述酯化反应的时间为2小时～14小时，所述酯化反应的温度为160℃～240℃。

进一步地，本发明还提供一种加工液，含有基础液和上述的润滑酯。

更进一步地，本发明还提供上述的润滑酯或如上述的加工液作为金属加工液的应用。

与现有技术相比，本发明提供的润滑酯具有如下有益效果：

通过上述植物油酸的二聚体、c9～c12二元酸以及聚乙二醇合成的润滑酯具有良好的润滑性、抗硬水性以及有色金属缓蚀性能。该润滑酯还可以和阳离子沉降剂共存，既可以用于油基金属切削液也可以用于水基切削液中。进一步地，上述润滑酯还可以代替矿物油，方便地应用于可乳化的水基金属加工液配方中。

附图说明

图1为实施例13和对比例1～6的攻丝扭矩图。

图2为实施例12的润滑酯的红外光谱图。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体18～65份、

c9～c12二元酸1～15份、以及

聚乙二醇30～85份；

上述润滑酯的酸值为1mgkoh/g～20mgkoh/g。

在一个具体示例中，c9～c12二元酸的结构式为其中n选自7～10的整数。可以理解地，n可以是7、8、9或10。

在一个具体示例中，上述润滑酯的酸值可以但不限于是2mgkoh/g～10mgkoh/g。

具体地，上述润滑酯的酸值例如可以是2mgkoh/g、3mgkoh/g、4mgkoh/g、5mgkoh/g、6mgkoh/g、7mgkoh/g、8mgkoh/g、9mgkoh/g或10mgkoh/g。

在一个具体示例中，上述聚乙二醇分子量为100～1500，进一步地，聚乙二醇的分子量可以是200～1000。

可以理解地上述聚乙二醇的分子量可以但不限于是200、300、400、500、600、700、800、900或1000。

本发明还提供一种上述的润滑酯的制备方法：

按照润滑酯的原料进行备料；

混合原料后加入催化剂，进行酯化反应。

具体地，按照润滑酯的原料进行备料；混合原料后加入催化剂，进行酯化反应，在反应进行中通过测酸值监控反应程度。

在一个具体示例中，催化剂为酯类催化剂，具体地，上述催化剂可以但不限于选自单丁基氧化锡、钛酸酯、对甲苯磺酸、氨基磺酸、甲基磺酸、硫酸、磷酸、次亚磷酸和硫酸氢钠中的至少一种。

进一步地，催化剂的加入量为润滑酯的原料总量的0.01％～2％。

具体地，催化剂的加入量可以但不限于是0.01％、0.09％、0.17％、0.25％、0.33％、0.41％、0.49％、0.57％、0.65％、0.73％、0.81％、0.89％、0.97％、1.05％、1.13％、1.21％、1.29％、1.37％、1.45％、1.53％、1.61％、1.69％、1.77％、1.85％、1.93％或2％。

在一个具体示例中，酯化反应的时间为2小时～14小时。

可以理解地，上述酯化反应时间可以但不限于是2小时、3小时、4小时、小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时或14小时。

在一个具体示例中，酯化反应的温度为160℃～240℃。进一步地，上述酯化反应的温度为180℃～210℃。

具体地，酯化反应的温度可以但不限于是182℃、184℃、186℃、188℃、190℃、192℃、194℃、196℃、198℃、200℃、202℃、204℃、206℃、208℃或210℃。

进一步地，本发明还提供一种加工液，含有基础液和如上述的润滑酯。

可以理解地，上述加工液可以但不限于包括水基加工液和油基加工液，根据加工液的种类不同，其基础液组成也不同。

更进一步地，本发明还提供上述的润滑酯或上述的加工液作为金属加工液的应用。

具体地，上述金属加工液可以但不限于切削液、切削油、乳化液、冲压油、淬火剂、高温油、极压切削液、磨削液、防锈油、清洗剂、发黑剂或拉深油。

通过上述植物油酸的二聚体、c9～c12二元酸以及聚乙二醇合成的润滑酯具有良好的润滑性、抗硬水性以及有色金属缓蚀性能，还可以和阳离子沉降剂共存，既可以用于油基金属切削液也可以用于水基切削液中。进一步地，上述润滑酯还可以代替矿物油，方便地应用于可乳化的水基金属加工液配方中。

以下结合具体实施例作详细说明，以下具体实施例中，若无特殊说明，所有原料均可来源于市售。

植物油酸的二聚体购于江西艾图瑞克实业有限公司，牌号aturex-1002；

聚乙二醇购于江苏省海安石油化工厂；

对比例3的聚醚酯购于广州米奇化工有限公司，型号为extrimir150c；

对比例4的反式嵌段聚醚购于巴斯夫，型号为rpe1740；

对比例5的自乳化酯购于广州米奇化工有限公司，型号为vegimir185b；

对比例6的自乳化酯购于禾大公司，型号为priolube3955；

水性防锈剂购于广州米奇化工有限公司，型号为anta-car210xr；

聚醚购于广州米奇化工有限公司，型号为a125；

n-甲基二乙醇胺购于广州宽华化工有限公司，型号为mdea；

三乙醇胺购于陶氏化工，型号为tea；

水溶性铜缓蚀剂购于广州米奇化工有限公司，型号为funtagcu250；

新癸酸购于酸映泰贸易有限公司。

实施例1

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体27份、

聚乙二醇65份、以及

壬二酸8份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将270g植物油酸的二聚体，650g分子量为400的聚乙二醇，80g壬二酸，3g对甲苯磺酸依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为5.3mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值5.1mgkoh/g。

实施例2

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体27份、

聚乙二醇65份、以及

壬二酸8份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将270g植物油酸的二聚体，650g分子量为400的聚乙二醇，80g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应6小时后，测得产品酸值为5.7mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值5.3mgkoh/g。

实施例3

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体27份、

聚乙二醇65份、以及

壬二酸8份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将270g植物油酸的二聚体，650g分子量为400的聚乙二醇，80g壬二酸，20g对甲苯磺酸依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至160℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应14小时后，测得产品酸值为8.7mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值8.4mgkoh/g。

实施例4

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体27份、

聚乙二醇65份、以及

壬二酸8份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将270g植物油酸的二聚体，650g分子量为400的聚乙二醇，80g壬二酸，2g磷酸依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至240℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应2小时后，测得产品酸值为6.8mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值6.5mgkoh/g。

实施例5

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体42份、

聚乙二醇50份、以及

壬二酸8份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将420g植物油酸的二聚体，500g分子量为300的聚乙二醇，80g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为6.9mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值6.6mgkoh/g。

实施例6

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体21份、

聚乙二醇75份、以及

壬二酸4份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将210g植物油酸的二聚体，750g分子量为800的聚乙二醇，40g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为5.8mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值5.6mgkoh/g。

实施例7

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体18.5份、

聚乙二醇80份、以及

壬二酸1.5份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将185g植物油酸的二聚体，800g分子量为1000的聚乙二醇，15g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应9小时后，测得产品酸值为1.8mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值1.5mgkoh/g。

实施例8

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体55份、

聚乙二醇40份、以及

壬二酸5份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将550g植物油酸的二聚体，400g分子量为200的聚乙二醇，50g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应5小时后，测得产品酸值为15.7mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值15.0mgkoh/g。

实施例9

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体61份、

聚乙二醇36份、以及

壬二酸3份。

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将610g植物油酸的二聚体，360g分子量为200的聚乙二醇，30g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应4小时后，测得产品酸值为19.9mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值19.5mgkoh/g。

实施例10

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体35份、

聚乙二醇50份、以及

壬二酸15份，

壬二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将350g植物油酸的二聚体，500g分子量为200的聚乙二醇，150g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为4.7mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值4.6mgkoh/g。

实施例11

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体27份、

聚乙二醇65份、以及

癸二酸8份，

癸二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将270g植物油酸的二聚体，650g分子量为400的聚乙二醇，80g癸二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为4.9mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值4.7mgkoh/g。

实施例12

本实施提供一种润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体30份、

聚乙二醇60份、以及

十二碳二酸10份。

其中，十二碳二酸结构式如下：

上述润滑酯的具体制备过程如下：将300g植物油酸的二聚体，600g分子量为400的聚乙二醇，100g十二碳二元酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应6小时后，测得产品酸值为2.6mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值2.5mgkoh/g。

实施例13

本实施例提供一种金属加工液：全合成切削液，其实由包括以下原料混合而成：

对比例1

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

其中，上述润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

植物油酸的二聚体40份、

聚乙二醇60份。

本对比例润滑酯的具体制备过程如下：将400g二聚酸，600g分子量为400的聚乙二醇，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应7小时后，测得产品酸值为4.9mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值4.7mgkoh/g。

对比例2

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

其中，本对比例的润滑酯，由包括以下重量份数的原料经酯化反应制备而成：

聚乙二醇80份

壬二酸20份，

壬二酸结构式如下：

本对比例润滑酯的具体制备过程如下：800g分子量为400的聚乙二醇，200g壬二酸，0.2g单丁基氧化锡依次投入1l圆底烧瓶，开动搅拌，通氮气保护。慢慢升温至200℃进行脱水反应。反应过程中通过测酸值监控反应程度，反应8小时后，测得产品酸值为3.2mgkoh/g，反应完成，降温至常温得到黄色透明液体，测得成品酸值3.0mgkoh/g。

对比例3

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

对比例4

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

对比例5

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

对比例6

本对比例提供一种金属加工液：全合成切削液，其是由包括以下原料混合而成：

测试方法与结果分析

如图2所示是实施例12润滑酯的红外光谱图。

(1)与阳离子共存性

向以上7个配方中分别加入0.5％聚季铵盐阳离子沉降剂(牌号为funtagcj118，购于广州米奇化工有限公司)，与阳离子共存性测试结果如表1所示：

表1实施例13与对比例1～6的全合成切削液加入阳离子沉降剂后状态

市面上常见的自乳化酯大多带有阴离子性，因此遇到阳离子时原液会变浑浊且整个切削液体系不稳定，本发明制备得到的润滑酯可以与阳离子共存，体系均匀稳定。

(2)润滑性测试

将实施例13与对比例1～6的全合成切削液配方用自来水配成10％工作液，采用microtapttt攻丝扭矩机在7075铝上进行攻牙加工，测试条件为m4丝锥，2500rpm，400ncm，攻牙深度8mm，取2mm-8mm的数据。上述实施例15与对比例1～6的全合成切削液的润滑性能测试结果如图1以及表2所示。

表2实施例13与对比例1～6的全合成切削液润滑性能

从以上数据综合评价可知，使用自乳化酯vegimir185b的对比例5和使用自乳化酯priolube3955的对比例6润滑性相当，均要优于实施例13，实施例13测试的扭矩值跟对比例1和使用聚醚酯150c的对比例3相当，润滑性能比对比例2和使用rpe1740的对比例4好较多，因此，在全合成切削液体系中，本发明制得的润滑酯能提供良好的润滑保护，且不会对体系造成不利影响。

本发明在进行上述测试中使用的是7075铝，可以理解的，本发明的润滑酯也可作为润滑剂，可以但不限适用于压铸铝、6系铝、铸铁、不锈钢以及铜等材质，本测试加工方式是攻牙，同样可以理解的，也可以适用但不限于锯削、铣削以及钻孔等加工工艺。

(3)抗硬水性能

将以上实施例13与对比例1～6用2000ppm人工硬水配成10％工作液，外观结果如表3所示：

表3实施例13与对比例1～6在2000ppm下外观

本发明制得的润滑酯具有良好的抗硬水性能，在水硬度高的地区或加工某些会导致工作液硬度上升的金属时具有较大优势。

(4)缓蚀性能

以下缓蚀性能测试选用adc12、6061及7075等3种铝做缓蚀性能研究，测试条件为：将实施例13与对比例1～6的全合成切削液配方用自来水配成5％工作液，半浸泡，55℃，4h，测试完成后，观察铝合金状态如表4所示：

表4各配方铝缓蚀性能

从上表可见，实施例13在全合成体系不加磷酸酯的情况下能提供良好的铝保护，本发明进行缓蚀性能测试是针对铝的浸泡实验，可以理解地本发明的润滑酯也可以但不限于为铸铁以及碳钢等黑色金属提供额外的防锈保护。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。