金屬加工液PH中和穩定劑的種類
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胺和胺衍生物廣泛用于需要加水稀釋的金屬加工液里,主要有兩方面的作用:
1)對金屬加工液母液里的酸性成分起到中和作用。
2)金屬加工液的母液加水稀釋后投入使用,容易滋生酸性物質,使用胺類物質對酸性物質起中和作用,使金屬加工液保持適當的PH值,使金屬加工液的性能保持穩定。
氫氧化鈉(NaOH)對酸也能起到中和作用,而且價格低。雖然使用氫氧化鈉可以把金屬加工液的PH值提升到合適的程度,但是提上來之后PH值下降得快,因為氫氧化鈉保持溶液堿性的能力很弱,而且氫氧化鈉會和空氣里的二氧化碳發生中和作用。硼酸鈉(Sodium borate)或者硼酸鹽要好一些,而且還有個好處,就算硼酸鈉不小心加多了,金屬加工液的PH值也不至于高的太離譜,一般就是9.2或者略高于9.2, 但是目前的環保趨勢限制這類化合物的使用,主要是對環境和人體健康有害。相比之下,胺類(Amines)中和劑是不錯的選擇,常用的胺類中和劑有乙醇胺(monoethanolamine,簡寫為MEA)、三乙醇胺(triethanolamine,簡寫為TEA),單異丙醇胺(monoisopropanolamine,簡寫為MIPA),氨甲基丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol,簡寫為AMP) ,不同的胺類中和劑有一些性能差別(下表進行了比較)。
根據胺類物質分別用于母液和在用金屬加工液(稀釋液)中的作用,下表對各種胺類及胺衍生物的性質進行了簡要說明:
1.用于保持母液酸堿平衡的性能:
中和劑種類 |
簡寫 |
分子量 |
pka |
相關特性 |
氫氧化鈉 |
NaOH |
40 |
13.8 |
堿性高,中和速度快,但是總體效果不如胺類,操作過程中對人體容易造成危害 |
氫氧化鉀 |
KOH |
56 |
13.5 |
總體效果不如胺類,操作過程中對人體容易造成危害 |
乙醇胺(monoethanolamine) |
MEA |
61 |
9.5 |
在胺類中,堿性最高,中和起效快,但是對鈷和鋁合金有侵蝕作用,容易被微生物降解 |
單異丙醇胺(monoisopropanolamine) |
MIPA |
75 |
9.6 |
抗微生物性能比MEA好,對鈷有侵蝕作用 |
氨甲基丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol) |
AMP |
89 |
9.7 |
抗微生物性能好,對鈷的侵蝕作用不強 |
二甘醇胺(diglycolamine) |
DGA |
105 |
10.0 |
容易被微生物降解,對鈷金屬侵蝕作用不強 |
丁基乙醇胺(butylethanolamine) |
BEA |
117 |
10.0 |
仲胺,具有一定的抗微生物作用 |
二異丙醇胺(diisopropanolamine) |
DIPA |
133 |
9.0 |
仲胺,具有一定的抗微生物作用 |
3-氨基-4-辛醇(3-amino-4-octanol) |
OA |
145 |
9.8 |
抗微生物性能好,防鋼鐵銹蝕 |
三乙醇胺(Triethanolamine) |
TEA |
149 |
7.8 |
中和起效最慢,容易被微生物降解,對鈷有侵蝕作用 |
2.維持在用金屬加工液PH值的性能:
種類 |
pka |
分子量 |
相關特性 |
TEA |
7.8 |
149 |
PH中和穩定效果最佳,毒性低,極易被微生物降解 |
DIPA |
9.0 |
133 |
具有一定的抗菌抗微生物能力 |
MEA |
9.5 |
61 |
容易被微生物分解,與二氧化碳易反應, |
MIPA |
9.6 |
75 |
具有一定的抗菌抗微生物能力,與二氧化碳易反應 |
AMP |
9.7 |
89 |
抗菌抗微生物能力好,與二氧化碳發生反應的程度一般 |
OA |
9.8 |
145 |
抗菌抗微生物能力非常好,對鋼鐵不會造成銹蝕 |
DGA |
10.0 |
105 |
容易被微生物分解,容易與二氧化碳反應 |
BEA |
10.0 |
117 |
抗菌抗微生物能力好 |
氫氧化鉀 |
13.5 |
56 |
中和效果很差,容易與二氧化碳反應 |
氫氧化鈉 |
13.8 |
40 |
中和效果很差,容易與二氧化碳反應 |
由于各種胺類的性能差異,各有其優缺點,配制金屬加工液時,可以選擇幾種胺類中和劑,例如,MEA和TEA配合使用,性價比較好。
除了基本的中和作用,控制和穩定PH值,胺類對金屬加工液的其它性能也有影響,例如金屬防銹防腐蝕性,抗泡性,對鈷的侵蝕作用,抗微生物性能。尤其對于現在的高性能金屬加工液來說,這些附加影響對金屬加工液來說很重要,在選用的時候,有時候不一定非要把中和效率擺在首位,還要考慮總體的性能。比如說,抗微生物的性能會直接影響到金屬加工液的使用壽命,下圖是對胺濃度為1000ppm的金屬加工液進行抗菌研究。在金屬加工液里加入了羥乙基六氫均三嗪殺菌劑(hexahydro-1,3,5 tris(2-hydroxyethyl)-s-triazine),含有MEA和TEA中和劑的金屬加工液沒能起到良好的殺菌作用,在使用殺菌劑后僅四周又回到了原來的水平,而在溶液中加入部分OA中和劑后,抗菌效果可以延長到12周以上,因為OA能夠增加微生物細胞壁的滲透性,讓殺菌劑能透入起到良好的殺菌作用。
最后一點,在選用胺類中和劑時,還需要考慮環保法規的限制,例如,根據德國TRGS 611法規,某些情況下,金屬加工液里禁止使用仲胺,有些地方的法規對仲胺的使用濃度也有規定和限制。
武漢億歐迪新材料技術有限公CM-2為特殊胺醚,用于金屬加工液的助乳化劑和中和劑。
CM-2用作可乳化金屬加工液,軋制液,金屬清潔劑,聚合物淬火劑和耐火液壓液中的堿性組分。它顯示出良好的乳化性能并改善乳液的分散性和穩定性。有時,CM-2可以顯著提高空間度并縮短乳化時間。
與水基配方中使用的其他叔胺(如三乙醇胺)相比,CM-2可顯著減少鈷或銅等重金屬的浸出。對于“鉻酸鹽”或“鉻酸鹽化”鋼部件中的鉻中浸出鉻也是如此,特別是當涂層基于Cr鹽時。
由于高沸點,CM-2是低揮發性組分,可用于高溫操作,例如重型切屑去除操作和乳液清潔劑在80℃或更高溫度下使用。
CM-2可穩定乳液,并可在惡劣條件下延長其使用壽命。
CM-2也是用于調節緩沖能力的合適添加劑。
益處
多功能成分:共乳化劑,緩沖劑和中和劑,能夠減少銅和鈷的浸出,
不含仲胺,低VOC。