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1、(10)申请公布号 CN 102977357 A (43)申请公布日 2013.03.20 CN 102977357 A *CN102977357A* (21)申请号 201210425574.4 (22)申请日 2012.10.30 C08G 65/28(2006.01) C10M 173/02(2006.01) C10M 153/04(2006.01) C10N 40/22(2006.01) C10N 30/06(2006.01) (71)申请人 上海源育节能环保科技有限公司 地址 201399 上海市浦东新区惠南镇沪南路 9628 号 1 幢 523 室 (72)发明人 谭群华 张乃庆 。
2、(74)专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限 公司 31253 代理人 肖爱华 (54) 发明名称 聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物及其制备 方法和用该聚合物配制的齿轮加工准干切削液 (57) 摘要 本发明提供了一种聚氧乙烷醚基亚磷酸 甘油酯聚合物及其制备方法和用该聚合物配 制的齿轮加工准干切削液。该聚合物化学式 为 :其中 n 为 10-20 的 整数。该聚合物的制备方法为先由甘油与亚磷酸 按摩尔比 1 ： 1 反应得到亚磷酸甘油酯， 再由亚磷 酸甘油酯与环氧乙烷按摩尔比 1 ：（10-20） 发生聚 合反应即得。该齿轮加工准干切削液由以下重量 百分比的组分组成 ： 聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯。
3、 聚合物 （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐和氢氧化 钾） 40-70% ； 四硼酸钾 2-3% ； 去离子水余量。本发 明的齿轮加工准干切削液具有很好的冷却性和润 滑性， 良好的极压抗磨性和防锈性， 配合准干切削 润滑装置使用， 可使润滑剂的使用量降低至 5% 以 下， 节能环保。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 1/2 页 2 1. 一种聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物， 其特征在于， 它是先由甘油与亚磷酸按摩 尔比 1 ： 1 反应得到亚磷酸甘油酯后， 再由亚磷酸甘油酯。
4、与环氧乙烷按摩尔比 1 ：（10-20） 发 生聚合反应得到的， 其化学式为 ： 其中 n 为 10-20 的整数。 2. 一种如权利要求 1 所述的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物， 其特征在于， 所述聚 氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物中含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐和氢氧化钾。 3. 一种如权利要求 1-2 所述的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的制备方法， 其特征 在于， 按如下步骤进行 ： 步骤 1. 由甘油与亚磷酸按摩尔比 1 ： 1 反应制备得到亚磷酸甘油酯 ； 步骤 2. 由亚磷酸甘油酯与环氧乙烷按摩尔比 1 ：（10-20） 发生聚合反应得到聚氧乙烷 醚基亚磷酸甘油酯聚合物。 4. 。
5、如权利要求 3 所述的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的制备方法， 其特征在于， 其中步骤 1 制备亚磷酸甘油酯的方法为 ： 将甘油和亚磷酸按摩尔比 1 ： 1 加入反应釜中， 充入氮气保护， 搅拌加热至 130-140， 保持恒温搅拌 3-4 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷酸甘油酯备用 ； 上述反应方程式为 ： 步骤 2 制备聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的方法为 ： 将亚磷酸甘油酯和氢氧化钾加入用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌， 然后 向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当聚合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐将环氧乙烷 推进聚合釜， 同时搅拌升温至 100-120， 压力调节。
6、至 0.3-0.4MPa， 聚合反应 15-16 小时以 后， 用氮气将聚合釜内的聚合物挤出， 即得到聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 （含聚氧乙 烷甘油醚、 亚磷酸钾盐和氢氧化钾） ； 上述摩尔比亚磷酸甘油酯 ： 环氧乙烷 =1 ：（10-20） ； 上述制备聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的反应方程式为 ： 上述反应式中的 n 为 10-20 的整数 ； 上述步骤 2 反应过程中， 还包含甘油与环氧乙烷反应生成聚氧乙烷甘油醚， 亚磷酸与 氢氧化钾反应生成亚磷酸钾盐的副反应 ； 甘油与环氧乙烷反应生成聚氧乙烷甘油醚的反应方程式为 ： 权 利 要 求 书 CN 102977357 A 2 2/2 。
7、页 3 上述反应式中 x 为不确定整数。 5. 一种用如权利要求 1-2 所述的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物配制成的齿轮加 工准干切削液， 其特征在于， 它由以下重量百分比的组分组成 ： 权 利 要 求 书 CN 102977357 A 3 1/5 页 4 聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物及其制备方法和用该聚 合物配制的齿轮加工准干切削液 技术领域 0001 本发明属于金属加工技术领域， 具体涉及一种聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 及其制备方法和用该聚合物配制的齿轮加工准干切削液。 背景技术 0002 传统的齿轮加工采用机械油进行大量冲淋式润滑， 润滑剂的使用量大， 不仅浪费 资源， 造成加工。
8、场所和环境的巨大污染， 同时还会严重影响操作工人的身体健康。 在提倡节 能减排、 环境保护、 绿色生产的今天， 急需一种新的齿轮加工工艺。齿轮加工准干切削技术 是一门近几年发展起来的齿轮切削加工新技术， 就是在齿轮切削加工过程中使用准干润滑 系统进行润滑， 该技术的发展需要一种适用于齿轮加工工艺中配合准干润滑装置使用的齿 轮加工准干切削液。 发明内容 0003 本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合 物及其制备方法和用该聚合物配制的齿轮加工准干切削液。 该齿轮加工准干切削液适用于 齿轮加工工艺中， 配合准干润滑装置使用， 能代替原有的传统的以机械油作为齿轮加工。
9、切 削油 / 液。 0004 本发明的技术方案如下 ： 0005 一种聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物， 它是先由甘油与亚磷酸按摩尔比 1 ： 1 反 应得到亚磷酸酯甘油后， 再由亚磷酸甘油酯与环氧乙烷按摩尔比 1 ：（10-20） 发生聚合反应 得到的， 其化学式为 ： 0006 其中 n 为 10-20 的整数。 0007 本发明总体分三个步骤进行 ： 0008 上述聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的制备方法 （即前二个步骤） 如下 ： 0009 步骤 1. 制备亚磷酸甘油酯 ： 0010 将甘油和亚磷酸按摩尔比 1 ： 1 加入反应釜中， 充入氮气保护， 搅拌加热至 130-140， 保持恒。
10、温搅拌 3-4 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷酸酯甘油备用 ； 0011 上述反应方程式为 ： 0012 0013 步骤 2. 制备聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐 和氢氧化钾） ： 说 明 书 CN 102977357 A 4 2/5 页 5 0014 称取亚磷酸甘油酯和氢氧化钾加入用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅 拌， 然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当聚合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐 将环氧乙烷推进聚合釜， 同时搅拌升温至 100-120， 压力调节至 0.3-0.4MPa， 聚合反应 15-16 小时以后， 用氮气将聚合釜内的聚。
11、合物挤出， 即为聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐和氢氧化钾） ； 0015 上述摩尔比亚磷酸甘油酯 ： 环氧乙烷 =1 ：（10-20） ； 0016 上述制备聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物的反应方程式为 ： 0017 0018 上述反应式中的 n 为 10-20 的整数。 0019 上述反应过程中， 氢氧化钾作为催化剂， 消耗的量很少， 所以反应完成后， 加进去 的氢氧化钾基本还留在反应产物中。 上述制备得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物中 氢氧化钾所占的重量百分比为 0.5-1%。 0020 由于甘油亚磷酸酯容易在有水的条件下水解成甘油和亚磷酸， 上述步骤。
12、 2 的反应 过程中， 还包含甘油与环氧乙烷会反应生成聚氧乙烷甘油醚， 亚磷酸与氢氧化钾会反应生 成亚磷酸钾盐的副反应， 所以上述制备得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸 甘油酯聚合物中还含 有聚氧乙烷甘油醚和亚磷酸钾盐。 0021 甘油与环氧乙烷反应生成聚氧乙烷甘油醚的反应方程式为 ： 0022 0023 上述反应式中 x 为不确定整数。 0024 步骤 3. 制备齿轮加工准干切削液 ： 0025 将步骤 2 得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸 钾盐和氢氧化钾） 加入含四硼酸钾的去离子水中搅拌均匀， 即制得一种齿轮加工准干切削 液。 0026 本发明的齿轮加工准干切削液中。
13、各组分的重量百分比为 ： 0027 0028 上述齿轮加工准干切削液的制备方法 ： 0029 按所述重量百分比称取四硼酸钾加入去离子水中搅拌， 再加入聚氧乙烷醚基亚磷 说 明 书 CN 102977357 A 5 3/5 页 6 酸甘油酯聚合物 （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐和氢氧化钾） ， 同时搅拌 2-3 小时， 混合物 透明后包装即为成品。 0030 上述齿轮加工准干切削液主要应用于齿轮的滚齿、 铣齿、 插齿、 铇齿等加工工艺。 0031 本发明的有益效果 ： 0032 本发明与现有技术相比， 具有以下优点 ： 0033 本发明的齿轮加工准干切削液具有很好的冷却性和润滑性， 还具有良好。
14、的极压抗 磨性和防锈性 （四硼酸钾可在加工时在金属表面形成一层保护膜， 此膜有良好的极压抗磨 性， 可以有效延长刀具使用寿命， 同时具有良好的防锈性能） 。 0034 本发明中的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物是一种良好的极压抗磨剂， 同时也 是一种良好的表面活性剂， 水溶性良好， 同时水在加工时蒸发， 可带走大量的热， 是良好的 冷却剂 ； 0035 本发明的齿轮加工准干切削液配合准干切削润滑装置使用， 可使润滑剂的使用量 降低至 5% 以下， 节能环保。 具体实施方式 0036 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明 ： 0037 实施例 1 ： 0038 步骤 1 ： 称取 92.09k。
15、g(1000mol) 甘油和 82kg(1000mol) 亚磷酸加入反应釜中充入 氮气保护加热搅拌至 130， 保持恒温搅拌 4 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷酸 甘油酯 A 142kg （1000mol） 备用 （实际生产中产物的得率小于 100%， 因此实际得到的亚磷酸 甘油酯少于 1000mol） ； 0039 步骤 2 ： 将步骤 1 制备的 142kg(1000mol) 亚磷酸甘油酯 A 和 5.15kg 氢氧化钾加 入用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌， 然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当聚合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐把 881kg(20000mol) 。
16、的环氧乙烷推进聚合釜， 同 时搅拌升温至100， 压力调节至0.4MPa， 聚合反应16小时以后， 用氮气将聚合釜内的聚合 物挤出， 即得聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B1028kg（含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾盐 和氢氧化钾） ； 0040 步骤 3 ： 将步骤 2 得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 70kg 加入含 3kg 四 硼酸钾的 27kg 去离子水中搅拌 2 小时， 即制得一种齿轮加工准干切削液。 0041 上述方法制得的一种齿轮加工准干切削液理化指标如下 ： 0042 项目 试验结果 试验方法 密度 （20） kg/m3 1065 GB/T1884 运动粘度 （40） 。
17、mm2/s 26.8 GB/T265 PH 10.3 SH/T0578 铜片腐蚀 （3h,50） 1a GB/T5096 四球极压 PD N 7845 GB/T12583 0043 实施例 2 ： 0044 步骤 1 ： 称取 92.09kg(1000mol) 甘油和 82kg(1000mol) 亚磷酸加入反应釜中充入 氮气保护加热搅拌至 140， 保持恒温搅拌 3 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷酸 甘油酯 A 142kg （1000mol） 备用 （实际生产中产物的得率小于 100%， 因此实际得到的亚磷酸 说 明 书 CN 102977357 A 6 4/5 页 7 甘油酯少于。
18、 1000mol） ； 0045 步骤 2 ： 将步骤 1 制备的 142kg(1000mol) 亚磷酸甘油酯 A 和 7kg 氢氧化钾加入用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌， 然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当聚 合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐把 660.75kg(15000mol) 的环氧乙烷推进聚合釜， 同 时搅拌升温至120， 压力调节至0.3MPa， 聚合反应15小时以后， 用氮气将聚合釜内的聚合 物挤出， 即得聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 809.75kg （含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾 盐和氢氧化钾） ； 0046 步骤 3 ： 将步骤 2 得到的聚氧乙烷醚基。
19、亚磷酸甘油酯聚合物 B 40kg 加入含 3kg 四 硼酸钾的 57kg 去离子水中搅拌 3 小时， 即制得一种齿轮加工准干切削液。 0047 上述方法制得的一种齿轮加工准干切削液理化指标如下 ： 0048 项目 试验结果 试验方法 密度 （20） kg/m3 1032 GB/T 1884 运动粘度 （40 )mm2/s 2.7 GB/T 265 PH 10.1 SH/T 0578 铜片腐蚀 （3h,50） 1a GB/T 5096 四球极压 PD N 6080 GB/T12583 0049 实施例 3 ： 0050 步骤 1 ： 称取 92.09kg(1000mol) 甘油和 82kg(10。
20、00mol) 亚磷酸加入反应釜中充入 氮气保护加热搅拌至 135， 保持恒温搅拌 3.5 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷 酸甘油酯 A 142kg （1000mol） 备用 （实际生产中产物的得率小于 100%， 因此实际得到的亚磷 酸甘油酯少于 1000mol） ； 0051 步骤 2 ： 将步骤 1 制备的 142kg(1000mol) 亚磷酸甘油酯 A 和 4.5kg 氢氧化钾加入 用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌， 然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当 聚合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐把 440.5kg(10000mol) 的 环氧乙烷推进聚合釜， 同时搅拌升。
21、温至 110， 压力调节至 0.35MPa， 聚合反应 15.5 小时以后， 用氮气将聚合釜内 的聚合物挤出， 即得聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 587kg（含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷 酸钾盐和氢氧化钾） ； 0052 步骤 3 ： 将步骤 2 得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 50kg 加入含 2.5kg 四硼酸钾的 47.5kg 去离子水中搅拌 2.5 小时， 即制得一种齿轮加工准干切削液。 0053 上述方法制得的一种齿轮加工准干切削液理化指标如下 ： 0054 项目 试验结果 试验方法 密度 （20） kg/m3 1044 GB/T 1884 运动粘度 （40 )mm2/s。
22、 4.3 GB/T 265 PH 10.1 SH/T 0578 铜片腐蚀 （3h,50） 1a GB/T 5096 四球极压 PD N 6080 GB/T12583 0055 实施例 4 ： 0056 步骤 1 ： 称取 92.09kg(1000mol) 甘油和 82kg(1000mol) 亚磷酸加入反应釜中充入 氮气保护加热搅拌至 140， 保持恒温搅拌 3 小时， 减压排出反应生成的水， 制备成亚磷酸 甘油酯 A 142kg （1000mol） 备用 （实际生产中产物的得率小于 100%， 因此实际得到的亚磷酸 说 明 书 CN 102977357 A 7 5/5 页 8 甘油酯少于 10。
23、00mol） ； 0057 步骤2 ： 将步骤1制备的142kg(1000mol)亚磷酸甘油酯A和6.25kg氢氧化钾加入 用 0左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌， 然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气， 当 聚合釜中氮气保持正压时用氮气进料罐把 660.75kg(15000mol) 的环氧乙烷推进聚合釜， 同时搅拌升温至100， 压力调节至0.3MPa， 聚合反应16小时以后， 用氮气将聚合釜内的聚 合物挤出， 即得聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 809kg（含聚氧乙烷甘油醚、 亚磷酸钾 盐和氢氧化钾） ； 0058 步骤 3 ： 将步骤 2 得到的聚氧乙烷醚基亚磷酸甘油酯聚合物 B 6。
24、0kg 加入含 2.5kg 四硼酸钾的 37.5kg 去离子水中搅拌 2 小时， 即制得一种齿轮加工准干切削液。 0059 将上述制得的一种齿轮加工准干切削液应用于用准干切削系统 （准干切削装置 + 齿轮加工准干切削液） 改造直径360mm的涡轮滚铣加工， 之前用普通液压油油浴润滑加工。 0060 使用准干切削系统 （准干切削装置 + 齿轮加工准干切削液） 改造效果对比表 ： 0061 项目 改造前 改造后 涡轮每滚铣一次所需要时间 35 秒 35 秒 滚铣刀磨刀次数 两个班磨一次 三个班磨一次 润滑剂消耗 4kg/ 天 0.2kg/ 天 工作现场 典型脏乱差 十分干净 后处理 工件油液污染处理费用大 无后处理 0062 实施例 5 ： 0063 用实施例 4 制得的一种齿轮加工准干切削液应用于滚齿加工 ： 滚齿机为上海第一 机床厂生产， 型号为 ： HI-008， 加工工件直径 82.24mm， 加工长度为 ： 103.76mm， 分两刀滚完， 用时 29 分钟， 24 小时工作， 原用 32# 机械油传统油浴润滑， 现改为准干切削加工， 使用齿轮 加工准干切削液， 原用油量 ： 15 升 / 天， 改造后准干切削液用量 ： 0.5 升 / 天。 说 明 书 CN 102977357 A 8 。