CN110724585B - 一种平整液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种平整液及其制备方法和应用，所述平整液包括包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。本发明提供的平整液在室温下使用时，可以满足现有的一般的带钢处理的要求，当加热到40℃时，可释放包覆在聚丙烯酰胺类聚合物中的功能添加剂，实现在生产线上无需更换平整液即可满足不同产品应用性能的需求。

Description

一种平整液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于带钢平整技术领域，涉及一种平整液及其制备方法和应用。
背景技术
冷轧钢板的制造大致可以分为酸洗、轧制、退火、平整和精制涂油五大工序，其中轧制、退火和平整是决定冷轧板质量好坏的三个主要工序。所谓平整工序是指在钢卷退火以后进行的低变形量轧制加工，其主要目的是为了消除轧制工艺造成的某些板面缺陷并进一步提高钢板的机械性能。
带钢的平整，是将经过冷轧退火或者热轧酸洗后的钢卷，通过平整进行小压下率的轧制，以达到提高钢带机械性能、改善板型质量的目的。目前大部分钢厂，普遍采用湿平整工艺，因为在改善带钢机械性能以及板型质量的同时，湿平整工艺还可以进一步达到清洗带钢，清洗轧辊，冷却，防锈等性能。其使用方法，是与脱盐水配置成特定浓度，通过喷嘴喷至辊缝区，再进行吹扫，以去除多余平整液在板带上的残留。随着轧制工艺以及板带质量的进一步发展，现场对湿平整液也有了进一步的要求，比如，更优异的防锈性能，在部分场合可以达到防锈油的应用效果；或者，针对不同表面质量的清洗润湿性，以扩大产品的适用窗口。
CN105670744A公开了一种带钢湿平整液，由下列有效成分的重量份复配而成：三乙醇胺20-30份，一乙醇胺5-10份，氢氧化钾5-10份，苯三唑3-6份，脂肪5-10份，醇聚氧乙烯醚3-5份，聚二甲基硅氧烷2-5份，吗啡1-3份，485酸2-5份，硼酸3-8份，硫化棉籽油2-5份。该专利提供的带钢湿平整剂防锈性能强，但是由于不同批次的带钢具有不同的粗糙度，并且需要应对不同的要求，因此，并不能完全满足应用需求。CN103205308A公开了一种湿平整液组合物，其组成成分及重量百分比为：5-35％的复合防锈剂、2-15％的有机膦缓蚀螯合剂、6-10％的有机多胺pH值调节剂、6-18％的润滑剂、0.1-2％的表面活性剂及余量的去离子水，其中复合防锈剂为三元羧酸铵盐与多聚磷酸铵盐按重量百分比为1:3-5:1复配。该专利的平整液具有较好的防锈能力，但是依旧无法满足不同产品的不同需求。
因此，需要开发一种可以应对不同需求的平整剂，以满足不同工艺及不同带钢质量的处理需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平整液及其制备方法和应用，本发明提供的平整液在室温下使用时，可以满足现有的一般的带钢处理的要求，当加热到40℃时，可以释放出包覆在聚丙烯酰胺类聚合物中的功能添加剂，实现在生产线上无需更换平整液即可满足不同产品应用性能的需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种平整液，所述平整液包括包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
在本发明中，聚丙烯酰胺类聚合物中包覆有功能添加剂，聚丙烯酰胺类聚合物作为功能添加剂的载体存在，当加热到40℃时，聚酰胺类聚合物会将功能添加剂释放到平整液中，可以即时、迅速的调整平整液的成分含量，进一步增强平整液所具有的例如防锈、润湿等特定的功能，并且可以避免当对带钢质量要求不同时，需要在生产线上更换平整液的缺点。
在本发明中，所述聚丙烯酰胺类聚合物包括具有如式I所示结构的有机物：
Figure BDA0002255456730000031
其中，R1、R2各自独立的选自H或烷基，n为10-1000的整数，例如20、50、100、200、500、800、900等。
优选地，所述烷基为C1-C5的烷基，所述C1-C5可以是C2、C3、C4等，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、或环丙基。
优选地，所述功能添加剂包括防锈添加剂、润湿添加剂或缓蚀剂中的任意一种或至少两种的组合。
本发明的功能添加剂种类可以根据实际要求进行具体选择。
优选地，所述防锈添加剂包括C6-C14的单酸和/或C6-C14的多元酸，所述多元酸包括二元酸、三元酸、四元酸等。
所述C6-C14可以是C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13等。
优选地，所述润湿添加剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。
优选地，所述缓蚀剂包括甲基苯并三唑、苯并三氮唑、苯甲酸或乌洛托品(六亚甲基四胺)中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，在所述平整液中，所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的质量百分含量为5-20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、18％等。
在本发明中，若包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的添加量过大，则会进一步影响其他添加剂的溶解性；若其添加量过小，则相应地聚丙烯酰胺类聚合物所包裹的功能添加剂的含量也偏小，会造成功能增强作用不显著。
优选地，所述聚丙烯酰胺类聚合物和所述功能添加剂的质量比为10:(0.1-5)，例如10:0.5、10:1、10:2、10:3、10:4等，进一步优选10:(1-3)，例如10:1.5、10:2、10:2.5等。
在包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物中，若功能添加剂的含量过大，则会造成包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的稳定性变差；若功能添加剂的含量过小，则功能增强作用不显著。
在本发明中，所述平整液中还包括有机胺、有机酸、缓蚀剂和表面活性剂。
本发明中的其他组分均为现有技术中常规的添加组分，当在室温下使用本发明的平整液时，可满足现有的一般的带钢的质量要求，当对带钢质量要求较高时，可将平整液加热至40℃，此时，聚丙烯酰胺类聚合物中释放出功能添加剂，可以在无需更换平整液的前提下满足应用要求。
优选地，以所述平整液的总质量为100％计，所述有机胺的质量百分含量为5-20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、18％等。
优选地，以所述平整液的总质量为100％计，所述有机酸的质量百分含量为5-20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、18％等。
优选地，以所述平整液的总质量为100％计，所述缓蚀剂的质量百分含量为1-5％，例如2％、3％、4％等。
优选地，以所述平整液的总质量为100％计，所述表面活性剂的质量百分含量为0.1-5％，例如0.5％、1％、2％、3％、4％等。
优选地，所述有机胺选自一元醇胺和/或多元醇胺，进一步优选三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机酸选自C6-C14的单酸和/或C6-C14的多元酸，所述多元酸包括二元酸、三元酸、四元酸等。
所述C6-C14可以是C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13等。
优选地，所述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。
第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的平整液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物和水混合，得到所述平整液。
优选地，所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法包括：将聚丙烯酰胺类聚合物、功能性添加剂和水混合、透析、干燥得到所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
优选地，所述干燥为冷冻干燥。
优选地，所述聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酰胺类单体、引发剂和溶剂混合，进行聚合反应，得到所述聚丙烯酰胺类聚合物。
优选地，所述丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺或N,N-二烷基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-环丙基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺或N-甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述溶剂为水。
优选地，所述引发剂为过硫酸钾。
优选地，所述聚合反应的时间为1-3h，例如1.5h、2h、2.5h等。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：
将有机胺、有机酸、缓蚀剂、表面活性剂和水混合，然后加入包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物混合均匀，得到所述平整液。
第三方面，本发明提供了根据第一方面所述的平整液在平整带钢中的应用；
优选地，所述应用的温度为室温或40℃。
当本发明提供的平整液在室温下进行应用时，可以满足现有的一般的带钢处理的要求，当在40℃下进行应用时，包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物可以释放出其中的功能添加剂，实现在生产线上无需更换平整液即可满足不同产品应用性能的需求。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中，聚丙烯酰胺类聚合物中包覆有功能添加剂，聚丙烯酰胺类聚合物作为功能添加剂的载体存在，当加热到40℃时，聚酰胺类聚合物会将功能添加剂释放到平整液中，可以即时、迅速的调整平整液的成分含量，进一步增强平整液所具有的例如防锈、润湿等特定的功能，并且可以避免当对带钢质量要求不同时，需要在生产线上更换平整液的缺点。
(2)本发明提供的平整剂应用于带钢平整时，具有更优异的性能，当功能添加剂为防锈添加剂时，其在叠片、铁削和挂片试验中均体现了优异的防锈性能；当功能添加剂为润湿添加剂时，其在润湿实验中体现了更低的表面张力，在32mN/m以下，最低可达28mN/m以下。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种平整液(1000g/L)，由如下组分组成：
Figure BDA0002255456730000061
Figure BDA0002255456730000071
其中，有机胺为单乙醇胺；有机酸为新壬酸和葵二酸以质量比3:4组成的混合酸；缓蚀剂为苯并三氮唑；表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚E09；功能添加剂为防锈添加剂葵二酸，聚丙烯酰胺类聚合物和功能添加剂的质量比为10:2。
制备方法如下：
(1)制备包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物
在100重量份水中，加入4重量份丙烯酰胺、0.5重量份N-正丙基丙烯酰胺，剧烈搅拌，再加入2重量份过硫酸钾，升温至50℃反应2h，再补加1重量份过硫酸钾，升温至75℃，反应2h，得到聚丙烯酰胺类聚合物。
将100重量份聚丙烯酰胺类聚合物，加入20重量份葵二酸，透析冷却干燥得到包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
(2)制备平整液
将配方量的有机胺、有机酸、缓蚀剂、表面活性剂和水混合，然后加入包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物混合均匀，得到平整液。
实施例2
与实施例1的区别在于，在本实施例中，将包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物替换为如下制备得到的组分：
在100重量份水中，加入2.5重量份丙烯酰胺、1.0重量份N-正丙基丙烯酰胺，剧烈搅拌，再加入2重量份过硫酸钾，升温至50℃反应2h，再补加1重量份过硫酸钾，升温至80℃，反应1h，得到聚丙烯酰胺类聚合物。
将100重量份聚丙烯酰胺类聚合物，加入10重量份壬基酚聚氧乙烯醚E09，透析冷却干燥得到包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
实施例3-7
与实施例2的区别在于，聚丙烯酰胺类聚合物和功能添加剂的质量比为10:3(实施例3)、10:0.1(实施例4)、10:5(实施例5)、10:6(实施例6)、10:0.05(实施例7)。
实施例8
与实施例1的区别在于，在本实施例中，将包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物替换为如下制备得到的组分：
在100重量份水中，加入2.5重量份丙烯酰胺、1.0重量份N-正丙基丙烯酰胺，剧烈搅拌，再加入2重量份过硫酸钾，升温至50℃反应2h，再补加1重量份过硫酸钾，升温至80℃，反应1h，得到聚丙烯酰胺类聚合物。
将100重量份聚丙烯酰胺类聚合物，加入10重量份壬基酚聚氧乙烯醚E09和10重量份的葵二酸，透析冷却干燥得到包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
实施例9-12
与实施例2的区别在于，改变包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的添加量，使其在平整液中的质量百分含量为5％(实施例9)、20％(实施例10)、3％(实施例11)、25％(实施例12)。
实施例13
一种平整液(1000g/L)，由如下组分组成：
Figure BDA0002255456730000081
Figure BDA0002255456730000091
其中，有机胺为单乙醇胺；有机酸为新壬酸和葵二酸以质量比3:4组成的混合酸；缓蚀剂为苯并三氮唑；表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚E09；功能添加剂为防锈添加剂葵二酸，聚丙烯酰胺类聚合物和功能添加剂的质量比为10:2。
制备方法参考实施例1。
实施例14
一种平整液(1000g/L)，由如下组分组成：
Figure BDA0002255456730000092
其中，有机胺为单乙醇胺；有机酸为新壬酸和葵二酸以质量比3:4组成的混合酸；缓蚀剂为苯并三氮唑；表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚E09；功能添加剂为防锈添加剂葵二酸，聚丙烯酰胺类聚合物和功能添加剂的质量比为10:2。
制备方法参考实施例1。
对比例1
与实施例1的区别在于，在本对比例中，不包括包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物，去离子水的添加量为810g/L。
对比例2
与实施例2的区别在于，在本对比例中，不包括包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物，去离子水的添加量为810g/L。
性能测试：
对实施例1-14和对比例1-2提供的样品进行性能测试，方法如下：
(1)叠片：将标准钢板进行打磨，取适当待测工作液(40℃)均匀涂覆于打磨钢板上，两片钢板对叠，放入密封袋，在5kg载荷的条件下，放置于50℃烘箱，三天后观察钢板表面锈蚀情况。
(2)铁削实验：将一滤纸置于表面皿中，取2g标准铸铁屑，均匀平铺在滤纸上，取2mL待测工作液(40℃)，均匀滴加在铁削上，室温放置2h后，观察铁削在滤纸上的锈点。
(3)挂片：将标准钢板浸润到待测工作液(40℃)中10s后，室温晾干，转移至潮湿试验箱(湿度为96％)，3天后，观察钢板上的锈蚀情况。
实施例1、8、13、14和对比例1的测试结果见表1：
表1
Figure BDA0002255456730000101
由实施例和性能测试可知，本发明提供的平整液中功能添加剂为防锈剂时，具有优异的防锈性能。
(4)润湿实验：将15μL的待测工作液，滴加到标准钢板的一端，倾斜45°，记录15s内，液体流动的长度；若流动距离大于10cm，则记为优异，若流动距离在5-10cm，则记为良，若流动距离小于5cm且呈现断断续续的点状，则记为差。
(5)表面张力：在室温下，将待测液体装入测量烧杯，采用白金板的测试条件，测试记录表面张力数值。
实施例2-12和对比例2的测试结果见表2：
表2
Figure BDA0002255456730000111
Figure BDA0002255456730000121
由实施例和性能测试可知，相对于现有的平整液，本发明提供的平整液在特定的性能上效果更佳。
由实施例2和实施例7的对比可知，当功能添加剂和聚丙烯酰胺类聚合物的质量比为10:(1-3)范围内时，其润湿效果最好，其次为10:(1-5)的范围；若不在此范围内时，会造成润湿性能下降、或者无法进一步提高润湿性能。由实施例2和实施例9-12的对比可知，当包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的添加量在平整液中的质量百分含量为5-20％范围内时，其对润湿性能的改善最为显著。
由实施例2和对比例2的对比可知，本发明提供的平整液在特定的性能上效果更佳。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的平整液及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (28)

1.一种平整液，其特征在于，所述平整液包括包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物；
所述聚丙烯酰胺类聚合物包括具有如式I所示结构的有机物：
Figure FDA0003354044420000011
其中，R1、R2各自独立的选自H或烷基，n为10-1000的整数；
所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的质量百分含量为5-20％；
所述聚丙烯酰胺类聚合物和所述功能添加剂的质量比为10:(0.1-5)。
2.根据权利要求1所述的平整液，其特征在于，所述烷基为C1-C5的烷基。
3.根据权利要求1所述的平整液，其特征在于，所述功能添加剂包括防锈添加剂、润湿添加剂或缓蚀剂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的平整液，其特征在于，所述防锈添加剂包括C6-C14的单酸和/或C6-C14的多元酸。
5.根据权利要求3所述的平整液，其特征在于，所述润湿添加剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求3所述的平整液，其特征在于，所述缓蚀剂包括甲基苯并三唑、苯并三氮唑、苯甲酸或乌洛托品中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的平整液，其特征在于，所述聚丙烯酰胺类聚合物和所述功能添加剂的质量比为10:(1-3)。
8.根据权利要求1所述的平整液，其特征在于，所述平整液中还包括有机胺、有机酸、缓蚀剂和表面活性剂。
9.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，以所述平整液的总质量为100％计，所述有机胺的质量百分含量为5-20％。
10.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，以所述平整液的总质量为100％计，所述有机酸的质量百分含量为5-20％。
11.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，以所述平整液的总质量为100％计，所述缓蚀剂的质量百分含量为1-5％。
12.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，以所述平整液的总质量为100％计，所述表面活性剂的质量百分含量为0.1-5％。
13.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，所述有机胺选自一元醇胺和/或多元醇胺。
14.根据权利要求13所述的平整液，其特征在于，所述有机胺选自三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
15.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，所述有机酸选自C6-C14的单酸和/或C6-C14的多元酸。
16.根据权利要求8所述的平整液，其特征在于，所述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的平整液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物和水混合，得到所述平整液。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法包括：将聚丙烯酰胺类聚合物、功能性添加剂和水混合、透析、干燥得到所述包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为冷冻干燥。
20.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酰胺类单体、引发剂和溶剂混合，进行聚合反应，得到所述聚丙烯酰胺类聚合物。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺或N,N-二烷基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-环丙基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺或N-甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水。
24.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。
25.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的时间为1-3h。
26.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将有机胺、有机酸、缓蚀剂、表面活性剂和水混合，然后加入包覆有功能添加剂的聚丙烯酰胺类聚合物混合均匀，得到所述平整液。
27.根据权利要求1-16中的任一项所述的平整液在平整带钢中的应用。
28.根据权利要求27所述的应用，其特征在于，所述应用的温度为室温或40℃。
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