КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2004 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M133/08 C10M145/24 C10M159/02 C10M125/20 C10M129/08 C10M129/16 C10N40/20 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к составам для приготовления водных эмульсий смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых для механической обработки металлов.

Известен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий продукт реакции триэтаноламина с ненасыщенной жирной кислотой или их смесью, моноэтаноламин, борную кислоту, бисалкилполиоксиэтиленфосфат и воду (RU патент №1383779, МПК 7 С 10 М 173/00, 1995 г.). Недостатком состава является низкая стабильность водной эмульсии.

Известен концентрат СОЖ, включающий продукт взаимодействия олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции C₁₂-C₁₈ с диэтаноламином, нефтяное масло, борную кислоту, полиэтиленгликоль, фенилкарбинол, полиоксиэтилированный алкилфенол с 4-6 оксиэтильными группами и воду (SU а.с. №1807724, МПК 7 С 10 М 173/00, 1995 г.). Недостатком концентрата является низкая биостойкость.

Наиболее близким по составу и технической сущности к заявленному является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, включающий продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла, гликоль, эмульгатор (полиоксиэтилированный алкилфенол), фенилкарбинол и воду (RU патент №2109801, МПК 7 С 10 М 173/00, 1998 г.) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия олеиновой

и борной кислот с алканоламином

в среде минерального масла 45,0-66,0

Эмульгатор (полиоксиэтилированный алкилфенол) 3,0-6,0

Фенилкарбинол 3,0-6,0

Гликоль 7,0-14,0

Вода Остальное.

Однако данный состав недостаточно обеспечивает антикоррозионные свойства разбавленных водных эмульсий на его основе.

Целью изобретения является улучшение антикоррозионных свойств концентрата СОЖ для механической обработки металлов при сохранении технологических свойств в водных растворах.

Поставленная цель достигается тем, что концентрат СОЖ для механической обработки металлов, содержащий продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла, гликоль, эмульгатор и воду, дополнительно содержит нитрит натрия, касторовое масло и оксиэтилированный н-бутиловый спирт, а в качестве эмульгатора - полиоксиэтилированный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия олеиновой и

борной кислот с алканоламином в среде

минерального масла 56,0-62,0

Полиоксиэтилированный спирт 3,5-4,5

Касторовое масло 0,2-0,4

Гликоль 3,0-7,0

Нитрит натрия 2,5-3,5

Оксиэтилированный н-бутиловый спирт 8,0-11,0

Вода Остальное

В качестве минерального масла может быть использовано индустриальное масло типа И-8А (ГОСТ 20799-88) или И-12А (ГОСТ 16728-78).

Олеиновую кислоту используют согласно ГОСТ 7580-91, борную кислоту - по ГОСТ 187704-78.

В качестве алканоламина используют триэтаноламин (ТУ 6-02-916-79) или диэтаноламин (ТУ 6-09-2652-91).

В качестве полиоксиэтилированного спирта используют синтанол ЭС-3 общей формулы С_nН_2n+1O-(С₂Н₄O)_mН, где n=10-12, m=3 по ТУ 38-5901288-90.

В качестве гликоля используют полиэтиленгликоли по ТУ 6-36-0203335-71-90.

Нитрит натрия соответствует ГОСТ 19906-74, касторовое масло - ГОСТ 6757-96.

Оксиэтилированный н-бутиловый спирт общей формулы C₄H₉O-(C₂H₄O)_mH, где m=3-8, получают взаимодействием н-бутилового спирта с окисью этилена в присутствии щелочи в мольном соотношении 1:(3-6) при 150-180°С в течение 1-2 ч с последующей отгонкой воды и легкокипящих продуктов реакции.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав концентрата СОЖ отличается от известного введением новых компонентов и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными при указанном их соотношении обеспечивает свойства, которые проявляются только в данном техническом решении: высокие антикоррозионные свойства разбавленных водных растворов концентрата СОЖ относительно обрабатываемых материалов, при сохранении требуемых технологических свойств и биостойкости. При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.

Приготовление концентрата СОЖ данного состава осуществляют в следующем порядке.

Сначала готовят продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла последовательным смешением компонентов в минеральном масле в соотношении соответственно (1,0-1,1):(1,0-1,1):(2,2-2,5):(0,5-0,6), при 50-60°С с последующим перемешиванием при 80-90°С в течение 1 ч до получения однородного продукта и, продолжая перемешивание, добавляют последовательно остальные компоненты.

Пример 1

В реактор, содержащий 59 г продукта взаимодействия при 50-60°С и перемешивании, последовательно прибавляют 4,0 г синтанола, 0,3 г касторового масла, 3,0 г нитрита натрия в 19,2 г воды, 5,0 г гликоля и 9,5 г оксиэтилированного н-бутилового спирта и перемешивают до получения однородной прозрачной жидкости.

Аналогично готовят и другие составы, которые представлены в таблице 1.

Водные эмульсии с массовой долей 2% и 3% концентрата СОЖ подвергались коррозионным испытаниям согласно ГОСТ 6243-75 “Эмульсии и пасты. Методы испытания”.

Результаты коррозионных испытаний и смазывающих свойств предлагаемой СОЖ представлены в таблице 2. Физико-химические свойства жидкости приведены в таблице 3.

Смазывающие свойства исследуют на четырехшариковой машине фирмы “Shinko” при 20°С и числе оборотов 1500 об/мин.

Как видно из таблиц 1 и 2, составы 1-4 обладают достаточно высокими смазывающими и антикоррозионными свойствами.

Уменьшение содержания продукта взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла ниже 56,0 мас.% вызывает ухудшение антикоррозионных и смазывающих свойств жидкости (пример 5), а увеличение его концентрации выше 62,0 мас.% не приводит к повышению положительного эффекта (пример 6).

При снижении концентрации касторового масла ниже 0,2 мас.% отмечается повышенное пенообразование эмульсии (пример 7), а повышение его содержания выше 0,4 мас.% не приводит к положительному эффекту (пример 8).

Снижение содержания синтанола ниже нижнего предела приводит к расслоению концентрата СОЖ (пример 9), а его увеличение выше 4,5 мас.% сопровождается повышенным пенообразованием эмульсии (пример 10).

Уменьшение концентрации нитрита натрия усиливает коррозию металлов (пример 12), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, дополнительный эффект не наблюдается (пример 11).

Снижение концентрации оксиэтилированного н-бутилового спирта ниже 8,0 мас.% приводит к повышению кинематической вязкости концентрата СОЖ выше нормативного значения (пример 13), а увеличение выше 11,0 мас.% не приводит к увеличению положительного эффекта (пример 14).

Уменьшение концентрации гликоля ниже 3,0 мас.% приводит к потере стабильности концентрата СОЖ при низких температурах (пример 15), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, ухудшаются антикоррозионные свойства жидкости (пример 16).

Таким образом, предложенный состав концентрата СОЖ обладает повышенными антикоррозионными свойствами.

Использование: в химической технологии для приготовления водных эмульсий смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки металлов. Сущность: концентрат СОЖ содержит, мас. %: 56,0-62,0 продукта взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла, 3,5-4,5 полиоксиэтилированного спирта, 0,2-0,4 касторового масла, 3,0-7,0 гликоля, 2,5-3,5 нитрита натрия, 8,0-11,0 оксиэтилированного н-бутилового спирта, остальное - вода. Технический результат – улучшение антикоррозионных свойств при сохранении технологических свойств в водных растворах. 3 табл.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла, гликоль, эмульгатор и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит нитрит натрия, касторовое масло и оксиэтилированный н-бутиловый спирт, а в качестве эмульгатора - полиоксиэтилированный спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с

алканоламином в среде минерального масла 56,0 - 62,0

Полиоксиэтилированный спирт 3,5 - 4,5

Касторовое масло 0,2 - 0,4

Гликоль 3,0 - 7,0

Нитрит натрия 2,5 - 3,5

Оксиэтилированный н-бутиловый спирт 8,0 - 11,0

Вода Остальное