CN107529545B - 一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于煤矿井下液压系统的水‑乙醇型难燃液压液及其制备方法。所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％疏基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水；难燃液压液的多种原料组分中，植物油酸和三乙醇胺经皂化反应得到油酸酰胺，硼酸、二乙醇胺和丙三醇反应得到硼酸脂，混合去离子水、乙二醇、油酸酰胺、硼酸脂和刚果红，控制反应条件，反应结束后加入嵌段聚醚，搅拌混合后冷却降温，再加入疏基苯骈噻唑和水性硅油，搅拌后得到水‑乙醇型难燃液压液，能够应用于煤矿井下液压系统使用，保证了煤矿井下的安全生产和高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液以及一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法。
背景技术
随着煤矿开采技术的进步，液压设备向高压、高速、高温和大容量方向发展，液压介质在使用时，从管线、泵和阀门等部位泄漏的可能性也增大。传统的矿物油型抗磨液压液是可燃的，在接近高温和火源的液压设备中使用容易引发火灾事故，造成人身伤亡及财产损失。为了确保矿山安全，尤其是煤矿生产的安全，迫切需要使用难燃液压液进行煤矿作业。
现有的难燃液压液包括水-乙二醇型难燃液压液，水-乙二醇型难燃液压液属于含水型介质，具有价格便宜、毒性小、更环保、容易与非金属材料配套使用、比油包水型和水包油型的乳化液稳定性好、易保管和使用寿命长等优点，而受到广泛重视。
然而，现有的水-乙二醇型难燃液压液并不能满足煤矿井下液压设备对难燃液的性能要求，诸多性能如水-乙二醇型粘度、抗燃性、油膜承载能力、防锈性能、润滑性能、黏温指数等均不达标，因此现有的水-乙二醇型难燃液压液不能应用于煤矿井下液压设备的使用。基于上述的水-乙二醇型难燃液的诸多优点，研究出适用于井下液压系统的水-乙二醇型难燃液压液意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种克服上述问题的用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液以及一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％疏基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水；
所述难燃液压液的多种原料组分中，所述植物油酸和所述三乙醇胺经皂化反应得到油酸酰胺，所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇反应得到硼酸脂，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸脂和所述刚果红，控制反应条件，反应结束后加入所述嵌段聚醚，搅拌混合后冷却降温，再加入所述疏基苯骈噻唑和所述水性硅油，搅拌后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
可选地，所述嵌段聚醚的分子量为50000-55000。
可选地，所述难燃液压液的粘温指数大于220。
可选地，所述难燃液压液的润滑性能大于921N。
可选地，所述难燃液压液的油膜承载能力小于0.46mm。
可选地，所述植物油酸和所述三乙醇胺在110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得所述油酸酰胺；
所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得所述硼酸脂。
可选地，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸脂和所述刚果红后，在50～60℃下搅拌反应1～2h；
加入所述嵌段聚醚后，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种制备上述的用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的方法，所述方法包括：
步骤1、按照各原料组分的质量百分比取植物油酸和三乙醇胺于反应釜中混合，110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得油酸酰胺；按质量百分比取硼酸、二乙醇胺和丙三醇于反应釜中混合，在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得硼酸脂。
步骤2、按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、乙二醇、刚果红、制得的所述油酸酰胺和所述硼酸脂，在50～60℃下搅拌反应1～2h，再加入嵌段聚醚，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃。
步骤3、向冷却降温后的混合物中加入疏基苯骈噻唑和水性硅油，搅拌后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
可选地，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％疏基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
(1)本发明实施例对水-乙二醇难燃液压液的原料组分和组分用量进行了研究，研究发现，在发明提供的原料组分和组分用量下，所得的水-乙二醇难燃液压液具有优异性能，水-乙二醇难燃液压液的粘温指数大于220，润滑性能大于921N，油膜承载能力小于0.46mm，上述性能远好于现有的水-乙二醇难燃液压液的性能，能够应用于煤矿井下液压系统使用，保证了煤矿井下的安全生产和高效运行。
(2)本发明实施例提供的水-乙二醇难燃液压液由于具有较高的粘温指数，因此可以确保良好的低温启动性和高温下稳定运行，同时又由于具有较好的油膜承载能力，因此可以牢固地形成在金属表面。
(3)本发明实施例使用嵌段聚醚作为增稠剂，当嵌段聚醚的分子量达到五万以上，所得的水-乙二醇难燃液压液具有一定的牛顿液体特性，具有较好的高温热稳定性和高压机械剪切稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
下面通过实施例对本发明所述方法的实现流程进行详细说明。
本发明实施例提供一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％疏基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水；
所述难燃液压液的多种原料组分中，所述植物油酸和所述三乙醇胺经皂化反应得到油酸酰胺，所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇反应得到硼酸脂，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸脂和所述刚果红，控制反应条件，反应结束后加入所述嵌段聚醚，搅拌混合后冷却降温，再加入所述疏基苯骈噻唑和所述水性硅油，搅拌后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
聚醚以环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷等为原料，在催化剂作用下开环均聚或共聚制得的聚合物。嵌段聚醚可以为多种，如EOPO嵌段聚醚。
本发明对制得的水-乙醇型难燃液压液的多种性能进行了测试，如粘温指数、润滑性能和油墨承载能力，测试结果表明，本发明制备的难燃液压液的粘温指数大于220，润滑性能大于921N，油膜承载能力小于0.46mm，而目前公开的水-乙醇型难燃液压液的润滑性能在680N左右，油膜承载能力在0.6mm左右，黏温指数在160左右，可见本发明提供的水-乙醇难燃液压液的上述性能远好于现有技术中公开的水-乙醇难燃液压液的性能。因此，本发明提供的水-乙二醇型难燃液压液可以应用于煤矿井下液压设备，保证了煤矿井下的安全生产和高效运行。
本发明实施例提供的水-乙二醇难燃液压液，由于具有较高的粘温指数，因此可以确保良好的低温启动性和高温下稳定运行，又由于具有较好的油膜承载能力，因此可以牢固地形成在金属表面。
本发明实施例中，优选地，所述嵌段聚醚的分子量为50000-55000。
本发明实施例使用嵌段聚醚作为增稠剂，当嵌段聚醚的分子量达到五万以上，所得的水-乙二醇难燃液压液具有一定的牛顿液体特性，具有较好的高温热稳定性和高压机械剪切稳定性。
本发明实施例中，优选地，所述植物油酸和所述三乙醇胺在110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得所述油酸酰胺，油酸酰胺是水溶性试剂；所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得所述硼酸脂。
本发明实施例中，优选地，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸脂和所述刚果红后，在50～60℃下搅拌反应1～2h；加入所述嵌段聚醚后，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃。
本发明实施例还提供一种针对上述用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法。
参照图1，其示出了本发明实施例的一种用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法的流程图，所述方法具体包括：
步骤101、按照各原料组分的质量百分比取植物油酸和三乙醇胺于反应釜中混合，110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得油酸酰胺；按质量百分比取硼酸、二乙醇胺和丙三醇于反应釜中混合，在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得硼酸脂。
步骤102、按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、乙二醇、刚果红、制得的油酸酰胺和硼酸脂，在50～60℃下搅拌反应1～2h，再加入嵌段聚醚，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃。
步骤103、向冷却降温后的混合物中加入疏基苯骈噻唑和水性硅油，搅拌后得到水-乙醇型难燃液压液。
本发明实施例中，优选地，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％疏基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过具体的实施例说明本发明所述用于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法。
实施例1、
按照各原料组分的质量百分比取0.1％植物油酸和0.5％三乙醇胺于反应釜中混合，110℃下搅拌皂化反应4h，制得油酸酰胺；按质量百分比取0.3％硼酸、0.5％二乙醇胺和1％丙三醇于反应釜中混合，在130℃下搅拌反应4h，制得硼酸脂。
按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、40％乙二醇、0.01％刚果红、制得的油酸酰胺和制得的硼酸脂，在50℃下搅拌反应2h，再加入15％嵌段聚醚，在50℃下搅拌反应1h，冷却降温至40℃。
向冷却降温后的混合物中加入0.5％疏基苯骈噻唑和0.1％水性硅油，搅拌30min后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
实施例2、
按照各原料组分的质量百分比取0.2％植物油酸和1％三乙醇胺于反应釜中混合，130℃下搅拌皂化反应34h，制得油酸酰胺；按质量百分比取0.5％硼酸、0.8％二乙醇胺和1.5％丙三醇于反应釜中混合，在140℃下搅拌反应3h，制得硼酸脂。
按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、42％乙二醇、0.02％刚果红、制得的油酸酰胺和制得的硼酸脂，在60℃下搅拌反应1h，再加入17％嵌段聚醚，在60℃下搅拌反应0.5h，冷却降温至45℃。
向冷却降温后的混合物中加入1％疏基苯骈噻唑和0.3％水性硅油，搅拌40min后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
实施例3、
按照各原料组分的质量百分比取0.15％植物油酸和0.8％三乙醇胺于反应釜中混合，120℃下搅拌皂化反应3.5h，制得油酸酰胺；按质量百分比取0.4％硼酸、0.7％二乙醇胺和1.3％丙三醇于反应釜中混合，在135℃下搅拌反应3.5h，制得硼酸脂。
按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、41％乙二醇、0.01％刚果红、制得的油酸酰胺和制得的硼酸脂，在55℃下搅拌反应1.5h，再加入16％嵌段聚醚，在55℃下搅拌反应0.7h，冷却降温至42℃。
向冷却降温后的混合物中加入0.8％疏基苯骈噻唑和0.2％水性硅油，搅拌35min后得到所述水-乙醇型难燃液压液。
以上对本发明所提供的一种于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液、一种于煤矿井下液压系统的水-乙醇型难燃液压液的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于煤矿井下液压系统的水-乙二醇型难燃液压液，其特征在于，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％巯基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水；
所述难燃液压液的多种原料组分中，所述植物油酸和所述三乙醇胺经皂化反应得到油酸酰胺，所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇反应得到硼酸脂，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸脂和所述刚果红，控制反应条件，反应结束后加入所述嵌段聚醚，搅拌混合后冷却降温，再加入所述巯基苯骈噻唑和所述水性硅油，搅拌后得到所述水-乙二醇型难燃液压液；
所述难燃液压液的粘温指数大于210，润滑性能大于900N，油膜承载能力小于0.50mm。
2.根据权利要求1所述的难燃液压液，其特征在于，所述嵌段聚醚的分子量为50000-55000。
3.根据权利要求1所述的难燃液压液，其特征在于，所述植物油酸和所述三乙醇胺在110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得所述油酸酰胺；
所述硼酸、所述二乙醇胺和所述丙三醇在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得所述硼酸酯。
4.根据权利要求3所述的难燃液压液，其特征在于，混合所述去离子水、所述乙二醇、所述油酸酰胺、所述硼酸酯和所述刚果红后，在50～60℃下搅拌反应1～2h；
加入所述嵌段聚醚后，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃。
5.一种制备权利要求1～4任一项所述的用于煤矿井下液压系统的水-乙二醇型难燃液压液的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、按照各原料组分的质量百分比取植物油酸和三乙醇胺于反应釜中混合，110～130℃下搅拌皂化反应3～4h，制得油酸酰胺；按质量百分比取硼酸、二乙醇胺和丙三醇于反应釜中混合，在130～140℃下搅拌反应3～4h，制得硼酸酯；
步骤2、按照各原料组分的质量百分比取余量试剂去离子水、乙二醇、刚果红、制得的所述油酸酰胺和所述硼酸酯，在50～60℃下搅拌反应1～2h，再加入嵌段聚醚，在50～60℃下搅拌反应0.5～1h，冷却降温至40～45℃；
步骤3、向冷却降温后的混合物中加入巯基苯骈噻唑和水性硅油，搅拌后得到所述水-乙二醇型难燃液压液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述难燃液压液的各原料组分的质量百分比如下：40％～42％乙二醇、15％～17％嵌段聚醚、0.1％～0.2％植物油酸、0.5％～1％三乙醇胺、0.3％～0.5％硼酸、1％～1.5％丙三醇、0.5％～0.8％二乙醇胺、0.5％～1％巯基苯骈噻唑、0.01％～0.02％刚果红、0.1％～0.3％水性硅油和余量试剂去离子水。
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| GR01 | Patent grant | ||
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