乳化切削液組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種乳化切削液組合物，尤其涉及抗硬水穩(wěn)定性能及防銹性能優(yōu)異的 乳化切削液組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 切削液的性能直接影響切削加工的質(zhì)量、效率和成本。水基金屬切削液于20世 紀40年代問世，到目前為止，水基液在切削領(lǐng)域的應(yīng)用有了長足發(fā)展。在水基切削液中，乳 化切削液具有較好的潤滑性和冷卻性，是目前用量最大且較為理想的金屬切削液。在金屬 切削加工過程中，切削液主要發(fā)揮著潤滑和冷卻作用，同時兼顧防銹、清洗和抗微生物性能 等。在現(xiàn)場使用時，乳化切削液通常需要用90%以上的水進行稀釋。如果稀釋液用水水質(zhì) 的硬度較大，容易導(dǎo)致稀釋液可見性變差，嚴重時會與體系的功能添加劑發(fā)生反應(yīng)，使其析 出、減結(jié)并沉?疋。
[0003] 國內(nèi)外關(guān)于水基切削液組合物有眾多的報道和專利文獻。專利CN101104831A報 道了一種微乳化不銹鋼切削液。該切削液由烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚非離子 表面活性劑、氯化石蠟、油酸、三乙醇胺等添加劑和基礎(chǔ)油、水組成，專用于不銹鋼的切削液 加工。專利CN101560430A報道了一種全合成切削液，采用表面活性劑、聚乙二醇、硼砂、殺 菌劑、PH值調(diào)節(jié)劑與余量去離子水調(diào)和而成，解決了現(xiàn)有全合成切削液鈷元素浸出的問題。 專利JP2007186537公開了一種加工鑄鐵而不變色的高性能水基切削液，由飽和脂肪酸、不 飽和脂肪酸、二元羧酸、脂肪酸金屬鹽等組成。專利CN102876439A公開了一種切削液，由二 乙醇胺、單乙醇胺、丁二酸、硼酸鹽、甘油、乳化劑、防銹劑等組成。US5725612報道了一種曼 尼希堿及其制造方法，該曼尼希堿由烴基取代的烷基鄰甲酚與醛、胺反應(yīng)制造得到，能夠抑 制發(fā)動機沉積物的生成。
[0004] 水基切削液在當今的機械加工行業(yè)有著越來越廣泛的應(yīng)用。切削液作為作為一種 特殊的機械加工過程介質(zhì)，由于自身組成特點和外界因素的影響，其在使用過程中可能出 現(xiàn)一些常見的問題，比如抗硬水或皂聚集問題。水基切削液一方面水中有大量的鈣鎂離子， 另一方面是乳化切削液配方中大多會添加脂肪酸，二者很容易形成脂肪酸皂。脂肪酸皂的 形成并不會對切削液的性能有壞的影響，皂的聚集才是需要解決的關(guān)鍵問題。在硬水狀況 下尤其是長時間補水會形成大量的皂，脂肪酸皂發(fā)生聚集則會對切削液及機械加工過程產(chǎn) 生一定的負面影響，有可能導(dǎo)致乳液不穩(wěn)定、造成濃縮液消耗量增大。當皂在機床內(nèi)或是 集中供液系統(tǒng)中與泡沫、金屬粉末、雜油等成分粘結(jié)在一起，形成浮渣甚至是粘稠物質(zhì)時， 帶來的問題會更多，它們漂浮或堆積在工作液中，不但對過濾系統(tǒng)造成影響，引起堵塞、過 濾紙的消耗增多、現(xiàn)場衛(wèi)生狀況差，而且殘留在刀具、量具和傳動系統(tǒng)中會導(dǎo)致加工精度問 題。這些問題都對乳化切削液自身的抗硬水穩(wěn)定性能提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種乳化切削液組合物及提高乳化切削液抗硬水穩(wěn)定性能的方法、 提高乳化切削液防銹性能的方法。
[0006] 本發(fā)明所述的乳化切削液組合物包括曼尼希堿、乳化劑、水和余量的潤滑油基礎(chǔ) 油，其中所述曼尼希堿的制備方法包括：
[0007] (1)在烷基化反應(yīng)催化劑存在下，使苯酚和/或單鄰位烷基酚與聚烯烴反應(yīng)，收集 烷基化廣物；
[0008] (2)將步驟（1)得到的烷基化產(chǎn)物與多烯多胺、醛發(fā)生曼尼希反應(yīng)，得到中間產(chǎn) 物；
[0009] (3)將步驟（2)的中間產(chǎn)物與對羥基二苯胺衍生物、醛發(fā)生第二次曼尼希反應(yīng)，收 集得到最終的曼尼希堿。
[0010] 在步驟（1)中，所述的聚烯烴是由乙烯、丙烯、C4-CiciCi-烯烴單獨聚合或共聚合而 得到的聚烯烴，所述C4-CiciCi-烯烴可以選用正丁烯、異丁烯、正戊烯、正己烯、正辛烯和正癸 烯中的一種或多種，優(yōu)選聚異丁烯，所述聚烯烴的數(shù)均分子量為300-3000,優(yōu)選500-2000， 更優(yōu)選500-1500。
[0011] 所述的單鄰位烷基酚優(yōu)選烷基碳原子數(shù)為1-6的單鄰位烷基酚，最優(yōu)選鄰甲酚。
[0012] 所述的烷基化反應(yīng)催化劑選自Lewis酸催化劑，優(yōu)選三氯化鋁、三氟化硼、四氯化 錫、四溴化鈦、三氟化硼苯酚、三氟化硼醇絡(luò)合物和三氟化硼醚絡(luò)合物的一種或多種，最優(yōu) 選三氟化硼乙醚絡(luò)合物和/或三氟化硼甲醇。
[0013] 所述聚烯烴、苯酚和/或單鄰位烷基酚、催化劑之間的摩爾比為1 :1_3 :0. 1-0. 5， 優(yōu)選 1 :1· 5-3 :0· 1-0. 4,最優(yōu)選 1 :1· 5-3 :0· 2-0. 4。
[0014] 反應(yīng)時間為0· 5h_10h，優(yōu)選lh_8h，最優(yōu)選3h_5h。
[0015] 反應(yīng)溫度為(TC -200°C，優(yōu)選 10°C -150°C，最優(yōu)選 20°C -100°C。
[0016] 在步驟（1)的反應(yīng)中需可以不加入溶劑，也可以加入溶劑。所述溶劑選自沸點在 60°C-120°C之間的烴類，例如正己烷、正庚烷、60-90號石油醚、90-120號石油醚。所述溶劑 與所述聚烯烴的質(zhì)量之比為〇. 5:1-2:1，優(yōu)選0. 7:1-1. 5:1，最優(yōu)選0.9:1-1. 3:1。步驟（1) 加入溶劑參與反應(yīng)后，通過蒸餾工藝除去溶劑。
[0017] 在步驟（2)中，所述的多烯多胺具有以下通式：
[0018] H2N (CH2)y [(NH (CH2)yJxNH2
[0019] 其中X為0-10的整數(shù)，y為整數(shù)2或者3。所述的多烯多胺優(yōu)選二乙烯三胺、三乙 烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、七乙烯八胺、八乙烯九胺、九乙烯十胺和十 乙烯十一胺中的一種或多種，最優(yōu)選四乙烯五胺。多烯多胺可以由氨和二鹵代烷烴例如二 氯烷烴反應(yīng)制備。
[0020] 所述的醛優(yōu)選甲醛、乙醛、C3-C7的脂肪醛，最優(yōu)選多聚甲醛、低聚甲醛和甲醛中的 一種或多種。
[0021] 所述步驟（1)得到的烷基化產(chǎn)物、所述多烯多胺和所述醛之間的摩爾比為 1:0. 3-3:0. 1-3. 5,優(yōu)選 1:0. 4-2:0. 2-2. 5,最優(yōu)選 1:0. 5-1. 5:0. 3-2。
[0022] 所述曼尼希反應(yīng)的溫度為50°C _200°C，優(yōu)選60°C _150°C，最優(yōu)選80°C _130°C。
[0023] 所述曼尼希反應(yīng)的時間為lh-10h，優(yōu)選2h_8h，最優(yōu)選3h_6h。
[0024] 在步驟（2)的反應(yīng)中還可以加入溶劑和/或稀釋劑，所述溶劑選自沸點在 100°C _160°C之間的烴類，例如甲苯、二甲苯、150號溶劑汽油，所述溶劑的加入量約為步驟 (1)中烷基化產(chǎn)物質(zhì)量的2%-80%，優(yōu)選5%-60%，最優(yōu)選5%-30% ;所述稀釋劑包括礦物潤滑 油、聚烯烴、聚醚中的一種或多種，所述稀釋劑的加入量約為步驟（1)中烷基化產(chǎn)物質(zhì)量的 5%-80%，優(yōu)選 10%-70%，最優(yōu)選 10%-60%。
[0025] 其中所述礦物潤滑油可以選用API I、II、III類礦物潤滑油基礎(chǔ)油，優(yōu)選40°C粘 度為20-120厘斯（cSt)、粘度指數(shù)至少在50以上礦物潤滑油基礎(chǔ)油，更優(yōu)選40°C粘度為 28-110厘斯（cSt)、粘度指數(shù)至少在80以上的礦物潤滑油基礎(chǔ)油。
[0026] 所述聚烯烴是由乙烯、丙烯、α-烯烴單獨聚合或共聚合而得到的聚烯烴，所 述α-烯烴包括正丁烯、異丁烯、正戊烯、正己烯、正辛烯和正癸烯中的一種或多種，優(yōu)選 100°C粘度為2-25厘斯（cSt)的聚α -烯烴（PAO)，最優(yōu)選地KKTC粘度為6-10厘斯（cSt)。 所述聚烯烴的數(shù)均分子量為500-3000,優(yōu)選700-2500,最優(yōu)選1000-2000。
[0027] 所述聚醚是由醇與環(huán)氧化物反應(yīng)所生成的聚合物，所述醇為乙二醇和/或1，3-丙 二醇，所述的環(huán)氧化物為環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷，所述聚醚的數(shù)均分子量為500-3000,優(yōu) 選 700-3000,最優(yōu)選 1000-2500。
[0028] 在步驟（3)中，所述對羥基二苯胺衍生物的結(jié)構(gòu)為：
[0029]
[0030] 其中R1為H、C1-C8烷基、羥基或硝基，優(yōu)選H、C1-C4烷基或羥基，最優(yōu)選Η。
[0031] 在步驟（3)中，所述的醛優(yōu)選甲醛、乙醛X3-C7的脂肪醛，最優(yōu)選多聚甲醛、低聚甲 醛和甲醛中的一種或多種。
[0032] 所述步驟（2)的中間產(chǎn)物、對羥基二苯胺衍生物和所述醛的摩爾比為 1:0. 3-3:0. 1-2,優(yōu)選 1:0. 3-2:0.