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    產品技術

    水基切削液中三乙醇胺的作用

    來源: 石家莊市海森化工有限公司  日期:2016-07-30 09:00:00  屬于:產品技術
    文章摘要: 眾所周知,切削液應具備優良的冷卻、潤滑、防銹與清洗功能。對于水基切削液而言,其潤滑、防銹清洗性能尤為關鍵。為了提高切削液的性能,在水基切削液中需添加油性劑、極壓劑、防銹劑,表面活性劑等幾種乃至幾十種添加劑。三乙醇胺是水基切削液中一種重要的添加劑。本文結合筆者近年來的研究工作,將重點討論三乙醇胺在水基切削液中的作用與應用。
    眾所周知,切削液應具備優良的冷卻、潤滑、防銹與清洗功能。對于水基切削液而言,其潤滑、防銹清洗性能尤為關鍵。為了提高切削液的性能,在水基切削液中需添加油性劑、極壓劑、防銹劑,表面活性劑等幾種乃至幾十種添加劑。三乙醇胺是水基切削液中一種重要的添加劑。本文結合筆者近年來的研究工作,將重點討論三乙醇胺在水基切削液中的作用與應用。

    水基切削液三乙醇胺
     
    1 三乙醇胺的性質
    廠家生產三乙醇胺又叫氨基三乙醇,分子式為C6H15O3N,三乙醇胺在工業上用途很廣,如在油脂工業、石油加工業、紡織工業、橡膠與環保等方面都有應用。三乙醇胺是由環氧乙烷與氨水反應生成,其精制品為無色粘稠狀液體。吸濕性強,在空氣中變為黃褐色。易溶于水和乙醇,微溶于乙醚和苯。pH=8~8.5,不能隨水蒸汽一起揮發。三乙醇胺的特性如表1所示。


     
     
    由于氮原子上的未共用電子對能與質子結合,因此三乙醇胺顯堿性。三乙醇胺分子中有-OH基團,它可與酸發生酯化反應。反應物配比不同,酯化程度不同,可得不同產品。三乙醇胺與亞硝酸反應可生成極不穩定的脂肪族重氮鹽,這些亞硝基化合物一般都具有致癌毒性。三乙醇胺在空氣中久置也會發生氧化反應。
    2 三乙醇胺在水基切削液中的作用
    2.1 合成水溶性油性劑

      目前,潤滑性能比較好的油性劑大多是長碳鏈物質,這些物質大多是非水溶性的。要把它們添加在水基切削液中,必須在其分子鏈中引入親水基團。三乙醇胺有三個-OH,水溶性好。通過控制原料配比,使三乙醇胺分子中一個OH與油性劑發生化學反應,可生成水溶性油性劑。
    油酸是重要脂肪酸之一,但其不溶于水。用三乙醇胺與油酸發生化學反應(65℃左右),可生成油酸三乙醇胺。它是一種常用的水溶性油性劑,且隨著所含三乙醇胺比例越高,水溶性越好。筆者用四球試驗機測定油酸三乙醇胺的水溶液(5%)的最大無卡咬負荷PB值可達650N,用摩擦磨損試驗機測定其摩擦系數為0.071。油酸三乙醇胺作為油性劑添加在切削液中,易在刀具與切屑(工件)之間形成物理吸附膜,在較低負荷下起潤滑作用。實驗表明,油酸三乙醇胺與極壓添加劑也有良好的協同抗磨作用。在合成硼酸酯、磷酸酯時添加油酸三乙醇胺復合,可顯著改善其極壓潤滑性能,從而使切削性能進一步提高。
    2.2 防銹劑
    三乙醇胺本身是一種水溶性防銹劑。單獨使用它在短期內可有效防止鋼鐵生銹,一般使用濃度為0.5%~2%。三乙醇胺與苯乙醇胺、苯甲酸鈉、硼砂、碳酸鈉等水溶性防銹劑有協同防銹作用,復合使用可顯著提高水基切削液防銹能力。但三乙醇胺對銅有腐蝕作用,添加0.05%~0.1%的苯并三氮唑能改善對銅的防腐性。油酸三乙醇胺也是一種防銹劑,它適用于黑色金屬、鋁合金的防銹。
    2.3 表面活性劑
    表面活性劑在水基切削液中起滲透、擴散、穩定、清洗作用,是合成切削液與乳狀液必不可少的添加劑。三乙醇胺與脂肪酸可合成一種陰離子表面活性劑。不同配比、不同脂肪酸合成的表面活性劑其HLB值不同,可適合于不同水基切削液的需要。這些表面活性劑均有良好的乳化能力,若與非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚配合使用,乳化效果更佳。
    三乙醇胺本身也屬于一種非離子表面活性劑,把它加入水中能顯著降低水的表面張力。在水基切削液中添加三乙醇胺將有助于切削液浸潤,滲透于被切削(磨削)界面上,從而能充分發揮水基切削液的冷卻與清洗作用。
    2.4 穩定劑
    水基切削液中添加的油性劑、極壓劑等易水解析出,從而降低切削液的作用。添加少量的三乙醇胺可起到穩定作用。例如有機硼酸酯是一種新型極壓抗磨劑,它是由帶羥基的物質與硼酸或其化合物反應而成。硼酸酯主要缺點是易水解,在合成硼酸酯時加入少量三乙醇胺可抑制水解。
    3 三乙醇胺類切削液的應用
    將油性劑(油酸三乙醇胺),抗磨劑(含硫硼酸酯),防銹絡合物(三乙醇胺、尿素、硼砂、碳酸鈉、苯并三氮唑等)等添加劑復合配制成BN型水基切削液,按GB6144-85合成切削液標準(IV)檢驗合格。其中潤滑、防銹性能優于國標。經工廠長時間使用,該切削液性能優良、能夠顯著提高切削效率與加工質量,延長刀具使用壽命,降低加工成本,且對操作者無害,使用周期長。
    4 使用中應注意的問題
    (1)三乙醇胺易與亞硝酸發生化學反應產生有害于人體的物質。因此,三乙醇胺類切削液要慎用亞硝酸鈉作為防銹劑。
    (2)使用三乙醇胺類切削液作為磨削液時,會產生輕微的令人不愉快的氣味。為克服這一缺點可減少三乙醇胺的加入量,也可加入微量食用香精。
    (3)在磨削硬質合金刀具時,不易使用含三乙醇胺的切削液。因為三乙醇胺水溶液會使硬質合金刀具中的鈷浸出,從而影響刀具使用性能與使用壽命。


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