[发明专利]冷轧用的水分散纳米铜冷却润滑剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于板带钢冷轧时用的润滑剂，更特别地说，是指一种水分散性的纳米铜冷轧润滑剂，以及制备该水分散性的纳米铜冷轧润滑剂的方法。

背景技术

冷轧带钢在轧制过程中，不可避免地会产生多种不同类型的缺陷，严重影响到带钢产品的各项性能。

轧制乳化液在降低轧制压力和轧机功率、改善轧件表面质量方面起着重要的作用，然而传统轧制乳化液含有硫、氯和磷等添加剂，其废液中有机物含量高，对环境的污染较严重。目前国内一般对轧制乳化液废液进行破乳及相关处理之后再将其排放，但这也会产生大量氢氧化物污泥，从而造成二次污染。

专利申请号为200510068250.X中公开了一种亲油性纳米铜粉润滑修复剂，其特征在于该润滑修复剂的体积百分含量主要由基础油90-97％(最佳配比为95-97％)、分散剂0.5-15％(最佳配比为3-7％)、粘稠剂1-3％(最佳配比为1.5-2.5％)、金属抗氧化剂1-5％(最佳配比为1-2.5％)以及纳米铜粉20-70克/升(最佳配比为35-50克/升)组成。

由于油溶性润滑剂在使用过程中，容易产生化学和生物化学的氧化作用，因此其中的乳化剂将部分地失去作用，使一部分油浮在表面。另外由于细菌作用而发生的生物分解，经过一定时间后，乳化液会腐臭变质失去润滑效能而报废。另外，油溶性润滑剂的成本非常昂贵，且带钢冷轧后脱脂工作的附加费用也是很高的。

发明内容

本发明的目的是提出一种制备水分散纳米铜冷却润滑剂的方法，该制备方法利用油酸盐与纳米Cu颗粒表面存在化学键合作用C-O-Cu，使油酸根紧密地包覆在纳米铜粒子表面，增强纳米铜的空气稳定性。应用三个不同温度进行搅拌加热，克服了反应物之间吸附的能垒，更加有利于形成稳定的分散良好的纳米铜冷却润滑剂。

本发明的一种水分散纳米铜冷却润滑剂的制备方法，包括有下列制备步骤：

第一步：表面活性剂的制备

(A)在10ml的无水乙醇C₂H₅OH中加入7～12g的油酸盐，混合均匀得到第一混合液；

所述的油酸盐可以是油酸钠C₁₇H₃₃COONa、油酸钾C₁₇H₃₃COOK、油酸钡[(C₁₇H₃₃COO)₂Ba]、油酸钙[(C₁₇H₃₃COO)₂Ca]；

(B)在10ml的去离子水中加入1.5～4g与油酸盐相对应的碱，混合均匀得到第二混合液；

所述的碱可以是氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH、氢氧化钡Ba(OH)₂、氢氧化钙Ca(OH)₂；

(C)将第二混合液加热至60～80℃后，加入第一混合液；在搅拌速度为200～800r/min条件下，继续加热至110～200℃，并在温度110～200℃下保温5～10min后；然后以降温速率为3～10℃/min、搅拌速度为1200～2000r/min条件下冷却至20～40℃，制得表面活性剂；

第二步：分散剂溶液的制备

在10ml的去离子水中加入1～5g的分散剂，混合均匀得到分散剂溶液；

所述的分散剂可以是聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；

所述的PEG可选用不同型号，如PEG-400、PEG-1000、PEG-2000、PEG-4000、PEG-6000；

所述的PVA可选用不同型号，如PVA-20000、PVA-130000、PVA-200000；

第三步：纳米铜冷却润滑剂的制备

(A)在100ml的去离子水中加入15～30mmol的二价铜盐，混合均匀得到第三混合液；

所述的二价铜盐可以是硫酸铜CuSO₄·5H₂O、硝酸铜Cu(NO₃)₂或者氯化铜CuCl₂；

(B)在第三混合液中加入质量百分比浓度为25％的氨水8～18ml，在搅拌速度为200～800r/min条件下搅拌5～10min后静止，除去上层清液，得到第一反应物；