三乙醇胺--水基切削液中重要的添加劑 對(duì)于水基切削液而言,其潤(rùn)滑、防銹清洗性能尤為關(guān)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...
三乙醇胺–水基切削液中重要的添加劑
對(duì)于水基切削液而言,其潤(rùn)滑、防銹清洗性能尤為關(guān)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。本文將重點(diǎn)討論三乙醇胺在水基切削液中的作用與應(yīng)用。
1 三乙醇胺的性質(zhì)
三乙醇胺又叫氨基三乙醇,分子式為C6H15O3N,三乙醇胺在工業(yè)上用途很廣,如在油脂工業(yè)、石油加工業(yè)、紡織工業(yè)、橡膠與環(huán)保等方面都有應(yīng)用。三乙醇胺是由環(huán)氧乙烷與氨水反應(yīng)生成,其精制品為無(wú)色粘稠狀液體。吸濕性強(qiáng),在空氣中變?yōu)辄S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(fā)。
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(rùn)滑性能比較好的油性劑大多是長(zhǎng)碳鏈物質(zhì),這些物質(zhì)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(tuán)。三乙醇胺有三個(gè)-OH,水溶性好。通過(guò)控制原料配比,使三乙醇胺分子中一個(gè)OH與油性劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(fā)生化學(xué)反應(yīng)(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(yàn)機(jī)測(cè)定油酸三乙醇胺的水溶液(5%)的最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值可達(dá)650N,用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其摩擦系數(shù)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(fù)荷下起潤(rùn)滑作用。實(shí)驗(yàn)表明,油酸三乙醇胺與極壓添加劑也有良好的協(xié)同抗磨作用。在合成硼酸酯、磷酸酯時(shí)添加油酸三乙醇胺復(fù)合,可顯著改善其極壓潤(rùn)滑性能,從而使切削性能進(jìn)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(dú)使用它在短期內(nèi)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(xié)同防銹作用,復(fù)合使用可顯著提高水基切削液防銹能力。但三乙醇胺對(duì)銅有腐蝕作用,添加0.05%～0.1%的苯并三氮唑能改善對(duì)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(kuò)散、穩(wěn)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(rùn),滲透于被切削(磨削)界面上,從而能充分發(fā)揮水基切削液的冷卻與清洗作用。
2.4 穩(wěn)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(wěn)定作用。例如有機(jī)硼酸酯是一種新型極壓抗磨劑,它是由帶羥基的物質(zhì)與硼酸或其化合物反應(yīng)而成。硼酸酯主要缺點(diǎn)是易水解,在合成硼酸酯時(shí)加入少量三乙醇胺可抑制水解。
3 三乙醇胺類(lèi)切削液的應(yīng)用
將油性劑(油酸三乙醇胺),抗磨劑(含硫硼酸酯),防銹絡(luò)合物(三乙醇胺、尿素、硼砂、碳酸鈉、苯并三氮唑等)等添加劑復(fù)合配制成BN型水基切削液,按GB6144-85合成切削液標(biāo)準(zhǔn)(IV)檢驗(yàn)合格。其中潤(rùn)滑、防銹性能優(yōu)于國(guó)標(biāo)。經(jīng)工廠長(zhǎng)時(shí)間使用,該切削液性能優(yōu)良、能夠顯著提高切削效率與加工質(zhì)量,延長(zhǎng)刀具使用壽命,降低加工成本,且對(duì)操作者無(wú)害,使用周期長(zhǎng)。
4 使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
(1)三乙醇胺易與亞硝酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有害于人體的物質(zhì)。因此,三乙醇胺類(lèi)切削液要慎用亞硝酸鈉作為防銹劑。
(2)使用三乙醇胺類(lèi)切削液作為磨削液時(shí),會(huì)產(chǎn)生輕微的令人不愉快的氣味。為克服這一缺點(diǎn)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(zhì)合金刀具時(shí),不易使用含三乙醇胺的切削液。因?yàn)槿掖及匪芤簳?huì)使硬質(zhì)合金刀具中的鈷浸出,從而影響刀具使用性能與使用壽命。
