玻璃制瓶專用水基剪刀潤滑液的研制

張曉娜 趙寅峰 劉亞娟

2018年蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（項目編號：2018-RC-38）

作者簡介：張曉娜（1981.11），女，漢族，陜西西安人，碩士研究生，工程師，主要從事有機(jī)化學(xué)合成和精細(xì)化工研究。

摘要：以濃縮水性油為基礎(chǔ)液研制了一種玻璃制瓶專用的水基剪刀潤滑液，該潤滑劑由水性油、表面活性劑、潤滑添加劑、防腐增效劑、緩蝕劑、消泡劑等組成，通過對產(chǎn)品的性能測試，表明研究的水基剪刀潤滑液具有潤滑性能好、抗硬水、防腐蝕、防銹、去污和良好的冷卻性能，減少了刀具磨損，提高了成瓶率。

關(guān)鍵詞：水基潤滑液;水性油;剪刀潤滑;玻璃制瓶

中圖分類號：TG501.5

玻璃液成為瓶罐的第一步是形成料滴，因此料滴的好壞，對于制品的優(yōu)劣具有重要意義。料滴在勻料筒、料碗、沖頭、剪刀等部件作用下形成。剪刀機(jī)構(gòu)將由沖頭擠出的玻璃液剪斷而成為一個料滴，這一環(huán)節(jié)中，剪刀形狀適當(dāng)，添加的剪刀潤滑液符合剪刀機(jī)構(gòu)的需求，可獲得質(zhì)量高的料滴。我國的玻璃制瓶行業(yè)所使用的行列機(jī)由四組機(jī)提升為八組機(jī)、十二組機(jī)，單滴料機(jī)提升為雙滴料機(jī)。機(jī)速和出料量極大地提高，剪刀機(jī)構(gòu)的剪切動作相應(yīng)的加快，對剪刀潤滑液的要求也更高。剪刀潤滑液在剪刀的高溫高速動作下不僅要起到冷卻作用，更重要的是潤滑作用，同時剪刀液還起到防止料滴接觸剪刀使剪刀出現(xiàn)微裂紋的作用，延長刀具壽命，保證切割面平整，料滴質(zhì)量高。為解決以上情況，本論述以合成的濃縮水性油為基礎(chǔ)液，研制了一種水基金屬切削液，專用于玻璃制瓶廠供料系統(tǒng)的剪刀潤滑液。

1水基剪刀潤滑液配方的設(shè)計

1.1濃縮水性油的合成

在裝有電動攪拌器、溫度計的500ml反應(yīng)器中將豆油、順丁烯二酸酐按比例加入，然后加入催化劑（如碘）促進(jìn)反應(yīng)，緩緩升溫到200 ℃，保溫4 h，取樣測酸值、粘度合格，停止加熱，冷卻到70 ℃以下，加入按樹脂質(zhì)量計算的20%醇溶液，攪拌均勻后加堿中和，取樣測樹脂的水溶液達(dá)pH8.0～8.5，這時樹脂可加水無限稀釋成透明溶液。

1.2水基剪刀潤滑液的配方

水基剪刀潤滑液除具有潤滑油的潤滑、防銹性能外，其冷卻和清洗性能十分優(yōu)良，達(dá)到和超過了乳化液的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此水基剪刀潤滑液已成為國內(nèi)外玻璃瓶加工中提高加工性能的發(fā)展方向。根據(jù)剪刀機(jī)構(gòu)的工藝要求和切削特點，以濃縮水性油為基礎(chǔ)液，配制成不同類型的產(chǎn)品 LJ-1、LJ-2，見表1所列。

表1為水基剪刀潤滑液成分的不同配比的選擇，其中添加劑 A2 具有潤濕和滲透作用;添加劑 B2 具有潤滑作用;增效劑 L2 是我們合成的一種多功能環(huán)保型添加劑，它兼有潤滑、防銹和清洗多種功能。與濃縮水性油有很好的協(xié)同潤滑效果。在低溫下，效果不明顯，但在高溫下，具有一定的極壓潤滑作用。

由表1可見，只加添加劑（試樣 1）的試樣，溶液發(fā)污，放置24h分層，穩(wěn)定性和潤滑性能都不好。只加增效劑 L3（試樣 2、3）的試樣，達(dá)到合適的配比，試樣的穩(wěn)定性好，但潤滑性能差。同時加入增效劑 L2 和增效劑 L3（試樣 4、5、6、7）的試樣，試樣 5 和 7 的性能優(yōu)于其他試樣。綜合考慮工藝要求、刀具成本和使用經(jīng)濟(jì)等，分別選用試樣 5 和試樣 7 作為玻璃制瓶剪刀專用潤滑液 LJ-1 和 LJ-2 的配方。LJ-1 適用于傳統(tǒng)剪切的潤滑，LJ-2 適用于高速剪切的潤滑。

2水基剪刀潤滑液性能測試

2.1潤滑性能測試

剪刀潤滑液更重要的是潤滑作用，目前國內(nèi)還在使用水直接冷卻，其只能起到最基本的冷卻要求，而無法滿足對刀片的潤滑，刀具使用壽命短。刀液的潤滑性能的測試儀器為濟(jì)南試金機(jī)廠生產(chǎn)的MR-S10（G）四球試驗機(jī)。按GB/T3142-82方法評價剪刀液的潤滑性能，見表2所列。在四球試驗機(jī)上進(jìn)行模擬潤滑性的測定，測量鋼球的磨痕直徑，磨痕直徑越小表明潤滑性能越好。

LJ-2 的濃縮液和稀釋液 PB 比豆油和乳化油的都大，潤滑優(yōu)于豆油和乳化油。剪刀潤滑液具有良好的潤滑性能，濃縮液的潤滑性能不如稀釋液的性能。

濃縮水性油的親水基部分具有一定的極性，對金屬有較大的親和力，因此很容易吸附在金屬表面上，而疏水基部分為接近直鏈的脂肪烷烴結(jié)構(gòu)，兩者共同形成一層吸附潤滑膜，具有良好的潤滑作用。濃縮水性油與增效劑 L2 也有良好的協(xié)同抗磨作用。增效劑 L2 以濃縮水性油為載體，極壓元素被吸附在金屬摩擦表面，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成一層潤滑膜，使剪刀液在高速、高溫和激烈摩擦作用下能防止或減小料滴、刀具兩者之間的直接接觸，達(dá)到減小摩擦及粘結(jié)的目的，起到極好的潤滑作用。

此外，剪刀液的潤滑性能不如稀釋液的性能，是因為濃縮水性油的極性很強，極易在金屬表面上發(fā)生吸附，粘度相比稀釋液較大，因此受到的阻力液較大。將剪刀潤滑液按一定比例稀釋后，粘度較小，油性分子在金屬表面移動受到的阻力變小。當(dāng)將剪刀潤滑液稀釋到一定濃度后，油性劑在金屬表面上達(dá)到吸附飽和，其潤滑性能不會再根據(jù)稀釋液的濃度二改變。

2.2抗硬水性

取少許剪刀潤滑濃縮液樣品，與水按一定比例稀釋，放置一定時間后，不會出現(xiàn)分層、破乳現(xiàn)象，水溶液能夠穩(wěn)定存在。將濃度為2.0%、5.0%的在不同酸堿度和硬度的水中進(jìn)行溶解，結(jié)果顯示，剪刀潤滑液不會發(fā)生水解，不會受到酸、鹽等電解質(zhì)的影響，能夠穩(wěn)定存在，這說明該產(chǎn)品不受電解質(zhì)濃度的影響。

2.3防腐蝕性能和防銹能力

目前國內(nèi)尚未建立玻璃制瓶廠專用剪刀潤滑液的檢測方法，性能指標(biāo)參照水基切削液（GB/T6144-85）的檢驗方法。本制品由表面活性劑、陽離子表面活性劑、水溶性防銹劑、成膜劑和水組成，與水按一定比例稀釋后，具有高效潤滑、去垢、抑菌、無腐蝕等優(yōu)點，本制品對人體無毒害作用，對環(huán)境無污染，可安全貯存、運輸、使用，其理化性能指標(biāo)見表3所列。

從表 3可以看出，剪刀潤滑液 LJ-1 和 LJ-2 防腐防銹指標(biāo)合格，增效劑 L3 是我們合成的具有防腐作用的添加劑，增效劑 L3 與加入的增效劑L2產(chǎn)生復(fù)合增效作用，在剪刀刀具表面形成鈍化膜層，通過吸附在刀具表面阻止刀具表面與空氣中氧氣和水分子接觸，從而阻滯了其對刀具的腐蝕過程，起到了很好的防腐防銹功能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，延長了刀具壽命。

表4分別用水、2.0%、5.0%濃度的剪刀潤滑液侵泡鋼片、鑄鐵片、銅片和鋁片24?h后，2.0%、5.0%濃度的剪刀潤滑液中，鋼片和鑄鐵片沒有出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，對刀具起到了防銹作用。由于剪刀潤滑液的水溶液呈弱堿性，鋁片表面出現(xiàn)了變暗的現(xiàn)象，說明剪刀潤滑液對鋁金屬防銹效果不好，需進(jìn)行其他的實驗改進(jìn)。

2.4清洗性能

將剪刀潤滑液與水按 2.0%、5%濃度稀釋，以涂有人造油污的試片為樣品，計算凈洗力，見表5所列。

表 5?表明，添加劑 A2 和增效劑 L3?二者協(xié)調(diào)作用，可以降低潤滑液的表面張力，提升潤滑液的滲透性和流動性，增強了其清洗性能。

2.5冷卻性能

潤滑液的冷卻作用取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱及汽化速度等。水基剪刀潤滑液以水作為溶劑，水的冷卻性能比油優(yōu)越很多。剪刀潤滑液可與水任意比例稀釋，冷卻性能突出。

2.6 pH值的測定

用精密試紙測得，LJ-1的 pH 值為 8.0，LJ-2 pH 值為7.5。

2.7高低溫穩(wěn)定

高溫試驗：取水基剪刀潤滑液100 mL，倒入錐形瓶并蓋上瓶塞，在（50±2）℃ 恒溫水浴中放置8小時候后取出，水面應(yīng)高于刻度20 mm，待水基剪刀潤滑液放置至室溫后觀察其外觀。

低溫試驗： 將經(jīng)高溫試驗無變化試樣（如有變化另外新取） 放入冰箱里，于（-5±2）℃下保持24 h。取出待其自然恢復(fù)至室溫， 觀察外觀，結(jié)果見表6所列。

3結(jié)論

以濃縮水性油為基礎(chǔ)液復(fù)配制成的剪刀潤滑液 LJ-1、LJ-2，用于玻璃制瓶廠供料系統(tǒng)剪刀專用潤滑，產(chǎn)品潤滑效果好，與水任意比例互溶成透明溶液。該剪刀潤滑液保證了料滴的穩(wěn)定性，減少了刀具磨損，提高了刀具使用壽命，延長了更換周期，同時起到了防止料滴接觸剪刀造成剪刀出現(xiàn)微裂紋的作用，使得切割面平整，料滴質(zhì)量提高，成瓶率也相應(yīng)的提高。

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