環保型切削液開發方向：去氯、減氮、少乳、抑菌……

　　近二十年來，環境友好切削液的開發研究圍繞“無毒害、低污染、長壽命、高性能”蓬勃展開。20世紀80年代開始的亞硝酸鹽代用品的開發研究已經取得了很大成績。在此基礎上，圍繞環境保護這一主題，切削液今后的開發研究方向可以歸納為去氯、減氮、少乳、抑菌、抗霧、兼用等幾方面。

　　1、去氯

　　氯化石蠟作為極壓抗磨添加劑用于切削液由來已久，有很好的加工性能和長期的使用實績。但是，1984年，美國國家毒物學綱要（NationalToxicologyProgram，NTP)用含氯58%?60%的C12氯化石蠟和含氯40%?43%的C23/C24氯化石蠟進行了大白鼠和小白鼠的終身經口喂食試驗。1986年發表的研究報告確認，含氯58%~60%以上的C12氯化石蠟對大白鼠和小白鼠均呈陽性反應；而含氯40%?43%的C23/C24氯化石蠟的試驗結果不確定。因此，將含氯60%的C12氯化石蠟分類為可疑致癌物。后來的研究認為這類物質不會通過皮膚吸收。此后，國際癌癥研究機構（InternationalAgencyforResearchinCancer）將C10~C12短鏈氯化石蠟劃入“可能有致癌性的物質B類”。此外，如果含氯切削液的廢液在中規模燒卻設備中低溫燒卻處理時，有產生強致癌物二惡英的可能。因此，日本于2000年將含氯切削液從JIS標準中刪除，歐盟于2004年對含有短鏈氯化石蠟1%以上的金屬加工潤滑劑（包括切削液）實行管制使用。含硫添加劑或磺酸鹽添加劑可以作為氯系添加劑的代用品。這類添加劑單獨或合并使用都可以達到或超過氯系添加劑的效果。

　　2、減氮

　　水基切削液中大量使用含氮化合物，其中烷基醇胺類物質在維持切削液的堿性防銹性、防腐敗性等方面都起著重要作用。但是，參考文獻認為，由于含氮化合物大都有高的親水性，難于與水分離，成為水體污染和富營養化的重要原因之一。此外，烷基醇胺類物質還存在著安全衛生隱患，如一乙醇胺的皮膚刺激和二乙醇胺的亞硝胺疑慮等。從長遠來看，切削液中減少含氮化合物有正面的環境衛生效應。

　　3、少乳

　　傳統的乳化切削液含有一定量的礦物油（為50%~80%）。從其中分離出來的油分散落在地面后容易弄臟作業環境，覆蓋在液面上使切削液呈缺氧狀態，助長厭氧性細菌繁殖，其中的硫酸還原菌會分解切削液的硫分而釋放出臭雞蛋味，導致乳化液提早腐敗變質。使用微乳化切削液（含礦物油10%~30%）替代乳化切削液可以在一定程度上減輕上述傾向。

　　徹底的解決辦法是用不含油的切削液，比如，改用聚醚（polyalkyleneGlycol，PAG)等具有潤滑性的物質來代替油。將難溶于水的PAG乳化或可溶化可能得到合成乳化液（Syntheticemulsion)或合成微乳化液（Syndeticmicro-emulsion)；用溶于水的PAG可配制成合成溶解液（Syntheticsolution)。可溶性PAG在水中具有逆溶性，常溫下溶解度大，溶液透明。隨溫度升高其溶解度下降。若溫度高于其濁點，則PAG析出，在摩擦界面生成潤滑膜。PAG與脂肪酸、磷酸酯等類極壓劑有協同增效作用。這類不含礦物油的合成切削液與含礦物油的傳統乳化液相比，加工性能大致相當。前者的冷卻性、滲透性、清洗性、穩定性、耐腐敗性等都更優異，但是可能會洗掉機床的潤滑劑（脂），損傷樹脂制品和機床涂料。此外，含PAG的廢液可處理性較差。作者聯合使用一些常用的陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑也配制出了上述三種類型的合成切削液。

　　對此也有另一種學術觀點。參考文獻認為，用切削油（含深度精制礦物油、合成油及其混合油）代替乳化切削液可能成為今后的發展趨勢。這種觀點認為切削油的使用壽命長（可達乳化液的4?5倍，因而廢液量大為減少），加工性能好（油基切削液幾乎可以滿足90%以上的機械加工作業，尤其是在深孔鉆削和CBN砂輪磨削等加工中優勢非常明顯），與潤滑油、液壓油等的相容性好，而且管理費用低。

　　究竟哪一種趨勢會占上風呢？目前不能一概而論。這需要取決于國際油價的走勢、加工技術的發展、環保法規的傾向和使用切削液的習慣。

　　4、抑菌

　　微生物對水溶切削液性能的不良影響以及防止和管理措施等有過較詳盡的描述，為了抑制微生物的生長繁殖，除了管理手段外，選擇抗菌能力強的切削液是需要首先要考慮的問題。添加防腐殺菌劑可以很大程度上解決微生物繁殖問題，但是有諸多副作用，尤其是對環境的負面影響很大。因此，開發研究自身具有據性能的切削液倍受重視。參考文獻介紹了一些外國切削液企業的抗菌性切削液。其配方原則是避免使用能夠成為微生物營養源的物質，使用具有抗微生物能力的水溶性化合物，如環氧丙烷加成到胺化合物中形成的胺類衍生物、環氧化物加成型氨基酸化合物、羥基化動植物油脂，以及苯胺類、環烷基胺類、吡咯烷類物質等。

　　5、抗霧

　　油霧對人體健康和大氣環境的影響是一個嚴峻的社會問題；國內國外，概莫能外。2003年5-8月，上海石油商品應用研究所對江蘇、浙江、上海3地區的26家金屬加工企業的43個車間進行了油霧含量抽樣調查。調查結果如表所示。

　　6、兼用

　　金屬切削機床大都配置了潤滑系統、液壓系統和切削液系統。這三個系統使用著含不同成分的液體介質。通常需要避免相互滲透與混合。這給機床設計和維護造成困難。目前多數機床的導軌潤滑油使用后直接流入切削液箱，對油基切削液而言會使其添加劑含量下降；對水基切削液而言問題更嚴重，會成為浮油并影響其穩定性。兼用型切削液是一種至少可同時兼作潤滑油和切削液的油性介質。對于非水溶性體系，二者可以互相參混；對于水溶性體系，讓切削液的原液先做潤滑油用，漏損的部分進人切削液箱后，被積極乳化，成為切削液的補給成分。其意義在于既可減少油品種類，有利于企業管理；又能實現廢油再利用，減輕環境負擔。當然，這種兼用型切削液也存在著一些困擾，比如，需要隔絕切削液對機床潤滑部件的滲透、濃度管理困難等。