水溶性脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯在切削液中的润滑与防腐蚀协同机制研究

《Journal of Molecular Liquids》：Synergistic mechanisms between lubrication and anti-corrosion of water-soluble fatty alcohol polyoxyethylene ether phosphate esters in cutting fluids

本文系统研究了三种不同碳链长度的水溶性脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯（CnPPEs）作为切削液添加剂的多功能协同机制。研究表明，CnPPEs通过在金属表面形成致密沉积膜，使体系摩擦系数从0.375降至0.049，磨损率低至7.64?μm3·N?1·m?1，展现卓越的减摩抗磨性能。其磷酸基团与长链烷基的协同作用实现了润滑-防腐蚀一体化功能，为微平台场景下的绿色加工提供了新策略。

　　

材料

脂肪醇聚氧乙烯醚（99.0%）购自沙索（中国）化学有限公司。五氧化二磷（98.5%）购自上海麦克林生化科技有限公司。甲苯（99.5%）、乙醇（EtOH，分析纯）和石油醚（PE，分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司。超纯水（ρ ≥ 18 MΩ*cm，25°C）由实验室纯水设备（Spring-R10，研究纯水技术有限公司）制备。所有试剂未经进一步纯化直接使用。

CnPPEs的化学结构

以C₁₀PPE为例，其分子结构通过¹H NMR谱图确认。图2a展示了其在CDCl₃中的¹H NMR谱图及峰位归属，峰面积积分与分子结构一致。C₁₂PPE和C₁₈PPE的¹H NMR谱图见图S1。根据图2b的FTIR分析，2958 cm^?1处的吸收峰与-CH₃和-CH₂基团的伸缩振动相关。1462 cm^?1和1380 cm^?1处观察到的峰分别对应-CH₂弯曲振动和-CH₃对称变形振动。1240 cm^?1和1080 cm^?1处的强吸收带归因于P=O和P-O-C的伸缩振动。这些结果共同证实了目标产物的成功合成。

结论

总之，本研究采用不同碳链长度的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯（CnPPEs）作为关键润滑添加剂，与纯水混合构建了水基切削液体系。系统评估表明该体系的综合性能与CnPPEs的碳链结构、浓度及体系特性密切相关。