本發(fā)明涉及微乳化切削液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米銅潤滑微乳化切削液。

背景技術(shù)：

金屬切削液是金屬加工過程中重要的配套材料，其主要作用是冷卻、潤滑、清洗和防銹。按照介質(zhì)狀況分為兩大類：油基型和水基型切削液，油基型切削液的主要成分通常是礦物油（也有植物油或其他合成材料），并加入油溶性防銹劑、油性劑和含活性元素的極壓潤滑劑調(diào)合而成，相比水基切削液，油基切削液的潤滑性能和防銹性能較好，但卻具有易產(chǎn)生油霧、易著火等缺點(diǎn)，水基切削液是用大量的水將濃縮液稀釋后使用的，因而不具有產(chǎn)生油煙和引發(fā)火災(zāi)的缺點(diǎn)，水的比熱容大，熱導(dǎo)率高，汽化熱大，是非常優(yōu)良的冷卻劑，切且成本低廉，另外加工后的脫脂清洗也比較簡單。微乳液是一種介于乳化液和合成液之間并兼具乳化液潤滑性和合成液清晰性的性能優(yōu)異的切削液，成本較低，是未來加工液的主要發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種鋼鐵和鋁合金的加工也飛速發(fā)展，目前國內(nèi)在鋼鐵和鋁合金的潤滑方面金屬切削液研究較少，主要以進(jìn)口為主，我國在這方面的的研究工作起步較晚，而且主要集中在材料加工成型上，對切削加工中的潤滑和防腐蝕方面的問題重視不夠。近年來隨著新型加工機(jī)械的不斷出現(xiàn)，加工條件日趨苛刻，對金屬切削液也提出了更高的要求。

付巧蓮在《添加劑在微乳液中對鋁/鋼潤滑性能影響的研究》一文中針對鋁-鋼摩擦副難于潤滑的問題，以水性微乳化液為基礎(chǔ)液，系統(tǒng)的研究了氯系、磷系、硫系、酯類以及聚醚類五大類潤滑添加劑在微乳化液中對鋼-鋼摩擦副、鋁-鋼摩擦副的潤滑特性。研究發(fā)現(xiàn)微乳液的最大無卡咬負(fù)荷與添加劑的種類和用量有關(guān)，其中對鋼-鋼摩擦副的潤滑效果是多硫化物L(fēng)Z5340L在水基微乳液中的響應(yīng)值最好，加入量為5%時最大無卡咬負(fù)荷值為1118N，其次是氯化脂肪酸DA8527，硫化甘油三酸酯RC2411也有較好的潤滑性能；在微乳化液中對鋁-鋼的摩擦副潤滑結(jié)果為，硫系添加劑RC2411對鋁-鋼的摩擦副潤滑效果最好，當(dāng)其濃度為4%時，鋁銷的磨損量只有0.1mg，LZ5340L在加入量為4%時，鋁銷的磨損量也只有0.2mg。通過一系列試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)硫系添加劑對鋼-鋼摩擦副和鋁-鋼摩擦副具有較好的潤滑性能，對其機(jī)理進(jìn)行初步分析認(rèn)為硫系添加劑能在金屬表面形成一層致密的硫化膜，降低剪切應(yīng)力，起到潤滑作用。雖然作者系統(tǒng)的研究了在微乳化液中添加硫系潤滑劑能夠有效的提高切削液的潤滑性能，但是隨著加工器件日趨多元化，人們對微乳化切削液的要求越來越高，防銹蝕和使用壽命問題是切削液加工過程中不得不考慮的一個重要因素，因此對微乳化切削液必須進(jìn)行改性以期獲得的切削液能夠提高加工效率和工件的表面質(zhì)量，同時延長刀具和切削液本身的使用壽命，降低加工成本，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益才是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種納米銅潤滑微乳化切削液。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種納米銅潤滑微乳化切削液，由以下重量份的原料制備制成：精制礦物油18-22、十二烷基硫酸銨12-15、椰油脂肪酸單乙醇酰胺4-5、脂肪酸聚氧乙烯酯6-8、十一碳二元酸2-3、硫化甘油三酸酯4-5、二乙醇胺3-4、石油磺酸鈉3-5、氯化鈉2.2-2.5、丙三醇0.6-0.8、鯨蠟醇2.8-3.5、消泡劑0.05-0.1、五水硫酸銅8.5-9、聚苯乙烯磺酸32-35、過硫酸銨11-13、苯胺適量、乙二胺四乙酸適量、次亞磷酸鈉適量、甲醇適量、去離子水適量。

所述一種納米銅潤滑微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：

（1）將五水硫酸銅用去離子水溶解制成0.1mol/L的溶液，再加入乙二胺四乙酸攪拌溶解后制成溶液A，將次亞磷酸鈉用去離子水溶解制成溶液B，其中乙二胺四乙酸與五水硫酸銅的濃度比為1:4，次亞磷酸鈉和五水硫酸銅的摩爾比為2.4:1，將A、B溶液分別置于50℃的恒溫水浴鍋中，磁力攪拌器溶液A，再將溶液B緩慢倒入A中，調(diào)節(jié)pH值為2，啟動攪拌器加熱至70℃使其保持恒溫反應(yīng)4-6h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物反復(fù)水洗至中性，然后用無水乙醇洗滌，放置沉降，再用無水乙醇浸泡防止氧化，過濾，干燥備用；

（2）將聚苯乙烯磺酸用去離子水溶解制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，將步驟（1）制備的產(chǎn)物加到聚苯乙烯磺酸溶液中，超聲分散均勻后滴加苯胺然后繼續(xù)超聲震蕩2h，充分分散后置于25℃的恒溫磁力攪拌器中，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2-3:1，再加入5%的過硫酸銨使其充分反應(yīng)5-6h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，然后依次用甲醇和去離子水反復(fù)洗滌直至濾液澄清，將固體物置于60℃的真空干燥箱內(nèi)烘干24h，研磨粉碎后備用；

(3)在反應(yīng)容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60-65℃時依次加入石油磺酸鈉、鯨蠟醇、十二烷基硫酸銨、椰油脂肪酸單乙醇酰胺、脂肪酸聚氧乙烯酯，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入十一碳二元酸，攪拌溶解均勻得油相體系；

（4）在容器中加入去離子水加熱到70-80℃，在攪拌下緩慢加入氯化鈉和丙三醇充分?jǐn)嚢枞芙猓瑪嚢杈鶆蚝蠹尤氩襟E(2)制備的產(chǎn)物超聲分散均勻得水相體系；

（5）在保持60-70℃下將水相體系緩慢加到以200-300r/min轉(zhuǎn)速攪拌的油相體系中，待水相體系滴加結(jié)束后控制反應(yīng)溫度為40-50℃，加入消泡劑得到基礎(chǔ)濃縮液，向該濃縮液中加入其余剩余物料調(diào)成母液，用去離子水將其稀釋成濃度為10%的微乳化切削液即可。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：聚苯胺具有合成原料成本低廉、優(yōu)異的抗劃傷、抗點(diǎn)蝕能力等優(yōu)點(diǎn)，能夠在鋼鐵和鋁合金的表面形成均勻致密的聚苯胺膜，起到良好的防腐防銹的作用，但是其在一般的有機(jī)溶劑中溶解性較差，因此需要對其進(jìn)行摻雜改善其溶解性，聚苯胺具有優(yōu)異的俘獲納米粒子的寄主能力，可以與一些活潑的無機(jī)納米粒子共同摻雜有效的改善其溶解性及耐蝕能力，納米金屬銅粉具有剪切力低、導(dǎo)熱性好、延展性好、熔點(diǎn)低等特性，在潤滑油中能夠起到良好的潤滑減摩作用，但是直接加到水基切削液中容易聚合且不容易分散，無法達(dá)到優(yōu)良的減磨和減摩效果，本發(fā)明利用大尺寸的聚苯乙烯磺酸反離子鑲嵌在聚苯胺分子鏈之間，減弱了分子間的相互作用力，另一方面聚苯乙烯磺酸中的未摻雜的磺酸基團(tuán)可溶于水，起到接枝增溶的作用，利用化學(xué)氧化合成法將聚苯胺原位生成在納米銅的表面，使其在水基切削液中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，提高其導(dǎo)熱、耐磨、減摩等功能，本發(fā)明制備的微乳化切削液不含對環(huán)境和人體健康有害的物質(zhì)，具有優(yōu)異的加工性能，通用性強(qiáng)，優(yōu)異的防銹、防腐和耐磨性，使用壽命長，于同類產(chǎn)品比較性價比高，值得推廣。

具體實(shí)施方式

一種納米銅潤滑微乳化切削液，由以下重量份（公斤）的原料制備制成：精制礦物油18、十二烷基硫酸銨12、椰油脂肪酸單乙醇酰胺4、脂肪酸聚氧乙烯酯6、十一碳二元酸2、硫化甘油三酸酯4、二乙醇胺3、石油磺酸鈉3、氯化鈉2.2、丙三醇0.6、鯨蠟醇2.8、消泡劑0.05、五水硫酸銅8.5、聚苯乙烯磺酸32、過硫酸銨11、苯胺適量、乙二胺四乙酸適量、次亞磷酸鈉適量、甲醇適量、去離子水適量。

所述一種納米銅潤滑微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：

（1）將五水硫酸銅用去離子水溶解制成0.1mol/L的溶液，再加入乙二胺四乙酸攪拌溶解后制成溶液A，將次亞磷酸鈉用去離子水溶解制成溶液B，其中乙二胺四乙酸與五水硫酸銅的濃度比為1:4，次亞磷酸鈉和五水硫酸銅的摩爾比為2.4:1，將A、B溶液分別置于50℃的恒溫水浴鍋中，磁力攪拌器溶液A，再將溶液B緩慢倒入A中，調(diào)節(jié)pH值為2，啟動攪拌器加熱至70℃使其保持恒溫反應(yīng)4h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物反復(fù)水洗至中性，然后用無水乙醇洗滌，放置沉降，再用無水乙醇浸泡防止氧化，過濾，干燥備用；

（2）將聚苯乙烯磺酸用去離子水溶解制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液，將步驟（1）制備的產(chǎn)物加到聚苯乙烯磺酸溶液中，超聲分散均勻后滴加苯胺然后繼續(xù)超聲震蕩2h，充分分散后置于25℃的恒溫磁力攪拌器中，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2:1，再加入5%的過硫酸銨使其充分反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，然后依次用甲醇和去離子水反復(fù)洗滌直至濾液澄清，將固體物置于60℃的真空干燥箱內(nèi)烘干24h，研磨粉碎后備用；

(3)在反應(yīng)容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60℃時依次加入石油磺酸鈉、鯨蠟醇、十二烷基硫酸銨、椰油脂肪酸單乙醇酰胺、脂肪酸聚氧乙烯酯，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入十一碳二元酸，攪拌溶解均勻得油相體系；

（4）在容器中加入去離子水加熱到70℃，在攪拌下緩慢加入氯化鈉和丙三醇充分?jǐn)嚢枞芙?，攪拌均勻后加入步驟(2)制備的產(chǎn)物超聲分散均勻得水相體系；

（5）在保持60℃下將水相體系緩慢加到以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌的油相體系中，待水相體系滴加結(jié)束后控制反應(yīng)溫度為40℃，加入消泡劑得到基礎(chǔ)濃縮液，向該濃縮液中加入其余剩余物料調(diào)成母液，用去離子水將其稀釋成濃度為10%的微乳化切削液即可。

對實(shí)施例制備的微乳化切削液進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下：

貯存安定性：無變色、無分層；消泡性（mL?10-1min-1）：＜2；腐蝕試驗(yàn)（55±2℃，鑄鐵/h）：＞48；腐蝕試驗(yàn)（55±2℃，鋁/h）：＞12；防銹性試驗(yàn)（鑄鐵，h）＞48；最大無卡咬負(fù)和（N）：911；抗磨性（N）：＞57。