本申請涉及金屬加工領域，特別是一種水基切削液及其制備方法。
背景技術：
金屬切削液是指用于金屬切削加工的冷卻潤滑液。金屬切削液作為機械加工重要的配套材料，是大多數加工中不可缺少的生產要素之一，主要通過冷卻、潤滑、清洗和防銹等作用，改善工件表面質量，提高加工精度，延長刀具壽命，提高工件表面的防蝕能力。
隨著水基金屬加工液的普及，產品廢液的排放已成為金屬加工廠急待解決的問題，阻礙了制造業的綠色化。據不完全統計，中國大陸地區僅機械制造業廢切削液的日排量已達2億多噸。到目前為止，包括進口產品在內的所有金屬加工液的廢液都未能達到國家規定的排放標準。由于國家非常重視環境保護，提出了清潔生產、節能減排、低碳等，促使了當前金屬加工液朝著環保、節能、高效、通用的方向發展。在國內，目前水基切削液與油基切削液實用性能差距還比較大，如油基切削液在刀具耐用度，工件尺寸精度、表面粗糙度和防銹、防止機床油漆剝落，使用維護、管理及廢液處理等方面要優于水基切削液。而作為消耗量不斷增加的水基全合成切削液、微乳切削液、乳化切削液等水基切削油，它們又具有各自的性能特點，如全合成切削液在儲存與使用穩定性、冷卻性、清洗性、抗硬水性、抗菌性等方面優于乳化型和微乳型切削液，但在潤滑性、防銹性、對機床油漆侵蝕性、對操作者皮膚損害，以及廢液處理方面卻處于劣勢。
雖然3種水基加工液各有優缺點，但就綜合性能而言，水基切削液最好，因此研究一種環保的高性能水基切削液已成為業內關注的焦點。
技術實現要素：
本申請的一個目的是提供一種水基切削液。
本申請的另一個目的是提供一種制備水基切削液的方法。
在一個方面，本申請的水基切削液包括以下組分：18-25重量份的醇胺或酰胺；15-25重量份的有機酸；15-25重量份的無機酸或無機酸鹽；15-22重量份的非離子型表面活性劑；0.2-0.4重量份的納米銀；1-3重量份的聚乙二醇200-400或0.3-0.6重量份的納米二氧化硅；以及15-30重量份的去離子水。
可選地，醇胺選自由三乙醇胺、單乙醇胺、二乙醇胺組成的組。
可選地，無機酸選自硼酸；所述無機酸鹽選自鉬酸鹽和硼酸鹽。
可選地，有機酸選自癸二酸和油酸。
可選地，聚乙二醇200-400選自由聚乙二醇200、聚乙二醇300以及聚乙二醇400組成的組。
可選地，納米銀可以是納米銀顆粒，平均粒徑可以在約5nm-10nm的范圍內。
可選地，納米二氧化硅可以是納米二氧化硅顆粒，平均粒徑可以在約5nm-10nm的范圍內。
可選地，非離子型表面活性劑可以采用本領域常用的非離子型表面活性劑，如選自由吐溫-80、司盤80以及高級脂肪醇聚氧乙烯醚組成的組。
可選地，本申請的水基切削液包括以下組分：19重量份的醇胺或酰胺、18重量份的有機酸，21重量份的無機酸或無機酸鹽、18重量份的非離子型表面活性劑、0.3重量份的納米銀、2重量份的聚乙二醇300以及23重量份的去離子水。
在另一方面，本申請的水基切削液的制備方法包括下述步驟：使一部分醇胺或酰胺與無機酸或無機鹽以重量比1:3進行第一反應得到酯化物；在含有去離子水的反應器中使另一部分醇胺或酰胺與有機酸以重量比2:3進行第二反應10-15分鐘，然后加入所述酯化物，再依次加入非離子型表面活性劑、聚乙二醇200-400或納米二氧化硅、納米銀混合反應25-30分鐘，即得。
使用本申請的水基切削液時，將其與水按體積比3-5％稀釋，用于工業切削和磨削等的潤滑、冷卻、清洗、防銹等。
本申請的水基切削液中添加的納米銀顆粒提高了切削液的抗菌防霉性能，保障切削液的潤滑性能不會下降。本申請的水基切削液中添加的聚乙二醇200-400或納米二氧化硅顆粒能夠作為分散劑承載納米銀顆粒，從而保證納米銀的殺菌效果；同時本申請的水基切削液中添加的聚乙二醇200-400或納米二氧化硅顆粒在有機相中具有良好的分散性和穩定性，在摩擦過程中可形成一層摩擦系數較低的薄膜，對摩擦表面進行一定程度的修補，且能夠起到微軸承作用，提高承載能力，降低摩擦系數。
本申請的水基切削液具有諸多有益效果，如長壽命性，在不加殺菌劑的情況下，切削液使用壽命達到一年以上；良好的防銹、防腐性，對黑色金屬和有色金屬均具有防銹和防腐性能；良好的極壓潤滑性；優異的排油除污性；優異的消泡性；良好的金屬屑沉降性；優異的潤濕性；環境友好性，不含亞硝酸鹽、酚、氯及重金屬等有害物質，符合綠色環保要求；多功能性，可用于鑄鐵、碳鋼、合金鋼、銅、鋁等多種金屬的加工，滿足機械制造廠的車、銑、鉆、磨等多種加工工藝的要求；以及零排放性，即通過補加新液，可長期反復使用，無需排放。
具體實施方式
為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請的部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
在以下本申請的實施例中，所用的化學試劑均為市購獲得的化學試劑。以下實施例中的納米銀和納米二氧化硅為平均粒徑在約5nm-10nm的范圍內的納米銀顆粒和納米二氧化硅顆粒。此外，如果沒有具體說明，下述實施例中的化學反應所涉及的諸如溫度和壓力之類的反應條件對本領域技術人員都是常規的選擇。
實施例1
向第一反應釜中加入18kg硼酸和6kg三乙醇胺進行第一反應得到三乙醇胺硼酸酯。向加入有23kg去離子水的第二反應釜中加入21kg癸二酸和14kg三乙醇胺進行第二反應15分鐘得到癸二酸三乙醇胺鹽，接著加入所得到的三乙醇胺硼酸酯，再依次加入16kg吐溫-80、0.5kg納米二氧化硅以及0.3kg納米銀混合反應30分鐘，即得水基切削液。采用GB-T 3142-1982潤滑劑承載能力測定法(四球法)測得所得到的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB為82kg、燒結負荷值PD為124kg。
實施例2
向第一反應釜中加入21kg硼酸和7kg三乙醇胺進行第一反應得到三乙醇胺硼酸酯。向加入有23kg去離子水的第二反應釜中加入18kg癸二酸和12kg三乙醇胺進行第二反應12分鐘得到癸二酸三乙醇胺鹽，接著加入所得到的三乙醇胺硼酸酯，再依次加入18kg吐溫-80、2kg聚乙二醇300以及0.3kg納米銀混合反應30分鐘，即得水基切削液。采用GB-T 3142-1982潤滑劑承載能力測定法(四球法)測得所得到的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB為90kg、燒結負荷值PD為124kg。
實施例3
向第一反應釜中加入24kg硼酸和8kg三乙醇胺進行第一反應得到三乙醇胺硼酸酯。向加入有24kg去離子水的第二反應釜中加入18kg癸二酸和12kg三乙醇胺進行第二反應10分鐘得到癸二酸三乙醇胺鹽，接著加入所得到的三乙醇胺硼酸酯，再依次加入15kg吐溫-80、0.5kg納米二氧化硅以及0.2kg納米銀混合反應30分鐘，即得水基切削液。采用GB-T 3142-1982潤滑劑承載能力測定法(四球法)測得所得到的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB為87kg、燒結負荷值PD為122kg。
實施例4
向第一反應釜中加入24kg硼酸和8kg三乙醇胺進行第一反應得到三乙醇胺硼酸酯。向加入有28kg去離子水的第二反應釜中加入15kg癸二酸和10kg三乙醇胺進行第二反應10分鐘得到癸二酸三乙醇胺鹽，接著加入所得到的三乙醇胺硼酸酯，再依次加入17kg吐溫-80、0.6kg納米二氧化硅以及0.3kg納米銀混合反應30分鐘，即得水基切削液。采用GB-T 3142-1982潤滑劑承載能力測定法(四球法)測得所得到的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB為83kg、燒結負荷值PD為118kg。
實施例5
向第一反應釜中加入21kg硼酸和7kg三乙醇胺進行第一反應得到三乙醇胺硼酸酯。向加入有25kg去離子水的第二反應釜中加入24kg癸二酸和16kg三乙醇胺進行第二反應10分鐘得到癸二酸三乙醇胺鹽，接著加入所得到的三乙醇胺硼酸酯，再依次加入15kg吐溫-80、0.6kg納米二氧化硅以及0.3kg納米銀混合反應30分鐘，即得水基切削液。采用GB-T 3142-1982潤滑劑承載能力測定法(四球法)測得所得到的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB為85kg、燒結負荷值PD為125kg。
本申請的水基切削液的最大無卡咬負荷值PB可達90kg、燒結負荷值PD可達126kg，這說明本申請的水基切削液兼具優異的潤滑性和極壓性。本申請各實施例制備得到的水基切削液在使用過程中金屬未有生銹、變質現象，可持續使用一年以上。
以上所述僅為本申請的實施例而已，并不用于限制本申請。對于本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求范圍之內。