金屬加工液乳化劑發(fā)展

2015-12-23   來(lái)源：潤(rùn)滑油情報(bào)

     金屬加工液生產(chǎn)商和乳化劑供應(yīng)商都面臨著來(lái)自性能要求、行業(yè)監(jiān)管和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力等多方面的挑戰(zhàn)。今天的新一代高速機(jī)床需要性能更完善的改進(jìn)泡沫控制。這些較新的機(jī)器使用的金屬加工液的乳化劑在不添加額外的消泡劑情況下，必須提供超低泡沫和增強(qiáng)的消泡性能。

針對(duì)材料和混合物的《全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度》（簡(jiǎn)稱GHS）等嚴(yán)厲的全球環(huán)境監(jiān)管制度，以及歐洲生物殺滅產(chǎn)品監(jiān)管制度等地區(qū)要求，行業(yè)對(duì)乳化劑的分類和標(biāo)簽提出了更高的要求。其結(jié)果，有需要開(kāi)發(fā)較溫和的標(biāo)簽以及生物穩(wěn)定的乳化劑。

還有就是，一些原材料無(wú)法在全球范圍內(nèi)保障供應(yīng)，而終端用戶對(duì)潤(rùn)滑油性價(jià)比要求越來(lái)越高。這樣一來(lái)，新一代的乳化劑必須采用常見(jiàn)的和全球可用的原料。

乳化劑前景

據(jù)克萊恩公司的研究，到2017年全球金屬加工液市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到250萬(wàn)噸，年復(fù)合增長(zhǎng)率為2.3%。除了腐蝕抑制劑，乳化劑是使用最廣泛的金屬加工液添加劑，占全球添加劑年總消耗60萬(wàn)噸中的14萬(wàn)噸。

乳化劑是水溶性金屬加工液（可溶油和半合成油）的核心添加劑。它們使水包油乳化液更穩(wěn)定，而乳化劑的選擇能控制油滴大小分布。一些乳化劑還提供其他有價(jià)值的好處。

金屬加工制劑常用的乳化劑包括陰離子和非離子化合物。乳化劑系統(tǒng)精心混合各種成分并精細(xì)平衡了各成分的優(yōu)點(diǎn)和局限。圖表1列出了常用乳化劑的屬性。

通常情況下，非離子型乳化劑提供良好的乳液穩(wěn)定性、去離子和硬水中的低泡性，其在去離子水中的消泡作用在硬水中的泡沫也在接受范圍。然而，它們不提供腐蝕或染色抑制性能，也沒(méi)有抗磨性能。磷酸脂是陰離子乳化劑，通常提供良好的乳化穩(wěn)定性，去離子水的低泡性和硬水中優(yōu)異的消泡性。它們還提供良好的抗腐蝕性、染色抑制和良好的抗磨損性能。

什么是可用的？

為了滿足如今性能、監(jiān)管和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需求，行業(yè)正在基于烷氧基化脂肪醇進(jìn)行發(fā)展非離子乳化劑的努力。據(jù)歐洲有機(jī)表面活性劑及其中間產(chǎn)物的研究委員會(huì)（簡(jiǎn)稱CESIO）發(fā)布的指導(dǎo)方針，基于烷氧基化脂肪醇的化合物分子結(jié)構(gòu)更有利于滿足分類和標(biāo)簽的要求。反過(guò)來(lái)看，對(duì)于傳統(tǒng)表面活性劑的基礎(chǔ)分子必須貼有死魚(yú)圖標(biāo)。

各種烷氧基化脂肪醇的原料的商業(yè)可用性，包括月桂醇、十六油醇和支鏈醇，參見(jiàn)圖表2。

月桂醇主要是從棕櫚仁油提取或原油合成。它是非常常見(jiàn)和廣泛使用的原料，其中亞洲地區(qū)供應(yīng)商超過(guò)10個(gè)、歐洲地區(qū)超過(guò)5個(gè)、北美地區(qū)供應(yīng)商有5個(gè)左右。許多類型的家庭和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中使用的表面活性劑都采用月桂醇用作為基本原料。

十六油醇是采用專利技術(shù)從棕櫚仁油中提取。全球只有三個(gè)供應(yīng)商，生產(chǎn)基地分布在歐洲和亞洲。

支鏈醇是從原油合成生產(chǎn)的。它們可用作許多類型的表面活性劑的基料（特別是用于涂料）。通常情況下，長(zhǎng)鏈醇乙氧基化物在金屬加工液中能提供最佳的性能。雖然十六烷基油5EO（其中5EO表示乙氧基化度）可提供更穩(wěn)定的乳液和更好的消泡，但它要求更嚴(yán)格的分類標(biāo)簽。

蘇威集團(tuán)的研究人員采取了一些措施來(lái)優(yōu)化烷氧基化脂肪醇原料的性能表現(xiàn)。首先是在氧化丙烯插入短鏈醇乙氧基化物。這在乳化穩(wěn)定性方面提供了性能鯨蠟油醇乙氧基化物類似的性能，增強(qiáng)了泡沫控制和消泡性。其結(jié)果是新一代乳化劑具有超低泡沫和消泡增強(qiáng)性能。

接下來(lái)的步驟是通過(guò)改變氧化丙烯插入的程度，然后微調(diào)乙氧基化和環(huán)氧丙烷的插入的程度，以優(yōu)化性能，并避免死魚(yú)標(biāo)簽。其結(jié)果推動(dòng)了性能更佳、經(jīng)濟(jì)性更好和標(biāo)簽更溫和的新型非離子乳化劑的發(fā)展。