本发明属于机械加工清洗技术领域，特别是涉及一种绿色环保抗划伤水基型研磨液及其制备方法。
背景技术
在研磨加工工艺中，研磨液起到至关重要的作用。研磨液在研磨过程中能够使研磨磨料均匀分布，润滑冷却，并在工件表面形成氧化薄膜，从而加速研磨过程，还可以在金属材料机械加工后起到去油污，防锈，清洗和增光等作用。最早的研磨液有机油、煤油、猪油等。但是由于上述研磨液渗透性强、易燃、易挥发、环境污染严重逐渐被替代。
现有的研磨液一般的主要成分为：增稠剂、分散剂、ph调节剂、表面活性剂与螯合剂等。为了使产品具有良好的相容性和稳定的外观，市面上生产的研磨液大多添加了的含磷酸盐类络合物质，例如专利cn102311718b、tw1623612b；为了提高研磨液的防锈性能，会添加亚硝酸钠等物质，例如专利cn103450848a、cn102250581b；然而，在研磨液中添加含磷酸盐类络合物质或者亚硝酸钠，后续研磨液废水的排放会造成水域富营养化，促进水藻繁殖，使水中含氧量下降而致水质恶化，不满足环保的需要。
此外，现有的研磨液还存在对磨料分散性不够的问题，容易导致研磨时出现划痕，后续处理困难，影响产品质量；有的研磨液稳定性不够，容易出现分水、沉淀的问题。
因此，基于上述现有研磨液存在的缺陷，本发明开发出一种环保绿色，适用于金属材质的研磨液。该研磨液在满足研磨效果的同时，抗划伤性能高，性质稳定，可生物降解，绿色环保，且该研磨液制备方法简单，符合工业大规模生产的需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保抗划伤水基型研磨液及其制备方法。本发明具有抗划伤性能高，性质稳定，可生物降解，绿色环保，且该研磨液制备方法简单，符合工业大规模生产的需求等优点。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种绿色环保抗划伤水基型研磨液，该研磨液包括以下重量百分比的原料：
本发明使用的烷基二乙醇酰胺是一种非离子表面活性剂，直链烷基苯磺酸是一种阴离子表面活性剂，现有技术中表面活性剂的种类繁多，对于一定体系究竟采用哪种表面活性剂比较合适，效率最高，目前还缺乏理论指导。本发明通过上述两种不同类型的表面活性剂的复配，根据两种表面活性剂的hlb值通过大量实验确定两者最佳含量，当水基型研磨液中烷基二乙醇胺的重量百分比为1-5％，直链烷基苯磺酸重量百分比为5-15％时能够起到最佳的效果，不仅能够对磨料有较好的分散性，使得后续研磨过程中不容易出现划痕，而且体系稳定，能够制得透明澄清的研磨液。
同时，直链烷基苯磺酸还能够起到油性剂和防锈剂的作用，特别是本发明作为一种水基型研磨液，直链烷基苯磺酸的存在能够显著降低本发明研磨液用于金属研磨过程中引起的金属腐蚀的问题，代替了常规使用的防锈剂如亚硝酸盐。亚硝酸盐的排放会引起水质富营养化，或者与其它添加剂发生反应生成致癌性亚硝酸铵，而本发明通过直链烷基苯磺酸的使用克服了亚硝酸盐引起的上述问题。
在上述水基型研磨液中，优选的，所述烷基二乙醇酰胺为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
在上述水基型研磨液中，优选的，所述直链烷基苯磺酸为十二烷基苯磺酸。
在上述水基型研磨液中，优选的，所述抗划伤剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝、油酸表面修饰的硼酸钙中的一种或几种。
在上述水基型研磨液中，优选的，添加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液和/或质量浓度为50％的柠檬酸溶液。本发明添加氢氧化钠和/或柠檬酸溶液是为了对研磨液的ph进行调整。更优选的，上述水基研磨液的ph＝5.5。本发明发现，当研磨液ph为5.5时具有最佳理化性能、清洗性能和研磨性能。在0℃-70℃之间研磨液具有优异的稳定性，可以保持产品稳定不分层。采用水膜法测试，研磨后产品离开水面后表面形成的水膜可均匀占满全部表面。与塑胶磨料配合进行研磨，研磨后产品的表面粗糙度ra可达0.2μm，研磨表面只能微辨加工痕迹方向。
在上述水基型研磨液中，优选的，进一步包括以下重量百分比的原料：
本发明还提供一种绿色环保抗划伤水基型研磨液的制备方法，该研磨液包括以下重量百分比的原料：
按照以下步骤制备得到：
(1)将烷基二乙醇酰胺和直链烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中；
(4)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入抗划伤剂；此处加入氢氧化钠从制备外观均匀一致，不分层的工艺设计的。
(5)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本发明具有以下技术特点：
1)本发明采用烷基二乙醇胺和直链烷基苯磺酸两种不同类型的表面活性剂复配，不仅能够对磨料有较好的分散性，使得后续研磨过程中不容易出现划痕，而且体系稳定，能够制得透明澄清的研磨液。
2)本发明直链烷基苯磺酸具有防腐蚀性能，能够显著降低研磨液用于金属研磨过程中引起的金属腐蚀的问题。
3)本发明具有优良的研磨性能和清洗性能。采用水膜法测试，研磨后产品离开水面后表面形成的水膜可均匀占满全部表面。与塑胶磨料配合进行研磨，研磨后产品的表面粗糙度ra可达0.2μm，研磨表面只能微辨加工痕迹方向。
4)本发明采用了硬脂酸钙、硬脂酸铝和油酸表面修饰的硼酸钙等抗划伤剂，增加了研磨液的抗磨和减摩性能。
5)本发明的研磨液各组分具有良好的可生物降解能力，是一种绿色环保的水基型研磨液。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
实施例1：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺50g，十二烷基苯磺酸150g，硬脂酸钙50g，硼酸10g，去离子水740g；配制步骤如下：
(1)将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和直链烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中；
(4)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入硬脂酸盐；
(5)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性强，在120小时内混合均匀，无沉淀。将该水性研磨液与塑料磨料按照质量比1:20混合，对不锈铁430进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra0.2μm，研磨表面只能微辨加工痕迹方向。
实施例2：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺40g，十二烷基苯磺酸100g，硬脂酸铝50g，硼酸5g，去离子水805g；配制步骤如下：
(1)将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和直链烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中；
(4)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入硬脂酸铝；
(5)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性强，在120小时内混合均匀，无沉淀。将该水性研磨液与磨料按照质量比1:18混合，对黄铜h65进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra0.1μm，研磨表面痕迹只能按表面光泽辨识。
实施例3：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺40g，十二烷基苯磺酸100g，油酸表面修饰的硼酸钙50g，硼酸5g，去离子水805g；配制步骤如下：
(1)将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和直链烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中；
(4)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入油酸表面修饰的硼酸钙；
(5)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性强，在120小时内混合均匀，无沉淀。将该水性研磨液与氧化铝陶瓷磨料按照1:20比例混合，对不锈钢304进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra0.2μm，研磨表面只能微辨加工痕迹方向。
实施例4：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺10g，十二烷基苯磺酸50g，硬脂酸钙5g，硬脂酸铝5克，硼酸5g，去离子水925g；配制步骤如下：
(1)将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和直链烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中；
(4)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入硬脂酸钙和硬脂酸铝；
(5)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性强，在120小时内混合均匀，无沉淀。将该水性研磨液与塑料磨料按照1:15比例混合，对铝合金zl401进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra0.2μm，研磨表面只能微辨加工痕迹方向。
对比例1：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺200g，硬脂酸钙10g，硼酸10g，去离子水780g；配制步骤如下：
(1)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(2)将得到的硼酸溶液加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中；
(3)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入硬脂酸盐；
(4)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性差，静止24小时候出现分层现象。将该水性研磨液与塑料磨料按照质量比1:20混合，对不锈铁430进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra6.3μm，研磨表面可见加工痕迹。
对比例2(与实施例1比较，不加椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)：配制水基型研磨液，各原料重量如下：十二烷基苯磺酸200g，硬脂酸钙10g，硼酸10g，去离子水780g；配制步骤如下：
(1)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(2)将得到的硼酸溶液加入十二烷基苯磺酸中；
(3)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时，待白色泡沫消失后，向其中加入硬脂酸钙；
(4)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性差，静止6小时候出现分层现象。将该水性研磨液与塑料磨料按照质量比1:20混合，对不锈铁430进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra3.2μm，研磨表面微可见加工痕迹。
对比例3(与实施例1比较，不加抗划伤剂)：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺50g，十二烷基苯磺酸150g，硼酸10g，去离子水790g；配制步骤如下：
(1)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(2)将得到的硼酸溶液加入十二烷基苯磺酸中；
(3)将上述混合物质充分搅拌，再加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液将液体环境调节至8.00-10.00，在阴暗处放置12小时；
(4)使用质量浓度为50％的柠檬酸溶液将ph调节至5.50；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液稳定性强，在120小时内混合均匀，无沉淀。将该水性研磨液与塑料磨料按照质量比1:20混合，对不锈铁430进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra12.5μm，研磨表面可见研磨痕迹。
对比例4(与实施例1比较，不调节ph)：配制水基型研磨液，各原料重量如下：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺50g，十二烷基苯磺酸150g，硬脂酸钙10g，硼酸10g，去离子水780g；配制步骤如下：
(1)将椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和十二烷基苯磺酸混合；
(2)在100℃水浴加热下，将去离子水与硼酸固体混合，配制硼酸溶液；
(3)将步骤(2)得到的硼酸溶液加入步骤(1)所配制的混合物中，并将硬脂酸钙加入上述混合物；静置后即得绿色环保抗划伤水基型研磨液。
本实施例所得的水基型研磨液无法实现均一稳定。将该水性研磨液与塑料磨料按照质量比1:20混合，对不锈铁430进行研磨，研磨后发现产品的表面粗糙度ra3.2μm，研磨表面微可见加工痕迹。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。