1496

Проведение исследований:

1)в пробирки наливают по 9 мл испытуемой эмульсии и по 1 мл 0,5%-ного раствора ТТХ; содержимое пробирки тщательно перемешивают;

2)пробирки помещают в термостат и при температуре (30±5) °С выдерживают в течение 12–24 ч;

3)оценивают визуально наличие и интенсивность окраски эмульсии в пробирке; определяют балл микробиологического поражения СОТС и пределы содержания бактерий (табл. 18).

Таблица 18

Степень биопоражения СОТС в зависимости от цвета эмульсии с ТТХ

3. Определение склонности к пенообразованию и устойчиво-

сти пены. Метод заключается в продувании определенного объема воздуxa через заданный объем испытуемой СОТС с постоянной скоростью и определением величины столба и устойчивости пены

(рис. 53).

Аппаратура, реактивы и материалы:

•мерный цилиндр 1-1000 по ГОСТ 1770 или импортный;

•газопромыватель ГФП-32-ПОР40 по ГОСТ 25336. Так как размер пор фильтра по ГОСТ 25336 допускается в пределах 16–

111

Рис. 53. Схема прибора для определения склонности к пеннообразованию: 1 – цилиндр мерный; 2 – газопромыватель; 3 – микрокомпрессор; 4 – трубки резиновые соединительные; 5 – реометр

40 мкм, необходимо подбирать фильтры с одинаковой пористостью. Для этого к газопромывателю через тройник присоединяют манометр образцовый и микрокомпрессор. В цилиндр помещяют газопромыватель и заливают дистиллированную воду высотой 20 мм. Включают микрокомпрессор и устанавливают расход воздуха по реометру равным (94±5) см3/мин. Выбирают газопромыватели, у которых при данном расходе воздуха площадь выхода пузырьков воздуха не менее общей поверхности фильтра газопромывателя. Этот выбор обеспечивается давлением в системе 0,01–0,015 МПа. Площадь выхода пузырьков воздуха определяется визуально;

•реометр по ГОСТ 9932;

•микрокомпрессор типа МК-1 или другой прибор, обеспечивающий подачу воздуха со скоростью (94±5) см3/мин;

•секундомер по ГОСТ 8.423;

•штатив лабораторный с набором держателей;

•трубки резиновые соединительные диаметром (10±1) мм;

•вода дистиллированная по ГОСТ 6709;

112

•хромовая смесь;

•ацетон. Подготовка к работе:

1) тщательно промывают цилиндр дистиллированной водой

ивысушивают;

2)газопромыватель промывают хромовой смесью, дистиллированной водой и ацетоном с дальнейшей продувкой воздухом до исчезновения запаха ацетона;

3)в цилиндр наливают 190 см3 эмульсии. Испытуемую эмульсию выдерживают в состоянии покоя в течение 30 мин. Собирают прибор по схеме в соответствии с рис. 53. Испытание проводят при температуре (20±5) °С.

Порядок определения:

1)включают микрокомпрессор, подсоединенный к газопромы-

вателю, и пропускают через испытуемую эмульсию воздух с постоянной скоростью (94±5) см3/мин в течение 5 мин. Отсчет времени начинают с момента появления первых пузырьков воздуха на поверхности эмульсии;

2)по истечении указанного времени прекращают подачу воздуха и измеряют объем пены (см3). После 10 мин отстоя вновь замеряют объем пены. Испытание повторяют три раза на одной и той же эмульсии;

3)определяют склонность к пенообразованию – объем пены (см3), образовавшейся после продувания воздухом эмульсии в течение 5 мин; устойчивость пены – объем пены (см3), оставшийся после оседания в течение 10 мин. При образовании пены со скошенной поверхностью объем определяют по уровню средней линии между высотой верхней и нижней отметок скоса пены;

4)за окончательный результат принимают среднее значение

трех последовательных определений; допускаемые отклонения не должны превышать 20 % от среднего значения.

4. Определение кратности и стойкости пены. Метод основан на встряхивании цилиндра с СОТС и определении высоты столба полученной пены.

113

Аппаратура: цилиндр 2-2-250, секундомер.

Подготовка к работе: в чистый сухой цилиндр наливают 100 мл СОТС, закрывают пробкой, переворачивают в горизонтальное положение и включают секундомер.

Порядок определения:

1) цилиндр с эмульсией встряхивают 200 качающими движениями в горизонтальной плоскости с амплитудой 35 см в течение

1мин;

2)цилиндр ставят на горизонтальную поверхность и определяют разность (см3) между поверхностью пены и эмульсии; отношение высоты столба пены к 100 мл эмульсии соответствует кратности пены;

3)после 1 мин отстаивания снова измеряют количество пены (см3), что соответствует стойкости пены;

4)за результат испытаний принимают среднее арифметическое трех определений.

5. Определение жесткости жидкости по величине рН. Как известно, величина рН показывает степень кислотности или щелочности смазочно-охлаждающей жидкости; величина рН большинства жидкостей находится между 8,0 и 9,5. Наилучшей величиной рН считается диапазон от 8,5 до 9,0.

Если величина рН слишком низкая, то возникает проблема борьбы с коррозией и размножением бактерий. С другой стороны, при очень высоких значениях рН возникают такие проблемы, как раздражение кожи, пенообразование и коррозия металлов.

Непосредственно величину рН можно быстро проверить с помощью лакмусовых бумажек. В случае, если величина рН жидкости значительно отклоняется от рекомендуемого значения, то следует немедленно предпринять коррективные меры при помощи определенных присадок.

6. Определение стабильности СОТС. Пробу отстаивают в те-

чение 24 ч при температуре (23±5) °С. СОТС считается выдержавшей испытание при отсутствии на поверхности разделений или четких следов выделений масла (для масляных СОТС).

114

Современные СОТС для обработки металлов – это сложные многокомпонентные системы органических и неорганических веществ. Самой распространенной технологической средой при обработке металлов являются СОЖ, что обусловлено их более высокими (по сравнению с твердыми и пластичными смазочными материалами) охлаждающей, проникающей и моющей способностями,

атакже экономичностью и доступностью.

Впромышленных масштабах производятся масляные СОТС, эмульсолы, полусинтетические и синтетические СОТС, смазки, пасты.

7. Определение вязкости образцов СОЖ. Определяется при помощи вискозиметров различной конструкции по скорости истечения продукта при заданной температуре через капилляр определенного диаметра.

Аппаратура: вискозиметр с диаметром капилляра 1 мм; секундомер; воронка; термоизолированная камера с возможностью повы-

шения температуры до 100 °С. Порядок определения:

1)устанавливают температуру 50 °С (с погрешностью 1 °С);

2)в воронку, подсоединенную через переходник к вискозиметру, заливают испытуемую пробу СОЖ в объеме 100 мл c погрешностью 1 мл;

3)затем открывают отверстие капилляра, одновременно включают секундомер, по которому отсчитывают время – 10 с;

4)за результат испытания принимают площадь, занятую жидкостью, взятую по отношению к промежутку времени (мм2/с).

1.8.Корректировка химического состава СОТС

спомощью присадок

Современные СОТС содержат присадки различного функционального назначения. Это, прежде всего, противоизносные, противозадирные и антиокислительные присадки, введение которых в СОТС позволяет значительно расширить их технологические возможности

115

иобласти применения. Многие органические соединения азота, серы, хлора и фосфора входят в состав СОТС в качестве компонентов

иприсадок. Наряду с ними в СОТС часто вводят антикоррозионные, антипенные присадки, отдушки.

Вкачестве противоизносных присадок к СОТС используются фосфаты. К эффективным противоизносным присадкам относятся также соли азотистой кислоты и фосфорных кислот, жирные кислоты. Концентрация противоизносных присадок в СОТС обычно составляет 0,5–15 %.

Противозадирные присадки к СОТС представлены в основном серо-, хлор- и серохлорсодержащими соединениями. Это прежде всего элементарная сера, сульфиды, животные жиры и растительные

масла. В зависимости от условий применения СОТС содержание в них серосодержащих присадок составляет 0,5–6 % полисульфидов и 3–20 %.

Самыми распространенными хлорсодержащими противозадирными присадками к СОТС являются хлорированные парафины, эфиры жирных кислот. Включение в состав СОТС 3–15 % указанных присадок обеспечивает обработку легированных сталей, 20–40 % – обработку жаропрочных сплавов. Все большее применение в СОТС находят присадки, содержащие в одном соединении серу, хлор, фосфор. Большинство противозадирных присадок, содержащих одновременно серу и хлор, получают путем взаимодействия серы с хлоридами. Они входят в состав многих СОТС в концентрации до 10 %.

Вкачестве антиокислительных присадок к СОТС используются известные антиоксиданты типа фенолов (ионол) и др. В СОТС они входят в количестве 0,1–0,2 %.

Эффективной антикоррозионной присадкой относительно цветных металлов и сплавов является бензотриазол. Ингибиторы коррозии в СОТС обычно добавляются в концентрации 0,1–2,0 %.

Вкачестве антипенных присадок к СОТС наибольшее распространение получили полиметилсилоксановые жидкости, которые применяют в количестве 0,001–0,02 %.

116

Интенсивность запаха СОТС регулируют добавками отдушек: соснового масла, а также некоторых сложных душистых веществ в количестве 0,1–1,0 %.

Водные СОТС должны обладать запасом эмульгируемости, высокими смазочными и антикоррозионными свойствами. В условиях эксплуатации концентраты водосмешиваемых СОТС разбавляются водой в отношении 1:20–1:50, и подбор эффективных ингибиторов коррозии представляет значительные трудности. Поверхностноактивные вещества (ПАВ), являющиеся непременными компонентами СОТС на водной основе, обычно обладают высокой пенообразующей способностью, поэтому для регулирования уровня пены в композиции вводят специальные пеногасители, которые не всегда хорошо совмещаются с другими компонентами.

Наиболее массовыми водосмешиваемыми СОТС являются эмульсолы. Стабильность водных эмульсий из эмульсола в течение длительного срока эксплуатации обеспечивается эмульгаторами. К ним относятся водомаслорастворимые щелочные мыла жирных и смоляных кислот; водорастворимые соли карбоновых кислот; жирные спирты (табл. 19). Положительно заряженные частицы ПАВ обладают многофункциональным действием, неионогенные – улучшают устойчивость к солям жесткости, но заметно повышают в ряде случаев коррозионную агрессивность и пенообразующую способность СОТС.

Совместимость минерального масла с эмульгаторами и концентрата СОТС с водой хорошо обеспечивают спирты, эфиры в концентрации 1–5 %.

Для обеспечения требуемого уровня антикоррозионных свойств в композиции эмульсолов и полусинтетических СОТС вводятся специальные антикоррозионные присадки: нитрит натрия и др. Суммарная концентрация их в СОТС составляет 0,5–5,0 %.

Проблема борьбы с пенообразованием при применении эмульсий стоит более остро, чем при работе с масляными СОТС. Для уменьшения пенообразования эмульсий в эмульсолы вводят силиконовые жидкости, эфиры жирных кислот в концентрации 0,1–0,3 %. Основные характеристики добавок приведены в табл. 19, 20.

117

Таблица 19

Характеристика ПАВ (алканоламинов)

Таблица 20

Характеристика биоцидных присадок к СОТС

Окончание табл. 20

В качестве примера выполнено сравнение физико-химических свойств нескольких СОЖ. Результаты сравнительного анализа физико-химических показателей импортной и отечественных образцов СОЖ Zubora TDD, ВЭЛС-1, Техмол-1, Карбомол-С1П приведены

втабл. 21. Для защиты СОТС от микробиологического поражения

вних вводят биоциды: против аэробов и анаэробов применяются бактерициды, против грибов – фунгициды; известны также биоциды бактерицидно-фунгицидного действия (см. табл. 20).

Стремление придать СОЖ большую универсальность, продлить срок их службы, облегчить утилизацию отработанных растворов привело к созданию синтетических (безмасляных) СОТС. Они обычно состоят из водорастворимых полимеров или ПАВ (базовая основа), воды, антикоррозионных и других присадок. По мере необходимости в концентрат вводятся противоизносные, противозадирные, антипенные и биоцидные присадки. Содержание химических веществ (ПАВ) в концентрате 50–70 %, воды – 30–50 %. Они обладают

119

многими ценными свойствами: достаточной смазывающей способностью, химической и физической стабильностью, устойчивостью к солям жесткости, низким пенообразованием. Из ПАВ, применяемых как основа синтетических СОТС, можно назвать триэтаноламиновые соли ароматических кислот, алкилфосфорных кислот, жирных кислот. Антикоррозионные свойства синтетических СОТС усиливаются введением в композиции нитритов и других известных водорастворимых ингибиторов коррозии.

Таблица 21

Результаты сравнения образцов СОЖ по их основным физико-химическим параметрам