一種具有鐵粉自分散性能的冷軋乳化液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有鐵粉自分散性能的冷軋乳化液及其制備方法，涉及潤滑劑及板帶鋼冷軋領域。本發(fā)明選擇雙季戊四醇油酸酯和環(huán)烷油作為基礎油，Span60和Tween60作為乳化劑，二烷基二硫代磷酸鉬和油酸單甘油酯作為摩擦改性劑，二丁基硫代氨基甲酸鉛作為極壓抗磨劑，石油磺酸鈉作為防銹劑，選用二奈基甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮作為分散劑，制備具有鐵粉自分散性能的冷軋乳化液。本發(fā)明中的自分散鐵粉型冷軋乳化液，不僅潤滑性、緩蝕防銹性能優(yōu)良，而且能防止鐵粉團聚對軋后表面產生危害，減少表面缺陷，同時利用鐵粉的“微納米潤滑”效應提高乳化液的抗磨減摩能力。
【專利說明】
一種具有鐵粉自分散性能的冷軋乳化液及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及潤滑劑及板帶鋼冷乳領域，特別涉及用于板帶鋼冷乳過程潤滑的乳化 液。
【背景技術】
[0002] 乳化液因其良好的潤滑性和冷卻性，在冷乳帶鋼生產過程中有著廣泛的應用。隨 著國家"節(jié)能降耗、節(jié)能減排"政策的提出，企業(yè)在關注冷乳潤滑效果的同時，也開始重視節(jié) 約成本、提高能源利用效率、綠色環(huán)保生產等問題。在冷乳過程中，帶鋼和乳輥表面會脫落 大量鐵粉，而由于鐵粉顆粒小，表面活性能高，易于聚集。傳統(tǒng)的乳化液一般由基礎油、乳化 劑、極壓抗磨劑和防銹劑組成，不含對鐵粉有分散作用的分散劑，無法有效分散這些鐵粉， 導致聚集的大顆粒鐵粉隨著乳化液進入潤滑系統(tǒng)中，污染乳化液箱，降低乳化液使用周期， 并且易與乳化液中脂肪酸反應產生油泥，造成大量油耗。乳化液再噴到輥縫之間，會破壞乳 制變形區(qū)潤滑油膜的潤滑性能，導致潤滑不足，并且在鋼板表面形成表面油污，對產品質量 造成損害。這些因素則會增加企業(yè)生產成本，增加環(huán)境承載負擔。因此需要發(fā)明一種可以將 冷乳過程中產生的鐵粉自動分散的冷乳乳化液，使其具有良好的潤滑性能的同時，避免鐵 粉的團聚而造成一系列產品質量和能源浪費的問題。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種自分散鐵粉型冷乳乳化液，不僅潤滑性、緩蝕防銹性能 優(yōu)良，而且能利用靜電排斥作用和空間排斥作用，有效分散乳制過程中產生的鐵粉，避免因 鐵粉團聚造成的一系列質量問題，同時利用鐵粉的"微納米潤滑"效應提高乳化液的抗磨減 摩能力，并對乳后表面缺陷起到一定的填充自修復作用。
[0004] 本發(fā)明通過下述技術方案予以實現:選擇雙季戊四醇油酸酯和環(huán)烷油作為基礎 油，Span60和TweeneO作為乳化劑，二烷基二硫代磷酸鉬和油酸單甘油酯作為摩擦改性劑， 二丁基硫代氨基甲酸鉛作為極壓抗磨劑，石油磺酸鈉作為防銹劑，制備具有潤滑性能的基 礎乳化液;選用二奈基甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮作為分散劑。
[0005] 乳化液的具體成分按重量百分比計，雙季戊四醇油酸酯：1.8~3.8%，環(huán)烷油：1.2 ~3.6%，Span60:0.1~0.4%，Tween60:0.1~0.4%，二烷基二硫代磷酸鉬：0.2~0.5%，油 酸單甘油酯:0.2~0.5%，二丁基硫代氨基甲酸鉛:0.1~0.5%，石油磺酸鈉:0.1~0.4%， 二奈基甲烷二磺酸鈉:0.2~0.5%，聚乙烯基吡咯烷酮:0.2~0.6%，去離子水:89~94%。
[0006] 上述乳化液復配的具體成分中，雙季戊四醇油酸酯與環(huán)烷油為復配基礎油，雙季 戊四醇油酸酯與環(huán)烷油的復配重量比例范圍為1.6~3.0,乳化劑Span60和Tween60的復配 重量比例范圍為0.8~1.2,摩擦改性劑二烷基二硫代磷酸鉬和油酸單甘油酯的復配重量比 例范圍為0.8~1.4,分散劑二奈基甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮的復配重量比例范圍 為:0.7~1.2 〇
[0007] 上述自分散鐵粉型乳化液的制備步驟為：
[0008] I.基礎乳化油的配制：將上述配方量的雙季戊四醇油酸酯、環(huán)烷油、二烷基二硫代 磷酸鉬、油酸單甘油酯、二丁基硫代氨基甲酸鉛和石油磺酸鈉，按先后順序加入容器后，放 在恒溫電磁攪拌器上邊加熱邊攪拌至55~85°C，恒溫攪拌時間為10~20分鐘，然后冷卻至 30~50°C，再向其中加入配方量Span60、Tween60,恒溫攪拌15~25分鐘，冷卻至室溫，即得 到具有潤滑性能的板帶鋼基礎冷乳乳化油。
[0009] 2.乳化液的配制:將配方量二奈基甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮依次加入步 驟1得到的基礎冷乳乳化油中攪拌，邊攪拌邊加熱至50~70°C，恒溫攪拌時間為5~10分鐘， 得到乳化油。將配方量去離子水加入乳化油中，在55~75°C恒溫攪拌10~20分鐘，隨后對其 進行超聲震蕩分散，震蕩時間為5~15分鐘，最終得到乳白色均勻液體，即具有鐵粉自分散 性能的冷乳乳化液。
[0010] 步驟2中攪拌是采用頻率為100-180r/min的攪拌器進行物理攪拌，持續(xù)時間為5~ 10分鐘。
[0011] 步驟2中超聲分散是將乳化液置于10-22KHZ的超聲波乳化分散器中進行。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點在于可以直接用于對板面質量要求較高的板帶鋼冷乳加工過程。該 乳化液具有油膜強度高、摩擦系數小、穩(wěn)定性、板面清潔性好等良好的潤滑特性。在使用過 程中，該乳化液不僅有效降低最小可乳厚度、提高產品防銹性能和板面清潔性，而且通過對 冷乳過程中產生的鐵粉進行有效分散，避免了因鐵粉團聚造成的一系列質量問題，同時利 用鐵粉的"微納米潤滑"效應對乳后表面缺陷起到一定的填充自修復作用，提高產品表面質 量，降低后續(xù)生產成本。 具體實施例
[0013] 實施例1
[0014] 實施例1配方見下表：
L0016」按上表的各組分重量配方，制備新型自分散鐵粉型冷乳乳化液。將雙季戊四醇油 酸酯(2.8g)、環(huán)烷油（1.8g)、二烷基二硫代磷酸鉬(0.3g)、油酸單甘油酯(0.3g)、二丁基硫 代氨基甲酸鉛(〇.2g)和石油磺酸鈉(0.1 g)，按先后順序加入燒杯后，放在恒溫電磁攪拌器 上邊攪拌邊加熱至85°C，恒溫攪拌時間為10分鐘。冷卻至50°C，再加入Span60(0.2g)， Tween60(0.2g)，恒溫攪拌25分鐘，冷卻至室溫，即得到具有潤滑性能的板帶鋼基礎冷乳乳 化油。
[0017] 將二奈基甲烷二磺酸鈉(0.3g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.4g)依次加入基礎冷乳乳 化油中，放在恒溫電子攪拌器邊攪拌邊加熱至70 °C，恒溫攪拌時間為5分鐘。將離子水 (93.4g)加入乳化油中，采用頻率為100-180r/min的攪拌器55°C恒溫攪拌10分鐘，隨后置于 10-22KHZ的超聲波乳化分散器中震蕩分散，震蕩時間為10分鐘，最終得到乳白色均勻液體， 即具有鐵粉自分散性能的冷乳乳化液。
[0018] 將分離所得的現場乳化液中鐵粉(0.2g)加入該配方乳化液中，隨后置于10-22KHZ 的超聲波乳化分散器中震蕩30分鐘，隨后在室溫狀態(tài)下靜置。兩天后無明顯分層，底部有極 少量黑色沉淀，體系較為均勻穩(wěn)定。靜置4天黑色固體沉淀無明顯增加。采用激光粒度分析 儀測量乳化液中鐵粉的平均粒徑為1.82μπι，明顯低于鐵粉在現場使用乳化液中的平均粒徑 (3.6μηι) 〇
[0019] 實施例2
[0020] 實施例2配方見下表：
LUUD」按上表的谷組分里重配萬，制爸新型目分敢飫粉型冷乳乳化淞。將雙李戊四脬油 酸酯(3.8g)、環(huán)烷油(2.3g)、二烷基二硫代磷酸鉬(0.5g)、油酸單甘油酯(0.5g)、二丁基硫 代氨基甲酸鉛(〇.2g)和石油磺酸鈉(0.1 g)，按先后順序加入燒杯后，放在恒溫電磁攪拌器 上邊攪拌邊加熱至55°C，恒溫攪拌時間為15分鐘。冷卻至40°C，再加入Span60(0.2g)， Tween60(0.2g)，恒溫攪拌20分鐘，冷卻至室溫，即得到具有潤滑性能的板帶鋼基礎冷乳乳 化油。
[0023]將二奈基甲烷二磺酸鈉(0.5g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.6g)依次加入基礎冷乳乳 化油中，放在恒溫電子攪拌器邊攪拌邊加熱至60°C，恒溫攪拌時間為10分鐘。將離子水 (91.18)加入乳化油中，采用頻率為100-180以!^11的攪拌器70°(：恒溫攪拌15分鐘，隨后置于 10-22KHZ的超聲波乳化分散器中震蕩分散，震蕩時間為15分鐘，最終得到乳白色均勻液體， 即具有分散體系的自分散鐵粉型冷乳乳化液。
[0024] 將分離所得的現場乳化液中鐵粉(0.2g)加入該配方乳化液中，隨后置于10-22KHz 的超聲波乳化分散器中震蕩30分鐘，隨后在室溫狀態(tài)下靜置。兩天后無明顯分層，底部有極 少量黑色沉淀，體系較為均勻穩(wěn)定。靜置4天黑色固體沉淀無明顯增加。采用激光粒度分析 儀測量乳化液中鐵粉的平均粒徑為1.25μπι，明顯低于鐵粉在現場使用乳化液中的平均粒徑 (3.6μηι) 〇
[0025] 實施例3
[0026] 實施例3配方見下表：
[0028]按上表的各組分重量配方，制備新型自分散鐵粉型冷乳乳化液。將雙季戊四醇油 酸酯(3.0g)、環(huán)烷油（1.4g)、二烷基二硫代磷酸鉬(0.3g)、油酸單甘油酯(0.3g)、二丁基硫 代氨基甲酸鉛(〇.2g)和石油磺酸鈉(0.1 g)，按先后順序加入燒杯后，放在恒溫電磁攪拌器 上邊攪拌邊加熱至70°C，恒溫攪拌時間為20分鐘。冷卻至30°C，再加入Span60(0.2g)， Tween60(0.2g)，恒溫攪拌15分鐘，冷卻至室溫，即得到具有潤滑性能的板帶鋼基礎冷乳乳 化油。
[0029]將二奈基甲烷二磺酸鈉(0.2g)和聚乙烯基吡咯烷酮(0.2g)依次加入基礎冷乳乳 化油中，放在恒溫電子攪拌器邊攪拌邊加熱至50 °C，恒溫攪拌時間為8分鐘。將離子水 (93.9g)加入乳化油中，采用頻率為100-180r/min的攪拌器75°C恒溫攪拌20分鐘，隨后置于 10-22KHZ的超聲波乳化分散器中震蕩分散，震蕩時間為12分鐘，最終得到乳白色均勻液體， 即具有鐵粉自分散性能的冷乳乳化液。
[0030] 將分離所得的現場乳化液中鐵粉(〇.2g)加入該配方乳化液中，隨后置于10-22KHZ 的超聲波乳化分散器中震蕩30分鐘，隨后在室溫狀態(tài)下靜置。兩天后無明顯分層，底部有極 少量黑色沉淀，體系較為均勻穩(wěn)定。靜置4天黑色固體沉淀無明顯增加。采用激光粒度分析 儀測量乳化液中鐵粉的平均粒徑為2.16μπι，明顯低于鐵粉在現場使用乳化液中的平均粒徑 (3.6μηι) 〇
[0031] 制得的產品性能指標如下：
【主權項】
1. 一種具有鐵粉自分散性能的冷乳乳化液，其特征在于，選擇雙季戊四醇油酸酯和環(huán) 烷油作為基礎油，Span60和Tween60作為乳化劑，二烷基二硫代磷酸鉬和油酸單甘油酯作為 摩擦改性劑，二丁基硫代氨基甲酸鉛作為極壓抗磨劑，石油磺酸鈉作為防銹劑，選用二奈基 甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮作為分散劑。2. 如權利要求1所述的冷乳乳化液，其特征在于，乳化液的具體成分組成按重量百分比 計，雙季戊四醇油酸酯：1.8~3.8%，環(huán)烷油：1.2~3.6%，5口31160 :0.1~0.4%，了￥661160:0.1~ 0.4%，二烷基二硫代磷酸鉬:0.2~0.5%，油酸單甘油酯:0.2~0.5%，二丁基硫代氨基甲酸鉛： 0.1~0.5%，石油磺酸鈉:0.1~0.4%，二奈基甲烷二磺酸鈉:0.2~0.5%，聚乙烯基吡咯烷酮:0.2 ~0 · 6%，去尚子水:89~94%。3. 如權利要求2所述的冷乳乳化液，其特征在于，所述乳化液復配的具體成分中，雙季 戊四醇油酸酯與環(huán)烷油為復配基礎油，雙季戊四醇油酸酯與環(huán)烷油的復配重量比例范圍為 1.6~3.0，乳化劑Span60和Tween60的復配重量比例范圍為0.8~1.2，摩擦改性劑二烷基二硫 代磷酸鉬和油酸單甘油酯的復配重量比例范圍為0.8~1.4,分散劑二奈基甲烷二磺酸鈉和 聚乙烯基吡咯烷酮的復配重量比例范圍為:0.7~1.2。4. 權利要求1所述冷乳乳化液的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為： 1) 基礎乳化油的配制:將上述配方量的雙季戊四醇油酸酯、環(huán)烷油、二烷基二硫代磷酸 鉬、油酸單甘油酯、二丁基硫代氨基甲酸鉛和石油磺酸鈉，按先后順序加入容器后，放在恒 溫電磁攪拌器上邊加熱邊攪拌至55~85°C，恒溫攪拌時間為10~20分鐘，然后冷卻至30~50 °C，再向其中加入配方量Span60、Tween60，恒溫攪拌15~25分鐘，冷卻至室溫，即得到具有潤 滑性能的板帶鋼基礎冷乳乳化油； 2) 乳化液的配制：將配方量二奈基甲烷二磺酸鈉和聚乙烯基吡咯烷酮依次加入步驟1 得到的基礎冷乳乳化油中攪拌，邊攪拌邊加熱至50~70°C，恒溫攪拌時間為5~10分鐘，得到 乳化油;將配方量去離子水加入乳化油中，在55~75°C恒溫攪拌10~20分鐘，隨后對其進行超 聲震蕩分散，震蕩時間為5~15分鐘，最終得到乳白色均勻液體，即具有分散體系的自分散鐵 粉型冷乳乳化液。5. 如權利要求4所述冷乳乳化液的制備方法，其特征在于，步驟2)中攪拌是采用頻率為 100-180r/min的攪拌器進行物理攪拌，持續(xù)時間為5~10分鐘。6. 如權利要求4所述冷乳乳化液的制備方法，其特征在于，步驟2)中超聲分散是將乳化 液置于10-22KHZ的超聲波乳化分散器中進行。
【文檔編號】C10N40/24GK105861124SQ201610237797
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】孫建林, 張炳濤, 董唱, 盧宇迪, 張博明
【申請人】北京科技大學