水溶性防锈添加剂的合成

吴志洪，陈万年

（广西化工研究院，广西 南宁 530001）

目前，合成切削液在我国已经得到应用和推广，合成切削液最突出的问题是提高防锈性能。在现有的合成切削液中添加亚硝酸钠作防锈剂的产品甚多，但亚硝酸钠与有机胺作用能生成亚硝酸胺，有致癌性，因此亚硝酸钠已停止在加工液中使用，因此科研工作者广泛开展了防锈剂替代品的研究工作。钼酸盐是一种性能优良的低毒无公害防锈剂，并已进入工业性使用阶段，但由于价格过高逐渐退出市场。油溶性的有机防锈剂防锈效果很好，使用也较广泛。如十二烯基丁二酸是油溶性防锈添加剂，又称为“T746”添加剂，在油溶性切削液中起着极好的防锈作用，但水溶性很差，不能直接用于水基切削液中。如何对油溶性的防锈添加剂进行改性，使其不但具有很好的防锈效果，又能够直接溶于水中，很多科研工作者很感兴趣，并且也作了大量的尝试。我们引入亲水性基团酰胺基、羟基进行改性，得到新型的水溶性防锈添加剂硼酸三乙醇胺酯十二烯基丁二酸酰胺，获得了极好的防锈功能，并且具有较好的水溶性，无疑将显著扩展其应用范围。

1 实验部分

1.1 试剂

硼酸，三乙醇胺，十二烯基丁二酸，催化剂1，催化剂2。

1.2 实验操作

硼酸、三乙醇胺以一定的配比加入到烧瓶中，添加0.2%的催化剂1，在120~130℃温度反应5h，得到硼酸三乙醇胺酯；冷却至60℃，加入适量十二烯基丁二酸及0.1%催化剂2，通氮气，升温至160℃反应3h，分离，提纯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性能指标

BEO是一种棕褐色物质，呈流动状，易溶于水，1% BEO的pH值为8.2。

2 结果与讨论

2.1 防锈性能比较(一)

2.1.1 铸铁屑防锈试验方法

将铸铁的刨屑筛去小于2mm的碎屑，用乙醚清洗2次后称取8g屑片置于50mL烧杯中，倒入30mL试液并浸泡15min，弃去试液后将屑片均匀撒在定性滤纸上，置于有水的干燥器中，在(35±2)℃恒温8h，取出滤纸并弃去屑片，观察滤纸上的锈斑。试验评分标准为：1—完全无锈；2—微锈（少量小锈点）；3—重锈（大面积或大点锈斑）；4—完全锈蚀。

2.2.2 试验原料

BEO(实验室自行合成)；钼酸钠(工业一级品，含量95%)；苯甲酸三乙醇胺盐（1∶2）；硼酸三乙醇胺酯（1∶2）；油酸三乙醇胺盐（1∶2，实验室自行合成）；试验用水为去离子水。

2.1.2 试验结果

防锈性能试验的具体结果见表1。

2.3 防锈性能比较（二）

2.3.1 湿热防锈试验方法

根据SY 2756-76S规定的方法进行。试片材质分别为45#钢、铸铁、紫铜、黄铜、LY12铝合金，试片规格50mm×50mm×3~5mm，试片悬挂间隔为30~35mm。试验箱内温度(49±1)℃，相对湿度≥95%。试验前先打磨试片，光泽如新，用乙醚清洗2次，然后分别在试液中浸泡10min，取出淋干后，悬挂于试验箱支架上。往箱底的水中通气以形成湿热环境，支架每3min转1圈。试验进行过程中每隔1h观察并记录试片外观状况。

表1 铸铁屑防锈试验方法结果

2.3.2 湿热试验结果

湿热试验的具体结果见表2。

表2 湿热防锈试验方法的结果

2.4 应用结果

广西化工研究院研制的GF型长寿命合成切削液采用BEO防锈剂，在广西玉柴机器股份有限公司集中润滑冷却池连续使用多年，产品性能稳定。这说明我们采用的BEO是一种性能优异的防锈剂。

2.5 讨论

防锈剂BEO确实具有很强的防锈能力，从实验结果看，BEO比钼酸钠、苯甲酸三乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺酯、油酸三乙醇胺盐的防锈效果要强一些。十二烯基丁二酸在油溶性切削液中作为防锈添加剂使用，本身就具有优异的防锈功能，可能与其具有十二烯基有很大关系。十二碳结构能很好地在阴极区沉积，抑制阴极过程，再加上有一个不饱和烯烃结构，能在金属表面形成较致密的吸附沉积层，有效地堵塞了金属离子的扩散通道，阻止了腐蚀介质的内向渗透。而硼酸三乙醇胺酯本身也有一定的防锈性能，其与十二烯基丁二酸进一步反应，一是能使十二烯基丁二酸具有较好的水溶性，二是与十二烯基丁二酸有良好的协同防锈效应，可以有效地降低十二烯基丁二酸的临界浓度，从而使十二烯基丁二酸具有好的经济性。因此，我们选择使用BEO作为合成切削液中的防锈剂，获得了满意的效果。

3 结语

合成切削液在各大机械加工企业中使用越来越广泛，我们认为很有必要加强水溶性防锈剂的研究工作，改性常用的油溶性防锈添加剂，使新型改性防锈剂既具有很好的防锈性能，又具有好的水溶性，是一个有益的尝试。我们以硼酸、三乙醇胺、十二烯基丁二酸等为原料合成的BEO较好地满足这些要求，能使合成切削液具有较强的防锈性能。

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