醇醚羧酸型乳化/抗硬水剂在水基金属加工液中应用进展

谭金平

摘 要：水基金属加工液重要组成部份之一是乳化剂，想要发展就必须增加乳化剂抵抗硬水能力和抵抗生物降解能力。具有阴离子和非离子乳化剂优点的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸是种性能良好的抗硬水乳化剂，常被制作成金属加工液成分。最近几年不仅在中国，国外也对脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸制造、使用和效果等进行了较完善的研究。本文将前人研究结果作前提，综合叙述国内外研究发展过程和趋势，对其加工过程进行研究讨论。

关键词：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸；抗硬水剂；乳化剂；水基金属加工业

因高效的降温性能和低价成本，水基金属加工液得到高速发展，从单纯的油型产品变成和乳化型混合产品，形成多元市场。据数据统计，我国2010年在钢铁行业工艺方面用油量约1.0×105t，有色金属工艺业耗油约5.0×104t，现在市场对油液需求相当大。水基金属加工液是金属加工液主要成分，每年使用量都在上升，所以水基金属加工发展趋势偏向于绿色，环保，润滑，性能好。

1 醇醚羧酸研究的发展

1.1 醇醚羧酸研究发展现状

这个世界上被公认的优秀绿色无污染活性剂是醇醚羧酸。90年代，国内开始对醇醚羧酸进行研究，现在制备醇醚羧酸方法大多是用羧甲基化法，但因生产量较小，能应用的地方不多，还处在初步阶段。最近几年，许多研究单位有了不同程度进步，包括江南大学、中国日用化学工业研究所等。杨明使用了羧甲基化法来制造十二烷基甘油醚羧酸盐，研究产品效用，比如去污能力、稳定性、活性降解能力等。李运玲利用催化氧化技术，利用贵金属催化剂来催化醇醚转换为醇醚羧酸盐，对EO加合数对各个支链对醇醚羧酸盐的各性能影响进行研究。催化氧化是种高效制备方法，可尽量不产生副产物，是绿色催化剂，可持续发展。在国外，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸被系统的研究，许多公司已有一系列相关产品进入市场，比如Sasol公司、Clariant公司等。但反观国内，有关研究都处于初步阶段，很少有产品进入市场。

1.2 对醇醚羧酸在金属加工液中的应用研究

醇醚羧酸主要是种表明活性剂，在亲水基和疏水基间，处于聚氧乙烯单元中的活性剂，没有原始活性剂抗硬水性差的缺点，性能高于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。且和普通抗硬水剂作比较，醚羧酸并不会出现严重发泡，所以在金属加工液里有广泛应用。目前在国内主要醚羧酸产品是伤害宏泽的抗硬水效果较强的产品。在国外有Clariant和Kao Chemicals公司的一系列产品。MARLOWET产品不仅有良好钙皂分散性，还有乳化剂特点，就算是在酸碱情况下也拥有抗电解稳定性，能用作乳化劑，对油泥也有良好分散性。Kao Chemicals系列产品有优秀的抗电解能力，广泛应用于镁合金配制。

2 醇醚羧酸的制备

2.1 醇醚羧酸的制备方法

第一种方法：氧化法。氧化法能把链中尾部羟乙基转化成羧基，利用贵金属催化空气，进行直接氧化，或利用铬酸、硝酸进行间接氧化。较高效的氧化方法有贵金属催化氧化和氮氧自由基催化氧化，即在有贵金属或氮氧自由基情况下，把脂肪醇聚乙烯醚尾部羟甲基氧化成羧基，在脂肪肝春聚乙烯醚的环氧乙烷加和数目相同情况下，最终通过氧化得来的产物比羧甲基化法得到的产物少一个乙氧基。最早使用贵金属作催化剂的是日本Kao Chemicals，将铂等金属作催化剂，在100到270℃下进行反应。第二种方法是羧甲基化法。是在碱性环境下将氯乙酸和醇醚混合产生反应，是目前发展较完善得技术，攻克了以前的困难，去除氯乙酸残留物，使技术得到快速发展。原料是能轻易获得的脂肪醇聚氧乙烯醚，反应进行条件也较简单，最终产生的副产物和废品较少，其经济程度和有效程度都高于前者。

2.2 制备醇醚羧酸的关键

第一，利用HLB调控技术来控制亲水、亲油值。HLB平衡是决定乳化液稳定程度重要因素，且对发泡情况也有很大影响。其中决定因素是碳链长度和EO数量。李运玲对不同EO加和数关于醇醚羧酸盐功效的作用研究，结果发现EO数量减少，随之减小的还有表面张力，随之增强的有乳化程度和能力、泡沫强度等。可证明EO数量上升，对最终要达到的乳化性有负面作用，可看出影响非常大。所以对EO研究很有必要，它和抗硬水能力、乳化能力都有很大关系。即使可用自制脂肪醇醚来进行调整，但制备过程有关环氧乙烷等材料会产生高压聚合反应，过程复杂，原料也较危险，属于易燃品。目前国外可制备的公司并不多，处于垄断状况，国内就更没有类似的制造商了。导致产品非常统一，没有什么改变，质量也受影响。第二，后期处理技术。在羧甲基化反应结束后，要进行酸化才能得到醇醚羧酸，同时利用醇醚羧酸浊点进行分离，分离中可能会夹杂NaCL杂质。对杂质进行除杂，需用水多此清洗，会损失大量产物，且浪费水资源，所以在后期技术上还有很大研究和提升。

3 总结

在乳化剂中，性能最好的莫过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。现在市场上相关产品和公司在国外较多，但在国内仍处于研究初步阶段，还没有成品进入市场。可使用催化氧化的方法进行制备，但这对技术要求严格，且有大量后期处理问题。也可使用羧甲基化法，但在后期处理副产品和废品时很难保证效率和环保，所以还需进行研究。

参考文献：

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