表面活性剂对铝热轧用润滑剂性能的影响周亚军，周立，钟掘（中南大学机电工程学院，湖南长沙，410083）T702SPAN80，油酸三乙醇胺皂Tween80和NP10这5种表面活性剂及其复配对铝热轧润滑剂性能的影响。研究结果表明：不同的表面活性剂对乳化液的稳定性有较大的影响，在基础油中添加油性剂，可与表面活性剂发挥协同效应，增加其乳化性能，降低乳液的表面张力，提高乳液的润湿性和稳定性。油酸三乙醇胺皂与Tween80或NP10复配能使乳化液分散更细。更均匀，进一步降低其表面张力，提高乳化液的润湿性和稳定性；乳化剂的类型。亲水亲油平衡值及其用量和复配技术对乳化液的粒径有较大影响。
收穑日期T005基金项目：国家重点基础研究规划资助项目（199064906）国家中小科技型企业创新基金资助项目（01C26224300195）-），男湖南望城人，博士研究生，副研究员，从事金属塑性加工摩擦润滑理论及应用研究铝及铝合金热轧工艺润滑剂普遍采用O/W型乳化液，水起冷却作用，而油主要起润滑作用，减少摩擦和磨损。O/W型乳化液在搅拌、均质或其他方式机械能的作用下，借助少量表面活性剂（乳化剂）将基础油和添加剂等物质以微细液滴的形式均匀分散于水中，形成具有亚稳定性的多相分散体系111.这是由于表面活性剂同时具有亲水基团和亲油基团，当存在于油水相中，在油水界面采取独特的定向排列，形成一定的界面组织结构，降低界面张力，使油相分散于与之不相溶的水中1231.因此，表面活性剂在铝材热轧用润滑剂中起着至关重要的作用，直接影响着润滑剂的稳定性、润湿性和润滑性，进而影响铝材热轧时的摩擦因数、轧辊表面粘铝、铝板表面的附着油量|481.在此，作者选用T702SPAN80，油酸三乙醇胺皂，Tween80和NP 10这5种常用的表面活性剂，通过对乳化液的表面张力、粒径和稳定性的测定，研究表面活性剂对热轧工艺润滑剂性能的影响。
10、油酸三乙醇胺和T702等表面活性剂的HLB值为10~14Tween80的HLB值为15，与此相近，但对矿物油的乳化效果差，难以制备出稳定的乳化液。在矿物油中添加油性剂后，表面活性剂对油品的乳化能力明显增加，乳化液的稳定时间延长，其中，NP10的乳化效果*好。这主要是油性添加剂本身含有极性基团，可以说是一种亲油的表面活性剂，它与亲水型表面活性剂形成复配效应19.尤其是采用混合乳化剂后，乳化剂乳化能力更强，乳液稳定时间均在12h以上。这表明表面活性剂的复合使用有利于提高乳化效率和乳化液的稳定性。尽管NP10对含有油性剂的机械油有很好的乳化性能，但当其在可乳化油的含量为8%时，乳化液稳定性差。
表面活性剂在可乳化油中的含量对乳化液性能的影响如表4所示。从表4可知，随着复合表面活性剂在可乳化油中的含量增加，乳化液的稳定性逐渐提高，当乳化剂含量为9%时，就能形成稳定的乳化液，再增加其含量，对乳化液的稳定性没有影响。
2.2表面活性剂对润湿性能的影响铝金属表面为高能表面，清洁表面具有很好的亲水性，水在其表面有很好的铺展性，但在实际生产过程中，因其表面受到油类物质的污染，铝表面即进行立度分析。粒分析仪为的腿知娜砸张塍低具有亲油疏水特性般情fr下n衾表3表面活性剂对乳化液稳定性的影响样品w（油酸三乙醇胺）/ w（油性剂）/ w（基础油）/稳定时间/得：样品乳化剂表面张力/（mNm-1）。
明，尽管不同的表面活性剂对乳化液的表面张力有一定的影响，但时在基础油中添加油性化合物时，更能降低乳化液表面张力，增加其润湿性，有利于乳液在辊面和板面上的铺展。
2.2.3乳化液浓度对表面张力的影响不同可乳化油浓度的乳化液表面张力如表6所示。从表6可知：在水中加入少量（0.5%）的可乳化油，水的表面张力迅速下降，当可乳化油浓度达到1%后，继续增加可乳化油的浓度，表面张力缓慢下降，当浓度超过5%以后，表面张力不再下降，反而略有增加，而后保持稳定。乳化油的浓度保持在1%~ 5%内，是降低乳液表面张力、提高润湿性的有效途径。
2.3表面活性剂对乳液粒度的影响乳液的粒径分布是乳化液的一项重要质量指标和控制项目研究结果表明，乳液的粒径影响乳液的润滑性、辊面粘铝性及乳液的稳定性158.较大的粒径有利于油水两相分离，增加轧件的油膜附着量，减少摩擦因数，增强抗磨性，减少辊面粘结层的厚度，但不利于乳液的稳定。润滑性与稳定性这一矛盾要求乳液的粒径保持在适当的范围内。一般地，铝合金热粗轧采用细密型乳化液，控制平均粒径小于2 m，而热精轧采用粗散型乳化液，控制平均粒径小于5单机架热轧机则采用粒径为2~ 5Mm的乳化液151.影响粒径的因素众多，这里着重分析表面活性剂对乳化液粒径的影响。
2.3.1表面活性剂的HLB值对乳液粒度的影响表面活性剂的分子由亲油基团和亲水基团2种性质相反的基团构成，HLB值是其亲水基与亲油基的平衡值，HLB值越大，表面活性剂的亲水性越强，因此，HLB值成为选择表面活性剂的一个重要指标，HLB值为3.5~6.0的表面活性剂生成W/O型乳化液，而HLB值在8 ~18的表面活性剂生成O/W型乳化液。不同的表面活性剂的HLB值具有加成性，表面活性剂不存在相互作用的情况下，HLB值x通过下式求出：其中：ca和xi分别表示i表面活性剂在全部表面活性剂成分中的含量（质量分数）和HLB值。试验选用SPAN80和Tween80这2种表面活性剂，依据以上计算公式，配制不同HLB值的SPAN80?Tween80的复合乳化剂。复合乳化剂成分及其HLB值如表7所示。按照m（复合乳化剂）：m（基础油）：m（水）=1：9：90配制成乳化液，以考察表7复合乳化剂的成分和HLB值表6乳化液浓度对表面张力的影响Table6样品w（可乳化油）/%表面张力/（mN.m-1）以上试验结果表明，在基础油中添加极性化合物选择混合型乳化剂、1（适当增加乳化剂的，含量表面活性剂的HLB值x对乳液的粒径的影响如所示，当表面活性剂的HLB值为9时，乳化液中油滴的粒径较大，其稳定性也弱，这是因为乳化剂的HLB值与基础油制备0/W型乳化液时所需乳化剂的HLB值不相匹配。但随着HLB值的增加，乳液的平均粒径逐渐变小，当HLB值为120寸，乳液的粒度的平均值达到*小值。之后，乳液粒径随HLB值增加而略有增大。乳化剂HLB值为11~14时，乳液的平均粒径为2.25此时乳液*稳定。这与机械油制备0/W型乳化液时所需乳化剂的HLB值10 ~13基本相符合。
2不同乳化剂的粒径效应由几种表面活性剂量配制的乳液的粒径及其粒径分布如表8和所示。结果表明，乳化液中液滴并不是完全均匀的，一般各种粒径皆有，稳定乳液的液滴的粒径主要分布在0.5 ~5.0m，呈偏态分布，主要偏向于细粒液滴一侧。
不同乳化剂对乳化液的粒径有明显的影响，NP10、油酸三乙醇胺和Tween80所配制的乳化液不同表面活性剂的乳液粒径的分布曲线的平均粒度分别为2.子的直径分别为10.0，12. 0和15.0Mm，结合可知，以OP10为乳化剂的乳液的粒径小，且分布集中，乳液稳定性好。在60°C静置24h后，乳化液未出现分层，乳化效果好。而以油酸三乙醇胺为乳化剂的乳液中粗大的粒子（粒4Mm）较多，Tween80对乳化液的粒径效应介于两者之间。
表面活性剂复配对乳液粒径的影响乳化液的平均粒径分别为1. 8），比单一组分乳化剂的乳液的粒径小得多，而且粒径集中，粒径分布峰更偏向细粒侧（见）。这表明复合乳化剂可在一定程度上将乳液进一步分散得更充分，乳液的粒径更小，乳液更加稳定，适宜于细密乳化液。这主要是复合乳化剂一方面降低了油水界面张力，可使乳化更容易进行，另一方面改善了界面的结构，使液滴之间既有静电效应，又有空间位阻作用，微细液滴不易合并长大，乳液更加表8乳化液的粒径分布样品表面活性剂D腿油酸三乙醇胺油酸三乙醇胺+Tween80油酸三乙醇胺+NP10注：n表示直径4Mm液滴的含量任智，陈志荣，吕德伟，等。界面结构和HLB乳化2.3.4表面活性剂的含量对乳化液粒径的影响对样品1和样品7进行粒径分析，NP10含量对乳化液粒径的影响如所示。由可见，表面活性剂NP 10在可乳化油中的含量为8%时（样品7），其平均粒径为3.42*大粒径为22.57m，粗颗粒比例增加，与OP10含量为10%（样品1）相比，乳化液的粒径明显变粗，稳定性变差（表3）。
从以上分析可知，乳化剂的类型、HLB值、用量及不同乳化剂的复配均对乳化液的粒径和粒径分布均有较大的影响。尤其是通过乳化剂的复配，可4配方在以上试验的基础上，采用复配表面活性剂技术，经过试验室反复的配方试验，初步研究一种热轧乳化油CSAH，其性能如表9所示。可见，该乳化液的性能稳定性好，润湿角小，表面张力低，润湿性能好，粒径分布合理，其性能与Prosol 67热轧乳化液的相当。对其他性能方面的研究，还有待进一步试验研究。
表9乳化液性能比较稳定时间/h润湿角/（°表面张力/（mN 3结论不同的表面活性剂对乳化液的稳定性有较大的影响，在基础油中添加少量油性添加剂，可与表面活性剂发挥协同效应，增加其乳化性能，有利于提高乳化液的稳定性。
在基础油中加入一定量的油性添加剂，能显著降低乳化液的表面张力，提高乳液的润湿性能。
乳化剂，能使乳化液分散更细、更均匀，进一步降低乳化液的表面张九提高其润湿性和稳定性。
d通过选择乳化剂的类型、HLB值及其用量和复配技术是调控乳化液粒径的有效措施。