CN116240066B - 一种高抗磨的难燃液压液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗磨的难燃液压液及其制备方法，其属于难燃液压液技术领域，其中，难燃液压液包括以下按照质量百分比计的组分：水30%‑50%、乙二醇27%‑67.9%、油性组分1%‑5%、极压组分0.1%‑2%、添加剂1%‑16%；所述油性组分为环氧脂肪酸与醇胺化合物进行反应后再加入水继续反应得到的C‑N‑O类组分；所述极压组分为脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷进行反应得到的P‑N类组分。本发明提供的难燃液压液，通过加入由环氧脂肪酸与醇胺化合物合成的油性组分，以及加入由脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷合成的极压组分，解决了极压、抗磨的性能，使其两个性能同时达到最优，同时该难燃液压液具有优异的可降解性。
Description
技术领域
本发明涉及难燃液压液技术领域，具体是一种高抗磨的难燃液压液及其制备方法。
背景技术
随着现代化工业的飞速向前发展，能源的消耗速度也随之而加快，由于可利用度及成本等诸多方面的原因，新型能源的开发和利用受到了一定的制约，所以对于节能降耗技术的研究将更加重要和迫切。据相关数据统计可知，每年在机械的摩擦磨损中消耗的能源和成本很多。将近有三分之一的能源会在机械设备的摩擦中损失。而在大多数机械设备中都有液压系统，并且由于现代工业中机械的使用大多在高温、高压、复杂作业环境的条件下使用，这无疑会增加对液压液的要求。在煤矿、冶金行业中，设备多接触高温及接近明火。所以在这些设备中的液压系统如果发生油品的泄漏，有可能发生火灾。因此水-乙二醇难燃液压液应用在炼铁、炼钢、热轧、高速线材热轧、离心铸管、海上钻空平台、汽车制造压铸机和冶金行业的炼焦等行业的液压系统中。那么，在这些行业使用良好抗燃性，良好极压、减摩作用等性能的液压液是非常必要的。
国产的HDW-83型的难燃液压液已经使用很长时间了，并且且广泛的代替了进口的同类型产品。张亚研究并制备出了一种水-乙二醇难燃液压液，在这个配方中运用了异辛醇、辛酸、乙二醇、吗啉、消泡剂和聚醚等试剂，且本产品凝固点(-40℃)较低、抗磨性好、抗泡性佳、无毒、无害，并且加有气相防锈剂，能够较好的减少液压系统元件的摩擦磨损。吴晓川等人制备了一种水-乙二醇难燃液压液，该液压液中包含30-40％的蒸馏水，10-20％的增稠剂，30-40％的乙二醇及5-25％的pH稳定剂等，其发明的液压液性能优异，有良好的润滑性、抗凝性和消泡性。使用温度范围较广，并且具有较好的防腐性。国内在极压、抗磨解决方面也有成效，但基本只解决其中一个问题，极压性或者抗磨性。同时选择羧酸盐、含硫磷类物质解决问题，一般只解决了极压性或者抗磨性其中一种性能；一般含有含有活性元素P、C1、S等基团的物质在环境友好方面达不到要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗磨的难燃液压液及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种高抗磨的难燃液压液，其包括以下按照质量百分比计的组分：水30％-50％、乙二醇27％-67.9％、油性组分1％-5％、极压组分0.1％-2％、添加剂1％-16％；
所述油性组分为环氧脂肪酸与醇胺化合物进行反应后再加入水继续反应得到的C-N-O类组分；所述极压组分为脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷进行反应得到的P-N类组分。
优选地，所述油性组分的制备方法包括以下步骤：
在反应釜中加入环氧脂肪酸，并加热至40-60℃，逐滴加入醇胺化合物，然后升温至70-90℃进行反应后，再加入水继续反应，得到所述油性组分。
优选地，所述环氧脂肪酸为环氧蓖麻油酸、环氧大豆油酸、环氧油酸中的至少一种。
优选地，所述极压组分的制备方法包括以下步骤：
将脂肪醇、醇胺化合物加入反应釜中，氮气保护下，逐滴滴加三氯氧磷后，升温至体系温度为40-80℃，保温，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的醇胺化合物，得到所述极压组分。
优选地，所述脂肪醇为辛醇、丁醇、乙醇中的至少一种。
优选地，所述醇胺化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
优选地，所述添加剂包括防锈剂、增稠剂和消泡剂中的至少一种。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述难燃液压液的制备方法，其包括以下步骤：
按照上述各组分的质量百分比，称取水、乙二醇、油性组分、极压组分、添加剂；
在30-60℃的温度下，将油性组分和极压组分进行混合后，再与添加剂、水、乙二醇进行混合，得到所述难燃液压液。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的难燃液压液。
本发明提供的一种高抗磨的难燃液压液，通过加入由环氧脂肪酸与醇胺化合物合成的油性组分，以及加入由脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷合成的极压组分，解决了极压、抗磨的性能，使其两个性能同时达到最优，同时该难燃液压液具有优异的可降解性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一个实施例中，提供了一种高抗磨的难燃液压液，其包括以下按照质量百分比计的组分：水30％-50％、乙二醇27％-67.9％、油性组分1％-5％、极压组分0.1％-2％、添加剂1％-16％；
所述油性组分为环氧脂肪酸与醇胺化合物进行反应后再加入水继续反应得到的C-N-O类组分；所述极压组分为脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷进行反应得到的P-N类组分。
在本发明的一个优选实施例中，所述油性组分的制备方法包括以下步骤：
在反应釜中加入环氧脂肪酸，并加热至40-60℃，逐滴加入醇胺化合物，然后升温至70-90℃进行反应后，再加入水继续反应，得到所述油性组分。
需要说明的是，在制备油性组分时，对各原料的用量不作限定，只需满足能够将环氧脂肪酸完全反应掉即可。
在本发明的一个优选实施例中，所述环氧脂肪酸为环氧蓖麻油酸、环氧大豆油酸、环氧油酸中的至少一种。
在本发明的一个优选实施例中，所述极压组分的制备方法包括以下步骤：
将脂肪醇、醇胺化合物加入反应釜中，氮气保护下，逐滴滴加三氯氧磷后，升温至体系温度为40-80℃，保温，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的醇胺化合物，得到所述极压组分。
需要说明的是，在制备极压组分时，对各原料的用量不作限定，只需满足能够将脂肪醇完全反应掉即可。
在本发明的一个优选实施例中，所述脂肪醇为辛醇、丁醇、乙醇中的至少一种。
在本发明的一个优选实施例中，所述醇胺化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
在本发明的一个优选实施例中，所述添加剂包括防锈剂、增稠剂和消泡剂中的至少一种。
具体的，在实际应用中，添加剂一般至少包括防锈剂和增稠剂；其中，防锈剂可以采用现有的T706防锈剂，但不限于此；增稠剂可以采用现有的SDN-10D增稠剂，但不限于此。
在本发明的另一个实施例中，还提供了一种上述难燃液压液的制备方法，其包括以下步骤：
按照上述各组分的质量百分比，称取水、乙二醇、油性组分、极压组分、添加剂；
在30-60℃的温度下，将油性组分和极压组分进行混合后，再与添加剂、水、乙二醇进行混合，得到所述难燃液压液。
本发明实施例提供的技术方案相比于现有技术具有以下优点：
(1)本发明实施例所采用的由脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷合成的极压组分，具有可降解且优异的极压性能，随着其浓度增加，极压性能提升显著；
(2)本发明实施例所采用的由环氧脂肪酸与醇胺化合物合成的油性组分，由于含有C-N-O类结构，极性大，对金属吸附作用明显，可形成结构致密的分子膜，能够显著减少摩擦副之间的剪切力和摩擦力，因此磨斑直径较小，表现出优异的抗磨损性能。
(3)本发明实施例所采用的油性组分和极压组分具有良好的配伍性，在两组分的共同作用下，可以显著降低磨斑直径以及提升极压性能。
(4)本发明实施例提供的难燃液压液不含S元素，含有酯、醚、醇等物质，具有优异的生物降解性。
下述实施例为本发明在实际应用中的部分具体实施案例，但不局限于此。
实施例1
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸，在50℃下，逐滴加入适量二乙醇胺，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将丁醇、二乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.8h，滴加完毕后，升温至体系温度为60℃，保温4h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在40℃的温度下，将2kg上述的油性组分、1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、41.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例2
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸，在50℃下，逐滴加入适量三乙醇胺，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将丁醇、二乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.8h，滴加完毕后，升温至体系温度为60℃，保温4h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在40℃的温度下，将2kg上述的油性组分、1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、41.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例3
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧大豆油酸，在40℃下，逐滴加入适量一乙醇胺，升温至70℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将辛醇、一乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.5h，滴加完毕后，升温至体系温度为40℃，保温0.5h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的一乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在30℃的温度下，将1kg上述的油性组分、0.1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将0.9kgSDN-10D增稠剂与30kg水、67.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例4
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧油酸，在60℃下，逐滴加入适量二乙醇胺，升温至90℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将乙醇、三乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间1h，滴加完毕后，升温至体系温度为80℃，保温8h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的三乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在60℃的温度下，将5kg上述的油性组分、2kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂、0.9kg的消泡剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将15kgSDN-10D增稠剂与50kg水、27kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例5
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸和环氧大豆油酸(二者质量比为1:1)，在50℃下，逐滴加入适量二乙醇胺，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将丁醇、辛醇(丁醇和辛醇的质量比为1:1)与二乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.8h，滴加完毕后，升温至体系温度为60℃，保温3h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在40℃的温度下，将2kg上述的油性组分、1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、41.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例6
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸，在50℃下，逐滴加入适量二乙醇胺和三乙醇胺(二者质量比为1:1)，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将丁醇与一乙醇胺、二乙醇胺(一乙醇胺和二乙醇胺的质量比为1:1)加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.6h，滴加完毕后，升温至体系温度为50℃，保温5h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的一乙醇胺和二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在40℃的温度下，将2kg上述的油性组分、1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.1kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、41.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
实施例7
该实施例提供了一种高抗磨的难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸，在50℃下，逐滴加入适量二乙醇胺，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、极压组分的制备：将丁醇、二乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.7h，滴加完毕后，升温至体系温度为70℃，保温7h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S3、在50℃的温度下，将3kg上述的油性组分、1kg上述的极压组分进行混合均匀，得到混合物A。
S4、将0.2kg的T706防锈剂与上述混合物A进行混合均匀，得到混合物B。
S5、将10kgSDN-10D增稠剂与40kg水、45.8kg乙二醇进行充分混合，得到混合物C。
S6、将上述混合物B和混合物C趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
对比例1(未添加极压组分)
该对比例提供了一种难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、油性组分的制备：在反应釜中加入环氧蓖麻油酸，在50℃下，逐滴加入适量二乙醇胺，升温至80℃后反应3h，然后加入适量水继续反应1h，待反应完全后降至室温，对生成产物进行冷却，即可得到油性组分。
S2、在40℃的温度下，将2kg上述的油性组分与0.1kg的T706防锈剂进行混合均匀，得到混合物A。
S3、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、42.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物B。
S4、将上述混合物A和混合物B趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
对比例2(未添加油性组分)
该对比例提供了一种难燃液压液，其制备方法包括以下步骤：
S1、极压组分的制备：将丁醇、二乙醇胺加入反应釜中，在氮气保护以及常温下逐滴滴加三氯氧磷，滴加时间0.8h，滴加完毕后，升温至体系温度为60℃，保温4h，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的二乙醇胺，即可得到液体的极压组分。
S2、在40℃的温度下，将1kg上述的极压组分与0.1kg的T706防锈剂进行混合均匀，得到混合物A。
S3、将15kgSDN-10D增稠剂与40kg水、43.9kg乙二醇进行充分混合，得到混合物B。
S4、将上述混合物A和混合物B趁热混合均匀，即可得到难燃液压液。
将上述实施例1-2以及对比例1-2按照行业相关标准进行性能指标检测，其检测结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明实施例所采用的油性组分和极压组分具有良好的配伍性，在两组分的共同作用下，可以同时显著提高难燃液压液的极压性能和抗磨性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容。
Claims (6)
1.一种高抗磨的难燃液压液，其特征在于，所述难燃液压液包括以下按照质量百分比计的组分：水30%-50%、乙二醇27%-67.9%、油性组分1%-5%、极压组分0.1%-2%、添加剂1%-16%；
所述油性组分为环氧脂肪酸与醇胺化合物进行反应后再加入水继续反应得到的C-N-O类组分；所述极压组分为脂肪醇、醇胺化合物和三氯氧磷进行反应得到的P-N类组分；
所述油性组分的制备方法包括以下步骤：
在反应釜中加入环氧脂肪酸，并加热至40-60℃，逐滴加入醇胺化合物，然后升温至70-90℃进行反应后，再加入水继续反应，得到所述油性组分；
所述环氧脂肪酸为环氧蓖麻油酸、环氧大豆油酸、环氧油酸中的至少一种；
所述极压组分的制备方法包括以下步骤：
将脂肪醇、醇胺化合物加入反应釜中，氮气保护下，逐滴滴加三氯氧磷后，升温至体系温度为40-80℃，保温，并用碱溶液吸收反应过程中产生的HCl气体，反应完成后蒸馏除去未反应的醇胺化合物，得到所述极压组分。
2.根据权利要求1所述的一种高抗磨的难燃液压液，其特征在于，所述脂肪醇为辛醇、丁醇、乙醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种高抗磨的难燃液压液，其特征在于，所述醇胺化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高抗磨的难燃液压液，其特征在于，所述添加剂包括防锈剂、增稠剂和消泡剂中的至少一种。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述难燃液压液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照上述各组分的质量百分比，称取水、乙二醇、油性组分、极压组分、添加剂；
在30-60℃的温度下，将油性组分和极压组分进行混合后，再与添加剂、水、乙二醇进行混合，得到所述难燃液压液。
6.一种采用权利要求5所述制备方法制得的难燃液压液。
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