微乳化切削液組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微乳化切削液組合物，尤其涉及一種抗硬水穩(wěn)定性及防銹性能優(yōu) 異的微乳化切削液組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 切削液在金屬切削加工過(guò)程中起到潤(rùn)滑并冷卻加工工具和部件的作用，其性能指 標(biāo)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(jì)40年代問(wèn)世，到目前 為止，水基液在切削領(lǐng)域的應(yīng)用有了長(zhǎng)足發(fā)展。微乳型切削液由基礎(chǔ)油、表面活性劑(乳化 劑)、水、防銹劑(包括有色金屬防銹劑)、潤(rùn)滑劑、極壓劑、消泡劑、防霉劑(殺菌劑)、偶合劑等 組成。是介于乳化油和合成切削液之間的新型金屬加工液產(chǎn)品，微乳切削液的液體形態(tài)與 合成切削液近似，呈透明或半透明狀，其性能則類(lèi)似于乳化液，而且廢液比合成切削液容易 處理。微乳化切削液綜合了乳化液與合成切削液的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了它們的不足，性能優(yōu)異，通 用性強(qiáng)。在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，微乳化切削液通常需要用90%以上的水進(jìn)行稀釋。如果稀釋液用 水水質(zhì)硬度較大，容易導(dǎo)致稀釋液可見(jiàn)性變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)與體系的功能添加劑發(fā)生反應(yīng)，使 其析出、凝結(jié)并沉淀。尤其在水質(zhì)硬度較大的地區(qū)，要求應(yīng)用的切削液具有良好的抗硬水能 力，有效避免油皂的產(chǎn)生。
[0003] 國(guó)內(nèi)外關(guān)于水基切削液組合物有眾多的報(bào)道和專(zhuān)利文獻(xiàn)。專(zhuān)利CN101104831A報(bào) 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(zhuān)用于不銹鋼的切削 液加工。專(zhuān)利CN101255375A報(bào)道了汽車(chē)離合器壓盤(pán)立車(chē)專(zhuān)用切削液及其生產(chǎn)方法，公開(kāi)了 一種水基切削液及其生產(chǎn)方法，采用苯甲酸鈉、三乙醇胺、植酸、碳酸鈉、聚乙二醇、丙三醇 和異噻唑啉酮等添加劑與余量去離子水調(diào)和而成。專(zhuān)利JP2007186537公開(kāi)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(zhuān)利CN102876439A公開(kāi)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。
[0004] 專(zhuān)利US3215707、專(zhuān)利CN1186078A公開(kāi)了一種用聚烯烴取代的丁二酸和多羥基 醇反應(yīng)制備酯型無(wú)灰分散劑的方法，其合成工藝以堿性金屬鹽為催化劑；專(zhuān)利CN1258728A 公開(kāi)了一種含硼后交聯(lián)丁二酰亞胺無(wú)灰分散劑的制備方法，即通過(guò)將后交聯(lián)的丁二酰亞胺 分散劑和粒徑小于150微米的硼化劑在沸點(diǎn)高于KKTC的脂肪醇促進(jìn)劑的存在下，在低于 促進(jìn)劑沸點(diǎn)的溫度下反應(yīng)得到。專(zhuān)利CN101173201A公開(kāi)了一種硼磷化無(wú)灰分散劑的制備 方法，即將無(wú)灰分散劑、含磷添加劑、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇混合，在70~ KKTC下進(jìn)行反應(yīng)，分離收集產(chǎn)品。專(zhuān)利CN1245211A公開(kāi)了抗氧性丁二酰亞胺潤(rùn)滑油分散 劑及其制備，該方法通過(guò)將含有屏蔽酚的低碳酸酯與聚異丁烯丁二酰亞胺在酸或堿催化劑 的存在下，于80~200°C下反應(yīng)制得，該分散劑具有較好的抗氧性能和清凈分散性能。
[0005] 水基切削液在當(dāng)今的機(jī)械加工行業(yè)有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。切削液作為一種特殊 的機(jī)械加工過(guò)程介質(zhì)，由于自身組成特點(diǎn)和外界因素的影響，其在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)一 些常見(jiàn)的問(wèn)題，比如抗硬水或皂聚集問(wèn)題。水基切削液一方面水中有大量的鈣鎂離子，另一 方面是切削液中大多會(huì)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(huì)對(duì) 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(wèn)題。在硬水狀況下尤其是長(zhǎng)時(shí) 間補(bǔ)水會(huì)形成大量的皂，脂肪酸皂發(fā)生聚集則會(huì)對(duì)切削液及機(jī)械加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù) 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(dāng)皂在機(jī)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，形成浮漁甚至是粘稠物質(zhì)時(shí)，帶來(lái)的問(wèn)題會(huì) 更多，它們漂浮或堆積在工作液中，不但對(duì)過(guò)濾系統(tǒng)造成影響，引起堵塞、過(guò)濾紙的消耗增 多、現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生狀況差，而且殘留在刀具、量具和傳動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)導(dǎo)致加工精度問(wèn)題。這些問(wèn)題 都對(duì)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】

[0006] 本發(fā)明提供了一種微乳化切削液組合物及提高微乳化切削液抗硬水穩(wěn)定性能的 方法、提高微乳化切削液防銹性能的方法。
[0007] 本發(fā)明所述的微乳化切削液組合物包括異氰酸酯分散劑、乳化劑、潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油 和余量的水，其中所述異氰酸酯分散劑是聚異丁烯丁二酰亞胺與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0008] 所述聚異丁烯丁二酰亞胺選自單聚異丁烯丁二酰亞胺、雙聚異丁烯丁二酰亞胺和 多聚異丁烯丁二酰亞胺中的一種或多種，其中聚異丁烯部分的數(shù)均分子量為500~10000， 優(yōu)選800~6000,最優(yōu)選1000~3500,聚異丁烯丁二酰亞胺的多烯多胺基選自二乙烯三 胺基、三乙烯四胺基、四乙烯五胺基和五乙烯六胺基中的一種或多種。聚異丁烯丁二酰亞 胺可以選用無(wú)錫南方添加劑廠生產(chǎn)的T151、T152、T154,錦州石化分公司添加劑廠生產(chǎn)的 T161，路博潤(rùn)蘭煉添加劑有限公司生產(chǎn)的LZL 157，Lubrizol Corporation生產(chǎn)的LZ6418、 LZ6420, Afton Corporation 生產(chǎn)的 Hitec646 等。
[0009] 所述異氰酸酯選自脂肪族異氰酸酯、芳香族異氰酸酯、鹵代異氰酸酯、硫代異氰酸 酯和含磷異氰酸酯中的一種或多種，其結(jié)構(gòu)為：
[0010]
[0011] 其中R1為烷基、芳基、芳香族磺?；Ⅺu代烷基、氯磺?；?、亞磺?；⒒酋；屯?氧基磷?；械囊环N或多種，X為1-3之間的整數(shù)。
[0012] 所述異氰酸酯可以選用二異氰酸己二酯（HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)、三 甲基1，6_亞己基二異氰酸酯（TMHDI)、反式環(huán)己烷二異氰酸酯（CHDI)、4,4'_二苯基甲 烷二異氰酸酯（MDI)、聚合異氰酸酯（PMDI)、甲苯二異氰酸酯（TDI)、對(duì)亞苯基二異氰酸酯 (PPDI)、萘基二異氰酸酯（NDI)、四甲基亞二甲苯二異氰酸酯（TMXDI)、1，2-三氯乙基異氰 酸酯、1，2-二氯乙烯基異氰酸酯、1，1-二氯代烷基異氰酸酯、氯磺酰基異氰酸酯、芳香族磺 ?；惽杷狨?、芳香族亞磺?；惽杷狨?、二烷氧基磷酰基異氰酸酯和甲基二異氰酸酯 基膦中的一種或多種。
[0013] 所述異氰酸酯優(yōu)選脂肪族單異氰酸酯、脂肪族雙異氰酸酯、芳香族單異氰酸酯和 芳香族雙異氰酸酯中的一種或多種，最優(yōu)選脂肪族雙異氰酸酯和/或芳香族雙異氰酸酯。
[0014] 所述脂肪族雙異氰酸酯和/或芳香族雙異氰酸酯的結(jié)構(gòu)為：
[0015] O=C=N -R2- N=C=O
[0016] 其中R2為Cl~C20的亞烷基、芳基亞烷基、亞芳基和烷基亞芳基中的一種或多種， 如亞丙基、亞丁基，亞戊基、亞己基、亞癸基、亞環(huán)己基、亞苯基、亞甲苯基、二苯基亞甲基、和 亞萘基中的一種或多種，優(yōu)選Cl~ClO的亞烷基、亞芳基、Cl~C6烷基亞芳基，最優(yōu)選C3~ C8的亞烷基、亞苯基、Cl~C3烷基亞苯基。
[0017] 本發(fā)明所述異氰酸酯分散劑由所述聚異丁烯丁二酰亞胺與所述異氰酸酯反應(yīng)得 到。
[0018] 所述聚異丁烯丁二酰亞胺與所述異氰酸酯之間的摩爾比在1 :1〇~50 :1之間，優(yōu) 選在1 :5~30 :1之間，最優(yōu)選在1 :2~10 :1之間。
[0019] 所述聚異丁烯丁二酰亞胺與所述異氰酸酯反應(yīng)的溫度在50°C~200°C之間，優(yōu)選 在80°C~150°C之間，最優(yōu)選在KKTC~130°C之間。
[0020] 所述聚異丁烯丁二酰亞胺與所述異氰酸酯反應(yīng)的時(shí)間在Ih~IOh之間，優(yōu)選在 2h~8h之間，最優(yōu)選在3h~6h之間。
[0021] 所述聚異丁烯丁二酰亞胺與所述異氰酸酯反應(yīng)時(shí)可以通入惰性氣體，優(yōu)選通入氮 氣。
[0022] 所述異氰酸酯分散劑占本發(fā)明組合物總質(zhì)量的0. 1 %~8 %，優(yōu)選0. 2 %~5 %，最 優(yōu)選0. 3%~3%。
[0023] 本發(fā)明組合物中所使用的乳化劑選自石油磺酸鹽、脂肪酸聚氧乙烯酯和脂肪醇聚 氧乙烯醚中的一種或多種。
[0024] 所述石油磺酸鹽可以選用石油磺酸鈉、石油磺酸鎂、石油磺酸鈣和石油磺酸鋇中 的一種或多種，優(yōu)選石油磺酸鈉，商品牌號(hào)為T(mén)702。
[0025] 所述脂肪酸聚氧乙烯酯的結(jié)構(gòu)為：RCOO(CH2CH2O) n H，其中R為C10-C20烷基，優(yōu)選 C12-C18烷基，η為5~20之間的整數(shù)，優(yōu)選8-15,可以選用硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯月 桂酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、油酸聚氧乙烯酯，商品牌號(hào)可以選用SG-6、SG-9、SG-10、SG-12、 SG-20、SG-40、SG-50、SG-100、LAE-4、LAE-9、LAE-24、A-103、A-105、A-110 和 A-115 中的一 種或多種。
[0026] 所述脂肪醇聚氧乙烯醚的結(jié)構(gòu)為：RO-(CH2CH2O) n-H,其中R為ClO~C20的烴基， 優(yōu)選C12~C18的烴基，η為1~20之間的整數(shù)，優(yōu)選2~15之間的整數(shù)。所述脂肪醇聚 氧乙烯醚優(yōu)選C12H250-(CH2CH20) n-H，n為2~10之間的整數(shù)，商品牌號(hào)為ΑΕ03、ΑΕ05、ΑΕ07、 ΑΕ09。
[0027] 所述乳化劑優(yōu)選石油磺酸鹽和脂肪酸聚氧乙烯酯的混合物，二者之間的質(zhì)量比為 30 ~70 :70 ~30,優(yōu)選 40 ~60 :60 ~40。
[0028] 所述乳化劑占本發(fā)明組合物總質(zhì)量的20%~60%，優(yōu)選25 %~55 %，最優(yōu)選 30%~50%。
[0029] 所述潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油選自API I、II、III、IV、V類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的一種或多種，優(yōu) 選API I、II、III類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的一種或多種。
[0030] 所述潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油占本發(fā)明組合物總質(zhì)量的1%~15%，優(yōu)選3 %~12 %，最優(yōu)選 5% ~10%。
[0031] 本發(fā)明的組合物中優(yōu)選加入鈣皂分散劑，所述鈣皂分散劑選自異構(gòu)醇聚氧乙烯醚 中、α-甘油單烷基醚α 磺酸鹽、α-磺基脂肪酸甲酸鹽、α-?；?'磺?；?油酯、?；鵑-甲基牛磺酸鹽、脂肪酸異丙?；蛩狨}、烷基硫酸鹽和烷基苯磺酸鹽的一 種或多種，優(yōu)選異構(gòu)醇聚氧乙烯醚，商品牌號(hào)例如可以選用ΧΡ30、ΧΡ40、ΧΡ50、ΧΡ60、ΧΡ70、 ΧΡ80、ΧΡ90、ΧΡ100、ΧΡ140。
[0032] 所述鈣皂分散劑占本發(fā)明組合物總質(zhì)量的0. 1%~8%，優(yōu)選0. 2 %~5 %，最優(yōu)選 0· 3%~3%。
[0033] 本發(fā)明的組合物中優(yōu)選加入防銹劑，所述防銹劑選自硼酸酯、硼酸鹽、醇胺和酰胺 中的一種或多種，例如可以選用三異丙醇胺環(huán)硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯、乙醇胺和三乙醇酰 胺中的一種或多種，優(yōu)選硼酸酯，最優(yōu)選三乙醇胺硼酸酯。
[0034] 所述防銹劑占本發(fā)明組合物總質(zhì)量的