醇醚羧酸型乳化/抗硬水劑在水基金屬加工液中應(yīng)用進(jìn)展

譚金平

摘 要：水基金屬加工液重要組成部份之一是乳化劑，想要發(fā)展就必須增加乳化劑抵抗硬水能力和抵抗生物降解能力。具有陰離子和非離子乳化劑優(yōu)點(diǎn)的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸是種性能良好的抗硬水乳化劑，常被制作成金屬加工液成分。最近幾年不僅在中國(guó)，國(guó)外也對(duì)脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸制造、使用和效果等進(jìn)行了較完善的研究。本文將前人研究結(jié)果作前提，綜合敘述國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展過(guò)程和趨勢(shì)，對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行研究討論。

關(guān)鍵詞：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸；抗硬水劑；乳化劑；水基金屬加工業(yè)

因高效的降溫性能和低價(jià)成本，水基金屬加工液得到高速發(fā)展，從單純的油型產(chǎn)品變成和乳化型混合產(chǎn)品，形成多元市場(chǎng)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2010年在鋼鐵行業(yè)工藝方面用油量約1.0×105t，有色金屬工藝業(yè)耗油約5.0×104t，現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)油液需求相當(dāng)大。水基金屬加工液是金屬加工液主要成分，每年使用量都在上升，所以水基金屬加工發(fā)展趨勢(shì)偏向于綠色，環(huán)保，潤(rùn)滑，性能好。

1 醇醚羧酸研究的發(fā)展

1.1 醇醚羧酸研究發(fā)展現(xiàn)狀

這個(gè)世界上被公認(rèn)的優(yōu)秀綠色無(wú)污染活性劑是醇醚羧酸。90年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)醇醚羧酸進(jìn)行研究，現(xiàn)在制備醇醚羧酸方法大多是用羧甲基化法，但因生產(chǎn)量較小，能應(yīng)用的地方不多，還處在初步階段。最近幾年，許多研究單位有了不同程度進(jìn)步，包括江南大學(xué)、中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究所等。楊明使用了羧甲基化法來(lái)制造十二烷基甘油醚羧酸鹽，研究產(chǎn)品效用，比如去污能力、穩(wěn)定性、活性降解能力等。李運(yùn)玲利用催化氧化技術(shù)，利用貴金屬催化劑來(lái)催化醇醚轉(zhuǎn)換為醇醚羧酸鹽，對(duì)EO加合數(shù)對(duì)各個(gè)支鏈對(duì)醇醚羧酸鹽的各性能影響進(jìn)行研究。催化氧化是種高效制備方法，可盡量不產(chǎn)生副產(chǎn)物，是綠色催化劑，可持續(xù)發(fā)展。在國(guó)外，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸被系統(tǒng)的研究，許多公司已有一系列相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，比如Sasol公司、Clariant公司等。但反觀國(guó)內(nèi)，有關(guān)研究都處于初步階段，很少有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

1.2 對(duì)醇醚羧酸在金屬加工液中的應(yīng)用研究

醇醚羧酸主要是種表明活性劑，在親水基和疏水基間，處于聚氧乙烯單元中的活性劑，沒(méi)有原始活性劑抗硬水性差的缺點(diǎn)，性能高于陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。且和普通抗硬水劑作比較，醚羧酸并不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)泡，所以在金屬加工液里有廣泛應(yīng)用。目前在國(guó)內(nèi)主要醚羧酸產(chǎn)品是傷害宏澤的抗硬水效果較強(qiáng)的產(chǎn)品。在國(guó)外有Clariant和Kao Chemicals公司的一系列產(chǎn)品。MARLOWET產(chǎn)品不僅有良好鈣皂分散性，還有乳化劑特點(diǎn)，就算是在酸堿情況下也擁有抗電解穩(wěn)定性，能用作乳化劑，對(duì)油泥也有良好分散性。Kao Chemicals系列產(chǎn)品有優(yōu)秀的抗電解能力，廣泛應(yīng)用于鎂合金配制。

2 醇醚羧酸的制備

2.1 醇醚羧酸的制備方法

第一種方法：氧化法。氧化法能把鏈中尾部羥乙基轉(zhuǎn)化成羧基，利用貴金屬催化空氣，進(jìn)行直接氧化，或利用鉻酸、硝酸進(jìn)行間接氧化。較高效的氧化方法有貴金屬催化氧化和氮氧自由基催化氧化，即在有貴金屬或氮氧自由基情況下，把脂肪醇聚乙烯醚尾部羥甲基氧化成羧基，在脂肪肝春聚乙烯醚的環(huán)氧乙烷加和數(shù)目相同情況下，最終通過(guò)氧化得來(lái)的產(chǎn)物比羧甲基化法得到的產(chǎn)物少一個(gè)乙氧基。最早使用貴金屬作催化劑的是日本Kao Chemicals，將鉑等金屬作催化劑，在100到270℃下進(jìn)行反應(yīng)。第二種方法是羧甲基化法。是在堿性環(huán)境下將氯乙酸和醇醚混合產(chǎn)生反應(yīng)，是目前發(fā)展較完善得技術(shù)，攻克了以前的困難，去除氯乙酸殘留物，使技術(shù)得到快速發(fā)展。原料是能輕易獲得的脂肪醇聚氧乙烯醚，反應(yīng)進(jìn)行條件也較簡(jiǎn)單，最終產(chǎn)生的副產(chǎn)物和廢品較少，其經(jīng)濟(jì)程度和有效程度都高于前者。

2.2 制備醇醚羧酸的關(guān)鍵

第一，利用HLB調(diào)控技術(shù)來(lái)控制親水、親油值。HLB平衡是決定乳化液穩(wěn)定程度重要因素，且對(duì)發(fā)泡情況也有很大影響。其中決定因素是碳鏈長(zhǎng)度和EO數(shù)量。李運(yùn)玲對(duì)不同EO加和數(shù)關(guān)于醇醚羧酸鹽功效的作用研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EO數(shù)量減少，隨之減小的還有表面張力，隨之增強(qiáng)的有乳化程度和能力、泡沫強(qiáng)度等?？勺C明EO數(shù)量上升，對(duì)最終要達(dá)到的乳化性有負(fù)面作用，可看出影響非常大。所以對(duì)EO研究很有必要，它和抗硬水能力、乳化能力都有很大關(guān)系。即使可用自制脂肪醇醚來(lái)進(jìn)行調(diào)整，但制備過(guò)程有關(guān)環(huán)氧乙烷等材料會(huì)產(chǎn)生高壓聚合反應(yīng)，過(guò)程復(fù)雜，原料也較危險(xiǎn)，屬于易燃品。目前國(guó)外可制備的公司并不多，處于壟斷狀況，國(guó)內(nèi)就更沒(méi)有類(lèi)似的制造商了。導(dǎo)致產(chǎn)品非常統(tǒng)一，沒(méi)有什么改變，質(zhì)量也受影響。第二，后期處理技術(shù)。在羧甲基化反應(yīng)結(jié)束后，要進(jìn)行酸化才能得到醇醚羧酸，同時(shí)利用醇醚羧酸濁點(diǎn)進(jìn)行分離，分離中可能會(huì)夾雜NaCL雜質(zhì)。對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行除雜，需用水多此清洗，會(huì)損失大量產(chǎn)物，且浪費(fèi)水資源，所以在后期技術(shù)上還有很大研究和提升。

3 總結(jié)

在乳化劑中，性能最好的莫過(guò)于脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸，其效用好，利用率大?？纱蠓忍岣呖褂菜芰徒到馍锬芰Α，F(xiàn)在市場(chǎng)上相關(guān)產(chǎn)品和公司在國(guó)外較多，但在國(guó)內(nèi)仍處于研究初步階段，還沒(méi)有成品進(jìn)入市場(chǎng)。可使用催化氧化的方法進(jìn)行制備，但這對(duì)技術(shù)要求嚴(yán)格，且有大量后期處理問(wèn)題。也可使用羧甲基化法，但在后期處理副產(chǎn)品和廢品時(shí)很難保證效率和環(huán)保，所以還需進(jìn)行研究。

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