一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法，涉及c10m，具体涉及基料和添加剂的混合物领域。


背景技术：

2.我国是煤炭大国，煤炭储量丰富，煤炭开采时大型液压支架设备在矿井下被广泛应用。液压支架的传动介质主要为浓缩液或乳化油，使用时与水按照规定比例混兑而成，在使用过程中由于机器腐蚀，密封材料磨损等问题，传动介质会出现一定程度的泄露，会对环境造成污染。乳化液中常用的基础油为矿物油，并加入石油磺酸钠和乙二胺四乙酸盐混合调配而成，泄露后在环境中不易分解，并且具有一定的蓄积趋势，污染矿井环境中的地下水。浓缩液中不含基础油和亲油性表面活性剂，但是不含基础油的浓缩液对液压设备的润滑性能和防锈性能不佳，会导致对设备的磨损较快，导致传动介质异常泄露，异常泄露引起的失压还可能引发安全事故，降低设备的可靠性，缩短设备的使用寿命。
3.中国发明专利cn201510314086.x公开了一种合成型液压支架用乳化油及其制备方法，先分别合成重烷基苯磺酸钠、油酸与三乙醇胺的复合物、烷基酚与环氧乙烷综合物，然后在常温常压下反应，解决了松香钾皂加热生产工艺对环境造成污染的问题，但是基础油为矿物油，泄露后还是会对环境造成危害。中国发明专利cn201611153158.8公开了一种全合成型液压支架用浓缩液及其制备方法，放弃了矿物油的使用，泄露后容易降解，但是制备得到的浓缩液润滑和防锈性能不佳，影响设备的长期性稳定使用。


技术实现要素：

4.为了提高液压油的可降解性能，同时使液压油具有良好的润滑和防锈性能，本发明的第一个方面提供了一种可快速生物降解的液压支架用乳化油，制备原料以重量份计包括：合成酯2.0-12.0份，表面活性剂3.0-15.0份，防腐防锈剂4.0-15.0份，络合剂2.0-8.0份，杀菌剂1.0-3.0份，消泡剂0.01-0.50份，耦合剂1.0-10.0份，去离子水50.0-70.0份。
5.作为一种优选的实施方式，所述合成酯为有机酸和有机醇发生酯化反应后得到，所述有机酸选自一元酸或多元酸中的一种或几种的组合，所述有机醇选自直链脂肪醇、异构醇、多元醇中的一种或几种的组合。
6.作为一种优选的实施方式，所述一元酸选自c
4-c
22
的脂肪酸、油酸、花生烯酸、二十碳五烯酸中的一种或几种的组合，所述异构醇选自异辛醇、异十醇、异十三醇中的一种或几种的组合。
7.作为一种优选的实施方式，所述一元酸为油酸，所述异构醇为异辛醇。
8.作为一种优选的实施方式，所述合成酯为油酸异辛酯。
9.作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂组合物为阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂和添加剂的组合，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸酯聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。
10.作为一种优选的实施方式，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸皂；所述添加剂为三乙醇胺；所述表面活性剂为脂肪酸皂，三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸酯聚氧乙烯醚的组合。
11.作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂为妥尔油脂肪酸altapyne m-28b，三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸emulsogen coa 070，脂肪醇聚氧乙烯醚marlosol ta 60，脂肪酸酯聚氧乙烯醚peg-600do的组合。
12.作为一种优选的实施方式，所述妥尔油脂肪酸altapyne m-28b，三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸emulsogen coa 070，脂肪醇聚氧乙烯醚marlosol ta 60，脂肪酸酯聚氧乙烯醚peg-600do的重量比为(3-5)：(3-5)：1：1(1-3)。
13.作为一种优选的实施方式，所述妥尔油脂肪酸altapyne m-28b，三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸emulsogen coa 070，脂肪醇聚氧乙烯醚marlosol ta 60，脂肪酸酯聚氧乙烯醚peg-600do的重量比为4：4：1：1：2。
14.采用多种物质复配形成的表面活性剂体系对合成酯具有良好的乳化作用，乳化油稀释使用后对水质不敏感，抗硬水性能好，形成的体系热力学性能稳定，且生物降解率高。
15.作为一种优选的实施方式，所述防腐防锈剂选自三乙醇胺、亚硝酸盐、苯并三氮唑、有机羧酸中的一种或几种的组合。
16.作为一种优选的实施方式，所述有机羧酸选自一元酸、二元酸、三元酸、聚羧酸中的一种或几种的组合。
17.作为一种优选的实施方式，所述防腐防锈剂为三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸中的一种或几种的组合。
18.作为一种优选的实施方式，所述三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸的重量比为(3-5)：(1-3)：(0.5-1)：(2-3)：(1-3)。
19.作为一种优选的实施方式，所述三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸的重量比为4：2：0.5：2.5：2。
20.本技术中采用三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸组合的防腐防锈体系对钢件、铜件和锌件均具有良好的耐腐蚀效果，可以避免金属镀层的脱落，延长液压支架的使用寿命。
21.作为一种优选的实施方式，所述络合剂为金属钠盐，所述金属钠盐选自乙二胺四乙酸钠盐、氨基三乙酸钠盐、谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐中的一种或几种的组合。
22.作为一种优选的实施方式，所述络合剂为谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐的组合。作为一种优选的实施方式，所述谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐的重量比为1：(1-2)。进一步优选，所述谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐的重量比为1：1。
23.采用谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐的组合作为络合剂，可以与钙，镁离子形成可溶性络合物，避免稀释使用时硬水水质对乳化油的稳定性造成影响，申请人进一步发现，采用组合络合剂可以分散已经形成的不溶性有机皂，避免不溶性杂质析出堵塞过滤器，影响液压支架的运行。
24.作为一种优选的实施方式，所述消泡剂为有机改性硅氧烷乳液，所述有机改性硅
氧烷乳液25℃的粘度为500-2000cps。
25.采用500-2000cps粘度的有机改性硅氧烷乳液作为消泡剂，可以控制乳化油的起泡倾向和消泡速度，使消泡剂均匀的分散在乳化油中，在乳化油中稳定停留，延长消泡时效，具有一定的抑泡效果。同时有机改性硅氧烷乳液的存在可以避免泡沫溢出箱体引起乳化油的泄露和污染，避免起泡对液压支架工作的影响。
26.作为一种优选的实施方式，所述耦合剂选自乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、甘油中的一种或几种的组合。
27.作为一种优选的实施方式，所述耦合剂为三乙二醇单丁醚和甘油的组合。
28.作为一种优选的实施方式，所述三乙二醇单丁醚和甘油的重量比为(1-2)：(2-3)。
29.作为一种优选的实施方式，所述三乙二醇单丁醚和甘油的重量比为1.5：2.5。
30.申请人在实验过程中发现，采用不含油脂的浓缩液作为液压润滑材料，在实际使用中润滑性能不足，容易生锈，密封材料磨损较快，通过引入合成酯可以改善润滑效果，并且在三乙二醇单丁醚和甘油的组合偶合剂条件下，环境降解性显著提高，并且使用效果稳定，原因可能是三乙二醇单丁醚和甘油可以对乳化油原液中油水两相起到偶合作用，在表面活性剂的共同作用下形成热力学相对稳定的均一体系，且在高低温环境下稳定，反复经低温凝固和常温解冻后乳化油能恢复原状，在恶劣环境下长期库存能保持稳定。
31.本发明的第二个方面提供了一种可快速生物降解的液压支架用乳化油的制备方法，包括以下步骤：
32.将制备原料按重量份混合，加热不断搅拌，混合均匀后即得。
33.作为一种优选的实施方式，所述加热的温度为40-60℃，搅拌速率为150-250rpm，搅拌时间为100-150min。
34.作为一种优选的实施方式，所述加热的温度为45-55℃，搅拌速率为200rpm，搅拌时间为120min。
35.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36.(1)本发明所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，通过采用油酸异辛酯作为合成酯，可以改善乳化油的生物降解性，本发明经oecd 301e检测10日窗口期的平均生物降解率高达78.88％,第28天的平均生物降解率达到82.74％,超过了oecd 301规定的快速生物降解化学品≥70％的通过水平，同时具有良好的润滑性，并且安定性和水解稳定性优于天然动植物油脂。
37.(2)本发明所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，采用谷氨酸二乙酸钠盐和甲基甘氨酸二乙酸钠盐的组合作为络合剂，可以溶解水中的钙镁离子，分散已经形成的不溶性有机皂，保护乳化油的稳定性，避免杂质析出影响液压设备的正常工作。
38.(3)本发明所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，采用三乙二醇单丁醚和甘油的组合作为耦合剂，可以使乳化油在经低温凝固和常温解冻后维持原本的状态，可以长期保存。
具体实施方式
39.实施例1
40.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油，制备原料以重量份计包括：合成酯10
份，表面活性剂12份，防腐防锈剂11份，络合剂6份，杀菌剂2份，消泡剂0.05份，耦合剂4份，去离子水55份。
41.所述合成酯为油酸异辛酯。
42.所述表面活性剂为妥尔油脂肪酸altapyne m-28b，三乙醇胺，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸emulsogen coa 070，脂肪醇聚氧乙烯醚marlosol ta 60，脂肪酸酯聚氧乙烯醚peg-600do的组合，重量比为4：4：1：1：2。
43.所述防腐防锈剂为三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸的组合，重量比为4：2：0.5：2.5：2，所述三嗪聚羧酸购自巴斯夫，型号为irgacor l190。
44.所述络合剂为谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐的组合，重量比为1：1。
45.所述消泡剂为有机改性硅氧烷乳液，所述有机改性硅氧烷乳液25℃的粘度为500-2000cps，购自盟庆信，型号为foam ban 1875。
46.所述耦合剂为三乙二醇单丁醚和甘油的组合，重量比为1.5：2.5。
47.所述杀菌剂为均三嗪。
48.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油的制备方法，包括以下步骤：
49.将制备原料按重量份混合，加热不断搅拌，混合均匀后即得。
50.加热的温度为50℃，搅拌速率为200rpm，搅拌时间为120min。
51.实施例2
52.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述合成酯替换为7#矿物油。
53.实施例3
54.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述合成酯替换为菜籽油。
55.实施例4
56.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述防腐防锈剂为三乙醇胺，亚硝酸盐，苯并三氮唑，癸二酸，三嗪聚羧酸的组合，重量比为4：2：0.5：1：4。
57.实施例5
58.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于所述耦合剂为三乙二醇单丁醚和甘油的组合，重量比为0.5：4。
59.性能测试
60.依据行业标准mt 76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》对实施例1-5制备的液压支架用乳化油进行测试，测试结果见表1。
61.表1
62.63.
技术特征：
1.一种可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，制备原料以重量份计包括：合成酯2.0-12.0份，表面活性剂组合物3.0-15.0份，防腐防锈剂4.0-15.0份，络合剂2.0-8.0份，杀菌剂1.0-3.0份，消泡剂0.01-0.50份，耦合剂1.0-10.0份，去离子水50.0-70.0份。2.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述合成酯为有机酸和有机醇发生酯化反应后得到，所述有机酸选自一元酸或多元酸中的一种或几种的组合，所述有机醇选自直链脂肪醇、异构醇、多元醇中的一种或几种的组合。3.根据权利要求2所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述一元酸选自c
4-c
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的脂肪酸、油酸、花生烯酸、二十碳五烯酸中的一种或几种的组合，所述异构醇选自异辛醇、异十醇、异十三醇中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述表面活性剂组合物为阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂和添加剂的组合，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸酯聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述防腐防锈剂选自三乙醇胺、亚硝酸盐、苯并三氮唑、有机羧酸中的一种或几种的组合。6.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述络合剂为金属钠盐，所述金属钠盐选自乙二胺四乙酸钠盐、氨基三乙酸钠盐、谷氨酸二乙酸钠盐、甲基甘氨酸二乙酸钠盐中的一种或几种的组合。7.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述消泡剂为有机改性硅氧烷乳液，所述有机改性硅氧烷乳液25℃的粘度为500-2000cps。8.根据权利要求1所述可快速生物降解的液压支架用乳化油，其特征在于，所述耦合剂选自乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、甘油中的一种或几种的组合。9.一种根据权利要求1-8任一项所述可快速生物降解的液压支架用乳化油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备原料按重量份混合，加热不断搅拌，混合均匀后即得。10.根据权利要求9所述可快速生物降解的液压支架用乳化油的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为40-60℃，搅拌的参数为：搅拌速率150-250rpm，搅拌时间为100-150min。

技术总结
本发明公开了一种可快速生物降解的液压支架用乳化油，制备原料以重量份计包括：合成酯2.0-12.0份，表面活性剂3.0-15.0份，防腐防锈剂4.0-15.0份，络合剂2.0-8.0份，杀菌剂1.0-3.0份，消泡剂0.01-0.50份，耦合剂1.0-10.0份，去离子水50.0-70.0份。本发明通过采用油酸异辛酯作为合成酯，可以改善乳化油的生物降解性，同时具有良好的润滑性，并且安定性和水解稳定性优于天然动植物油脂。采用谷氨酸二乙酸钠盐和甲基甘氨酸二乙酸钠盐的组合作为络合剂，可以溶解水中的钙镁离子，分散已经形成的不溶性有机皂，保护乳化油的稳定性，避免杂质析出影响液压设备的正常工作。析出影响液压设备的正常工作。


技术研发人员：科睿思 克劳斯
受保护的技术使用者：福斯润滑油（中国）有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/16