半合成极压切削液的研究

半合成极压切削液的研究

半合成极压切削液的研究，主要是在微乳液产品的基础上，引入合适的极压添加剂，从而提高产品的使用性能，减少切削阻力，提高切削效率，并解决引入极压添加剂后对防锈性能的影响，提高产品的储存稳定性尤其是低温稳定性，选择具有抗腐能力的添加剂，引入高效防腐剂，使产品具有较长的使用寿命。此外，注意对产品的粘度、气味、颜色、透明度等外观性能作合理调配，满足客户心理需求，使产品更具商业价值。

一、原理

半合成极压切削液又称极压微乳液，主要由矿物油、表面活性剂、防锈剂、极压剂、防霉剂和水组成。含矿物油5～30％。乳化微粒直径小于0．1μm，呈半透明状态。由于半合成极压切削液，集乳化液和合成液的优点于一体，又具有合适的极压性能，是非常有发展前景的一类切削液。

半合成极压切削液制备的关键是：乳化剂的合理选配，解决浓缩液、稀释液的稳定性以及极压剂、防锈剂、防霉剂的合理配伍，使其具有良好的极压润滑、防锈、防霉性能。

(1)乳化剂的选择

配制极压微乳切削液时，乳化剂的选择尤为重要。目前应用较多的方法有：1)选择乳化剂的HLB(hydrophile and lipophil

e balance亲水亲油平衡)值法；2)选择乳化剂的PTlr(Phase—inv ersion temperatuIe转相温度)法。我们主要选择HLB值法，在具体调配试验时，参照PIT法。

通过查阅或实验求得被乳化物质的HLB值，找出相应HL B值的乳化剂(对)。并通过试验选择效率高、价格合理的最佳乳化剂(对)。

HLB值未包括被乳化物和乳化剂的化学结构以及两者之间的关系。所以还要考虑以下因素：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。2)乳化剂与分散相的亲和性。根据相似互溶原理，要使油分散，要求乳化剂的憎水基团的结构和油的结构越相似越好。因为这样的乳化剂和分散相的亲合力强，分散效果好，乳化剂的用量也少。3)乳化剂的配合作用。在某些特殊情况下必须使用某特定乳化剂。如果该乳化剂的HLB值与分散相所要求的HLB值差别很大，可以预料乳化效果一定不佳。为了改善这种状况，就要选择适当的HLB值的乳化剂来进行调节。并且混合乳化剂的HLB值应接近分散相所要求的HLB值。4)乳化剂体系的特殊要求。作为切削液用乳化剂还应考虑是否对环境造成危害，最好选择无毒副作用，容易生物降解和利于排放，起泡性不很强，气味不大，兼具润滑防锈等作用的表面活性剂。5)乳化剂的制造工艺。作为工业化生产，原料来源应丰富，使用方便，乳化剂的制造不宜过分复杂。否则成本过高。

总之，如何制备性能优良的极压微乳液，乳化剂的选择是

关键。最可靠的方法是实验室筛选，但太费时费事。所以不管乳化何种油或添加剂，都先找出被乳化物质的HLB值并确定相应乳化剂(对)。并参考上述原理，反复试验，最后确定所要选择的乳化剂。

(2)极压润滑剂的选择

在半合成极压切削液中，仅仅依靠乳化矿油的润滑性能是远远不够的。需要加入极压润滑添加剂。目前可供选用的极压润滑剂可分为油溶性和水溶性两大类。油溶性极压润滑剂，主要以含S、P、Cl等极压活性元素的化合物为主。由于S、P极压剂加入到水溶性切削液中容易对多种金属产生腐蚀，尤其含P化合物，在废液排放时，因为容易形成微生物富营养源，受到严格控制，而尽量慎用。含Cl极压剂，如氯化石蜡等，由于价格低廉，效果也不错，其腐蚀性通过加入合适的缓蚀剂而得到抑制。目前，仍是比较常用的切削液极压剂。加入量以浓缩物8～15％为宜。钼系极压剂，虽然价格稍高，但效果好。尤其是有机钼类化合物，不但极压润滑效果好，而且兼具防锈作用，是具有发展前景的一类极压润滑剂。作为水溶性极压润滑添加剂，目前使用较多的还有硼酸盐。硼酸盐极压剂与含S、P、Cl活性基团极压剂的极压润滑机理有本质上的不同。S、P、Cl极压剂作用实质上是一种控制性腐蚀现象。因为只有通过它和金属摩擦表面起化学反应，生成熔点较低和剪切强度较小的化学反应膜，才会起到减少摩擦和防止擦伤及熔焊的作用。一个好的极压润滑剂，应该只在极压抗磨范围内才能与金属表面反应，而在较

低温度下是足够稳定的。目前认为硼酸盐极压作用主要是靠其沉积在金属摩擦副之间，形成一个比基体金属和S—P型极压薄膜都软的良好的弹性薄膜。在高温和低粘度基础油中，这种极压薄膜的形成更为迅速。硼酸盐极压剂制备工艺简单，原料易得，价格低廉。生产中基本无三废产生。产品无毒、无味，加入量一般不受限制，除具极压润滑性能外，往往兼有杀菌防霉及防锈性能。从多年的切削液研究开发经验得知，硼酸盐还能明显改善加工工件的光洁度。高碳羧酸盐、羧酸酯亦在切削液中应用十分广泛。

(3)防锈剂的选择

切削液在使用过程中，必须对工件和设备有防锈作用。在选择防锈剂时，既要考虑到水溶性和油溶性的好坏。还要考虑对各种材质的防锈效果。在半合成极压切削液中主要选择高级羧酸皂、钼酸盐、硼酸盐、石油磺酸盐等。

防锈剂的选择是一个十分复杂的过程。同一种防锈剂因生产厂家不同，原料、生产工艺也不同，性能相差甚远。要通过大量实践才能找到合适的防锈添加剂。

(4)杀菌防霉剂的选择

在乳化油液中，发臭变质占切削液变质的首位。近20年来开发了多种长效广谱杀菌剂，可供选用。由于细菌有一定的选择性和抗药性。故在切削液中，最好选择两种以上杀菌剂，交替使用。(5)助溶剂、稳定剂、抗硬剂、抗泡剂的选择和气味、颜色、透明度、

粘度等感官性能的调配。

助溶剂、稳定剂、抗硬剂、抗泡剂虽然加量不大，但作用不小，可根据需要加入。至于气味、颜色、透明度、粘度等感官性能虽然对产品的使用性能没有什么影响，但对于商业上的需求是必要的。可视市场需求，进行调配。

二、试验研究

根据上述原理和实践经验，参照相关资料，首先考虑几个比较重要的因素并进行简单的优化试验。然后，就各组分的配伍性进行试验研究，得出较为理想的切削液配方，并经小样试验合格后，试制中样，进行实际应用考察。

(1)基础油的选择

根据经验，我们将基础油含量初步确定在25wt％左右。如果含油量过高，则一些水溶性添加剂难以加入，而且产品成本较高。高粘度油生产出的产品的粘度较高，成本高。低粘度油，成本稍低，产品稳定性好，但润滑性不够理想。在实际配方中我们采用高低结合的方法，让较高粘度油如N32与较低粘度油如N5复配，效果较佳。