妥爾油酸二乙醇酰胺的合成及其潤滑防銹性能研究

呂俊凡，黃 奮，鐘 明

（南寧凱林杰機(jī)械化工有限公司，廣西 南寧 530001）

妥爾油酸二乙醇胺具有優(yōu)良的潤滑及防銹性能，能有效提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過程的潤滑防銹性，降低機(jī)械摩擦系數(shù)，因此它可作為機(jī)械加工用油的潤滑防銹劑。我們開發(fā)的新產(chǎn)品妥爾油酸二乙醇胺原料來源豐富。妥爾油(Tall oil) 是造紙工業(yè)的紙張廢液(稱黑液)經(jīng)蒸餾處理后所得的精制油，主要成分含有40%～50%松香酸，5%左右不皂化物。妥爾油來源于造紙廢液，國內(nèi)資源豐富，符合國家提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策，因此，該產(chǎn)品的研發(fā)具有得天獨(dú)厚的原料優(yōu)勢，有著非常實(shí)際的開發(fā)價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

妥爾油酸(造紙工業(yè)廢液)，二乙醇胺(工業(yè)級(jí))，苯(AR)，無水乙醇。

四球機(jī)（MRS，最大試驗(yàn)力10kN），DP.AW表面張力組合實(shí)驗(yàn)裝置，紅外光譜儀（Nicolet A.VATAR.360FTIR ESP紅外）、鼓風(fēng)干燥箱（FN0-1型）、JB-2型恒溫磁力攪拌器（電壓最高250V），45#一級(jí)灰口鑄鐵、銅片、鋁片，常見玻璃儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 產(chǎn)物最佳合成條件的確定

影響該實(shí)驗(yàn)的因素有原料配比、溫度、時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)溫度、時(shí)間以及妥爾油酸與二乙醇胺的摩爾比等因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別取3個(gè)水平，具體見表l。

表1 因素水平表

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定量妥爾油酸于四頸燒瓶中，充以N2保護(hù)，以苯作溶劑，加熱升溫至110℃左右，再加入適量的二乙醇胺，使妥爾油酸與二乙醇胺的摩爾比為 1∶1、1∶2、1∶3，溫度分別升至 140℃、150℃、160℃，讓其分別反應(yīng)3h、4h、5h。自然冷卻至室溫后提純。配制5%的溶液為試樣液，鑄鐵片為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，計(jì)算各試片的腐蝕率，進(jìn)而判斷影響合成的主要因素。

1.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各因素指標(biāo)的變化規(guī)律是：妥爾油酸與二乙醇胺摩爾比按 1∶1、1∶2、 1∶3，其腐蝕率逐漸減小，故妥爾油酸與二乙醇胺的摩爾比為1∶3時(shí)腐蝕率最小。反應(yīng)溫度從140～160℃，其對(duì)試片的腐蝕率逐漸減少，故在160℃下反應(yīng)得到的產(chǎn)品腐蝕率最小，而反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋁片腐蝕程度從3～5h腐蝕率是由大變小，因此反應(yīng)時(shí)間5h為合成物質(zhì)的最佳反應(yīng)時(shí)間。因此，合成妥爾油酸二乙醇酰胺的最佳條件是A3B3C3，即妥爾油酸與二乙醇胺的摩爾比為1∶3，反應(yīng)溫度160℃，反應(yīng)時(shí)間5h。

1.3 最佳條件下制備妥爾油酸二乙醇酰胺防銹劑

正交試驗(yàn)表明最好的生產(chǎn)條件是A3B3C3。按照最佳合成條件制備防銹劑，并對(duì)其進(jìn)行各方面性能的檢測。

稱取0.2mol的妥爾油酸放入四頸燒瓶中，充N2保護(hù)，以苯作溶劑，加熱使之熔化，開動(dòng)攪拌器小心升溫至110℃左右，分批把0.61mol的二乙醇胺加入反應(yīng)器中(考慮到二乙醇胺高溫易揮發(fā)，使之略過量)，升溫到160℃左右，在此溫度下反應(yīng)約5h，至不再有水分餾出時(shí)停止加熱，自然冷卻即得粗產(chǎn)品。經(jīng)提純后得到棕黃色粘稠狀液體。

1.3.1 合成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)表征圖譜及其分析

產(chǎn)品采用涂膜法利用紅外光譜測定其結(jié)構(gòu)。由紅外光譜圖可知，在1700 cm-1附近沒有吸收峰，說明分子結(jié)構(gòu)中沒有-COOH，而在1629.97cm-1處有一特征峰，即-C-N鍵吸收峰。1564.59 cm-1有＞C＝C＜雙鍵伸縮振動(dòng)吸收峰，在1462.43 cm-1有一吸收峰，因此結(jié)構(gòu)中必有-CH2-，1413.39 cm-1和1298.98 cm-1皆表示有偕二甲基，在3464.70 cm-1處有一大的吸收峰，有可能是含有水分較多且是-OH的吸收峰，甚至有-OH的締合。

1.4 產(chǎn)品的性能檢測

1.4.1 鑄鐵單片防銹試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)參照 GB/T6144-85國家標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，結(jié)果見圖1。圖1中所示 5滴試液為未生銹，其它黑點(diǎn)紅點(diǎn)均為生銹部分，可見妥爾油酸二乙醇酰胺在較低濃度下也有很好的防銹效果。

圖1 防銹結(jié)果

1.4.2 合成產(chǎn)品潤滑性能測試結(jié)果

合成產(chǎn)品潤滑性能測試結(jié)果見表2。

表2 合成產(chǎn)品潤滑性能測試結(jié)果

2 結(jié)論

綜上所述，用妥爾油酸、二乙醇胺為原料合成防銹劑妥爾油酸二乙醇酰胺，在160℃條件下，原料摩爾比1∶3，反應(yīng)時(shí)間5h，可得到產(chǎn)品妥爾油酸二乙醇酰胺。其極性基團(tuán)對(duì)金屬有較大的親和力，可牢固地吸附在金屬表面上，形成定向吸附層，具有優(yōu)良的防銹性能和潤滑性能。可成為金屬加工液的添加劑。

[1] 蔣海珍，陶德華，王彬.水溶性有機(jī)羧酸醇銨鹽防銹劑的分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究[J] .潤滑與密封，2005(2)：72-74.

[2] 周健，陶德華，張健華.切削液及其添加劑的進(jìn)展[J].化學(xué)世界，2001(12)：559-634.

[3] 王延軍，趙新澤，陳洪軍.一種新型微乳化綠色切削液研究[D].宜昌：三峽大學(xué)，2006.

[4] 盧家琪.汽輪機(jī)油中T746防銹劑含量的紅外光譜法測定[J].華東電力，2002(7)：9.

[5] 姜傳福.金屬防銹劑制備新方法的研究[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(6)：399-402.

[6] 華中師范大學(xué)，東北師范大學(xué)，陜西師范大學(xué)，等.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第3版)[M].北京：高等教育出版社，1981.

[7] 王洪斌，張二水，劉順濤.表面活性劑與水溶性防銹劑相互作用的研究[J].石油學(xué)報(bào)，2002，18(2)：92-98.