[发明专利]一种使用过程中冷却性能稳定的匀速冷却介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种匀速冷却介质，尤其涉及一种使用过程中冷却性能稳定的匀速冷却介质。

背景技术

传统的锻后冷却多采用沙冷、空冷、雾冷等方式，缓慢且不均匀，难以保证晶界纯净度，带状组织等缺陷组织也难以有效控制，严重影响热处理后的最终力学性能。另外，这些粗放的冷却方式还存在冷却均匀性差的问题，使其组织的均匀性差，不仅造成锻坯硬度不均匀，还会造成热处理过程的变形难以有效控制。采用强制风冷方式，由于不能保证同炉不同工件以及同一工件迎风面和背风面的均匀性，同时风冷速度会随锻坯表面温度的降低会迅速降低，也无法解决冷却均匀性差的问题。为克服传统冷却方式冷却能力不足和冷却不均匀的问题。中国专利CN103505930A公开了一种冷却特性特别稳定的匀速冷却介质，其主要成分为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸钠(ACR)，其具有优异的冷却均匀性，保证了不同工件和工件的不同部位具有一致的冷却能力，满足了组织和硬度均匀性的要求。但是这种匀速冷却介质的三种组分是物理混合的，而其优良的冷却性能是在PVP与CMC这两种组分在一定比例范围内协同作用才能获得的，而PVP、CMC与ACR的热分解温度各不相同。特别是CMC，由于糖苷键易断裂，在作为冷却介质使用时，一方面其在溶液的30-80℃的温度下会缓慢裂解，另一方面在接触400-850℃高温工件时会迅速分解，导致CMC分子量降低与其浓度下降，使匀速冷却介质溶液的粘度降低，改变了匀速冷却介质溶液中各组分的配比。因此，这种匀速冷却介质的冷却性能在其生产使用过程中不断变化，为保证稳定的冷却性能必须频繁监控溶液的浓度与各组分配比，并根据监测结果对溶液组分进行调整。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种在使用过程中冷却性能稳定的匀速冷却介质，该匀速冷却介质组分中的羧甲基纤维素钠和聚乙烯基吡咯烷酮在生产使用过程中能够实现等比例消耗，从而不需要去频繁监控匀速冷却介质溶液的浓度与溶液中各组分的配比。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种使用过程中冷却性能稳定的匀速冷却介质，由如下方法制备得到：在温度为30～50℃下将所需量的反应物羧甲基纤维素钠与乙烯基吡咯烷酮置于反应液中，得到pH值为7.0～10.0的混合溶液，其中，所述反应液为水或质量百分数为1％～40％的乙醇溶液，所述反应物的质量百分比浓度为10％～35％；再往混合溶液中加入所需量的引发剂，反应6～12h后即可得到所需的冷却性能稳定的匀速冷却介质，其中，所述羧甲基纤维素钠和乙烯基吡咯烷酮的加入质量比为1∶3-1∶10。

一种使用过程中冷却性能稳定的匀速冷却介质，由如下方法制备得到：在温度为30～50℃下将所需量的反应物羧甲基纤维素钠与混合单体置于反应液中，得到pH值为7.0～10.0的混合溶液，其中，所述反应液为水或质量百分数为1％～40％的乙醇溶液，所述反应物的质量百分比浓度为10％～35％；再往混合溶液中加入所需量的引发剂进行反应，反应6～12h后即可得到所需的冷却性能稳定的匀速冷却介质，其中，所述羧甲基纤维素钠和混合单体的加入质量比为1∶3-1∶10，所述混合单体为乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸钠的混合物，在混合单体中，所述乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸钠的质量比为4∶1～5∶1。

其中，所述引发剂的浓度为200～500mg/L。

其中，所述引发剂为过硫酸盐-还原剂体系，所述过硫酸盐与还原剂的质量比为1∶1～2∶1。

其中，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。

其中，所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵或四甲基乙二胺中的一种。

发明原理：本发明采用聚合物接枝改性技术，在羧甲基纤维素钠(CMC)侧基上进行乙烯基吡咯烷酮(VP)的均聚接枝或者在羧甲基纤维素钠(CMC)侧基上进行乙烯基吡咯烷酮(VP)和丙烯酸钠(AA)的共聚接枝，得到的聚合物如式(I)和式(II)所示：

链引发：

S₂O₈^2-→2SO₄^-·

SO4^-·+CMC-OH→CMC-O^·+HSO₄^-

CMC-O^·+M→CMC-OM^·

链增长：