水溶性防銹添加劑的合成

吳志洪，陳萬年

（廣西化工研究院，廣西 南寧 530001）

目前，合成切削液在我國已經(jīng)得到應用和推廣，合成切削液最突出的問題是提高防銹性能。在現(xiàn)有的合成切削液中添加亞硝酸鈉作防銹劑的產(chǎn)品甚多，但亞硝酸鈉與有機胺作用能生成亞硝酸胺，有致癌性，因此亞硝酸鈉已停止在加工液中使用，因此科研工作者廣泛開展了防銹劑替代品的研究工作。鉬酸鹽是一種性能優(yōu)良的低毒無公害防銹劑，并已進入工業(yè)性使用階段，但由于價格過高逐漸退出市場。油溶性的有機防銹劑防銹效果很好，使用也較廣泛。如十二烯基丁二酸是油溶性防銹添加劑，又稱為“T746”添加劑，在油溶性切削液中起著極好的防銹作用，但水溶性很差，不能直接用于水基切削液中。如何對油溶性的防銹添加劑進行改性，使其不但具有很好的防銹效果，又能夠直接溶于水中，很多科研工作者很感興趣，并且也作了大量的嘗試。我們引入親水性基團酰胺基、羥基進行改性，得到新型的水溶性防銹添加劑硼酸三乙醇胺酯十二烯基丁二酸酰胺，獲得了極好的防銹功能，并且具有較好的水溶性，無疑將顯著擴展其應用范圍。

1 實驗部分

1.1 試劑

硼酸，三乙醇胺，十二烯基丁二酸，催化劑1，催化劑2。

1.2 實驗操作

硼酸、三乙醇胺以一定的配比加入到燒瓶中，添加0.2%的催化劑1，在120~130℃溫度反應5h，得到硼酸三乙醇胺酯；冷卻至60℃，加入適量十二烯基丁二酸及0.1%催化劑2，通氮氣，升溫至160℃反應3h，分離，提純得到棕褐色的硼酸三乙醇胺酯十二烯基丁二酸酰胺（BEO）。

1.3 BEO性能指標

BEO是一種棕褐色物質(zhì)，呈流動狀，易溶于水，1% BEO的pH值為8.2。

2 結(jié)果與討論

2.1 防銹性能比較(一)

2.1.1 鑄鐵屑防銹試驗方法

將鑄鐵的刨屑篩去小于2mm的碎屑，用乙醚清洗2次后稱取8g屑片置于50mL燒杯中，倒入30mL試液并浸泡15min，棄去試液后將屑片均勻撒在定性濾紙上，置于有水的干燥器中，在(35±2)℃恒溫8h，取出濾紙并棄去屑片，觀察濾紙上的銹斑。試驗評分標準為：1—完全無銹；2—微銹（少量小銹點）；3—重銹（大面積或大點銹斑）；4—完全銹蝕。

2.2.2 試驗原料

BEO(實驗室自行合成)；鉬酸鈉(工業(yè)一級品，含量95%)；苯甲酸三乙醇胺鹽（1∶2）；硼酸三乙醇胺酯（1∶2）；油酸三乙醇胺鹽（1∶2，實驗室自行合成）；試驗用水為去離子水。

2.1.2 試驗結(jié)果

防銹性能試驗的具體結(jié)果見表1。

2.3 防銹性能比較（二）

2.3.1 濕熱防銹試驗方法

根據(jù)SY 2756-76S規(guī)定的方法進行。試片材質(zhì)分別為45#鋼、鑄鐵、紫銅、黃銅、LY12鋁合金，試片規(guī)格50mm×50mm×3~5mm，試片懸掛間隔為30~35mm。試驗箱內(nèi)溫度(49±1)℃，相對濕度≥95%。試驗前先打磨試片，光澤如新，用乙醚清洗2次，然后分別在試液中浸泡10min，取出淋干后，懸掛于試驗箱支架上。往箱底的水中通氣以形成濕熱環(huán)境，支架每3min轉(zhuǎn)1圈。試驗進行過程中每隔1h觀察并記錄試片外觀狀況。

表1 鑄鐵屑防銹試驗方法結(jié)果

2.3.2 濕熱試驗結(jié)果

濕熱試驗的具體結(jié)果見表2。

表2 濕熱防銹試驗方法的結(jié)果

2.4 應用結(jié)果

廣西化工研究院研制的GF型長壽命合成切削液采用BEO防銹劑，在廣西玉柴機器股份有限公司集中潤滑冷卻池連續(xù)使用多年，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這說明我們采用的BEO是一種性能優(yōu)異的防銹劑。

2.5 討論

防銹劑BEO確實具有很強的防銹能力，從實驗結(jié)果看，BEO比鉬酸鈉、苯甲酸三乙醇胺鹽、硼酸三乙醇胺酯、油酸三乙醇胺鹽的防銹效果要強一些。十二烯基丁二酸在油溶性切削液中作為防銹添加劑使用，本身就具有優(yōu)異的防銹功能，可能與其具有十二烯基有很大關(guān)系。十二碳結(jié)構(gòu)能很好地在陰極區(qū)沉積，抑制陰極過程，再加上有一個不飽和烯烴結(jié)構(gòu)，能在金屬表面形成較致密的吸附沉積層，有效地堵塞了金屬離子的擴散通道，阻止了腐蝕介質(zhì)的內(nèi)向滲透。而硼酸三乙醇胺酯本身也有一定的防銹性能，其與十二烯基丁二酸進一步反應，一是能使十二烯基丁二酸具有較好的水溶性，二是與十二烯基丁二酸有良好的協(xié)同防銹效應，可以有效地降低十二烯基丁二酸的臨界濃度，從而使十二烯基丁二酸具有好的經(jīng)濟性。因此，我們選擇使用BEO作為合成切削液中的防銹劑，獲得了滿意的效果。

3 結(jié)語

合成切削液在各大機械加工企業(yè)中使用越來越廣泛，我們認為很有必要加強水溶性防銹劑的研究工作，改性常用的油溶性防銹添加劑，使新型改性防銹劑既具有很好的防銹性能，又具有好的水溶性，是一個有益的嘗試。我們以硼酸、三乙醇胺、十二烯基丁二酸等為原料合成的BEO較好地滿足這些要求，能使合成切削液具有較強的防銹性能。

[1] 梅煥謀.有機鉬系水溶性潤滑添加劑[J].精細石油化工，1997（3）：115-117.

[2] 陳旭俊，等.乙醇胺鉬酸鹽的緩蝕作用與機理[J].中國腐蝕與防護學報，1995，15（4）：279-284.

[3] 葛春華，等.含氮硼酸酯潤滑油添加劑的合成[J].精細化工，1998，15（6）：33-35.

[4] 張長榮，等.緩蝕劑表面活性劑的開發(fā)和應用[J].陜西化工，1995（1）：3-8.

[5] 屈景年，等.硼酸與多羥基化合物配位反應的熱力學研究[J].物理化學學報，1994（8）：686-691.