CN117504811B - 一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法，此助滤剂材料以质量百分比计包括以下组分：硅藻土＞80％、聚乙烯醇0.1‑10％、聚丙烯酰胺0.1‑10％、碱值储备剂0.5‑10％、抗静电剂0.01‑1％。此助滤剂材料融合了硅藻土制成新一代过滤材料，可对油品中的铝、铜、硫等各类杂质有效过滤、吸附，大大延长了需要对金属冷压延工艺油过滤的周期。替代硅藻土、白土、纤维素等滤材，过滤精度＜0.5um，其活性吸附效果更强，吸附脱色效果是白土的9倍，纤维素的3倍，渗透率更好，过滤速度快，金属冷压延工艺油过滤的比原来更干净，色泽清澈，具有极大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及工艺油过滤材料技术领域，尤其是涉及一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法。
背景技术
金属冷压延工艺油是一种冷轧油，一般选用优质矿物基础油，复配高性能硫化猪油和硫化脂肪酸酯为主剂调和而成，致力于碳钢及不锈钢冷轧加工，具有极好的抗磨性、极压性，不会造成工件拉毛、拉伤，提高工件光洁度，有效延长冲模寿命；易清洗；无异味，不刺激皮肤。冷轧油产品采用精炼基础油加入多效极压剂、油性剂等多种添加耦合而成，是专为金属冷轧、拉伸、冲压、冲切成型、压延工艺而配制的高极压性金属加工油。
现有的技术中，如公开号为CN100478064C的中国专利，其公开了一种轧制油用助滤剂，属于助滤剂这一技术领域，本发明所述的轧制油用助滤剂，包括活性白土及硅藻土，活性白土与硅藻土的重量比为1∶1-3。
现有的技术中，如公开号为CN108654574A的中国专利申请，其公开了一种污油助滤剂组合物，由以下重量份的原料组成：珍珠岩干粉，重量份为30-40份；硅藻土，重量份为10-25；纤维素，重量份为10-15；树脂粉，重量份为5-15份；蒙脱石，重量份为5-10份；聚丙烯酰胺，重量份为2-5份；钧瓷粉，重量份为1-4份；皂土，重量份为2-4份；石墨烯粉，重量份为1-3份；偏硅酸钠，重量份为1-5份；羧甲基纤维素钠，重量份为1-3份；粉煤灰，重量份为1-4份。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：第一份中国专利中的轧制油用助滤剂成分中含有活性白土成分，其中活性白土呈片状结构，这也就导致了其对轧制油的吸附脱色效果较差，在实际使用中需要加入大量的活性白土以提升过滤效果，但是这无疑会使得压力激增，导致轧制油的通过量减少，极大影响过滤效率。第二份中国专利申请中的污油助滤剂的成分中含有纤维素，虽然利用纤维素对污油进行处理有一定的吸附脱色效果，但是其活性稳定性差，并且纤维素中一般含有木质成分，在生产过程中，含木质纤维素成分的污油助滤剂极易引起着火，从而引发安全隐患。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法，其活性吸附效果更强，吸附脱色效果是白土的9倍，纤维素的3倍，渗透率更好，过滤速度快，金属冷压延工艺油过滤的比原来更干净，色泽清澈，具有极大的推广价值。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，以质量百分比计包括以下组分：
硅藻土85％
聚乙烯醇6％
聚丙烯酰胺5％
柠檬酸盐2.0％
碱值储备剂1.98％
抗静电剂0.02％；
所述碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；
所述抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
作为本发明的进一步的技术方案：所述聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。
如上述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、柠檬酸盐、碱值储备剂以及抗静电剂混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10％-50％质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明公开了一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法，此助滤剂材料融合了硅藻土制成新一代过滤材料，可对油品中的铝、铜、硫等各类杂质有效过滤、吸附，大大延长了需要对金属冷压延工艺油过滤的周期。荣获FDA认证，替代硅藻土、白土、纤维素等滤材，过滤精度＜0.5um。
2.本发明的助滤剂材料是一种改性硅藻土的助滤剂，通过纳米技术，将硅藻土上植入活性官能团，天然继承了硅藻土优良的过滤基因，又兼具白土、纤维素的脱色吸附活性。可替代硅藻土、白土和纤维素。现场无需特别调制，按照原有的过滤工艺即可使用，用量也与原有硅藻土相同，为客户节省了大量的时间和精力。
3.本发明的助滤剂材料活性效果强，吸附脱色效果是白土的9倍，纤维素的3倍，渗透率更高，即保持了硅藻土天然的微通道特性，又将活性基团接枝到硅藻土上，易于在低压力状态下保持好的过滤及吸附脱色效果，实际使用效果可以达到其它助滤剂材料的2-5倍。
附图说明
图1为本发明公开的当前市场某活性硅藻土的示意图。
图2为本发明公开的硅藻土的示意图。
图3为本发明中的助滤剂材料的示意图。
图4为本发明中使用助滤剂过滤后的污油示意图。
图5为本发明中退火油斑实验对比图。
图6为本发明中第一阶段的轧制油示意图。
图7为本发明中第二阶段的轧制油示意图。
图8为本发明中第一阶段的数据对比图。
图9为本发明中板过压力变化趋势图。
图10为本发明中油样常规检测结果图。
图11为本发明中摩擦学检测结果图。
图12为本发明中元素含量检测结果图。
图13为本发明中油斑检测结果图。
图14为本发明中废弃物分析图。
图15为本发明中助滤剂材料与传统滤材的成本分析对比图。
图16为本发明中助滤剂材料与传统滤材的月均成本分析对比图。
图17为本发明中原始硅藻土与改性硅藻土的SEM图像对比图。
图18为本发明中助滤剂材料的SEM电镜扫描照片。
图19为本发明中助滤剂材料的过滤效果对比图。
图20为本发明中助滤剂材料的退火油斑实验对比图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
硅藻土，又名硅藻泥，由远古的微小的硅藻微化石组成，成为过滤领域的重要材料。硅藻是一种微小的单细胞藻类，其硅质的细胞壁在硅藻死亡后保留下来，经过数百万年的积累和地质变化，形成了硅藻土。它主要由硅二氧化硅组成，含有一定量的铝和铁等矿物质。硅藻土的独特之处在于其微米级的孔洞结构和较大的比表面积，具有高的孔隙率、良好的吸附性和不错的过滤性能。
在不同的行业中，硅藻土的过滤应用可谓是无所不在。例如，在食品和饮料工业中，硅藻土用于过滤酒、啤酒和其他液体，以确保清澈和无杂质。在水处理领域，它帮助去除有害的微生物和杂质，确保水质的安全。在工业过滤中，硅藻土也发挥着重要的作用，帮助清除机械液体和气体中的杂质，保障设备的正常运行和产品的质量。
然而，天然硅藻土的过滤效果和应用范围还存在一定的局限性，如孔径分布不均、过滤效率较低等问题。为了优化硅藻土的过滤性能，满足特定应用的需求，人们开始探索不同的改性技术。
长久以来，过滤的不可能三角“滤净性-周期-成本”困扰着每一位使用者。只用硅藻土，无法滤净油品；使用白土，过滤周期大大缩短；使用纤维素，滤净性和周期可能较好，但成本飞涨。大家采用的很复杂的硅藻土+白土/纤维素配比工艺，却又造成现场使用异常繁琐，效果不稳定等诸多问题。
基于此，本发明公开了一种创新一代的革命性的助滤剂。其是一种改性硅藻土的助滤剂，通过纳米技术，将硅藻土上植入活性官能团，天然继承了硅藻土优良的过滤基因，又兼具白土、纤维素的脱色吸附活性。
实施例一：
一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，以质量百分比计包括以下组分：
聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
如上述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、碱值储备剂以及抗静电剂按上述质量百分比混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10％-50％质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
实施例二：
一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，以质量百分比计包括以下组分：
聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
如上述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、碱值储备剂以及抗静电剂按上述质量百分比混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10％-50％质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
实施例三：
一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，以质量百分比计包括以下组分：
聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
如上述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、柠檬酸盐、碱值储备剂以及抗静电剂按上述质量百分比混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10％-50％质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
实施例四：
一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，以质量百分比计包括以下组分：
聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
如上述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、碱值储备剂以及抗静电剂按上述质量百分比混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10％-50％质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
试验例：
以实施例一中的助滤剂材料为例，对此助滤剂的各项性能参数进行测试，测试结果如表1所示：
表1
本申请人将助滤剂材料命名为智净SN系列,以下对本公司的产品智净SN818与进行测试：
在当前市场产品中，普通硅藻土在过滤时作为助滤剂，需要配合白土、活性纤维素等滤材一起使用，才能达到吸附、拦截铝粉的过滤效果。但牵涉到混兑配比等工艺因素，现场操作繁复，换纸周期短，效果不稳定。本发明把硅藻土进行改性，使其达到既有吸附又有脱色效果，彻底简化过滤工艺。
参照图1-3，将市面上某活性硅藻土、硅藻土以及此助滤剂进行对比实验，测试的内容包括过滤沉降速度、过滤后透光率、过滤后添加剂含量变化以及过滤后油斑等级变化。
参照图4-5，根据实验结果的观测发现：智净SN818吸附脱色效果更加迅捷；用滤纸简单过滤后测透光率、添加剂含量、油斑等级(测试时使用同一种污油，使用量均为70ml污油+6g样本土)，具体结果如表2所示：
表2
实验结论：相比于市面上的某活性硅藻土、硅藻土，智净SN818吸附脱色效果更优，不影响添加剂，并且过滤后油斑等级有所下降，综上所述，智净SN818可以替代硅藻土+白土或硅藻土+纤维素的传统过滤工艺。
案例分析：
某上市企业1650轧机，使用智能SN818，以下对案例说明，如表3所示：
表3
参照图6-7，更换智净SN818前轧制油略黑，更换后油品清亮透明。
参照图8-16，对现场情况进行数据分析、废弃物分析以及成本分析，得到以下结论，本发明中的助滤剂材料具有以下特点：
过滤周期更长：智净SN818使用时间第一阶段30h，第二阶段达到92h，远超传统工艺12h周期。
不改变油品品质：两个阶段轧制油粘度、添加剂含量、油膜强度未受到影响，且油斑略好转。
提高透光率：透光率大大提升，轧制油中杂元素的含量下降明显，对于管控好轧制油有非常大帮助。
含油废弃物更少：含油废弃物重量只有传统助滤剂的10％至29％，大大减轻环保处理压力和成本。
成本更低：用智净代替“硅藻土+白土(纤维素)”换纸期延长一倍以上，成本降幅超过50％。
实施例一、实施例二、实施例三以及实施例四中不同配比的助滤剂材料的型号分别为SN808、SN818、SN828、SN838，性能如表4所示：
表4
以实施例一中的助滤剂材料为例，准备3份原始污油，第一份对原始污油中的各项元素进行分析，检测元素的含量，第二份原始污油加入白土过滤后，对其混合物进行元素含量的检测，第三份原始污油加入实施例一中的助滤剂材料，对其混合物进行元素含量的检测，实验数据如表5所示：
表5
结论：经过过滤后，本发明的助滤剂可以有效减低污油中Al，S i，P，S等杂质元素的含量，相比传统白土助滤剂效果更加优良。
硅藻土的改性之路：
硅藻土的改性旨在解决其天然状态下的一些局限性，并优化其在特定应用中的性能。改性技术多种多样，下面是一些常见的改性方法：
物理改性：
粒度调整：通过机械研磨和筛选技术调整硅藻土的粒度，改善其过滤效率和流通性。
热处理：通过高温焙烧去除有机杂质和水分，提高硅藻土的纯度和过滤效率。
化学改性：
表面活化：通过化学处理改变硅藻土表面的化学性质，例如改善其亲水或疏水性能。
硅烷偶联剂改性：利用硅烷偶联剂在硅藻土表面形成化学键，改善其耐化学性和吸附性能。
有机改性
有机包覆：通过将有机物质如聚合物或表面活性剂包覆在硅藻土表面，改变其表面性质和过滤性能。
聚合物接枝：参照图17，为原始硅藻土与改性硅藻土的SEM图像，其中a为原始硅藻土，b-e为改性硅藻土。在硅藻土表面引入聚合物链，改善其过滤性能和化学稳定性。但一般的聚合物分子团都很大，在吸附脱色能力上大打折扣。智净突破性地采用了纳米接枝技术，在纳米级别的聚合物官能团接枝到硅藻土中，主要应用于油品过滤，能有效过滤和吸附油品中的重金属、杂质等污染物，为油品过滤提供了新的解决方案。
每种改性技术都有其独特的优点和应用领域。通过合理选择和设计改性方法，可以使硅藻土更好地满足特定过滤应用的需求，实现其在过滤领域的广泛应用。
参照图18，其为本发明助滤剂材料通过SEM电镜扫描的照片，此助滤剂以其超强的吸附脱色效果和简便的使用方法赢得了客户的高度赞赏，完美实现了高滤净-长周期-低成本的“过滤不可能三角”，而且使用非常简便，仅智净这一种助滤剂即可替代硅藻土、白土和纤维素。现场无需特别调制，按照原有的过滤工艺即可使用，用量也与原有硅藻土相同，为客户节省了大量的时间和精力。
参照图19，通过此助滤剂对黑油进行处理，其中，左侧为未过滤前油品，右侧为智净过滤后油品。对付黑油，智净的效果非常显著，因为纳米级的官能团，可以牢牢抓住黑油中的污渍。即便是透光率只有个位数的黑油，通过1、2个过滤周期，透光率就可以提升到90％以上。
由于智净最大程度上保留硅藻土天然的独特孔隙，又通过纳米技术使得每一个硅藻都具有活性，能最大程度地吸附和脱色轧制油中的脏污，从而显著延长了过滤周期。智净不会损伤轧制油内的添加剂，无论是醇还是酯都不会被吸附，保持了轧制油原有的摩擦润滑性能。
参照图20，智净退火油斑实验对比：左侧为未过滤前油品，右侧为智净过滤后油品。通过吸附轧制油中泄漏的大分子机械油，智净能够使轧制油的颜色变淡，胶质含量下降，进而减轻退火油斑的问题。并且，智净增强了助滤剂的抗静电性能，即使将轧制油过滤到非常干净的程度，也不会降低其电导率，避免了因电导率下降而容易引起的火灾。
综上所述，本发明公开的助滤剂材料在过滤领域的革新和优势，它不仅提高了过滤效率，延长了过滤周期，还保证了过滤过程的安全性和经济性，是助滤剂一次革命性的升级。
本发明的实施原理为：本发明公开了一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料及其制备方法，此助滤剂材料融合了硅藻土制成新一代过滤材料，可对油品中的铝、铜、硫等各类杂质有效过滤、吸附，大大延长了需要对金属冷压延工艺油过滤的周期。荣获FDA认证，替代硅藻土、白土、纤维素等滤材，过滤精度＜0.5um。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，其特征在于，以质量百分比计包括以下组分：
硅藻土 85%
聚乙烯醇 6%
聚丙烯酰胺 5%
柠檬酸盐 2.0%
碱值储备剂 1.98%
抗静电剂 0.02%；
所述碱值储备剂为碳酸氢钠、碳酸钠、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；
所述抗静电剂为磷酸酯钾盐、磷酸酯钠盐、磷酸酯镁盐中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺包括阳离子类型、阴离子类型、阴阳离子类型中其中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种用于金属冷压延工艺油过滤的助滤剂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、柠檬酸盐、碱值储备剂以及抗静电剂混合，在30℃-50℃下和乙酸乙酯和乙醇的溶剂混合制备成溶剂体；
步骤2、将硅藻土加热至30℃-50℃；
步骤3、将步骤1的溶剂体按10%-50%质量比喷淋到硅藻土中，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤4、将步骤3的混合物加热到80℃-120℃，进行干燥；
步骤5、混合物干燥后送入粉碎机进行粉碎，粉碎时间＞1h；
步骤6、混合物粉碎后得到干燥粉末，质检后包装。
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