本发明涉及切削液，尤其是一种半合成切削液及其制备方法。
背景技术：
1、水基切削液可以分为乳化型、半合成型、全合成型三类，其中乳化型切削液的润滑性好、防锈性好但稳定性差、易被细菌侵蚀变质、冷却效率低；而全合成型切削液的冷却清洗效果好、工作可见性好但润滑性及防锈性较差。而半合成型切削液兼具乳化型切削液和全合成型切削液的优点，具有良好的润滑性和清洗性、使用寿命长、外观澄清透明、容易观察切割期间刀具与工件之间的切割状态，在金属加工中具有广泛的应用。
2、通常情况下半合成切削液将矿物油作为其基础油来使用，然而矿物油易腐败变质且安全环保性差，今后的使用必然会受到严格的限制。因此需要开发新的基础油来代替矿物油在切削液中使用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种半合成切削液及其制备方法，通过氨基酸与长链醇反应获得氨基酸长链醇酯，再与长链二元酸、三乙醇胺等配合作用，使用长链二元酸酯作为基础油，得到半合成型切削液，具有良好的润滑性能及防锈性能且更加安全环保。
2、本发明的技术目的通过以下技术方案实现：
3、本发明第一方面的技术目的是提供一种半合成切削液，按重量份数计，其包括以下组成的组分：
4、
5、
6、和水，
7、水的加入量使以上组分在水溶液中的质量百分比总和为2-90wt％；
8、其中，所述长链二元酸酯是长链二元酸与长链一元醇反应形成的醇酸酯类化合物；所述氨基酸长链醇酯是氨基酸与长链醇反应形成的醇酸酯类化合物。
9、进一步的，所述切削液在生产中一般为浓缩型切削液，浓度较高，其使用浓度一般为2-20wt％。
10、进一步的，所述氨基酸长链醇酯是氨基酸与长链醇发生反应形成的醇酸酯类化合物，其中，所述长链醇为c10-c14的正烷烃醇，选自正癸醇、正十一醇、正十二醇、正十三醇和正十四醇中的至少一种，优选正十一醇和/或正十二醇。所述氨基酸选自丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和苏氨酸中的至少一种，优选天冬氨酸。
11、进一步的，所述氨基酸长链醇酯通过以下方法制备：将无水hcl通入氨基酸和长链醇的混合溶液中，加热回流，冷却过滤，得到氨基酸长链醇酯盐酸盐；将氨基酸长链醇酯盐酸盐溶于氯仿中，加入固体氢氧化钠搅拌，之后过滤除去过量氢氧化钠，溶液旋蒸得到所述氨基酸长链醇酯。其中加热回流的温度为60-90℃；加入固体氢氧化钠后保持反应温度为20-40℃。
12、进一步的，所述长链二元酸酯是长链二元酸与长链醇酯化反应形成的醇酸酯类化合物，其中，所述长链二元酸选自十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸和十四碳二元酸中的至少一种，所述长链一元醇为c7-c10的一元醇，优选选自正庚醇、正辛醇、异辛醇和异壬醇中的至少一种。
13、进一步的，所述长链二元酸酯通过以下方法制备：
14、将长链二元酸、长链一元醇和催化剂混合，升温反应，测定酸值，达到要求后结束反应，得到所述长链二元酸酯。
15、进一步的，所述反应在装有温度计、冷凝管、搅拌器及分水器的容器中进行，反应过程中均匀搅拌，用分水器分离反应产生的水，水量达到理论量时取样测定酸值，之后终止反应，反应完成后降温，加入活性炭吸附并过滤，滤液加入氢氧化钠溶液洗涤至中性，静置分层后除去水层，之后减压蒸馏除去未反应的醇，得到所述长链二元酸酯。
16、进一步的，所述长链二元酸与长链一元醇的摩尔比为1:2-1:3，优选1:2.6-1:2.8；反应温度为220-240℃，所述催化剂为负载型杂多酸催化剂，具体的是二氧化硅或分子筛负载磷钨酸的催化剂，采用浸渍法制备，其方法为本领域技术人员所熟知，其在反应体系中的质量百分比为0.8％-1.2％。
17、进一步的，作为半合成切削液组分之一的所述长链二元酸为c10-c14的二元酸，作为优选，为十一碳二元酸和十二碳二元酸中的至少一种。
18、进一步的，所述表面活性剂选自石油磺酸钠、异构十三醇聚氧乙烯醚和司本80中的至少一种。
19、进一步的，所述杀菌剂为六氢三嗪类或苯并异噻唑啉酮类化合物，作为更具体的实施方式，选自1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、六氢-1,3,5-三(羟乙基)-均三嗪中的至少一种。
20、本发明第二方面的技术目的是提供一种半合成切削液的制备方法，包括以下步骤：
21、将无水hcl通入氨基酸和长链醇的混合溶液中，加热回流，冷却过滤，得到氨基酸长链醇酯盐酸盐；将氨基酸长链醇酯盐酸盐溶于氯仿中，加入固体氢氧化钠搅拌，之后过滤除去过量氢氧化钠，溶液旋蒸得到所述氨基酸长链醇酯；
22、将长链二元酸、长链一元醇和催化剂混合，升温反应，测定酸值，达到要求后结束反应，得到所述长链二元酸酯；
23、将长链二元酸、三乙醇胺、杀菌剂和水加入至反应器中，搅拌，待完全溶解后依次加入氨基酸长链醇酯、长链二元酸酯和表面活性剂，搅拌至体系均一透明即得到所述半合成切削液。
24、进一步的，所述长链二元酸、氨基酸、长链醇的选择及更为详细的反应条件同本发明第一方面，不再重复叙述。
25、本发明第三方面的技术目的是提供上述半合成切削液的应用，所述切削液用于金属加工过程。
26、进一步的，所述切削液为浓缩型时，在使用时将所述切削液以水稀释，至长链二元酸酯、氨基酸长链醇酯、长链二元酸、三乙醇胺、表面活性剂和杀菌剂的总质量浓度为0.5-8wt％，优选为2-5wt％。
27、与现有技术相比，本发明具有以下优势：
28、(1)长链二元酸酯具有较高的润滑能力、氧化稳定性和生物可降解能力，其代替矿物油作为切削液的基础油使用，降低了切削液对环境的不良影响。长链二元酸酯与氨基酸长链酯相互作用，能够有效提升切削液的极压性能，并且使形成的乳液液滴在体系中更好的分散。
29、(2)氨基酸长链醇酯具有较高的极压性能和一定的两亲性，其与防锈剂组分长链二元酸共同作用能够使同时提高切削液的稳定性及润滑能力，大大提高了切削液的使用范围，可以广泛的应用于多种金属加工场景中。
1.一种半合成切削液，其特征在于，按重量份数计，其包括以下组成的组分：
2.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，所述氨基酸长链醇酯是氨基酸与长链醇发生反应形成的醇酸酯类化合物，其中，所述长链醇为c10-c14的正烷烃醇，所述氨基酸选自丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和苏氨酸中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的半合成切削液，其特征在于，所述氨基酸长链醇酯通过以下方法制备：将无水hcl通入氨基酸和长链醇的混合溶液中，加热回流，冷却过滤，得到氨基酸长链醇酯盐酸盐；将氨基酸长链醇酯盐酸盐溶于氯仿中，加入固体氢氧化钠搅拌，之后过滤除去过量氢氧化钠，溶液旋蒸得到所述氨基酸长链醇酯。
4.根据权利要求3所述的半合成切削液，其特征在于，加热回流的温度为60-90℃；加入固体氢氧化钠后保持反应温度为20-40℃。
5.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，所述长链二元酸酯是长链二元酸与长链醇酯化反应形成的醇酸酯类化合物，其中，所述长链二元酸选自十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸和十四碳二元酸中的至少一种，所述长链一元醇为c7-c10的一元醇。
6.根据权利要求5所述的半合成切削液，其特征在于，所述长链二元酸酯通过以下方法制备：
7.根据权利要求6所述的半合成切削液，其特征在于，所述长链二元酸与长链一元醇的摩尔比为1:2-1:3，反应温度为220-240℃。
8.根据权利要求6所述的半合成切削液，其特征在于，所述催化剂为负载型杂多酸催化剂，其在反应体系中的质量百分比为0.8%-1.2%。
9.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，作为半合成切削液组分之一的所述长链二元酸为c10-c14的二元酸。
10.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，所述表面活性剂选自石油磺酸钠、异构十三醇聚氧乙烯醚和司本80中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，所述杀菌剂选自1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、六氢-1,3,5-三（羟乙基）-均三嗪中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的半合成切削液，其特征在于，所述切削液在使用时浓度一般为2-20wt%。
13.权利要求1-12任意一项所述的半合成切削液的制备方法，包括以下步骤：
14.权利要求1-12任意一项所述的半合成切削液的应用，其特征在于，所述切削液用于金属加工过程。
15.根据权利要求14所述的应用，其特征在于，所述切削液为浓缩型时，在使用时将所述切削液以水稀释，至长链二元酸酯、氨基酸长链醇酯、长链二元酸、三乙醇胺、表面活性剂和杀菌剂的总质量浓度为0.5-8wt%。
