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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
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简写
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分子量
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pKa
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相关特性
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氢氧化钠
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NaOH
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40
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13.8
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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
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氢氧化钾
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KOH
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56
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13.5
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总体效果不如胺类,操作过程中对人体容易造成危害
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乙醇胺(monoethanolamine)
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MEA
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61
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9.5
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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
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单异丙醇胺(monoisopropanolamine)
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MIPA
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75
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9.6
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抗微生物性能比MEA好,对钴有侵蚀作用
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氨甲基丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol)
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AMP
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89
|
9.7
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抗微生物性能好,对钴的侵蚀作用不强
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二甘醇胺(diglycolamine)
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DGA
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105
|
10.0
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容易被微生物降解,对钴金属侵蚀作用不强
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丁基乙醇胺(butylethanolamine)
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BEA
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117
|
10.0
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仲胺,具有一定的抗微生物作用
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二异丙醇胺(diisopropanolamine)
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DIPA
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133
|
9.0
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仲胺,具有一定的抗微生物作用
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3-氨基-4-辛醇(3-amino-4-octanol)
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OA
|
145
|
9.8
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抗微生物性能好,防钢铁锈蚀
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三乙醇胺(Triethanolamine)
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TEA
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149
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7.8
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中和起效最慢,容易被微生物降解,对钴有侵蚀作用
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2.维持在用金属加工液PH值的性能:
种类
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pKa
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分子量
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相关特性
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TEA
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7.8
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149
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PH中和稳定效果最佳,毒性低,极易被微生物降解
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DIPA
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9.0
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133
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具有一定的抗菌抗微生物能力
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MEA
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9.5
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61
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容易被微生物分解,与二氧化碳易反应,
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MIPA
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9.6
|
75
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具有一定的抗菌抗微生物能力,与二氧化碳易反应
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AMP
|
9.7
|
89
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抗菌抗微生物能力好,与二氧化碳发生反应的程度一般
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OA
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9.8
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145
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抗菌抗微生物能力非常好,对钢铁不会造成锈蚀
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DGA
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10.0
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105
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容易被微生物分解,容易与二氧化碳反应
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BEA
|
10.0
|
117
|
抗菌抗微生物能力好
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氢氧化钾
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13.5
|
56
|
中和效果很差,容易与二氧化碳反应
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氢氧化钠
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13.8
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40
|
中和效果很差,容易与二氧化碳反应
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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。