Phương pháp kiểm tra hiệu suất đối với phụ gia chống nước cứng trong chất lỏng gia công kim loại

Trong ngành công nghiệp chất lỏng gia công kim loại, động lực ban đầu để nghiên cứu "khả năng phân tán xà phòng canxi/magie" của chất hoạt động bề mặt xuất phát từ một điểm khó khăn chung trong các ứng dụng thực địa. Các thành phần axit béo trong chất lỏng gia công kim loại dễ dàng phản ứng với canxi, magie và các ion nước cứng khác. Phản ứng này tạo ra xà phòng kim loại không tan trong nước.

Khi đun nước ở nhà, các ion canxi và magie này tạo thành cặn vôi. Trong hệ thống tuần hoàn của chất lỏng gia công kim loại, chúng xuất hiện dưới dạng xà phòng canxi/magiê axit béo. Những chất không hòa tan này hoạt động giống như "cặn giống sữa đông". Chúng trôi nổi và bám vào bất kỳ bề mặt rắn nào mà chúng chạm vào, bao gồm cả máy công cụ, phôi và bộ lọc, gây ô nhiễm và tắc nghẽn nghiêm trọng.

Vì chúng không hòa tan trong nước nên chúng ta chỉ có hai lựa chọn trong việc thiết kế công thức: để chúng kết tụ lại hoặc phân tán chúng . Kỳ vọng của chúng tôi là phá vỡ các loại xà phòng canxi và magie này thành các hạt đủ mịn và giữ cho chúng lơ lửng đều và ổn định trong toàn hệ thống.

Để đạt được mục tiêu này, các nhà pha chế phải nghiên cứu sâu về tính ổn định của phụ gia công thức trong môi trường nước cứng. Các hạt rắn ngâm trong chất lỏng dễ dàng kết tụ lại với nhau và chìm hoặc nổi. Tuy nhiên, các chất hoạt động bề mặt tuyệt vời có thể phân tán các hạt rắn vón cục này thành những đốm nhỏ, ngăn chúng kết tụ lại. Khả năng này được gọi là sức mạnh phân tán.

Trong ngành, điều này thường được đánh giá bằng cách đo khả năng phân tán của "xà phòng canxi". Người ta thường tin rằng các chất có khả năng phân tán xà phòng canxi tuyệt vời cũng sẽ có tác dụng phân tán vượt trội trên các hạt rắn khác.

Làm thế nào chúng ta có thể đánh giá một cách khoa học khả năng này? Hiện tại, ngành chủ yếu sử dụng hai phương pháp thử nghiệm chính sau:

Phương pháp 1: Xác định khả năng phân tán xà phòng canxi (Phương pháp chuẩn độ axit)

Phương pháp này chủ yếu đề cập đến tiêu chuẩn quốc gia GB/T 7463-2008 của Trung Quốc: Chất hoạt động bề mặt - Xác định khả năng phân tán xà phòng canxi - Phương pháp chuẩn độ axit (Phương pháp Schoenfeldt đã sửa đổi).

• Định nghĩa: Khả năng phân tán xà phòng canxi là khối lượng (tính bằng gam) xà phòng có thể được phân tán hoàn toàn bởi 1g chất phụ gia . Giá trị này càng lớn thì khả năng phân tán của sản phẩm càng mạnh.

• Tóm tắt phương pháp:
  Chuẩn bị dung dịch nước xà phòng 0,5% (khối lượng). Để yên ở nhiệt độ thử trong 24 giờ, sau đó lấy một phần dung dịch này. Trộn dung dịch này với dung dịch loãng có chứa một lượng chất phân tán cụ thể. Tiếp theo, thêm một lượng nước cứng tiêu chuẩn xác định có độ cứng canxi đã biết. Để hỗn hợp đứng ở nhiệt độ thử trong 1 giờ (để xà phòng canxi không phân tán kết bông và nổi lên bề mặt). Cuối cùng, sử dụng xanh bromocresol làm chất chỉ thị, chuẩn độ xà phòng canxi đã phân tán ở lớp chất lỏng trong suốt phía dưới bằng dung dịch chuẩn độ axit clohydric tiêu chuẩn.

Phương pháp 2: Xác định khả năng phân tán xà phòng vôi (Phương pháp LSDP)

• Tổng quan về phương pháp:
  LSDP (Sức phân tán xà phòng vôi) đề cập đến lượng chất phân tán tối thiểu cần thiết để phân tán hoàn toàn xà phòng kim loại không hòa tan (xà phòng canxi và magie) trong điều kiện thử nghiệm. Nó thường được biểu thị bằng phần khối lượng của chất phân tán (chất hoạt động bề mặt) cần thiết cho natri oleat trong nước cứng cụ thể. Giá trị này càng thấp thì càng cần ít hóa chất để phân tán, cho thấy khả năng phân tán mạnh hơn.

• Thuốc thử và thiết bị:

  1. Dung dịch Natri Oleate 0,5% (5g/L): Bạn có thể chuẩn bị dung dịch nước 5g/L bằng natri oleate nguyên chất. Cách khác, cân 2 đến 3g axit oleic tinh khiết về mặt hóa học, hòa tan trong 500ml nước cất bằng cách đun nóng và thêm từng đợt 0,5g natri cacbonat khan để điều chỉnh độ pH của dung dịch cuối cùng thành 8–9.

  2. Nước cứng tiêu chuẩn 1000ppm: Cân 0,665g canxi clorua khan và 0,986g magie sunfat heptahydrat. Hòa tan chúng trong nước cất và pha loãng thành 1000ml (tương đương với độ cứng 1g CaCO3/L).

  3. Dung dịch phân tán: Nồng độ phải là 2,5g/L (tức là 0,25%).

  4. Thiết bị: Ống đong có nút thủy tinh 100ml (hoặc ống đo màu có nút thủy tinh 30ml).

• Quy trình vận hành:
  Ở nhiệt độ phòng (thường được giữ ở 25°C), sử dụng pipet để chuyển 5ml dung dịch natri oleate 5g/L vào ống đong có nắp thủy tinh 100ml. Thêm một lượng dung dịch thử nghiệm phân tán thích hợp (nên dùng 5ml cho thử nghiệm ban đầu). Sau đó, thêm 10ml nước cứng tiêu chuẩn và thêm nước cất đến vạch 30ml. Chèn nút chặn và đảo ngược xi lanh 20 lần, mỗi lần trở về vị trí bắt đầu. Để yên trong 30 giây và quan sát trạng thái của chất lỏng. Nếu có kết tủa dính trong dung dịch trong suốt, điều đó cho thấy lượng chất phân tán không đủ. Bạn cần tăng lượng chất phân tán và kiểm tra lại. Điểm cuối của quá trình chuẩn độ đạt được khi chất lỏng trong ống trụ xuất hiện dưới dạng nhũ tương bán trong suốt không có chất kết tụ lớn.

• Công thức tính:
  LSDP (%) = [ (V1 × 0,25%) / (V2 × 0,5%) ] × 100
  (Trong đó V1 là thể tích dung dịch phân tán cần thiết để đạt đến điểm cuối; V2 là thể tích 5ml của dung dịch natri oleat.)

Tóm tắt và ứng dụng ngành

Hai phương pháp thử nghiệm nêu trên mô tả khả năng phân tán xà phòng canxi của chất phụ gia từ các góc độ khác nhau, nhưng về cơ bản, chúng đều dẫn đến cùng một kết quả. Nói chung, các nhà sản xuất phụ gia sử dụng các thử nghiệm này để định lượng số liệu monome, trong khi các nhà máy pha trộn chất lỏng gia công kim loại cuối cùng thích kiểm tra trực tiếp khả năng chịu nước cứng của thành phẩm. Cả hai phương pháp đều có hiệu quả cao.

Là chuyên gia tổng hợp tập trung vào các chất phụ gia cao cấp cho chất lỏng gia công kim loại, Ruqinba đã tiến hành nghiên cứu lâu dài về công nghệ chống nước cứng. Các sản phẩm cốt lõi của chúng tôi là Alcohol Ether Carboxylates (AEC)— 9H-LF và M10 — được tạo ra đặc biệt để giải quyết thách thức phân tán xà phòng canxi trong điều kiện nước khắc nghiệt.

Sau khi thử nghiệm nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm theo GB/T 7463-2008 (Phương pháp 1), , khả năng phân tán xà phòng canxi của Ruqinba 9H-LF đạt mức đáng chú ý là 80,5 (nghĩa là 1g 9H-LF có thể phân tán mạnh mẽ 80,5g xà phòng canxi). Hiệu suất dữ liệu đặc biệt vượt trội này khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều kỹ thuật viên R&D và nhà chế tạo khi xử lý nước có độ cứng cao và các điều kiện gia công tải trọng cao, nhận được sự hoan nghênh rộng rãi trong ngành.