一种环保可降解水基全合成切削液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种切削液，具体涉及一种环保可降解水基全合成切削液及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 切削液一般是指材料在机械加工过程中，为及时带走切削区内产生的热量以降低 切削温度，延长刀具使用寿命，提高工件加工精度而使用的工作液。其通常应具备润滑、冷 却、清洗、防锈等作用。切削液按其化学组成可分为油基切削液和水基切削液两大类。油基 切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差， 冷却效果较好。近年来，由于先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，对切削液 提出了更高的要求。例如，使用硬质合金刀具在高速切削加工时由于产生巨大热量，油基切 削液的冷却性能已无法满足需求。使得人们将研究重点转向了研制高性能的水基切削液。
[0003] 水基切削液具有冷却效果好、可节约能源、操作环境清洁等优点而日渐广泛应用 于金属机械加工工艺中，并且有逐步替代油基切削液的趋势。其中尤以水基全合成切削液 的优异性更为突出，与传统的乳化油型和半合成切削液相比，全合成切削液由于完全不含 机械油，在清洗性、冷却性、加工可视性、抗菌性和稳定性等方面都具有显著地优势，在行业 内逐渐获得广泛的应用。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种环保可降解水基全合成 切削液及其制备方法，本发明通过制备水溶性防锈剂:十二烯基丁二酸三乙醇胺、癸二酸三 乙醇胺、均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺、油酸三乙醇胺及合成酯润滑剂：油酸二乙醇酰胺硼 酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺硼酸酯、月桂酸咪唑啉硼酸酯，将其筛选比较并应用于全合 成切削液中，从而弥补了现有水基切削液在防锈性、润滑性上的不足，提供了一种工艺简 便、可广泛应用于各类材料车、铣、刨、磨等机械加工的环保可降解水基全合成切削液的制 备方法，该切削液具有优异的防锈性及润滑性，在环境温度范围内稳定性高，使用周期长， 对机器设备无腐蚀，对操作者安全无害。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种环保可降解水基全合成切削液，按质量比包括以下组成： 防锈剂:20-30%， 合成酯润滑剂：15-20%， 表面活性剂：1-3%， 缓蚀剂:5_ 10%， 络合剂:0.5-1%， 助溶剂：1〇_ 15%， 消泡剂:0.1-1%， 其余为去离子水。
[0006] 所述的防锈剂为十二烯基丁二酸三乙醇胺、癸二酸三乙醇胺、均三嗪环羧酸衍生 物三乙醇胺、油酸三乙醇胺中的一种或几种任意比例的混合物。
[0007] 所述的合成酯润滑剂为油酸二乙醇酰胺硼酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺硼酸 酯、月桂酸咪唑啉硼酸酯中的一种或几种任意比例的混合物。
[0008] 所述的表面活性剂为聚醚类表面活性剂。
[0009] 所述的缓蚀剂为硼砂、钼酸钠、苯并三氮唑中的一种或几种任意比例的混合物。 [0010] 所述的络合剂为EDTA-2Na。
[0011] 所述的助溶剂为丙三醇、丙二醇、聚乙二醇中的一种或几种任意比例的混合物。
[0012] 所述的消泡剂为水溶性有机硅消泡剂。
[0013] -种环保可降解水基全合成切削液的制备方法，包括以下步骤： 1) 制备防镑剂： 将有机羧酸，如十二烯基丁二酸、癸二酸、油酸、均三嗪环羧酸衍生物与三乙醇胺在装 有控温加热装置、调速搅拌装置的反应器中按照反应方程式等摩尔量反应，或三乙醇胺过 量反应，在60-80°C下控温搅拌2h以上，使反应产物为均一不分层澄清液即可，制成防锈剂； 2) 制备合成酯润滑剂： 在装有控温加热装置、调速搅拌装置、分水回流装置的反应器中加入一定量的油酸，缓 慢升温至70°C，加入二乙醇胺、甲苯，在150-180°C下反应，以甲苯回流分水，反应至无水分 出停止反应，减压蒸出甲苯后得黄色粘稠液体油酸二乙醇酰胺，称取一定量的油酸二乙醇 酰胺，加入硼酸、正丁醇，以正丁醇回流分水，在150_180°C下反应至不再有水产生，减压蒸 出正丁醇，得目标产物油酸二乙醇酰胺硼酸酯，可按类似方法制备椰子油脂肪酸二乙醇酰 胺硼酸酯； 将月桂酸与过量的羟乙基二胺在装有控温加热装置、调速搅拌装置、分水回流装置的 反应器中反应，加入甲苯为带水剂，在150-180°C下加热回流分水至不再有水产生后停止反 应，减压蒸出溶剂得固体产物月桂酸咪唑啉，称取一定量的月桂酸咪唑啉，加入甲苯为带水 剂，逐次加入硼酸，在150-180°C下加热回流分水反应至不再有水产生，减压蒸出甲苯，得目 标产物月桂酸咪唑啉硼酸酯，制成合成酯润滑剂； 3) 在配比量的去离子水中，加入配比量的络合剂、缓蚀剂、助溶剂、表面活性剂、消泡 剂，搅拌至溶液混合均匀后加入步骤⑴、步骤⑵制备的防锈剂、合成酯润滑剂，充分搅拌至 溶液澄清均匀不分层即可。
[0014]相比于现有技术，本发明的优点及有益效果如下： 1)防锈剂十二烯基丁二酸三乙醇胺、癸二酸三乙醇胺、均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺、 油酸三乙醇胺具有优异的防锈作用，均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺能够抑制细菌、真菌的 繁殖，延长使用周期。
[0015] 2)合成酯润滑剂油酸二乙醇酰胺硼酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺硼酸酯、月桂 酸咪唑啉硼酸酯具有较高的极压润滑特性，能够弥补水基切削液润滑性的不足。
[0016] 3)聚醚类表面活性剂的使用可显著降低切削液的表面张力，提高切削液的渗透性 和清洗力，同时较之其它类别的表面活性剂产生较少的泡沫。
[0017] 4)选择使用的各组分均可生物降解，对人体无伤害，对环境无污染。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例对本发明进一步叙述，但本发明不限于下述实施例。
[0019] 实施例1 一种环保可降解水基全合成切削液，按质量比将20%的均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺， 5%的油酸三乙醇胺，16%的油酸二乙醇酰胺硼酸酯，3%的聚醚L61，4%的硼砂，2%的钼酸钠，4% 的苯并三氮唑，〇. 5%的EDTA-2Na，5%的丙三醇，8%的聚乙二醇-400，0.5%的水溶性有机硅消 泡剂，其余为去离子水，按以下方法制备，步骤如下： a) 均三嗪环羧酸衍生物与三乙醇胺在装有控温加热装置、调速搅拌装置的反应器中按 照摩尔比1:2投料反应，在80°C下控温搅拌2h以上，使反应产物为均一不分层澄清液即可； b) 油酸与三乙醇胺在装有控温加热装置、调速搅拌装置的反应器中按照摩尔比1:1投 料反应，在70°C下控温搅拌2h以上，使反应产物为均一不分层澄清液即可； c) 在装有控温加热装置、调速搅拌装置、分水回流装置的反应器中加入一定量的油酸， 缓慢升温至70°C，加入二乙醇胺、甲苯，在160°C下反应，以甲苯回流分水，反应至无水分出 停止反应。减压蒸出甲苯后得黄色粘稠液体油酸二乙醇酰胺。称取一定量的油酸二乙醇酰 胺，加入硼酸、正丁醇，以正丁醇回流分水，在180°C下反应至不再有水产生。减压蒸出正丁 醇，得目标产物油酸二乙醇酰胺硼酸酯； d) 在质量份数为32%的去离子水中，依次加入硼砂4%、钼酸钠2%、苯并三氮唑4%、EDTA-2Na 0.5%、丙三醇5%、聚乙二醇-400 8%、聚醚L61 3%、水溶性有机硅消泡剂0.5%，搅拌至溶 液混合均匀后加入步骤a、步骤b、步骤c制备的均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺20%、油酸三乙 醇胺5%、油酸二乙醇酰胺硼酸酯16%，充分搅拌至溶液澄清均匀不分层即可。
[0020] 实施例2 一种环保可降解水基全合成切削液，按质量比将18%的均三嗪环羧酸衍生物三乙醇胺， 7%的十二烯基丁二酸三乙醇胺，15%的月桂酸咪唑啉硼酸酯，3%的聚醚L61，4%的硼砂，2%的 钼酸钠，4%的苯并三氮唑，0.5%