油酸在水基金属加工液中的应用研究 - 杨宏-

1、收稿日期:2004-04-27油酸在水基金属加工液中的应用研究杨宏(四川大学化工学院成都610065摘要:以油酸和三乙醇胺、聚乙二醇400为原料合成了油酸三乙醇胺酯,其具有优良的润滑性、防锈性和水溶性,可解决水基金属加工液润滑性差的问题。经四球机检测:5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大无卡咬负荷P B值可达800N, P D值超过1800N。关键词:油酸;水基切削液;研制;应用中图分类号:TG50115文献标识码:A文章编号: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现代机械加工向高速、强力、精密方向发展,超硬、超强度等难加工材料的发展也使切削加工的难度日益增加。这就要求金属加工液具有更好的润滑、冷却、清洗、防锈性能,以便获得理想的加工表面。水基切削液的冷却、清洗性能优良,但润滑、防锈性能差。在水基切削液中添加油性添加剂和极压添加剂,是改善水基切削液性能的有效途径1。经试验表明:油酸三乙醇胺酯具有优良减摩耐磨性,添加在水基切削液中,具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。本文介绍了油酸三乙醇胺酯的制备方法和它对切削液性能的影响,对提高金属加工液的质量,具有十分重要的意义。1油酸的性能油酸的润滑性能很好,是脂肪酸中重要

5、的摩擦改进剂之一,表1是常用摩擦改进剂的性能比较2。表1常用摩擦改进剂的性能比较摩擦改进剂吸附热/(Jg-1磨损量/(×10-6cm3矿物油1416815蓖麻油1613413芳香族成分1818315十六醇3315214油酸4012117硬脂酸15016018从表1可以看出,油酸的吸附热高,磨损量少。2油酸三乙醇胺酯的合成及润滑性能研究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,必须在其分子链中引入亲水基团。以聚乙二醇为介质,在100150条件下,油酸的C OOH基团与三乙醇胺的-OH基团发生酯化反应,生成了油酸三乙醇胺酯,剩余的油酸与聚乙二醇反应生成了聚乙二

6、醇单油酸酯及聚乙二醇双油酸酯等产物。聚乙二醇油酸酯、油酸三乙醇胺酯都是优良的水溶性油性剂,具有优良的润滑性、防锈性。212油酸三乙醇胺酯的润滑性能研究实验采用四球机测定油酸三乙醇胺酯的润滑性能,实验结果如图12 所示。从图12可以看出:油酸三乙醇胺酯可使水基切削液的润滑性能显著提高。最大无卡咬负荷P B值随油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大;P D值先随油酸三乙醇胺酯含量的增大而增大,当油酸三乙醇胺酯2004年9月第5期(总第165期润滑与密封LUBRIC ATION E NG INEERINGSep12004N o15(serial N o1165 的量超过5%时,P D值达到最大值(>1

7、800N,最大无卡咬负荷P B值达800N。这是因为随着油酸三乙醇胺酯含量的增大,油性增强,因而润滑性提高,相应的P B值增大。但P D值与润滑剂的分子结构有很大关系,因此,当油酸三乙醇胺酯的量超过一定值后,达到最大值。3油酸三乙醇胺酯水基切削液的配方设计研究311配方设计水基全合成切削液的主要成份有:油酸三乙醇胺、防锈剂、防腐剂及消泡剂等。油酸三乙醇胺由实验室合成,油酸来源于四川西普油脂化工有限公司,其他组份均为市售。各组分配比如表2所示。表2新型水基切削液的配方组分纯度用量/%防锈剂工业6防腐剂工业310油酸三乙醇胺合成10消泡剂工业1自来水余量312油酸三乙醇胺酯水基切削液的质量指标按照

8、国标(G B6144-85进行检测,对油酸三乙醇胺酯水基切削液的理化性能进行检测,结果如表3所示。表3水基切削液的质量指标(5%工作液项目质量指标外观荧光绿液体pH值8101010安定性-10+70,合格腐蚀性(100,3h铜1A铝1级防锈性,一级铸铁(3337单片96h,叠片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应用结果油酸三乙醇胺酯切削液研制完成之后,进行了试用,效果非常理想。综合起来,产品有如下特点:(1冷却性能突出,从而提高了工作效率。(2润滑性能优越。在切削区能形成润滑膜,切削液最大无卡咬负荷P B值达到800N以上

9、,表面加工精度显著提高。(3具有优良的防锈性,加工件常温下两月内不生锈。(4具有优良的化学、热安定性。在高温、高压与空气接触中不分解、不变质、不腐蚀金属表面。工作环境干净无味,加工时能清晰观察工件表面。314机理分析在金属切削加工中,大多数摩擦属于边界润滑摩擦。润滑液中所含的对金属有强烈吸附的原子团,在切削界面形成物理吸附膜。该吸附膜在很大程度上决定了润滑液承载能力的大小。油酸三乙醇胺中具有2C OOH、2NH2等吸附力大的极性基团,对金属有较大的亲合能力,容易在金属表面上形成分子定向吸附润滑膜。该吸附膜能在高压、高温和其它工作情況下,防止或减小工件、切屑、刀具三者之间的直接接触,因此起到优良

10、的润滑作用。油酸的2C OOH基团对金属虽有一定的腐蚀作用,但2C OOH与2NH3发生反应后,不仅2C OOH的活性大大降低,而且生成的油酸三乙醇胺在金属表面形成吸附保护膜层、钝化膜层、有效地抗拒介质中的水分子、氧及其他腐蚀性物质的侵入,具有优良的防锈性能。4结论油酸具有优良的耐磨性,是很好的减摩剂。油酸三乙醇胺酯综合了油酸的减摩性和胺的突出防锈性,添加在水基切削液中,克服了润滑性、防锈性差等难题,是水基切削液的一个突破。参考文献1王家序,等1水基切削液的研制及应用1润滑与密封,2002(1:606112黄文轩1润滑油添加剂应用指南1中国石化出版社,20031 3王延,等1松香类表面活性剂的

11、开发与应用1表面活性剂工业,1994(2:71614张秀玲1三乙醇胺及在水基切削液中的应用1润滑油,1999(5:36371(上接第70页入进、排气道的机油量、降低颗粒排放、改善机油消耗,又能节省密封圈,简化装配工艺,还可以适当控制气门杆与导管配合面机油量,也减少了气门杆和导管的磨损,因而此结构是简单而实用的新型密封结构。参考文献1M arlin P J,Fieder D F,Bruns I J1增压柴油机气门杆密封套的研制1国外内燃机,1996(3:434812许汉力,方之昌1内燃机润滑与用油1中国石化出版社, 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,何长贵1风冷柴油机1机械工业出版