CN107090328B - 组合乳化剂、包含其的铝热轧轧制油及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于铝热轧轧制油的组合乳化剂，所述组合乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与聚氧乙烯醚脂肪胺。本发明提供的组合乳化剂，用于热轧轧制油时，能够乳化出粒径稳定的水包油液滴，提供稳定的润滑效果；能够赋予轧制油优异的抗杂油性能和铝粉分散性能，能够将铝粉分散集中在表面油相中，容易通过撇油等操作除去，维持乳液自身的清洁性，保证乳液的良好性能；能够降低油酸的添加量，抑制微生物的滋生，减少轧制过程中油泥的生成，有效延长乳液使用寿命。

Description

组合乳化剂、包含其的铝热轧轧制油及用途
技术领域
本发明属于金属热加工领域，具体涉及一种组合乳化剂、包含其的铝热轧轧制油及用途。
背景技术
铝热轧轧制油用于纯铝或铝合金的热轧工艺润滑。现有的铝热轧轧制油基本都存在油酸和三乙醇胺组分，两者在常况下发生中和反应，生成三乙醇胺油酸皂(皂基)。一般情况下，油酸会优先吸附在轧件和轧辊表面，在轧制过程中生成金属皂。所谓金属皂一般指金属离子与脂肪酸反应的产物，包括铝皂、铁皂、镁皂等。所述的金属离子一般来源于轧制过程(合金)或外来污染物(工业用水、机械油和润滑脂等)，脂肪酸则主要来自产品中的油酸，以及少量酯类的老化和水解。
金属皂与原油、杂油和其它外来物混合容易形成所谓的“油泥”，粘附在轧机机架和管道上，也粘附在乳液箱箱壁上，或沉积在乳液箱箱底。此外，在轧制过程中，随着轧件的塑形变形与表面的不断更新，会产生大量的铝粉(或其氧化物)，导致轧制乳液中的铝粉累积，影响轧制过程的润滑状况和轧件表面质量。
油泥的产生使得轧机脏污，不易保持清洁，甚至影响轧制(如轧制过程中的滴落与粘附)；而乳液中的皂基润滑性好，能够有效分散铝粉，使得铝粉不易进入油相，难以通过撇油操作被除去；此外，油泥会裹挟铝粉粘附在轧机、管道和乳液箱壁上，或者沉积在乳液箱底，使得乳液中的铝粉更加不易去除。
因此，本领域需要开发一种轧制油乳化剂，其能够改善含有皂基的轧制油中铝粉的分散性能，促进铝粉在浮油中聚集，能够通过简单的撇油等操作除去，也能够一定程度上降低油酸的使用，相对解决油泥的产生，减少油泥在设备上的粘附和沉积，且能够提高抗杂油性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铝热轧轧制油的组合乳化剂，所述组合乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与聚氧乙烯醚脂肪胺。
本发明所述的组合乳化剂中，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的亲水基团为聚氧乙烯醚链，分子链较长，乳化后乳液的水包油液滴粒径稳定，不会随着乳液pH值、循环能力和杂油的泄露等因素发生显著变化，使得润滑效果稳定。相较于不加入乳化剂的配方，能够减少油酸的使用，减少油泥的产生；而聚氧乙烯醚脂肪胺的亲油基团为脂肪胺基，其能够与铝粉结合，且倾向于聚集在油相中，容易通过撇油等操作将铝粉去除。本发明提供的组合乳化剂，选择具有特定结构的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与聚氧乙烯醚脂肪胺配合，能够提高润滑效果，减少油酸使用，减少油泥的产生；能够促进铝粉在油相中的聚集，使得铝粉更容易被除去。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与所述聚氧乙烯醚脂肪胺的质量比为1～4:0.1～1，例如1.1:0.2、1.1:0.3、1.1:0.4、1.1:0.5、1.1:0.6、1.1:0.7、1.1:0.8、1.1:0.9、1.3:0.2、1.6:0.2、1.9:0.2、2.1:0.2、2.3:0.2、2.8:0.2、3.2:0.2、3.5:0.2、3.8:0.2等。
本发明所述的组合乳化剂中，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的含量过高，容易造成铝粉在乳液中的积累，不易于聚集在油相中除去，聚氧乙烯醚脂肪胺的含量过高，乳化液中的水包油液滴粒径不稳定，容易在乳液老化或pH值不稳定时破碎，影响润滑效果。
但是，本领域技术人员应该明了，本发明所述的乳化剂中两个组分的混合比例，本发明提供的只是一个优选范围，在所述优选范围以外的配比也能够解决本发明的技术问题，只是有可能在效果上稍有逊色。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数包括4～16。
本发明所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数大，亲水性好，乙氧基数小，亲油性好；但乙氧基数过大造成乳化过于稳定，润滑性变差，抗杂油性变差，铝粉不易聚集，无法排出；而乙氧基数过小造成乳化不稳定，易于浮油。
对于脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数，本领域技术人员应该明了，对于脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其是一种含有不同乙氧基数的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的混合物，本发明所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数意指所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数的平均值，且其中全部的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯分子的乙氧基数符合正态分布，但是正态分布的宽窄本发明没有明确限定，优选80％的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯分子的乙氧基数在所述乙氧基数个数的±20％之间，例如当限定所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数为10时，可以理解大部分的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯分子的乙氧基数在8～12，如80％的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯分子的乙氧基数在8～12。
作为可选技术方案之一，本发明所述组合乳化剂中，添加的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为8～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成。脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数大，亲水性好，乙氧基数小，亲油性好；但乙氧基数过大造成乳化过于稳定，润滑性变差，抗杂油性变差，铝粉不易聚集，无法排出；而乙氧基数过小造成乳化不稳定，易于浮油。
也就是本发明所述组合乳化剂中，添加的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的聚氧乙烯醚链的乙氧基数均在8～16的范围内选择，例如8、10、12、14等中的任意1个或至少2个的组合。所谓组合的意思是指，对于同一脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其可以具有不同链长的聚氧乙烯醚链，或者所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯为具有不同聚氧乙烯醚链的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的组合。示例性的如脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的磷原子同时连接有3个脂肪醇聚氧乙烯醚，所述3个脂肪醇聚氧乙烯醚链的乙氧基数分别为9、12、14，示意结构为
Figure BDA0001289619360000041
或者，示例性的如脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯为2种物质的混合物，其一为
Figure BDA0001289619360000042
其二为
Figure BDA0001289619360000043
其中的R均任意代表脂肪链，可以相同，也可以不同。
作为可选技术方案之二，本发明所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成。
不同乙氧基数的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的配合，能够起到协同作用，乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯起到分散铝粉颗粒，并将其集中至油相中的作用，乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯起到稳定水包油乳液液滴，稳定润滑作用的目的；而两者相互配合，能够增加乳液液滴的稳定性，提高润滑效果，降低油酸的使用量，促进铝粉向油相中迁移，达到通过撇油去除铝粉的目的。
在可选技术方案之二中，当所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成时，乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的质量比为0.5～1.5:2～3，例如0.6:2.5、0.7:2.5、0.8:2.5、0.9:2.5、1.0:2.5、1.1:2.5、1.2:2.5、1.3:2.5、1.4:2.5等。
不同乙氧基数的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的混合比例，匹配不同循环能力的乳液系统，适应不同的污染(杂油泄露)环境，满足不同产品或不同合金种类的生产要求。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的脂肪醇碳数为12～18，例如12、14、16、18中的任意1种或至少2种的组合。
在脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中，脂肪醇碳数在12～18之间，碳链长度使得脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯在溶液中具有合适的空间位阻，形成水包油液滴时，形态稳定，不容易被破坏，具有稳定的润滑性能。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括饱和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或不饱和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、油醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十四烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十四碳烯醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十六烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十六碳烯醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十八烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异硬脂醇聚氧乙烯醚磷酸酯和蓖麻油醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数≤15，例如2、4、6、8、10、12、14等，优选2～15。
优选地，所述聚氧乙烯醚脂肪胺的烷基的碳数为16～22，例如16、18、20、22等。
聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数越高，烷基数越低，亲水性越强，而亲水性的增加会导致铝粉的分散性不好，容易形成油泥，附着在设备上；如果聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数越低，烷基数越高，亲油性越强，而亲油性增加，抗杂油能力下降；此外，烷基数低于16会导致聚氧乙烯醚脂肪胺的阳离子特性增强，使得乳液不稳定。
优选地，所述聚氧乙烯醚脂肪胺包括聚氧乙烯醚饱和脂肪胺或聚氧乙烯醚不饱和脂肪胺。
优选地，所述聚氧乙烯醚脂肪胺包括聚氧乙烯醚油胺、聚氧乙烯醚十六胺、聚氧乙烯醚十六烯胺、聚氧乙烯醚十八胺和聚氧乙烯醚二十二胺中的任意1种或至少2种的组合。
本发明目的之二是提供一种目的之一所述的组合乳化剂的使用方法，所述组合乳化剂添加至铝热轧轧制油中。
对于纯铝及铝合金热轧轧制油，皂基产品市场占比很大，传统的皂基轧制油，如59μ乳化油，其组成是85wt％的矿物油(机油或变压器油)，10wt％的油酸和5wt％的三乙醇胺。但传统的皂基轧制油不能生产高表面、高性能要求的产品，如PS板、双零铝箔毛料、制罐料等。本领域通过加入乳化剂、添加剂或天然脂类或合成酯类来改善加工性能。
本发明提供的组合乳化剂适用于任何热轧轧制油，包括皂基轧制油，或者添加有天然脂或合成酯的轧制油，或者添加有添加剂的轧制油等，本发明不做具体限定。理论上，本发明提供的组合乳化剂适用于任何能够获得的热轧轧制油，并赋予其抗杂油性，稳定的润滑性的特点。
将本发明目的之一添加至含有铝的热轧轧制油中，在达到相同润滑效果的前提下，能够降低油酸的含量，减少金属皂的产生，控制油泥的累积，提高润滑油的使用寿命。此外，加入目的之一所述的乳化剂，能够在乳化液中形成粒径稳定的水包油乳液颗粒，形成稳定的润滑效果，且铝粉分散效果好，抗杂油性能优异，铝粉容易被集中在表面油相中，能够通过撇油操作被除去。
本领域技术人员也应该明了，在热轧轧制油中，本发明提供的组合乳化剂可以和其他常规的乳化剂混合复配使用，也可以单独使用，本发明不做限定。
此外，本发明提供的组合乳化剂可以用于含有皂基的热轧轧制油，也可以用于无皂型热轧轧制油，或其他类型的热轧轧制油。
优选地，所述组合乳化剂添加至铝热轧轧制油中的添加百分量为1～5wt％，例如1.2wt％、1.8wt％、2.2wt％、2.8wt％、3.2wt％、3.8wt％、4.2wt％、4.8wt％等。
本发明提供的润滑油具有优异的抗杂油能力和铝粉分散能力，因此对于热轧过程中铝粉产生量较大的纯铝热轧轧制和铝合金热轧轧制尤其适合，尤其能够解决油泥多，铝粉不易除去的难题。
优选地，所述铝热轧轧制油包括纯铝热轧轧制油和/或铝合金热轧轧制油。
本发明目的之三是提供一种铝热轧轧制油，所述铝热轧轧制油包括目的之一所述的组合乳化剂，优选含有1～5wt％(例如1.2wt％、1.8wt％、2.2wt％、2.8wt％、3.2wt％、3.8wt％、4.2wt％、4.8wt％等)的组合乳化剂。
本领域已知的，在热轧轧制油中，大量油酸的使用，极易滋生细菌等微生物，皂基轧制油的抗微生物能力普遍较差。而向热轧轧制油中加入杀菌剂，对于苛刻的生产条件，其抑菌性能不好，依然存在乳液因为长菌而变质发臭的问题，影响乳液的使用寿命；且粘附或沉积的油泥，也容易滋生各种微生物，导致乳液微生物状况恶化。
本发明可以通过添加矿物油和酯类替换部分三乙醇胺油酸皂，降低油酸含量；加入目的之一所述的乳化剂，进一步降低油酸含量。
优选地，所述铝热轧轧制油包括三乙醇胺油酸皂、目的之一所述的组合乳化剂、矿物油和酯类。
优选地，所述三乙醇胺油酸皂通过油酸和三乙醇胺反应得到，优选油酸与三乙醇胺的比例≥2。
优选地，所述铝热轧轧制油中三乙醇胺油酸皂的含量≤10wt％，例如0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％等，优选3～10wt％。
优选地，所述酯类由粘度在300～800mm2/s(例如350mm2/s、400mm2/s、450mm2/s、500mm2/s、550mm2/s、600mm2/s、650mm2/s、700mm2/s、750mm2/s等)的高粘度合成酯和粘度在20～100mm2/s(例如30mm2/s、40mm2/s、50mm2/s、60mm2/s、70mm2/s、80mm2/s、90mm2/s等)的低粘度合成酯组成。
优选地，所述高粘度合成酯和所述低粘度合成酯的添加质量比为1～10:10～30，例如2:15、3:15、4:15、5:15、6:15、7:15、8:15、9:15、10:20、3:20、6:20、8:25、9:25等。
优选地，所述高粘度合成酯包括不饱和脂肪酸的二聚体、不饱和脂肪酸的三聚体和不饱和脂肪酸的多聚体中的任意1种或至少2种的组合，与饱和或不饱和脂肪醇形成的酯类。
优选地，所述高粘度合成酯中，不饱和脂肪酸的碳数为16～22，优选棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、二十碳烯酸和二十二碳烯酸中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述高粘度合成酯中，脂肪醇的碳数为8～22，优选月桂醇，棕榈醇、十六烯醇、硬脂醇、油醇、蓖麻油醇和二十二碳烯醇中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述低粘度合成酯包括新戊二醇、季戊四醇和三羟甲基丙烷与油酸、蓖麻油酸和椰油酸等酯化生成的合成酯。
优选地，所述矿物油为石蜡基矿物油和环烷基矿物油。
本发明对酯类物质的选择(包括酯类的种类、含量、粘度、碳数等)，能够最大限度的减少油酸的添加量，避免油酸带来的微生物的滋生，降低油泥的产生。本发明提供的热轧轧制油中使用了高、低粘度合成酯复配的组合，确保与经典皂基产品相同的高温润滑性能，最大限度降低油酸和三乙醇胺的使用量，减少轧制过程中油泥的产生，维持轧机和乳液系统的清洁；同时，提高乳液的抗微生物性能，延长乳液使用寿命。
优选地，所述铝热轧轧制油还包括杀菌剂和/或抗氧剂。
杀菌剂一定程度上能够杀灭微生物，延长轧制油的使用寿命；抗氧剂能够提高油脂的抗氧化性能，尤其是具有不饱和基团的化合物的抗氧化性能。
优选地，所述杀菌剂包括甲醛释放类杀菌剂。
优选地，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述组合乳化剂或轧制油不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……組成”。
本发明目的之四是提供一种如目的之三所述的铝热轧轧制油的用途，所述铝热轧轧制油用于铝材的热轧轧制过程，优选用于纯铝或铝合金的热轧轧制过程。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供了一种包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与聚氧乙烯醚脂肪胺的组合乳化剂，其利用两者的协同配合，用于热轧轧制油时，能够乳化出粒径稳定的水包油液滴，且所述液滴在热轧过程中能够较为稳定的存在，尤其是在高温下，也不会造成破乳，影响润滑效果，为轧制油提供稳定的润滑效果；本发明提供的组合乳化剂能够赋予轧制油优异的抗杂油性能和铝粉分散性能，能够将铝粉分散集中在表面油相中，容易通过撇油等操作除去，维持乳液自身的清洁性，保证乳液的良好性能，延长轧制油的寿命；且对于相同的润滑效果，本发明提供的组合乳化剂能够降低油酸的添加量，降低微生物的滋生，减少轧制过程中油泥的生成，维持轧机和乳液系统的清洁性，延长乳液的使用寿命，减少排放，利于环保和提高经济效益；
(2)本发明提供了一种添加有所述组合乳化剂的铝热轧轧制油，具有稳定和优异的润滑效果，具有优良的抗杂油性能和铝粉分散性能，能够将铝粉分散集中在表面油相中，容易通过撇油等操作除去，延长轧制油的使用寿命；且对于相同的润滑效果，本发明提供的轧制油的油酸添加量少，微生物的滋生概率降低。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1～6
提供用于铝热轧轧制油的组合乳化剂，组成如表1所示：
表1实施例1～6提供的用于铝热轧轧制油的组合乳化剂的配方组成
Figure BDA0001289619360000111
表1中，乙氧基数指相应化合物中乙氧基数的平均值，脂肪醇碳数指相应化合物中脂肪醇碳数的平均值。
实施例7～12
提供用于铝热轧轧制油的组合乳化剂，添加有91wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和9wt％的聚氧乙烯醚脂肪胺，所述聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数为8，脂肪醇碳数为20，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括第一脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和第二脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，所述第一脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和第二脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数和碳数的具体选择如表2所示：
表2实施例7～12提供的组合乳化剂的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的选择
Figure BDA0001289619360000112
Figure BDA0001289619360000121
表2中，乙氧基数指相应化合物中乙氧基数的平均值，脂肪醇碳数指相应化合物中脂肪醇碳数的平均值。
应用实施例1
提供铝热轧轧制油，按重量百分比包括如下组成：
三羟甲基丙烷油酸酯 15wt％
二聚酸油醇酯 2wt％
油酸 5wt％
三乙醇胺 1.5wt％
乳化剂(实施例1提供的乳化剂) 2.7％
酚类抗氧剂 0.3wt％
甲醛释放类杀菌剂 0.9wt％
环烷基矿物油 至100wt％。
应用实施例2
提供铝热轧轧制油，按重量百分比包括如下组成：
三羟甲基丙烷油酸酯 20wt％
二聚酸油醇酯 3wt％
油酸 3wt％
三乙醇胺 1wt％
乳化剂(实施例7提供的乳化剂) 3.2％
酚类抗氧剂 0.3wt％
甲醛释放类杀菌剂 0.5wt％
环烷基矿物油 至100wt％。
应用实施例3
提供铝热轧轧制油，按重量百分比包括如下组成：
三羟甲基丙烷油酸酯 12wt％
二聚酸油醇酯 5wt％
油酸 4wt％
三乙醇胺 1.5wt％
乳化剂(实施例12提供的乳化剂) 2.2％
酚类抗氧剂 0.3wt％
甲醛释放类杀菌剂 0.5wt％
环烷基矿物油 至100wt％。
应用实施例4
提供铝热轧轧制油，与实施例1的区别在于，调整乳化剂的加入量为1wt％，并调整环烷基矿物油将配方调整至100wt％。
应用实施例5
提供铝热轧轧制油，与实施例1的区别在于，调整乳化剂的加入量为5wt％，并调整环烷基矿物油将配方调整至100wt％。
应用实施例6～14
提供铝热轧轧制油，与实施例1的区别在于，分别等质量替换配方中的乳化剂为实施例2提供的乳化剂(记为应用实施例6)、实施例3提供的乳化剂(记为应用实施例7)、实施例4提供的乳化剂(记为应用实施例8)、实施例5提供的乳化剂(记为应用实施例9)、实施例6提供的乳化剂(记为应用实施例10)、实施例8提供的乳化剂(记为应用实施例11)、实施例9提供的乳化剂(记为应用实施例12)、实施例10提供的乳化剂(记为应用实施例13)、实施例11提供的乳化剂(记为应用实施例14)。
对比例应用例1
提供铝热轧轧制油，与实施例1的区别在于，等质量替换配方中的乳化剂为聚氧乙烯醚失水山梨醇油酸酯(EO20)。
对比例应用例2
提供铝热轧轧制油，与实施例1的区别在于，等质量替换配方中的乳化剂为聚氧乙烯醚油醇甲酯(EO10)和聚氧乙烯醚辛醇甲酯(EO8)(质量比为3:1)。
性能测试1
将应用实施例1～14和对比应用例1～2提供的铝热轧轧制油进行如下性能测试：
(1)高温润滑性能，测试方法为：使用兰州中科凯华科技开发有限公司的HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机，实验条件为：上试样为钢制摩擦头(移动速度200cm/min)，下试样为目标铝合金试片(由西南铝业提供，合金牌号为1050，厚度在0.24～0.32mm)；温度316℃；载荷5kg；上试样摩擦头上的加油量为5μL。报告油品在试片上的平均摩擦系数。
(2)抗杂油性能，测试方法为：将轧制油15g与285g去离子水混合，经剪切搅拌，配置成乳液；再将3g杂油(占轧制油的20wt％)加入到前述乳液中，经过一定的剪切搅拌；取100g混有杂油的乳液样品，置于带塞量筒中，于60℃烘箱中，静置两小时，用移液管移取底部乳液20mL，去除水分，检测含油量。其中，所用杂油的组成为46号液压油与320号齿轮油的混合物(质量比1:1)。依据实测含油量与抗杂油性能为100％时的理论含油量(3.54％)的差别，判断乳液的抗杂油能力。乳液浓度为5.0％，杂油的添加量为20％，记录实测值与理论值的差别。
(3)铝粉分散性，测试方法为：配制一定浓度的乳液，移取100mL至带塞量筒中，再加入1g铝粉(市售标准铝粉)，上下缓慢颠倒五次，然后观察铝粉的悬浮情况。依铝粉分散情况，分为下列五个等级，即第1级，完全自由悬浮；第2级，泡沫中的铝粉释放迅速，且铝粉轻微粗分散；第3级，泡沫中的铝粉释放迅速，且铝粉粗分散；第4级，铝粉轻微团聚；第5级，铝粉团聚，且粘附于量筒内壁上。
测试结果见表3。
表3应用实施例和对比应用例的性能测试结果
项目 高温润滑性能 抗杂油性能，％ 铝粉分散性，等级
应用实施例1 0.117 +0.03 1
应用实施例2 0.109 -0.09 3
应用实施例3 0.098 -0.01 1
应用实施例4 0.128 -0.06 2
应用实施例5 0.110 +0.11 1
应用实施例6 0.118 -0.07 2
应用实施例7 0.119 -0.03 2
应用实施例8 0.119 +0.02 1
应用实施例9 0.117 +0.01 1
应用实施例10 0.118 +0.04 1
应用实施例11 0.119 -0.01 1
应用实施例12 0.120 -0.03 2
应用实施例13 0.119 -0.05 2
应用实施例14 0.118 -0.02 2
对比应用例1 0.122 +0.23 4
对比应用例2 0.119 +0.28 3
从表3可以看出，本发明提供的轧制油抗杂油性能与100％去除杂油的理论值相差均在0.11％以内，当所述轧制油的乳化剂满足优选条件时，其抗杂油性能与100％去除杂油的理论值相差能够≤0.06％，可以看出本发明提供的轧制油具有接近100％的抗杂油性能；对于铝粉分散性能，均可以达到铝粉释放迅速，对铝粉具有良好的分散性能。此外，本发明提供的轧制油在提高了抗杂油性能和合适的铝粉分散性的同时，仍然能够使润滑性能在温度316℃，载荷5kg，加油量为5μL的条件下，将摩擦系数控制在0.120以下。
性能测试2
将15g轧制油(应用实施例3)与285g的去离子水混合，经剪切搅拌，配置成乳液。再分别将占轧制油5wt％(0.75g)、10wt％(1.5g)、20wt％(3g)的杂油加入到前述乳液中，经过一定的剪切搅拌。对混有杂油的乳液平行取样，测试样品1的初始含油量、乳液颗粒粒径和乳液pH值；将样品2在60℃静置2h，测试排杂油后的含油量。以抗杂油性能为100％时的理论含油量为理论值。其中，所用杂油的组成为46号液压油与320号齿轮油的混合物(质量比1:1)。检测结果见表4。
表4不同杂油含量下轧制油的抗杂油性能
Figure BDA0001289619360000171
从表4可以看出，本发明提供的轧制油对于杂油含量20wt％以下，抗杂油性能与抗杂油性能为100％时的理论值相差不大，均表现出优良的抗杂油性能；而当杂油含量增大，乳液的平均粒径和pH值变化也不大，表现出乳液的稳定性。
性能测试3
选用三种铝粉(1号铝粉、2号铝粉、3号铝粉)，用于铝粉分散性能检测，检测过程为：用应用实施例1和3的轧制油配制5wt％浓度的乳液，移取100mL至带塞量筒中，再加入1g铝粉，上下缓慢颠倒五次，然后观察铝粉的悬浮情况，评判方法与性能测试1相同。1号铝粉为市售标准铝粉，2号铝粉为客户A处取样铝粉(铝粉含油量11％，使用前经丁酮洗涤并干燥；客户A为单机架可逆轧机，主要生产3XXX系和4XXX系铝合金产品)，3号铝粉为客户B处取样铝粉(铝粉含油量13％，使用前经丁酮洗涤并干燥；客户B为“1+3”连轧机，主要生产1XXX系、3XXX系和5XXX系铝合金产品；此铝粉在精轧段获取)。检测结果见表5。
表5应用实施例1、3和对比应用例的轧制油对不同铝粉的分散性
铝粉型号 对比应用例1 对比应用例2 应用实施例1 应用实施例3
1号铝粉 4 3 1 1
2号铝粉 4 4 2 1
3号铝粉 5 5 3 2
从表5可以看出，本发明提供的轧制油对于标准铝粉能够实现完全自由悬浮，对于2号铝粉至少能够实现泡沫中的铝粉释放迅速，且铝粉轻微粗分散，对于3号铝粉至少能够实现泡沫中的铝粉释放迅速，且铝粉粗分散。本发明提供的轧制油不仅对于市售的铝粉具有较好的分散性能，还对来自于不同生产线的铝粉表现出良好的分散性能。这些来自于不同生产线的铝粉比市售铝粉可能因为形貌差异(球状或片状)，或者外层包覆氧化层，或者混合有油脂，或者含有其他合金元素等等原因更加难于分散。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，以及对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (32)

1.一种用于铝热轧轧制油的组合乳化剂，其特征在于，所述组合乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与聚氧乙烯醚脂肪胺；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的乙氧基数包括4～16；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的脂肪醇碳数为12～18；
所述聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数≤15；所述聚氧乙烯醚脂肪胺的烷基碳数为16～22；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与所述聚氧乙烯醚脂肪胺的质量比为1～4:0.1～1。
2.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为8～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成，或者，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成。
3.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，当所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯由乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯组成时，乙氧基数为4～8的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和乙氧基数为12～16的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的质量比为0.5～1.5:2～3。
4.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括饱和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯或不饱和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯。
5.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯包括月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、油醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十四烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十四碳烯醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十六烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十六碳烯醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十八烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异硬脂醇聚氧乙烯醚磷酸酯和蓖麻油醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的任意1种或至少2种的组合。
6.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚脂肪胺的乙氧基数为2～15。
7.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚脂肪胺包括聚氧乙烯醚饱和脂肪胺或聚氧乙烯醚不饱和脂肪胺。
8.如权利要求1所述的组合乳化剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚脂肪胺包括聚氧乙烯醚油胺、聚氧乙烯醚十六胺、聚氧乙烯醚十六烯胺、聚氧乙烯醚十八胺和聚氧乙烯醚二十二胺中的任意1种或至少2种的组合。
9.一种如权利要求1～8之一所述的组合乳化剂的使用方法，其特征在于，所述组合乳化剂添加至铝热轧轧制油中。
10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述组合乳化剂添加至铝热轧轧制油中的添加百分量为1～5wt％。
11.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述铝热轧轧制油包括纯铝热轧轧制油和/或铝合金热轧轧制油。
12.一种铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油包括权利要求1～8之一所述的组合乳化剂。
13.如权利要求12所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油含有1～5wt％的组合乳化剂。
14.如权利要求12所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油包括三乙醇胺油酸皂、权利要求1～8之一所述的组合乳化剂、矿物油和酯类。
15.如权利要求14所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述三乙醇胺油酸皂通过油酸和三乙醇胺反应得到。
16.如权利要求15所述的铝热轧轧制油，其特征在于，油酸与三乙醇胺的比例≥2。
17.如权利要求14所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油中三乙醇胺油酸皂的含量≤10wt％。
18.如权利要求14所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油中三乙醇胺油酸皂的含量为3～10wt％。
19.如权利要求14所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述酯类由粘度在300～800mm2/s的高粘度合成酯和粘度在20～100mm2/s的低粘度合成酯组成。
20.如权利要求19所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯和所述低粘度合成酯的添加质量比为1～10:10～30。
21.如权利要求19所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯包括不饱和脂肪酸的二聚体、不饱和脂肪酸的三聚体和不饱和脂肪酸的多聚体中的任意1种或至少2种的组合，与饱和或不饱和脂肪醇形成的酯类。
22.如权利要求21所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯中，不饱和脂肪酸的碳数为16～22。
23.如权利要求21所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯中，不饱和脂肪酸为棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、二十碳烯酸和二十二碳烯酸中的任意1种或至少2种的组合。
24.如权利要求21所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯中，脂肪醇的碳数为8～22。
25.如权利要求21所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述高粘度合成酯中，脂肪醇为月桂醇，棕榈醇、十六烯醇、硬脂醇、油醇、蓖麻油醇或二十二碳烯醇中的任意1种或至少2种的组合。
26.如权利要求19所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述低粘度合成酯包括新戊二醇、季戊四醇和三羟甲基丙烷与油酸、蓖麻油酸和椰油酸酯化生成的合成酯。
27.如权利要求14所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述矿物油为石蜡基矿物油和环烷基矿物油。
28.如权利要求12所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述铝热轧轧制油还包括杀菌剂和/或抗氧剂。
29.如权利要求28所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述杀菌剂包括甲醛释放类杀菌剂。
30.如权利要求28所述的铝热轧轧制油，其特征在于，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂。
31.一种如权利要求12～30之一所述的铝热轧轧制油的用途，其特征在于，所述铝热轧轧制油用于铝材的热轧轧制过程。
32.一种如权利要求12～30之一所述的铝热轧轧制油的用途，其特征在于，所述铝热轧轧制油用于纯铝或铝合金的热轧轧制过程。
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