半合成極壓切削液的研究，主要是在微乳液產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，引入合適的極壓添加劑，從而提高產(chǎn)品的使用性能，減少切削阻力，提高切削效率，并解決引入極壓添加劑后對(duì)防銹性能的影響，提高產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性尤其是低溫穩(wěn)定性，選擇具有抗腐能力的添加劑，引入防腐劑，使產(chǎn)品具有較長(zhǎng)的使用壽命。此外，注意對(duì)產(chǎn)品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能作合理調(diào)配，滿(mǎn)足客戶(hù)心理需求，使產(chǎn)品更具商業(yè)價(jià)值。

　　一、 原理

　　半合成極壓切削液又稱(chēng)極壓微乳液，主要由礦物油、表面活性劑、防銹劑、極壓劑、防霉劑和水組成。含礦物油5～30％。乳化微粒直徑小于0．1μm，呈半透明狀態(tài)。由于半合成極壓切削液，集乳化液和合成液的優(yōu)點(diǎn)于一體，又具有合適的極壓性能，是非常有發(fā)展前景的一類(lèi)切削液。

　　半合成極壓切削液制備的關(guān)鍵是：乳化劑的合理選配，解決濃縮液、稀釋液的穩(wěn)定性以及極壓劑、防銹劑、防霉劑的合理配伍，使其具有良好的極壓潤(rùn)滑、防銹、防霉性能。

　　(1)乳化劑的選擇

　　配制極壓微乳切削液時(shí)，乳化劑的選擇尤為重要。目前應(yīng)用較多的方法有：1)選擇乳化劑的HLB(hydrophile and lipophile balance親水親油平衡)值法；2)選擇乳化劑的PTlr(Phase—inversion temperatuIe轉(zhuǎn)相溫度)法。我們主要選擇HLB值法，在具體調(diào)配試驗(yàn)時(shí)，參照PIT法。

　　通過(guò)查閱或?qū)嶒?yàn)求得被乳化物質(zhì)的HLB值，找出相應(yīng)HLB值的乳化劑(對(duì))。并通過(guò)試驗(yàn)選擇效率高、價(jià)格合理的乳化劑(對(duì))。

　　HLB值未包括被乳化物和乳化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及兩者之間的關(guān)系。所以還要考慮以下因素：1)一般選用乳化劑要考慮其離子型，以便得到比較穩(wěn)定的乳液。2)乳化劑與分散相的親和性。根據(jù)相似互溶原理，要使油分散，要求乳化劑的憎水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和油的結(jié)構(gòu)越相似越好。因?yàn)檫@樣的乳化劑和分散相的親合力強(qiáng)，分散效果好，乳化劑的用量也少。3)乳化劑的配合作用。在某些特殊情況下必須使用某特定乳化劑。如果該乳化劑的HLB值與分散相所要求的HLB值差別很大，可以預(yù)料乳化效果一定不佳。為了改善這種狀況，就要選擇適當(dāng)?shù)腍LB值的乳化劑來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且混合乳化劑的HLB值應(yīng)接近分散相所要求的HLB值。4)乳化劑體系的特殊要求。作為切削液用乳化劑還應(yīng)考慮是否對(duì)環(huán)境造成危害，選擇無(wú)毒副作用，容易生物降解和利于排放，起泡性不很強(qiáng)，氣味不大，兼具潤(rùn)滑防銹等作用的表面活性劑。5)乳化劑的制造工藝。作為工業(yè)化生產(chǎn)，原料來(lái)源應(yīng)豐富，使用方便，乳化劑的制造不宜過(guò)分復(fù)雜。否則成本過(guò)高。

　　總之，如何制備性能優(yōu)良的極壓微乳液，乳化劑的選擇是關(guān)鍵。可靠的方法是實(shí)驗(yàn)室篩選，但太費(fèi)時(shí)費(fèi)事。所以不管乳化何種油或添加劑，都先找出被乳化物質(zhì)的HLB值并確定相應(yīng)乳化劑(對(duì))。并參考上述原理，反復(fù)試驗(yàn)，確定所要選擇的乳化劑。

　　(2)極壓潤(rùn)滑劑的選擇

　　在半合成極壓切削液中，僅僅依靠乳化礦油的潤(rùn)滑性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。需要加入極壓潤(rùn)滑添加劑。目前可供選用的極壓潤(rùn)滑劑可分為油溶性和水溶性?xún)纱箢?lèi)。油溶性極壓潤(rùn)滑劑，主要以含S、P、Cl等極壓活性元素的化合物為主。由于S、P極壓劑加入到水溶性切削液中容易對(duì)多種金屬產(chǎn)生腐蝕，尤其含P化合物，在廢液排放時(shí)，因?yàn)槿菀仔纬晌⑸锔粻I(yíng)養(yǎng)源，受到嚴(yán)格控制，而盡量慎用。含Cl極壓劑，如氯化石蠟等，由于價(jià)格低廉，效果也不錯(cuò)，其腐蝕性通過(guò)加入合適的緩蝕劑而得到抑制。目前，仍是比較常用的切削液極壓劑。加入量以濃縮物8～15％為宜。鉬系極壓劑，雖然價(jià)格稍高，但效果好。尤其是有機(jī)鉬類(lèi)化合物，不但極壓潤(rùn)滑效果好，而且兼具防銹作用，是具有發(fā)展前景的一類(lèi)極壓潤(rùn)滑劑。作為水溶性極壓潤(rùn)滑添加劑，目前使用較多的還有硼酸鹽。硼酸鹽極壓劑與含S、P、Cl活性基團(tuán)極壓劑的極壓潤(rùn)滑機(jī)理有本質(zhì)上的不同。S、P、Cl極壓劑作用實(shí)質(zhì)上是一種控制性腐蝕現(xiàn)象。因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)它和金屬摩擦表面起化學(xué)反應(yīng)，生成熔點(diǎn)較低和剪切強(qiáng)度較小的化學(xué)反應(yīng)膜，才會(huì)起到減少摩擦和防止擦傷及熔焊的作用。一個(gè)好的極壓潤(rùn)滑劑，應(yīng)該只在極壓抗磨范圍內(nèi)才能與金屬表面反應(yīng)，而在較低溫度下是足夠穩(wěn)定的。目前認(rèn)為硼酸鹽極壓作用主要是靠其沉積在金屬摩擦副之間，形成一個(gè)比基體金屬和S—P型極壓薄膜都軟的良好的彈性薄膜。在高溫和低粘度基礎(chǔ)油中，這種極壓薄膜的形成更為迅速。硼酸鹽極壓劑制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，價(jià)格低廉。生產(chǎn)中基本無(wú)三廢產(chǎn)生。產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)味，加入量一般不受影響，除具極壓潤(rùn)滑性能外，往往兼有殺菌防霉及防銹性能。從多年的切削液研究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)得知，硼酸鹽還能明顯改善加工工件的光潔度。高碳羧酸鹽、羧酸酯亦在切削液中應(yīng)用十分廣泛。

　　(3)防銹劑的選擇

　　切削液在使用過(guò)程中，必須對(duì)工件和設(shè)備有防銹作用。在選擇防銹劑時(shí)，既要考慮到水溶性和油溶性的好壞。還要考慮對(duì)各種材質(zhì)的防銹效果。在半合成極壓切削液中主要選擇羧酸皂、鉬酸鹽、硼酸鹽、石油磺酸鹽等。

　　防銹劑的選擇是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。同一種防銹劑因生產(chǎn)廠家不同，原料、生產(chǎn)工藝也不同，性能相差甚遠(yuǎn)。要通過(guò)大量實(shí)踐才能找到合適的防銹添加劑。

　　(4)殺菌防霉劑的選擇

　　在乳化油液中，發(fā)臭變質(zhì)占切削液變質(zhì)的首位。近20年來(lái)開(kāi)發(fā)了多種長(zhǎng)效廣譜殺菌劑，可供選用。由于細(xì)菌有一定的選擇性和抗藥性。故在切削液中，選擇兩種以上殺菌劑，交替使用。(5)助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑的選擇和氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能的調(diào)配。

　　助溶劑、穩(wěn)定劑、抗硬劑、抗泡劑雖然加量不大，但作用不小，可根據(jù)需要加入。至于氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能雖然對(duì)產(chǎn)品的使用性能沒(méi)有什么影響，但對(duì)于商業(yè)上的需求是必要的?？梢暿袌?chǎng)需求，進(jìn)行調(diào)配。

　　二、 試驗(yàn)研究

　　根據(jù)上述原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參照相關(guān)資料，首先考慮幾個(gè)比較重要的因素并進(jìn)行簡(jiǎn)單的優(yōu)化試驗(yàn)。然后，就各組分的配伍性進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出較為理想的切削液配方，并經(jīng)小樣試驗(yàn)合格后，試制中樣，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用考察。

　　(1)基礎(chǔ)油的選擇

　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們將基礎(chǔ)油含量初步確定在25wt％左右。如果含油量過(guò)高，則一些水溶性添加劑難以加入，而且產(chǎn)品成本較高。高粘度油生產(chǎn)出的產(chǎn)品的粘度較高，成本高。低粘度油，成本稍低，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，但潤(rùn)滑性不夠理想。在實(shí)際配方中我們采用高低結(jié)合的方法，讓較高粘度油如N32與較低粘度油如 N5復(fù)配，效果較佳。