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        水溶性防銹添加劑的合成

        2012-04-01 01:57:50吳志洪陳萬年
        化工技術(shù)與開發(fā) 2012年11期
        關(guān)鍵詞:防銹劑烯基油溶性

        吳志洪,陳萬年

        (廣西化工研究院,廣西 南寧 530001)

        目前,合成切削液在我國已經(jīng)得到應(yīng)用和推廣,合成切削液最突出的問題是提高防銹性能。在現(xiàn)有的合成切削液中添加亞硝酸鈉作防銹劑的產(chǎn)品甚多,但亞硝酸鈉與有機胺作用能生成亞硝酸胺,有致癌性,因此亞硝酸鈉已停止在加工液中使用,因此科研工作者廣泛開展了防銹劑替代品的研究工作。鉬酸鹽是一種性能優(yōu)良的低毒無公害防銹劑,并已進入工業(yè)性使用階段,但由于價格過高逐漸退出市場。油溶性的有機防銹劑防銹效果很好,使用也較廣泛。如十二烯基丁二酸是油溶性防銹添加劑,又稱為“T746”添加劑,在油溶性切削液中起著極好的防銹作用,但水溶性很差,不能直接用于水基切削液中。如何對油溶性的防銹添加劑進行改性,使其不但具有很好的防銹效果,又能夠直接溶于水中,很多科研工作者很感興趣,并且也作了大量的嘗試。我們引入親水性基團酰胺基、羥基進行改性,得到新型的水溶性防銹添加劑硼酸三乙醇胺酯十二烯基丁二酸酰胺,獲得了極好的防銹功能,并且具有較好的水溶性,無疑將顯著擴展其應(yīng)用范圍。

        1 實驗部分

        1.1 試劑

        硼酸,三乙醇胺,十二烯基丁二酸,催化劑1,催化劑2。

        1.2 實驗操作

        硼酸、三乙醇胺以一定的配比加入到燒瓶中,添加0.2%的催化劑1,在120~130℃溫度反應(yīng)5h,得到硼酸三乙醇胺酯;冷卻至60℃,加入適量十二烯基丁二酸及0.1%催化劑2,通氮氣,升溫至160℃反應(yīng)3h,分離,提純得到棕褐色的硼酸三乙醇胺酯十二烯基丁二酸酰胺(BEO)。

        1.3 BEO性能指標

        BEO是一種棕褐色物質(zhì),呈流動狀,易溶于水,1% BEO的pH值為8.2。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 防銹性能比較(一)

        2.1.1 鑄鐵屑防銹試驗方法

        將鑄鐵的刨屑篩去小于2mm的碎屑,用乙醚清洗2次后稱取8g屑片置于50mL燒杯中,倒入30mL試液并浸泡15min,棄去試液后將屑片均勻撒在定性濾紙上,置于有水的干燥器中,在(35±2)℃恒溫8h,取出濾紙并棄去屑片,觀察濾紙上的銹斑。試驗評分標準為:1—完全無銹;2—微銹(少量小銹點);3—重銹(大面積或大點銹斑);4—完全銹蝕。

        2.2.2 試驗原料

        BEO(實驗室自行合成);鉬酸鈉(工業(yè)一級品,含量95%);苯甲酸三乙醇胺鹽(1∶2);硼酸三乙醇胺酯(1∶2);油酸三乙醇胺鹽(1∶2,實驗室自行合成);試驗用水為去離子水。

        2.1.2 試驗結(jié)果

        防銹性能試驗的具體結(jié)果見表1。

        2.3 防銹性能比較(二)

        2.3.1 濕熱防銹試驗方法

        根據(jù)SY 2756-76S規(guī)定的方法進行。試片材質(zhì)分別為45#鋼、鑄鐵、紫銅、黃銅、LY12鋁合金,試片規(guī)格50mm×50mm×3~5mm,試片懸掛間隔為30~35mm。試驗箱內(nèi)溫度(49±1)℃,相對濕度≥95%。試驗前先打磨試片,光澤如新,用乙醚清洗2次,然后分別在試液中浸泡10min,取出淋干后,懸掛于試驗箱支架上。往箱底的水中通氣以形成濕熱環(huán)境,支架每3min轉(zhuǎn)1圈。試驗進行過程中每隔1h觀察并記錄試片外觀狀況。

        表1 鑄鐵屑防銹試驗方法結(jié)果

        2.3.2 濕熱試驗結(jié)果

        濕熱試驗的具體結(jié)果見表2。

        表2 濕熱防銹試驗方法的結(jié)果

        2.4 應(yīng)用結(jié)果

        廣西化工研究院研制的GF型長壽命合成切削液采用BEO防銹劑,在廣西玉柴機器股份有限公司集中潤滑冷卻池連續(xù)使用多年,產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這說明我們采用的BEO是一種性能優(yōu)異的防銹劑。

        2.5 討論

        防銹劑BEO確實具有很強的防銹能力,從實驗結(jié)果看,BEO比鉬酸鈉、苯甲酸三乙醇胺鹽、硼酸三乙醇胺酯、油酸三乙醇胺鹽的防銹效果要強一些。十二烯基丁二酸在油溶性切削液中作為防銹添加劑使用,本身就具有優(yōu)異的防銹功能,可能與其具有十二烯基有很大關(guān)系。十二碳結(jié)構(gòu)能很好地在陰極區(qū)沉積,抑制陰極過程,再加上有一個不飽和烯烴結(jié)構(gòu),能在金屬表面形成較致密的吸附沉積層,有效地堵塞了金屬離子的擴散通道,阻止了腐蝕介質(zhì)的內(nèi)向滲透。而硼酸三乙醇胺酯本身也有一定的防銹性能,其與十二烯基丁二酸進一步反應(yīng),一是能使十二烯基丁二酸具有較好的水溶性,二是與十二烯基丁二酸有良好的協(xié)同防銹效應(yīng),可以有效地降低十二烯基丁二酸的臨界濃度,從而使十二烯基丁二酸具有好的經(jīng)濟性。因此,我們選擇使用BEO作為合成切削液中的防銹劑,獲得了滿意的效果。

        3 結(jié)語

        合成切削液在各大機械加工企業(yè)中使用越來越廣泛,我們認為很有必要加強水溶性防銹劑的研究工作,改性常用的油溶性防銹添加劑,使新型改性防銹劑既具有很好的防銹性能,又具有好的水溶性,是一個有益的嘗試。我們以硼酸、三乙醇胺、十二烯基丁二酸等為原料合成的BEO較好地滿足這些要求,能使合成切削液具有較強的防銹性能。

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