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幾種防銹劑在水基加工液中的應(yīng)用

  水基金屬加工液在使用時,加工件、設(shè)備、刀具等均處在水環(huán)境中,且會受到溫度(熱量)、氧氣(空氣)、微生物(腐敗產(chǎn)物)、其他物質(zhì)(外界混入的酸性物質(zhì)等)的多重影響,這就使黑色金屬的防銹成為重要課題。
 
  水性防銹劑的防銹能力與其在金屬表面的吸附能力、構(gòu)成屏蔽腐蝕介質(zhì)的保護(hù)膜厚度、膜的致密度及在溶液中的溶解度等密切相關(guān)。為使防銹劑在較低濃度時就能充分發(fā)揮作用,防銹劑分子的極性基與非極性基之間要有適當(dāng)?shù)钠ヅ洌礃O性基能牢固地吸附在金屬表面上,非極性基能有效地覆蓋全部的金屬表面。
 
  為了實現(xiàn)這一目的,除了配方整體設(shè)計,選擇合適的防銹劑并采用各種添加劑的復(fù)配技術(shù)是必要的。
 
  水基金屬加工液中常用的防銹劑有如下幾類:
 
  1 石油磺酸鹽
 
  石油磺酸鹽是很典型的防銹劑,如T701、T702、T706等。
 
  目前使用最多的是石油磺酸鈉T702,其分子量在500g/mol左右時防銹能力較好,在450g/mol左右時乳化能力很好。
 
  通過實驗證實,即使采用分子量460g/mol的磺鈉(含量60%),濃縮液中加入2%時就可使配方的防銹能力有很大提高,應(yīng)是基于各類添加劑的復(fù)配增效。
 
  T701和T706見于一些年代較久的切削液配方,目前仍有應(yīng)用,但早已不是主流。
 
  2 含硼添加劑
 
  含硼添加劑主要是硼酸、硼砂、硼酸酯、硼酸銨鹽、硼酸酰胺等。其中硼酸和硼砂需要和胺反應(yīng)后使用。
 
  下圖是僅使用硼酸作為防銹劑(含量為相對于濃縮液的含量)、稀釋液濃度3%、pH均為9.5、35℃×24h時的鑄鐵粉末實驗結(jié)果,可見單純用含硼添加劑作為防銹組分獲得的防銹能力非常一般,因此實際往往會與脂肪酸類防銹劑復(fù)配使用。
 
  硼酸酯是性能較好的防銹劑,但是其經(jīng)濟性不如硼酸,在應(yīng)用時最好也與長鏈羧酸類添加劑復(fù)配。一些比較簡單的水性防銹劑就是使用硼酸酯和長鏈脂肪酸制作的。
 
  3 長鏈脂肪酸
 
  長鏈脂肪酸主要是C10~12的脂肪酸,這一類添加劑是目前主流的、應(yīng)用最為廣泛的防銹添加劑。其碳鏈越長,防銹能力越強,抗硬水能力越弱。
 
  該類添加劑需要和胺反后使用,其含量越高,防銹性能越好。
 
  3.1  癸二酸
 
  癸二酸一般是由蓖麻油經(jīng)加熱皂化和熱裂后分離而制得。蓖麻油是世界上深加工產(chǎn)品最多的一種植物油,癸二酸是其重要下游產(chǎn)品,廣泛做為水性產(chǎn)品防銹劑使用。
 
  此外,癸二酸近些年價格一路飆升,性價比已越來越低。
 
  3.2  十一碳二元酸、十二碳二元酸
 
  該類添加劑性能防銹能力優(yōu)異,國內(nèi)亦有較多供應(yīng)商,在制備工藝上,進(jìn)口品采用化學(xué)合成法制造,國產(chǎn)品則是微生物發(fā)酵法。兩者純度無差異,細(xì)微性能差異則需根據(jù)具體配方通過實驗確認(rèn)。
 
  該類產(chǎn)品主要用于尼龍、聚酯、熱熔膠和香料行業(yè),金屬加工液用量總體占比較小,因而價格主要受其他行業(yè)行情變化影響。
 
  3.3  三元酸
 
  三元酸化學(xué)名稱是:2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪,采用化學(xué)合成法制造,防銹性能很好。
 
  為了降低生產(chǎn)成本和供貨價格,成品一般是50%或65%含量的濕餅狀,可簡單的通過烘干法檢測其干物質(zhì)含量。目前國內(nèi)有數(shù)家供應(yīng)商,用戶也是越來越多。
 
  對比長鏈二元酸與三元酸,大多數(shù)情況下兩類添加劑在防銹能力上并無顯著差異。三元酸含有一定含量的氯離子,但對產(chǎn)品防銹能力無大影響。
 
  使用三元酸時要注意添加劑的吸濕性,包裝袋口一定要密封儲存。
 
  3.4  對叔丁基苯甲酸PTBBA
 
  目前,對叔丁基苯甲酸已有的合成方法是氧化法合成,主要包括:無溶劑氧化法、硝酸氧化法、液相催化氧化法、高錳酸鉀氧化法、微波合成法、高溫氣相氧化法等,這些方法都是以對叔丁基甲苯為原料的。
 
  PTBBA防銹能力也很好,部分配方中也有所采用。
 
  3.5  十二烯基丁二酸(T746)
 
  十二烯基丁二酸是由疊合汽油或四聚丙烯為原料,與順丁烯二酸酐反應(yīng)而得。該類添加劑防銹雖好,但會嚴(yán)重降低切削液被清洗性能,因而應(yīng)慎用!
 
  4 酰胺類添加劑
 
  酰胺類常見的是單乙醇胺、二乙醇胺與羧酸加熱生成的酰胺,是一種很有效的防銹劑,低濃度的烷基醇酰胺溶液即能防止鋼鐵生銹,并具有良好的耐水解性能。
 
  該類添加劑可作為助乳化劑、防銹劑使用,使用時注意控制泡沫。
 
  5 亞硝酸鹽
 
  亞硝酸鹽是很古老的防銹添加劑,對黑色金屬有極好的鈍化效果,且成本極其低廉。
 
  亞硝酸鈉在一定條件下生成的亞硝胺具有致癌性,已被禁用!雖然目前還有很多廠家在使用,但應(yīng)控制。
 
  
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