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金屬加工液乳化劑發展

訪問:139時間:2017-03-06 10:44:33

金屬加工液生產商和乳化劑供應商都面臨著來自性能要求、行業監管和商業競爭壓力等多方面的挑戰。今天的新一代高速機床需要性能更完善的改進泡沫控制。這些較新的機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的消泡性能。

針對材料和混合物的《全球化學品統一分類和標簽制度》(簡稱GHS)等嚴厲的全球環境監管制度,以及歐洲生物殺滅產品監管制度等地區要求,行業對乳化劑的分類和標簽提出了更高的要求。其結果,有需要開發較溫和的標簽以及生物穩定的乳化劑。

還有就是,一些原材料無法在全球范圍內保障供應,而終端用戶對潤滑油性價比要求越來越高。這樣一來,新一代的乳化劑必須采用常見的和全球可用的原料。

乳化劑前景

據克萊恩公司的研究,到2017年全球金屬加工液市場規模將達到250萬噸,年復合增長率為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60萬噸中的14萬噸。

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。乳化劑系統精心混合各種成分并精細平衡了各成分的優點和局限。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定性,去離子水的低泡性和硬水中優異的消泡性。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、監管和商業競爭的需求,行業正在基于烷氧基化脂肪醇進行發展非離子乳化劑的努力。據歐洲有機表面活性劑及其中間產物的研究委員會(簡稱CESIO)發布的指導方針,基于烷氧基化脂肪醇的化合物分子結構更有利于滿足分類和標簽的要求。反過來看,對于傳統表面活性劑的基礎分子必須貼有死魚圖標。

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

月桂醇主要是從棕櫚仁油提取或原油合成。它是非常常見和廣泛使用的原料,其中亞洲地區供應商超過10個、歐洲地區超過5個、北美地區供應商有5個左右。許多類型的家庭和個人護理產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從棕櫚仁油中提取。全球只有三個供應商,生產基地分布在歐洲和亞洲。

支鏈醇是從原油合成生產的。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)可提供更穩定的乳液和更好的消泡,但它要求更嚴格的分類標簽。

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

接下來的步驟是通過改變氧化丙烯插入的程度,然后微調乙氧基化和環氧丙烷的插入的程度,以優化性能,并避免死魚標簽。其結果推動了性能更佳、經濟性更好和標簽更溫和的新型非離子乳化劑的發展。


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