醇醚羧酸型乳化/抗硬水劑在水基金屬加工液中應用進展

譚金平

摘 要：水基金屬加工液重要組成部份之一是乳化劑，想要發展就必須增加乳化劑抵抗硬水能力和抵抗生物降解能力。具有陰離子和非離子乳化劑優點的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸是種性能良好的抗硬水乳化劑，常被制作成金屬加工液成分。最近幾年不僅在中國，國外也對脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸制造、使用和效果等進行了較完善的研究。本文將前人研究結果作前提，綜合敘述國內外研究發展過程和趨勢，對其加工過程進行研究討論。

關鍵詞：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸；抗硬水劑；乳化劑；水基金屬加工業

因高效的降溫性能和低價成本，水基金屬加工液得到高速發展，從單純的油型產品變成和乳化型混合產品，形成多元市場。據數據統計，我國2010年在鋼鐵行業工藝方面用油量約1.0×105t，有色金屬工藝業耗油約5.0×104t，現在市場對油液需求相當大。水基金屬加工液是金屬加工液主要成分，每年使用量都在上升，所以水基金屬加工發展趨勢偏向于綠色，環保，潤滑，性能好。

1 醇醚羧酸研究的發展

1.1 醇醚羧酸研究發展現狀

這個世界上被公認的優秀綠色無污染活性劑是醇醚羧酸。90年代，國內開始對醇醚羧酸進行研究，現在制備醇醚羧酸方法大多是用羧甲基化法，但因生產量較小，能應用的地方不多，還處在初步階段。最近幾年，許多研究單位有了不同程度進步，包括江南大學、中國日用化學工業研究所等。楊明使用了羧甲基化法來制造十二烷基甘油醚羧酸鹽，研究產品效用，比如去污能力、穩定性、活性降解能力等。李運玲利用催化氧化技術，利用貴金屬催化劑來催化醇醚轉換為醇醚羧酸鹽，對EO加合數對各個支鏈對醇醚羧酸鹽的各性能影響進行研究。催化氧化是種高效制備方法，可盡量不產生副產物，是綠色催化劑，可持續發展。在國外，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸被系統的研究，許多公司已有一系列相關產品進入市場，比如Sasol公司、Clariant公司等。但反觀國內，有關研究都處于初步階段，很少有產品進入市場。

1.2 對醇醚羧酸在金屬加工液中的應用研究

醇醚羧酸主要是種表明活性劑，在親水基和疏水基間，處于聚氧乙烯單元中的活性劑，沒有原始活性劑抗硬水性差的缺點，性能高于陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。且和普通抗硬水劑作比較，醚羧酸并不會出現嚴重發泡，所以在金屬加工液里有廣泛應用。目前在國內主要醚羧酸產品是傷害宏澤的抗硬水效果較強的產品。在國外有Clariant和Kao Chemicals公司的一系列產品。MARLOWET產品不僅有良好鈣皂分散性，還有乳化劑特點，就算是在酸堿情況下也擁有抗電解穩定性，能用作乳化劑，對油泥也有良好分散性。Kao Chemicals系列產品有優秀的抗電解能力，廣泛應用于鎂合金配制。

2 醇醚羧酸的制備

2.1 醇醚羧酸的制備方法

第一種方法：氧化法。氧化法能把鏈中尾部羥乙基轉化成羧基，利用貴金屬催化空氣，進行直接氧化，或利用鉻酸、硝酸進行間接氧化。較高效的氧化方法有貴金屬催化氧化和氮氧自由基催化氧化，即在有貴金屬或氮氧自由基情況下，把脂肪醇聚乙烯醚尾部羥甲基氧化成羧基，在脂肪肝春聚乙烯醚的環氧乙烷加和數目相同情況下，最終通過氧化得來的產物比羧甲基化法得到的產物少一個乙氧基。最早使用貴金屬作催化劑的是日本Kao Chemicals，將鉑等金屬作催化劑，在100到270℃下進行反應。第二種方法是羧甲基化法。是在堿性環境下將氯乙酸和醇醚混合產生反應，是目前發展較完善得技術，攻克了以前的困難，去除氯乙酸殘留物，使技術得到快速發展。原料是能輕易獲得的脂肪醇聚氧乙烯醚，反應進行條件也較簡單，最終產生的副產物和廢品較少，其經濟程度和有效程度都高于前者。

2.2 制備醇醚羧酸的關鍵

第一，利用HLB調控技術來控制親水、親油值。HLB平衡是決定乳化液穩定程度重要因素，且對發泡情況也有很大影響。其中決定因素是碳鏈長度和EO數量。李運玲對不同EO加和數關于醇醚羧酸鹽功效的作用研究，結果發現EO數量減少，隨之減小的還有表面張力，隨之增強的有乳化程度和能力、泡沫強度等。可證明EO數量上升，對最終要達到的乳化性有負面作用，可看出影響非常大。所以對EO研究很有必要，它和抗硬水能力、乳化能力都有很大關系。即使可用自制脂肪醇醚來進行調整，但制備過程有關環氧乙烷等材料會產生高壓聚合反應，過程復雜，原料也較危險，屬于易燃品。目前國外可制備的公司并不多，處于壟斷狀況，國內就更沒有類似的制造商了。導致產品非常統一，沒有什么改變，質量也受影響。第二，后期處理技術。在羧甲基化反應結束后，要進行酸化才能得到醇醚羧酸，同時利用醇醚羧酸濁點進行分離，分離中可能會夾雜NaCL雜質。對雜質進行除雜，需用水多此清洗，會損失大量產物，且浪費水資源，所以在后期技術上還有很大研究和提升。

3 總結

在乳化劑中，性能最好的莫過于脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸，其效用好，利用率大。可大幅度提高抗硬水能力和降解生物能力。現在市場上相關產品和公司在國外較多，但在國內仍處于研究初步階段，還沒有成品進入市場。可使用催化氧化的方法進行制備，但這對技術要求嚴格，且有大量后期處理問題。也可使用羧甲基化法，但在后期處理副產品和廢品時很難保證效率和環保，所以還需進行研究。

參考文獻：

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