CN110499146B - 一种高性能的环保型液压支架用防冻液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高性能的环保型液压支架用防冻液，其先使用丙三醇、蓖麻油聚氧乙烯醚、硼酸、氢氧化钾和水在60摄氏度的条件下，搅拌反应生成极压润滑剂；另采用乙二醇作为主要抗凝剂，使用亚硝酸钠作为防锈剂，把乙二醇、极压润滑剂、亚硝酸钠和水按照一定比例混合，并在35～40摄氏度的条件下搅拌调和至均匀透明即得到性能稳定的液压支架用防冻液。本发明的防冻液抗凝点温度更低，使用状态更稳定，润滑、防锈、极压及相融性能更好，生产更简单；生产周期可缩短一半，生产过程摆脱了长时间的高温皂化反应过程，材料成本下降，更安全更环保；产品也不会因混入不溶物，产品质量高。

Description

一种高性能的环保型液压支架用防冻液及制备方法

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种高性能的环保型液压支架用防冻液及制备方法。

背景技术

液压支架是综采工作面的关键设备之一，是最主要的井下顶板支护设备，用于防止采空区顶板塌陷。液压支架的支撑、升降、前移、后溜和过载保护都是借助压力液体——高含水液压液。通常情况下，高含水液压液就是乳化油或浓缩液通过配液之后的动力传动介质，由于煤矿井下的使用环境各不相同，配液过程中的浓度很难把握，而因为厂家配方体系的不同，使用糖量仪测量的折光仪示数不能作为配液浓度的参考标准，这就给泵站司机掌握配液浓度带来了一定的难度。另外，对于液压支架的维修单位来说，寒冷冬季会使缸体内的乳化液结冰从而冻坏缸体，对于液压支架的维修也会造成一定的影响。煤炭行业标准MT76-2011中规定，乳化油及浓缩液的凝点指标不大于-5℃即可，这对于某些气温偏低地区的煤矿对存储环境又有一定的要求。液压支架用防冻液可以满足低凝点的要求，但现有技术中的液压支架用防冻液不同于液压支架用乳化油或浓缩液，防冻液是不稀释而直接使用的，所以对于使用单位来说，在使用更简便的同时，成本会有所增加；现有的防冻液基本由高温皂化而成，使用多种原材料进行调和，生产时间长，生产过程不安全，存在污染问题，生产效率也不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能的环保型液压支架用防冻液，本发明还提供了此防冻液的制备方法。防冻液中所需的极压润滑剂通过较少原材料的低温酯化方式，来代替现有技术的高温皂化和多种原材料调和过程，来达到所生产时间更短，所需原材料更少，生产过程更安全，更环保的，从而提高生产效率的目的。

本发明的一种高性能的环保型液压支架用防冻液，其按质量百分比计由下述原料制成：

所述极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

本发明所述的一种高性能的环保型液压支架用防冻液，优选其原料中乙二醇和极压润滑剂的质量比为1：1。

优选防冻液按质量百分比计由下述原料制成：

也优选防冻液按质量百分比计由下述原料制成：

优选本发明所述的极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

本发明还提供了所述的液压支架用防冻液的制备方法，其包括如下步骤：

(1)制备极压润滑剂：按要求质量分别称取丙三醇、硼酸、氢氧化钾、蓖麻油聚氧乙烯醚、水，在60-70摄氏度的温度下将上述物质充分搅拌，反应均匀至透亮、稳定后，自然冷却得到极压润滑剂。

(2)按要求质量分别称取乙二醇、步骤(1)中制得的极压润滑剂、亚硝酸钠、水，将上述物质在35-40摄氏度充分搅拌均匀至透亮，即得到稳定的液压支架用防冻液。

优选所述步骤(1)中的反应温度为60℃。本发明经过试验发现：低于60度时反应不完全，冷却后会出现硼酸结晶。

优选制备方法的所述步骤(1)中的反应时间为2-3小时。

本发明的极压润滑剂首先由硼酸和甘油(丙三醇)反应生成硼酸甘油酯，因为硼酸在常温下是很难溶于丙三醇的，现有技术大多是在100多度以上高温下反应若干个小时，并且经常是在使用催化剂的情况下才能进行很好的溶解，而且得到的产物极容易发生水解。本发明通过大量试验发现：将蓖麻油聚氧乙烯醚溶于水和丙三醇中，它起到了增加水溶液表面张力的作用，通过它的存在，使硼酸在约60度就可以直接融入丙三醇中并发生酯化反应，而且使其水溶液更稳定，张力更强。这比现有技术既节约成本，又不需要100多度的高温，使生产既安全，生成物又更稳定。试验发现：当丙三醇不足40％时，会造成部分硼酸不能完全溶于丙三醇中，会溶于水形成硼酸溶液，从而降低PH值，降低浓度，影响极压润滑剂的稳定性。超出65％，会造成丙三醇的浪费。因为酯化反应过后的PH略低，所以采用氢氧化钾进行PH的调节，理论上来说除了氢氧化钾，其他的碱类物质比如用氢氧化钠来中和也可以，但是氢氧化钠的碱性太强，而且在温度的作用下分解出来的钠离子具有一定的金属腐蚀性，所以不建议使用氢氧化钠，优选氢氧化钾。

本发明中将乙二醇作为最基本的防冻剂，不使用甲醇和乙醇，没有闪点，确保使用过程中的安全。使用本发明制备的极压润滑剂，此极压润滑剂除了作为极压润滑剂之外，还能起到防锈防腐蚀以及辅助抗凝的作用。极压润滑剂中的蓖麻油聚氧乙烯醚作为一种表面活性剂，也同时能提高水溶液的稳定性。理论上本发明使用现有的任何一种防锈剂都可以，其中从成本和使用效果上，亚硝酸钠是效果最好、价格最实惠的防锈剂。

本发明可以通过按照质量比为1:1来同时提高或降低配方中的乙二醇和极压润滑剂的量来制得不同凝点的防冻液，配方中亚硝酸钠用量不变，余量为水，并且在同样温度的条件下进行调和。比如当防冻液的原料中乙二醇和极压润滑剂的质量百分含量都为20％时，所制得的防冻液的凝点可以达到-30℃，当配方中乙二醇和极压润滑剂的质量百分含量都为40％时，凝点可达-60摄氏度以下，所以可以通过控制乙二醇和极压润滑剂的用量来根据不同需求制得不同凝点的防冻液。

有益效果：

本发明的防冻液性能稳定，润滑、防锈、极压及相融性能优异，而且生产过程简单，比现有技术中的防冻液的生产周期可缩短一半，也摆脱了现有技术中防冻液生产中长时间的高温皂化反应过程，材料成本下降，同时生产过程更安全更环保。重要的是产品也不会因混入不溶物，从而影响产品质量。其抗凝点温度更低，只需要调整乙二醇和极压润滑剂的用量即可控制其凝点温度，可控性强，更有利于控制成本，能最大限度的提高经济效益。并且其在井下的实际使用过程中，直接使用，无需进行配液，也就无需考虑配液浓度问题，使用起来更简单，更方便。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但不构成对本发明的限制。

实施例1

本实施例的一种高性能的环保型液压支架用防冻液，其按质量百分比计由下述原料制成：

所述极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

本实施例的防冻液的制备方法是经过如下步骤：

(1)制备极压润滑剂：按要求质量份数称取丙三醇、硼酸、氢氧化钾、蓖麻油聚氧乙烯醚、水，在60摄氏度的温度下将上述物质投入搅拌罐充分搅拌，反应均匀至透亮、稳定，搅拌反应用时为2.5小时，自然冷却得到极压润滑剂。

(2)按要求质量份数称取乙二醇、步骤(1)中制得的极压润滑剂、亚硝酸钠、水，将上述物质在35～40摄氏度充分搅拌均匀至透亮后，即可得到稳定的液压支架用防冻液。

根据煤炭行业标准MT76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》的要求，对实施例1制备的防冻液进行相关性能测试。具体数据汇总如下：

表1

实施例2

本实施例的一种改进型高性能的环保型液压支架用防冻液，其按质量百分比计由下述原料制成：

所述极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

本实施例的防冻液的制备方法是经过如下步骤：

(1)制备极压润滑剂：按要求质量份数称取丙三醇、硼酸、氢氧化钾、蓖麻油聚氧乙烯醚、水，在65摄氏度的温度下将上述物质投入搅拌罐充分搅拌，反应均匀至透亮、稳定，搅拌反应用时为2.5小时，自然冷却得到极压润滑剂。

(2)按要求质量份数称取乙二醇、步骤(1)中制得的极压润滑剂、亚硝酸钠、水，将上述物质在35-40摄氏度充分搅拌均匀至透亮后，即可得到稳定的液压支架用防冻液。

检测实施例2的防冻液的凝点，结果为：-30℃。

实施例3

本实施例的一种改进型高性能的环保型液压支架用防冻液，其按质量百分比计由下述原料制成：

所述极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

本实施例的防冻液的制备方法是经过如下步骤：

(1)制备极压润滑剂：按要求质量份数称取丙三醇、硼酸、氢氧化钾、蓖麻油聚氧乙烯醚、水，在70摄氏度的温度下将上述物质投入搅拌罐充分搅拌，反应均匀至透亮、稳定，搅拌反应用时为2.5小时，自然冷却得到极压润滑剂。

(2)按要求质量份数称取乙二醇、步骤(1)中制得的极压润滑剂、亚硝酸钠、水，将上述物质在35-40摄氏度充分搅拌均匀至透亮后，即可得到稳定的液压支架用防冻液。

检测实施例3的凝点，结果为：-40℃。

Claims (1)

1.一种高性能的环保型液压支架用防冻液，其特征在于按质量百分比计由下述原料制成：

乙二醇 40%

极压润滑剂 40%

亚硝酸钠 5%

水 15% ；

所述极压润滑剂按质量百分比计由下述原料制成：

丙三醇 60%

硼酸 3.5%

氢氧化钾 3.5%

蓖麻油聚氧乙烯醚 3%

水 30% ；

所述防冻液的制备方法是经过如下步骤：

（1）制备极压润滑剂：按要求质量份数称取丙三醇、硼酸、氢氧化钾、蓖麻油聚氧乙烯醚、水，在60摄氏度的温度下将上述物质投入搅拌罐充分搅拌，反应均匀至透亮、稳定，搅拌反应用时为2.5小时，自然冷却得到极压润滑剂；

（2）按要求质量份数称取乙二醇、步骤（1）中制得的极压润滑剂、亚硝酸钠、水，将上述物质在35～40摄氏度充分搅拌均匀至透亮后，即可得到稳定的液压支架用防冻液。