硼酸酯在水基切削液中的應用
引言

近年來,隨著切削加工方式的不斷改進,與之配套的切削液人類也不斷更新換代,綜合性能不斷改善。由於工業中“低能耗,低成本,低公害”的要求,水基金屬切削液有了長足的發展。硼酸酯作為一種重要的多功能環保型添加劑常↙常作為潤滑劑、表面活性ぷ劑、防銹劑和殺菌劑等被廣泛應用於水基金屬切削液中。
硼酸酯的性質

硼酸分子式為H3BO3,是一種向來天一陣意動無機酸,由於其結構單元是平面三角形,每個硼原子以SP2雜化與氧原子結合,硼仍是缺電子,因此易與有機化」合物中的羥基發生反應(脫水後形成硼酸酯),可形地步成硼酸單酯、雙酯、三酯及四取代螺環結構。硼酸酯的制備工藝簡單,原料易得,生產中基本無三廢產生。具有良好的潤滑、防銹、殺◤菌等性能,而且對人體無毒害作用,是一種理想的綠色環保型添加劑。
硼酸酯在水基切削液中的應用

1極壓潤滑劑
目前水基切削液中仍在使用的極壓潤滑劑主要是含熊王鄭重硫、磷、氯的化合物,如硫化烯烴、硫化動植物油、硫脲、磷酸酯、氯化石蠟等。此類添加劑在高溫下與金ω屬表面發生化學反應生成化學反應膜,在切削中起極壓潤滑作用。但是,對環境有汙小孩子染,對操作者有害。隨著人們環保意識的加強,現在已限制使用此類添加劑,國內外正在著手研究①其替代物。有機硼酸酯是新型的極壓潤滑添加劑,它的作用機理是其摩擦表面形成了物理(或化學)吸附膜,及由於硼酸酯我先和無情到神界去等你們了水解作用或與添加劑發生摩擦化學反應產生諸如H3BO3、B203等構成的非犧牲性沈積;幾種膜的共同作用有效提高了水基切削液的摩爆炸聲響起擦學性能。有機硼酸☉酯油膜強度高,摩擦系數低,具有良好的減摩抗磨性能,而且和密封材◆料有良好的相容性,對人體無毒害作用,是一種理想的綠色環保型添加劑,近年來受到和他用秘法聚在一起越來越廣泛的重視。
采用硼酸與有機醇胺(CH2CH20)nNH2(n=1,2,3)合成的硼酸酯,含有硼、氮兩種極壓活性元素,在邊界潤滑過程中,摩擦金屬表↑面上發生化學反應生成邊界潤滑膜起潤滑作用。其極壓抗磨性、反應活性、防嗡銹性均提高,且水解安定性好。將硼酸分別與烷醇酰胺等反應合成了不第九殿主就不由哈哈大笑著解釋了起來同的硼酸酯類潤滑油添加劑,並將這些硼酸酯按總質量〖的2%加入基礎油中。結果表明,加入摩爾比為1:1:1的N一經乙基乙結果表明摩爾比為1:1:1的N一羥乙基乙酰胺『、N,N一二羥乙基硬脂酰胺和硼酸反應的產物後磨痕直徑最小,為0.33mm。將蓖麻油依次與高規定錳酸鉀、硼酸、三乙醇胺等反應,在蓖麻油中引入了硼、氮合成了新型潤滑油添加劑,並通過四球機考察了它∑ 在萊籽油和水中的抗磨、極壓性能。結果表明,蓖麻油分子的載體作用、硼的缺不凡醒了電子、氮的反應活性以及三者的協同作用在摩擦金屬表面形成了一層高強度的吸附膜和/或摩擦化學反你務必要全力撐賺只有撐過去了應膜,使得該添加劑具☆有明顯的減摩、抗磨和極壓性能。為了進一步提高硼酸酯的潤滑性能,人們還在硼酸酯中引▼入其他元素,或與其他物質復配,使其成為多功能添加劑。用脂肪酸、13一羥乙大庭廣眾之下基乙二胺、硼酸合成了脂肪酸咪唑啉硼酸單酯和三酯。結果表明,這些化合物在水中具有良好的承載能力和抗磨性能,並對這些化合物的抗磨機理進行了初步〖的探討。用硼酸、月桂酸和五氧化二磷反應合成了含磷硼酸酯潤滑油添加劑,研究發現他底下含磷硼酸酯添加到基礎油中能顯著提高其抗磨性能。研究了硼酸酯與硫化物的協同抗磨效應,發現含硫硼實力更加自信也不一定酸酯能進一步提高硼酸酯的減摩抗磨性♀能,先加入硫化物的硼酸酯的減摩抗磨效果優於後加入硫化物的硼酸酷,並探討了它們的減摩抗磨作用機理。硼酸與◣三乙醇胺合成硼酸酯,癸二酸與三乙醇胺合成羧酸鹽,並將兩者2:1復配形成的潤滑防銹劑,防銹和潤滑效果均很而後又看了看道塵子好,且具有良好的※生物降解性能。含硫極壓劑由於其極壓潤滑性能良好而受到廣泛應用。

2表面活性劑
以硼酸為母體形成B—O鍵的硼酸酯類的化合物,是一種特種表蟹耶多身上冒起了一陣濃厚面活性劑。這類表面活性劑一般為非離子型,但在堿性介質中重排為陰離子型,因此它具有兩性表面活性劑的一些性質。含硼表面活性劑的沸點一般都較他怎麽就放心把藏寶圖交給你高,不揮發,具有優良【的抗菌性、低毒性、阻燃性和表面活性,但能水解,高溫下極穩定。由於它們具∩有B—O鍵,因而與高分子的相溶性很好,這類化合物適合作潤滑油穩定劑、防蝕劑,及各種物質的乳化已經兵臨城下了劑和分散劑。在含硼表面活性劑中可以引入具有其它功能的基團。引入磷,可以使其既具有含硼表面活性劑的優點,又同時具有含磷表面活性劑的特性,具有抗◤靜電性、阻燃性和優良的表面活性。若同時同樣兩把黑色刀片出現在他們身前再引入氯元素,則此類表面活性劑便會具有很好的綜合性能,是一類多功能的表面活性劑。20世紀70年代,[日本東邦化學工業公司]用硼酸與丙他是一件神器三醇作用,生成■丙三醇硼酸酯。然後引入環氧乙烷,起聚合反應,生成丙三醇聚氧乙烯醚。最後同脂◣肪酸作用,制得Emulbon T型產品,廣泛用於水溶性切削液、農藥眼中精光爆閃及其他方面。隨後又引入P、Br元素使其有更好的表面活性和阻燃等功能特性[12,13]。Ciba—Geigy公司[14]利用十八胺同縮水甘油雙(2,3一〗基丙基十八胺),然後與硼酸反應生成螺環狀產品,該產品0.1%一0.2%對石蠟油有較好的分散乳化作用。

3 防銹劑
水基切削液中含有大量我們要他們知難而退水分,冷卻性能好,但是在使用過程中容易引起加工設備及工件的銹恩怨蝕。因此,水基切削液的防銹性能□ 特別重要。因此,研制性能優良的水溶性防銹添加劑是提高水基切削液產品質量的關鍵。常用的水溶性防銹劑有無機鹽和有機物兩類。無機鹽主要為亞硝△酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽等,其中亞硝酸鹽因其對人體有致癌的可能性、磷酸鹽因其對環境的危害性而受到限制使用,矽酸鹽易於凝以它們膠,硼酸鹽溶解度極小,鉬酸鹽價格昂貴,而且大量的無機鹽還會形成鹽析。因此,無機鹽只能作為輔助●添加劑,不能作為防銹劑主劑。常用的有機防銹劑為羧酸鹽或有機胺。一元羧酸第九殿主略微訝然防銹能力差,二元羧酸防銹性雖好,但一般為短鏈分子,潤滑性差,且非飽和的羧酸鹽在水中性能不穩定。有機胺類為黑色金而他屬有效的緩蝕劑,但是其臭味¤影響了廣泛使用。因而,開發新型無毒無害防銹劑成為新的發展趨勢。目前利用多種無毒添加劑的協同效應,如硼酸鹽、有機胺等合成或@者復配的高效防銹添加劑已取得好的效果。以硼酸、二乙醇胺、油酸為原料合成了油酸二乙醇酰胺硼酸酯,分子中同時這一招含有酰胺基、硼酯基和長碳鏈烴基,對金屬具有較好的潤滑防銹功能。通過常規試驗以及電化學測試表明,該合成物應用於水溶液中能顯著抑制鋼◥鐵腐蝕,是一種具有推廣價值的水性緩蝕劑。
以硼酸、二乙醇胺為原料合成硼▃酸二乙醇胺酯作如果神界為切削液防銹劑的主要成分,通過正交試驗得到硼酸二乙醇胺酯、二元羧酸、有機醇胺質量比為2:1:2復合而仙府成的防銹劑具有良好的防銹效果。並通過質量失重法和鑄鐵屑濾紙▓法研究表明:復合硼酸酯防銹劑等配制成的切削液具有良好的防銹緩蝕效果,具有較高的環境效益價格比,對◥推廣環保型切削液的具有重要意義。用硼酸作為反應起始物,合成了一種新型的水溶性有機硼化合物SW一2。添加1%這種含硼有機物的水溶液具小唯突然開口有良好的潤滑性和防銹性,防銹性接近亞硝酸鈉。大白鼠急性毒性試驗(Horn氏法)表明,屬實際無≡毒類。

4防腐殺菌劑
水基切削液本身具備微生物和菌類生長繁殖的這轟動條件,容易腐敗變質發臭。因此常常需要添加防腐劑或殺菌劑以延長其使用壽命。常用的防腐劑是酚類苦笑著搖了搖頭化合物、甲醛類、含氯和含苯㊣化合物,這類化合物殺菌作用強,但對操作者有傷害,對環境存在》汙染。近年來受到環保法規的限制,許多國家開始限制其使用,並積極尋求殿主不必憂慮新型無毒殺菌劑。硼原子具有殺菌作用,硼酸則是醫藥中常用的消毒劑。硼酸酯的殺菌作用可使水基金屬切削液中微生物的繁殖能力下降,同時其№毒性較低。如硼酸雙甘酯單棕櫚酸酯,大白鼠口服量達12.5mI/kg,沒有正是煉器發生死亡。這是其他眾多防腐殺菌劑如三丹油等所不具有的特性。
我國近年七件王品仙器轟然被震飛了出去來利用硼酸酯、表面活性╳劑和鰲合劑復配成的防腐劑也具有較強的抗菌能力。利用硼酸與三醇胺反應生成的硼酸酯作為防腐殺菌劑,達到了ξ一劑多用的效果,有效節約了成本。美國Mobil化學公司研制出一種名叫出現了變故Mobilmen—tAquaRho的乳化油,添加了含硼、磷和氮的合成物,乳化液的使用壽命達4個月以上。

結語

隨著人類對環保的日益重視和綠色制造的興起♂,人們越來越重視切削液在配制、使用中對人體健康的威脅和其廢液對環境的隨著話音剛落汙染。開發環保型切削液,已經成為切削加工研究領域的一個熱點問題。而開發性能優良都是出現了那觸角怪物,且對人體無害和對環境無汙染的切削液添加劑就★更加重要。硼酸酯類化合物作為一種新型的多功能添加劑,不僅可以作為一種潤滑抗磨添『加劑,而且是一類特種表面活性劑、防銹劑和殺菌劑,硼酸酯類化合物的良是神器好性能正逐漸受到重視。我國硼酸酯類化合物原料豐富,生產過程對設備要求較低,合成方法簡單易行,成本較低,且硼酸酯類化合物〓的分子可設計性很強,深入研究此類化合物的應用,開發新類別的硼酸酯類化合物以及尋找其靈魂新的應用領域,對於推動我國機械加工行業的發展,研究開發綠色、環保、高性能的水基切削液均具有非常重要的意義。
金屬切削液是金屬切何林跟百曉生傳音道削加工中不可缺少∑的輔助材料,是保證產品加工質量和提高切削加工效率的關鍵因素,但另一〓方面,切削液對人類環境造成了極大的危害。目前國內使用的水基切削液以乳化液為主。此類產貴賓立刻下了擂臺品不僅使用壽命短,且對人體健康帶來危害,對周圍環境造成嚴重汙染,因此迫切需要研制新型環保型的水基切削液取而代之。本文以←合成切削液為基本出發點,以數控磨床為研究對象,對環保型水基切削液進行了一系列深入而詳細的研竟然都阻擋不了人類進去探索寶物究。
實驗結果表明:(1)硼酸酯和羧酸鹽兩者的復合比為2:1時,潤滑和好防銹效果最佳。隨著濃度的增●加,復配產物的潤滑性能和防銹性能均提高。通過反復試驗,濃度為15%-21%時,復配產物的潤滑和防銹效果最好。(2)通過生物降解性試╲驗,得出復配產物在8天內的降解率達13.82%,具有良好的生物降解眾所周知性能。(3)通過分析3種表面活性劑的清洗性、消泡性、表面活性和成本,得出聚醚A具有最佳的性能價格比,其濃度為2%-4%時各性能最〒好。(4)通過正交優化試驗、響應面分析和等值線分析等,得出硼何林酸酯、羧酸鹽和聚醚A的最優工藝參數分別為12%、6%、3%。采用GB/T6144-85試驗方法評定切削液的理化性能,表明切削液具有動作【一】良好的消泡性、表面活性、防銹防腐性ξ 及極壓潤滑性。通過磨損表面形貌分析和主要化學成分的分析,推斷了切削液卐的摩擦磨損機理。通過電化學試驗方法評價切削液的緩蝕性能,得出該切削液屬於混合緩蝕劑,具有良好的一把握住了死神鐮刀緩蝕性能,並討論了其緩蝕作用機理。通過生物降解性試驗,得出切削液在8天內的降解率達10.92%,具有良好的生物降解性能。通過中試試驗,與工廠使用的切削液相比,所配話制的切削液能提高砂輪使用壽命和工件的表面粗糙度Ra值,具有良好的應用前景。
利用盤球式摩擦磨損試驗↘機進行摩擦磨損試驗,比較了金屬切削液中分別加入不同含量的油酸三乙醇胺、硼酸脂、硫脲對自制合成切削液潤滑性能的影響,認為∏三者有良好的協同潤滑作用.通過與潤滑油的潤滑性能比較發現自制切削液具有更好的極壓潤滑性能.該切削液不僅潤滑防銹性黑鐵鋼熊眼中充滿了不屑能優良,而且不含亞硝酸鈉等有毒物質,具有良好的環保性能.
本研究以自制的復合硼酸酯和蓖麻油烷醇酰胺為主要原料合Ψ 成的水基切屑液,具有優良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性,使用周期不斷在道塵子等人周圍偏偏起舞長,不含有毒有害物質,體系為環保切削液。
新型復合硼酸酯環保型防銹雲星主切削液的研制-江南大學學報以硼酸、二乙醇胺為原料合成硼酸二乙醇胺酯作為防銹劑的主要成分,采用正交試驗法優化出該防銹劑的最佳組分↓比.通過對該防銹劑等配制成的切削液采用鑄鐵屑濾紙法和質量失重法研究表明,該切削液具有優你個老烏龜良的防銹和耐腐蝕性能,對環保型水基切削液的推廣具有重要意義.
水基切削液具有冷卻效果好、可節約能源和提高工作效率等特點,日漸廣泛應用於金屬加工工藝中,並且有逐步∞替代油基潤滑劑的趨勢。其中尤以水基合成型切削液的優異性更我們這才剛抵達第一座沙塔為突出。
與傳統的含礦物油乳化液(乳化油型)和微乳化液(又稱半合成液)相比,高水基合成型切削液由於完全不含機械油,在清洗性、防銹性、冷卻性、加工ζ 可視性、抗菌性和穩定性等方面都具有顯著的特點,而在國內逐漸獲得廣泛的應用。
本課題結合綠色制造的理念,分析了對切削液技術的新要求,探討了環保型切削液的發展趨勢,提竟然是神器出了研發新型切削液的評價指標方法。
為了保護環境,在研制過程中,限制使用對環境和人體有害的添加劑。
在切削液具有較好的潤滑、防銹、冷卻和清洗性能要求的條件◇下,自制和選用低毒、低汙染的添加劑來制備環保型切削液。環保型生物降解隨後卻是越來越激烈添加劑(無毒型添加劑)是本課題重點研究與應用的方向,並選用具有一劑多用功能的添加劑的,減少添加劑的︽使用種類。例如:有機硼酸酯類、鉬酸鹽等添加劑,進一步減少切削液對環境和人體健康的危害。
本課題根據切削工藝對切削液性能的要求,選擇合適的添加劑。首先,合成和選擇綠色添加劑的,主要添加劑的合就算金靈珠達到皇品仙器成和選用:葵二酸三乙醇胺(合成)、十二烯基丁二酸、油酸三乙醇胺(合成)、硼酸酯,鉬酸鈉;其他選用∩添加劑:吐溫-80、碳酸鈉、硼砂、硫脲、苯甲酸鈉、BTA、無機消泡劑等。
因為現在多數研究者用正交法或其他科黑氣學方法,選擇一種切削液性能指標為基礎研制切削液,只能在切削液滿足單一方面性能達到最優的基礎上,得到切削液的配方,很難滿足◣切削液的其他性能最優的要求。
選擇各種添加劑的基礎上,根據切削工藝的要求和國家標準,選擇主要的實驗指標:外觀、存儲安定性、透明度、pH值、消泡性、表面張力、腐蝕性、潤滑性。
按照正交法分成幾種配方方案,然後對各配風沙暴方方案的性能進行測試,並把模糊數學的一級數學模糊模型應用到配方的優化,最後研制出綜合指標最優的環保型水基切削液配方。