Métodos de prueba de rendimiento para aditivos resistentes al agua dura en fluidos para trabajar metales

En la industria de fluidos para trabajar metales, la motivación inicial para estudiar el "poder dispersante del jabón de calcio/magnesio" de los tensioactivos proviene de un problema común en las aplicaciones de campo. Los componentes de ácidos grasos en los fluidos para trabajar metales reaccionan fácilmente con calcio, magnesio y otros iones de agua dura. Esta reacción genera jabones metálicos insolubles en agua.

Al hervir agua en casa, estos iones de calcio y magnesio forman cal. En el sistema de circulación de los fluidos para trabajar metales, aparecen como jabones de calcio/magnesio de ácidos grasos. Estas sustancias insolubles actúan como "espuma parecida a la cuajada". Flotan y se adhieren a cualquier superficie sólida que tocan, incluidas máquinas herramienta, piezas de trabajo y filtros, provocando contaminación y obstrucciones graves.

Dado que son insolubles en agua, solo tenemos dos opciones en el diseño de la formulación: dejar que se aglomeren o que se dispersen . Nuestra expectativa es descomponer estos jabones de calcio y magnesio en partículas suficientemente finas y mantenerlos suspendidos de manera uniforme y estable en todo el sistema.

Para lograr este objetivo, los formuladores deben estudiar en profundidad la estabilidad de los aditivos de las fórmulas en ambientes de agua dura. Las partículas sólidas sumergidas en líquido se agrupan fácilmente y se hunden o flotan. Sin embargo, excelentes tensioactivos pueden dispersar estas partículas sólidas agrupadas en puntos diminutos, evitando que se vuelvan a agregar. Esta habilidad se llama poder de dispersión..

En la industria, esto generalmente se evalúa midiendo el poder dispersante frente al "jabón de calcio". Generalmente se cree que las sustancias con un excelente poder dispersante del jabón de calcio también exhibirán efectos de dispersión sobresalientes sobre otras partículas sólidas.

¿Cómo podemos evaluar científicamente esta capacidad? Actualmente, la industria utiliza principalmente los dos métodos de prueba principales siguientes:

Método 1: Determinación del poder para dispersar el jabón de calcio (método de valoración acidimétrica)

Este método se refiere principalmente a la norma nacional china GB/T 7463-2008: Agentes tensioactivos - Determinación del poder para dispersar el jabón de calcio - Método de titulación acidimétrica (método Schoenfeldt modificado).

• Definición: El poder de dispersar el jabón de calcio se refiere a la masa (en gramos) de jabón que se puede dispersar completamente con 1 g de aditivo . Cuanto mayor sea este valor, mayor será el poder dispersante del producto.

• Resumen del método:
  Prepare una solución acuosa de jabón al 0,5% (fracción en masa). Déjelo reposar a la temperatura de prueba durante 24 horas y luego tome una alícuota de esta solución. Mezcle esta solución con una solución diluida que contenga una cantidad específica de dispersante. A continuación, agregue un volumen específico de agua dura estándar con una dureza de calcio conocida. Deje reposar la mezcla a la temperatura de prueba durante 1 hora (permitiendo que el jabón de calcio no disperso flocule y flote hacia la superficie). Finalmente, utilizando verde de bromocresol como indicador, valore el jabón de calcio disperso en la capa líquida transparente inferior utilizando una solución de valoración de ácido clorhídrico estándar.

Método 2: Determinación del poder dispersante del jabón de cal (método LSDP)

• Descripción general del método:
  LSDP (poder de dispersión del jabón de cal) se refiere a la cantidad mínima de dispersante necesaria para dispersar completamente los jabones metálicos insolubles (jabones de calcio y magnesio) en condiciones de prueba. Generalmente se expresa como la fracción de masa del dispersante (tensioactivo) necesaria para el oleato de sodio en un agua dura específica. Cuanto menor sea este valor, menos producto químico se necesitará para la dispersión, lo que indica un poder dispersante más fuerte.

• Reactivos y Equipos:

  1. Solución de oleato de sodio al 0,5 % (5 g/l): Puede preparar una solución acuosa de 5 g/l utilizando oleato de sodio puro. Alternativamente, pese de 2 a 3 g de ácido oleico químicamente puro, disuélvalo en 500 ml de agua destilada calentándolo y agregue 0,5 g de carbonato de sodio anhidro en tandas para ajustar el pH de la solución final a 8-9.

  2. Agua dura estándar de 1000 ppm: Pesar 0,665 g de cloruro de calcio anhidro y 0,986 g de sulfato de magnesio heptahidratado. Disolverlos en agua destilada y diluir a 1000ml (esto equivale a una dureza de 1g CaCO3/L).

  3. Solución dispersante: La concentración debe ser de 2,5 g/L (es decir, 0,25 %).

  4. Equipo: Una probeta medidora con tapón de vidrio de 100 ml (o un tubo colorimétrico con tapón de vidrio de 30 ml).

• Procedimiento operativo:
  A temperatura ambiente (generalmente mantenida a 25 °C), use una pipeta para transferir 5 ml de solución de oleato de sodio de 5 g/l a la probeta medidora con tapón de vidrio de 100 ml. Agregue una cantidad adecuada de la solución de prueba dispersante (se recomiendan 5 ml para la prueba inicial). Luego, agregue 10 ml de agua dura estándar y llénelo con agua destilada hasta la marca de 30 ml. Insertar el tapón e invertir el cilindro 20 veces, volviendo cada vez a la posición inicial. Déjalo reposar durante 30 segundos y observa el estado del líquido. Si hay precipitación cohesiva dentro de la solución transparente, indica que la cantidad de dispersante es insuficiente. Debe aumentar la cantidad de dispersante y volver a realizar la prueba. El punto final de la titulación se alcanza cuando el líquido en el cilindro aparece como una emulsión semitransparente sin grandes aglomerados presentes.

• Fórmula de cálculo:
  LSDP (%) = [(V1 × 0,25%) / (V2 × 0,5%)] × 100
  (donde V1 es el volumen de la solución dispersante necesaria para alcanzar el punto final; V2 es el volumen de 5 ml de la solución de oleato de sodio).

Resumen y aplicación industrial

Los dos métodos de prueba mencionados anteriormente caracterizan el poder dispersante del jabón de calcio de los aditivos desde diferentes ángulos, pero esencialmente conducen al mismo resultado. Generalmente, los fabricantes de aditivos utilizan estas pruebas para cuantificar las métricas de monómeros, mientras que las plantas terminales de mezcla de fluidos para trabajar metales prefieren probar directamente la tolerancia al agua dura de los productos terminados. Ambos enfoques son muy eficaces.

Como expertos en síntesis que se centran en aditivos de alta gama para fluidos para trabajar metales, Ruqinba ha realizado investigaciones a largo plazo sobre tecnologías de resistencia al agua dura. Nuestros productos principales de alcohol éter carboxilato (AEC), 9H-LF y M10 , se crearon específicamente para resolver el desafío de la dispersión de jabón de calcio en condiciones de agua adversas.

Después de rigurosas pruebas de laboratorio de acuerdo con GB/T 7463-2008 (Método 1), , el poder de dispersión del jabón de calcio de Ruqinba 9H-LF alcanzó un notable 80,5 (lo que significa que 1 g de 9H-LF puede dispersar poderosamente 80,5 g de jabón de calcio). Este rendimiento de datos excepcionalmente sobresaliente lo convierte en la mejor opción para muchos técnicos y formuladores de I+D cuando se trata de agua de alta dureza y condiciones de mecanizado de alta carga, lo que le ha valido un amplio reconocimiento dentro de la industria.