本發(fā)明涉及微乳化切削液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硬脆材料加工用微乳化切削液。
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(duì)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(duì)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(duì)鋁/鋼潤滑性能影響的研究》一文中針對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)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(duì)鋁-鋼的摩擦副潤滑結(jié)果為，硫系添加劑RC2411對(duì)鋁-鋼的摩擦副潤滑效果最好，當(dāng)其濃度為4%時(shí)，鋁銷的磨損量只有0.1mg，LZ5340L在加入量為4%時(shí)，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(duì)鋼-鋼摩擦副和鋁-鋼摩擦副具有較好的潤滑性能，對(duì)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(duì)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(gè)重要因素，因此對(duì)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(shí)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，提供一種硬脆材料加工用微乳化切削液。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種硬脆材料加工用微乳化切削液，由以下重量份的原料制備制成：精制礦物油15-20、仲烷基磺酸鈉12-15、十二烷基二甲基氧化胺3.5-4.5、椰油脂肪酸二乙醇酰胺7-9、烷基醇胺3.5-4、石油磺酸鋇2.4-2.6、苯并三氮唑4-5、氯化鈉1.8-2.2、丙三醇0.6-0.7、二乙醇胺3-4、消泡劑0.05-0.1、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯4-5、氧化石墨烯2-3、N，N-二甲基甲酰胺適量、N-羥基琥珀酰亞胺10.5-11、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽17-19、對(duì)氨基苯磺酸11-12、十二烷基苯磺酸30-35、過硫酸鉀10-13、苯胺適量、去離子水適量。
所述一種硬脆材料加工用微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：
（1）將氧化石墨烯在烘箱中105℃下干燥3-5h，取出冷卻至室溫后加到N，N-二甲基甲酰胺中，超聲處理30min得到濃度為2mg/ml的氧化石墨烯分散液，再加入N-羥基琥珀酰亞胺和1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽攪拌反應(yīng)2-2.5h，然后加入對(duì)氨基苯磺酸在室溫下連續(xù)攪拌反應(yīng)24h，待反應(yīng)完成后反復(fù)用去離子水洗滌，超聲震蕩15-30min后干燥備用；
（2）將十二烷基苯磺酸加到去離子水中，電動(dòng)攪拌直至形成質(zhì)量濃度為1.5%的十二烷基苯磺酸溶液，再加入苯胺攪拌混合均勻，然后在冰水浴條件下加入步驟（1）制備的產(chǎn)物，磁力攪拌1h得到均一的懸浮液，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2-3:1，將過硫酸鉀加到8.35%（v/v）的鹽酸溶液中制成濃度為5%的過硫酸鉀混合溶液，攪拌均勻后逐滴加到苯胺混合溶液中，在0-5℃下持續(xù)反應(yīng)5-7h，反應(yīng)結(jié)束后靜置過夜，抽濾，并用去離子水和甲醇多次洗滌，直至濾液接近無色，將得到的固體物在真空干燥箱中在60℃下干燥12h，研成粉末備用；
(3)在反應(yīng)容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60-65℃時(shí)依次加入石油磺酸鋇、烷基醇胺、仲烷基磺酸鈉、十二烷基二甲基氧化胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入苯并三氮唑，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?，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60-70℃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(duì)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，氧化石墨烯原料易得，價(jià)格低廉，但是其很容易發(fā)生團(tuán)聚，并在聚合物中分散不均勻，并且氧化石墨烯由疏水性的主體和親水性的含氧活性基團(tuán)所組成的結(jié)構(gòu)特征，利用縮合法將含有磺酸基團(tuán)的有機(jī)小分子對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)鍵接枝改性，增強(qiáng)了氧化石墨烯的水溶性，提高其作為乳化劑的乳化能力，本發(fā)明利用十二烷基苯磺酸對(duì)聚苯胺進(jìn)行摻雜，起到接枝增溶的作用，有利于分子鏈的離域和舒展，降低分子鏈間的相互作用力，有助于提高聚苯胺乳液的流動(dòng)性和分散性，并且和氧化石墨烯形成良好的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在水基中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，提高了微乳化切削液的防腐蝕、耐磨、減摩等功能，本發(fā)明制備的微乳化切削液制備方法簡便，潤滑性、耐磨、減摩和冷卻性良好，可提高加工件的加工精度，且具有很強(qiáng)的防銹和緩蝕性能，使用壽命長，為加工件提供良好的加工精度。
具體實(shí)施方式
一種硬脆材料加工用微乳化切削液，由以下重量份（公斤）的原料制備制成：精制礦物油15、仲烷基磺酸鈉12、十二烷基二甲基氧化胺3.5、椰油脂肪酸二乙醇酰胺7、烷基醇胺3.5、石油磺酸鋇2.4、苯并三氮唑4、氯化鈉1.8、丙三醇0.6、二乙醇胺3、消泡劑0.05、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯4、氧化石墨烯2、N，N二甲基甲酰胺適量、N羥基琥珀酰亞胺10.5、1乙基（3二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽17、對(duì)氨基苯磺酸11、十二烷基苯磺酸30、過硫酸鉀10、苯胺適量、去離子水適量。
所述一種硬脆材料加工用微乳化切削液，由下列具體步驟制備制成：
（1）將氧化石墨烯在烘箱中105℃下干燥3h，取出冷卻至室溫后加到N，N二甲基甲酰胺中，超聲處理30min得到濃度為2mg/ml的氧化石墨烯分散液，再加入N羥基琥珀酰亞胺和1乙基（3二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽攪拌反應(yīng)2h，然后加入對(duì)氨基苯磺酸在室溫下連續(xù)攪拌反應(yīng)24h，待反應(yīng)完成后反復(fù)用去離子水洗滌，超聲震蕩15min后干燥備用；
（2）將十二烷基苯磺酸加到去離子水中，電動(dòng)攪拌直至形成質(zhì)量濃度為1.5%的十二烷基苯磺酸溶液，再加入苯胺攪拌混合均勻，然后在冰水浴條件下加入步驟（1）制備的產(chǎn)物，磁力攪拌1h得到均一的懸浮液，其中苯胺與步驟（1）制備的產(chǎn)物質(zhì)量比為2:1，將過硫酸鉀加到8.35%（v/v）的鹽酸溶液中制成濃度為5%的過硫酸鉀混合溶液，攪拌均勻后逐滴加到苯胺混合溶液中，在0℃下持續(xù)反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后靜置過夜，抽濾，并用去離子水和甲醇多次洗滌，直至濾液接近無色，將得到的固體物在真空干燥箱中在60℃下干燥12h，研成粉末備用；
(3)在反應(yīng)容器中加入精制礦物油，攪拌加熱至60℃時(shí)依次加入石油磺酸鋇、烷基醇胺、仲烷基磺酸鈉、十二烷基二甲基氧化胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺，每加入一種物料攪拌均勻后即可加入下一種物料，而后加入苯并三氮唑，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(duì)實(shí)施例制備的微乳化切削液進(jìn)行性能測(cè)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）：921；抗磨性（N）：＞58。