防锈乳化剂NEUF184在切削液中的应用

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防锈乳化剂NEUF 184在切削液中的应用

程庆华、刘霁、余杨柳 诺泰生物科技（合肥）有限公司

以亚硝酸钠为代表的水性防锈剂是最传统的无机盐类金属缓蚀剂，亚硝酸钠有一定的毒性，在人体内可能生成致癌物质亚硝胺，所以国内已明确禁用或限用，由于其防锈性能好、价格低，所以国内至今仍有不少厂家在沿用。

以无机盐类为主的缓蚀剂，除了亚硝酸盐类外，常用的还有钼酸盐、硅酸盐类、磷酸盐类、铬酸盐类等，这些防锈剂在20世纪中期曾普遍被采用，钼酸盐无论对有色金属还是黑色金属都有非常好的防锈功能，但由于其是贵金属，来源有限，成本较高，所以很少被应用。

随着有机防锈剂的开发与应用，无机盐类防锈剂慢慢被有机类防锈剂所替代，有机类防锈剂主要以羧酸类防锈剂为主，作用原理都是利用其一个或多个羧基与金属结合起到防锈作用，羧基是天然有机配体与金属结合的主要基团，金属离子可同时与羧基及酚羟基结合，也可与双羧基结合，羧基数越多，形成的络合物越稳定，通过在金属表面形成的稳定的络合物，能有效的阻止空气、水份和其它腐蚀性物质的浸入，起到防腐蚀性能。

由于人们对生态环保意识的进一步增强，对防锈缓蚀剂的要求也越来越高，不仅要求其可再生，而且还要求可生物降解性。因此，开发绿色环保型防锈剂应运而生，由于树脂酸是天然产物，利用改性树脂酸将其羧酸根由一个增加为几个，然后再与醇胺在一定的条件下反应合成多酰胺，其生物降解率达到90%以上。

多酰胺是一种非离子型表面活性剂，具有脂肪酸烷醇酰胺的类似功能键，不同之处在于其含有多个酰胺健和多个羟基，其特殊的结构使得多酰胺不但具有脂肪酸烷醇酰胺的乳化、润滑性能，而且具有更强的亲水性和防锈性能，广泛用于乳化、微乳化和全合成切削液中，尤其是在全合成切削液中的应用。

以下对多酰胺的防锈性能和在切削液中的应用进行研究，防锈性能测试采用室内挂片实验和铸铁屑/滤纸实验：

⑴挂片为一级灰口铸铁，金相组织要求石墨A型2-4级，珠光体为98%以上，允许有少量磷共晶，不得有明显铸造缺陷，试片尺寸：25mmⅹ50mmⅹ3mm，按石油行业标准SY 2755-76S《防锈油脂防锈试验试片制备方法》进行准备，将打磨清洗好的挂片，分别浸入不同浓度的试液中15s，然后自然干燥30min，再将干燥后的试片放入温度为20±2℃，湿度为30±1%的室内环境中，放置观察出现第一个锈点出现的时间；

⑵铸铁屑/滤纸实验：取70mm的滤纸放入90mm的培养皿内，称取标准铸铁屑2g±0.1g，散布于滤纸上，移取待测液2ml，使所有铁屑润湿，盖上培养皿，在18-28℃条件下2小时，除去铸铁屑，用自来水冲洗，滤纸在丙酮液中浸5秒钟，在室温下自然干燥，看滤纸上的锈

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蚀面积判断等级（参考标准IP287）。

经过反复的正交优化实验，最终确定一个最佳的多酰胺合成工艺，将优化的多酰胺与有机杂环多元羧酸盐NEUF 486进行防锈对比实验：

序号 1 2 3 4 5 种类 多酰胺 多酰胺 多酰胺 NEUF 486 NEUF 486 浓度（%） 0.5 1.0 1.5 0.5 1.0 铸铁屑/滤纸实验 4级 1级 0级 2级 0级 挂片实验 1天 5天 8天 3天 7天

综上实验我们可以看出：多酰胺是一种非常好的水基防锈缓蚀剂，单一使用时，对试片已有较好的防锈缓蚀作用，主要是由于其表面活性剂中的极性基团如酰胺基、羟基等极性基团对金属有较大的亲和能力，很容易吸附在金属表面上，形成吸附膜，从而表现出较好的防锈性，与有机杂环多元羧酸类防锈剂对比虽还有一定的差距，但其合成的原材料为天然再生体，且价格低廉，所以其应用前景被看好。

多酰胺在全合成切削液中的应用：

多酰胺在全合成切削液中应用比较

防锈剂NEUF486 有机硼酸酯NEUF316 聚醚或聚乙二醇类润滑剂 多酰胺润滑剂 消泡剂 水 外观 兑水后外观 3%水溶液pH值 3%水溶液铸铁屑/滤纸防锈性 3%水溶液挂片实验出现第一个锈点的时间 全合成切削液0 6.0% 15.0% --- --- 0.1-0.2% 余量 透明 透明 9.69 4级 2天 全合成切削液1 6.0% 15.0% 10.0% --- 0.1-0.2% 余量 透明 透明 9.67 3级 4天 全合成切削液2 6.0% 15.0% --- 10.0% 0.1-0.2% 余量 透明 透明 9.52 0级 28天 从表中可以看出，用10%的多酰胺代替聚醚或聚乙二醇后，防锈性能明显提高，挂片长达28天，而一般的防锈添加剂表面张力都比较大，渗透力比较差，一般在金属表面很难成膜均匀，而多酰胺其特殊的结构可以明显降低切削液体系的表面张力，同时多酰胺的酰胺键和羟基可以帮助羧酸根等功能键在金属表面的成膜，充分发挥各种防锈添加剂之间的协同增

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效作用，同时多酰胺本身也具有一定的防锈性能，使得生产的切削液防锈性能明显提高，尤其适合防锈水的生产，用于工序间的防锈。

多酰胺在微乳化切削液中的应用：

多酰胺在微乳化切削液中应用比较

防锈剂NEUF486 有机硼酸酯NEUF316 聚醚或聚乙二醇类润滑剂 多酰胺润滑剂 消泡剂 水 外观 兑水后外观 3%水溶液pH值 3%水溶液防锈性 微乳化切削液1 6.0% 15.0% --- --- 0.1-0.2% 余量 透明 透明 9.69 4级 微乳化切削液2 6.0% 15.0% 10.0% --- 0.1-0.2% 余量 透明 透明 9.67 3级

同时多酰胺具有较好的乳化性能，20份的多酰胺可以乳化15份的变压器油，在乳化、微乳化切削液中作为防锈助剂添加，可以减少乳化剂的用量，而且可以明显提高其防锈性能。

综上所述：多酰胺其极性基团对金属有较强的亲合能力，能牢固吸附在金属表面上，形成定向吸附层，因此，具有良好的防锈性能，与有机杂环多元羧酸类防锈剂和（或）硼酸酯类防锈剂进行复配，可充分发挥其协同增效作用。多酰胺属于绿色环保型产品，原材料属于天然可再生资源，来源充足且无毒无害，可生物降解，随着国家对环保要求的重视程度越来越高，多酰胺将被广泛应用金属加工液行业中。

我国近10年对防锈缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平，但总体水平与国外还有差距，因此，探索从天然植物、海产动植物中，提取、分离、加工新型防锈缓蚀剂的有效成分，利用医药、食品、工农业副产品提取防锈剂组分，并进行复配或改进处理研制新的防锈缓蚀剂，运用量子化学理论和分子设计等先进科学技术合成高效多功能环保和低毒型防锈缓蚀剂等将是今后研究方向的重点。

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