表面活性剂在水基切削液中的应用.doc

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1、表面活性剂在水基切削液中的应用表面活性剂在水基切削液中应用十分广泛，它是水基金属切削液的主要成分之一，其作用有多种，如乳化、防锈、润湿、润滑、防腐等。表面活性剂的用量和种类将直接影响水基切削液的性能。 (1)乳化作用 所谓乳化作用就是使两种互不相溶的液体借助于表面活性剂的作用，降低它们之间的界面张力，使一种液体以极微小的状态均匀稳定低分散在另一种液体中。乳化剂都属表面活性剂，其分子由亲水、亲油两个基团组成。它能使乳化液稳定的因素有两个：其一是降低了油一水界面张力，即降低了界面自由能，有利于乳状液的稳定存在；其二是乳化剂分子在界面处定向吸附，生成具有一定机械强度的薄膜，阻止分散相液滴的合并

2、聚积。   选用乳化剂一般可根据分散相的类型及乳状液的类型确定需要的亲水亲油平衡值HLB。HLB值低的表面活性剂通常形成W／O型乳状液，而HLB值高的表面活性剂则形成O／W型乳状液。表1给出了对于各种不同应用目的所需的HLB值范围。不管是油包水型(W／O)乳状液，还是永包油型(0／W)乳状液，其乳化剂的HLB值要与乳化物的HLB值相近，这是乳化的必要条件。表1表面活性剂HLB值范围及应用类型HLB值范围应用类型HLB值范围应用类型3～67～98～18W／O乳化剂润湿剂0／w乳化剂13～1515～18 洗涤剂增溶剂 目前切削液用的乳化油几乎都是水包油型(0／W)。在配制这种乳化液时，要使油

3、相成分全部乳化。各种油相所需乳化剂的HLB值范围如表2所示。在实际应用中，也不能单靠HLB值来断定乳化剂。因为HLB值不能包括被乳化物和乳化剂的化学结构以及两者之间的关系。所以还要考虑其他一些因素：①一般选用乳化剂要考虑其离子型，以便得到比较稳定的乳液，这是因为乳化液粒子带同种电荷相互排斥之故；②选用乳化剂的憎水基和被乳化物结构相似以及选用乳化剂在被乳化物中易于溶解的表面活性剂，换句话说，乳化剂的憎水基和被乳化物的结构越接近就越易被乳化，因为它们的结构越接近就越容易互溶，也就是亲和力越强，这样不但乳化力强，而且乳化剂用量也少；③当乳化油中还含有其他添加剂时，还应考虑其影响。表2 乳化不同

4、油相所需乳化剂具有的HLB值被乳化物水包油型乳化液所需乳化剂HLB值被乳化物 水包油型乳化液所需乳化剂HLB值煤油石蜡凡士林轻质矿油重质矿油石蜡油沥青硅油棉籽油大豆油橄榄油菜籽油椰子油棕榈油12.511～1310～1310～1210.510.512～1410.512～147～97～97～97～97～9蓖麻油松香油硬脂酸鲸蜡醇油酸油醇牛脂羊毛脂脂肪酸酯蓖麻油酸甲酯邻苯二甲酸二丁酯邻苯基苯酚氯化石蜡蜂蜡1～911～13171319～2016～187～914～1610～1211～131515.512～1410～16    在水溶性切削液中，表面活性剂最主要的用途就是作乳化剂。用作乳化剂的表面活

5、性剂通常为阴离子型和非离子型表面活性剂，如聚乙二醇二油酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、Tween80、油酸三乙醇胺、石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸盐等。而且阴离子型和非离子型表面活性剂复配使用，效果更好。多种乳化剂复配，可以发挥它们的协同效应，从而提高乳化效率，有助于减少乳化剂的用量，而且具有不同HLB值的非离子表面活性剂复配时，其增溶能力大大超过其中任何一个。   (2)清洗作用 在金属切削过程中，工件表面常粘有金属粉末、砂粒、油等污垢。为除去这些污垢，使切削液具有一定的洗涤能力，可在切削液中加入适量碱性物质如碳酸钠、三乙醇胺，或其他表面活性剂如非离子表面活性剂如平平加、0

6、P-7、OP-10等；阴离子表面活性剂如脂肪酸皂、烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。切削液的清洗作用是润滑、渗透、分散等综合作用的结果。若采用非离子性表面活性剂和阴离子表面活性剂复配能起到显著降低切削液表面张力的作用，从而满足切削液的清洗作用。   (3)防锈作用 在水溶性切削液中防锈剂必不可少。防锈性能对于加工部位的质量、产品合格率以及机床的保养等有着十分重要的意义。切削液中使用的防锈剂许多都是表面活性剂，如油溶性防锈剂有石油磺酸盐(钠、钙、钡盐等)、金属皂等；水溶性防锈剂有单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、油酸三乙醇胺、十二烷基二乙醇酰胺等。开发防锈性能良好、环境友好的水溶性防锈剂是近年来

7、的发展趋势。   水溶性防锈剂是合成液中的主要添加剂，最常用的水溶性防锈剂是亚硝酸钠，但因其与有机胺反应能生成有致癌作用的亚硝胺，已相继被各国禁用。为此开发了一系列能够替代亚硝酸钠的新型防锈剂，主要替代品有硼酸盐、羧酸盐、磷酸盐、磺酸盐等几大类。一般认为硼酸盐与羧酸盐的作用机理属吸附型，其分子中极性基韧吸附于金属表面而起到防锈效果，但也有人认为硼酸盐具有阳极钝化作用。研究发现硼酸盐及羧酸盐单独使用时，防锈效果均不理想。但硼酸盐和羧酸