[发明专利]一种可生物降解润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备的可生物降解的微量切削液

说明书

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体地，是一种可生物降解润滑剂组合物及其制备方法和用该组合物制备的可生物降解的微量切削液。

背景技术

传统金属加工润滑和冷却用的切削油、冷却剂、乳化液等润滑剂使用量大，且传统的切削油都是采用矿物油为基础油，在自然环境中不易分解，所用的添加剂大都对人体和环境有害，不仅浪费资源，还会造成加工场所和环境的巨大污染。

近年对微量切削技术的研究取得很大的进展，减少了大量切削油液的排放对环境造成的危害，但是为了解决微量切削问题，往往在微量切削油中加入过量的对环境有害的氯化物、硫化物等极压抗磨剂来解决微量切削中的润滑和冷却问题。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可生物降解润滑剂组合物。

为实现上述目的，本发明提供了一种可生物降解润滑剂组合物的制备方法，其特征在于：由脂肪酸与环氧乙烷发生聚合反应生成脂肪酸聚氧乙烯醚后，其中一部分脂肪酸聚氧乙烯醚与五氧化二磷/磷酸和硼酸反应获得脂肪酸聚氧乙烯磷酸酯及脂肪酸聚氧乙烯硼酸酯与脂肪酸聚氧乙烯醚混合后，得到一种可生物降解润滑剂组合物。

具体的反应方程式如下所示：

在本发明中，由脂肪酸与环氧乙烷发生聚合反应生成脂肪酸聚氧乙烯醚后，部分脂肪酸聚氧乙烯醚再与五氧化二磷（或磷酸）反应生成脂肪酸聚氧乙烯磷酸酯，部分脂肪酸聚氧乙烯醚与硼酸反应生成脂肪酸聚氧乙烯硼酸酯的方式进行。其中，M为H、Na或K等。

具体的工艺步骤如下所示：

步骤一、将脂肪酸投入聚合釜内，加入引发剂搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，当聚合釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将环氧乙烷推进聚合釜，同时搅拌升温至90-110℃，压力调节至0.25-0.35MPa，聚合反应2-5小时以后，得到脂肪酸聚氧乙烯醚；

在本发明中，脂肪酸聚氧乙烯醚可以通过现有领域中的任一方式合成，考虑到脂肪酸及环氧乙烷两种原料的配比和目标产物的选择性合成，优选采用如上所述的制备方法。

在本发明中，脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：3～8。

在本发明中，引发剂为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。该水溶液的浓度由原料的配比和目标产物来决定，一般质量百分比浓度为10-60%，优选浓度为25-35%。其中，氢氧化钠或氢氧化钾的净含量为羧酸和环氧乙烷总重量的0.3～0.5%。

步骤二、分别称取五氧化二磷/磷酸和硼酸，边搅拌边加入步骤一反应生成的脂肪酸聚氧乙烯醚，升温至130-150℃反应2-3小时，得到可生物降解润滑剂组合物。

在本发明中，五氧化二磷/磷酸的净重量为步骤二中反应物总重量的1-2%。

在本发明中，硼酸的净重量也为步骤二中反应物总重量的1-2%。

如上所示，本发明提供的可生物降解润滑剂组合物的主要成分为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯磷酸酯及脂肪酸聚氧乙烯硼酸酯。

其中，脂肪酸聚氧乙烯磷酸酯为一取代的磷酸酯、二取代的磷酸酯、三取代的磷酸酯及磷酸聚酯中的一种或几种的混合物；脂肪酸聚氧乙烯硼酸酯为一取代的硼酸酯、二取代的硼酸酯及三取代的硼酸酯中的一种或几种的混合物。

此外，本发明提供的上述可生物降解的润滑剂组合物，在使用时，按重量比加水1～5倍，搅拌混合均匀，可获得一种用于微量切削润滑装置的可生物降解的微量切削液。

发明的作用与效果

本发明提供的可生物降解微量润滑剂组合物本身具有良好的润滑性，极压抗磨性和防锈性，可以全部或部分取代对环境有害的硫、氯化合物，使用于微量切削液中，同时其本身生物降解性良好。

使用本发明提供的可生物降解微量润滑剂组合物与现有技术相比，由于包含有长链的脂肪基团，因此使本产品具有良好的润滑性，又由于在合成的过程中生成了一类磷酸酯化合物，该类化合物在使用的过程中，在瞬间高温高压下与刀具表面形成一类磷酸铁盐或磷酸亚铁盐，能有效地起到保护作用，从而体现其良好的极压抗磨性；此外，又由于在合成的过程中，还生成了一类硼酸酯化合物，该类化合物使用过程中，在高温高压下，能在刀具表面和工件表面形成一种致密的物理保护膜，能进一步起到抗磨损和防锈作用，从而更进一步的体现其良好极压耐磨性和防锈性。由此可以看出，本发明通过两种优良极压耐磨和防锈性能的化合物，相辅相成的保护，实现了普通切削液所无法实现的功能，进一步的提高了其工作能效。