CN1309812C - 一种润滑油组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种润滑油组合物及其应用。该润滑油组合物含有40～80重量%的矿物油、10～50重量%的油性剂、4～10重量%的乳化剂、1～5重量%防止铜变色的缓蚀剂、2～5重量%的极压抗磨剂、0.1～1.0重量%的助溶剂、0.1～2.0重量%抗氧剂和0～0.5重量%的金属减活剂。组合物可用于铜及其合金板、带、管材及棒材的轧制，在使用时用软化水配成浓度为1～15重量%的水包油型乳化液，在温度为30～60℃下使用。该组合物具有良好的轧制润滑性、冷却性、防腐性能，特别是具有防止铜变色能力。
Description
技术领域
本发明属于润滑剂及其应用领域，特别涉及一种用于轧制铜及其合金的润滑油组合物及其应用。
背景技术
铜及其合金的轧制通常在两种润滑方式下进行，一种是全油轧制，全油轧制一般使用轻质矿物油添加一定量的油性剂、防腐剂、抗氧剂等添加剂作为润滑和冷却介质，常用于铜及其合金的精轧；另一种是乳化液轧制，在半成品轧制过程中由于较大的变形量产生较大的变形热，需要用乳化液作为润滑和冷却介质带走大量的热量，以利于板型控制。由于铜是一种非常活泼的金属，遇水后极易变色，因此除要求乳化液具有较好的润滑性能和冷却性能外，还要求乳化液具有极佳的防腐能力，此外为节约成本和保护环境，还要求乳化液具有使用寿命长、使用过程中无毒无臭不易腐败变质等特点。
传统的铜及其合金的乳化轧制油以矿物油作基础油，添加油性剂、乳化剂、极压抗磨剂、防腐剂、抗氧剂、杀菌剂等添加剂组成，使用时根据轧制要求用水配成5～20重量％的乳液。目前使用的油性剂主要为脂肪酸、脂肪醇及天然油脂类，在对润滑性要求不高的情况下甚至不添加油性剂。所用的乳化剂主要是阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂，这些乳化剂对防止铜板变色有负面影响，乳化液对水质的要求高。我国铜加工厂家众多，但没有合适的乳化液使用。国内目前使用较多的是MOBIL公司的porsol 67，但该种润滑剂是用于铝的热轧轧制油，并非为轧制铜及其合金而研制的，因此用于轧制铜及其合金时，其防铜板变色功能较弱。国内用于轧制铜及其合金的国产轧制油如1#乳液，防腐性能较差，轧制后的铜带腐蚀较为严重。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中用于铜及其合金轧制的乳化轧制油存在的防腐性能差和防止铜变色能力弱的缺陷，而提供一种轧制铜及其合金用润滑油组合物，用于铜及其合金板、带、管材及棒材的轧制，该组合物具有良好的轧制润滑性、冷却性、防腐性能，具有防止铜变色能力。本发明还提供了该组合物用于铜轧制时的应用方法。
本发明润滑油组合物含有以下组分：
(a)40.0～80.0重量％的矿物油；
(b)10.0～50.0重量％的油性剂；
(c)4.0～10.0重量％的乳化剂；
(d)1.0～5.0重量％防止铜变色的缓蚀剂；
(e)1.0～6.0重量％的极压抗磨剂；
(f)0.1～1.0重量％的助溶剂；
(g)0.1～2.0重量％抗氧剂；
(h)0～0.5重量％的金属减活剂。
组分(a)是40℃下运动粘度为30～80mm2/s的石蜡基矿物油。该组分的加入量优选55.0～70.0重量％。
组分(b)是脂肪醇和脂肪酸酯中一种或者一种以上的混合物，其中脂肪醇是C1～C30最好为C12-C18的脂肪醇，如癸醇、十二醇、十四醇、十六醇、油醇、十八醇、二十醇或三十醇等；脂肪酸酯是天然动植物油脂或由C1～C30脂肪醇和C1～C54最好为C8～C36脂肪酸合成的酯，天然动植物油脂如牛油、豆油或花生油等，脂肪酸酯推荐使用油酸的季戊四醇酯、油酸的三羟甲基丙烷酯、椰子油脂肪酸的季戊四醇酯或棕榈油脂肪酸的三羟甲基丙烷酯等，合成条件和方法采用公知技术(精细有机化工制备手册，科学技术文献出版社，1994年北京，P483-487)。组分(b)在组合物中的含量优选15.0～30.0重量％。
组分(c)是选自属于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的所有单剂中至少两种单剂的组合。阴离子表面活性剂包括：脂肪酸盐、石油磺酸盐或磷酸酯盐类；阳离子表面活性剂包括：胺盐型或季铵盐型，其中胺盐型如脂肪酸链烷醇酰胺、脂肪酸链烷醇胺酯或脂肪酰胺等；非离子表面活性剂可以是多元醇型，如失水山梨糖醇脂肪酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚等。组分(c)的加入量优选6.0～8.0重量％。
组分(d)是防止铜变色的缓蚀剂，可以是T703(十七烯基咪唑啉丁二酸盐)、T704(环烷酸锌)、T705(二壬基萘石油磺酸钡)、T706(苯并三氮唑)、T708(烷基磷酸酯咪唑啉盐)、2-巯基苯并噻唑、N-油酰肌氨酸十八胺盐、苯并三氮唑的衍生物和失水山梨糖醇脂肪酸酯等中的一种或一种以上的混合物。其中苯并三氮唑的衍生物推荐使用甲基苯并三氮唑、N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺或苯并三氮唑脂肪酸盐。组分(d)的加入量最好为2.0～4.0重量％。
组分(e)选自下述物质的磷酸酯、亚磷酸酯和酸性磷酸酯胺盐及其混合物，所述物质为烷基中碳原子数为1～12的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇中碳原子数为8～18的脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基中碳原子数为1～12的烷基酚或C4～C12的脂肪醇。该组分最好是磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二异辛酯三乙醇胺盐、十七烯基咪唑啉磷酸二异辛酯盐、亚磷酸二正丁酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐中的一种或一种以上的混合物，其中所述脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇的碳原子数为8～18，组分(e)的加入量优选2.0～4.0重量％。
组分(f)是一种助溶剂，选用C1～C10的脂肪醇，优选C4～C8的脂肪醇，加入量优选0.3～0.8重量％。
组分(g)是抗氧剂，选自屏蔽酚型和芳胺型抗氧化剂中的一种或一种以上，如：国产的T501(2，6-二叔丁基对甲酚)、T502(2，6-二叔丁基酚等混合酚)、T511(4，4’-亚甲基-2，6-二叔丁基酚)、T521(2，6-二叔丁基α二甲氨基对甲酚)和T531(苯基α萘胺)等。
组分(h)是金属减活剂，选自含氮杂环化合物类金属减活剂中的一种或一种以上，如：T551(苯三唑-醛-胺缩合物)和T561(2，5-二烷基二硫化-噻二唑)等。
除以上组分外，还可根据需要，在上述组合物中添加0～2.0重量％的其它添加剂，如杀菌剂或消泡剂等。可用的杀菌剂有酚类杀菌剂、甲醛释放类杀菌剂等，如六氢-1，3，5-三(2-羟乙基)-(均)三嗪等；可用的消泡剂有聚醚类和有机硅类消泡剂。但最有效的杀菌方法是往乳化液中添加杀菌剂，最有效的消泡方法是往乳化液中添加消泡剂。
本发明润滑油组合物的制备方法如下：
将油性剂、乳化剂、防止铜变色的缓蚀剂加入到调合釜中，加热到45～55℃，恒温搅拌30～50分钟，搅拌均匀后将矿物油、极压抗磨剂、抗氧剂等其它添加剂加入到调合釜中，加热到55～65℃，保温搅拌40～50分钟，搅拌均匀后经检验出料。
本发明润滑油组合物使用于轧制铜及其合金板带、管材和棒材，其使用方法如下：
本发明组合物在使用时用软化水配成水包油型乳化液使用，软化水优选去离子水，将软化水加热到35～40℃，在搅拌下加入一定量的本发明组合物配成所需浓度的乳化液。乳化液的浓度一般为1～15重量％，优选2～10重量％，使用浓度可以根据每台轧机的具体情况进行调节，乳化液的使用温度通常在30～60℃。
本发明组合物具有良好的轧制润滑性、冷却性、防腐性能，特别是具有防止铜变色能力。其组份(a)是石蜡基矿物油，具有较好的氧化安定性和润滑性，可保证轧后铜板的光亮退火。另外该组合物中各组分的作用不是单一的，如选用失水山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸链烷醇胺盐、脂肪酸链烷醇酰胺或脂肪酸链烷醇胺酯为乳化剂时，其同时也是缓蚀剂；选用烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐为极压抗磨剂时，其同时也是乳化剂和缓蚀剂。因此使用本发明组合物轧制铜及其合金可得到表面质量良好的产品。
具体实施方式
下面用具体实施例来详细说明本发明，但并不限制本发明的范围。
实施例1
将三羟甲基丙烷椰子油脂肪酸酯19.0kg，十二醇2.0kg，油酸三乙醇胺盐4.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，司本-80 2.0kg，苯并三氮唑0.6kg，N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺1.0kg，正丁醇0.6kg，加入到调合釜中，加热到50℃，恒温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)65.9kg、磷酸三甲酚酯2.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，T531(苯基α萘胺)0.3kg，T551(苯三唑-醛-胺缩合物)0.1kg加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例2
将季戊四醇油酸酯15.0kg，油酸三乙醇胺盐4.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2.0kg，苯并三氮唑0.6kg，苯并三氮唑脂肪酸盐1.0kg，正己醇0.6kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌25分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)70.9kg，磷酸二异辛酯3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，T531(苯基α萘胺)0.3kg，T551(苯三唑-醛-胺缩合物)0.1kg加入到调合釜中，加热到60℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后经检验出料。
实施例3
将三羟甲基丙烷油酸酯18.0kg，十二醇与十四醇的混合醇2.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，脂肪酸酰胺4.0kg，苯并三氮唑0.6kg，苯并三氮唑脂肪酸盐1.0kg，正丁醇0.4kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)67.5kg、磷酸二异辛酯三乙醇胺盐3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例4
将季戊四醇椰子油脂肪酸酯20.0kg，油酸三乙醇胺酯3.0kg，脂肪酸酰胺5.0kg，十七烯基咪唑啉丁二酸盐2.0kg，苯并三氮唑0.6kg，N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺1.0kg，正丁醇0.4kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)64.4kg、壬基酚聚氧乙烯(4)醚磷酸酯三乙醇胺盐3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.6kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例5
将季戊四醇油酸酯19.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，脂肪酸酰胺4.0kg，T708 2.0kg，苯并三氮唑0.6kg，苯并三氮唑脂肪酸盐1.0kg，正己醇0.4kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)66.2kg、磷酸三甲酚酯3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.8kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例6
将季戊四醇油酸酯15.0kg，新戊二醇油酸酯12kg，十二醇与十四醇的混合醇2.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，脂肪酸酰胺3.0kg，苯并三氮唑0.6kg，N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺1.0kg，正辛醇0.5kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)57.1kg，磷酸十二醇双酯3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.8kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例7
将季戊四醇油酸酯15.0kg，硬脂酸丁酯12kg，十二醇与十四醇的混合醇2.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，脂肪酸酰胺3.0kg，苯并三氮唑0.6kg，苯并三氮唑脂肪酸盐1.0kg，正辛醇0.5kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)57.1kg，磷酸三甲酚酯3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，T531(苯基α萘胺)0.3kg加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例8
将季戊四醇油酸酯23.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，脂肪酸酰胺3.0kg，苯并三氮唑0.6kg，N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺1kg，正丁醇0.5kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)63.1kg、磷酸三甲酚酯3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，T531(苯基α萘胺)0.3kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例9
将硬脂酸丁酯10.0kg，季戊四醇椰子油脂肪酸酯10.0kg，十二醇与十四醇的混合醇2.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，油酸三乙醇胺酯2.0kg，脂肪酸酰胺4.0kg，苯并三氮唑0.6kg，N，N-双(苯并三氮唑亚甲基)月桂胺1.0kg，正丁醇0.6kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(68mm2·s-1/40℃)63.3kg、磷酸十二醇双酯二乙醇胺盐3.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例10
将新戊二醇油酸酯20.0kg，油酸三乙醇胺盐3.0kg，脂肪酸酰胺4.0kg，N-油酰肌氨酸十八胺盐2.0kg，苯并三氮唑0.6kg，苯并三氮唑脂肪酸盐1.0kg，正丁醇0.6kg，加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌30分钟，搅拌均匀后将矿物油(46mm2·s-1/40℃)66.3kg、磷酸三甲酚酯2.0kg，2，6-二叔丁基对甲酚0.5kg，六氢-1，3，5-三(2-羟乙基)-(均)三嗪0.05kg，甲基硅油0.03kg加入到调合釜中，加热到55℃，保温搅拌40分钟，搅拌均匀后检查组合物的乳化状态，达到要求后出料。
实施例1-10的理化指标如表1所示。
表1 实施例1-10的理化指标
| 40℃运动粘度mm2·s-1 | 铜片腐蚀50℃3h | 叠片试验级 | 油膜强度N | 摩擦系数 | |
| 实施例1 | 46.3 | 1a | 1 | 647 | 0.068 |
| 实施例2 | 66.5 | 1a | 1 | 647 | 0.068 |
| 实施例3 | 61.6 | 1a | 1 | 647 | 0.068 |
| 实施例4 | 71.6 | 1a | 1 | 696 | 0.067 |
| 实施例5 | 63.1 | 1a | 1 | 696 | 0.067 |
| 实施例6 | 47.3 | 1a | 1 | 696 | 0.067 |
| 实施例7 | 42.1 | 1a | 1 | 696 | 0.065 |
| 实施例8 | 57.9 | 1a | 1 | 745 | 0.068 |
| 实施例9 | 51.0 | 1a | 1 | 746 | 0.066 |
| 实施例10 | 50.4 | 1a | 1 | 696 | 0.067 |
| Porsol 67 | 52.13 | 1a | 2 | 470 | 0.079 |
| 检验方法 | GB/T265 | GB/T5096 | 见下 | GB/T3142-82 | SH/T0190-92 |
叠片试验方法：用蒸馏水将待测组合物配制成5重量％的乳液。将30×30mm黄铜片用180#砂纸打磨，经石油醚、无水乙醇清洗后，将一片平放，均匀滴加1ml 5重量％待测乳液，将另一片叠放其上，置于50℃恒温恒湿箱中24小时。取出后用药棉蘸石油醚擦拭干净，观察铜片表面腐蚀情况。为便于量化，规定：表面光亮如初为0级，有轻微腐蚀痕迹为1级，腐蚀痕迹较明显为2级，表面严重变色为3级以上。
在实际的工业应用中实施例1和实施例2与MOBIL公司的porsol 67及1#乳液相比表现出良好的润滑性能和冷却性能以及优异的防铜变色能力，实施例1和实施例2轧制过程中操作平稳，板形易于控制，轧后板形好、表面光亮、残留物少，轧后带材放置较长时间不变色，后处理工序中清洗干净，退火光亮。
Claims (8)
1.一种润滑油组合物，其特征在于：该组合物含有以下组分：
(a)40.0～80.0重量％的矿物油；
(b)10.0～50.0重量％的油性剂；
(c)4.0～10.0重量％的乳化剂；
(d)1.0～5.0重量％防止铜变色的缓蚀剂；
(e)1.0～6.0重量％的极压抗磨剂；
(f)0.1～1.0重量％的助溶剂；
(g)0.1～2.0重量％抗氧剂；
(h)0～0.5重量％的金属减活剂；
所述组分(a)是40℃下运动粘度为30～80mm2/s的石蜡基矿物油；
组分(b)是脂肪醇和脂肪酸酯中一种或者一种以上的混合物，其中脂肪醇是C1～C30的脂肪醇，脂肪酸酯是天然动植物油脂或由C1～C30脂肪醇和C1～C54脂肪酸合成的酯；
组分(c)是选自属于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的所有单剂中至少两种单剂的组合；
组分(d)是T703、T704、T705、T706、T708、2-巯基苯并噻唑、N-油酰肌氨酸十八胺盐、苯并三氮唑的衍生物和失水山梨糖醇脂肪酸酯中的一种或一种以上的混合物；
组分(e)为选自下述物质的磷酸酯、亚磷酸酯和酸性磷酸酯胺盐中及其混合物，所述物质为烷基中碳原子数为1～12的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇中碳原子数为8～18的脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基中碳原子数为1～12的烷基酚或C4～C12的脂肪醇；
组分(f)是C1～C10的脂肪醇；
组分(g)是屏蔽酚型和芳胺型抗氧化剂中的一种或一种以上；
组分(h)是含氮杂环化合物类金属减活剂中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于：组分(a)在组合物中含量是55.0～70.0重量％，组分(b)在组合物中含量是15.0～30.0重量％，组分(c)在组合物中含量是6.0～8.0重量％，组份(d)在组合物中含量是2.0～4.0重量％，组分(e)在组合物中含量是2.0～4.0重量％，组分(f)在组合物中含量是0.3～0.8重量％。
3.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于：所述组分(b)中的脂肪醇是癸醇、十二醇、十四醇、十六醇、油醇、十八醇、二十醇或三十醇；组分(c)中的阴离子表面活性剂是脂肪酸盐、石油磺酸盐或磷酸酯盐类，阳离子表面活性剂是胺盐型或季铵盐型，非离子表面活性剂是多元醇型。
4.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于：所述组分(b)中的脂肪酸酯是油酸的季戊四醇酯、油酸的三羟甲基丙烷酯、椰子油脂肪酸的季戊四醇酯或棕榈油脂肪酸的三羟甲基丙烷酯。
5.根据权利要求3所述的润滑油组合物，其特征在于：所述阳离子表面活性剂中的胺盐型是脂肪酸链烷醇酰胺、脂肪酸链烷醇胺酯或脂肪酰胺；非离子表面活性剂是失水山梨糖醇脂肪酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于：组分(e)是磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二异辛酯三乙醇胺盐、十七烯基咪唑啉磷酸二异辛酯盐、亚磷酸二正丁酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐中一种或一种以上的混合物；组分(g)是T501、T502、T511、T521和T531中一种或一种以上的混合物；组分(h)是T551和T561中一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于：该组合物中还含有0～2.0重量％的杀菌剂或消泡剂。
8.权利要求1所述润滑油组合物的应用，该组合物用于铜及其合金板、带、管材及棒材的轧制，其特征在于：将软化水加热到35～40℃，在搅拌下加入一定量的该组合物配成浓度为1～15重量％的乳化液，在温度为30～60℃下使用。
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