Os sistemas coloidais estão presentes em diversos processos nas indústrias química, alimentícia, cosméticas ou manufatureiras. Nas operações de usinagem, os sistemas coloidais
são amplamente utilizados como lubrificantes e refrigerantes. O óleo funciona como lubrificante, reduzindo o atrito entre as superfícies em contato, enquanto a fase aquosa ajuda a remover o calor gerado durante o contato e o tensoativo é usado para auxiliar a dispersão e o transporte das gotículas de óleo para a superfície. Como resultado, são alcançados melhores acabamentos das peças, menor consumo de energia e maior vida útil dos sistemas mecânicos.
A adsorção do tensoativo nas superfícies metálicas depende da estrutura e da concentração do tensoativo no meio de contato, formando desta forma, uma monocamada ou multicamadas que protegem a superficie do metal (Reyes et al., 2005). Os tensoativos desempenham um papel fundamental na lubrificação como também em outras propriedades, como estabilidade, tamanho de gotículas ou na molhabilidade, que afetam diretamente no desempenho dos fluidos de corte (Battaler et al., 2004).
Os tensoativos apresentam características únicas e essenciais num sistema para desenvolvimento de fluidos. Eles modificam o meio reacional permitindo solubilizar espécies de baixa solubilidade ou promover um novo meio que pode modificar a velocidade reacional, a posição de equilíbrio das reações químicas e, em alguns casos, a estereoquímica destas dependendo da natureza da reação, do tipo de reativo (eletrofílico, nucleofílico, etc) e do tipo e forma (catiônica, aniônica, etc) da micela.
Embora o uso de sistemas coloidais para fluidos de corte seja generalizado, os mecanismos de lubrificação ainda não são bem compreendidos. Várias pesquisas foram realizadas para explicar o efeito de lubrificação para os diferentes sistemas.
Bataller et al, (2004) desenvolveram emulsões de óleo em água para fluidos de corte a partir de um óleo parafínico, água dura e borato de monoetanolamina (MEAB) e uma mistura de tensoativo catiônico/não iônico. Os resultados mostraram que as emulsões são muito estáveis com tamanhos de gotículas numa faixa de 50 nm, independente da natureza da água e a faixa de diluição investigada. A elevada estabilidade das emulsões óleo-em-água é devida a utilização de tensoativos catiônicos, pois estes não foram precipitados com os iões metálicos presentes na água dura, dificultando o fenômeno de coagulação. Além disso, a alta estabilidade dessas emulsões, qualquer que seja a dureza da água, também permite uma proteção na superfície metalica, otimizando assim o seu desempenho durante o processo de corte no metal.
Cambiella e colaboradores (2006) estudaram a capacidade de formação de filme de emulsões O/A em função da concentração e do tipo de tensoativo (aniônico, não iônico e catiônico). Os resultados mostraram que as emulsões com forte adsorção na interface aço/óleo/fase aquosa apresentam melhores propriedades lubrificantes nas operações de
laminação. Ao mesmo tempo, as características macroscópicas das emulsões como estabilidade, distribuição do tamanho de gotículas ou taxa de coalescência não parecem afetar o desempenho da lubrificação, embora estejam diretamente relacionadas às propriedades interfaciais. Os autores concluíram que as interações entre o metal e as gotículas de óleo governam o mecanismo de lubrificação e que essa interação é controlada principalmente pela concentração do tensoativo.
Kumar e colaboradores (2010) realizaram ensaios tribológicos em emulsão de óleo/água para fluidos de corte desenvolvido com n-hexadecano (óleo), oleato de sódio (tensoativo aniônico) e água, o aço (DIN 100 Cr6) foi utilizado para os ensaios tribologicos. Os autores concluíram que a emulsão apresenta uma distribuição de gotícula bimodal, as menores gotículas apresentam um papel mais importante na lubrificação do que as gotículas maiores. O maior volume de gotículas ocorre numa faixa de concentração 0.5 mM-1 de tensoativo e 1% de óleo para relação de volume de água, onde também é observado um menor coeficiente de atrito. Também em estudos realizados por Kumar et al., (2010) foi entender os parâmetros que influenciam a separação do filme lubrificantes da superficie metalica em meio aquoso.
Em estudos posteriores realizados por Kumar, et al (2011) foi introduzido tensoativo insolúvel (oleato de sódio) em óleo (n-hexadecano) para alterar a concentração eletrolítica do meio e o potencial de superfície e, assim, observar as condições que permite a passagem mais fácil do óleo através da água para a superfície, a fim de aumentar a lubricidade.
Pottirayil et al (2011) estudaram o efeito do equilíbrio hidrofílico/lipofílico (BHL) na formação das emulsões para fluidos de corte utilizando tensoativos não-iônicos. Os resultados mostraram que a emulsão dispersa por um tensoativo mais lipofílico gera um filme lubrificante mais robusto, constituído principalmente por óxidos orgânicos, quando comparado com a utilização de um tensoativo hidrofílico. Isto ocorre devido o tensoativo lipofílico, em concentrações próximas à concentração micelar critica (CMC), formar uma estrutura de dupla camada onde as caudas hidrofóbicas capturam uma película fina de óleo e sofrem um cisalhamento fácil sob tração. Nesse processo, o óleo se decompõe e os produtos orgânicos decompostos formam um filme na interface reagindo com o substrato ou sendo adsorvidos pelo substrato. A estrutura do óleo e do tensoativo controlam a espessura do filme e sua aderência, assim quanto maior é a espessura do filme menor é o coeficiente de atrito.
Wang et al (2013) estudaram o diagrama de fase pseudo-ternário do sistema de microemulsão de óleo de rícino/TX-100/1-butanol/[BMIM] [BF4] utilizando 400SN como óleo base lubrificantes de referência. A lubricidade do sistema de microemulsão foi avaliada
utilizando um tribometro de quatro esferas. Os resultados para os ensaios de atrito e desgaste indicaram que as microemulsões desemvolvidas mostraram um baixo coeficiente de atrito e formaram diâmetros de escara de desgaste menores comparado com o lubrificante 400SN comercialmente disponível. Este resultado indica que as microemulsões de líquidos iônico (IL) à base de óleo vegetal têm um excelente potencial como bases biolubrificantes renováveis.
Santos, et al (2017) investigaram a lubricidade de emulsões O/A variando a concentração de tensoativo aniônico (1%, 2,5% e 5%) e óleo epoxidado (5%, 10%, 15%, 20% e 25%). Os resultados mostraram que uma baixa concentração de tensoativo promove a redução do atrito e do desgaste. Com base no desempenho tribológico, as emulsões com 5% e 10% de óleo epoxidado são mais adequados.