一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液及其制备方法与流程

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1.本发明属于金属加工用润滑油领域，具体涉及一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液及其制备方法。

背景技术：

2.铝箔、铜箔在日常生活和工业生产中应用广泛，有着良好的塑能、导电性、导热性和耐腐蚀性。在新能源电池和电容器领域，所用的集流体大部分都为铝箔、铜箔，而且随着动力电池需求量的增长，对铝箔、铜箔这类原材料的需求也会随之上升。在铝箔、铜箔的切割加工过程中，机床刀具和铝工件会高速摩擦并产生大量的热，使加工温度升高，损耗刀具寿命，影响铝工件的精度。为了冷却和润滑刀具及铝工件，必须使用切削液及时散热，降低加工温度并起到润滑作用。
3.格尔伯特醇是一种在β位上带有较长支链的脂肪伯醇，因为其独特的支链结构，使其有着优良的润滑性。因此在切削液中，格尔伯特醇常被用作润滑添加剂。除此之外，烯烃也有着良好的润滑性能，比如本发明人之前公布的“一种铝箔、铜箔免清洗油性切削液及制备方法”专利，烯烃起到了良好的润滑作用。值得一提的是，目前还没有报道格尔伯特醇和烯烃起到协同润滑作用的专利。
4.离子液体是由阴、阳离子所构成的在室温下呈液态的有机盐，有着良好的理化特性，例如合理的粘度传导性、高的热氧化稳定性、能溶解各种极性溶剂的能力等。在润滑领域，离子液体常被用来减少固体滑动触电之间的磨损和摩擦，避免加工温度过高。

技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液及其制备方法，具有优良的润滑性能，减小切割时的摩擦和磨损。
6.为实现上述目的采用如下具体技术方案：
7.一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，包括10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的离子液体。
8.进一步，所述的饱和烷烃为碳链长度在c8～c
16
内的轻质矿物油。
9.进一步，所述烯烃为辛烯、癸烯、十二烯、十四烯与十六烯中的一种或几种。
10.进一步，所述格尔伯特醇为2-乙基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、2-丙基-1-庚醇、2-丁基-1-辛醇、2-乙基-1-十二醇、2-乙基癸醇、2-庚基-1-十一烷醇、2-辛基十二烷醇和2-癸基-1-十四醇中的一种或几种。
11.进一步，所述离子液体为多烷基型离子液体，该离子液体的结构式如下：
[0012][0013]
其中，r、r
′
为ch2ch3、(ch2)2ch3、，(ch2)3ch3、(ch2)4ch3、(ch2)5ch3中的一种，y-为
pf
6-。
[0014]
一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
(1)、将三烷基胺和卤代烷烃混合后加入到溶剂中，在70-90℃保护气氛下反应24-48h，清洗，干燥，得到多烷基型卤化铵；
[0016]
(2)、多烷基型卤化铵加入到去离子水中，搅拌均匀，然后加入金属盐溶液，搅拌2-12h后，干燥，得到多烷基型离子液体；
[0017]
(3)、按重量百分数计，将10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的多烷基型离子液体加入搅拌釜中，混合均匀，得到切削液。
[0018]
进一步，所述步骤(1)中三烷基胺与卤代烷烃的摩尔比为1:(1.25～1.75)，三烷基胺为三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、三戊基胺、三己基胺中的一种。
[0019]
进一步，所述步骤(1)中卤代烷烃为溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、碘乙烷、碘丙烷、碘丁烷、碘戊烷、碘己烷中的一种；溶剂为丙酮或乙腈；三烷基胺与溶剂的摩尔比体积比为0.1mol：100ml；保护气氛为氮气气氛；保护气氛为氮气气氛。
[0020]
进一步，所述步骤(2)中多烷基卤化铵与金属盐溶液的摩尔比为1:(1.25～1.75)。
[0021]
进一步，所述步骤(2)中离子液体提纯步骤为：向搅拌2-12h后的产物中加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，然后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体。
[0022]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0023]
本发明复合型切削液，主要包括饱和烷烃、烯烃、格尔伯特醇和离子液体，烯烃均为直链，化学结构为r—ch＝ch2，格尔伯特醇化学结构为:
[0024][0025]
其中，格尔伯特醇中的羟基上的氧原子有较大的电负性，具有亲核性，而烯烃r—ch＝ch2上的“—ch＝”碳原子容易与羟基氧发生耦合。格尔伯特醇与烯烃耦合之后，形成的结构具有r、r'和r"多个烷烃基，能协同发挥出单独添加烯烃或者单独添加格尔伯特醇所达不到的润滑性能。
[0026]
另外，耦合结构整体的分子量增大，增加了切削液整体的闪点至60℃以上，达到了国标的安全运输要求(gb13690-1992规定闪点低于60℃的属于易燃液体)，使其安全性更高，便于运输。
[0027]
进一步，饱和烷烃为碳链长度在c8～c
16
内的轻质矿物油，轻质矿物油为石油炼制产生的含有侧链的异构烷烃组成的轻质矿物油，以支链烷烃为主，其闪点为60～120℃，运动粘度为2～4cst(40℃)，烷烃支链使得分子间隙增大，降低了轻质矿物油的沸点，使其在室温自然放置的条件下便可挥发，同时增强了润滑性能。能保证该切削液良好的挥发性，使得切削液能够在铝箔、铜箔表面挥发，一段时间后没有残留，能省去了后续的清洗工艺。
[0028]
离子液体为多烷基型离子液体，离子液体的阳离子上带有多个烷烃基(r和r')，和润滑液领域中目前常使用的咪唑型结构、醚基化结构等类型的离子液体不同，多烷烃基型离子液体的加入利于油膜的形成，这种特殊的阳离子结构在保证减擦、耐磨的同时可以起到一定的润滑作用，进一步提高了切削液的减擦、耐磨的性能。
具体实施方式
[0029]
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行详细的描述，并给出本发明个别的实施案例。
[0030]
一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，按重量百分数计，包括10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的离子液体。
[0031]
所述的饱和烷烃为碳链长度在c8～c
16
内的轻质矿物油，所述的烯烃为辛烯、癸烯、十二烯、十四烯与十六烯中的一种或几种。烯烃均为直链，可减小加工时候的摩擦力。
[0032]
所述的格尔伯特醇为2-乙基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、2-丙基-1-庚醇、2-丁基-1-辛醇、2-乙基-1-十二醇、2-乙基癸醇、2-庚基-1-十一烷醇、2-辛基十二烷醇和2-癸基-1-十四醇中的一种或几种。
[0033]
所述的离子液体为多烷基型离子液体，该离子液体的结构式如下：
[0034][0035]
其中，r、r
′
都为饱和烷基，即ch2ch3、(ch2)2ch3、，(ch2)3ch3、(ch2)4ch3、(ch2)5ch3中的某一种烷基、y-为pf
6-。
[0036]
上述铝箔、铜箔免清洗油性切削液的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
(1)将三烷基胺和卤代烷烃混合后加入到溶剂丙酮或乙腈中，反应物摩尔比为三烷基胺:卤代烷烃)＝1:(1.25～1.75)，每三烷基胺与溶剂的比为0.1mol：100ml。上述溶液在70-90℃保护气氛下反应24-48h，清洗，干燥，得到多烷基卤化铵；三烷基胺为三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、三戊基胺、三己基胺中的一种；卤代烷烃为溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、碘乙烷、碘丙烷、碘丁烷、碘戊烷、碘己烷中的一种；
[0038]
(2)多烷基卤化铵加入到去离子水中，搅拌均匀，然后加入金属盐溶液，多烷基卤化铵与金属盐溶液的摩尔比为1:(1.25～1.75)，然后向搅拌2-12h后的产物中加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，然后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体
[0039]
(3)按重量百分数计，将10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的多烷基型离子液体加入搅拌釜中搅拌1～2h，混合均匀，得到切削液；
[0040]
如无具体说明，本发明的原料均可市场可得，或根据本领域的常规方法制备得到。
[0041]
实施例1
[0042]
按照以下步骤先合成多烷基型离子液体：
[0043]
(1)将0.1mol三丙基胺和0.10mol溴丙烷混合后加入到100ml丙酮中，在70℃氮气气氛下反应24h，清洗，干燥，得到四丙基卤化铵；
[0044]
(2)将步骤(1)得到的四丙基卤化铵加入100ml去离子水中，搅拌均匀，然后加入0.125mol金属盐溶液，搅拌10h，然后加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，最后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体；
[0045]
(3)分别称取以下配比的组分：
[0046]
表1实施例1物料配比(质量百分数)
[0047]
饱和烷烃10％癸烯10％2-乙基-1-己醇75％多烷基型离子液体5％
[0048]
将上述组分加入搅拌釜中搅拌2h，混合均匀，得到切削液。
[0049]
实施例2
[0050]
按照以下步骤先合成多烷基型离子液体：
[0051]
(1)将0.1mol三己基胺和0.125mol碘戊烷混合后加入到100ml丙酮中，在70℃保护气氛下反应36h，清洗，干燥，得到三己基-戊基-卤化铵；
[0052]
三己基胺可以用三乙基胺或三丁基胺替代。碘戊烷可以为其他卤代烷烃如溴乙烷、溴丁烷、溴戊烷、碘乙烷、碘丙烷、碘丁烷何碘己烷中的一种；
[0053]
(2)将步骤(1)得到的三己基-戊基-卤化铵加入100ml去离子水中，搅拌
[0054]
均匀，然后加入0.10mol金属盐溶液，搅拌8h，然后加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，最后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体；
[0055]
(3)分别称取以下配比的组分：
[0056]
表1实施例1物料配比(质量百分数)
[0057]
饱和烷烃10％癸烯70％2-乙基-1-己醇10％多烷基型离子液体10％
[0058]
将上述组分加入搅拌釜中搅拌1h，混合均匀，得到切削液。
[0059]
实施例3
[0060]
按照以下步骤先合成多烷基型离子液体：
[0061]
(1)将0.1mol三戊基胺和0.175mol溴己烷混合后加入到100ml丙酮中，在90℃保护气氛下反应48h，清洗，干燥，得到三戊基-己基-卤化铵；
[0062]
(2)将步骤(1)得到的三戊基-己基-卤化铵加入100ml去离子水中，搅拌
[0063]
均匀，然后加入0.16mol金属盐溶液，搅拌5h，然后加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，最后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体；
[0064]
(3)分别称取以下配比的组分：
[0065]
表1实施例1物料配比(质量百分数)
[0066]
饱和烷烃50％癸烯20％2-乙基-1-己醇29％多烷基型离子液体1％
[0067]
将上述组分加入搅拌釜中搅拌2h，混合均匀，得到切削液。
[0068]
实施例4
[0069]
按照以下步骤先合成多烷基型离子液体：
[0070]
(1)将0.1mol三己基胺和0.16mol溴己烷混合后加入到100ml乙腈中，在90℃保护气氛下反应40h，清洗，干燥，得到四己基卤化铵；
[0071]
(2)将步骤(1)得到的四己基卤化铵加入100ml去离子水中，搅拌均匀，
[0072]
然后加入0.175mol金属盐溶液，搅拌6h，然后加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，最后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体；
[0073]
(3)分别称取以下配比的组分：
[0074]
表1实施例1物料配比(质量百分数)
[0075]
饱和烷烃20％癸烯25％2-乙基-1-己醇50％多烷基型离子液体5％
[0076]
将上述组分加入搅拌釜中搅拌2h，混合均匀，得到切削液。

技术特征：

1.一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，其特征在于按重量百分数计：包括10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的离子液体。2.根据权利要求1所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，其特征在于：所述的饱和烷烃为碳链长度在c8～c
16
内的轻质矿物油。3.根据权利要求1所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，其特征在于：所述烯烃为辛烯、癸烯、十二烯、十四烯与十六烯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，其特征在于：所述格尔伯特醇为2-乙基-1-丁醇、2-乙基-1-己醇、2-丙基-1-庚醇、2-丁基-1-辛醇、2-乙基-1-十二醇、2-乙基癸醇、2-庚基-1-十一烷醇、2-辛基十二烷醇和2-癸基-1-十四醇中的一种或几种。5.根据权利要求1所述铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液，其特征在于：所述离子液体为多烷基型离子液体，该离子液体的结构式如下：其中，r、r
′
为ch2ch3、(ch2)2ch3、，(ch2)3ch3、(ch2)4ch3、(ch2)5ch3中的一种，y-为pf
6-。6.一种权利要求5所述铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法其特征在于包括以下步骤：(1)、将三烷基胺和卤代烷烃混合后加入到溶剂中，在70-90℃保护气氛下反应24-48h，清洗，干燥，得到多烷基型卤化铵；(2)、多烷基型卤化铵加入到去离子水中，搅拌均匀，然后加入金属盐溶液，搅拌2-12h后，干燥，得到多烷基型离子液体；(3)、按重量百分数计，将10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的多烷基型离子液体加入搅拌釜中，混合均匀，得到切削液。7.根据权利要求6所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中三烷基胺与卤代烷烃的摩尔比为1:(1.25～1.75)，三烷基胺为三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、三戊基胺、三己基胺中的一种。8.根据权利要求6所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中卤代烷烃为溴乙烷、溴丙烷、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、碘乙烷、碘丙烷、碘丁烷、碘戊烷、碘己烷中的一种；溶剂为丙酮或乙腈；三烷基胺与溶剂的摩尔比体积比为0.1mol：100ml；保护气氛为氮气气氛。9.根据权利要求6所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中多烷基卤化铵与金属盐溶液的摩尔比为1:(1.25～1.75)。10.根据权利要求6所述的铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中离子液体提纯步骤为：向搅拌2-12h后的产物中加入二氯甲烷萃取有机相，通过分液收集有机相，再使用去去离子水反复洗涤多次，然后通过旋蒸除去溶液中的二氯甲烷，经过干燥得到多烷基型离子液体。

技术总结

本发明公开了一种铝箔、铜箔用易挥发复合型切削液及其制备方法，复合型切削液包括10～50％的饱和烷烃、10～70％的烯烃、10～75％的格尔伯特醇、1～10％的离子液体，格尔伯特醇中的羟基上的氧原子有较大的电负性，具有亲核性，而烯烃的碳原子容易与羟基氧发生耦合，格尔伯特醇与烯烃耦合形成的结构具有多个烷烃基的结构，协同发挥出单独添加烯烃或者单独添加格尔伯特醇所达不到的润滑性能；饱和烷烃为碳链长度在C8～C