一种全合成切削液及其制备方法和应用与流程

本技术涉及切削液，尤其涉及一种全合成切削液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、切削液是在金属切削、磨加工过程中，用于冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，由多种功能助剂经科学复合配合而成，克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的缺点，对车床漆也无不良影响。全合成切削液由于不含矿物油类物质，具有冷却性、清洗性、稳定性、使用寿命长等诸多优点，而且由于不含油分，全合成切削液不会产生油雾和烟雾，外观透明，具有优良的抗菌性，利于延长设备的使用寿命、提高加工效率及保护环境。而对于黑色金属的切削及磨加工对全合成切削液提出了更高的要求，需要具有更高的润滑性能，以及优异的冷却、防锈、消泡、清洁等性能。

2、黑色金属，包括铁和以铁为基的合金材料，如钢和铸铁，是工业中最重要的金属之一，在国民经济中占据着至关重要的地位。其卓越的理学性能和物理、化学性质使其在多个领域得到广泛应用，包括但不限于机械制造、国防、石油化工、冶金、汽车制造、建筑业、航空航天、能源产业等。然而，由于黑色金属的高硬度、强耐磨性、导热性差等特点，使其在切削加工过程中具有高难度和高要求。

3、目前已报道的切削液配方主要在环保性、润滑性、稳定性等方面存在一定的问题，主要是选用了一些不易生物降解、对活泼金属有腐蚀作用、容易产生泡沫、会改变切削液性质的添加剂，这些添加剂会影响切削液的使用效果和成本、影响人体健康或破坏环境等。

4、因此，提供一种新的全合成切削液具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种全合成切削液及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供了一种全合成切削液，以重量份计，所述全合成切削液的组成原料包括：

3、

4、本技术提供的全合成切削液具有优异的润滑性、冷却性、消泡性、对金属无腐蚀性及生物可降解性，环保且节约成本。具体而言：

5、本技术提供的全合成切削液，通过聚醚和聚醚酯的复配组合，在具有优异的冷却性的基础上兼具极优的极压润滑性，本技术中不使用缓蚀剂和消泡剂，通过自身体系可达到对黑色金属等无腐蚀性的效果，且抗泡性能优异，另外，本技术配方中各组分均具有生物可降解性，可以减少对环境和人体的污染，节约资源，降低废液处理成本。

6、其中，

7、所述有机酸可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份等。

8、所述有机碱可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份等。

9、所述防锈剂可以为2重量份、3重量份、4重量份等。

10、所述聚醚可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份等。

11、所述聚醚酯可以为6重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份等。

12、所述沉降剂可以为0.15重量份、0.2重量份、0.25重量份等。

13、所述杀菌剂可以为0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等。

14、所述润湿剂可以为0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等。

15、所述水可以为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份、50重量份、60重量份等。

16、本技术须严格限定聚醚和聚醚酯的含量在本技术范围内，由于聚醚和聚醚酯均具有很强的极性，当聚醚或聚醚酯的含量过高时，增强了电子极性，严重影响切削液中防锈剂在金属表面保护膜上的稳定性，导致金属表面迅速氧化生锈，进而防锈性能变差，另外聚醚或聚醚酯的含量过高还会导致成本增加；当聚醚或聚醚酯的含量过少时，导致切削液的润滑性能下降。

17、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚选自聚丙烯醚和/或聚醚多元醇。

18、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚丙烯醚选自聚醚1740、聚醚1720或聚醚2520中的任意一种或两种以上的组合。

19、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚选自聚丙烯醚和聚醚多元醇的组合。

20、本技术提供的聚醚具有良好的溶解性、润滑性和抗磨性。本技术提供的聚醚由多个醚键(-o-)连接而成，聚醚分子链上的醚键能够在高温下形成一层稳定的润滑膜，有效降低摩擦系数和磨损率，提高切削效率和质量。

21、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚酯选自聚丙二酸乙二醇酯、聚丙二酸己二醇酯、聚丙二酸丁二醇酯中的任意一种或两种以上的组合。

22、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚酯选自聚丙二酸乙二醇酯。

23、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚酯选自分子量为2110的聚丙二酸乙二醇酯，例如思敏聚醚酯2110。

24、本技术所述分子量均指的平均分子量。

25、本技术提供的聚醚酯具有良好的溶解性、润滑性和抗磨性。本技术提供的聚醚酯由多个醚键(-o-)和酯基(-coo-)交替连接而成，聚醚酯分子链中强极性的酯键能够与硬链段形成氢键，起到弹性交联点的作用，进而增强材料的刚性和耐磨性。

26、作为本技术的一种优选技术方案，所述聚醚和聚醚酯的质量比为(1-6):(1-3)，例如1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、2:3、3:2、4:3、5:2、5:3等，优选为4:1。

27、本技术通过聚醚和聚醚酯的复配，使得制备得到的切削液能够在高温下形成一层稳定的润滑膜，有效降低摩擦系数和磨损率，提高切削效率和质量。同时，本技术提供的聚醚酯具有良好的极压性能，能够抵抗高载荷下的磨损，延长工具寿命。这两种添加剂的组合，使得本技术提供的全合成切削液具有优异的润滑性和极压抗磨性，能够满足金属尤其是黑色金属的各种加工状况。

28、作为本技术的一种优选技术方案，所述有机酸选自三元酸、新癸酸、异构癸酸或癸二酸中的任意一种或至少两种的组合。

29、本技术采用有机酸调节切削液的ph值在适宜的范围内，避免了在切削加工过程中，切削液因受到外界因素的影响导致的ph值发生变化，进而维持切削液的稳定性和防锈性。

30、作为本技术的一种优选技术方案，所述有机酸选自三元酸、新癸酸、异构癸酸和癸二酸的组合。

31、本技术通过有机酸的复配使得切削液具有优异的缓冲性能和防锈性能。

32、作为本技术的一种优选技术方案，所述有机碱选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇和/或三乙醇胺。

33、作为本技术的一种优选技术方案，所述有机碱选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇和三乙醇胺的组合。

34、本技术采用有机碱调节切削液的ph值在适宜的范围内，以保证切削液的稳定性和防锈性。本技术通过有机碱的复配能够使切削液具有缓冲性能和防锈性能，同时提高切削液的润滑性能和冷却性能。

35、本技术全合成切削液配方中未加入缓蚀剂，通过优选的有机碱和有机酸并控制其含量比例，使切削液自身达到对铁、铬、锰等黑色金属无腐蚀性，能够节省成本，对环境友好。

36、为提高切削液的润湿性，本技术采用润湿剂进行改善。润湿剂在使用过程中，需要保证切削液具有良好的润湿性，以便于切削液与金属表面充分接触，提高切削效率和质量。

37、作为本技术的一种优选技术方案，所述润湿剂选自c12-c14的脂肪醇聚氧乙烯丙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。

38、本技术提供的润湿剂分子中同时具有亲水基团和亲油基团，能够在水/油界面形成一层单分子膜，降低界面张力，使水或油能够更容易地接触到金属表面，从而增加润湿效果。同时，该润湿剂能够在切削液与金属表面之间形成一层桥接作用，增加相互之间的相容性和粘结力，通过与聚醚和聚醚酯复合，从而提高切削液的润滑性和极压性能。此外，该润湿剂还能够在切削液表面形成一层薄膜，阻止外界污染物进入内部，从而提高抗污能力。

39、在切削加工过程中，金属材料和设备工件会受到空气、水分、酸碱等外界因素的侵蚀，导致表面氧化或腐蚀，影响金属的性能和外观，降低加工质量和寿命。因此，本技术全合成切削液配方中引入防锈剂，能够在金属表面形成一层保护膜，阻止外界因素与金属发生反应，达到防锈保护的作用。

40、作为本技术的一种优选技术方案，所述防锈剂选自酰基氨基酸和/或苯三唑。

41、本技术提供的防锈剂能够有效防止金属尤其是黑色金属在切削过程中被氧化和腐蚀，提高工件表面质量和光洁度。

42、在切削加工过程中，由于切削液与金属材料的摩擦和磨损，会产生大量的金属屑和粉尘，这些固体颗粒会悬浮在切削液中，影响切削液的流动性和清洁度，降低切削效率和质量。因此，本技术全合成切削液配方中引入沉降剂，能够与金属屑和粉尘结合，形成大颗粒状团聚物，在重力作用下沉降到切削液底部，达到沉降分离的作用。

43、作为本技术的一种优选技术方案，所述沉降剂选自聚季胺盐-2。

44、本技术提供的沉降剂能够有效去除切削加工过程中产生的金属屑和粉尘，保证切削液的流动性和清洁度，提高切削效率和质量。

45、作为本技术的一种优选技术方案，所述杀菌剂选自3-碘-2-丙炔基-n-正丁基氨基甲酸酯，能够有效促进切削液中发生重聚和沉降，提高切削液的稳定性和寿命。

46、作为本技术的一种优选技术方案，所述全合成切削液的质量和为100重量份。

47、作为本技术的一种优选技术方案，所述全合成切削液还包括0.4-0.6重量份的缓蚀剂。

48、作为本技术的一种优选技术方案，所述缓蚀剂选自铜缓蚀剂。

49、当本技术提供的全合成切削液用于铝、钛、铜、镁等有色金属的切削加工或者加工过程使用有色金属刀具时，本技术加入铜缓蚀剂以防止加工件或刀具被腐蚀，本技术中不用加入磷酸酯类的铝缓蚀剂即具有较好的铝缓蚀性能，可有效防止有色金属尤其是铝或铝合金被腐蚀。

50、本技术提供的全合成切削液配方选用聚醚、聚醚酯、有机碱、有机酸等易于被微生物分解为无害物质和水的添加剂，在自然环境中不会造成持久性污染，能够自然消亡，具有生物可降解性，同时通过控制各组分含量，减少配方中表面活性物质用量，在未加消泡剂的情况下即具有优异的抗泡性。

51、第二方面，本技术提供了第一方面所述的全合成切削液的制备方法，包括如下步骤：

52、(1)将配方量的有机碱、有机酸和水混合，得到第一溶液；

53、(2)将剩余组分混合，得到第二溶液；

54、(3)将第一溶液和第二溶液混合，得到所述全合成切削液。

55、作为本技术的一种优选技术方案，步骤(1)还包括将聚醚酯、有机碱和水混合，加入有机酸，得到第一溶液。

56、本技术中首先将聚醚酯和有机碱混合，二者之间能够发生酸碱中和反应，使聚醚酯分子链上的酸性部分变为中性，从而减少切削液中的酸性物质含量，并降低液体的离子强度，增加分子间的排斥力，使得液体在高温下更加稳定，不易发生相分离或沉淀，从而提高浊点，有助于确保切削液在高温切削过程中维持其性能，避免产生问题或影响切削质量。

57、作为本技术的一种优选技术方案，步骤(3)还包括对将得到的第一溶液和第二溶液的混合液进行过滤、灭菌处理。

58、本技术进行过滤处理能够去除切削液中的杂质和颗粒，进行灭菌处理能够确保产品的质量和安全。

59、第三方面，本技术提供了第一方面所述的全合成切削液在金属切削加工中的应用。

60、本技术实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

61、1、本技术通过聚醚和聚醚酯的复配，使得制备得到的全合成切削液具有优异的润滑性和冷却性能。

62、2、本技术全合成切削液配方选用可生物降解的组分，环保，无污染，节约资源且降低废液处理成本。

63、3、本技术全合成切削液配方中不使用铝缓蚀剂和消泡剂，通过自身体系可达到对黑色金属、有色金属等均无腐蚀性的效果，且生物稳定性和抗泡性能优异。