CN1286295A - 水基液压液组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的水基液压液组合物包括以组合物总重为基准的0.1～5%的C6～C24脂肪酸乙醇胺盐和余量的水。本发明提供的组合物中还可以含有防锈剂、消泡剂、粘度改进剂以及其它添加剂。本发明提供的液压液组合物具有良好的减摩性能和抗磨性能,而且抗磨性能稳定,摩擦系数小,油膜强度高,其中最大无卡咬负荷可达1200N,294N、30分钟条件下的四球磨斑直径一般为0.4～0.5mm,摩擦系数一般为0.06～0.08。

Description

水基液压液组合物
本发明属于水基润滑液组合物，确切地说是含水量超过90％的高水基液压液组合物。
水基液压液是为了防火、节能和环保的需要发展起来的，主要用于冶金、采矿和重型机械制造的液压设备。用于水基液压液的添加剂，应满足以下二方面性能要求，(1)具有优良的综合抗磨性能。既要能有效地防止高压下的摩擦副间的烧结和擦伤，又要保证重轻负荷下均具有较低的磨损速率。试验表明，液压泵的某些摩擦副的轻度磨损就会导致泵效率的大幅度下降。某些适用于切削油、切削液的添加剂，如CN1068142A提供的化合物，极压性能虽好，但磨损速率高，在水中的稳定性不够，根本不适用于液压液体系。(2)具有良好的稳定性和较长的寿命。这是由于液压液需在较苛刻的液压系统中长期运转，不断经历高压、低压的压力骤变，而系统对液压介质的要求又十分苛刻，少量的凝聚、变质都可能造成滤网的堵塞或液压元件动作的失灵。
进入九十年代以来，由于环保要求更加严格，液压设备的运转条件也更加苛刻，需要在保证水基液压液的抗燃、廉价、节能、废液无公害或易于处理的前提下进一步提高其综合抗磨性能，延长液压泵的使用寿命和提高泵送效率，从而满足更苛刻条件下的使用要求。
US5217633公开了一种水基液压液组合物，包括5～30％烷基多苷，0～20％表面活性剂，0～10％非表面活性添加剂，余量为水。该组合物中添加剂的含量过高，导致成本增加。
美国联碳公司生产的XL7323是一种使用较为广泛的液压液产品，具有含水量高(达95％)、抗燃性好、添加剂用量少、使用方便等优点，但抗磨性能不够理想、使用一段时间后的泵送效率下降较快。
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种添加剂用量少，抗磨润滑性能好的水基液压液组合物。
本发明提供的液压液组合物含有以组合物总重为基准的0.1～5％的C6～C24脂肪酸乙醇胺盐和余量的水
所说脂肪酸为C6～C24，优选C8～C22饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸，如辛酸、月桂酸(十二碳烷基酸)、棕榈酸(十六碳烷基酸)、硬脂酸(十八碳烷基酸)、油酸(十八碳-9-烯酸)、亚油酸(十八碳-9，12-二烯酸)、花生酸(二十碳烷基酸)、芥酸(廿二碳二烯酸)或其混合物，更优选C12～C18脂肪酸，最优选油酸和亚油酸，或其混合物。所说脂肪酸乙醇胺盐，可以是脂肪酸单乙醇胺、脂肪酸二乙醇胺或脂肪酸三乙醇胺，优选脂肪酸二乙醇胺和脂肪酸单乙醇胺，更优选脂肪酸二乙醇胺。脂肪酸乙醇胺盐在组合物中的用量可以是0.1～5％，优选0.2～3％。
本发明提供的组合物中还可以包括防锈剂，所说防锈剂可以是有机胺、环烷酸盐、吗啉及其衍生物或含氮杂环化合物等，优选苯骈三氮唑。防锈剂的主要作用是防止金属部件锈蚀，其用量为组合物总重的0～2％。
本发明提供的组合物中还可以包括消泡剂，所说消泡剂可以是有机硅衍生物或磷酸酯类化合物，优选有机硅衍生物。消泡剂的主要作用是防止因液体的起泡而影响系统的工作，其用量为0～1000ppm。
本发明提供的组合物中还可以包括粘度改进剂，所说粘度改进剂可以是聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、环乙烷环丙烷共聚物等化合物，优选聚乙二醇、环乙烷环丙烷共聚物。括粘度改进剂的主要作用是改善液体的粘温性能和调节液体的运动粘度，其用量为组合物总重的0～5％。
除此之外，本发明提供的组合物中还可以含有其它添加剂，但是包括脂肪酸乙醇胺盐在内的添加剂总量以不大于组合物总重的10％为宜，优选不大于5％。
所说脂肪酸乙醇胺盐可以按常规方法制备，即将脂肪酸和一定比例的乙醇胺混合，在50～90℃反应30～120分钟，得到均一粘稠液体，即为所需产物。其中脂肪酸和乙醇胺的摩尔比可以是1∶1～4，优选1∶2～3。
本发明提供的液压液组合物具有以下优点：(1)外观为透明或半透明的均一液体，而国外同类产品XL7323为絮状悬浮液。(2)具有良好的减摩性能和抗磨性能，摩擦系数小，油膜强度高，其中最大无卡咬负荷可达1200N，294N、30分钟条件下的四球磨斑直径一般为0.4～0.5mm，摩擦系数一般为0.06～0.08，以上结果明显好于国外同类产品XL7323。(3)抗磨性能稳定，四球摩擦磨损试验机上的磨斑直径数据在水基液压液所适用的5～50℃范围内、四球载荷在147N～1264N的范围内无明显变化。另外，本发明提供的组合物还具有添加量少，成本低，无异味等优点，其中废液中的脂肪酸可通过加入强酸的方法回收利用，其它添加剂都属易于生物降解的物质，对环境无害。
图1为在使用液压液的情况下，泵容积效率随时间的变化曲线。
下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明。
实例1
在250ml两口瓶中加入200g(1mol)月桂酸(北京化工厂产品，化学纯)，和210克(2mol)二乙醇胺(北京化工厂产品，化学纯)混合，放入60℃恒温水浴中连续搅拌60分钟，得到粘稠液体即为月桂酸二乙醇胺，在95g水中加入3g该月桂酸二乙醇胺、0.1g苯骈并三氮唑、1.9g环乙烷环丙烷共聚物配成液压液组合物。
实例2
按照实例1的方法，将256g(1mol)棕榈酸(北京化学试剂公司产品，分析纯)与210g(2mol)二乙醇胺在60℃下反应60分钟、得到棕榈酸二乙醇胺，在98g水中加入1.5g该棕榈酸二乙醇胺、0.5g苯骈并三氮唑，配成液压液组合物。
实例3
按实例1的方法，将282g(1mol)油酸(泸州天然气化工公司产品，其中油酸和亚油酸的摩尔比约为1.7∶1)和183g(3mol)单乙醇胺(北京益利精细化学品有限公司产品)在60℃下反应60分钟，得到油酸单乙醇胺，在99g水中加入1g该油酸单乙醇胺配成液压液组合物。
实例4
按实例1的方法，将282g(1mol)油酸(北京益利精细化学品有限公司产品，其中油酸和亚油酸的摩尔比约为0.7∶1)与210g(2mol)二乙醇胺在65℃下反应120分钟，得到油酸二乙醇胺，在95g水中加入2g该油酸二乙醇胺、1.98g苯骈三氮唑、0.02g硅乳液803(北京化工厂产品)、1.0g乙丙共聚物配成液压液组合物。
实例5
按实例1的方法，将282g(1mol)油酸与149g(1mol)三乙醇胺在60℃反应30分钟，得到油酸三乙醇胺，在95g水中加入2g该油酸三乙醇胺、3g乙丙共聚物配成液压液组合物。
实例6
按实例1的方法，将280g(1mol)亚油酸(河北省高碑店市春光试剂厂产品，其中亚油酸和油酸的摩尔比约为2∶1)与210g(2mol)二乙醇胺在50℃下反应60分钟，得到亚油酸二乙醇胺，在95g水中加入0.5g该亚油酸二乙醇胺、0.5g苯骈三氮唑，4g乙丙共聚物配成液压液组合物。
实例7
按实例1的方法，将284g(1mol)硬脂酸与183g(3mol)二乙醇胺在72℃下反应60分钟，得到硬脂酸二乙醇胺，在97g水中加入2g该硬脂酸二乙醇胺、0.1g硅乳液803，0.9g环乙烷环丙烷共聚物配成液压液组合物。
实例8
按实例1的方法，将312g(1mol)花生酸(北京化学试剂公司产品)与373g(2.5mol)三乙醇胺在90℃下反应30分钟，得到花生酸三乙醇胺，在95g水中加入0.5g该花生酸三乙醇胺、0.05g硅乳液803、4.45g环乙烷环丙烷共聚物配成液压液组合物。
实例9
本实例为本发明提供的液压液组合物的润滑性能评定。
参照GB3142-82方法，采用日本神钢造机厂生产的高速四球摩擦试验机测定最大无卡咬负荷，但转速1200rpm。参照SH/T 0189-92方法，采用美国Falex公司生产的摩擦磨损试验机测定摩擦系数和磨损磨斑直径，摩擦系数由下式得到：
f=1.73F(N)/P(Kg)
F为仪表读数，单位N；P为加载负荷，单位Kg。表1各实例的四球摩擦磨损数据
实例 最大无卡咬负荷PB,N 磨斑直径d294N 30min,mm 摩擦系数
实例1     931     0.40     0.085
实例2     833     0.50     0.060
实例3     1176     0.52     0.069
实例4     1176     0.52     0.065
实例5     1078     0.52     0.070
实例6     1225     0.46     0.071
实例7     980     0.50     0.066
实例8     980     0.52     0.069
实例10～12为泵台架试验评定。
在泵1028中使用本发明实例4制备的液压液组合物，在泵7023中使用美国联碳公司生产的XL7232液压液，在相同条件下进行100小时的柱塞泵台架对比试验，分别考察机械磨损情况、泵效率随时间变化情况和液压液理化性能变化情况。实例10本实例通过泵拆检考察机械磨损情况。在试验前后分别对两台泵的主要磨损部件进行了精确测定，它们各自的柱塞孔与柱塞配合间隙的变化和滑履厚度变化分别见表2和表3。
从表2和表3可知，使用了本发明液压组合物的泵1028的柱塞孔与柱塞配合间隙的变化值和滑履厚度变化值均优于使用了美国产品XL7323的泵7023的变化值。表2轴向柱塞泵缸体柱塞孔与柱塞配合间隙变化值
柱塞孔编 号 缸体柱塞孔与柱塞配合间隙变化值，μm
泵1028 泵7023
1 3.5 15
2 4 23
3 3 15
4 4 12
5 5 9
6 4.5 6
7 5.5 11
平均 4.2 13
表3轴向柱塞泵滑履厚度变化
滑履编号 泵1028标定点变化值，μm 泵7023标定点变化值，μm
 1  2  3  4  1  2  3  4
 1  7  10  9  9  16  16  18  17
 2  15  12  11  12  25  25  24  23
 3  2  8  8  6  48  56  50  51
 4  10  10  12  13  18  16  14  16
 5  20  18  19  21  17  17  15  16
 6  10  6  5  7  19  19  16  16
 7  1  11  10  5  8  8  6  11
平均     10.3     21.0
实例11本实例是以泵容积效率变化情况反映泵的磨损程度。泵1028和泵7023的容积效率变化见图1。
从图1可以看出，泵7023(XL7323)的容积效率随时间延长下降比较明显，100小时内下降了7个百分点，而泵1028(实例4)的容积效率，在前50小时内基本不变，而后有缓慢下降，在100小时内仅下降了1.85个百分点。
实例12
为了考察水基液压液的理化性能随时间变化情况，在柱塞泵运行的第20分钟、50小时和100小时分别取样进行理化性能分析，结果见表4。
从表4可以看出在100小时的台架试验中，本发明提供的液压液组合物的密度、pH值和防锈性能均没有发生明显变化，能满足使用要求。就磨损磨斑和最大无卡咬负荷而言，本发明提供的液压液组合物明显好于XL7323。表4    水基液压液理化性能评定
液压液 测试时间 D294N 30min,mm  PB,N  pH 锈蚀 粘度,mm2/s 密度,Kg/m3
实例4  20min  0.59  1078  9.40 无锈     1.95  1001.7
 50h  0.58  1078  9.40 无锈     1.85  1001.7
 100h  0.63  1078  9.40 无锈     1.63  1001.7
美国XL-7323  20min  0.66  833  9.55 无锈     1.77  1002.8
 50h  0.69  784  9.55 无锈     1.63  1002.8
 100h  0.72  686  9.55 无锈     1.55  1002.8

Claims (10)

1．一种水基液压液组合物，含有以组合物总重为基准的0.1～5％的C6～C24脂肪酸乙醇胺盐和余量的水。
2．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸为C8～C22饱和或不饱和脂肪酸。
3．按照权利要求1或2所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸为C12～C18脂肪酸。
4．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸乙醇胺盐为脂肪酸单乙醇胺、脂肪酸二乙醇胺或脂肪酸三乙醇胺。
5．按照权利要求1或4所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸乙醇胺盐为脂肪酸二乙醇胺或脂肪酸单乙醇胺。
6．按照权利要求5所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸乙醇胺盐为油酸二乙醇胺或亚油酸二乙醇胺或二者的混合物。
7．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，所说脂肪酸乙醇胺盐中，脂肪酸和乙醇胺的摩尔比为1∶1～4。
8．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，该组合物中还包括防锈剂，所说防锈剂选自有机胺、环烷酸盐、吗啉及其衍生物或含氮杂环化合物，防锈剂用量为组合物总重的0～2％。
9．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，该组合物中还包括消泡剂，所说消泡剂选自有机硅衍生物或磷酸酯类化合物，消泡剂用量为0～1000ppm。
10．按照权利要求1所说的组合物，其特征在于，该组合物中还包括粘度改进剂，所说粘度改进剂选自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、环乙烷环丙烷共聚物，粘度改进剂用量为组合物总重的0～5％。
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