Các đặc tính cơ bản cần thiết để xác định tính chất hóa lý và tính năng của dầu nhũ gia công kim loại.. Nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình cắt gọt chỉ đem lại một lợi ích duy nhất là
NGUYỄN MẠNH DƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỐ HỌC CƠNG NGHỆ HOÁ HỌC TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HỆ NHŨ THUẬN NGUYỄN MẠNH DƯƠNG 2007 - 2009 Hà Nội 2009 HÀ NỘI 2009 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204917921000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TẠO LẬP TỔ HỢP CHẤT TẠO NHŨ PHA CHẾ CHẤT LỎNG GIA CÔNG KIM LOẠI HỆ NHŨ THUẬN NGÀNH : CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ:23.04.3898 NGUYỄN MẠNH DƯƠNG Người hướng dẫn khoa học : TS LÊ KIM DIÊN HÀ NỘI 2009 Lời cảm ơn Luận văn hồn thành Bộ mơn Cơng nghệ hữu cơ-hố dầu khí trường Đại học Bách khoa Hà nội, Phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia cơng nghệ Lọc hố dầu-Viện Hố học Cơng nghiệp Việt nam Tơi xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Lê Kim Diên tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian thực Luận văn Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ Hố dầu khí-Khoa Cơng nghệ Hố học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, cán nghiên cứu phịng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia cơng nghệ lọc hố dầu-Viện Hố học Cơng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình thực thực nghiệm Cuối cùng, xin cám ơn gia đình, bạn bè đơng nghiệp động viên giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Hà nội, ngày 11 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Mạnh Dương Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất MỞ ĐẦU PHẦN : TỔNG QUAN 1.2 Chất lỏng gia công kim loại 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Phân loại chất lỏng gia công kim loại[1,2] 1.2.3 Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] 1.2.4 Các thành phần dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] Dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm dầu gốc khoáng, hệ chất tạo nhũ phụ gia tính khác 1.2.4.1 Dầu gốc khoáng[1,2] 1.2.4.2 Chất tạo nhũ[4,6,7] 10 1.2.4.3 Phụ gia tính năng[1,2] 11 1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền, ổn định nhũ tương13 1.2.8 Các đặc tính cần thiết để xác định tính chất hóa lý tính dầu nhũ gia công kim loại [1,2,4,6,7] 21 1.2.8.1 Tỷ trọng 21 1.2.8.2 Độ nhớt 21 1.2.8.3 Độ ổn định học 22 1.2.8.4 Tính chống tạo bọt 22 1.2.8.5 Tính ổn định nhũ 22 1.2.8.6 Tính bơi trơn, chống ăn mòn khả làm mát 22 1.2.8.7 Trị số axit 24 1.2.8.8 Độ bền oxy hóa 24 2.1 Phương pháp thực nghiệm 28 2.2.1 Yêu cầu nguyên liệu 30 2.2.2 Cách tiến hành trình tổng hợp amit 30 2.3 Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit 31 2.3.1 Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại 31 Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất 2.3.2 Phương pháp khối phổ 32 2.4 Lựa chọn chất đồng tạo nhũ để tạo tổ hợp 33 2.5 Quá trình điều chế nhũ cắt gọt kim loại 33 2.5.2 Các bước tiến hành : 33 2.6 Xác định tiêu tính nhũ 34 PHẦN : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1.1 Khảo sát, phân tích đánh giá, lựa chọn dầu gốc khống 39 3.1.2.1 Xác định tính chất hóa lý thành phần axit béo 43 3.2 Các phản ứng tổng hợp 46 3.2.1 Tổng hợp metyl este 46 3.2.2.1 Phản ứng dùng xúc tác KOH tan MEA 47 3.2.2.2 Phản ứng dùng xúc tác hồ tan dung mơi 50 3.2.2.3 Xúc tác ancolat (CH 3O- ) 53 3.3 Phân tích sản phẩm Amit 57 3.3.1 Phổ hồng ngoại 57 3.3.2 Phân tích phổ khối (GC) 58 3.4 Nghiên cứu tổng hợp điều chế nhũ gia công kim loại 60 3.4.1 Xác định HLB sản phẩm amit 60 3.4.2 Xác định nồng độ tối ưu chất nhũ hóa hỗn hợp (Ami/TWEEN80) 62 3.4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ bền nhũ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất MỞ ĐẦU Hiện giới, việc sử dụng chất lỏng gia công kim loại ngày trở nên phổ biến Tổng sản lượng tiêu thụ giới ước tính khoảng triệu kilo lít Các nước châu Mỹ nơi tiêu thụ nhiều nhất, chiếm khoảng 36% tổng sản lượng giới Tiếp theo châu Á chiếm khoảng 30%, nước châu Âu 28%, lại nước châu Phi, Úc Ở Việt Nam sản phẩm chất lỏng gia cơng kim loại cung cấp từ hai nguồn nhập với giá bán cao từ nước từ sở sản xuất nước có chất lượng khơng ổn định Chính việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm có chất lượng đảm bảo, giá hợp lý cần thiết Mặt khác vấn đề sử dụng dạng lượng sản phẩm có nguồn gốc thực vật, thân thiện với mơi trường khuyến khích hết Do việc nghiên cứu sử dụng khả biến tính dầu thực vật chất lỏng gia cơng kim loại có ý nghĩa quan trọng việc chủ động nguồn nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm tăng khả thân thiện với môi trường Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu tạo lập tổ hợp chất tạo nhũ pha chế chất lỏng gia cơng kim loại hệ nhũ thuận, góp phần vào việc tăng hiệu sản xuất kinh doanh bảo vệ mơi trường Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất PHẦN : TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược q trình gia cơng kim loại Mục đích q trình gia cơng kim loại tạo hình dạng cho kim loại Việc tạo hình dạng q trình gia cơng kim loại ln kèm theo tiếp xúc hai vật rắn với nhau, dụng cụ gia cơng vật gia công Sự tiếp xúc gắn với biến dạng dẻo kim loại trình biến hình kim loại, tạo hình dạng cách cắt gọt theo ý muốn Các trình biến hình kim loại như: cán, đùn, vuốt,… với nguyên công thường tiến hành điều kiện nhiệt độ môi trường nhiệt độ cao, xếp vào dạng gia cơng nguội gia cơng nóng Các q trình gia cơng nóng thường gồm q trình làm biến dạng khối vật liệu, gọi q trình gia cơng loại Các q trình gia công loại hai bao gồm nguyên công nguội Thông thường gia công kim loại, hệ số ma sát thấp mức độ tiêu hao lực cơng suất giảm Tuy nhiên hệ số ma sát q trình khơng q cao không thấp Chẳng hạn nguyên công Cán, hệ số ma sát trục lăn phôi cán thấp làm giảm tiêu hao lượng, giảm nhiệt độ sinh ra, giảm mài mòn trục lăn Tuy nhiên, ma sát thấp lại gây tượng trượt mà làm hỏng bề mặt phơi cán ảnh hưởng xấu đến trình biến hình Trong trình cắt gọt kim loại: kim loại trước mũi dao bị nén áp suất lớn Sự nén sinh nhiệt độ cao đủ để gây biến dạng dẻo vùng cắt Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Hình 1.1 Mơ q trình gia cơng kim loại Q trình cắt bao gồm hai phân đoạn: - Sự tạo phoi từ phôi nhờ dụng cụ cắt - Sự chuyển động phoi dọc theo bề mặt dụng cụ cắt Cả hai việc dẫn đến việc phát sinh nhiệt độ cao dụng cụ cắt chi tiết gia cơng Như hình vẽ (hình 1.1) nhiệt độ cao sinh đầu dụng cụ cắt gọt Tuy nhiên nhiệt độ cao không tập trung đầu dao cắt mà phân bố dọc theo bề mặt dao, nơi có tiếp xúc xảy ma sát dao cắt phơi Khoảng 15% nhiệt phát sinh q trình cắt gọt truyền qua dụng cụ cắt, phần lại phân bố chi tiết gia công phoi Nhiệt độ cao phát sinh trình cắt gọt đem lại lợi ích làm cho trình cắt gọt kim loại dễ dàng hơn, cịn nhược điểm chúng nhiều, bao gồm: - Giảm tuổi thọ dao cắt - Chất lượng bề mặt gia công - Giảm tốc độ cắt gọt - Tăng mài mịn dao cắt Tóm lại, q trình gia cơng kim loại ln kèm theo má sát lớn, nhiệt độ phát sinh cao, mài mài dụng cụ gia cơng Nhược điểm khắc phục, giảm bớt cách sử dụng chất lỏng gia cơng kim loại Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất 1.2 Chất lỏng gia công kim loại 1.2.1 Định nghĩa Chất lỏng gia công kim loại chất lỏng dùng để bôi trơn làm mát q trình gia cơng kim loại.[2] 1.2.2 Phân loại chất lỏng gia cơng kim loại[1,2] Trong q trình gia cơng kim loại, tùy thuộc vào điều kiện làm việc q trình gia cơng cụ thể, chất lỏng gia công kim loại chia thành số dạng sau: - Chất lỏng gia cơng gốc dầu khoáng gồm dầu khoáng số phụ gia đặc biệt phụ gia chống kẹt xước, cực áp… - Chất lỏng gia công gốc nước: dầu nhũ cắt gọt kim loại, dung dịch nước polyme phụ gia đặc biệt - Chất lỏng gia công tổng hợp bao gồm hợp chất hữu tổng hợp este phốt phát, polyglycol, polyxyloxan… Trong tất loại chất lỏng gia cơng kim loại dầu nhũ cắt gọt kim loại sử dụng rộng rãi thực tế 1.2.3 Nhũ cắt gọt kim loại[1,2] Dầu hồ tan với nước mang lại làm mát bôi trơn cần thiết cho gia công cắt gọt kim loại Trước đây, loại dầu nói chung xem “các dầu hồ tan” chúng dầu khống có chứa chất nhũ hoá cho phép chúng trộn chung với nước Ngày nay, dầu hồ tan nước chia làm ba nhóm bản: - Soluble oil: chứa 50 ÷ 85% dầu khống với chất nhũ hố Chúng tạo thành nhũ tương màu sữa lớn - Chất tổng hợp: Chúng hồn tồn khơng có dầu khống tạo thành dung dịch suốt với nước Phan Đình Minh Lọc hóa dầu K47 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH Mỏ - Địa Chất - Chất bán tổng hợp: Chứa ÷ 50% dầu khống với chất nhũ hoá, nhiên dầu pha loại dầu pha nước Chúng tạo thành nhũ vi mô Các chất bán tổng hợp dầu cắt gọt tuyệt hảo 1.2.4 Các thành phần dầu nhũ cắt gọt kim loại[1,2] Dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm dầu gốc khống, hệ chất tạo nhũ phụ gia tính khác 1.2.4.1 Dầu gốc khoáng[1,2] Dầu gốc khoáng sản xuất phương pháp chưng cất chân không, phần cặn chưng cất khí dầu thơ (dầu mỏ) Phân loại dầu mỏ dựa vào chất hố học có nghĩa dựa vào thành phần loại hydrocacbon có dầu Nếu dầu, họ hydrocacbon chiếm phần chủ yếu dầu mỏ mang tên loại Phân loại theo thành phần hydrocacbon thể qua bảng 1.1 Bảng 1.1 Đặc tính vật lý hóa học loại dầu khống khác Tính chất Độ nhớt 400C, mm2/s Độ nhớt 1000C, mm2/s Chỉ số độ nhớt Tỉ trọng d 20 Nhiệt độ chớp cháy,0 C Điểm anilin, 0C Nhiệt độ đông đặc,0 C Phân tử lượng Chỉ số khúc xạ Phân tích qua đất sét %Hợp chất phân cực %Hợp chất thơm %Thành phần no Loại nguyên tử cacbon (Phân tích cấu trúc nhóm) %CA %CN %CP Phan Đình Minh Thành phần hóa học Dầu Dầu parafin Dầu aromat naphten 40 40 36 6,2 5,0 4,0 100 185 0,8628 0,9194 0,9826 229 174 160 107 73 17 -15 -30 -24 440 330 246 1,4755 1,5068 1.5503 0,2 8,5 91,3 3,0 43 54 32 66 19 37 44 6,0 80 14 41 36 23 Lọc hóa dầu K47