專利名稱：一種水溶性切削液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬加工用的切削液，更確切地說(shuō)，是一種透明水溶性合成切削液。
金屬在切削加工中，刀具和工件之間有很大的壓力和摩擦力，為了減少切削的阻力，改進(jìn)刀具和切屑的粘接，提高切削效率，減少刀具的磨損，降低切削的溫度，改善切削表面的加工光潔度，防止工作表層變質(zhì)等，合理地選用切削液是非常必要的。
目前常用的切削液主要有非水溶性切削液和水溶性切削液。水溶性切削液包括乳化液和透明水溶性合成切削液(見(jiàn)歐風(fēng)編著“石油產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)”，石油工業(yè)出版社出版，1986年6月)。透明水溶性合成切削液由于不含礦物油，不易腐敗，分解，使用周期長(zhǎng)，減少環(huán)境污染，同時(shí)還具有良好的冷卻，清洗，防銹等性能，不易著火，有一定的潤(rùn)滑作用，因此，這類切削液已被廣泛應(yīng)用。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6144-85已對(duì)水溶性合成切削液提出了全面的技術(shù)要求。
透明水溶性合成切削液有很多種類，但其中的重要組分防銹劑在目前仍普遍使用亞硝酸鈉。亞硝酸鈉雖然具有防銹效果好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是它容易和胺類化合物反應(yīng)生成亞硝酸胺，這是世界衛(wèi)生醫(yī)學(xué)界所公認(rèn)的致癌物質(zhì)，已引起許多國(guó)家對(duì)使用亞硝酸鈉的注意，有的國(guó)家如美國(guó)衛(wèi)生部門已禁止在工業(yè)加工中使用亞硝酸鹽類化合物。在切削液中解決亞硝酸鈉的毒性問(wèn)題不外乎兩種辦法，一是降低它的使用量;二是研究新的防銹劑來(lái)代替它，而后一種才是解決問(wèn)題的根本辦法，但卻不容易(見(jiàn)范樹(shù)青等編“金屬防銹及其試驗(yàn)方法“67-70頁(yè)，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1989年3月)。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)上報(bào)導(dǎo)了取代或部分取代亞硝酸鈉的新的防銹劑，如DE3304164用硼酸和乙醇胺的縮合物作為金屬加工潤(rùn)滑劑中的防銹劑;BE870598以硼酸-乙醇胺縮合物及磺酸銨作為金屬加工中的防銹蝕劑;WO8404323以有機(jī)胺鹽-羧酸及硼酸的混合物作為金屬的防腐蝕劑，但目前這些報(bào)導(dǎo)中的防銹劑由于成本較高，在推廣應(yīng)用中受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種含無(wú)毒、無(wú)污染、價(jià)格低廉的防銹劑而且切削效果好的透明水溶性合成切削液。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種透明水溶性合成切削液組合物，組合物中特別含有一種能夠取代亞硝酸鈉的新的防銹劑，該組合物的組成如下防銹劑31～40%(重%，下同)，油酸三乙醇胺1.5～4%，消泡劑0.3～0.5%，乙醇胺1～1.5%，苯并三氮唑0.1～0.3%，水余量。
以上的油酸三乙醇胺是清洗劑，是由油酸(河北周口日用化學(xué)工廠生產(chǎn))與三乙醇胺(天津生化廠生產(chǎn))按1∶2的重量比在常溫下反應(yīng)半小時(shí)所得到的。
消泡劑是由商品乙二醇(北京燕山石油化工公司生產(chǎn)，工業(yè)純)及分子量為2000的甲基硅油(上海樹(shù)脂廠生產(chǎn)，分子量2000)按1∶50的重量比在常溫下攪拌混合而成。
苯并三氮唑是具有油性、抗氧化、抗磨、防銹等多種性能的商品添加劑，已在油品添加劑的領(lǐng)域中普遍使用，本發(fā)明中使用的商品是由南京長(zhǎng)江石油化工廠生產(chǎn)，產(chǎn)品型號(hào)為T706。
本發(fā)明切削液中所用的防銹劑是由嗎啉的衍生物(DH)與硼酸反應(yīng)后的產(chǎn)物所構(gòu)成，此衍生物則是含有兩個(gè)組分的混合物，其中的一個(gè)組分是4，4′二嗎啉二乙基醚，(化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
英文名稱為Dimopholinodiethylether，簡(jiǎn)稱為DMDEE)，另一個(gè)組分是4-[2-(2-羥基乙氧基)乙基]嗎啉(化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
英文名稱為4-[2-(2-Hydroxyethoxy)ethyl]morpholine，簡(jiǎn)稱為HEEM)，其混合比(重量比)約為DMDEE∶HEEM＝2～4.5∶1，此混合物DH再與硼酸反應(yīng)后即得到防銹劑產(chǎn)物，反應(yīng)的條件為DH∶硼酸＝3～4∶1(重量比)，在常溫和常壓下攪拌0.5～1.0小時(shí)，防銹劑的外觀為棕紅色并有一定稠度的液體。
DH混合物可以從二甘醇和氨為原料制備嗎啉的副產(chǎn)物中得到。按照公開(kāi)號(hào)為CN1031698A的發(fā)明專利申請(qǐng)中的方法，在H2和以Al2O3為載體負(fù)載Ni、Cu、Cr和/或Re活性組分所組成的催化劑存在下，將二甘醇和液氨加入到催化反應(yīng)器中，在一定條件下，可以得到嗎啉產(chǎn)物。在反應(yīng)物中，除主要產(chǎn)物嗎啉外，還含有DH混合物及少量的高聚物的副產(chǎn)物。由于DH混合物及少量的高聚物與嗎啉的沸點(diǎn)相差很大，經(jīng)過(guò)蒸餾后，這些副產(chǎn)物就作為殘液留在釜底，根據(jù)操作條件的不同，副產(chǎn)物中可以含有30%至80%的DH混合物，其余為高聚物及未反應(yīng)的二甘醇。
由于本發(fā)明提出了一種防銹效果較好而且可以取代亞硝酸鈉的防銹劑，使本發(fā)明的透明水溶性合成切削液解決了毒性和污染問(wèn)題。本發(fā)明切削液組合物所用原料大部分是市售商品，而防銹劑又可使用生產(chǎn)嗎啉的廉價(jià)副產(chǎn)物，因此原料易得，成本降低，本發(fā)明的切削液使用效果也明顯優(yōu)于乳化液，金屬切削的光潔度也有提高。
下面用實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)實(shí)施例1～4將不同批號(hào)制備嗎啉所得到的副產(chǎn)物，根據(jù)其DH混合物的含量，與硼酸按以上所要求的3～4∶1重量比混合，在常溫及常壓下攪拌0.5～1.0小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。即得到所需的防銹劑。 ＊?dú)庀嗌V分析結(jié)果實(shí)施例5～8用實(shí)施例1～4所得到的防銹劑，制備本發(fā)明透明水溶性合成切削液。在常溫常壓下，先將防銹劑加入到容器中，再加入油酸三乙醇胺，然后慢慢加入水，待攪攔均勻后加入苯并三氮唑及消泡劑，最后加入乙醇胺，繼續(xù)攪拌直到溶液均勻透明為止，時(shí)間約需1～2小時(shí)。
下表為實(shí)施例5～8所得到的切削液用蒸餾水稀釋25倍后，按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6144-85合成切削液(I類普通型)的主要指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值。
實(shí)施例9用實(shí)施例5～8所得的切削液，經(jīng)按規(guī)定的濃度用水稀釋25倍后，與石油化工科學(xué)研究院油品車間生產(chǎn)的76-3C乳化切削液，在實(shí)際的金屬切削加工中的應(yīng)用效果比較見(jiàn)下表 ＊表中的測(cè)試效果是由北京南口機(jī)車車輛機(jī)械工廠計(jì)量科測(cè)定的。
權(quán)利要求
1.一種透明水溶性合成切削液，由防銹劑、清洗劑、消泡劑、減磨劑等多種組分及水組成，其特征在于防銹劑是一種嗎啉的衍生物(DH)與硼酸反應(yīng)后的產(chǎn)物，切削液的組成為防銹劑 31～40%(重量%，下同)，油酸三乙醇胺1.5～4%，消泡劑 0.3～0.5%，乙醇胺 1～1.5%，苯并三氮唑 0.1～0.3%，水 余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的合成切削液，其特征在于所說(shuō)的防銹劑原料嗎啉衍生物(DH)是4，4′-二嗎啉二乙基醚(DMDEE)及4-[2-(2-羥基乙氧基)乙基]嗎啉(HEEM)的混合物，其混合比為2～4∶1(重量比)，此混合物與硼酸按3～4∶1的重量比在常溫及常壓下攪拌0.5～1小時(shí)。
全文摘要
一種透明水溶性合成切削液組合物，由防銹劑、清洗劑、消泡劑、減磨劑等多種組分及水構(gòu)成，該切削液的特點(diǎn)在于使用一種嗎啉衍生物與硼酸的反應(yīng)物作為防銹劑，完全取代了目前普遍使用的亞硝酸鈉防銹劑，因而解決了切削液的毒性和污染問(wèn)題，其原料易得，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)際切削效果好。
文檔編號(hào)C10M133/50GK1075747SQ9210093
公開(kāi)日1993年9月1日 申請(qǐng)日期1992年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月22日
發(fā)明者和忠誠(chéng), 趙淑玲, 張淑蘭, 張國(guó)宏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院