CN101698808A - 含纳米六方氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油及制备方法 - Google Patents
含纳米六方氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于润滑剂技术领域，涉及一种含纳米六方氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油及制备方法，用于板带钢的冷轧工艺润滑。乳化油成分重量百分比为：纳米六方氮化硼粒子：0.2-1％、12℃棕榈油：62-72％、硫化蓖麻油：0-5％、Span-80：10-12％、Tween-60：6-8％、油酸：5-6％、三乙醇胺：1.5-2％、活性物35％-45％的石油磺酸钠：4-5％、磷酸三甲酚酯：0-2％。制备方法为：采用配方中的乳化剂即Span-80与高分子脂肪酸即油酸，通过表面修饰与分子络合的方法来达到分散纳米粒子的目的，既不改变纳米六方氮化硼的性质，又不影响原轧制乳化液的稳定及防锈性能。含纳米氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油用水稀释成体积浓度为2％-8％的乳化液后，可以直接用于板带钢的冷轧过程，且极压润滑性能高、冷却好，防锈周期长，使用安全环保。
Description
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域，用于板带钢的冷轧工艺润滑，更具体的就是一种含纳米六方氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油及制备方法。
背景技术
轧制工艺润滑技术通过乳化液来满足当前轧钢生产中节能降耗，清洁生产，提高产品质量之需要。而随着现代轧机轧制速度、压下量及用户对产品表面质量要求的不断提高，对冷轧乳化液的极压润滑性能提出了更高的要求。而现用板带钢冷轧乳化液大多存在承载能力相对不足，润滑不充分的问题。或因加入了过多的传统极压润滑剂，不仅会因硫、磷等活性元素过量，而使轧件表面易锈蚀，还会因恶化工人工作环境，达不到安全环保的使用要求。
纳米技术的兴起和发展，促进了纳米粒子在润滑领域的应用基础研究，并取得了一些成果。但目前国内外纳米润滑的研究重点主要集中在对重要机械设备的润滑如汽车发动机及重要传动轴承润滑油的研究，在工艺润滑方面，尤其是板带钢轧制乳化液方面的研究相对较少。原因主要在于含纳米粒子的轧制乳化液，不仅存在纳米粒子在乳化油中分散问题，还存在乳化液自身的稳定性问题。如果采用化学方法对纳米粒子进行分散，不仅会极大地改变纳米粒子地原有性质，而且化学分散剂对乳化液自身的稳定性及其他性能产生影响。
综上所述，如何在不改变纳米粒子性质及不牺牲乳化液稳定、防锈性能的前提下，实现纳米粒子在乳化液中的稳定分散，且获得高极压润滑性能的板带钢冷轧乳化液已成为研发新一代轧制乳化液迫待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种含纳米六方氮化硼粒子、使用安全环保、高极压润滑性能的板带钢冷轧乳化油。
一种含纳米六方氮化硼的板带钢冷轧乳化油，其主要组分及重量配比，见表1：
表1
| 序号 | 主要组分 | (Wt％) |
| 1 | 纳米六方氮化硼粒子 | 0.2-1 |
| 2 | 12℃棕榈油 | 62-72 |
| 3 | 硫化蓖麻油 | 0-5 |
| 序号 | 主要组分 | (Wt％) |
| 4 | Span-80 | 10-12 |
| 5 | Tween-60 | 6-8 |
| 6 | 油酸 | 5-6 |
| 7 | 三乙醇胺 | 1.5-2 |
| 8 | 活性物35％-45％的石油磺酸钠 | 4-5 |
| 9 | 磷酸三甲酚酯 | 0-2 |
该乳化油的制备方法：
采用配方中的乳化剂即Span-80与高分子脂肪酸即油酸，通过表面修饰与分子络合的方法来达到分散纳米粒子的目的，此法既不改变纳米六方氮化硼的性质，又不影响原轧制乳化液的稳定及防锈性能。具体步骤为：
第一步：将Span-80、油酸及纳米六方氮化硼粒子依次加入烧杯中，放在转速为400-500转/分恒温磁力搅拌器，边搅拌边加热至60℃后，恒温加热搅拌10分钟取下，以备后面工序使用；
第二步：将12℃棕榈油、硫化蓖麻油、磷酸三甲酚酯、活性物35％-45％的石油磺酸钠依次加入烧杯后，放在转速为400-500转/分钟的恒温磁力搅拌器上边搅拌边加热至90℃后，恒温搅拌30分钟；然后继续搅拌且降温至60℃后；加入第一步所得混合物、Tween-60及三乙醇胺，恒温搅拌30分钟；继续搅拌冷却至室温，即配制成含纳米六方氮化硼粒子的冷轧乳化油。
上述配方中所用的纳米六方氮化硼，粒子的大小为20-100nm。
按照本发明提供的制备方法，根据具体的使用需要，可以在制备过程中的第二步中添加入抗氧剂、降凝剂等。
本发明的有益成果：纳米氮化硼粒子的加入不仅使板带钢冷轧乳化液具有传统极压润滑剂形成化学反应膜的润滑作用，还具有了固体润滑材料的一些特点：由于轧辊与板带钢表面的凹凸不平，纳米氮化硼粒子一方面可填充在凹凸的表面，形成沉积膜，减少磨损；另一方面近似球形的纳米粒子在轧辊与板带钢表面起到了“球轴承”的作用，变滑动摩擦为滚动摩擦，从而显著的提高了轧制乳化液的润滑性能。因此，本发明中纳米氮化硼粒子的引入，可以降低甚至替代传统硫、磷极压润滑剂在板带钢冷轧乳化液中的使用。
本发明的含纳米氮化硼粒子的板带钢冷轧乳化油用水稀释成体积浓度为2％-8％的乳化液后，可以直接用于板带钢的冷轧过程，且极压润滑性能高、冷却好，防锈周期长，使用安全环保。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
主要组分及重量配比，见表2
表2
| 序号 | 组分名称 | 重量(g) |
| 1 | 纳米六方氮化硼粒子 | 0.2 |
| 2 | 12℃棕榈油 | 66.6 |
| 3 | 硫化蓖麻油 | 4.0 |
| 4 | Span-80 | 10.5 |
| 5 | Tween-60 | 7.0 |
| 6 | 油酸 | 5.0 |
| 7 | 三乙醇胺 | 1.7 |
| 8 | 活性物45％的石油磺酸钠 | 4.0 |
| 9 | 磷酸三甲酚酯 | 1.0 |
制备方法：
第一步：为了使纳米氮化硼粒子达到更好的分散效果及实验操作的方便，故将用于纳米粒子分散的组分扩大10倍，即用105克Span-80、50克油酸、2克纳米氮化硼粒子依次加入烧杯中，放在恒温加热磁力搅拌器上，加热至60℃后，恒温搅拌30分钟，冷却后以备后用。
第二步：65.2克12℃棕榈油、4克硫化蓖麻油、1克磷酸三甲酚酯、4克活性物45％的石油磺酸钠依次加入烧杯，放在转速400-500转/分钟的恒温磁力搅拌器上，边搅拌边加热至90℃后，恒温搅拌30分钟，然后搅拌且降温至60℃；当温度降至60℃时，加入16.1克第一步所得混合物、7克Tween6及1.7克三乙醇胺搅拌30分钟后，继续搅拌冷却至室温即可得含纳米六方氮化硼粒子得板带钢冷轧乳化油。钢材厂根据生产实际情况，将乳化油用水稀释成体积浓度为2-8％的乳化液，即得可以直接使用于板带钢冷轧生产过程中。
实施例2
主要组分及重量配比，见表3 表3
| 序号 | 组分名称 | 重量(g) |
| 1 | 纳米六方氮化硼粒子 | 1.0 |
| 2 | 12℃棕榈油 | 70.8 |
| 3 | 硫化蓖麻油 | 0 |
| 4 | Span-80 | 10.5 |
| 5 | Tween-60 | 7.0 |
| 6 | 油酸 | 5.0 |
| 7 | 三乙醇胺 | 1.7 |
| 8 | 活性物45％的石油磺酸钠 | 4.0 |
| 9 | 磷酸三甲酚酯 | 0 |
实施例2的组合制备工艺同实施例1。只是各组分所占的重量比有所不同。
实施例3
主要组分及重量配比，见表4
表4
| 序号 | 组分名称 | 重量(g) |
| 1 | 纳米六方氮化硼粒子 | 0.6 |
| 2 | 12℃棕榈油 | 66.2 |
| 3 | 硫化蓖麻油 | 4.0 |
| 4 | Span-80 | 10.5 |
| 5 | Tween-60 | 7.0 |
| 6 | 油酸 | 5.0 |
| 7 | 三乙醇胺 | 1.7 |
| 序号 | 组分名称 | 重量(g) |
| 8 | 活性物45％的石油磺酸钠 | 4.0 |
| 9 | 磷酸三甲酚酯 | 1.0 |
实施例3的组合制备工艺同实施例1。只是各组分所占的重量比有所不同。
其中实施例3性能较佳，所配置成的乳化液的摩擦学性能和轧制润滑性能，如下表所示：制得的实施例3，性能指标如表5：
表5
Claims (3)
1.一种含纳米六方氮化硼的板带钢冷轧乳化油，其特征在于乳化油成分重量百分比为：纳米六方氮化硼粒子：0.2-1％、12℃棕榈油：62-72％、硫化蓖麻油：0-5％、Span-80：10-12％、Tween-60：6-8％、油酸：5-6％、三乙醇胺：1.5-2％、活性物35％-45％的石油磺酸钠：4-5％、磷酸三甲酚酯：0-2％。
2.如权利要求1中所述的一种含纳米六方氮化硼的板带钢冷轧乳化油，其特征是制备方法为：采用配方中的乳化剂即Span-80与高分子脂肪酸即油酸，通过表面修饰与分子络合的方法来达到分散纳米粒子的目的，此法既不改变纳米六方氮化硼的性质，又不影响原轧制乳化液的稳定及防锈性能；具体步骤为：
第一步：将Span-80、油酸及纳米六方氮化硼粒子依次加入烧杯中，放在转速为400-500转/分恒温磁力搅拌器，边搅拌边加热至60℃后，恒温加热搅拌10分钟取下，以备后面工序使用；
第二步：将12℃棕榈油、硫化蓖麻油、磷酸三甲酚酯、活性物35％-45％的石油磺酸钠依次加入烧杯后，放在转速为400-500转/分钟的恒温磁力搅拌器上边搅拌边加热至90℃后，恒温搅拌30分钟；然后继续搅拌且降温至60℃后；加入第一步所得混合物、Tween-60及三乙醇胺，恒温搅拌30分钟；继续搅拌冷却至室温，即配制成含纳米六方氮化硼粒子的冷轧乳化油。
3.如权利要求2中所述的一种含纳米六方氮化硼的板带钢冷轧乳化油的制备方法，其特征是所用的纳米六方氮化硼，粒子的大小为20-100nm。
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