CN107557132B - 一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液及其制备方法。浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水；浓缩液通过大豆油、椰子油、三乙醇胺和一乙醇胺经皂化反应得到羧酸酰胺，以及通过甲基苯骈三氮唑、癸二酸和羧酸酰胺复配金属缓释剂多个步骤得到。

Description

一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液以及一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液的制备方法。

背景技术

传动介质则是液压支架系统的"血液"，液压支架的支撑、升降、移动、推溜和过载保护等动作都需要借助传动介质来实现能量的传递和转换。液压支架传动介质分为乳化型的乳化油、微乳液及全合成型的浓缩液。随着采矿科学技术的快速发展，液压系统的不断改进，对液压支架用传动介质的性能提出了更高的要求。

液压支架用传动介质配方中，多采用价格便宜、乳化力强、原料来源广泛的阴离子型表面活性剂以增加传动介质的润滑性能和乳化性能，如羧酸盐、蓖麻油衍生物类等。但是该类添加剂在水中易与钙离子、镁离子生成不溶性皂类析出，从而堵塞滤网、阀芯并且降低稀释液的润滑性、防锈性，从而影响液压设备的使用。

为了解决上述问题，现有技术在传动介质的配方中引入能与钙离子、镁离子等金属离子形成稳定常数大、水溶性络合物的络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)等试剂。但是由于产品废液直排井下，EDTA在煤矿井下不易降解，因此会对环境造成污染。而且配方中EDTA添加剂的用量有限度，使用浓度仅允许在4～5％，基于EDTA试剂性质及用量限度，限制了传动介质在特高硬水等极端条件下的应用。

基于现有技术的上述缺陷，目前急需一种绿色环保、高效和超浓缩化的传动介质。

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液压支架系统的绿色高效浓缩液以及一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液，所述浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水；

所述浓缩液通过所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺经皂化反应得到羧酸酰胺，所述甲基苯骈三氮唑、所述癸二酸和所述羧酸酰胺复配金属缓释剂的多个步骤得到；所述浓缩液中的聚谷氨酸作为络合剂与硬水中的金属离子络合，所述浓缩液具有完全生物降解性能；

所述浓缩液与试剂水复配制备传动介质，所述浓缩液的使用浓度为3～5％；所述传动介质适用于硬度为0～2000mg/L的硬水，在所述硬水中所述传动介质的热力学性能稳定，无析油析皂现象。

可选地，所述浓缩液中的分子粒径小于0.3nm，满足电液控制系统对分子粒径小于25μm的过滤精度要求。

可选地，经过所述椰子油造化后，所述浓缩液具有低温冻融性能，冻结后，在-5℃的温度下复原。

可选地，所述浓缩液在使用25～28天后，生物降解率达到68～70％。

可选地，所述浓缩液的全项性能满足MT76-2011标准。

可选地，所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺发生皂化反应时，皂化反应温度为110～115℃，皂化反应时间为3～4h。

可选地，所述硬水中的金属离子包括钙离子和镁离子。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种制备上述用于液压支架系统的绿色高效浓缩液的方法，所述方法包括：

步骤1、按照各原料组分的质量百分比取大豆油、椰子油、三乙醇胺和一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在110～130℃下搅拌，皂化反应3～4h，制备得到羧酸酰胺；

步骤2、向步骤1的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入工艺水、氢氧化钾、癸二酸和聚谷氨酸，搅拌30～40min；

步骤3、向步骤2所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入反式聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯骈三氮唑、乙二醇和刚果红，在60～70℃下搅拌2～3h；

步骤4、将步骤3所得的混合物冷却降温至35～40℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入三甲基六氢三嗪和水性聚醚，搅拌20～30min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

可选地，所述浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

(1)本发明实施例使用聚谷氨酸与硬水中的金属离子发生络合反应，聚谷氨酸用于产品络合属于首创，浓缩液具有完全生物降解性能，产品绿色环保。

(2)本发明实施例使用甲基苯骈三氮唑、癸二酸和羧酸酰胺复配金属缓蚀剂，所得的浓缩剂对黑色金属和有色金属缓蚀性能优异，可以有效防止液压支架系统被浓缩液腐蚀，保证了液压支架系统的使用寿命。

(3)本发明实施例提供的浓缩液具有超高浓缩性能，在复配该浓缩液与试剂水制备传动介质时，浓缩液的使用浓度可达到3～5％，所得的传动介质能够适用于硬度高达2000mg/L的特高硬水，在该特高硬水中传动介质的热力学性能稳定，无析油析皂现象。

(4)本发明实施例选择大豆油和椰子油两种植物油作为反应原料，经椰子油皂化后，所得的浓缩液能有效抑制配方体系胶束形成，产品低温冻融性优异，稳定性好。

附图说明

图1是本发明实施例的一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩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液压支架系统的绿色高效浓缩液，所述浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水；

所述浓缩液通过所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺经皂化反应得到羧酸酰胺，所述甲基苯骈三氮唑、所述癸二酸和所述羧酸酰胺复配金属缓释剂的多个步骤得到；所述浓缩液中的聚谷氨酸作为络合剂与硬水中的金属离子络合，所述浓缩液具有完全生物降解性能；

所述浓缩液与试剂水复配制备传动介质，所述浓缩液的使用浓度为3～5％；所述传动介质适用于硬度为0～2000mg/L的硬水，在所述硬水中所述传动介质的热力学性能稳定，无析油析皂现象。

本发明实施例使用聚谷氨酸与硬水中的金属离子发生络合反应，聚谷氨酸用于产品络合属于首创，浓缩液具有完全生物降解性能，产品绿色环保。

本发明实施例使用甲基苯骈三氮唑、癸二酸和羧酸酰胺复配金属缓蚀剂，所得的浓缩剂对黑色金属和有色金属缓蚀性能优异，可以有效防止液压支架系统被浓缩液腐蚀，保证了液压支架系统的使用寿命。

本发明实施例提供的浓缩液具有超高浓缩性能，在复配该浓缩液与试剂水制备传动介质时，浓缩液的使用浓度可达到3～5％，所得的传动介质能够适用于硬度高达2000mg/L的特高硬水，在该特高硬水中传动介质的热力学性能稳定，无析油析皂现象。

本发明实施例选择大豆油和椰子油两种植物油作为反应原料，经椰子油皂化后，所得的浓缩液能有效抑制配方体系胶束形成，产品低温冻融性优异，稳定性好。

本发明实施例中，优选地，所述浓缩液中的分子粒径小于0.3nm，满足电液控制系统对分子粒径小于25μm的过滤精度要求。

本发明实施例中，优选地，经过所述椰子油造化后，所述浓缩液具有低温冻融性能，冻结后，在-5℃的温度下复原。

本发明实施例中，优选地，所述浓缩液在使用25～28天后，生物降解率达到68～70％。该浓缩液长时间使用可以完全生物降解。

本发明实施例中，优选地，所述浓缩液的全项性能满足MT76-2011标准。该标准是针对液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液设置的标准。

本发明实施例中，优选地，所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺发生皂化反应时，皂化反应温度为110～115℃，皂化反应时间为3～4h。

本发明实施例中，优选地，所述硬水中的金属离子包括钙离子和镁离子。还可以包括其他金属离子。

本发明实施例还提供一种针对上述用于液压支架系统的绿色高效浓缩液的制备方法。

参照图1，其示出了本发明实施例的一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩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大豆油、椰子油、三乙醇胺和一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在110～130℃下搅拌，皂化反应3～4h，制备得到羧酸酰胺。

步骤102、向步骤101的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入工艺水、氢氧化钾、癸二酸和聚谷氨酸，搅拌30～40min。

步骤103、向步骤102所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入反式聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯骈三氮唑、乙二醇和刚果红，在60～70℃下搅拌2～3h。

步骤104、将步骤103所得的混合物冷却降温至35～40℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入三甲基六氢三嗪和水性聚醚，搅拌20～30min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

本发明实施例中，优选地，所述浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水。

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液压支架系统的绿色高效浓缩液的制备方法。

实施例1、

按照各原料组分的质量百分比取5％大豆油、3％椰子油、6％三乙醇胺和2％一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在110℃下搅拌，皂化反应4h，制备得到羧酸酰胺。

向步骤1的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入48.79％工艺水、4％氢氧化钾、10％癸二酸和7％聚谷氨酸，搅拌30min。

向步骤2所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入2％反式聚醚、1％脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1％甲基苯骈三氮唑、10％乙二醇和0.01％刚果红，在60℃下搅拌2h。

将步骤3所得的混合物冷却降温至35℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入1％三甲基六氢三嗪和0.1％水性聚醚，搅拌20min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

实施例2

按照各原料组分的质量百分比取8％大豆油、5％椰子油、10％三乙醇胺和4％一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在130℃下搅拌，皂化反应3h，制备得到羧酸酰胺。

向步骤1的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入27.38％工艺水、6％氢氧化钾、12％癸二酸和10％聚谷氨酸，搅拌40min。

向步骤2所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入3％反式聚醚、2％脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3％甲基苯骈三氮唑、10％乙二醇和0.02％刚果红，在70℃下搅拌3h。

将步骤3所得的混合物冷却降温至40℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入2％三甲基六氢三嗪和0.3％水性聚醚，搅拌30min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

实施例3

按照各原料组分的质量百分比取7％大豆油、4％椰子油、8％三乙醇胺和3％一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在120℃下搅拌，皂化反应3.5h，制备得到羧酸酰胺。

向步骤1的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入37.085％工艺水、5％氢氧化钾、11％癸二酸和8％聚谷氨酸，搅拌35min。

向步骤2所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入2.5％反式聚醚、1.5％脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2％甲基苯骈三氮唑、10％乙二醇和0.015％刚果红，在65℃下搅拌2.5h。

将步骤3所得的混合物冷却降温至38℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入1.5％三甲基六氢三嗪和0.2％水性聚醚，搅拌25min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

以上对本发明所提供的一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液、以及一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩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 (8)

1.一种用于液压支架系统的绿色高效浓缩液，其特征在于，所述浓缩液的各原料组分的质量百分比如下：5％～8％大豆油、3％～5％椰子油、4％～6％氢氧化钾、2％～3％反式聚醚、7％～10％聚谷氨酸、10％～12％癸二酸、1％～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、6％～10％三乙醇胺、2％～4％一乙醇胺、10％乙二醇、0.1％～0.3％甲基苯骈三氮唑、1％～2％三甲基六氢三嗪、0.1％～0.3％水性聚醚、0.01％～0.02％刚果红和余量试剂工艺水；

所述浓缩液通过所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺经皂化反应得到羧酸酰胺，所述甲基苯骈三氮唑、所述癸二酸和所述羧酸酰胺复配金属缓蚀剂的多个步骤得到；所述浓缩液中的聚谷氨酸作为络合剂与硬水中的金属离子络合，所述浓缩液具有完全生物降解性能；

所述浓缩液与试剂工艺水复配制备传动介质，所述浓缩液的使用浓度为3～5％；所述传动介质适用于硬度为0～2000mg/L的硬水，在所述硬水中所述传动介质的热力学性能稳定，无析油析皂现象；

其中，所述绿色高效浓缩液的制备方法，包括：

步骤101、按照各原料组分的质量百分比取大豆油、椰子油、三乙醇胺和一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在110～130℃下搅拌，皂化反应3～4h，制备得到羧酸酰胺；

步骤102、向所述步骤101的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入试剂工艺水、氢氧化钾、癸二酸和聚谷氨酸，搅拌30～40min；

步骤103、向所述步骤102所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入反式聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯骈三氮唑、乙二醇和刚果红，在60～70℃下搅拌2～3h；

步骤104、将所述步骤103所得的混合物冷却降温至35～40℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入三甲基六氢三嗪和水性聚醚，搅拌20～30min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

2.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，所述浓缩液中的分子粒径小于0.3nm，满足电液控制系统对分子粒径小于25μm的过滤精度要求。

3.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，经过所述椰子油皂化后，所述浓缩液具有低温冻融性能，冻结后，在-5℃的温度下复原。

4.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，所述浓缩液在使用25～28天后，生物降解率达到68～70％。

5.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，所述浓缩液的全项性能满足MT76-2011标准。

6.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，所述大豆油、所述椰子油、所述三乙醇胺和所述一乙醇胺发生皂化反应时，皂化反应温度为110～115℃，皂化反应时间为3～4h。

7.根据权利要求1所述的浓缩液，其特征在于，所述硬水中的金属离子包括钙离子和镁离子。

8.一种制备权利要求1所述的用于液压支架系统的绿色高效浓缩液的方法，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大豆油、椰子油、三乙醇胺和一乙醇胺，投放于反应釜中并混合，在110～130℃下搅拌，皂化反应3～4h，制备得到羧酸酰胺；

步骤2、向步骤1的反应釜中，按照各原料组分的质量百分比分别加入试剂工艺水、氢氧化钾、癸二酸和聚谷氨酸，搅拌30～40min；

步骤3、向步骤2所得的混合物中，按照各原料组分的质量百分比分别加入反式聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基苯骈三氮唑、乙二醇和刚果红，在60～70℃下搅拌2～3h；

步骤4、将步骤3所得的混合物冷却降温至35～40℃，按照各原料组分的质量百分比分别加入三甲基六氢三嗪和水性聚醚，搅拌20～30min，得到用于液压支架系统的绿色高效浓缩液。

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