CN105861124B - 一种具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液及其制备方法，涉及润滑剂及板带钢冷轧领域。本发明选择双季戊四醇油酸酯和环烷油作为基础油，Span60和Tween60作为乳化剂，二烷基二硫代磷酸钼和油酸单甘油酯作为摩擦改性剂，二丁基硫代氨基甲酸铅作为极压抗磨剂，石油磺酸钠作为防锈剂，选用二奈基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮作为分散剂，制备具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液。本发明中的自分散铁粉型冷轧乳化液，不仅润滑性、缓蚀防锈性能优良，而且能防止铁粉团聚对轧后表面产生危害，减少表面缺陷，同时利用铁粉的“微纳米润滑”效应提高乳化液的抗磨减摩能力。

Description

一种具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑剂及板带钢冷轧领域，特别涉及用于板带钢冷轧过程润滑的乳化液。
背景技术
乳化液因其良好的润滑性和冷却性，在冷轧带钢生产过程中有着广泛的应用。随着国家“节能降耗、节能减排”政策的提出，企业在关注冷轧润滑效果的同时，也开始重视节约成本、提高能源利用效率、绿色环保生产等问题。在冷轧过程中，带钢和轧辊表面会脱落大量铁粉，而由于铁粉颗粒小，表面活性能高，易于聚集。传统的乳化液一般由基础油、乳化剂、极压抗磨剂和防锈剂组成，不含对铁粉有分散作用的分散剂，无法有效分散这些铁粉，导致聚集的大颗粒铁粉随着乳化液进入润滑系统中，污染乳化液箱，降低乳化液使用周期，并且易与乳化液中脂肪酸反应产生油泥，造成大量油耗。乳化液再喷到辊缝之间，会破坏轧制变形区润滑油膜的润滑性能，导致润滑不足，并且在钢板表面形成表面油污，对产品质量造成损害。这些因素则会增加企业生产成本，增加环境承载负担。因此需要发明一种可以将冷轧过程中产生的铁粉自动分散的冷轧乳化液，使其具有良好的润滑性能的同时，避免铁粉的团聚而造成一系列产品质量和能源浪费的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自分散铁粉型冷轧乳化液，不仅润滑性、缓蚀防锈性能优良，而且能利用静电排斥作用和空间排斥作用，有效分散轧制过程中产生的铁粉，避免因铁粉团聚造成的一系列质量问题，同时利用铁粉的“微纳米润滑”效应提高乳化液的抗磨减摩能力，并对轧后表面缺陷起到一定的填充自修复作用。
本发明通过下述技术方案予以实现：选择双季戊四醇油酸酯和环烷油作为基础油，Span60和Tween60作为乳化剂，二烷基二硫代磷酸钼和油酸单甘油酯作为摩擦改性剂，二丁基硫代氨基甲酸铅作为极压抗磨剂，石油磺酸钠作为防锈剂，制备具有润滑性能的基础乳化液；选用二奈基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮作为分散剂。
乳化液的具体成分按重量百分比计，双季戊四醇油酸酯：1.8～3.8％，环烷油：1.2～3.6％，Span60：0.1～0.4％，Tween60：0.1～0.4％，二烷基二硫代磷酸钼：0.2～0.5％，油酸单甘油酯：0.2～0.5％，二丁基硫代氨基甲酸铅：0.1～0.5％，石油磺酸钠：0.1～0.4％，二奈基甲烷二磺酸钠：0.2～0.5％，聚乙烯基吡咯烷酮：0.2～0.6％，去离子水：89～94％。
上述乳化液复配的具体成分中，双季戊四醇油酸酯与环烷油为复配基础油，双季戊四醇油酸酯与环烷油的复配重量比例范围为1.6～3.0，乳化剂Span60和Tween60的复配重量比例范围为0.8～1.2，摩擦改性剂二烷基二硫代磷酸钼和油酸单甘油酯的复配重量比例范围为0.8～1.4，分散剂二奈基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮的复配重量比例范围为：0.7～1.2。
上述自分散铁粉型乳化液的制备步骤为：
1.基础乳化油的配制：将上述配方量的双季戊四醇油酸酯、环烷油、二烷基二硫代磷酸钼、油酸单甘油酯、二丁基硫代氨基甲酸铅和石油磺酸钠，按先后顺序加入容器后，放在恒温电磁搅拌器上边加热边搅拌至55～85℃，恒温搅拌时间为10～20分钟，然后冷却至30～50℃，再向其中加入配方量Span60、Tween60，恒温搅拌15～25分钟，冷却至室温，即得到具有润滑性能的板带钢基础冷轧乳化油。
2.乳化液的配制：将配方量二奈基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮依次加入步骤1得到的基础冷轧乳化油中搅拌，边搅拌边加热至50～70℃，恒温搅拌时间为5～10分钟，得到乳化油。将配方量去离子水加入乳化油中，在55～75℃恒温搅拌10～20分钟，随后对其进行超声震荡分散，震荡时间为5～15分钟，最终得到乳白色均匀液体，即具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液。
步骤2中搅拌是采用频率为100-180r/min的搅拌器进行物理搅拌，持续时间为5～10分钟。
步骤2中超声分散是将乳化液置于10-22KHz的超声波乳化分散器中进行。
本发明的优点在于可以直接用于对板面质量要求较高的板带钢冷轧加工过程。该乳化液具有油膜强度高、摩擦系数小、稳定性、板面清洁性好等良好的润滑特性。在使用过程中，该乳化液不仅有效降低最小可轧厚度、提高产品防锈性能和板面清洁性，而且通过对冷轧过程中产生的铁粉进行有效分散，避免了因铁粉团聚造成的一系列质量问题，同时利用铁粉的“微纳米润滑”效应对轧后表面缺陷起到一定的填充自修复作用，提高产品表面质量，降低后续生产成本。
具体实施例
实施例1
实施例1配方见下表：
序号 组分名称 重量(g)
1 双季戊四醇油酸酯 2.8
2 环烷油 1.8
3 Span60 0.2
4 Tween60 0.2
5 二烷基二硫代磷酸钼 0.3
6 油酸单甘油酯 0.3
7 二丁基硫代氨基甲酸铅 0.2
8 石油磺酸钠 0.1
9 二奈基甲烷二磺酸钠 0.3
10 聚乙烯基吡咯烷酮 0.4
11 去离子水 93.4
按上表的各组分重量配方，制备新型自分散铁粉型冷轧乳化液。将双季戊四醇油酸酯(2.8g)、环烷油(1.8g)、二烷基二硫代磷酸钼(0.3g)、油酸单甘油酯(0.3g)、二丁基硫代氨基甲酸铅(0.2g)和石油磺酸钠(0.1g)，按先后顺序加入烧杯后，放在恒温电磁搅拌器上边搅拌边加热至85℃，恒温搅拌时间为10分钟。冷却至50℃，再加入Span60(0.2g)，Tween60(0.2g)，恒温搅拌25分钟，冷却至室温，即得到具有润滑性能的板带钢基础冷轧乳化油。
将二奈基甲烷二磺酸钠(0.3g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.4g)依次加入基础冷轧乳化油中，放在恒温电子搅拌器边搅拌边加热至70℃，恒温搅拌时间为5分钟。将离子水(93.4g)加入乳化油中，采用频率为100-180r/min的搅拌器55℃恒温搅拌10分钟，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡分散，震荡时间为10分钟，最终得到乳白色均匀液体，即具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液。
将分离所得的现场乳化液中铁粉(0.2g)加入该配方乳化液中，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡30分钟，随后在室温状态下静置。两天后无明显分层，底部有极少量黑色沉淀，体系较为均匀稳定。静置4天黑色固体沉淀无明显增加。采用激光粒度分析仪测量乳化液中铁粉的平均粒径为1.82μm，明显低于铁粉在现场使用乳化液中的平均粒径(3.6μm)。
实施例2
实施例2配方见下表：
序号 组分名称 重量(g)
1 双季戊四醇油酸酯 3.8
2 环烷油 2.3
3 Span60 0.2
4 Tween60 0.2
5 二烷基二硫代磷酸钼 0.5
6 油酸单甘油酯 0.5
7 二丁基硫代氨基甲酸铅 0.2
8 石油磺酸钠 0.1
9 二奈基甲烷二磺酸钠 0.5
10 聚乙烯基吡咯烷酮 0.6
11 去离子水 91.1
按上表的各组分重量配方，制备新型自分散铁粉型冷轧乳化液。将双季戊四醇油酸酯(3.8g)、环烷油(2.3g)、二烷基二硫代磷酸钼(0.5g)、油酸单甘油酯(0.5g)、二丁基硫代氨基甲酸铅(0.2g)和石油磺酸钠(0.1g)，按先后顺序加入烧杯后，放在恒温电磁搅拌器上边搅拌边加热至55℃，恒温搅拌时间为15分钟。冷却至40℃，再加入Span60(0.2g)，Tween60(0.2g)，恒温搅拌20分钟，冷却至室温，即得到具有润滑性能的板带钢基础冷轧乳化油。
将二奈基甲烷二磺酸钠(0.5g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.6g)依次加入基础冷轧乳化油中，放在恒温电子搅拌器边搅拌边加热至60℃，恒温搅拌时间为10分钟。将离子水(91.1g)加入乳化油中，采用频率为100-180r/min的搅拌器70℃恒温搅拌15分钟，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡分散，震荡时间为15分钟，最终得到乳白色均匀液体，即具有分散体系的自分散铁粉型冷轧乳化液。
将分离所得的现场乳化液中铁粉(0.2g)加入该配方乳化液中，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡30分钟，随后在室温状态下静置。两天后无明显分层，底部有极少量黑色沉淀，体系较为均匀稳定。静置4天黑色固体沉淀无明显增加。采用激光粒度分析仪测量乳化液中铁粉的平均粒径为1.25μm，明显低于铁粉在现场使用乳化液中的平均粒径(3.6μm)。
实施例3
实施例3配方见下表：
序号 组分名称 重量(g)
1 双季戊四醇油酸酯 3.0
2 环烷油 1.4
3 Span60 0.2
4 Tween60 0.2
5 二烷基二硫代磷酸钼 0.3
6 油酸单甘油酯 0.3
7 二丁基硫代氨基甲酸铅 0.2
8 石油磺酸钠 0.1
9 二奈基甲烷二磺酸钠 0.2
10 聚乙烯基吡咯烷酮 0.2
11 去离子水 93.9
按上表的各组分重量配方，制备新型自分散铁粉型冷轧乳化液。将双季戊四醇油酸酯(3.0g)、环烷油(1.4g)、二烷基二硫代磷酸钼(0.3g)、油酸单甘油酯(0.3g)、二丁基硫代氨基甲酸铅(0.2g)和石油磺酸钠(0.1g)，按先后顺序加入烧杯后，放在恒温电磁搅拌器上边搅拌边加热至70℃，恒温搅拌时间为20分钟。冷却至30℃，再加入Span60(0.2g)，Tween60(0.2g)，恒温搅拌15分钟，冷却至室温，即得到具有润滑性能的板带钢基础冷轧乳化油。
将二奈基甲烷二磺酸钠(0.2g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.2g)依次加入基础冷轧乳化油中，放在恒温电子搅拌器边搅拌边加热至50℃，恒温搅拌时间为8分钟。将离子水(93.9g)加入乳化油中，采用频率为100-180r/min的搅拌器75℃恒温搅拌20分钟，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡分散，震荡时间为12分钟，最终得到乳白色均匀液体，即具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液。
将分离所得的现场乳化液中铁粉(0.2g)加入该配方乳化液中，随后置于10-22KHz的超声波乳化分散器中震荡30分钟，随后在室温状态下静置。两天后无明显分层，底部有极少量黑色沉淀，体系较为均匀稳定。静置4天黑色固体沉淀无明显增加。采用激光粒度分析仪测量乳化液中铁粉的平均粒径为2.16μm，明显低于铁粉在现场使用乳化液中的平均粒径(3.6μm)。
制得的产品性能指标如下：

Claims (5)

1.一种具有铁粉自分散性能的冷轧乳化液，其特征在于，选择双季戊四醇油酸酯和环烷油作为基础油，Span60和Tween60作为乳化剂，二烷基二硫代磷酸钼和油酸单甘油酯作为摩擦改性剂，二丁基硫代氨基甲酸铅作为极压抗磨剂，石油磺酸钠作为防锈剂，选用二萘基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮作为分散剂；所述乳化液的具体成分组成按重量百分比计，双季戊四醇油酸酯：1.8～3.8％，环烷油：1.2～3.6％，Span60：0.1～0.4％，Tween60：0.1～0.4％，二烷基二硫代磷酸钼：0.2～0.5％，油酸单甘油酯：0.2～0.5％，二丁基硫代氨基甲酸铅：0.1～0.5％，石油磺酸钠：0.1～0.4％，二萘基甲烷二磺酸钠：0.2～0.5％，聚乙烯基吡咯烷酮：0.2～0.6％，去离子水：89～94％。
2.如权利要求1所述的冷轧乳化液，其特征在于，所述乳化液复配的具体成分中，双季戊四醇油酸酯与环烷油为复配基础油，双季戊四醇油酸酯与环烷油的复配重量比例范围为1.6～3.0，乳化剂Span60和Tween60的复配重量比例范围为0.8～1.2，摩擦改性剂二烷基二硫代磷酸钼和油酸单甘油酯的复配重量比例范围为0.8～1.4，分散剂二萘基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮的复配重量比例范围为：0.7～1.2。
3.权利要求1所述冷轧乳化液的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
1)基础乳化油的配制：将上述配方量的双季戊四醇油酸酯、环烷油、二烷基二硫代磷酸钼、油酸单甘油酯、二丁基硫代氨基甲酸铅和石油磺酸钠，按先后顺序加入容器后，放在恒温电磁搅拌器上边加热边搅拌至55～85℃，恒温搅拌时间为10～20分钟，然后冷却至30～50℃，再向其中加入配方量Span60、Tween60，恒温搅拌15～25分钟，冷却至室温，即得到具有润滑性能的板带钢基础冷轧乳化油；
2)乳化液的配制：将配方量二萘基甲烷二磺酸钠和聚乙烯基吡咯烷酮依次加入步骤1得到的基础冷轧乳化油中搅拌，边搅拌边加热至50～70℃，恒温搅拌时间为5～10分钟，得到乳化油；将配方量去离子水加入乳化油中，在55～75℃恒温搅拌10～20分钟，随后对其进行超声震荡分散，震荡时间为5～15分钟，最终得到乳白色均匀液体，即具有分散体系的自分散铁粉型冷轧乳化液。
4.如权利要求3所述冷轧乳化液的制备方法，其特征在于，步骤2)中搅拌是采用100-180r/min的转速进行物理搅拌，持续时间为5～10分钟。
5.如权利要求3所述冷轧乳化液的制备方法，其特征在于，步骤2)中超声分散是将乳化液置于10-22KHz的超声波乳化分散器中进行。
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