CN109468157A - 一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法，包括如下以重量计算的制备原料：油性剂：8～12％，极压抗磨剂25‑40％，清净分散剂：3～5％，流动改进剂：1.0‑1.5％，抗氧剂：0.5～1.0％，防锈剂：0.5～1.0％，余量的基础油，与现有技术相比，本发明制备的成型油具有超强的极压抗磨性、良好的防锈性及高温抗氧化安全性、无异味、易清洗，可满足不锈钢、钛合金、合金钢以及黄铜、铝、铝合金、钢铁等材质的冷成型加工的润滑，取代进口，降低成本，满足行业的实际需要、提升行业战略安全，提高企业经济效益。

Description

一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢成型油领域，尤其涉及一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们生活的不断提高，对不锈钢制品需求旺盛，不锈钢装修装潢材料、不锈钢生活用品、不锈钢医疗器械、不锈钢工业制品等消费量呈现井喷式增长,不锈钢深加工行业前景向好。

不锈钢成型油是不锈钢深加工行业的主要耗材，他的品质对成型工艺的执行、制成品质量、车间环境、模具保护、设备维护周期等有着决定性影响。由于不锈钢的屈服强度大于一般碳钢，在轧制、压力成型加工过程中的接触压力极高，成型加工时往往还要超过不锈钢的屈服极限，同时在全部或局部表面上存在着滑动摩擦，因此，对成型油的极压润滑性能特别是抗烧结负荷要求更高。

为了满足不锈钢成型加工的苛刻条件，传统的不锈钢成型油均采用极压性能较好的氯化石蜡或氯化脂肪酸酯等含氯的极压添加剂。但是，这些物质极易分解出氯气、氯化氢气体、盐酸，严重危害人体健康，接触人群易患呼吸系统疾病，手部发痒、起皮、干裂、粗糙，皮肤炎症，长时间接触极可能形成人体脏器组织功能性病变；机床、模具、工件、车间构建极易腐蚀生锈(黄袍现象)，缩短了使用周期，也加大了生产成本。2007年10月，联合国环保署就提审了将氯化石蜡列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止使用的清单。

因此，开发出一种极压性能好、不含氯的不锈钢成型油是新形势下的迫切需要。

目前国内也有一些专利对此进行研究，但还是存在一些不足之处：

中国专利CN107216931A公布了一种环保型不锈钢成型油组合物及其制备方法，仍然采用氯化石蜡作为极压抗磨剂组分，虽然添加了清净分散剂来解决氯化石蜡的积碳问题，但是并不能解除氯化石蜡对操作人员和环境的危害。

另有中国专利CN106967477A公布了一种不锈钢内胆成型润滑剂，氯化石蜡的使用比例高达60％，虽然添加了高碱值石油磺酸钙组分来降低氯化石蜡的副作用，但是并不能根除氯化石蜡对操作人员和环境的危害。

此外，中国专利CN107880988A公布了一种不锈钢用环保成型油及其制备方法，采用纳米羟基磷灰石和2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇复合物作为极压添加剂，虽然去掉了氯化石蜡，彻底解决了氯化石蜡对操作人员和环境的危害，但是纳米羟基磷灰石有团聚的副作用，会引起积碳增加，严重影响加工精度、增加了模具的维护作业量，加大了使用成本。另外，配合材料2-(三甲氧基硅烷基)乙硫醇属于危险品，本身就有毒，也有难闻的气味，也并不是理想的选择。

如何制备一种能够解决上述缺陷的综合性能好且能有效取代进口，降低成本的无氯环保型不锈钢成型油值得研究。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法，彻底摆脱氯化石蜡和氯化物的危害，环保无氯。

技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：一种无氯环保型不锈钢成型油，包括如下以重量计算的制备原料：油性剂：8～12％，极压抗磨剂25-40％，清净分散剂：3～5％，流动改进剂：1.0-1.5％，抗氧剂：0.5～1.0％，防锈剂：0.5～1.0％，余量的基础油。

所述油性剂为菜籽油、氧化菜籽油、大豆油其中的一种与三羟甲基丙烷油酸酯的混合物。其中，优选材料菜籽油、大豆油、氧化菜籽油为天然(改性)油性剂，低负荷下润滑性优异，可完全生物降解，缺陷是低温性能不好；合成材料三羟甲基丙烷油酸酯，低温性能、抗氧化安定性突出，两者复合使用满足本发明的实际需要。

更为优选的，所述极压抗磨剂为硫化脂肪酸酯、氨基硫代酯、2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑的1:1：0.1混合物与2-正辛基亚磷酸酯、亚磷酸二正丁酯、芳香基磷酸酯(PE1198LA)、高碱值合成磺酸钙T-106中的二种物质的混合物。

需要说明的是，2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑极易和硫化脂肪酸酯、氨基硫代酯中的双硫键反应形成简单缩合物，一是具备更有效的极压抗磨性能、二是具有金属减活剂的效果，降低所属单剂对金属的腐蚀。新建立的简单缩合物，再于优选材料2-正辛基亚磷酸酯、亚磷酸二正丁酯、芳香基磷酸酯(PE1198LA)、高碱值合成磺酸钙T-106选择性复合，形成本发明的主要极压-缓蚀组合物，满足高强度不锈钢的成型需要，同时可以有效避免对成型材料和机床的腐蚀。

更进一步的，所述硫化脂肪酸酯的硫含量≥15％，氨基硫代酯的硫含量为30％。

所述清净分散剂为失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810其中的一种与硼化聚异丁烯单丁二酰亚胺T155、聚异丁烯双丁二酰亚胺T154其中一种的混合物。其中，失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810，均为亲油的表面活性剂，配合硼化聚异丁烯单丁二酰亚胺T155的协同作用，可是成型油在应用过程中减少积碳的产生和有效分散，同时可是后续的清洗工艺容易进行，减少清洗剂的消耗，提高清洗效果。

所述抗氧剂为N-苯基-α-萘胺T531、N，N＇-二苯基对苯二胺ADPA-98、辛/丁基二苯胺L57中的一种。这三个优选材料均是高温抗氧剂，可满足成型油应用中高温氧化，延长油品的使用寿命，降低使用成本。

所述防锈剂为烷基磷酸酯胺盐MobiladC-423、丁基异辛基磷酸十二胺盐中的一种。该类优选材料是具有缓蚀性能的磷氮复合中负荷极压剂，在发挥极压润滑性能的同时，可有效吸收硫系极压剂的活性硫，形成P-S-N复合膜，充分保证本发明产品的润滑需要，同时避免了腐蚀。

更为优选的，所述基础油为150SN与糠醛抽出油1:1的复配物；其中糠醛抽出油的100℃运动粘度为25～40mm²/s，VI≥0。150SN为中性基础油，本发明产品作为基础润滑材料和添加剂分散介质；糠醛抽出油是含少量含硫和胶质的基础油，本发明除作为基础润滑材料和添加剂分散介质以外，更作为成膜材料使用。两者复合使用保证本发明产品具有更好的相容性和整体润滑性能，并赋予产品良好的成膜性，确保成型油的实际应用效果。

更为优选的，所述流动改进剂为烷基萘T801。烷基萘作为传统的降凝剂，可有效降低产品的低温流动性，保证本发明产品能在冬季正常使用，同时也可是成型机械的密封件有限胀溶，保证密封效果。

本发明还公开了上述无氯环保型不锈钢成型油的制备方法，包括如下步骤：

(1)首先将基础油与流动改进剂混合后搅拌均匀，升温至80℃；

(2)依次加入油性剂、极压抗磨剂，维持65-70℃反应120min；

(3)再依次加入清净分散剂、抗氧剂和防锈剂，保持60-65℃调和30min；

(4)经5μm过滤介质过滤后得所需成型油。

有益效果：本发明提供的一种无氯环保型不锈钢成型油及其制备方法制备的成型油具有超强的极压抗磨性、良好的防锈性及高温抗氧化安全性、无异味、易清洗，可满足不锈钢、钛合金、合金钢以及黄铜、铝、铝合金、钢铁等材质的冷成型加工的润滑，取代进口，降低成本，满足行业的实际需要、提升行业战略安全，提高企业经济效益。

具体实施方式

实施例1-3所使用的基础油中糠醛抽出油的100℃运动粘度为25～40mm²/s，VI≥0。

实施例1：

首先将基础油150SN 209kg、糠醛抽出油209kg与流动改进剂烷基萘T80114kg混合均匀，搅拌升温到80℃；依次加入菜籽油100kg、三羟甲基丙烷油酸酯20kg，硫化脂肪酸酯150kg、氨基硫代酯150kg、2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑’15kg，芳香基磷酸酯(PE1198LA)50kg、高碱值合成磺酸钙(T-106)25kg，维持65～70℃反应120min；依次加入失水山梨醇脂肪酸酯(S-80)20kg、硼化聚异丁烯单丁二酰亚胺(T155)20kg，N-苯基-α-萘胺(T531)8kg、烷基磷酸酯胺盐(MobiladC-423)10kg，保持60～65℃调和30min；经5μm过滤介质过滤后得成品不锈钢成型油。

实施例2：

首先在加入150SN 211kg、糠醛抽出油211kg，烷基萘15kg，搅拌升温到80℃；依次加入大豆油100kg、三羟甲基丙烷油酸酯20kg，硫化脂肪酸酯150kg、氨基硫代酯150kg、2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑’15kg，2-正辛基亚磷酸酯45kg、高碱值合成磺酸钙(T-106)25kg，维持65～70℃反应120min；依次加入脂肪胺聚氧乙烯醚(AC-1810)20kg、聚异丁烯双丁二酰亚胺(T154)20kg，辛/丁基二苯胺(L57)8kg、丁基异辛基磷酸十二胺盐10kg，保持60～65℃调和30min；经5μm过滤介质过滤后得成品不锈钢成型油。

实施例3：

首先在加入150SN 210kg、糠醛抽出油210kg，烷基萘15kg，搅拌升温到80℃；依次加入氧化菜籽油100kg、三羟甲基丙烷油酸酯20kg，硫化脂肪酸酯150kg、氨基硫代酯150kg、2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑’15kg，亚磷酸二正丁酯45kg、高碱值合成磺酸钙(T-106)25kg，维持65～70℃反应120min；依次加入脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(MOA-3)20kg、硼化聚异丁烯单丁二酰亚胺(T155)20kg，N，N＇-二苯基对苯二胺(ADPA-98)10kg、烷基磷酸酯胺盐(MobiladC-423)10kg，保持60～65℃调和30min；经5μm过滤介质过滤后得成品不锈钢成型油。

对实施例1-3制备的不锈钢成型油与德国福斯RENOFORM MZAN 60产品进行各性能测试，测试方法如下：

测试结果如表1所示：

表1实施例与进口润滑剂德国福斯RENOFORM MZAN 60产品性能对比

从表1的数据可以看出，本发明实施例1-3制备的一种无氯环保型不锈钢成型油各理化指标与德国的有氯型产品的实测理化指标几乎相近，其中对铜的抗腐蚀性能表现突出；四球承载能力的PB值(油膜强度)好于德国福斯2～3个级别(超过17～23公斤)，PD值(烧结负荷)好于德国福斯1个级别，摩擦系数和磨斑直径全部优于德国福斯产品。因此，本发明的无氯环保型不锈钢成型油和全球知名品牌德国的有氯产品性能相当，综合性能表现良好，可以替代进口，满足不锈钢成型加工实际需要；同时有效降低了成本，提高经济效益。

Claims (10)

1.一种无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于包括如下以重量计算的制备原料：油性剂：8～12％，极压抗磨剂25-40％，清净分散剂：3～5％，流动改进剂：1.0-1.5％，抗氧剂：0.5～1.0％，防锈剂：0.5～1.0％，余量的基础油。

2.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述油性剂为菜籽油、氧化菜籽油、大豆油其中的一种与三羟甲基丙烷油酸酯的混合物。

3.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述极压抗磨剂为硫化脂肪酸酯、氨基硫代酯、2,5-二巯基-1，3，4-噻二唑的1:1：0.1混合物与2-正辛基亚磷酸酯、亚磷酸二正丁酯、芳香基磷酸酯PE1198LA、高碱值合成磺酸钙T-106中的至少二种物质的混合物。

4.根据权利要求3所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述硫化脂肪酸酯的硫含量≥15％，氨基硫代酯的硫含量为30％。

5.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述清净分散剂为失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810其中的一种与硼化聚异丁烯单丁二酰亚胺T155、聚异丁烯双丁二酰亚胺T154其中一种的混合物。

6.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述流动改进剂为烷基萘T801。

7.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述抗氧剂为N-苯基-α-萘胺T531、N，N＇-二苯基对苯二胺ADPA-98、辛/丁基二苯胺L57中的一种。

8.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述防锈剂为烷基磷酸酯胺盐MobiladC-423、丁基异辛基磷酸十二胺盐中的一种。

9.根据权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油，其特征在于：所述基础油为150SN与糠醛抽出油1:1的复配物；其中糠醛抽出油的100℃运动粘度为25～40mm²/s，VI≥0。

10.如权利要求1所述的无氯环保型不锈钢成型油的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先将基础油与流动改进剂混合后搅拌均匀，升温至80℃；

(2)依次加入油性剂、极压抗磨剂，维持65-70℃反应120min；

(3)再依次加入清净分散剂、抗氧剂和防锈剂，保持60-65℃调和30min；

(4)经5μm过滤介质过滤后得所需成型油。