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金属加工液PH中和稳定剂的种类
2014-12-02 09:58:43  STLE  Pat Brutto  浏览次数:

摘要:胺和胺衍生物广泛用于需要加水稀释的金属加工液里,主要有两方面的作用。

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胺和胺衍生物广泛用于需要加水稀释的金属加工液里,主要有两方面的作用:
1)对金属加工液母液里的酸性成分起到中和作用。
2)金属加工液的母液加水稀释后投入使用,容易滋生酸性物质,使用胺类物质对酸性物质起中和作用,使金属加工液保持适当的PH值,使金属加工液的性能保持稳定。
氢氧化钠(NaOH)对酸也能起到中和作用,而且价格低。虽然使用氢氧化钠可以把金属加工液的PH值提升到合适的程度,但是提上来之后PH值下降得快,因为氢氧化钠保持溶液碱性的能力很弱,而且氢氧化钠会和空气里的二氧化碳发生中和作用。硼酸钠(Sodium borate)或者硼酸盐要好一些,而且还有个好处,就算硼酸钠不小心加多了,金属加工液的PH值也不至于高的太离谱,一般就是9.2或者略高于9.2, 但是目前的环保趋势限制这类化合物的使用,主要是对环境和人体健康有害。相比之下,胺类(Amines)中和剂是不错的选择,常用的胺类中和剂有乙醇胺(monoethanolamine,简写为MEA)、三乙醇胺(triethanolamine,简写为TEA),单异丙醇胺(monoisopropanolamine,简写为MIPA),氨甲基丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol,简写为AMP) ,不同的胺类中和剂有一些性能差别(下表进行了比较)。
 
根据胺类物质分别用于母液和在用金属加工液(稀释液)中的作用,下表对各种胺类及胺衍生物的性质进行了简要说明:
 
1.用于保持母液酸碱平衡的性能:
 
中和剂名称
 
简写
 
分子量
 
pKa
 
相关特性
氢氧化钠
NaOH
40
13.8
碱性高,中和速度快,但是总体效果不如胺类,操作过程中对人体容易造成危害
氢氧化钾
KOH
56
13.5
总体效果不如胺类,操作过程中对人体容易造成危害
乙醇胺(monoethanolamine)
MEA
61
9.5
在胺类中,碱性最高,中和起效快,但是对钴和铝合金有侵蚀作用,容易被微生物降解
单异丙醇胺(monoisopropanolamine)
MIPA
75
9.6
抗微生物性能比MEA好,对钴有侵蚀作用
氨甲基丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol)
AMP
89
9.7
抗微生物性能好,对钴的侵蚀作用不强
二甘醇胺(diglycolamine)
DGA
105
10.0
容易被微生物降解,对钴金属侵蚀作用不强
丁基乙醇胺(butylethanolamine)
BEA
117
10.0
仲胺,具有一定的抗微生物作用
二异丙醇胺(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,防钢铁锈蚀
三乙醇胺(Triethanolamine)
TEA
149
7.8
中和起效最慢,容易被微生物降解,对钴有侵蚀作用
 
2.维持在用金属加工液PH值的性能:
 
种类
 
pKa
 
分子量
 
相关特性
TEA
7.8
149
PH中和稳定效果最佳,毒性低,极易被微生物降解
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,与二氧化碳易反应,
MIPA
9.6
75
具有一定的抗菌抗微生物能力,与二氧化碳易反应
AMP
9.7
89
抗菌抗微生物能力好,与二氧化碳发生反应的程度一般
OA
9.8
145
抗菌抗微生物能力非常好,对钢铁不会造成锈蚀
DGA
10.0
105
容易被微生物分解,容易与二氧化碳反应
BEA
10.0
117
抗菌抗微生物能力好
氢氧化钾
13.5
56
中和效果很差,容易与二氧化碳反应
氢氧化钠
13.8
40
中和效果很差,容易与二氧化碳反应
由于各种胺类的性能差异,各有其优缺点,配制金属加工液时,可以选择几种胺类中和剂,例如,MEA和TEA配合使用,性价比较好。
除了基本的中和作用,控制和稳定PH值,胺类对金属加工液的其它性能也有影响,例如金属防锈防腐蚀性,抗泡性,对钴的侵蚀作用,抗微生物性能。尤其对于现在的高性能金属加工液来说,这些附加影响对金属加工液来说很重要,在选用的时候,有时候不一定非要把中和效率摆在首位,还要考虑总体的性能。比如说,抗微生物的性能会直接影响到金属加工液的使用寿命,下图是对胺浓度为1000ppm的金属加工液进行抗菌研究。在金属加工液里加入了羟乙基六氢均三嗪杀菌剂(hexahydro-1,3,5 tris(2-hydroxyethyl)-s-triazine),含有MEA和TEA中和剂的金属加工液没能起到良好的杀菌作用,在使用杀菌剂后仅四周又回到了原来的水平,而在溶液中加入部分OA中和剂后,抗菌效果可以延长到12周以上,因为OA能够增加微生物细胞壁的渗透性,让杀菌剂能透入起到良好的杀菌作用。
最后一点,在选用胺类中和剂时,还需要考虑环保法规的限制,例如,根据德国TRGS 611法规,某些情况下,金属加工液里禁止使用仲胺,有些地方的法规对仲胺的使用浓度也有规定和限制。
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