CN105524684A - 一种铝冷轧高温添加剂及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于润滑剂组合物领域，提供一种铝板带冷轧轧制油中使用的高温添加剂，由低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油组成，所述抗氧剂为受阻酚类、芳香胺类、硫代二丙酸双酯、亚磷酸酯抗氧剂的一种或多种，低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的质量百分含量分别为4～80％，0.01～3％，17～95％。本发明通过合理调配低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的配比，可在铝板带冷轧加工中，不改变现有基础油、复合添加剂和现有工艺情况下，可以提高轧制油整体的高温性能，保证了在较高温度下，润滑性能较高，容易清洗，减少退火油斑的产生几率。

Description

一种铝冷轧高温添加剂及其制备和应用

技术领域

本发明属于润滑组合物领域，具体涉及一种包含脂族添加剂的润滑剂组合物，及其制备方法和应用。

背景技术

铝板带材冷轧通常在4辊或2辊轧机进行，原料为热轧坯或铸轧坯。铝轧制油由基础油和复合添加剂组成，铝板带材冷轧基础油多为低粘、轻质矿物油，而且，铝板冷轧基础油黏度略高于铝箔，高速轧制基础油的黏度略低于低速轧制。产品有时需要成品退火或中间退火，对产品表面质量，包括板型和轧后表面光亮度要求较高。

铝轧制油需要满足以下基本要求：

(1)基础油粘度适当，润滑性良好，可调控摩擦；

(2)冷却性强，可控制板型；

(3)高闪点，低硫、低芳烃；

(4)对轧辊及设备无腐蚀，轧后铝材表面无污染等。

在铝板冷轧基础油中加入适当复合添加剂能够改善基础油的性能，提高整体油品润滑性能。考虑到铝材冷轧的工艺特点及轧后铝材退火表面质量的要求，复合添加剂一般为受热挥发性好的高级脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇及抗氧剂等组成，可以保证正常整体油品润滑性能。

单体添加剂根据其用途不同可大致可分成两大类:一类为影响润滑油物理性质的添加剂,例如降凝剂、增粘剂、粘度指数改进剂、消泡剂等；另一类在化学方面起作用的添加剂,如各种抗氧剂、防锈剂、钝化剂、清净分散剂、油性剂、极压抗磨剂等。考虑到铝板带材冷轧的工艺特点及轧后铝材退火表面质量要求,铝轧制油添加剂中一般只添加油性剂。

随着铝冷轧加工业的不断发展，高速、大压下量、多机架轧机涌现，轧制时合金变形热和摩擦热使轧机、轧件及油品的温度不断提高，此时铝轧制油品会出现润滑不足的情况，分析其原因，主要是由于目前复合添加剂主要为高级脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇及抗氧剂等组分，在较高温度下，不能满足润滑条件。

目前也有加入磷酸酯、胺、酸胺化合物、硫化鲸鱼油等添加剂以改善润滑性能，但此类较强的极性添加剂，即使有部分添加剂(如磷酸酯)也可以满足高温轧制，也多会腐蚀铝材表面或在铝材表面留下退火油斑。因此，一般铝板带冷轧企业很少使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种铝冷轧高温添加剂，以解决铝板带冷轧时，在较高温度下油品润滑不足的难题，使油品仍保持良好的润滑性能，同时保证铝材退火表面质量的要求。

本发明另一目的是提出制备所述铝冷轧高温添加剂的方法。

本发明的第三个目的是提出所述铝冷轧高温添加剂的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种铝冷轧高温添加剂，由低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油组成，低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的质量百分含量分别为4-80％，0.01-3％，17-95％。

增稠剂最大可以加到80～90％，但较高比例添加会形成生产和使用上的困难。

优选地，所述低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的质量百分含量分别为48～78％，0.01～3％，20～50％。

其中，所述低分子量增稠剂为分子量1000～3000的聚异丁醇。

更优选地，所述低分子量增稠剂为PB1800。

其中，所述抗氧剂为受阻酚类、芳香胺类、硫类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；所述基础油为铝轧制基础油。

优选地，所述抗氧剂为BHT、T501、T511、抗氧剂2246、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂702、抗氧剂1076、T531、T534、T535、T557、DTBHQ、抗氧剂DLTP、抗氧剂3010、抗氧剂L-01、HQT9557、IRGANOXLO1、Irgafos12、ZDTC、S-9228中的一种或多种；

所述基础油为MOA-80、MOA-85、MOA-90、MOA-95、MOA-100、MOA-105、MOA-110、MOA-115铝轧制基础油中的一种(D90#和D115#即为MOA-90、MOA-115)。

上述抗氧剂包括广谱抗氧剂和高温抗氧剂，抗氧性能和溶解性不完全相同，针对铝板带轧制时的温度范围，可选二种以上抗氧剂复配以满足在正常及较高温度下轧制的油品要求。

更优选地，所述抗氧剂为两种抗氧剂以质量比0.5～2：1比例混合的复合抗氧剂。

本发明提出的铝冷轧高温添加剂的制备方法，包括步骤：

低分子量增稠剂加热到60～90℃，和抗氧剂、基础油混合加入反应釜中，在30～60℃温度下搅拌均匀，过滤后出料。

优选地，低分子量增稠剂加热到78～85℃，和抗氧剂、基础油混合加入反应釜中，在40～50℃温度下搅拌均匀，经300目～500目筛网过滤后出料。

低分子量增稠剂加热后粘度降低，便于进料。用热水加热即可。反应釜可采用有加热夹套的反应釜，用锅炉废水加热，即能稳定控制温度，又能利用锅炉余热。

本发明提出的铝冷轧高温添加剂在铝材生产中的应用。

具体地，应用所述铝冷轧高温添加剂的方法为：按照质量份，将铝冷轧高温添加剂5～20份，复合添加剂5～10份，100份基础油混合，制得铝板轧制润滑剂；

所述复合添加剂为ZLT-1Z、ZLT-1B、ZLT-12、ZLT-10、ZLT-6中的一种，所述基础油为MOA-90铝轧制基础油。

复合添加剂优选理化性能为：酸值≤0.1mgKOH/g，皂化值20～280mgKOH/g，羟值≥200mgKOH/g，倾点6～18℃，密度0.83～0.86g/cm³，闪点≥100℃，运动粘度2.1～8.9(40℃mm²/s)。

上述复合添加剂为中铝润滑科技有限公司生产，也可采用具有同样性能的添加剂。

本发明的有益效果在于：

我们通过研究低分子量增稠剂的可行性，发现其可以提高油品的运动粘度指数，并对油品产生的烟灰和氧化产物有一定的分散和增溶作用，使油品的高温清净性变好，可以解决铝板带冷轧时遇到的相关难题。调配成铝冷轧高温添加剂，添加到轧制油后，可在不改变现有基础油、复合添加剂和现有工艺情况下，可以提高轧制油整体的高温性能，在高温环境下使用时，油膜强度不因温度的提高而降低，保证了高温下的轧制能力，同时退火油斑情况良好，并由于本发明具有分散剂的作用，可以将轧制中形成的胶质、铝粉等，分散包覆后融入基础油中，随着油品流出，避免铝灰等杂质吸附在铝板表面，又具有良好的低温分散性，减少胶质的产生，可以减少退火油斑的产生几率。

本发明通过合理调配低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的配比，可在不改变现有基础油、复合添加剂和现有工艺情况下，可以提高轧制油整体的高温性能，保证了在较高温度下，润滑性能较高，容易清洗，减少退火油斑的产生几率。

本发明提出的铝冷轧高温添加剂应用于铝板带冷轧加工中，冷轧机、单机架或多机架在连续轧制或高速轧制时，高速摩擦以及大压下量形成的变形热，造成较高的轧制温度，这时，原有的高级脂肪醇、酯类复合添加剂已经不能满足润滑要求，加入本发明提出的铝冷轧高温添加剂，可以保证在较高温度下，油品保持良好的润滑性能，同时保证铝材退火表面质量的要求。

附图说明

图1是本发明操作工艺流程图；

图中，1.反应釜、2.进料管，3.烘料房，4.基础油的进料口，5抗氧剂的进料口。6.锅炉回水的进口；7.出料过滤器，8.称重平台，9.真空泵，10.缓冲罐。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中，如无特殊说明，所使用的设备和方法均为所属领域常规的设备和方法。

本发明的实施例中所使用的复合添加剂为中铝润滑科技有限公司生产。基础油D90#，D115#为MOA-90、MOA-115铝轧制基础油(淮安清江石油化工有限责任公司)。

实施例1：

本发明用于制备铝冷轧高温添加剂的系统如图1，包括反应釜1、进料管2，进料管2连接有烘料房3，烘料房用温度80℃的热水加热。进料管2还连接有基础油的进料口4和抗氧剂的进料口5。

反应釜1具有夹套，夹套上设置有锅炉回水的进口6和出口，锅炉回水的温度为45℃。反应釜1内有搅拌装置，按反应物总质量计，1000kg大约搅拌30-50分钟。

反应釜远离原料入口的一侧通过管道连接真空泵9和缓冲罐10，真空泵9用于真空吸料。反应釜1底部设置有出料过滤器7，过滤器里的滤网为500目，用以除去产品中被原料带入的杂质。过滤后包装、在称重平台8上称重。

铝冷轧高温添加剂配方：低分子量增稠剂PB2400、抗氧剂(等质量BHT+T534)、基础油D90#的质量百分含量分别为18％，2％，80％。

实施例2：

设备和制备步骤同实施例1。铝冷轧高温添加剂配方：低分子量增稠剂PB2400、抗氧剂(T501和T534等质量混合的复合抗氧剂)、基础油D90#的质量百分含量分别为50％，1％，49％。

对比例：

和实施例2同样的配比，其中抗氧剂是受阻酚类抗氧剂T501，和基础油、复合添加剂组合用于铝轧制，其油膜性能同实施例2。但是在实际生产过程中发现，高速高温(200℃以上)经过多道轧制后，油膜强度有明显降低，同时产生比低温轧制时更多的胶质，沉积在铝板带表面，形成退火油斑(实验室检测为2级)，反映出油品在较高温度使用时，T501不能满足高温轧制时抗氧化的要求。

实施例2和对比例的结果表明，T501是采用对甲酚和异丁烯为原料制得的油品添加剂，在油中起抗氧化及防胶作用；该产品油溶性好，不溶于水和苛性钠，是一种广谱抗氧剂；但其使用温度仅在120℃以下有效，在温度较高时失去效果，因此添加高温抗氧剂能更好地满足在较高温度下轧制时的油品要求。而T534是一种辛基/丁基混合烷取代的二苯胺抗氧剂，特点为油溶性好，与其它类型功能添加剂配伍性好，能在较高的使用温度条件下应用，具有优良的抗氧化效果，尤其是与酚酯型抗氧剂复合使用效果更突出。因此后续实验采用T501和T534的复配抗氧剂。

实施例3：

设备和制备步骤同实施例1。铝冷轧高温添加剂配方：低分子量增稠剂PB1800、抗氧剂为T501和T534等质量混合的复合抗氧剂、基础油D90#，其质量百分含量分别为70％，3％，27％。

实施例4润滑剂组合物

润滑剂组合物配方为：

1#：D90#(铝轧制基础油)+7％ZLT-12复合添加剂

2#：D115#(铝轧制基础油)+7％ZLT-12复合添加剂

3#：D90#(铝轧制基础油)+7％ZLT-12复合添加剂+9.8％实施例3产品。

表1：润滑剂组合物的性能测试

常温及高温(以100℃为例)下，油膜强度都随着基础油运动粘度的提高而提高(运动粘度从2.22mm²/s升至3.06mm²/s后，油膜强度由34kgf升至38kgf)；而随着温度的提高，油膜强度呈下降趋势(1#组合物从34kgf降到33kgf，2#组合物有38kgf降低到35kgf)；而添加本发明的轧制油组合物后，油膜强度并没有随温度的提高而降低(3#组合物保持在40kgf)。

3#组合物的退火油斑实验为1级，表明没有因为3#组合物的添加而影响退火油斑。

表1中退火油斑的测定方法：将组合物产品120±10mg均匀涂于退火专用铝盒内底部，盖上铝盒盖子，放置在退火炉中，保持345±5℃，退火1小时，后取出依照下表2判断退火等级。

表2：铝盒退火试验法等级标准

级别	表面污染情况
		l(Ⅰ)	无渍
2(Ⅱ)	极微黄渍
		3(Ⅲ)	轻微黄渍

4(Ⅳ)	变黄，外围变暗
		5(Ⅴ)	发暗
6(Ⅵ)	发暗并见黑渍

实验结果表明，本发明实施例3产品可以有效改善轧制油高温下的润滑性，使整体轧制油具有良好的高温润滑性。添加量少，与高分子材料、无机物相容性好，与一般非极性基础油也有较好的相容性，具有良好的低温分散性，分散了轧制油中的杂质，避免油品对铝板带箔表面的污染，在较高温度下进行退火时，100％裂解无残炭，保证了退火油斑。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝冷轧高温添加剂，其特征在于，由低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油组成，低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的质量百分含量分别为4～80％，0.01～3％，17～95％。

2.根据权利要求1所述的铝冷轧高温添加剂，其特征在于，所述低分子量增稠剂、抗氧剂、基础油的质量百分含量分别为48～78％，0.01～3％，20～50％。

3.根据权利要求2所述的铝冷轧高温添加剂，其特征在于，所述低分子量增稠剂为分子量1000～3000的聚异丁烯。

4.根据权利要求1～3任一所述的铝冷轧高温添加剂，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、芳香胺类、硫类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；所述基础油为铝轧制基础油。

5.根据权利要求4所述的铝冷轧高温添加剂，其特征在于，所述抗氧剂为BHT、T501、T511、抗氧剂2246、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂702、抗氧剂1076、T531、T534、T535、T557、DTBHQ、抗氧剂DLTP、抗氧剂3010、抗氧剂L-01、HQT9557、IRGANOXLO1、Irgafos12、ZDTC、S-9228中的一种或多种；

所述基础油为MOA-80、MOA-85、MOA-90、MOA-95、MOA-100、MOA-105、MOA-110、MOA-115铝轧制基础油中的一种。

6.根据权利要求5所述的铝冷轧高温添加剂，其特征在于，所述抗氧剂为两种抗氧剂以质量比0.5～2：1比例混合的复合抗氧剂。

7.权利要求1～6任一所述铝冷轧高温添加剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

低分子量增稠剂加热到60～90℃，和抗氧剂、基础油混合加入反应釜中，在30～60℃温度下搅拌均匀，过滤后出料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，低分子量增稠剂加热到78～85℃，和抗氧剂、基础油混合加入反应釜中，在40～50℃温度下搅拌均匀，经300目～500目筛网过滤后出料。

9.权利要求1～6任一所述铝冷轧高温添加剂在铝材生产中的应用。

10.应用权利要求1～6任一所述铝冷轧高温添加剂的方法，其特征在于，按照质量份，将铝冷轧高温添加剂5～20份，复合添加剂5～10份，100份基础油混合，制得铝板轧制润滑剂；

所述复合添加剂为ZLT-1Z、ZLT-1B、ZLT-12、ZLT-10、ZLT-6中的一种，所述基础油为MOA-90铝轧制基础油。