CN107541328B - 无排放可循环使用的水性切削液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：5‑15％高粘度水溶性聚醚SDN‑20、0.1‑10％石墨烯、5‑25％聚醚SDR‑40、2‑20％润湿剂、0.2‑1.5％冰乙酸、0.1‑10％络合剂、4‑15％抗磨剂、5‑15％三乙醇胺、1‑2％德国舒美
Description
技术领域
本发明涉及一种金属加工液，特别涉及一种在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具或加工件的无排放可循环使用的水性切削液及其制备方法。
背景技术
切削液，又名切屑液。是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。切削液是金属切削加工的重要配套材料。水性切削液通常是由极压剂、防锈剂、矿物油及多种表面活性剂，经调制而成，既有乳化油的润滑性、极压性而且又具备合成切削液的环保性能、优异的清洗性能、使用周期长等性能。然而，传统的切削液在使用过程中，水、空气、工件和灰尘都可能将菌类带入切削液中，从而使切削液发臭变质，细菌的滋生会消耗乳化剂，使油相析出，浓度下降，润滑性能也随之下降，亲氧菌会呼出二氧化碳使PH值下降，导致防锈性能下降，同时也进一步促进了细菌的繁殖，造成恶性循环，因此，细菌的滋生不仅使切削液失效，影响使用寿命，使用周期一般为3-6个月，需要频繁更换，而更换掉的废液会造成环境污染，而废液排放到环保法规所需的处理费过大，提高生产成本，另外，传统的切削液性能不够稳定，由于水的润滑能力不足并易生锈，为此，必须添加各种添加剂，组分相当复杂，现有技术中较好的切削液其组分大致有20个左右，在溶液中形成复杂的化学平衡，在工业化大生产过程中，这种平衡能够维持的时间短，切削液性能产生很大的波动，造成切削液成分失衡，性能发生变化，影响加工质量。更重要的是，由于组分复杂，为适用不同的要求，就要提高某种组分的含量，但在组分含量提高后，又要考虑添加别的添加剂以抑制其添加的不良影响，这样反复循环，使切削液的种类繁复。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无排放可循环使用的水性切削液及其制备方法，无排放可循环使用，无需更换，具有更优异的具有优良的润滑冷却性，抗磨极压性、防锈抗腐蚀性、高逆溶性、生物安定性及抗腐败性，各项性能稳定，绿色环保，加工性能优异，且生产工艺简单，原材料易得，产品通用性好。
本发明的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5-15％高粘度水溶性聚醚SDN-20、0.1-10％石墨烯、5-25％聚醚SDR-40、2-20％润湿剂、0.2-1.5％冰乙酸、0.1-10％络合剂、4-15％抗磨剂、5-15％三乙醇胺、1-2％德国舒美
OK和20-77.6％水；
进一步，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
10％高粘度水溶性聚醚SDN-20、5％石墨烯、15％聚醚SDR-40、11％润湿剂、0.8％冰乙酸、5％络合剂、9％抗磨剂、10％三乙醇胺、1.5％德国舒美
OK和32.7水；
进一步，所述润湿剂为聚乙二醇600；
进一步，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯；
进一步，所述络合剂为EDTA二钠；
进一步，包括以下步骤：按设定重量百分比将上述各原料混合后在调和温度40-60℃下搅拌混溶；
进一步，所述调和温度为50℃。
本发明的有益效果：本发明的无排放可循环使用的水性切削液及其制备方法，采用高粘度水溶性聚醚SDN-20、聚醚(PAG)SDR-40替代传统的矿物油，遇切削高温时润滑、水冷后逆溶，并采用石墨烯协同增强润滑性能，并与其他组分协同作用，减少细菌滋生，无排放可循环使用，无需更换，具有优良的润滑冷却性，抗磨极压性、防锈抗腐蚀性、高逆溶性、生物安定性及抗腐败性，各项性能稳定，不含Cl、S，润滑稳定可靠，其吸附作用因不同的加工压力而变化，其润滑作用可根据具体操作过程而有相应的良好发挥，通用性强，能够适应不同的加工过程，润湿剂的配合使用进一步增强了切削液的润滑性，使切削液很好的到接触区域，有效防止切削瘤的形成，且生产工艺简单，原材料易得，采用合理的配比，切削液各组分形成的化学平衡稳定。适用于设备制造、汽车及其各种机械的零部件生产加工，使用寿命超长，若再配合适当的使用管理(如常用的撇浮油、去杂质、过滤铁屑、控浓度、调PH值、杀菌)等处理，可以进一步提高使用效果，即使长期不更换，也能确保最佳的使用效果。
具体实施方式
本发明的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5-15％高粘度水溶性聚醚SDN-20、0.1-10％石墨烯、5-25％聚醚SDR-40、2-20％润湿剂、0.2-1.5％冰乙酸、0.1-10％络合剂、4-15％抗磨剂、5-15％三乙醇胺、1-2％德国舒美
OK和20-77.6％水；用南京威尔化工公司合成润滑油的基础油--高粘度水溶性聚醚SDN-20替代传统的矿物油润滑作为极压剂，石墨烯作为极压剂和润滑剂，传统润滑添加剂是用摩擦产生的高温分解硫磷氯并与金属反应，生成化学膜起到润滑作用，而石墨烯是阻隔金属的接触，不产生热，其润滑性、控温能力更强，石墨烯选用常州石墨烯；聚醚(PAG)SDR-40在切削高温时润滑、水冷逆溶，三乙醇胺起到碱保持剂和防锈剂的综合作用，德国舒美
OK作为杀菌剂，水作为冷却剂，个组分之间协同作用，保持有效的动态平衡，进而保持切削液的性能稳定。“高粘度”是指粘度20000以上。
本实施例中，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
10％高粘度水溶性聚醚SDN-20、5％石墨烯、15％聚醚SDR-40、11％润湿剂、0.8％冰乙酸、5％络合剂、9％抗磨剂、10％三乙醇胺、1.5％德国舒美
OK和32.7水；该实施例为最佳实施例。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
本实施例中，包括以下步骤：按设定重量百分比将上述各原料混合后在调和温度40-60℃下搅拌混溶；先加入水，再将生产原料各种添加剂依次搅拌下加入，直到固形物完全溶解，粘稠剂全部分散溶化，调和过程结束。为了提高搅拌效果，在最后加入粘度较高的水溶性聚醚SDN-20效果最佳。
本实施例中，所述调和温度为50℃。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一
本实施例的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5％高粘度水溶性聚醚SDN-20、0.1％石墨烯、25％聚醚SDR-40、2％润湿剂、1.5％冰乙酸、0.1％络合剂、15％抗磨剂、15％三乙醇胺、2％德国舒美
OK和34.3％水。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
实施例二
本实施例的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
14.7％高粘度水溶性聚醚SDN-20、10％石墨烯、25％聚醚SDR-40、20％润湿剂、0.2％冰乙酸、0.1％络合剂、4％抗磨剂、5％三乙醇胺、1％德国舒美
OK和20％水。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
实施例三
本实施例的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5％高粘度水溶性聚醚SDN-20、10％石墨烯、10％聚醚SDR-40、20％润湿剂、0.2％冰乙酸、10％络合剂、4％抗磨剂、15％三乙醇胺、1％德国舒美
OK和24.8％水。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
实施例四
本实施例的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
8％高粘度水溶性聚醚SDN-20、8％石墨烯、20％聚醚SDR-40、8％润湿剂、0.8％冰乙酸、5％络合剂、15％抗磨剂、12％三乙醇胺、1.5％德国舒美
OK和21.7％水。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
实施例五
本实施例的无排放可循环使用的水性切削液，所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5％高粘度水溶性聚醚SDN-20、0.1％石墨烯、5％聚醚SDR-40、2％润湿剂、0.2％冰乙酸、0.1％络合剂、4％抗磨剂、5％三乙醇胺、1％德国舒美
OK和77.6％水。
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
实施例六
所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
10％高粘度水溶性聚醚SDN-20、5％石墨烯、15％聚醚SDR-40、
11％润湿剂、0.8％冰乙酸、5％络合剂、9％抗磨剂、10％三乙醇胺、1.5％德国舒美
OK和32.7水
本实施例中，所述润湿剂为聚乙二醇600。
本实施例中，所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯，本实施例中，优选为醇胺型硼酸酯，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他抗磨剂。
本实施例中，所述络合剂为EDTA二钠，本实施例中，优选为EDTA二钠，也可选择在本组方中能实现同等功能和效果的其他络合剂。
将实施例一中的切削液连续使用三年后的各项性能指标如下表：
由此可见，本发明的无排放可循环使用的水性切削液，具有优良的长寿性能、抗磨极压性、防锈抗腐蚀性、高逆溶性、生物安定性及抗腐败性，能够长期使用不更换。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
5-15％高粘度水溶性聚醚SDN-20、0.1-10％石墨烯、5-25％聚醚SDR-40、2-20％润湿剂、0.2-1.5％冰乙酸、0.1-10％络合剂、4-15％抗磨剂、5-15％三乙醇胺、1-2％德国舒美
OK和20-77.6％水。
2.根据权利要求1所述的无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述切削液原料按重量百分比包括以下组分：
10％高粘度水溶性聚醚SDN-20、5％石墨烯、15％聚醚SDR-40、11％润湿剂、0.8％冰乙酸、5％络合剂、9％抗磨剂、10％三乙醇胺、1.5％德国舒美
OK和32.7% 水。
3.根据权利要求1所述的无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述润湿剂为聚乙二醇600。
4.根据权利要求1所述的无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述抗磨剂为醇胺型硼酸酯。
5.根据权利要求1所述的无排放可循环使用的水性切削液，其特征在于：所述络合剂为EDTA二钠。
6.根据权利要求1所述的无排放可循环使用的水性切削液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按设定重量百分比将上述各原料混合后在调和温度40-60℃下搅拌混溶。
7.根据权利要求6所述的无排放可循环使用的水性切削液的制备方法，其特征在于：所述调和温度为50℃。
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