硼酸酯在水基切削液中的应用

的表面活性剂。 20世纪70年代 [日本东邦化学工业公司]用硼酸与丙三醇作用生成丙三醇硼酸酯。然后引入环氧乙烷起聚合反应生成丙三醇聚氧乙烯醚。最后同脂肪酸作用制得EmulbonT型产品广泛用于水溶性切削液、农药及其他方面。随后又引入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]利用十八胺同缩水甘油双(2 3一基丙基十八胺)然后与硼酸反应生成螺环状产品该产品0 1一0 2对石蜡油有较好的分散乳化作用。

3 3防锈剂

水基切削液中含有大量水分冷却性能好但是在使用过程中容易引起加工设备及工件的锈蚀。因此水基切削液的防锈性能特别重要。因此研制性能优良的水溶性防锈添加剂是提高水基切削液产品质量的关键。常用的水溶性防锈剂有无机盐和有机物两类。无机盐主要为亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐等其中亚硝酸盐因其对人体有致癌的可能性、磷酸盐因其对环境的危害性而受到限制使用硅酸盐易于凝胶硼酸盐溶解度极小钼酸盐价格昂贵而且大量的无机盐还会形成盐析。因此无机盐只能作为辅助添加剂不能作为防锈剂主剂。常用的有机防锈剂为羧酸盐或有机胺。一元羧酸防锈能力差二元羧酸防锈性虽好但一般为短链分子润滑性差且非饱和的羧酸盐在水中性能不稳定。有机胺类为黑色金属有效的缓蚀剂但是其臭味影响了广泛使用。因而开发新型无毒无害防锈剂成为新的发展趋势。 目前利用多种无毒添加剂的协同效应如硼酸盐、有机胺等合成或者复配的高效防锈添加剂已取得好的效果。 以硼酸、二乙醇胺、油酸为原料合成了油酸二乙醇酰胺硼酸酯分子中同时含有酰胺基、硼酯基和长碳链烃基对金属具有较好的润滑防锈功能。通过常规试验以及电化学测试表明该合成物应用于水溶液中能显著抑制钢铁腐蚀是一种具有推广价值的水性缓蚀剂。

以硼酸、二乙醇胺为原料合成硼酸二乙醇胺酯作为切削液防锈剂的主要成分通过正交试验得到硼酸二乙醇胺酯、二元羧酸、有机醇胺质量比为2 1 2复合而成的防锈剂具有良好的防锈效果。并通过质量失重法和铸铁屑滤纸法研究表明复合硼酸酯防锈剂等配制成的切削液具有良好的防锈缓蚀效果具有较高的环境效益价格比对推广环保型切削液的具有重要意义。用硼酸作为反应起始物合成了一种新型的水溶性有机硼化合物SW一2。添加1这种含硼有机物的水溶液具有良好的润滑性和防锈性防锈性接近亚硝酸钠。大白鼠急性毒性试验(Horn氏法)表明属实际无毒类。

3 4防腐杀菌剂

水基切削液本身具备微生物和菌类生长繁殖的条件容易腐败变质发臭。因此常常需要添加防腐剂或杀菌剂以延长其使用寿命。常用的防腐剂是酚类化合物、 甲醛类、含氯和含苯化合物这类化合物杀菌作用强但对操作者有伤害对环境存在污染。近年来受到环保法规的限制许多国家开始限制其使用并积极寻求新型无毒杀菌剂。硼原子具有杀菌作用硼酸则是医药中常用的消毒剂。硼酸酯的杀菌作用可使水基金属切削液中微生物的繁殖能力下降同时其毒性较低。如硼酸双甘酯单棕榈酸酯大白鼠口服量达12 5mI/kg没有发生死亡。这是其他众多防腐杀菌剂如三丹油等所不具有的特性。我国近年来利用硼酸酯、表面活性剂和鳌合剂复配成的防腐剂也具有较强的抗菌能力。利用硼酸与三醇胺反应生成的硼酸酯作为防腐杀菌剂达到了一剂多用的效果有效节约了成本。美国Mobil化学公司研制出一种名叫Mobilmen—tAquaRho的乳化油添加了含硼、磷和氮的合成物乳化液的使用寿命达4个月以上。

4结语

随着人类对环保的日益重视和绿色制造的兴起人们越来越重视切削液在配制、使用中对人体健康的威胁和其废液对环境的污染。开发环保型切削液 已经成为切削加工研究领域的一个热点问题。而开发性能优良且对人体无害和对环境无污染的切削液添加剂就更加重要。硼酸酯类化合物作为一种新型的多功能添加剂不仅可以作为一种润滑抗磨添加剂而且是一类特种表面活性剂、防锈剂和杀菌剂硼酸酯类化合物的良好性能正逐渐受到重视。我国硼酸酯类化合物原料丰富生产过程对设备要求较低合成方法简单易行成本较低且硼酸酯类化合物的分子可设计性很强深入研究此类化合物的应用开发新类别的硼酸酯类化合物以及寻找其新的应用领域对于推动我国机械加工行业的发展研究开发绿色、环保、高性能的水基切削液均具有非常重要的意义。

金属切削液是金属切削加工中不可缺少的辅助材料是保证产品加工质量和提高切削加工效率的关键因素但另一方面切削液对人类环境造成了极大的危害。 目前国内使用的水基切削液以乳化液为主。