CN107325860B - 一种高清洁性、高分散性金属轧制油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高清洁性、高分散性金属轧制油，其包含油溶性聚乙烯亚胺，所述油溶性聚乙烯亚胺优选为式I所示的改性聚乙烯亚胺。本发明还公开了所述金属轧制油的制备方法。将改性聚乙烯亚胺(PEI)引入轧制油中，提供一种对轧机有高清洁性、显著分散轧辊、工作辊磨损留下的铁粉的金属轧制油，降低铁粉在板带钢表面的残留量，使板带钢表面光泽度高，形貌良好，反射率高；对板带钢表面防锈能力性能强。

Description

一种高清洁性、高分散性金属轧制油及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属轧制油领域，更具体地讲，涉及一种高清洁性、高分散性金属轧制油及其制备方法。
背景技术
不锈钢、高强钢、硅钢等轧制都是金属加工中的重要工艺。传统的金属轧制油，在轧制钢板一段时间后，易富集在轧机的工作辊、支撑辊，以及机架机身上，具有强粘附性，难以被分散清除，致使轧机污垢增加，不利于继续轧制；在轧制钢板一段时间后，由于工作辊和支撑辊的不断磨损，铁粉的量也会大大增加，传统的轧制油，无法满足良好分散铁粉的需求，由于板带钢表面的铁粉含量不断升高，导致板带钢表面质量差，反射率低；在轧制过后，板带钢表面的防锈性能也是一个重要的问题，传统的轧制油，往往不能满足板带钢表面的防锈。
聚乙烯亚胺(PEI)是1995年发现的重要的真核细胞基因转染的优良载体，在非病毒载体的研究中处于重要地位，得到广泛的重视，同时它也是一种新型的重金属离子捕集剂，在PEI的胺基上接枝几种不同的侧链分子中含有的胺基对部分重金属具有较强的螯合能力，聚乙烯亚胺广泛应用于水处理，造纸，煤炭等工业领域，是效率最高的水溶性高分子之一。然而PEI是一种柔性亲水性高分子聚合物，无法溶解在油溶性的金属轧制油中。为此，本发明人通过加成聚合等一系列反应，加强PEI结构中氮的阳离子属性，对PEI结构进行改性而降低其HLB值，使其具有油溶性能力，首次将经过改性的PEI引进至金属轧制油中。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，将改性的聚乙烯亚胺(PEI) 首次引入轧制油中，提供一种对轧机有高清洁性、对铁粉有高分散性的金属轧制油；使板带钢表面光泽度高，形貌良好，反射率高；对板带钢表面的防锈性能大大提高。
因此，在第一方面，本发明提供一种金属轧制油，其包含油溶性聚乙烯亚胺。所述油溶性聚乙烯亚胺优选为式I的改性聚乙烯亚胺：
Figure BDA0001292709360000021
其中，
R1为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或饱和或不饱和C10-C18脂肪族羧酸酯基，
R2为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或C10-C18饱和或不饱和脂肪族羧酸酯基，
R3为C5-C20的饱和脂肪族羧酸酐基、三烷基(例如C3-C15烷基)磷酸酯基、二烷基(例如C3-C15烷基)亚磷酸酯基或三烷基(例如C3-C15烷基)亚磷酸酯基，和
n＝150-800的整数。
R1优选为C16-C18脂肪族羧酸酯基。
R2优选为C12-C15脂肪族羧酸基。
n优选为200-400的整数或300-500的整数。
在所述金属轧制油中，式(I)的改性聚乙烯亚胺的含量可以为大约1-3％重量，例如可以为约1.5％重量、约2％重量、约2.5％重量。
所述金属轧制油可以含有选自以下组分：基础油、抗氧剂、金属减活剂、极压抗磨剂、防锈剂和乳化剂。
在所述金属轧制油中，基础油的含量可以为85-90％重量，抗氧剂的含量可以为0.5-1％重量，金属减活剂的含量可以为0.5-1％重量，极压抗磨剂的含量可以为3-6％重量，防锈剂的含量可以为2-4％重量，乳化剂3-5％重量。
所述基础油可以选用矿物油加多元醇类油或合成油复配体系，矿物油可以选用I类或II类矿物油，多元醇类油可以选用天然棕榈油、脱脂猪油和精炼椰子油，合成油可以选用三羟甲基丙烷、季戊四醇合成酯。
所述抗氧剂可以选用屏蔽酚型或胺型抗氧剂。
所述极压抗磨剂可以选用含硫、含磷极压抗磨剂复配体系，含硫挤压抗磨剂譬如硫化油脂、硫化烯烃、烷基多硫化物；含磷挤压抗磨剂譬如烷基磷酸酯、磷酸酯胺盐、芳基磷酸酯。
所述防锈剂可以选用唑类、羧酸类或有机胺类。
所述乳化剂可以选用脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醚型。
在第二方面，本发明的还提供了一种金属轧制油的制备方法，包括在金属轧制油中添加油溶性聚乙烯亚胺。所述油溶性聚乙烯亚胺优选为如上所述的式(I)的改性聚乙烯亚胺。
本发明的金属轧制油的制备方法可以包括以下步骤：
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、金属减活剂加入到所述容器中，均匀搅拌，搅拌至固体状的抗氧剂、金属减活剂完全溶解后，将温度调整到 50-62℃；
步骤C：将防锈剂、极压抗磨剂、乳化剂依次添加到所述容器内，搅拌均匀。
步骤D：将聚乙烯亚胺添加到所述容器内，搅拌均匀即可。
本发明也提供一种改性聚乙烯亚胺，所述改性聚乙烯亚胺如上所述的式I结构。
本发明还提供改性聚乙烯亚胺在制备金属轧制油中的用途。
本发明也涉及第一方面的金属轧制油的使用方法，包括在轧制过程中，金属轧制油以较低的浓度比例溶解在离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制。
附图说明
图1显示金属轧制油的轧机清洁性试验效果。
图2显示金属轧制油的防锈性能试验效果。
具体实施方式
本发明的目的在于，传统轧制油在轧制钢板一段时间后，易富集在轧机的工作辊、支撑辊以及机架机身上，具有强粘性，难以被分散清除，致使轧机污垢增加，不利于继续轧制；在轧制钢板一段时间后，由于工作辊和支撑辊的不断磨损，铁粉的量也会大大增加，无法满足良好分散铁粉的需求，由于板带钢表面的铁粉含量不断升高，导致板带钢表面质量差，反射率低；而且其防锈能力也普遍较差。针对现有技术不足，本发明人首次将改性的聚乙烯亚胺引入到金属轧制油中；在轧制过程中，金属轧制油以较低的浓度比例溶解在离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制。与传统的金属轧制油相比，引入改性PEI之后，金属轧制油所形成的乳化液，由于改性PEI中含氮使其产生阳离子属性，能够使在轧制一段时候后富集在轧机的工作辊、支撑辊以及机架机身上具有粘性的物质大量减少，显著地提高了轧机的清洁性；由于改性PEI具有良好的分散性，对部分重金属具有较强的螯合能力，使乳化液携带铁粉的能力大大提升、能够显著的分散轧辊、工作辊磨损留下的铁粉，降低铁粉在板带钢表面的残留量，使板带钢表面光泽度高，形貌良好，反射率高；由于改性PEI的高分子结构特性以及较强的吸附性，使其在板带钢表面形成一层致密的保护膜，使板带钢表面的防锈性能大大提高。
普通的线性聚乙烯亚胺(PEI)结构式如下：
Figure BDA0001292709360000041
普通的带支链的聚乙烯亚胺(PEI)结构式如下：
Figure BDA0001292709360000051
本发明人通过首尾两端的氨基与羧基的加成缩合反应，将疏水基团R1、 R2修饰在PEI的氨基上，再将R3接枝到中间段氨基上，得到改性聚乙烯亚胺，其中R1为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或C10-C18饱和或不饱和脂肪族羧酸酯基，R2为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或C10-C18饱和或不饱和脂肪族羧酸酯基，R3为C5-C20的饱和脂肪族羧酸酐基或三烷基(例如C3-C15烷基)磷酸酯基。改性聚乙烯亚胺(PEI)具有如下的式(I)结构：
Figure BDA0001292709360000052
下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明不仅仅局限于这些实施例。
实施例1.高清洁性、高分散性金属轧制油的制备
金属轧制油1：
Figure BDA0001292709360000053
Figure BDA0001292709360000061
Figure BDA0001292709360000062
金属轧制油2：
组分 含量(重量％)
矿物油VHVI 2(60N) 26.3
天然棕榈油 62.0
二烷基二苯胺 1.0
苯并三氮唑 0.8
二叔月桂基三硫化物 3.0
二-正丁基酸性磷酸酯胺盐 2.0
聚乙二醇(600) 1.4
蓖麻油聚氧乙烯(10)醚 1.5
改性聚乙烯亚胺 2.0
其中，改性聚乙烯亚胺的结构如下：
Figure BDA0001292709360000063
金属轧制油3：
Figure BDA0001292709360000064
Figure BDA0001292709360000071
其中，改性聚乙烯亚胺的结构如下：
Figure BDA0001292709360000072
按照上面的组分，通过以下步骤进行制备：
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、金属减活剂加入到所述容器中，均匀搅拌，搅拌至固体状的抗氧剂、金属减活剂完全溶解后，将温度调整到 50-62℃；
步骤C：将防锈剂、极压抗磨剂、乳化剂依次添加到所述容器内，搅拌均匀。
步骤D：将聚乙烯亚胺添加到所述容器内，搅拌均与即可。
实施例2.轧机清洁性试验
为评估一种高清洁性、高分散性金属轧制油的轧机清洁性试验，使用博朗电搅拌器、以及默克10μm铁粉来模拟现场轧机清洁性，分别评价和比较了含有了改性聚乙烯亚胺的金属轧制油与市场上不含聚乙烯亚胺的常规同类金属轧制油产品。测试过程如下：
在博朗电搅拌器中，将含有改性聚乙烯亚胺的金属轧制油和不含聚乙烯亚胺的常规同类金属轧制油，用去离子水配制浓度为3％的乳化液，开启搅拌30秒以后，在形成乳化液的搅拌器中加入2克默克10μm铁粉，开启搅拌10分钟，停止后，观察搅拌器玻璃壁粘附铁粉情况，予以记录。
图1显示本发明金属轧制油与市售的金属轧制油的轧机清洁性试验效果。其中本发明金属轧制油1、2和3分别表示实施例1中的金属轧制油1、 2和3，“同类不含聚乙烯亚胺(1)”为汉高(中国)投资有限公司轧制油
Figure BDA0001292709360000073
“同类不含聚乙烯亚胺(2)”为湖北润德西科技有限公司轧制油RDX-Roll black C511，“同类不含聚乙烯亚胺(3)”为埃克森美孚公司轧制油EH120，“同类不含聚乙烯亚胺(4)”为安柯孚莱流体科技(北京)有限公司轧制油anker RL-231，“同类不含聚乙烯亚胺(5)”为福斯润滑油(中国)有限公司轧制油CRC792。
由图1可知，本发明的含有聚乙烯亚胺的金属轧制油的铁粉粘壁情况远好于市场同类不含聚乙烯亚胺的金属轧制油，表明了本发明含有改性聚乙烯亚胺的金属轧制油能够显著提高铁粉的分散能力，使铁粉很好的分散在乳化液中，也大大的提升了轧机的清洁性，从而达到高清洁性、高分散性的目标。
实施例3.防锈性能试验
为评估高清洁性、高分散性金属轧制油的防锈性能试验，使用无锡市苏瑞试验设备有限公司提供的90℃烘箱，分别评价和比较了本发明的高清洁性、高分散性金属轧制油与对比实施例不含聚乙烯亚胺的防锈性能。测试过程如下：
将本发明的高清洁性、高分散性金属轧制油与对比实施例不含聚乙烯亚胺的轧制油，在博朗电搅拌器中，用去离子水配制浓度为3％的乳化液，开启搅拌30秒；分别将形成的乳化液取2g，用滴管涂在两块由Q-lab公司提供的Q-panel标准板带钢表面上，将两块Q-panel叠加和封存，将封存之后的Q-panel板放入90℃烘箱，在封存的Q-panel试验板上叠加压力，三天后取出Q-panel板，观察Q-panel板面锈蚀情况。
试验结果示于图2。其中本发明金属轧制油1和2分别表示实施例1 中的金属轧制油1和2，“同类不含聚乙烯亚胺(1)”为汉高(中国)投资有限公司轧制油
Figure BDA0001292709360000081
“同类不含聚乙烯亚胺(2)”为湖北润德西科技有限公司轧制油RDX-Roll black C511，“同类不含聚乙烯亚胺(3)”为埃克森美孚公司轧制油EH120，“同类不含聚乙烯亚胺(4)”为安柯孚莱流体科技(北京)有限公司轧制油anker RL-231，“同类不含聚乙烯亚胺(5)”为福斯润滑油(中国)有限公司轧制油CRC792。
如图2所示，使用本发明的含有改性聚乙烯亚胺的金属轧制油进行防锈性能测试时，Q-panel板面生锈情况远好于同类不含聚乙烯亚胺的轧制油。由此可知，本发明的含有改性聚乙烯亚胺的金属轧制油比同类产品的防锈能力强，从而可以得出含有改性聚乙烯亚胺的金属轧制油能够显著提升板带钢表面的防锈性能。
综上所述，本发明的高清洁性、高分散性金属轧制油，首次将改性聚乙烯亚胺引入轧制油中，跟市面上的现有轧制油相比，显著提高了轧机的清洁性能力，大大改善了铁粉的分散能力，也大大提高了板带钢表面的防锈能力。
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都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (15)

1.一种金属轧制油，其包含油溶性聚乙烯亚胺，所述油溶性聚乙烯亚胺为式I所示的改性聚乙烯亚胺：
Figure FDA0002465072630000011
其中，
R1为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或C10-C18饱和或不饱和脂肪族羧酸酯基，
R2为C3-C20饱和或不饱和脂肪族羧酸基或C10-C18饱和或不饱和脂肪族羧酸酯基，
R3为C5-C20的饱和脂肪族羧酸酐基、三烷基磷酸酯基、二烷基亚磷酸酯基或三烷基亚磷酸酯基，和
n＝150-800的整数，
其中所述金属轧制油包含：
基础油 85-90％重量，
抗氧剂 0.5-1％重量，
金属减活剂 0.5-1％重量，
极压抗磨剂 3-6％重量，
防锈剂 2-4％重量，
乳化剂 3-5％重量，和
所述改性聚乙烯亚胺 1-3％重量。
2.如权利要求1所述的金属轧制油，其中在R3中，所述三烷基磷酸酯基为三(C3-C15烷基)磷酸酯基，所述二烷基亚磷酸酯基为二(C3-C15烷基)亚磷酸酯基，所述三烷基亚磷酸酯基为三(C3-C15烷基)亚磷酸酯基。
3.如权利要求1所述的金属轧制油，其中
R1为C16-C18脂肪族羧酸酯基，
R2为C12-C15脂肪族羧酸基，
n为200-400的整数或300-500的整数。
4.如权利要求3所述的金属轧制油，其中在R3中，所述三烷基磷酸酯基为三(C3-C15烷基)磷酸酯基，所述二烷基亚磷酸酯基为二(C3-C15烷基)亚磷酸酯基，所述三烷基亚磷酸酯基为三(C3-C15烷基)亚磷酸酯基。
5.如权利要求1所述的金属轧制油，其中所述改性聚乙烯亚胺为：
Figure FDA0002465072630000021
或
Figure FDA0002465072630000031
6.一种金属轧制油，其包含油溶性聚乙烯亚胺，所述油溶性聚乙烯亚胺为下式所示的改性聚乙烯亚胺：
Figure FDA0002465072630000032
其中所述金属轧制油包含：
基础油 85-90％重量，
抗氧剂 0.5-1％重量，
金属减活剂 0.5-1％重量，
极压抗磨剂 3-6％重量，
防锈剂 2-4％重量，
乳化剂 3-5％重量，和
所述改性聚乙烯亚胺 1-3％重量。
7.如权利要求1-6中任一项所述的金属轧制油，其中在所述金属轧制油中，所述改性聚乙烯亚胺的含量为1.5％重量、2％重量或2.5％重量。
8.如权利要求1-6中任一项所述的金属轧制油，其中所述基础油为矿物油加合成油复配体系或加选自选自天然棕榈油、脱脂猪油和精炼椰子油的油，所述矿物油选自I类或II类矿物油，所述合成油选自三羟甲基丙烷、季戊四醇合成酯；所述抗氧剂选自屏蔽酚型或胺型抗氧剂；所述极压抗磨剂选自含硫、含磷极压抗磨剂复配体系；所述防锈剂选自唑类、羧酸类或有机胺类；和/或所述乳化剂为聚醚型。
9.如权利要求8所述的金属轧制油，其中所述聚醚型为脂肪醇聚氧乙烯醚。
10.如权利要求8所述的金属轧制油，其中所述含硫极压抗磨剂为硫化油脂、硫化烯烃、烷基多硫化物；所述含磷极压抗磨剂为烷基磷酸酯、磷酸酯胺盐、芳基磷酸酯。
11.一种金属轧制油的制备方法，包括在金属轧制油中添加油溶性聚乙烯亚胺，所述油溶性聚乙烯亚胺为权利要求1-6中任一项所述的式I的改性聚乙烯亚胺。
12.如权利要求11所述的制备方法，其包括以下步骤：
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、金属减活剂加入到所述容器中，均匀搅拌，搅拌至固体状的抗氧剂、金属减活剂完全溶解后，将温度调整到50-62℃；
步骤C：将防锈剂、极压抗磨剂、乳化剂依次添加到所述容器内，搅拌均匀；
步骤D：将聚乙烯亚胺添加到所述容器内，搅拌均匀。
13.如权利要求1-6中任一项所述的改性聚乙烯亚胺。
14.如权利要求1-6中任一项所述的改性聚乙烯亚胺在制备金属轧制油中的用途。
15.如权利要求14所述的用途，其中在轧制过程中，金属轧制油以较低的浓度比例溶解在离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制。
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