[发明专利]一种用于金属加工切削液中的消泡剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属加工切削液中的消泡剂，它由脂肪醇聚醚、聚醚改性聚硅氧烷、无机粒子和有机硅消泡剂经过复配而成，具有优良的稳定性、相容性和消抑泡性。本发明隶属于精细化工制剂技术领域。

技术背景

在金属加工过程中，为了降低切削时的切削力，及时带走切削区内产生的热量以降低切削温度，提高刀具耐用度，从而提高生产效率，改善工件表面粗糙度，保证工件加工精度，达到最佳的经济效果，通常使用切削液。

切削液在金属加工过程中具有润滑、冷却、清洗、防锈等作用，其核心作用是：一方面通过冷却作用降低加工过程中的变形热，另一方面通过润滑作用来减少金属加工过程中的磨擦热，从而来提高金属加工质量，延长刀具的使用寿命等。切削液按组成分为油基切削液和水基切削液两大类。水基切削液可分为全合成、半合成切削液和乳化液切削液。

切削液在金属加工中起到不可替代的作用，随着人们对环保的重视，水基切削液的市场会不断扩大。切削液主要由表面活性剂组成，其起泡性能强给切削液的正常使用带来较大的麻烦，通常需要加入消泡剂。消泡剂根据活性成分可分为有机硅型、矿物油型和聚醚型消泡剂。根据切削液起泡性能的特点，其中应用的消泡剂大部分为有机硅消泡剂和聚醚型消泡剂，有机硅消泡剂虽然有优良的消抑泡性能，但是相容性较差；聚醚型消泡剂虽然有优良的相容性，但是消抑泡性能较差。

在专利US4436647和CN 200410027790中提到的有机硅消泡剂，虽然能获得较好消抑泡效果，但相容性差，而聚醚类消泡剂，虽然相容性好，但消抑泡效果差。基于此，本发明人经过大量的试验研究，开发了一种新型切削液中使用的消泡剂，通过脂肪醇聚醚、聚醚改性聚硅氧烷、无机粒子和有机硅消泡剂的复配增效，使其具有优良的稳定性、相容性和消抑泡性。

发明内容

本发明目的是提供一种金属加工切削液中用的消泡剂，它由脂肪醇聚醚、聚醚改性聚硅氧烷、无机粒子和有机硅消泡剂经过复配而成，具有优良的稳定性、相容性和消抑泡性。具体组分如下：

(1)脂肪醇聚醚：

本发明中所用的脂肪醇聚醚是以脂肪醇为起始剂，在KOH的催化下和环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)发生聚合反应得到的无序或嵌段聚合物。

其通式如下：

RO(EO)_m(PO)_nH

式中R为取代基，为碳原子数为1～30的烷基，包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、己基、辛基，为直链或支链结构。结构式中的下标m和n为聚合度，m为1～80的整数，优选为1～40的整数，n为10～60的整数，优选为10～40的整数。

在本发明中脂肪醇聚醚的用量占消泡剂总质量的5～60％，优选10～50％。

(2)聚醚改性聚硅氧烷：

本发明中的聚醚改性聚硅氧烷，俗称硅聚醚。本发明所述硅聚醚是通过含氢硅油和不饱和聚醚反应制得，制备过程中选用氯铂酸作为催化剂，反应温度为80～200℃，该反应选择在溶剂中进行，该溶剂包括苯、甲苯或二甲苯。

本发明所述硅聚醚的结构式如下：

其中，字母M代表封端基团，包括氢原子或烷基，烷基包括甲基、乙基、丙基或丁基，下标x、y、z、g、h为聚合度，x为10～500的整数；y为1～50的整数；z为2～6的整数；g为1～36整数；h为0～20的整数。

本发明所述的硅聚醚在25℃时的动力粘度为10～30,000mPa·s，优选在25℃时动力粘度为100～3,000mPa·s。

在本发明中硅聚醚的用量占消泡剂总质量的5～50％，优选10～40％。

(3)无机粒子：

无机粒子在整个消泡剂中是增强抑泡作用和提高稳定性。无机粒子包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化钛、二氧化硅。本发明优选二氧化硅，二氧化硅也称为白炭黑，其从制备方法上包括气相法白炭黑和沉淀法白炭黑；从表面性质上包括亲水型白炭黑和疏水型白炭黑，本发明优选气相法疏水型白炭黑，比表面积大于150m²/g。

在本发明中无机粒子的用量占消泡剂总质量的1～10％，优选2～6％。

(4)有机硅消泡剂：

本发明中用的有机硅消泡剂的制备方法为公知技术，在一般文献资料上就能查到。即将聚二甲基硅氧烷、白炭黑、疏水处理剂和有机硅树脂在催化剂作用下反应，再加入乳化剂、增稠剂和水将得到的混合物制备成乳液。

在本发明中消泡活性物的用量占消泡剂总质量的5～50％，优选10～40％。

本发明消泡剂的制备工艺如下：