CN107739652B - 水性润滑组合物、水性润滑剂及换热器管的弯头制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水性润滑组合物、水性润滑剂及换热器管的弯头制备方法。以重量份计,该水性润滑组合物包括:16%~23%的烷基磺酸盐;10%~14%的脂肪酸多元醇酯;0.5%~1.2%的聚丙烯酸酯;以及62%~71%的去离子水。本申请的水性润滑组合物的主体成分为去离子水,因此有效地避免了水性润滑剂成分挥发导致威胁的环境安全和人身安全的问题;同时其中所采用的其它组分比如烷基磺酸盐、脂肪酸多元醇酯以及聚丙烯酸酯都是在水中分散性较好的物质,因此易于清洗。采用本申请的水性润滑组合物形成的润滑膜润滑性好,润滑膜极压性高达250N以上,所有添加物质均为无毒、可生物降解物质,不会对空气质量造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及换热器管加工领域,具体而言,涉及一种水性润滑组合物、水性润滑剂及换热器管的弯头制备方法。
背景技术
换热器采用弯头对各个换热管进行连接,换热器管的弯头采用带芯头的弯管机弯曲成形。弯头的成形需要使用润滑液对弯头、模具进行冷却与润滑。常规使用的润滑液均为挥发性油基润滑液,如使用80%~98%的C12~C20的烷烃化合物和2%~20%的极性添加剂混合而成的轻质白油。由于使用油基润滑液,造成生产过程中,轻质白油不断挥发,生产车间空气质量极差,VOCs与小分子烷烃直接氧化产生的碳粉弥漫空气中,对空气质量、操作人员身体造成一定的伤害。且油基润滑剂是一种高挥发性、高危险的溶液,其闪点仅为50℃~80℃,极易产生爆燃。另外,弯头清洗时,由于烷烃类化合物附着在弯头表面,需要使用大量的活性清洗剂进行清洗,造成污水COD值非常高。
由此可见,上述润滑油使用石油加氢合成,具有强挥发性和不可再生性、质量稳定不易分解且废水废气极难处理的缺陷,已经不利于现代空调行业关于绿色环保加工的主题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种水性润滑组合物、水性润滑剂及换热器管的弯头制备方法,以解决现有技术中油基润滑剂易挥发且清理困难的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种水性润滑组合物,以重量份计,水性润滑组合物包括:16%~23%的烷基磺酸盐;10%~14%的脂肪酸多元醇酯;0.5%~1.2%的聚丙烯酸酯;以及62%~71%的去离子水。
进一步地,上述烷基磺酸盐为钠盐,优选烷基磺酸盐中的烷基为C12~C18的烷基,进一步优选为C12~C18的直链烷基或C12~C18的支链烷基。
进一步地,上述脂肪酸多元醇酯为饱和脂肪酸多元醇酯,优选为直链饱和脂肪酸多元醇酯,更优选为C10~C20的直链饱和脂肪酸多元醇酯中的任意一种或多种,进一步优选脂肪酸多元醇酯为C3~C6具有三个以上羟基的醇类与C10~C20的直链饱和脂肪酸形成的脂肪酸多元醇酯中的任意一种或多种。
进一步地,以重量份计,上述水性润滑组合物还包括0.5%~1.5%的防锈剂。
进一步地,上述防锈剂包括苯丙三氮唑,优选苯丙三氮唑在防锈剂中的重量含量为90%以上。
进一步地,上述防锈剂还包括苯丙三氮唑衍生物,苯丙三氮唑衍生物为CH3-C6H5N3-X,其中优选X为CH3~C4H9中的任意一种。
进一步地,以重量份计,上述水性润滑组合物还包括1%~2%的脂肪醇醚磷酸酯。
进一步地,上述脂肪醇醚磷酸酯选自MOA-3P、MOA-9P、AEO-3P中的任意一种。
根据本发明的另一方面,提供了一种水性润滑剂,采用水性润滑组合物制备而成,该水性润滑组合物为上述任一种的水性润滑组合物。
根据本发明的又一方面,提供了一种换热器管的弯头制备方法,其中采用润滑剂对弯头进行润滑和冷却,该润滑剂为上述的水性润滑剂。
应用本发明的技术方案,本申请的水性润滑组合物的主体成分为去离子水,因此有效地避免了水性润滑剂成分挥发导致威胁的环境安全和人身安全的问题;同时其中所采用的其它组分比如烷基磺酸盐、脂肪酸多元醇酯以及聚丙烯酸酯都是在水中分散性较好的物质,因此易于清洗。采用本申请的水性润滑组合物形成的润滑膜润滑性好,润滑膜极压性高达250N以上,所有添加物质均为无毒、可生物降解物质。在使用过程中,挥发物为水,不会对人体造成伤害,不会对空气质量造成影响。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所记载的,现有技术中常用的油基润滑剂是一种高挥发性、高危险的溶液,其闪点仅为50℃~80℃,极易产生爆燃;另外,弯头清洗时由于烷烃类化合物附着在弯头表面,需要使用大量的活性清洗剂才能完成清洗,造成污水COD值非常高,为了解决有机润滑剂的易挥发性以及难清洗带来的问题,本申请提供了一种水性润滑组合物、水性润滑剂及水性润滑剂应用。
在本申请一种典型的实施方式中,提供了一种水性润滑组合物,以重量份计,该水性润滑组合物包括:16%~23%的烷基磺酸盐;10%~14%的脂肪酸多元醇酯;0.5%~1.2%的聚丙烯酸酯;以及62%~71%的去离子水。
本申请的水性润滑组合物的主体成分为去离子水,因此有效地避免了水性润滑剂成分挥发导致威胁的环境安全和人身安全的问题;同时其中所采用的其它组分比如烷基磺酸盐、脂肪酸多元醇酯以及聚丙烯酸酯都是在水中分散性较好的物质,因此易于清洗。
另外,在水存在的状态下,烷基磺酸盐的磺酸基团能够在工件表面形成一层吸附润滑膜,避免模具与工件直接接触,起到乳化剂和抗磨剂的作用,并具有一定的防锈作用。脂肪酸多元醇酯可以作为活性剂,提高烷基磺酸盐以及聚丙烯酸酯在水中的溶解度,并且能够帮助烷基磺酸盐在工件表面形成均匀的润滑膜层,在加工时,使得模具与工件直接接触的可能性大幅度降低,同时脂肪酸多元醇酯不易挥发,进入废水中也能迅速被生物降解,是非常环保的润滑剂添加成分。聚丙烯酸酯的添加有利于烷基磺酸盐和脂肪酸多元醇酯在水中的分散。蒸馏水的占比较大,其主要起到冷却与溶剂的作用,同时蒸馏水由于去除了水中Cl离子,具有非常好的耐防腐性,可以避免由于水中含有的腐蚀性离子导致工件腐蚀,同时蒸馏水中不含有活性菌类,可以避免润滑剂出现变质的可能性。
本方案实施中若添加的烷基磺酸盐过多,可能导致流体阻力下降,致使成膜不均匀,造成润滑性下降;若添加的脂肪酸多元醇酯含量过高,可能导致流体阻力上升,粘度上升,同时会使得润滑剂大量粘附在设备上、管道内,导致润滑性下降、堵塞供液管道产品清洗难度提升等问题;若添加的聚丙烯酸酯含量超过限定值,可能导致聚丙烯酸酯发生固化反应,导致在工件表面形成膜层,进一步加大清洗难度。
由此可见,采用本申请的水性润滑组合物形成的润滑膜润滑性好,润滑膜极压性高达250N以上,所有添加物质均为无毒、可生物降解物质。在使用过程中,挥发物为水,不会对人体造成伤害,不会对空气质量造成影响。
在本申请一种优选的实施例中,上述烷基磺酸盐可以从现有技术中常用的烷基磺酸盐进行筛选,优选该烷基磺酸盐为钠盐。进一步地,为了进一步保证烷基磺酸盐的分散和成膜性能,优选烷基磺酸盐中的烷基为C12~C18的烷基,进一步优选为C12~C18的直链烷基或C12~C18的支链烷基。
此外,优选上述脂肪酸多元醇酯为饱和脂肪酸多元醇酯以提高其环保性能,进一步优选为直链饱和脂肪酸多元醇酯,更优选为C10~C20的直链饱和脂肪酸多元醇酯中的任意一种或多种,进一步优选脂肪酸多元醇酯为C3~C6具有三个以上羟基的醇类与C10~C20的直链饱和脂肪酸形成的脂肪酸多元醇酯中的任意一种或多种。比如失水山梨醇脂肪酸酯3。
在本申请另一种优选的实施例中,以重量份计,上述水性润滑组合物还包括0.5%~1.5%的防锈剂。在水性润滑组合物中添加防锈剂提高水性润滑组合物在使用时的防锈性能,上述防锈剂的用量不易过多,避免对水性润滑组合物的润滑性能产生负面影响;另外经过试验验证在该浓度再往上添加,润滑液防锈性能并不会随着防锈剂增加而提高。
用于本申请的防锈剂可以采用现有技术中常用的防锈剂,优选该防锈剂包括苯丙三氮唑,优选苯丙三氮唑在防锈剂中的重量含量为90%以上。苯丙三氮唑在使用时,通过与弯头的亚铜离子发生络合反应,吸附在铜材表面,起到防锈的作用。为了节约成本,优选上述防锈剂还包括苯丙三氮唑衍生物,苯丙三氮唑衍生物为CH3-C6H5N3-X,其中优选X为CH3~C4H9中的任意一种。
在本申请又一种优选的实施例中,以重量份计,该水性润滑组合物还包括1%~2%的脂肪醇醚磷酸酯。脂肪醇醚磷酸酯加入适量是为了防止润滑剂中其他物质与工件接触过于紧密导致下工序清洗难度增加;如果加入的量超过2%存在泡沫量增加的问题,不利于润滑加工。
优选该脂肪醇醚磷酸酯选自MOA-3P、MOA-9P、AEO-3P中的任意一种。
在本申请另一种典型的实施方式中,提供了一种水性润滑剂,采用水性润滑组合物制备而成,该水性润滑组合物为上述任一种的水性润滑组合物。
基于本申请的水性润滑组合物的上述特点,使得本申请的水性润滑剂形成的润滑膜润滑性好,润滑膜极压性高达250N以上,所有添加物质均为无毒、可生物降解物质。在使用过程中,挥发物为水,不会对人体造成伤害,不会对空气质量造成影响。
在本申请又一种典型的实施方式中,提供了一种换热器管的弯头制备方法,其中采用润滑剂对弯头进行润滑和冷却,润滑剂为上述任一种的水性润滑剂。
在弯头的成形的过程中,上述水性润滑剂通过气泵经管道泵入弯头与模具之间,对弯头和模具进行润滑和冷却,然后再采用活性清洗剂即可将水性润滑剂清洗干净。
以下将结合实施例和对比例进一步说明本申请的有益效果。
各实施例和对比例的水性润滑组合物的各组分含量表1。
各实施例和对比例的水性润滑组合物的各组分的具体物质见表2。
表1
表2
将各实施例和对比例的水性润滑组合物的各成分混合,形成水性润滑剂,并对各水性润滑剂的性能进行检测,其中,
运动粘度的检测方法为:按GB/T 265规定,选取试样在重力下流过玻璃毛细管粘度计的时间,计算粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积。
闪点的检测方法为开口闪点检测法;
残留的检测方法为:用内径φ56mm的培养皿准确称取水性润滑剂10g±0.001g,置于120℃烘箱内,烘2小时,计算水性润滑剂的残留率;
摩擦系数的检测方法参照标准SH/T 0190-1992;最大无卡咬符合的检测方法参照标准GB/T 3142-1982;上述各项检测结果见表3。
表3
备注:残留量是存在的,运动粘度越大越容易造成残留量增大,不利于设备清理;摩擦系数会随着运动粘度提高而提高;但运动粘度增加有利于提高润滑性,摩擦系数增加不利于提高润滑性;负荷越大则润滑性越好,负荷与运动粘度基本成正比。
根据表3中的数据可以看出,通过采用本申请的配方形成的水性润滑剂,其润滑性能以及清理效果均较好;且通过添加适量的防锈剂和脂肪醇醚磷酸酯使得润滑效果和清洗效果得到进一步优化。
防腐蚀性:铜弯头经100℃±2℃、3h润滑剂试液浸泡后测评。采用各实施例的水性润滑剂对铜弯头进行经腐蚀试验后,铜弯头表面无绿色、深褐色或铜灰色的斑点或薄膜,但有铜弯头本色加深的轻微变色。可各对比例水性润滑剂处理后,铜弯头表面出现了绿色、深褐色或同灰色的斑点。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
本申请的水性润滑组合物的主体成分为去离子水,因此有效地避免了水性润滑剂成分挥发导致威胁的环境安全和人身安全的问题;同时其中所采用的其它组分比如烷基磺酸盐、脂肪酸多元醇酯以及聚丙烯酸酯都是在水中分散性较好的物质,因此易于清洗。
另外,在水存在的状态下,烷基磺酸盐的磺酸基团能够在工件表面形成一层吸附润滑膜,避免模具与工件直接接触,起到乳化剂和抗磨剂的作用,并具有一定的防锈作用。脂肪酸多元醇酯可以作为活性剂,提高烷基磺酸盐以及聚丙烯酸酯在水中的溶解度,并且能够帮助烷基磺酸盐在工件表面形成均匀的润滑膜层,在加工时,使得模具与工件直接接触的可能性大幅度降低,同时脂肪酸多元醇酯不易挥发,进入废水中也能迅速被生物降解,是非常环保的润滑剂添加成分。聚丙烯酸酯的添加有利于烷基磺酸盐和脂肪酸多元醇酯在水中的分散。蒸馏水的占比较大,其主要起到冷却与溶剂的作用,同时蒸馏水由于去除了水中Cl离子,具有非常好的耐防腐性,可以避免由于水中含有的腐蚀性离子导致工件腐蚀,同时蒸馏水中不含有活性菌类,可以避免润滑剂出现变质的可能性。
本方案实施中若添加的烷基磺酸盐过多,可能导致流体阻力下降,致使成膜不均匀,造成润滑性下降;若添加的脂肪酸多元醇酯含量过高,可能导致流体阻力上升,粘度上升,同时会使得润滑剂大量粘附在设备上、管道内,导致润滑性下降、堵塞供液管道产品清洗难度提升等问题;若添加的聚丙烯酸酯含量超过限定值,可能导致聚丙烯酸酯发生固化反应,导致在工件表面形成膜层,进一步加大清洗难度。
由此可见,采用本申请的水性润滑组合物形成的润滑膜润滑性好,润滑膜极压性高达250N以上,所有添加物质均为无毒、可生物降解物质。在使用过程中,挥发物为水,不会对人体造成伤害,不会对空气质量造成影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种水性润滑组合物,其特征在于,以重量份计,所述水性润滑组合物包括:
16%~23%的烷基磺酸盐;
10%~14%的脂肪酸多元醇酯;
0.5%~1.2%的聚丙烯酸酯;以及
62%~71%的去离子水,
所述脂肪酸多元醇酯为C3~C6具有三个以上羟基的醇类与C10~C20的直链饱和脂肪酸形成的脂肪酸多元醇酯中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述烷基磺酸盐为钠盐。
3.根据权利要求2所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述烷基磺酸盐中的烷基为C12~C18的烷基。
4.根据权利要求3所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述烷基磺酸盐中的烷基为C12~C18的直链烷基或C12~C18的支链烷基。
5.根据权利要求1所述的水性润滑组合物,其特征在于,以重量份计,所述水性润滑组合物还包括0.5%~1.5%的防锈剂。
6.根据权利要求5所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述防锈剂包括苯丙三氮唑。
7.根据权利要求6所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述苯丙三氮唑在所述防锈剂中的重量含量为90%以上。
8.根据权利要求6所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述防锈剂还包括苯丙三氮唑衍生物,所述苯丙三氮唑衍生物为CH3-C6H4N3-X。
9.根据权利要求8所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述X为CH3~C4H9中的任意一种。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的水性润滑组合物,其特征在于,以重量份计,所述水性润滑组合物还包括1%~2%的脂肪醇醚磷酸酯。
11.根据权利要求10所述的水性润滑组合物,其特征在于,所述脂肪醇醚磷酸酯选自MOA-3P、MOA-9P、AEO-3P中的任意一种。
12.一种水性润滑剂,采用水性润滑组合物制备而成,其特征在于,所述水性润滑组合物为权利要求1至11中任一项所述的水性润滑组合物。
13.一种换热器管的弯头制备方法,其中采用润滑剂对所述弯头进行润滑和冷却,其特征在于,所述润滑剂为权利要求12所述的水性润滑剂。
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