CN113528223B - 一种抗磨液压油及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及液压油技术领域，具体公开了一种抗磨液压油及其生产工艺。所述抗磨液压油的配方中包括如下重量份的原料：可降解基础油90‑110份，防腐剂1‑2份，抗氧化剂1‑2份，聚乙二醇2‑4份，碱性白土2‑4份，所述可降解基础油由植物油和矿物油复配而成。本申请的聚乙二醇和碱性白土具有协同作用，减少了抗磨液压油在使用过程中发生降解的可能，有助于延长抗磨液压油的使用寿命。

Description

一种抗磨液压油及其生产工艺
技术领域
本申请涉及液压油技术领域，更具体地说，它涉及一种抗磨液压油及其生产工艺。
背景技术
液压油就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，传统的液压油由矿物油复配而成。矿物油在自然界中难以降解，容易造成环境污染，为了适应环保要求，近年来发展可降解的液压油的呼声已经越来越高。
公告号为CN104845711B的中国专利公开了一种环保抗磨液压油，包括甲、乙、丙组分，甲组分包括A、B组分，其成分包括以下组分：甲组分：A组分：亚麻油，蓖麻油，葵花油；B组分：山梨醇酐单棕榈酸酯，甘油三酯；乙组分：纳米硼化硅，聚烷撑二醇，丙三醇，异构烷烃，硫化脂肪酸酯；丙组分：三羟甲基丙烷酯，聚丙烯酰胺，磺酸钙，石蜡。由于亚麻油，蓖麻油和葵花油均属于植物油，植物油的自然降解速度快，并且微生物可以加快植物油的降解，因此制得的环保抗磨液压油具有良好的可降解性。
针对上述中的相关技术，发明人认为，相关技术中的环保抗磨液压油虽然可降解性好，但是在使用过程中，环保抗磨液压油中的植物油成分容易被微生物分解，影响环保抗磨液压油的使用寿命。
发明内容
相关技术中，在使用过程中，环保抗磨液压油中的植物油成分容易被微生物降解，对环保抗磨液压油的使用寿命造成影响。为了改善这一缺陷，本申请提供一种抗磨液压油及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种抗磨液压油，采用如下的技术方案：
一种抗磨液压油，由以下重量份的原料制成：可降解基础油90-110份，防腐剂1-2份，抗氧化剂1-2份，聚乙二醇2-4份，碱性白土2-4份，所述可降解基础油由植物油和矿物油复配而成。
通过采用上述技术方案，本申请与相关技术相比，使用矿物油与植物油的复配产物作为基础油，并且在基础油中添加了聚乙二醇和碱性白土。在抗磨液压油中，聚乙二醇通过氢键和碱性白土缔合，使碱性白土表面形成亲水膜。亲水膜能够捕获抗磨液压油中混杂的水分，碱性白土对亲水膜捕获的水分进行吸收，使微生物难以在液压油中获取足够的水分，而碱性白土中的碱性物质和矿物油均对微生物的生长具有抑制作用。在矿物油、聚乙二醇和碱性白土的共同作用下，微生物不容易在抗磨液压油中滋生，从而减少了抗磨液压油在使用过程中发生降解的可能，有助于延长抗磨液压油的使用寿命。
当抗磨液压油渗入土壤后，碱性白土中的碱性物质被土壤吸收，土壤中的微生物对可降解基础油中的植物油组分进行分解，从而实现了抗磨液压油的自然降解。
优选的，所述抗磨液压油由以下重量份的原料制成：可降解基础油95-105份，防腐剂1.3-1.8份，抗氧化剂1.3-1.8份，聚乙二醇2.5-3.5份，碱性白土2.5-3.5份。
通过采用上述技术方案，优化了抗磨液压油的配比，进一步延长了抗磨液压油的使用寿命。
优选的，所述可降解基础油由重量比为1：(1.1-1.5)的植物油和矿物油复配而成。
通过采用上述技术方案，当植物油和矿物油的重量比过小时，抗磨液压油的可降解性较差，但是使用寿命较长；当植物油和矿物油的重量比过大时，抗磨液压油的可降解性较好，但是使用寿命较短。当植物油和矿物油的重量比为1：(1.2-1.4)时，抗磨液压油的使用寿命较长，且可降解性较好。
优选的，所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为3-6份的壳聚糖。
通过采用上述技术方案，壳聚糖中含有大量羟基，因此容易与碱性白土表面的亲水膜复合。壳聚糖中含有的氨基能够与可降解基础油中游离的脂肪酸反应生成脂肪酸盐，从而实现了对游离脂肪酸的固定，减少了脂肪酸积累过多导致抗磨液压油变质的可能。
优选的，所述植物油中磷脂的含量为1.6-2.4％。
通过采用上述技术方案，植物油中的磷脂同时具有亲水基和疏水基，磷脂的亲水基能够与碱性白土表面的亲水膜缔合，从而有助于减少碱性白土的团聚，改善碱性白土的吸水效果，有助于延长抗磨液压油的使用寿命。当抗磨液压油被排入土壤中后，磷脂能够为土壤中的微生物提供磷元素，从而能够促进微生物的生长，有助于加快抗磨液压油的自然降解速度。
当植物油中的磷脂含量过低时，磷脂对微生物生长的促进效果不足，且对碱性白土吸水性的改善效果较差。当植物油中的磷脂含量过高时，磷脂对微生物生长的促进效果过强，会影响抗磨液压油的使用寿命。当植物油中磷脂的含量为1.6-2.4％时，抗磨液压油的使用寿命较长。
优选的，所述抗氧化剂选用纳米铁粉。
通过采用上述技术方案，在使用抗磨液压油的过程中，纳米铁粉能与抗磨液压油中的水分与氧气反应生成氧化铁，从而降低了抗磨液压油中的氧含量和水分含量，有助于抑制微生物在抗磨液压油中的繁殖，延长抗磨液压油的使用寿命。当抗磨液压油被排放进土壤后，土壤中的腐殖酸将氧化铁中的三价铁还原成二价铁，二价铁与微生物分解植物油时产生的羟基自由基共同对矿物油进行氧化，促进了矿物油的裂解，从而有助于提高抗磨液压油的自然降解速度。
优选的，所述防腐剂选用山梨酸。
通过采用上述技术方案，在使用抗磨液压油的过程中，山梨酸能够抑制微生物的生长，有助于延长抗磨液压油的使用寿命。当抗磨液压油被排放进土壤后，山梨酸被二价铁和羟基自由基共同氧化，并失去对微生物生长的抑制作用，从而不容易对抗磨液压油的自然降解速度造成影响。
优选的，所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为1-2份的过硫酸盐。
通过采用上述技术方案，当抗磨液压油被排放进土壤后，土壤中的腐殖酸将过硫酸盐活化，活化后的过硫酸盐电离时产生硫酸根自由基，硫酸根自由基能够促进碱性白土分解，并且能够加快碱性白土中的碱性物质向土壤中迁移的速率，从而减少了碱性物质对土壤微生物的生长造成抑制的可能，有助于加快抗磨液压油的降解速率。
优选的，所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为0.60-1.20份的柠檬酸甘油酯。
通过采用上述技术方案，当抗磨液压油被排放进土壤后，柠檬酸甘油酯能够与纳米铁粉表面的二价铁和三价铁形成螯合物，从而限制了二价铁和三价铁的在抗磨液压油中的流失速度，有助于加快抗磨液压油的降解速度。
第二方面，本申请提供一种抗磨液压油的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种抗磨液压油的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乙二醇和碱性白土混合均匀，并在70-90℃下加热1.5-2.5h，冷却后进行粉碎，得到混合物1；
(2)将混合物1、抗氧化剂以及防腐剂投入可降解基础油中搅拌均匀，得到抗磨液压油。
通过采用上述技术方案，以聚乙二醇、碱性白土、抗氧化剂、防腐剂以及可降解基础油为原料，制得了抗磨液压油。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在使用抗磨液压油的过程中，聚乙二醇和碱性白土共同对抗磨液压油中的水分进行吸收，使得微生物无法从抗磨液压油中获取足够的水分，而碱性白土中的碱性物质和矿物油对微生物的生长均具有抑制作用，在聚乙二醇、碱性白土和矿物油的共同作用下，微生物难以在抗磨液压油中生长繁殖，从而有助于延长抗磨液压油的使用寿命。抗磨液压油被排入土壤后，碱性白土中的碱性物质被土壤吸收，土壤中的微生物对抗磨液压油中的植物油组分进行降解。
2、本申请中优选纳米铁粉作为抗氧化剂，纳米铁粉能够吸收抗磨液压油中的水分和氧气，抑制微生物的生长繁殖，并在纳米铁粉表面产生氧化铁。当抗磨液压油被排入土壤中之后，纳米铁粉表面的氧化铁被土壤中的腐殖酸还原成二价铁，二价铁与微生物分解植物油时产生的羟基自由基共同对矿物油进行氧化，促进了矿物油的裂解，从而有助于提高抗磨液压油的自然降解速度。
3、本申请的方法，以聚乙二醇、碱性白土、抗氧化剂、防腐剂以及可降解基础油为原料，制得了抗磨液压油。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
本申请实施例中使用的原料均可通过市售获得，其中2.2-二溴-3-氰基乙酰胺购买自北京环宇世纪化学科技有限公司，抗坏血酸购买自天津市光复科技发展有限公司，500N基础油购买自淄博欣久橡胶助剂有限公司，大豆油选用泉州市一海三路科技有限公司生产的工业级大豆油，聚乙二醇选用济南汇锦川商贸有限公司出售的工业级聚乙二醇，碱性白土选用济南贝贝化工科技有限公司生产的工业级碱性白土，壳聚糖选用山东国化化学有限公司生产的工业级壳聚糖，纳米铁粉选用灵寿县天隆矿产品加工厂生产的纳米超细高纯铁粉(一级)，山梨酸选用山东爱采生物科技有限公司生产的食品级山梨酸，过硫酸钠选用山东卓睿化工有限公司生产的工业级过硫酸钠(分析纯)，柠檬酸甘油酯购买自湖北兴恒业科技有限公司。
实施例1-5
以下以实施例1为例进行说明。
实施例1
实施例1中抗磨液压油按照以下步骤制备：
(1)将聚乙二醇和碱性白土混合均匀，并在80℃下加热2h，冷却后进行粉碎，过200目筛后得到混合物1；
(2)将混合物1、抗氧化剂以及防腐剂投入可降解基础油中搅拌均匀，得到抗磨液压油。其中，可降解基础油由植物油和矿物油按照1：1.1的重量比复配而成，植物油选用大豆油，大豆油中磷脂的含量为1.2％，矿物油选用500N基础油；防腐剂选用2.2-二溴-3-氰基乙酰胺，抗氧化剂选用异抗坏血酸。
如表1,实施例1-5的区别主要在于原料配比不同
表1
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于，可降解基础油中植物油与矿物油的重量比为1：1.2。如表2，实施例3与实施例6-9的区别主要在于可降解基础油中植物油与矿物油的重量比不同。
表2
实施例10
本实施例与实施例7的区别在于，抗磨液压油的配方中还包括3kg壳聚糖，壳聚糖在步骤(2)中与可降解基础油共同混合。如表3，实施例10-13的区别主要在于壳聚糖的用量不同。
表3
样本 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13
壳聚糖/kg 3 4 5 6
实施例14
本实施例与实施例11的区别在于，植物油中磷脂的含量为1.6％。如表4，实施例14-17的区别主要在于植物油中磷脂的含量不同。
表4
实施例18
本实施例与实施例15的区别在于，抗氧化剂选用纳米铁粉。
实施例19
本实施例与实施例18的区别在于，防腐剂选用山梨酸。
实施例20
本实施例与实施例19的区别在于，抗磨液压油的配方中还包括1.0kg过硫酸盐，过硫酸盐选用过硫酸钠，过硫酸钠在步骤(2)中与可降解基础油共同混合。如表5，实施例20-24的区别主要在于过硫酸钠的用量不同。
表5
实施例25
本实施例与实施例22的区别在于，抗磨液压油的配方中还包括0.6kg柠檬酸甘油酯，柠檬酸甘油酯在步骤(2)中与可降解基础油共同混合。如表6，实施例25-29的区别主要在于柠檬酸甘油酯的用量不同。
表6
对比例
对比例1
根据公告号为CN104845711B的中国专利的生产工艺制备的抗磨液压油。
对比例2
本对比例与实施例3的不同之处在于，不包括聚乙二醇。
对比例3
本对比例与实施例3的不同之处在于，不包括碱性白土。
性能检测试验方法
准备步骤：
1.取陕西省镇坪县污水处理厂的活性污泥配制成菌液，对菌液进行扩大培养，直到菌液中生物活菌水平大于105CFU/ml，备用。
2.取陕西省佛平县的黄棕壤，以10kg黄棕壤与50L蒸馏水为原料制备土壤浸出液，备用。
3.使用灵寿县亿润矿产品贸易有限公司出售的腐殖土，以10kg腐殖土与50L蒸馏水为原料制备腐殖土浸出液，备用。
试验方法：
试验一：将30ml抗磨液压油在放置在敞口容器中，以模拟抗磨液压油的使用过程；在试验过程中，维持空气湿度为75％，环境温度为25℃，并在开始试验时向抗磨液压油中滴加0.05ml菌液，以模拟环境中存在的微生物，并增加试验结果的显著性，90天后测试抗磨液压油的初次分解率，测试结果见表7。
试验二：将30ml土壤浸出液、30ml腐殖土浸出液、试验1中放置90天后的抗磨液压油以及2ml菌液混合后放入敞口容器，并以80rpm的速度进行搅拌，在温度为25℃，空气湿度为75％的条件下培养，以模拟抗磨液压油废弃后的降解过程，90天后测试抗磨液压油的二次分解率，测试结果见表7。
试验一和试验二中，分解率的测试方法参照《ARMY QPL-32073-5-2007生物基液压油HYDRAULIC FLUID,BIOBASED》。
表7
结合实施例1-5和对比例1并结合表7可以看出，实施例1-5测得的初次分解率和二次分解率均低于对比例1，说明对比例1的抗磨液压油在使用过程中更容易降解，实施例1-5的抗磨液压油使用寿命长于对比例1。在实施例1-5中，实施例3的初次分解率最低，二次降解率最高，说明实施例3的使用寿命最长，且可降解性能最好。
结合实施例3和对比例2-3并结合表7可以看出，实施例3中测得的初次分解率低于对比例2和对比例3，实施例3中测得的二次降解率与对比例2和对比例3接近，说明当聚乙二醇未与碱性白土配合使用时，抗磨液压油的使用寿命较短。
结合实施例3和实施例6-9并结合表7可以看出，随着植物油与矿物油重量比的提高，抗磨液压油的初次分解率和二次分解率均有下降，其中实施例6-8在实施例3和实施例6-9中具有相对较低的初次降解率和相对较高的二次降解率，因此实施例6-8的抗磨液压油兼具较长的使用寿命和较佳的可降解性。
结合实施例7、实施例10-13并结合表7可以看出，实施例10-13的初次分解率均低于实施例7，说明壳聚糖有助于延长抗磨液压油的使用寿命，在实施例10-13中实施例11的抗磨液压油使用寿命较长。
结合实施例11、实施例14-17并结合表7可以看出,随着植物油中磷脂含量的提高，抗磨液压油的二次分解率始终提高，而当抗磨液压油的用量超过2.4％时，初次分解率开始回升，说明当植物油中磷脂的含量为1.6-2.4％时，抗磨液压油的使用寿命较长，且可降解性能相对较佳。
结合实施例18和实施例15并结合表7可以看出，实施例18的初次分解率下降，二次分解率均提高，说明纳米铁粉相比于异抗坏血酸更有助于延长抗磨液压油的使用寿命，提高抗磨液压油的可降解性。
结合实施例19和实施例18并结合表7可以看出，实施例19的初次分解率下降，说明山梨酸相比于2.2-二溴-3-氰基乙酰胺更有助于延长抗磨液压油的使用寿命。
结合实施例19、实施例20-24并结合表7可以看出，实施例20-24的二次降解率均低于实施例19，说明过硫酸钠有助于提高抗磨液压油的可降解性，当过硫酸钠的用量大于1.5kg后，二次降解率的变化较小，说明实施例22中过硫酸钠的用量较佳。
结合实施例22、实施例25-29可以看出，实施例25-29的二次降解率均低于实施例22，说明柠檬酸甘油酯有助于提高抗磨液压油的可降解性，当过硫酸钠的用量大于0.90kg后，二次降解率的变化较小，说明实施例27中柠檬酸甘油酯的用量较佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种抗磨液压油，其特征在于，所述抗磨液压油的配方中包括如下重量份的原料：可降解基础油90-110份，防腐剂1-2份，抗氧化剂1-2份，聚乙二醇2-4份，碱性白土2-4份，所述可降解基础油由植物油和矿物油复配而成；所述植物油中磷脂的含量为1.6-2.4%，所述抗氧化剂选用纳米铁粉；所述可降解基础油由重量比为1：（1.2-1.4）的植物油和矿物油复配而成；所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为3-6份的壳聚糖；所述防腐剂选用山梨酸；所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为1-2份的过硫酸盐；所述抗磨液压油的配方中还包括重量份为0.60-1.20份的柠檬酸甘油酯。
2.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其特征在于，所述抗磨液压油的配方中包括如下重量份的原料：可降解基础油95-105份，防腐剂1.3-1.8份，抗氧化剂1.3-1.8份，聚乙二醇2.5-3.5份，碱性白土2.5-3.5份，壳聚糖3-6份，过硫酸盐1-2份，柠檬酸甘油酯0.60-1.20份。
3.根据权利要求1-2任一所述的抗磨液压油的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚乙二醇和碱性白土混合均匀，并在70-90℃下加热1.5-2.5h，冷却后进行粉碎，得到混合物1；
（2）将混合物1、抗氧化剂以及防腐剂投入可降解基础油中搅拌均匀，得到抗磨液压油；抗磨液压油的配方中还包括壳聚糖、过硫酸盐和柠檬酸甘油酯，所述壳聚糖、过硫酸盐和柠檬酸甘油酯在本步骤中与可降解基础油共同混合。
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