Chương I Tổng quan I.1 Dầu gia công kim loại [1] [5] I.1 Giới thiệu chung Trong thời đại thao tác công cụ máy bằng tay, dầu cắt được sử dụng với mục đích làm giảm ma sát giữa vật cắt và dao cắt, chủ yếu là sử dụng 1 lượng nhỏ dầu cắt có tính dầu. Khi thay đổi từ dụng cụ thép gió sang dụng cụ siêu cứng, nếu máy móc trở thành thiết bị được điều khiển tự động, thì năng suất sản xuất sẽ tăng đột biến, thao tác của máy móc được tự động hoá, thì mục đích sử dụng dầu cắt bị biến đổi. Dầu gia công kim loại hay còn gọi dầu tưới nguội, dầu làm mát, dầu cắt gọt kim loại là loại chất lỏng được pha chế từ dầu gốc và phụ gia sử dung trong quá trình gia công, cắt gọt kim loại, nhằm làm mát, làm trơn điểm gia công, độ chính xác gia công và độ nhám về mặt sẽ được cải thiện, giảm được ma sát của dao cắt. Dầu cắt còn làm rửa trôi mạt cắt ra khỏi dụng cụ gia công hay vật cắt, cũng làm giảm phát sinh những sai sót gia công xảy ra do tích tụ vụn cắt.
Hơn nữa, cũng giúp ích cho việc phòng tránh sự biến dạng do nhiệt của máy bởi lượng nhiệt phát sinh khi gia công.2 Phân loại Dầu gia công kim loại gồm 2 loại chính: Dầu không pha: là những dầu khi sử dụng không cần pha thêm dung môi. Chúng thường được sử dụng trong những giai đoạn gia công phát sinh ít nhiệt hoặc cần bôi trơn tốt. Dầu pha: là những loại dầu khi sử dụng cần pha thêm dung môi (nước) để tạo thành dạng nhũ tương. Loại này thường được sử dụng trong các giai đoạn gia công phát sinh nhiệt lớn và cần mức độ bôi trơn thấp.
Tùy theo yêu công công việc mà tỷ lệ dầu: nước có thể thay đổi. Sinh viên: Phạm Thị Thanh Hương - MT1801 Page 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG I.3 Hiệu quả sử dụng Với việc sử dụng dầu cắt để làm mát, làm trơn điểm gia công, độ chính xác gia công và độ nhám về mặt sẽ được cải thiện, giảm được ma sát của dao cắt. Dầu cắt còn làm rửa trôi mạt cắt ra khỏi dụng cụ gia công hay vật cắt, cũng làm giảm phát sinh những sai sót gia công xảy ra do tích tụ vụn cắt. Hơn nữa, cũng giúp ích cho việc phòng tránh sự biến dạng do nhiệt của máy bởi lượng nhiệt phát sinh khi gia công.
Những năm gần đây, người ta thường sử dụng phương pháp gia công bôi trơn với 1 lượng rất nhỏ dầu hay gia công không dùng dầu cắt do liên quan đến tiết kiệm năng lượng hay việc sẽ ảnh hưởng nếu thải dầu ra môi trường. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu những loại dầu như dùng dầu dạng phi dầu mỏ nhằm giảm thải ra môi trường.1 Khái niệm nhũ tương Nhũ tương: là một hệ phân tán cao của hai chất lỏng mà thông thường không hòa tan được với nhau. Tùy theo môi trường chất phân tán mà người ta gọi là nhũ tương nước trong dầu hay dầu trong nước.2 Phân loại nhũ tương [2] [3] [4] Nhũ tương được phân loại theo tính chất của pha phân tán và môi trường phân tán hoặc theo nồng độ pha phân tán trong hệ. - Theo cách phân loại dầu: Người ta chia thành nhũ tương chất lỏng không phân cực trong chất lỏng phân cực (VD: nhũ tương dầu trong nước) là các loại nhũ tương thuận hoặc nhũ thương loại 1, nhũ tương chất lỏng phân cực trong chất lỏng không phân cực (VD: nhũ tương nước dầu) là nhũ tương nghịch hoặc nhũ tương loại hai.
+ Nhũ tương loại một thường được kí hiệu D/N: pha phân tán là dầu còn pha liên tục là nước + Nhũ tương loại hai thường được kí hiệu N/D: pha phân tán là nước còn pha liên tục là dầu. + Theo cách phân chia thứ hai: Nhũ tương được chia thành dạng nhũ Sinh viên: Phạm Thị Thanh Hương - MT1801 Page 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG tương loãng, đậm dặc, rất đậm đặc. Nhũ tương loãng: là nhũ tương chứa độ 0,1% pha phân tán. Ví dụ điển hình cho loại nhũ tương này là nhũ tương dầu máy trong nước tạo nên khi máy hơi nước làm việc Các hạt nhũ tương loãng có kích thước rất khác với kích thước của các nhũ tương đặc và rất đậm đặc.
Các nhũ tương loãng là hệ phân tán cao có đường kính hạt dao động xung quanh 10 -5 cm, nghĩa là gần với kích thước hạt chất nhũ hóa đặc biệt. Thí nghiệm cho biết, hạt của các nhũ tương này có độ linh động điện li và mạng điện tích. Điện tích xuất hiện trên các pha phân tán của các hạt nhũ này là do sự hấp phụ các ion của các lớp điện ly vô cơ có mặt trong môi trường, đôi khi với một lượng cực kì nhỏ. Khi không có những chất điện ly lạ thì bề mặt các hạt của nhũ tương này là do sự hấp phụ của các ion hydroxyl hoặc hydro có mặt trong nước do sự hấp phụ ion hóa các phân tử nước.
Nhũ tương đậm đặc: Là những hệ phân tán lỏng – lỏng chứa một lượng tương đối lớn pha phân tán, đạt tới 74% thể tích. Nồng độ này được xem là cực đại cho nhũ tương đậm đặc, vì trong trường hợp là nhũ tương đơn phân tán thì nó ứng với thể tích cao nhất của các giọt hình cầu không bị biến dạng cho dù kích thước của hạt nhỏ như thế nào. Đối với nhũ tương pha phân tán giới hạn này có tính chất quy ước vì trong nhũ tương đó, các giọt nhỏ có thể vận chuyển giữa các giọt lớn. Vì vậy nhũ tương đậm đặc thường được chế tạo bằng phương pháp phân tán nên kích thước của hạt tương đối lớn, vào khoảng 0,1 - 1µm và lớn hơn.
Như vậy các hạt trong các hệ đó có thể thấy được dưới kính hiển vi thường, chúng được xếp vào loại các hệ vi dị thể. Các giọt nhũ tương đậm đặc cũng có chuyển động Brown và chuyển động đó càng mạnh khi kích thước giọt càng nhỏ. Các nhũ tương đậm đặc dễ sa lắng và sự sa lắng càng dễ dàng nếu sự khác biệt về khối lượng riêng giữa pha phân tán và môi trường phân tán càng cao. Nếu pha phân tán có khối lượng riêng bé hơn môi trường phân tán thì sẽ có sự sa lắng ngược, nghĩa là các giọt nổi lên trên hệ.
Độ bền vững của nhũ tương đậm đặc có thể được quy định bởi các Sinh viên: Phạm Thị Thanh Hương - MT1801 Page 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG nguyên nhân khác nhau, phụ thuộc vào bản chất của nhũ hóa. Vì thế cần phải biết bản chất của nhũ hóa dùng để chế tạo nhũ tương thuộc loại nào thì mới khảo sát nguyên nhân của tính bền vững tập hợp của nhũ tương đậm đặc. Nhũ tương rất đậm đặc: thường là các hệ lỏng – lỏng trong đó độ chứa của pha phân tán vượt quá 74% thể tích. Đặc điểm của nhũ tương này là sự biến dạng tương hỗ của các giọt của pha phân tán do đó các giọt có hình đa diện và được ngăn cách với nhau bởi màng mỏng môi trường phân tán.
Do sự sắp xếp chặt chẽ của các giọt nhũ tương đậm đặc nên chúng không có khả năng sa lắng và có tính chất giống như của gel. Các nhũ tương rất đậm đặc trong những điều kiện xác định có thể được chế tạo với độ chứa rất lớn về thể tích của pha phân tán và với một độ chứa rất nhỏ của môi trường phân tán. Dung dịch chất nhũ hóa nằm giữa các hạt của pha phân tán dưới dạng những màng mỏng. Độ dày của màng các nhũ tương này có thể đạt tới 100A 0 hoặc bé hơn, tùy thuộc vào bản chất cảu chất nhũ hóa.
Để chế tạo ra nhũ tương có nồng độ cao hơn nữa thì độ bền vững của hệ sẽ bị phá vỡ. Tính chất cơ học của các nhũ tương rất đậm đặc càng cao khi nồng độ của nhũ tương càng lớn. Các tác nhân tạo nhũ. Các tác nhân tạo nhũ đóng góp một phần quan trọng trong quá trình làm ổn định nhũ tương.
Chỉ trong thời gian gần đây, một số tác nhân tạo nhũ mới được đưa vào sử dụng rộng rãi. * Phân loại các tác nhân tạo nhũ Nếu phân loại một cách đơn giản thì có thể chia các tác nhân tạo nhũ thành 3 dạng như sau: - Các chất hoạt động bề mặt - Các chất có sẵn trong tự nhiên - Các chất rắn phân tán mịn Sự phân chia này có tính ước lệ và tùy thuộc vào cách chia của người nghiên cứu vì các chất có sẵn trong tự nhiên là chất hoạt động bề mặt. Sự phân chia này đã giúp phát hiện ra trong nhóm thứ nhất có chứa các chất Sinh viên: Phạm Thị Thanh Hương - MT1801 Page 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG tẩy rửa tổng hợp. Trong khi nhóm thứ hai chứa các vật liệu như: alginat, gốc xenlulo, các chất lỏng và sterol.
Nhóm thứ ba chỉ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. * Phân loại chung a. Anionic: +) Axit Cacboxylic +) Este Sunfuric +) Alken sunfonic axit +) Alkin sunfonic vòng thơm +) Các keo anion ưa nước b. Cationic +) Muối amin +) Hợp chất có 4 nhóm amoni +) Các bazơ không có nitơ c.
Các chất trung tính +) Liên kết ete +) Liên kết amin Phân loại theo tính chất của chất hoạt động bề mặt - Các hợp chất chính có sẵn trong tự nhiên đưa ra: alginat, các chất có nguồn gốc xenlulo, các keo không tan trong nước, các chất béo. - Người ta nhận thấy rằng, đối với các chất rắn có thể bị phân chia và phân tán nhỏ chỉ có một số hữu hạn các hợp chất có thể làm tác nhân nhũ tương hóa. - Các tác nhân nhũ hóa bằng chất hoạt động bề mặt I. Cách nhận biết nhũ tương dầu nước và nhũ tương nước dầu Nhũ tương được xác định bằng cách xác định tính chất của pha ngoài như sau: - Xác định khả năng thấm ướt của nhũ bề mặt ghét nước.
- Thử khả năng hòa tan của nước vào nhũ tương. Sinh viên: Phạm Thị Thanh Hương - MT1801 Page 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG - Thêm vào nhũ tương 1 chất màu có thể hòa tan vào môi trường phân tán và nhuộm màu môi trường ấy. - Xác định độ dẫn điện của nhũ tương. Nếu nhũ không thấm ướt bề mặt ghét nước, có thể hòa tan vào nước: Nhũ bị nhuộm màu khi thêm chất màu hòa tan trong nước, có độ dẫn điện cao thì nhũ tương đó thuộc loại dầu/nước.
