切削液極壓劑

一、 原理

半合成極壓切削液又稱極壓微乳液，主要由礦物油、表面活性劑、防銹劑、極壓劑、防霉劑和水組成。含礦物油5~30%。乳化微粒直徑小于0.1μm，呈半透明狀態(tài)。由于半合成極壓切削液，集乳化液和合成液的優(yōu)點(diǎn)于一體，又具有合適的極壓性能，是非常有發(fā)展前景的一類切削液。

半合成極壓切削液制備的關(guān)鍵是:乳化劑的合理選配，解決濃縮液、稀釋液的穩(wěn)定性以及極壓劑、防銹劑、防霉劑的合理配伍，使其具有良好的極壓潤滑、防銹、防霉性能。

(1)乳化劑的選擇

配制極壓微乳切削液時(shí)，乳化劑的選擇尤為重要。目前應(yīng)用較多的方法有:1)選擇乳化劑的HLB(hydrophile and lipophile balance親水親油平衡)值法;2)選擇乳化劑的PTlr(Phase-inversion temperatuIe轉(zhuǎn)相溫度)法。我們主要選擇HLB值法，在具體調(diào)配試驗(yàn)時(shí)，參照PIT法。

通過查閱或?qū)嶒?yàn)求得被乳化物質(zhì)的HLB值，找出相應(yīng)HLB值的乳化劑(對(duì))。并通過試驗(yàn)選擇效率高、價(jià)格合理的最佳乳化劑(對(duì))。

HLB值未包括被乳化物和乳化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及兩者之間的關(guān)系。所以還要考慮以下因素:1)一般選用乳化劑要考慮其離子型，以便得到比較穩(wěn)定的乳液。2)乳化劑與分散相的親和性。根據(jù)相似互溶原理，要使油分散，要求乳化劑的憎水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和油的結(jié)構(gòu)越相似越好。因?yàn)檫@樣的乳化劑和分散相的親合力強(qiáng)，分散效果好，乳化劑的用量也少。3)乳化劑的配合作用。在某些特殊情況下必須使用某特定乳化劑。如果該乳化劑的HLB值與分散相所要求的HLB值差別很大，可以預(yù)料乳化效果一定不佳。為了改善這種狀況，就要選擇適當(dāng)?shù)腍LB值的乳化劑來進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且混合乳化劑的HLB值應(yīng)接近分散相所要求的HLB值。4)乳化劑體系的特殊要求。作為切削液用乳化劑還應(yīng)考慮是否對(duì)環(huán)境造成危害，最好選擇無毒副作用，容易生物降解和利于排放，起泡性不很強(qiáng)，氣味不大，兼具潤滑防銹等作用的表面活性劑。5)乳化劑的制造工藝。作為工業(yè)化生產(chǎn)，原料來源應(yīng)豐富，使用方便，乳化劑的制造不宜過分復(fù)雜。否則成本過高。

總之，如何制備性能優(yōu)良的極壓微乳液，乳化劑的選擇是關(guān)鍵。最可靠的方法是實(shí)驗(yàn)室篩選，但太費(fèi)時(shí)費(fèi)事。所以不管乳化何種油或添加劑，都先找出被乳化物質(zhì)的HLB值并確定相應(yīng)乳化劑(對(duì))。并參考上述原理，反復(fù)試驗(yàn)，最后確定所要選擇的乳化劑。

(2)極壓潤滑劑的選擇 在半合成極壓切削液中，僅僅依靠乳化礦油的潤滑性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。需要加入極壓潤滑添加劑。目前可供選用的極壓潤滑劑可分為油溶性和水溶性兩大類。油溶性極壓潤滑劑，主要以含S、P、Cl等極壓活性元素的化合物為主。由于S、P極壓劑加入到水溶性切削液中容易對(duì)多種金屬產(chǎn)生腐蝕，尤其含P化合物，在廢液排放時(shí)，因?yàn)槿菀仔纬晌⑸锔粻I養(yǎng)源，受到嚴(yán)格控制，而盡量慎用。含Cl極壓劑，如氯化石蠟等，由于價(jià)格低廉，效果也不錯(cuò)，其腐蝕性通過加入合適的緩蝕劑而得到抑制。目前，仍是比較常用的切削液極壓劑。加入量以濃縮物8~15%為宜。鉬系極壓劑，雖然價(jià)格稍高，但效果好。尤其是有機(jī)鉬類化合物，不但極壓潤滑效果好，而且兼具防銹作用，是具有發(fā)展前景的一類極壓潤滑劑。作為水溶性極壓潤滑添加劑，目前使用較多的還有硼酸鹽。硼酸鹽極壓劑與含S、P、Cl活性基團(tuán)極壓劑的極壓潤滑機(jī)理有本質(zhì)上的不同。S、P、Cl極壓劑作用實(shí)質(zhì)上是一種控制性腐蝕現(xiàn)象。因?yàn)橹挥型ㄟ^它和金屬摩擦表面起化學(xué)反應(yīng)，生成熔點(diǎn)較低和剪切強(qiáng)度較小的化學(xué)反應(yīng)膜，才會(huì)起到減少摩擦和防止擦傷及熔焊的作用。一個(gè)好的極壓潤滑劑，應(yīng)該只在極壓抗磨范圍內(nèi)才能與金屬表面反應(yīng)，而在較低溫度下是足夠穩(wěn)定的。目前認(rèn)為硼酸鹽極壓作用主要是靠其沉積在金屬摩擦副之間，形成一個(gè)比基體金屬和S-P型極壓薄膜都軟的良好的彈性薄膜。在高溫和低粘度基礎(chǔ)油中，這種極壓薄膜的形成更為迅速。硼酸鹽極壓劑制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，價(jià)格低廉。生產(chǎn)中基本無三廢產(chǎn)生。產(chǎn)品無毒、無味，加入量一般不受限制，除具極壓潤滑性能外，往往兼有殺菌防霉及防銹性能。從多年的切削液研究開發(fā)經(jīng)驗(yàn)得知，硼酸鹽還能明顯改善加工工件的光潔度。高碳羧酸鹽、羧酸酯亦在切削液中應(yīng)用十分廣泛。

(3)防銹劑的選擇

切削液在使用過程中，必須對(duì)工件和設(shè)備有防銹作用。在選擇防銹劑時(shí)，既要考慮到水溶性和油溶性的好壞。還要考慮對(duì)各種材質(zhì)的防銹效果。在半合成極壓切削液中主要選擇高級(jí)羧酸皂、鉬酸鹽、硼酸鹽、石油磺酸鹽等。

防銹劑的選擇是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。同一種防銹劑因生產(chǎn)廠家不同，原料、生產(chǎn)工藝也不同，性能相差甚遠(yuǎn)。要通過大量實(shí)踐才能找到合適的防銹添加劑。

(4)殺菌防霉劑的選擇

在乳化油液中，發(fā)臭變質(zhì)占切削液變質(zhì)的首位。近20年來開發(fā)了多種長效廣譜殺菌劑，可供選用。由于細(xì)菌有一定的選擇性和抗藥性。故在切削液中，最好選擇兩種以上殺菌劑，交替使用。(5)助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑的選擇和氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能的調(diào)配。

助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑雖然加量不大，但作用不小，可根據(jù)需要加入。至于氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能雖然對(duì)產(chǎn)品的使用性能沒有什么影響，但對(duì)于商業(yè)上的需求是必要的。可視市場(chǎng)需求，進(jìn)行調(diào)配。