油酸在水基金屬加工液中的應(yīng)用研究 - 楊宏-

1、收稿日期:2004-04-27油酸在水基金屬加工液中的應(yīng)用研究楊宏(四川大學(xué)化工學(xué)院成都610065摘要:以油酸和三乙醇胺、聚乙二醇400為原料合成了油酸三乙醇胺酯,其具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性和水溶性,可解決水基金屬加工液潤(rùn)滑性差的問題。經(jīng)四球機(jī)檢測(cè):5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大無卡咬負(fù)荷P B值可達(dá)800N, P D值超過1800N。關(guān)鍵詞:油酸;水基切削液;研制;應(yīng)用中圖分類號(hào):TG50115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0254-0150(20045-071-2Study on Application of Oleic Acid in W ater B ase Cutting FluidY

2、ang Hong(Sch ool of Chemical Engineering of S ichuan University,Chengdu610065,ChinaAbstract:Oleate was synthesized by using oleic acid and triethanolam ine in the medium of polyethylene glycol.W ater base cutting fluid made of oleate has the g ood performances such as lubricating,refrigeration,clean

3、ingup and anti2tarnish agent,which im proves the quality of water base cutting fluid.The test results by four ball machine show that the number of P B in water base cutting fluid containing five percent of oleate was up to800N,m oreover,P D was m ore than1800N.K eyw ords:oleic acid;water base cuttin

4、g fluid;application現(xiàn)代機(jī)械加工向高速、強(qiáng)力、精密方向發(fā)展,超硬、超強(qiáng)度等難加工材料的發(fā)展也使切削加工的難度日益增加。這就要求金屬加工液具有更好的潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹性能,以便獲得理想的加工表面。水基切削液的冷卻、清洗性能優(yōu)良,但潤(rùn)滑、防銹性能差。在水基切削液中添加油性添加劑和極壓添加劑,是改善水基切削液性能的有效途徑1。經(jīng)試驗(yàn)表明:油酸三乙醇胺酯具有優(yōu)良減摩耐磨性,添加在水基切削液中,具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。本文介紹了油酸三乙醇胺酯的制備方法和它對(duì)切削液性能的影響,對(duì)提高金屬加工液的質(zhì)量,具有十分重要的意義。1油酸的性能油酸的潤(rùn)滑性能很好,是脂肪酸中重要

5、的摩擦改進(jìn)劑之一,表1是常用摩擦改進(jìn)劑的性能比較2。表1常用摩擦改進(jìn)劑的性能比較摩擦改進(jìn)劑吸附熱/(Jg-1磨損量/(×10-6cm3礦物油1416815蓖麻油1613413芳香族成分1818315十六醇3315214油酸4012117硬脂酸15016018從表1可以看出,油酸的吸附熱高,磨損量少。2油酸三乙醇胺酯的合成及潤(rùn)滑性能研究211油酸三乙醇胺酯的合成油酸是非水溶性的。要把它添加在水基切削液中,必須在其分子鏈中引入親水基團(tuán)。以聚乙二醇為介質(zhì),在100150條件下,油酸的C OOH基團(tuán)與三乙醇胺的-OH基團(tuán)發(fā)生酯化反應(yīng),生成了油酸三乙醇胺酯,剩余的油酸與聚乙二醇反應(yīng)生成了聚乙二

6、醇單油酸酯及聚乙二醇雙油酸酯等產(chǎn)物。聚乙二醇油酸酯、油酸三乙醇胺酯都是優(yōu)良的水溶性油性劑,具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、防銹性。212油酸三乙醇胺酯的潤(rùn)滑性能研究實(shí)驗(yàn)采用四球機(jī)測(cè)定油酸三乙醇胺酯的潤(rùn)滑性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖12 所示。從圖12可以看出:油酸三乙醇胺酯可使水基切削液的潤(rùn)滑性能顯著提高。最大無卡咬負(fù)荷P B值隨油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大;P D值先隨油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大,當(dāng)油酸三乙醇胺酯2004年9月第5期(總第165期潤(rùn)滑與密封LUBRIC ATION E NG INEERINGSep12004N o15(serial N o1165 的量超過5%時(shí),P D值達(dá)到最大值(>1

7、800N,最大無卡咬負(fù)荷P B值達(dá)800N。這是因?yàn)殡S著油酸三乙醇胺酯含量的增大,油性增強(qiáng),因而潤(rùn)滑性提高,相應(yīng)的P B值增大。但P D值與潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系,因此,當(dāng)油酸三乙醇胺酯的量超過一定值后,達(dá)到最大值。3油酸三乙醇胺酯水基切削液的配方設(shè)計(jì)研究311配方設(shè)計(jì)水基全合成切削液的主要成份有:油酸三乙醇胺、防銹劑、防腐劑及消泡劑等。油酸三乙醇胺由實(shí)驗(yàn)室合成,油酸來源于四川西普油脂化工有限公司,其他組份均為市售。各組分配比如表2所示。表2新型水基切削液的配方組分純度用量/%防銹劑工業(yè)6防腐劑工業(yè)310油酸三乙醇胺合成10消泡劑工業(yè)1自來水余量312油酸三乙醇胺酯水基切削液的質(zhì)量指標(biāo)按照

8、國(guó)標(biāo)(G B6144-85進(jìn)行檢測(cè),對(duì)油酸三乙醇胺酯水基切削液的理化性能進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表3所示。表3水基切削液的質(zhì)量指標(biāo)(5%工作液項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)外觀熒光綠液體pH值8101010安定性-10+70,合格腐蝕性(100,3h銅1A鋁1級(jí)防銹性,一級(jí)鑄鐵(3337單片96h,疊片12hP B/P D值/N800/1800消泡性/(m Lm in<2313油酸三乙醇胺酯水基切削液應(yīng)用結(jié)果油酸三乙醇胺酯切削液研制完成之后,進(jìn)行了試用,效果非常理想。綜合起來,產(chǎn)品有如下特點(diǎn):(1冷卻性能突出,從而提高了工作效率。(2潤(rùn)滑性能優(yōu)越。在切削區(qū)能形成潤(rùn)滑膜,切削液最大無卡咬負(fù)荷P B值達(dá)到800N以上

9、,表面加工精度顯著提高。(3具有優(yōu)良的防銹性,加工件常溫下兩月內(nèi)不生銹。(4具有優(yōu)良的化學(xué)、熱安定性。在高溫、高壓與空氣接觸中不分解、不變質(zhì)、不腐蝕金屬表面。工作環(huán)境干凈無味,加工時(shí)能清晰觀察工件表面。314機(jī)理分析在金屬切削加工中,大多數(shù)摩擦屬于邊界潤(rùn)滑摩擦。潤(rùn)滑液中所含的對(duì)金屬有強(qiáng)烈吸附的原子團(tuán),在切削界面形成物理吸附膜。該吸附膜在很大程度上決定了潤(rùn)滑液承載能力的大小。油酸三乙醇胺中具有2C OOH、2NH2等吸附力大的極性基團(tuán),對(duì)金屬有較大的親合能力,容易在金屬表面上形成分子定向吸附潤(rùn)滑膜。該吸附膜能在高壓、高溫和其它工作情況下,防止或減小工件、切屑、刀具三者之間的直接接觸,因此起到優(yōu)良

10、的潤(rùn)滑作用。油酸的2C OOH基團(tuán)對(duì)金屬雖有一定的腐蝕作用,但2C OOH與2NH3發(fā)生反應(yīng)后,不僅2C OOH的活性大大降低,而且生成的油酸三乙醇胺在金屬表面形成吸附保護(hù)膜層、鈍化膜層、有效地抗拒介質(zhì)中的水分子、氧及其他腐蝕性物質(zhì)的侵入,具有優(yōu)良的防銹性能。4結(jié)論油酸具有優(yōu)良的耐磨性,是很好的減摩劑。油酸三乙醇胺酯綜合了油酸的減摩性和胺的突出防銹性,添加在水基切削液中,克服了潤(rùn)滑性、防銹性差等難題,是水基切削液的一個(gè)突破。參考文獻(xiàn)1王家序,等1水基切削液的研制及應(yīng)用1潤(rùn)滑與密封,2002(1:606112黃文軒1潤(rùn)滑油添加劑應(yīng)用指南1中國(guó)石化出版社,20031 3王延,等1松香類表面活性劑的

11、開發(fā)與應(yīng)用1表面活性劑工業(yè),1994(2:71614張秀玲1三乙醇胺及在水基切削液中的應(yīng)用1潤(rùn)滑油,1999(5:36371(上接第70頁(yè)入進(jìn)、排氣道的機(jī)油量、降低顆粒排放、改善機(jī)油消耗,又能節(jié)省密封圈,簡(jiǎn)化裝配工藝,還可以適當(dāng)控制氣門桿與導(dǎo)管配合面機(jī)油量,也減少了氣門桿和導(dǎo)管的磨損,因而此結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單而實(shí)用的新型密封結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)1M arlin P J,Fieder D F,Bruns I J1增壓柴油機(jī)氣門桿密封套的研制1國(guó)外內(nèi)燃機(jī),1996(3:434812許漢力,方之昌1內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑與用油1中國(guó)石化出版社, 199713W illiam B Y oung,John G M artin1Advanced Fluorocarbon C om2 pounds for Valve Stem Seal Applications1SAE T rans1,1992,101(4:1498150914魏春源,何長(zhǎng)貴1風(fēng)冷柴油機(jī)1機(jī)械工業(yè)出版