宋揚(yáng)揚(yáng)，楊振華，任 蕊，吳 珉，劉 軍

（1.陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院，陜西 西安710054；2.延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 蟠龍采油廠，陜西 延安716000）

國(guó)家經(jīng)濟(jì)的騰飛，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展起到了及其重要的作用。隨著現(xiàn)代機(jī)加工行業(yè)的快速發(fā)展，切削工藝及切削材料的不斷創(chuàng)新對(duì)切削液的性能提出了更高的要求[1，2]。同時(shí)，自然環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)的切削液其各項(xiàng)性能已無(wú)法滿足現(xiàn)代切削加工技術(shù)的發(fā)展。高效、無(wú)毒的合成型切削液將得到很大的發(fā)展[3，4]。

水溶性潤(rùn)滑防銹添加劑的性能直接影響了切削液的品質(zhì)。有機(jī)羧酸及其衍生物中含有極性的羧基及酰胺基團(tuán)，易吸附在金屬表面，起到一定的潤(rùn)滑和防銹效果，因此，得到了廣泛的應(yīng)用[5-7]。本文對(duì)各類(lèi)型羧酸的醇胺鹽，羧酸酰胺進(jìn)行合成，考察它們的防銹性能，為研究高效多功能水溶性防銹潤(rùn)滑添加劑提供指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及原料

有機(jī)羧酸（見(jiàn)表1）、二乙醇胺、三乙醇胺、甲苯均為市售化學(xué)純；一級(jí)灰口鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片（35mm×20 mm）；

表1 實(shí)驗(yàn)用有機(jī)羧酸Tab.1 The organic acid

1.2 羧酸酰胺的制備

將一元羧酸與二乙醇胺物質(zhì)的量比按照1∶1加入到足量甲苯溶液中，回流8～10h，冷卻，減壓蒸出甲苯，得到粘稠狀液體羧酸酰胺。

反應(yīng)方程式為：

對(duì)于二元羧酸，按照物質(zhì)的量比1∶2 加入足量甲苯中，回流時(shí)間10h，處理方法同上。

1.3 羧酸醇胺鹽的制備

將一元羧酸與三乙醇胺物質(zhì)的量比按照1∶1加入到圓底燒瓶中，65℃加熱攪拌1～3h，待反應(yīng)液變得澄清，反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)方程式為：

二（三）元羧酸，按照物質(zhì)的量比1∶2（3）分別進(jìn)行反應(yīng)。

1.4 單一添加劑防銹性能測(cè)試

按照GB6144-2010 中規(guī)定的方法，進(jìn)行添加劑防銹性能的測(cè)試。銹蝕測(cè)試方法主要有單片防銹試驗(yàn)法、疊片防銹試驗(yàn)法和鐵屑防銹試驗(yàn)法3 種。本課題中選用單片防銹試驗(yàn)方法。參考GB6144-2010方法，試驗(yàn)溫度35±1℃，相對(duì)濕度≥95%。試片為柱形一級(jí)灰口鑄鐵（35mm×20mm）。將試片磨光，再用脫脂棉蘸丙酮擦洗并吹干。磨光面滴入相應(yīng)液滴，置于恒溫恒濕箱中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，到液滴邊緣出現(xiàn)明顯銹點(diǎn)時(shí)為止，所經(jīng)時(shí)間作為該試樣的防銹時(shí)間。

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)羧酸酰胺的防銹性能測(cè)試

由于羧酸酰胺在水中的溶解度小，我們將制得的產(chǎn)品和三乙醇胺按照1∶2 混合，將其加入到蒸餾水中，配制0.5%的水溶液，考察其防銹性能。其外觀、pH 值、防銹時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 羧酸酰胺水溶液外觀、pH 值、防銹時(shí)間Tab.2 The appearance，pH，antirust time of Carboxylic acid amides

由表2 可知，單獨(dú)酰胺的防銹性能差，和烴基鏈的長(zhǎng)短、種類(lèi)基本無(wú)任何聯(lián)系，分析原因有兩點(diǎn)：（1）酰胺類(lèi)化合物在水中的溶解度小，無(wú)法在金屬表面形成保護(hù)薄膜；（2）酰胺類(lèi)化合物中酰胺鍵的極性小，N 和O 的孤電子對(duì)占用金屬空軌道能力弱，不易形成保護(hù)薄膜。酰胺可溶于油性溶劑，可作為油性防銹添加劑使用。

2.2 有機(jī)羧酸醇胺鹽的防銹性能測(cè)試

將表1 中有機(jī)羧酸分別按照1.3 中的實(shí)驗(yàn)方法制得相對(duì)應(yīng)的有機(jī)羧酸醇胺鹽，加入到蒸餾水中，配制0.5%的水溶液，考察其防銹性能。其外觀、pH值、防銹時(shí)間見(jiàn)表3。

表3 有機(jī)羧酸醇胺鹽水溶液外觀、pH 值、防銹時(shí)間Tab.3 The appearance，pH，antirust time of acid ethanol amine salt

由表3 可知，無(wú)論是一元羧酸還是二元羧酸，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，防銹性能也有一定程度的增加。但同樣碳鏈的二元羧酸的防銹性能整體優(yōu)于一元羧酸，主要是因?yàn)闃O性基團(tuán)羧基越多，吸附金屬能力越強(qiáng)，更易形成保護(hù)薄膜。一元羧酸中，磺化蓖麻油酸的防銹性能最好，是因?yàn)樵谠摲肿又?，有兩個(gè)極性基團(tuán)-SO3H，具有極強(qiáng)的親水性，分子間吸附能力強(qiáng)，容易形成穩(wěn)定的保護(hù)薄膜。多元羧酸的醇胺鹽具有極強(qiáng)的防銹性能，單分子中有3 個(gè)-COOH，N 原子的孤對(duì)電子的作用等使其易形成強(qiáng)的保護(hù)薄膜。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同類(lèi)別有機(jī)羧酸的醇胺鹽和酰胺化合物防銹性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)由于酰胺類(lèi)化合物的溶解度低，酰胺鍵極性差，使得其防銹性能要整體落后于醇胺鹽。在有機(jī)羧酸醇胺鹽中，具有較強(qiáng)極性官能團(tuán)的存在，大大提高了其防銹性能，為以后新的水基防銹劑開(kāi)發(fā)提供一定的理論指導(dǎo)。

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