半合成極壓切削液的研究，主要是在微乳液產品的基礎上，引入合適的極壓添加劑，從而提高產品的使用性能，減少切削阻力，提高切削效率，并解決引入極壓添加劑后對防銹性能的影響，提高產品的儲存穩定性尤其是低溫穩定性，選擇具有抗腐能力的添加劑，引入防腐劑，使產品具有較長的使用壽命。此外，注意對產品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能作合理調配，滿足客戶心理需求，使產品更具商業價值。

　　一、 原理

　　半合成極壓切削液又稱極壓微乳液，主要由礦物油、表面活性劑、防銹劑、極壓劑、防霉劑和水組成。含礦物油5～30％。乳化微粒直徑小于0．1μm，呈半透明狀態。由于半合成極壓切削液，集乳化液和合成液的優點于一體，又具有合適的極壓性能，是非常有發展前景的一類切削液。

　　半合成極壓切削液制備的關鍵是：乳化劑的合理選配，解決濃縮液、稀釋液的穩定性以及極壓劑、防銹劑、防霉劑的合理配伍，使其具有良好的極壓潤滑、防銹、防霉性能。

　　(1)乳化劑的選擇

　　配制極壓微乳切削液時，乳化劑的選擇尤為重要。目前應用較多的方法有：1)選擇乳化劑的HLB(hydrophile and lipophile balance親水親油平衡)值法；2)選擇乳化劑的PTlr(Phase—inversion temperatuIe轉相溫度)法。我們主要選擇HLB值法，在具體調配試驗時，參照PIT法。

　　通過查閱或實驗求得被乳化物質的HLB值，找出相應HLB值的乳化劑(對)。并通過試驗選擇效率高、價格合理的乳化劑(對)。

　　HLB值未包括被乳化物和乳化劑的化學結構以及兩者之間的關系。所以還要考慮以下因素：1)一般選用乳化劑要考慮其離子型，以便得到比較穩定的乳液。2)乳化劑與分散相的親和性。根據相似互溶原理，要使油分散，要求乳化劑的憎水基團的結構和油的結構越相似越好。因為這樣的乳化劑和分散相的親合力強，分散效果好，乳化劑的用量也少。3)乳化劑的配合作用。在某些特殊情況下必須使用某特定乳化劑。如果該乳化劑的HLB值與分散相所要求的HLB值差別很大，可以預料乳化效果一定不佳。為了改善這種狀況，就要選擇適當的HLB值的乳化劑來進行調節。并且混合乳化劑的HLB值應接近分散相所要求的HLB值。4)乳化劑體系的特殊要求。作為切削液用乳化劑還應考慮是否對環境造成危害，選擇無毒副作用，容易生物降解和利于排放，起泡性不很強，氣味不大，兼具潤滑防銹等作用的表面活性劑。5)乳化劑的制造工藝。作為工業化生產，原料來源應豐富，使用方便，乳化劑的制造不宜過分復雜。否則成本過高。

　　總之，如何制備性能優良的極壓微乳液，乳化劑的選擇是關鍵。可靠的方法是實驗室篩選，但太費時費事。所以不管乳化何種油或添加劑，都先找出被乳化物質的HLB值并確定相應乳化劑(對)。并參考上述原理，反復試驗，確定所要選擇的乳化劑。

　　(2)極壓潤滑劑的選擇

　　在半合成極壓切削液中，僅僅依靠乳化礦油的潤滑性能是遠遠不夠的。需要加入極壓潤滑添加劑。目前可供選用的極壓潤滑劑可分為油溶性和水溶性兩大類。油溶性極壓潤滑劑，主要以含S、P、Cl等極壓活性元素的化合物為主。由于S、P極壓劑加入到水溶性切削液中容易對多種金屬產生腐蝕，尤其含P化合物，在廢液排放時，因為容易形成微生物富營養源，受到嚴格控制，而盡量慎用。含Cl極壓劑，如氯化石蠟等，由于價格低廉，效果也不錯，其腐蝕性通過加入合適的緩蝕劑而得到抑制。目前，仍是比較常用的切削液極壓劑。加入量以濃縮物8～15％為宜。鉬系極壓劑，雖然價格稍高，但效果好。尤其是有機鉬類化合物，不但極壓潤滑效果好，而且兼具防銹作用，是具有發展前景的一類極壓潤滑劑。作為水溶性極壓潤滑添加劑，目前使用較多的還有硼酸鹽。硼酸鹽極壓劑與含S、P、Cl活性基團極壓劑的極壓潤滑機理有本質上的不同。S、P、Cl極壓劑作用實質上是一種控制性腐蝕現象。因為只有通過它和金屬摩擦表面起化學反應，生成熔點較低和剪切強度較小的化學反應膜，才會起到減少摩擦和防止擦傷及熔焊的作用。一個好的極壓潤滑劑，應該只在極壓抗磨范圍內才能與金屬表面反應，而在較低溫度下是足夠穩定的。目前認為硼酸鹽極壓作用主要是靠其沉積在金屬摩擦副之間，形成一個比基體金屬和S—P型極壓薄膜都軟的良好的彈性薄膜。在高溫和低粘度基礎油中，這種極壓薄膜的形成更為迅速。硼酸鹽極壓劑制備工藝簡單，原料易得，價格低廉。生產中基本無三廢產生。產品無毒、無味，加入量一般不受影響，除具極壓潤滑性能外，往往兼有殺菌防霉及防銹性能。從多年的切削液研究開發經驗得知，硼酸鹽還能明顯改善加工工件的光潔度。高碳羧酸鹽、羧酸酯亦在切削液中應用十分廣泛。

　　(3)防銹劑的選擇

　　切削液在使用過程中，必須對工件和設備有防銹作用。在選擇防銹劑時，既要考慮到水溶性和油溶性的好壞。還要考慮對各種材質的防銹效果。在半合成極壓切削液中主要選擇羧酸皂、鉬酸鹽、硼酸鹽、石油磺酸鹽等。

　　防銹劑的選擇是一個十分復雜的過程。同一種防銹劑因生產廠家不同，原料、生產工藝也不同，性能相差甚遠。要通過大量實踐才能找到合適的防銹添加劑。

　　(4)殺菌防霉劑的選擇

　　在乳化油液中，發臭變質占切削液變質的首位。近20年來開發了多種長效廣譜殺菌劑，可供選用。由于細菌有一定的選擇性和抗藥性。故在切削液中，選擇兩種以上殺菌劑，交替使用。(5)助溶劑、穩定劑、抗硬劑、抗泡劑的選擇和氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能的調配。

　　助溶劑、穩定劑、抗硬劑、抗泡劑雖然加量不大，但作用不小，可根據需要加入。至于氣味、顏色、透明度、粘度等感官性能雖然對產品的使用性能沒有什么影響，但對于商業上的需求是必要的。可視市場需求，進行調配。

　　二、 試驗研究

　　根據上述原理和實踐經驗，參照相關資料，首先考慮幾個比較重要的因素并進行簡單的優化試驗。然后，就各組分的配伍性進行試驗研究，得出較為理想的切削液配方，并經小樣試驗合格后，試制中樣，進行實際應用考察。

　　(1)基礎油的選擇

　　根據經驗，我們將基礎油含量初步確定在25wt％左右。如果含油量過高，則一些水溶性添加劑難以加入，而且產品成本較高。高粘度油生產出的產品的粘度較高，成本高。低粘度油，成本稍低，產品穩定性好，但潤滑性不夠理想。在實際配方中我們采用高低結合的方法，讓較高粘度油如N32與較低粘度油如 N5復配，效果較佳。