[发明专利]聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法和用该酯制备的长寿命切削液

说明书

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体地说是一种聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法和用该酯制备的长寿命切削液。

背景技术

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，同时切削液中往往还添加有对环境有害的氯化物、硫化物、磷化物、醇胺、亚硝酸盐等添加剂来解决微量切削中的润滑、冷却和防锈等等问题。

这些添加剂大多对人体和环境有害，不仅浪费资源，还会造成加工场所和环境的巨大污染。

同时切削液还容易滋生细菌和真菌，使用速效型的杀菌剂如吗啉衍生物(MBM)、三嗪衍生物(BK)等，加入量大(一般为浓缩液的2-3％)，其中的甲醛快速释放，可以在短时间内杀灭细菌和真菌，但是由于甲醛释放过快，对操作工人的健康和环境影响巨大，同时使用一段时间后，当甲醛释放后溶液甲醛有效浓度低于一定值后，细菌或真菌还是会滋生，致使切削液工作液发臭，严重威胁工人的健康和工作环境，只能更换新切削液，废液的处置是一个严竣的问题。

随着环境污染事件的不断发生，国内外对污染环境的处罚力度的加大，废弃切削液的处置成本已经高于切削液的使用成本，而且还在继续攀升。

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，提供了一种可以保持长时间使用而不变质，只需定期过滤杂质，按需补充自然消耗的新液，零污染的，可大幅度的减少废液的处理成本和废液处理设施投入的切削液及用于制造该切削液的底物。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯，其特征在于，由如下重量百分比的物质制备而成：

脂肪酸    40-45％；

聚乙二醇  40-45％；

聚甲醛    10-15％。

其中，脂肪酸优选自C10-C20饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种的混合物。

聚乙二醇优选自平均分子量为200-600的聚乙二醇中的一种或几种的混合物。最优选自PEG200、PEG300、PEG400中的一种或几种的混合物。

聚甲醛为聚合度大于100的粉末状聚甲醛。

另外，本发明还提供了一种聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，由聚乙二醇和聚甲醛加热混溶后，再加入脂肪酸进行酯化反应制备而成的。

具体工艺步骤如下所示：

步骤一、将聚乙二醇和聚甲醛加入反应釜中，用保护气置换出釜中空气，加热到180-185℃搅拌10-30分钟；

保护气为惰性气体，多选为氮气保护。

步骤二、加入脂肪酸和催化剂的同时，搅拌升温至180-190℃，反应8-12小时；

步骤三、减压除去部分水分即为聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯。

其中，催化剂选自质子酸、相转移催化剂、阴/阳离子交换树脂等可用于酯化反应的催化剂。

最优选为质量浓度为5-10％的稀硫酸。

催化剂用量为催化量，优选用量占反应物总反应物重量的0.1-0.5％，最优选为占总反应物重量的0.1-0.3％。

另外，本发明还提供了一种长寿命切削液母液，采用如上方法制造的聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯，由以下重量百分比的组分组成：

由于使用上述方法制备的聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯由于原料、催化剂(如：硫酸等)的使用量，酯化程度均有差别，每批次制备的产物聚甲醛聚乙二醇脂肪酸酯酸值有比较大的差异，所以在制备长寿命切削液母液时需要先用氢氧化钠或氢氧化钾水溶液滴定观测pH值，并通过计算确定氢氧化钠或氢氧化钾的添加量。一般来说，通过氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液pH值至9.5-10。

上述磷酸盐选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钾、六偏磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中一种或几种的混合物；在本发明中主要是用于铝及其合金加工时作为铝缓蚀剂使用，同时磷酸盐还有一定的极压抗磨性。

上述硼酸盐选自四硼酸钾、四硼酸钠、过硼酸钾、过硼酸钠中一种或几种的混合物；主要作用为极压抗磨剂，同时还有一定的防锈功能。

上述苯并三氮唑在本发明中主要应用于铜及其合金加工时作为铜缓蚀剂使用。

上述消泡剂选自聚醚类消泡剂、二甲基硅油、聚醚改性聚硅氧烷、高碳醇类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一种或几种的混合物。

将上述母液加10-50倍的水稀释后使用，即为一种长寿命切削液工作液。