CN104342261A

CN104342261A - 乳化油组合物及其用途

Info

Publication number: CN104342261A
Application number: CN201410496134.7A
Authority: CN
Inventors: 杨兰; 王士庭; 吴滨; 杨志东; 张旭; 李谨
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2015-02-11

Abstract

本发明涉及一种乳化油组合物及其用途，主要解决现有乳化液技术使用过程中铁皂过多，堵塞管道，难于过滤，影响板面质量和乳化液使用性能的问题。本发明通过采用以重量份数计包括以下组份：a)30～40份基础油，b)40～50份非脂肪酸型润滑剂，c)2～5份极压剂，d)1～5份防锈剂，e)5～10份表面活性剂，f)0.1～5份抗氧剂的技术方案较好地解决了该问题，满足普碳钢冷轧轧制工艺要求，可用于现代大型多机架连轧轧机，也可用于多辊单机架可逆式轧机轧制工艺。

Description

乳化油组合物及其用途

技术领域

本发明涉及一种乳化油组合物及其用途。

背景技术

钢板轧制作为金属无损耗的成型加工方式，在钢铁机械行业中被广泛应用，作为高技术含量的冷轧加工，其加工方式被人们高度重视。在钢板轧制工艺过程中通常需要使用润滑冷却介质，即钢板轧制油，其主要分为两类：纯油型和乳化型钢板轧制油。纯油型轧制油具有较好的润滑极压性能，但其冷却性较差，不能及时带走轧制过程中产生的热量，导致现场油雾较大，影响现场工作环境。同时，随着现代轧制工艺的进步，目前轧制工艺所要求的轧制速度越来越快，对轧制过程中的冷却要求也逐渐提高，进而对乳化型钢板轧制油的需求也越来越大。

近年来钢板轧制乳化油公开的专利较多，如文献CN102851107A公开了一种普碳钢冷轧板防锈油组合物，该组合物主要包括：石油磺酸镁15～17％，环烷酸锌8～10％，N-油酰基胺酸十八胺12～14％，壬基酚聚氧乙烯醚6～7％，天然动植物油脂16～18％，2，6-二叔丁基对甲酚4～6％，2，6-二叔丁基酚3～5％，余量为矿物油，并且矿物油在45℃下运动粘度33～35mm²/s。文献CN102952611A公开了一种冷轧薄板轧制油组合物，该组合物主要包括：(a)60～85％多元醇酯类油性剂，(b)0.1～2.0％非离子型高分子表面活性剂，(c)3.0～10.0％非离子型酯醚型表面活性剂，(d)5～15硫化物极压抗磨剂，(e)0.5～5％含磷极压抗磨剂，(f)0.5～5防锈剂，(g)2～15矿物油基础油，(h)0.1～2抗氧剂。但这些专利文献实施例中均采用脂肪酸类添加剂(例如不饱和脂肪酸)提高其润滑极压性，导致乳化油酸值较高，现场使用时产生大量铁皂，堵塞管道，难于过滤，影响乳化油稳定及使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术存在乳化油游离脂肪酸较高，酸值较大，轧制时产生大量铁皂，导致乳化油使用稳定性较差、铁皂堵塞管道、难于过滤的问题，提供一种新的乳化油组合物。该组合物采用非脂肪酸类添加剂提高乳化液润滑性能，降低其酸值，减少铁皂，从而使轧制乳化油具有较好的使用性能，轧制系统能正常循环，并可以满足现代高速轧机轧制工艺对乳化油润滑的要求。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的乳化油组合物的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种乳化油组合物，以重量份数计包括以下组分：

a)25～40份基础油；

b)45～60份非脂肪酸型润滑剂；

c)1～5份极压剂；

d)1～5份防锈剂；

e)5～10份表面活性剂；

f)0.1～5份抗氧剂；

所述基础油选自深度精制矿物油；

所述非脂肪酸型润滑剂选自植物油类润滑剂、醇类润滑剂或酯类润滑剂中的至少一种；

所述极压剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、油酸钾、十八烷基硫磷酸锌、硼酸酷、硫化脂肪酸甲基酯、磷酸酯、硫化脂肪、硫化动物油、烷基硫化物或硫磷钼中的至少一种；

所述防锈剂选自对叔丁基苯甲酸、苯甲酸单乙醇胺、对硝基苯甲酸单乙醇胺、癸二酸单乙醇胺、十二烯基丁二酸二乙醇胺、十二苯磺酸钠、十八苯磺酸胺、聚烷氧基磷酸酯二乙醇胺或硼酸单乙醇胺中的至少一种；

所述表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或石油磺酸钠中的至少一种；

所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚、N-苯基萘胺、苯三唑十八胺盐或烷基二苯胺中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述植物油类润滑剂选自棕榈油、大豆油、蓖麻油或椰子油；所述醇类润滑剂选自碳十二十四醇、异十三醇或正辛醇；所述酯类润滑剂选自季戊四醇油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯或饱和酸酯。

上述技术方案中，优选地，所述非脂肪酸型润滑剂选自植物油类润滑剂、醇类润滑剂或酯类润滑剂中的至少两种。

上述技术方案中，优选地，基础油的用量为30～40份；非脂肪酸型润滑剂的用量为50～60份；极压剂的用量为1～5份；防锈剂的用量为1～3份；表面活性剂的用量为5～9份；抗氧剂的用量为0.1～3份。更优选地，基础油的用量为30～35份；非脂肪酸型润滑剂的用量为53～58份；极压剂的用量为3～5份；防锈剂的用量为1～2份；表面活性剂的用量为5～8份；抗氧剂的用量为0.1～2份。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中还包括组分g)0.01～0.1份的消泡剂，所述消泡剂选自聚醚、甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中消泡剂的用量为0.01～0.05份。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中还包括组分h)0.01～0.1份的杀菌剂，所述杀菌剂选自1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗦、均三嗪、2-溴-2-硝基丙二醇或异噻唑啉酮中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中杀菌剂的用量为0.01～0.05份。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：所述乳化油组合物用于普碳钢冷轧轧制工艺。

上述技术方案中，所述乳化油组合物的组分、重量份数以及优选范围与解决技术问题之一所采取的技术方案相同。

本发明乳化油组合物的制备方法如下:将基础油加热到45～50℃，搅拌中依次加入所需量的非脂肪酸型润滑剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂、抗氧剂，充分搅拌，1～2小时后，停止加热，加入消泡剂和杀菌剂，充分搅拌，0.5～1小时后，停止搅拌，静置1～2小时后过滤灌装即可。

本发明乳化油组合物使用时，按照1～10％的加量加入至水中配制成乳化液即可。

本发明乳化油组合物通过优选非脂肪酸类润滑剂，并与相应防锈剂、表面活性剂的优化组合，达到较好的协同作用，保证润滑和乳化性能的同时，具有优良的退火清净性，解决了常规普碳钢轧制乳化油铁皂较多，堵塞管道，难于过滤，影响乳化油使用性能的问题，保证产品的持续使用效果，可用于现代大型多机架连轧轧机，也可用于多辊单机架可逆式轧机轧制工艺，取得了较好的技术效果。

本发明的乳化油组合物的评定方法如下：

外观：采用目测方法测定。

皂化值：GB/T 8021。

酸值：测定轧制乳化油游离脂肪酸含量，轧制过程中，如游离脂肪酸过多，导致其与铁粉包裹，形成铁皂，堵塞管道，难于过滤，影响轧制乳化油使用性能。采用GB/T7304。

清净性：采用重量法测定待测液的清净性。

极压润滑性能：轧制过程中的润滑是通过润滑剂在轧辊与板带表面形成完整的润滑膜来实现的。润滑剂的极压润滑性能代表着润滑剂所形成润滑膜的承载能力。轧制过程润滑膜破裂不但影响润滑效果，板带表面还会产生划伤，粘结坑等表面缺陷。因此，极压润滑性能PB值是衡量润滑剂润滑性能的主要指标。采用四球机试验方法(GB/T3142)测试待测液的极压润滑性能。

乳化稳定性(E.S.I)：取适量水和试样分别置于烧杯中，各加热到45℃，配置成3％乳化液400ml于均化器中，开动搅拌均化1分钟。均化结束后立即倒出200ml于分液漏斗中，静置4小时，然后从分液漏斗底部放出下层乳化液80ml于100ml带刻度量筒中，放出下层乳化液40ml于100ml烧杯中。将剩余的乳化液充分摇匀置于100ml带刻度的具塞量筒中至80ml刻度，不足部分可用烧杯中的乳化液补足。在两个100ml的具塞量筒中加入10ml浓盐酸，充分摇匀后放入90℃±1℃烘箱内，烘至油、水分离为止。取出具塞量筒冷却至室温，分别读出V1(下层乳化液分离后体积)或V2(上层乳化液分离后体积)。乳化稳定性为V1/V2(数值越大越稳定)。

铁皂含量：在150mL烧杯中称取95g水，再称入5g乳化油，用圆头玻璃棒搅拌2min，使其全部乳化，配制成浓度为5％(m/m)的乳化液。并将此乳化液倾倒出100mL转入具塞量筒中，同时加入1g还原铁粉，盖上塞子，上下剧烈摇晃具塞量筒1min，其上下摇动距离约为0.33m，其摇动速度约在100～120次/min，重复此上操作3次，配置300g含有铁粉的乳化液。取定量滤纸于烘箱中干燥，冷却后进行称量，保留小数点后四位，秤取上述乳化液300g于800ml烧杯中，再加入30g氯化钠混匀，并在电炉上加热至75℃，再将乳化液移入1000ml分液漏斗中加入适量丁酮进行萃取，使乳化液中水和轧制乳化油分离，其中间相为铁皂，弃去水相，取中间相(铁皂)于准备好的滤纸中过滤，并用丁酮冲洗滤纸，直至滤纸上下不沾有轧制乳化油油迹，滤液透明无色为止，将上述滤纸置于称量瓶中，放入110℃的烘箱内恒重，保留小数点后四位。铁皂＝G₂-G₁/W(G₁为过滤前滤纸+秤量瓶重量，G₂为过滤后滤纸+秤量瓶+铁皂重量，W为乳化液重量)。

防锈性能：将2克无锈铸铁屑用120号溶剂汽油洗涤二次，沥干后迅速用热风吹干，然后均匀地铺放在底部放有中间划了30毫米又30毫米方格滤纸(其中分为5毫米又5毫米大小方格共36格)的培养皿上。用移液管吸取4重量％待测液2毫升，均匀地洒在铁屑上，盖上培养皿，温下放置72小时观察铁屑锈蚀变化情况，然后用自来水冲洗掉滤纸上的铁屑，风将滤纸吹干，参照表1的防锈评定标准检查、评定滤纸上的锈蚀情况。

表1

下面实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1～6】

将基础油加热到45～50℃，搅拌中依次加入所需量的非脂肪酸型润滑剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂和抗氧剂，充分搅拌，1.5小时后，停止加热，加入消泡剂和杀菌剂，充分搅拌，0.5小时后，停止搅拌，静置1.5小时后过滤灌装。

【实施例1】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	34.83
硫化脂肪酸甲基酯c	3
		硫化脂肪c	2

季戊四醇油酸酯b	50
		癸二酸单乙醇胺d	1
十二苯磺酸钠d	1
		辛基酚聚氧乙烯4醚e	4
辛基酚聚氧乙烯7醚e	4
		2,6-二叔丁基对甲酚f	0.1
聚二甲基硅氧烷g	0.05
		1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗦h	0.02

【实施例2】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	38.93
磷酸酯c	0.5
		十八烷基硫磷酸锌c	3
季戊四醇油酸酯b	20
		棕榈油b	30
聚烷氧基磷酸酯二乙醇胺d	1.5
		壬基酚聚氧乙烯4醚e	2.4
壬基酚聚氧乙烯7醚e	3.6
		N-苯基-α-萘胺f	0.04
羟基硅油g	0.01
		均三嗪h	0.02

【实施例3】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	33.78
十八烷基硫磷酸锌c	3
		棕榈油b	55
硼酸单乙醇胺d	2
		蓖麻油聚氧乙烯20醚e	1.5
蓖麻油聚氧乙烯40醚e	4.5
		2,6-二叔丁基对甲酚f	0.07
羟基硅油g	0.1
		异噻唑啉酮h	0.05

【实施例4】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	32.83
二烷基二硫代磷酸锌盐c	2
		硫化动物油c	3
季戊四醇油酸酯b	50
		碳十二十四醇b	5
脂肪醇聚氧乙烯5醚e	2
		脂肪醇聚氧乙烯9醚e	5
烷基二苯胺f	0.1
		甲基硅油g	0.05
异噻唑啉酮h	0.02

【实施例5】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	32.73
磷酸酯c	2
		硫化脂肪c	2
棕榈油b	51
		碳十二十四醇b	5
硼酸单乙醇胺d	2
		辛基酚聚氧乙烯5醚e	1.2
辛基酚聚氧乙烯9醚e	3.8
		苯三唑十八胺盐f	0.2
聚醚g	0.02
		1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗦h	0.05

【实施例6】

组分	重量份数
		深度精致矿物油a	36.79
硫化动物油c	2.5
		硫化脂肪c	1.5
棕榈油b	30
		大豆油b	22
癸二酸单乙醇胺d	1

壬基酚聚氧乙烯4醚e	3.2
		烷基酚聚氧乙烯7醚e	2.8
2，6-二叔丁基对甲酚f	0.1
		氨基硅油g	0.07
2-溴-2-硝基丙二醇或异噻唑啉酮h	0.04

【实施例1～6】各组合物的性能见表2。

【对比例1】

按照文献CN102851107A公开的内容配制组合物，配方具体组分为：:石油磺酸镁16％，环烷酸锌9％，N-油酰基胺酸十八胺13％，壬基酚聚氧乙烯醚6.5％，天然动植物油脂17％，2，6-二叔丁基对甲酚5％、2，6一二叔丁基酚4％，余量为矿物油，并且矿物油在45℃下运动粘度34mm²/s。其性能见表2。

【对比例2】

按照文献CN102952611A公开的内容配制组合物，配方具体组分为：将50％季戊四醇油酸酯，20％三羟甲基丙烷棕搁油酸酯，3％壬基酚聚氧乙烯(4)醚(NP-4)油酸酯，3％壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，1％聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，1％聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，3％硫化烯烃，3％硫化植物油，1.5％亚磷酸二正丁酯，1.5％磷酸三甲苯酯，1％石油磺酸钠，1％十二烯基丁二酸半酯，0.5％2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，10.5％N46，加入到一个容器中于70-80℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。其性能见表2。

表2

由表2可以看出，本发明乳化油组合物，在具有同等皂化值的基础上，其极压润滑性优于【对比例2】；同时，该组合物采用非脂肪酸型润滑剂，产品酸值很低，但极压润滑性和乳化稳定性性均优于【对比例1】和【对比例2】。本发明产品满足现代高速轧机轧制工艺使用要求，多数客户使用硬水配制乳化液，导致配方中脂肪酸与硬水中钙镁离子发生反应，生成皂类物质，该皂类又与乳化液中铁粉包裹在一起，包裹在一起后堵塞过滤装置，影响乳化液正常过滤，同时该物质残留在钢板表面，影响钢板退火后的表面质量，低酸值配方在现场使用中，不易产生油皂，保证板面清净性，延长乳化液的使用寿命。

此外，本发明的组合物，根据加工工艺等因素的不同，分别适用于不同普碳钢轧制厚度要求的轧制工艺。在实际的工业应用中，【实施例1～6】都具有较好的润滑性能、防锈性能和乳化稳定性。

Claims

1.一种乳化油组合物，以重量份数计包括以下组分：

a)25～40份基础油；

b)45～60份非脂肪酸型润滑剂；

c)1～5份极压剂；

d)1～5份防锈剂；

e)5～10份表面活性剂；

f)0.1～5份抗氧剂；

所述基础油选自深度精制矿物油；

2.根据权利要求1所述乳化油组合物，其特征在于所述植物油类润滑剂选自棕榈油、大豆油、蓖麻油或椰子油；所述醇类润滑剂选自碳十二十四醇、异十三醇或正辛醇；所述酯类润滑剂选自季戊四醇油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯或饱和酸酯。

3.根据权利要求1所述乳化油组合物，其特征在于所述非脂肪酸型润滑剂选自植物油类润滑剂、醇类润滑剂或酯类润滑剂中的至少两种。

4.根据权利要求1所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，基础油的用量为30～40份；非脂肪酸型润滑剂的用量为50～60份；极压剂的用量为1～5份；防锈剂的用量为1～3份；表面活性剂的用量为5～9份；抗氧剂的用量为0.1～3份。

5.根据权利要求4所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，基础油的用量为30～35份；非脂肪酸型润滑剂的用量为53～58份；极压剂的用量为3～5份；防锈剂的用量为1～2份；表面活性剂的用量为5～8份；抗氧剂的用量为0.1～2份。

6.根据权利要求1所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中还包括组分g)0.01～0.1份的消泡剂，所述消泡剂选自聚醚、甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

7.根据权利要求6所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中消泡剂的用量为0.01～0.05份。

8.根据权利要求1或6所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中还包括组分h)0.01～0.1份的杀菌剂，所述杀菌剂选自1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢-三嗦、均三嗪、2-溴-2-硝基丙二醇或异噻唑啉酮中的至少一种。

9.根据权利要求8所述乳化油组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中杀菌剂的用量为0.01～0.05份。

10.权利要求1～9任一所述乳化油组合物用于普碳钢冷轧轧制工艺。