一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液的製作方法

2023-12-02 13:59:46 1

本發明涉及金屬加工助劑技術領域，尤其涉及一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液。

背景技術：

隨著現代機加工向高速、精密方向的快速發展，要求金屬加工切削液具有更加優良的潤滑、冷卻、清洗和防鏽功能，以便獲得理想的加工表面。另外，隨著人們環保意識的增強，對切削液環保性能也提出了更高的要求。傳統的礦物潤滑油的潤滑、防鏽性能優越，但冷卻、清洗性能差，且對環境有影響；而傳統的乳化液和水基切削液的冷卻、清洗性能優良，且對環境影響小，但潤滑、防鏽性能較差。因此，研製一種既具有油性切削液優異的潤滑和防鏽性能，同時又具有水基切削液優異的冷卻和清洗性能的環保型切削液具有重要的實際意義。

《十二酸二乙醇醯胺硼酸酯的製備及其在半合成切削液中的應用》一文中採用十二酸、二乙醇胺和硼酸為原料製備十二酸二乙醇醯胺硼酸酯，然後將該硼酸酯加入基礎油中製備一種半合成切削液，具有良好的極壓抗磨性能、潤滑性、耐腐蝕性。但是由於文章中並沒有指出具體使用哪一種基礎油，為了增強環保性能，需要採用潤滑性、水解穩定、可生物降解的基礎油作為礦物油的替代，而且為了進一步滿足金屬加工助劑的發展，需要對產品的防腐蝕性能以及其他附加性能進行進一步增強，使其發展為集防腐、潤滑、清洗、冷卻為一體的金屬加工切削液。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液，由下列重量份的原料製備製成：多元醇酯50-54、十二酸二乙醇醯胺18-19、硼酸3-3.3、對甲苯磺酸0.7-0.8、石油醚適量、甲基三乙氧基矽烷0.4-0.5、植酸5-5.5、去離子水適量、無水乙醇適量、溴酸鈉0.2-0.25、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯30-34、異硬脂酸3-4、十二烷基磺酸鈉5-6、納米沸石粉3-4、乾燥的玉米秸稈9-10、氨水溶液適量、乙酸酐7-8、冰乙酸適量、濃度為3wt%的硫酸0.9-1。

所述一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液，由以下具體步驟製成：

（1）將十二酸二乙醇醯胺、硼酸混合均勻，加入對甲苯磺酸以及總量1.5-2倍量的石油醚，通入氮氣保護，加熱至120-125℃，攪拌反應5-6小時後結束反應，將反應產物降溫至90-110℃進行旋轉蒸發，蒸發掉石油醚後得到十二酸二乙醇醯胺硼酸酯；

（2）將植酸溶於5-6倍量的去離子水中，攪拌均勻後放入溶於10-12倍量無水乙醇的甲基三乙氧基矽烷，水浴加熱至75-80℃，以300-400轉/分的速度攪拌2.5-3小時，得到植酸矽烷雜化溶膠，在800-1000轉/分的速度攪拌下加入溴酸鈉，繼續攪拌10-15分鐘後得到溴酸鈉摻雜的植酸矽烷溶膠；

（3）將乾燥的玉米秸稈切斷後粉碎過80目篩，得到玉米秸稈粉，將其浸入10-12倍量的濃度為10wt%的氨水溶液中，常溫下以200-300轉/分的速度攪拌6-8小時後抽濾，用去離子水洗至濾液呈中性，將所得濾餅置於60-70℃的真空乾燥箱中烘乾至質量恆定，得氨水活化玉米秸稈粉；將上述產物與乙酸酐混合，加入總量2-2.5倍量的冰乙酸，加熱至110-120℃，加入濃度為3wt%的硫酸，繼續反應3-4小時後結束反應，然後在反應體系中加入一半量的去離子水使酯化產物析出，過濾，去離子水洗滌至濾液呈中性，將產物置於60-70℃的真空烘箱中烘乾至質量恆定，即得改性玉米秸稈；

（4）將步驟（1）得到的產物與多元醇酯混合均勻後加入總量1.8-2倍量的去離子水，攪拌均勻後加入步驟（2）步驟（3）得到的產物，以400-500轉/分的速度攪拌10-15分鐘後加入其餘剩餘成分，繼續攪拌10-12分鐘後即得。

本發明的優點是：本發明通過十二酸二乙醇醯胺與硼酸等成分進行反應生成十二酸二乙醇醯胺硼酸酯，添加到產品的製備中，具有良好的防鏽、抗氧化性能；通過將甲基三乙氧基矽烷與植酸進行脫水縮合反應，將多個植酸分子聚集在一起形成了這個連續多孔的三維結構，配合溴酸鈉的添加，成膜過程中溴酸鈉迅速地把金屬表面氧化，使得植酸更容易在金屬表面吸附、螯合成膜，配合十二酸乙醇醯胺硼酸酯的添加，通過切削乳化作用能夠在金屬表面形成緻密的保護膜，具有良好的抗磨、緩蝕的效果。

本發明還通過一系列的處理製備出酯化改性玉米秸稈，使其具有介孔粗糙的表面，具有一定的疏水吸附作用，能夠吸附金屬加工處理表面殘留的油汙，配合納米沸石粉的添加，提高了軟化硬水的作用；本發明產品在金屬加工過程中能夠在金屬表面形成一層保護膜，起到緩蝕的效果，同時能夠吸附殘留的油汙，使得處理後的金屬光亮且不會損傷金屬，本發明採用水性配方、安全可降解，對環境友好，提高了產品的質量。

具體實施方式

一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液，由下列重量份（公斤）的原料製備製成：多元醇酯50、十二酸二乙醇醯胺18、硼酸3、對甲苯磺酸0.7、石油醚適量、甲基三乙氧基矽烷0.4、植酸5、去離子水適量、無水乙醇適量、溴酸鈉0.2、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯30、異硬脂酸3、十二烷基磺酸鈉5、納米沸石粉3、乾燥的玉米秸稈9、氨水溶液適量、乙酸酐7、冰乙酸適量、濃度為3wt%的硫酸0.9。

所述一種添加改性玉米秸稈抗油汙金屬表面保護型半合成乳化切削液，由以下具體步驟製成：

（1）將十二酸二乙醇醯胺、硼酸混合均勻，加入對甲苯磺酸以及總量1.5倍量的石油醚，通入氮氣保護，加熱至120℃，攪拌反應5小時後結束反應，將反應產物降溫至90℃進行旋轉蒸發，蒸發掉石油醚後得到十二酸二乙醇醯胺硼酸酯；

（2）將植酸溶於5倍量的去離子水中，攪拌均勻後放入溶於10倍量無水乙醇的甲基三乙氧基矽烷，水浴加熱至75℃，以300轉/分的速度攪拌2.5小時，得到植酸矽烷雜化溶膠，在800轉/分的速度攪拌下加入溴酸鈉，繼續攪拌10分鐘後得到溴酸鈉摻雜的植酸矽烷溶膠；

（3）將乾燥的玉米秸稈切斷後粉碎過80目篩，得到玉米秸稈粉，將其浸入10倍量的濃度為10wt%的氨水溶液中，常溫下以200轉/分的速度攪拌6小時後抽濾，用去離子水洗至濾液呈中性，將所得濾餅置於60℃的真空乾燥箱中烘乾至質量恆定，得氨水活化玉米秸稈粉；將上述產物與乙酸酐混合，加入總量2倍量的冰乙酸，加熱至110℃，加入濃度為3wt%的硫酸，繼續反應3小時後結束反應，然後在反應體系中加入一半量的去離子水使酯化產物析出，過濾，去離子水洗滌至濾液呈中性，將產物置於60℃的真空烘箱中烘乾至質量恆定，即得改性玉米秸稈；

（4）將步驟（1）得到的產物與多元醇酯混合均勻後加入總量1.8倍量的去離子水，攪拌均勻後加入步驟（2）步驟（3）得到的產物，以400轉/分的速度攪拌10分鐘後加入其餘剩餘成分，繼續攪拌10分鐘後即得。

將本實施例產品進行防鏽試驗(35±2)℃，鑄鐵單片大於48小時，鑄鐵疊片大於24小時；腐蝕試驗(55±2)℃，鑄鐵大於24小時，紫銅大於12小時；對工具機油漆適應性：不起泡、不開裂、不發粘，符合行業標準。