CN106987300A - 一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了轧钢领域的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，按照重量份数包括：基础油80～90重量份，极压剂1.0～5.0重量份，抗氧剂0.5～1.0重量份，乳化剂0.5～2.0重量份，聚合阳离子表面活性剂0.5～1.5重量份；其中，聚合阳离子表面活性剂的分子结构式为：

Description

一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液及制备方法
技术领域
本发明涉及一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液及制备方法。
背景技术
近年来随着国民经济的飞速发展，冷轧市场上对于汽车用高强度钢板(HSS)以及生产马口铁极薄基板(厚度小于0.2mm)的需求量急剧增加。高强钢板和马口铁极薄板的轧制，对轧制液的润滑性能以及清洁性能提出了极高的要求。
目前为满足高强度钢板和马口铁极薄板材的轧制，主流的轧制液技术产品倾向于向离散型纯阳离子类型发展，所谓的离散型纯阳离子轧制液是指在轧制液配方中引入了具有阳离子属性的单体表面活性剂，例如：甜菜碱型表面活性剂、不同碳链的季铵盐、椰子油胺聚氧乙烯醚等中的一种或几种；该类轧制液具有以下优点：
优越的润滑性：通过超低轧制乳化液稳定性来实现，稳定性<10％；
优越的清洁性：能同时保证较高的轧机清洁性和轧后钢板的清洁性；
低油耗性：优越的润滑性使轧制液使用浓度降低；同时具有优越的铁粉分散性，使磁过滤分离器运行过程中移除铁粉时损耗的轧制液大大降低。
虽然离散型纯阳离子带钢板轧制液具有以上优势，但其弊端是在轧机长期使用过程中其性能稳定性很差，究其原因是由于具有阳离子属性的单体表面活性剂非常容易和游离脂肪酸进行反应而引起的产品老化，从而导致产品使用1-2个月后，离散型纯阳离子带钢板轧制液的清洁性能大大降低，油浓度反馈能力显著降低，同时其油耗也明显升高。为保持离散型纯阳离子带钢轧制液的优越性能，通常需要在轧机现场投加添加剂来勉强维持其性能，后期维护繁琐且成本不低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液及其制备方法，其在保持了传统阳离子金属轧制液高润滑性，高清洁性以及低油耗的特点外，还克服了传统阳离子金属轧制液在长时间运行中易老化的问题。
实现上述目的的一种技术方案是：一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，按照重量份数包括：基础油80～90重量份，极压剂1.0～5.0重量份，抗氧剂0.5～1.0重量份，乳化剂0.5～2.0重量份，聚合阳离子表面活性剂0.5～1.5重量份；其中，聚合阳离子表面活性剂的分子结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。
进一步的，所述免维护的含聚合阳离子金属轧制液中还包括防锈剂1.0～2.0重量份。
再进一步的，所述防锈剂选用咪唑啉类防锈剂、脂肪酸三乙醇胺皂类防锈剂中的至少一种。
进一步的，所述基础油选用三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷椰子酸酯、季戊四醇油酸酯、天然棕榈油、精炼椰子油中的一种，或几种的均相组合物。
进一步的，所述抗氧剂选用2，6-二异丁基对甲苯酚。
进一步的，所述极压剂选用硫化烯烃、硫化动物油脂、硫化植物油脂、ZDDP、磷酸酯中的一种，或几种的组合物。
进一步的，所述乳化剂选用C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的一种，或几种的组合物。
进一步的，C12～C18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-8。
进一步的，所述聚合阳离子表面活性剂的重均聚合度为5000～20000。
本发明提供的另外一种技术方案是：一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液的制备方法，其具体步骤为：
步骤A：将基础油升温至80～92℃；
步骤B：将固体状的抗氧剂加入到所述基础油中，搅拌所述基础油至固体状的抗氧剂完全溶解于所述基础油中，将所述基础油降温至50～62℃；
步骤C：将极压剂、防锈剂、乳化剂以及聚合阳离子表面活性剂依次加入所述基础油中，搅拌均匀即得到免维护的含聚合阳离子金属轧制液，其中，聚合阳离子表面活性剂的化学结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。
采用了本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的技术方案，按照重量份数包括：基础油80～90重量份，极压剂1.0～5.0重量份，抗氧剂0.5～1.0重量份，乳化剂0.5～2.0重量份，聚合阳离子表面活性剂0.5～1.5重量份；其中，聚合阳离子表面活性剂的分子结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。其技术效果是：其在保持了传统阳离子金属轧制液高润滑性，高清洁性以及低油耗的特点外，还克服了传统阳离子金属轧制液在长时间运行中易老化的问题。
采用了本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的制备方法的技术方案，其具体步骤为：步骤A：将基础油升温至80～92℃；步骤B：将固体状的抗氧剂加入到所述基础油中，搅拌所述基础油至固体状的抗氧剂完全溶解于所述基础油中，将所述基础油降温至50～62℃；步骤C：将极压剂、防锈剂、乳化剂以及聚合阳离子表面活性剂依次加入所述基础油中，搅拌均匀即得到免维护的含聚合阳离子金属轧制液，其中，聚合阳离子表面活性剂的化学结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。其也能解决上述技术问题。
具体实施方式
本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例，进行详细地说明：
本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，旨在降低采用阳离子单体表面活性剂的金属轧制液由于阳离子单体表面活性剂的老化所引起的性能不稳定，将经过疏水改性的聚合阳离子表面活性剂，聚合阳离子表面活性剂为改性阳离子聚丙烯酰胺，又称为苯乙烯-block-(丙烯酰胺-alter-二甲氨基甲基丙烯酰胺)共聚物加入入到金属轧制液中，代替传统的阳离子单体表面活性剂，聚合阳离子表面活性剂与游离脂肪酸的反应活性低于阳离子单体表面活性剂与游离脂肪酸的反应活性，因此本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的长期稳定性高于采用阳离子单体表面活性剂的金属轧制液，实现了金属轧制液的免维护。
本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，按照重量份数包括：基础油80～90重量份；抗氧剂0.5～1.0重量份；极压剂1.0～5.0重量份；防锈剂1.0～2.0重量份；乳化剂0.5～2.0重量份；聚合阳离子表面活性剂0.5～1.5重量份；
所述基础油选用三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷椰子酸酯、季戊四醇油酸酯、天然棕榈油、精炼椰子油中的一种，或几种的均相组合物。
所述抗氧剂选用2，6-二异丁基对甲苯酚。
所述极压剂选用硫化烯烃、硫化动物油脂、硫化植物油脂、ZDDP、磷酸酯中的一种，或几种的组合物。
所述防锈剂选用咪唑啉类、脂肪酸三乙醇胺皂类中的至少一种。
所述乳化剂选用C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的一种，或几种的组合物，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-8。
所述聚合阳离子表面活性剂选用经疏水改性阳离子聚丙烯酰胺，即苯苯乙烯-block-(丙烯酰胺-alter-二甲氨基甲基丙烯酰胺)，其具体化学结构式如下：
其中m为10-25，n为5-18。其中均分子量为5000～20000。
聚合阳离子表面活性剂降低了聚合阳离子表面活性剂在基础油中的扩散系数，可显著降低聚合阳离子表面活性剂与游离脂肪酸的反应活性，由此克服了采用阳离子单体表面活性剂的金属轧制液所存在的老化问题，从而实现了性能长期稳定的免维护。
较于传统的阳离子单体表面活性剂，比如季铵盐类等，聚合阳离子表面活性剂通过-CONHCH2N(CH3)2基团、-CONH2基团保持了足量阳离子官能团的同时，苯乙烯嵌段的疏水改性进一步提升了本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液产品的清洁性能，也通过位阻效应有效控制了聚合阳离子表面活性剂与游离脂肪酸的反应活性。
本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的制备方法，其具体步骤为：
步骤A：将基础油加入到容器内，升温至80～92℃；
步骤B：将固体状的抗氧剂加入到所述基础油中，搅拌所述基础油，使固体状的抗氧剂完全溶解于所述基础油中，将所述基础油降温到50～62℃；
步骤C：将极压剂、防锈剂、乳化剂以及聚合阳离子表面活性剂加入所述所述基础油，使极压剂、防锈剂、乳化剂以及聚合阳离子表面活性剂溶解在所述基础油中，即得到本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液。
下面结提供几个具体的实施例：
实施例1：
基础油：三羟甲基丙烷油酸酯90重量份；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：硫化烯烃3.0重量份和硫化动物油脂2.0重量份；
防锈剂：咪唑啉类1.0重量份、脂肪酸三乙醇胺皂类0.5重量份；
乳化剂：C12～C18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂1.0重量份、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂1.0重量份；C12～C18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂和壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂中的环氧乙烷数均均为4；
聚合阳离子表面活性剂0.5重量份，其化学结构式中m＝10，n＝5，聚合阳离子表面活性剂的重均分子量为5000。
实施例2：
基础油：季戊四醇油酸酯90重量份；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：磷酸酯5.0重量份；
防锈剂：咪唑啉类1.5重量份；
乳化剂：C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂1.5重量份；C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂中的环氧乙烷数均均为5.5；
聚合阳离子表面活性剂1.0重量份，其化学结构式中m＝10，n＝5。
实施例3：
基础油：天然棕榈油90重量份％；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：硫化植物油脂2.0重量份和3.0重量份ZDDP；
防锈剂：脂肪酸三乙醇胺皂类1.5重量份；
乳化剂：壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂0.5重量份和辛基酚聚氧乙烯醚表面活性剂0.5重量份；壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂和辛基酚聚氧乙烯醚表面活性剂的环氧乙烷数均均为8。
聚合阳离子表面活性剂1.5重量份，其化学结构式中m＝10，n＝5。
实施例4：
基础油：季戊四醇油酸酯90重量份；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：磷酸酯5.0重量份；
防锈剂：咪唑啉类1.5重量份；
乳化剂：C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂1.5重量份；C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂中的环氧乙烷数均均为5.5；
聚合阳离子表面活性剂1.0重量份，其化学结构式中m＝18，n＝12。
实施例5：
基础油：季戊四醇油酸酯90重量份；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：磷酸酯5.0重量份；
防锈剂：咪唑啉类1.5重量份；
乳化剂：C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂1.5重量份；C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂中的环氧乙烷数均均为5.5；
聚合阳离子表面活性剂1.0重量份，其化学结构式中m＝25，n＝18。
对比实施例
基础油：季戊四醇油酸酯90重量份；
抗氧剂：2，6-二异丁基对甲苯酚1.0重量份；
极压剂：磷酸酯5.0重量份；
防锈剂：咪唑啉类1.5重量份；
乳化剂：C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂1.5重量份；C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂中的环氧乙烷数均均为5.5；
甜菜碱型表面活性剂1.0重量份。
本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3与对比实施例的金属轧制液在老化前后的清洁性能进行对比：
老化条件：将配制好的本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3，以及对比实施例的金属轧制液置于90℃烘箱下老化一周。
清洗性能：取本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3，以及对比实施例的金属轧制液100ml，分别5g与铁粉混合后，在搅拌器内搅拌3分钟，观测搅拌器清洁情况。
从中可以看出：装有本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3的搅拌器内无铁粉吸附，装有对比实施例的金属轧制液的搅拌器内有明显的铁粉吸附。
在对本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3，以及对比实施例的金属轧制液进行老化前，也进行了清洁性能的实验。装有本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液的实施例3的搅拌器和装有对比实施例的金属轧制液的搅拌器内均无铁粉吸附。
因此，本发明的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液克服了采用阳离子单体表面活性剂的金属轧制液所存在的老化问题，从而实现了性能长期稳定的免维护。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，其特征在于：按照重量份数包括：基础油80～90重量份，极压剂1.0～5.0重量份，抗氧剂0.5～1.0重量份，乳化剂0.5～2.0重量份，聚合阳离子表面活性剂0.5～1.5重量份；其中，聚合阳离子表面活性剂的分子结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。
2.根据权利要求1所述的一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液，其特征在于：所述免维护的含聚合阳离子金属轧制液中还包括防锈剂1.0～2.0重量份。
3.根据权利要求2所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述防锈剂选用咪唑啉类防锈剂、脂肪酸三乙醇胺皂类防锈剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述基础油选用三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷椰子酸酯、季戊四醇油酸酯、天然棕榈油、精炼椰子油中的一种，或几种的均相组合物。
5.根据权利要求1所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述抗氧剂选用2，6-二异丁基对甲苯酚。
6.根据权利要求1所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述极压剂选用硫化烯烃、硫化动物油脂、硫化植物油脂、ZDDP、磷酸酯中的一种，或几种的组合物。
7.根据权利要求1所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述乳化剂选用C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的一种，或几种的组合物。
8.根据权利要求7所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：C12～C18脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-8。
9.根据权利要求1所述的一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液，其特征在于：所述聚合阳离子表面活性剂的重均聚合度为5000～20000。
10.一种含有聚合阳离子的免维护金属轧制液的制备方法，其具体步骤为：
步骤A：将基础油升温至80～92℃；
步骤B：将固体状的抗氧剂加入到所述基础油中，搅拌所述基础油至固体状的抗氧剂完全溶解于所述基础油中，将所述基础油降温至50～62℃；
步骤C：将极压剂、防锈剂、乳化剂以及聚合阳离子表面活性剂依次加入所述基础油中，搅拌均匀即得到免维护的含聚合阳离子金属轧制液，其中，聚合阳离子表面活性剂的化学结构式为：
其中m为10-25，n为5-18。
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