一种难燃液压液及其制备方法与流程

本发明属于液压液的，具体涉及一种难燃液压液及其制备方法。

背景技术：

1、液压机械已经广泛应用于冶金、煤炭、机械和矿山等行业,作为动力传递载体的液压液是液压传动技术的关键材料，也是工业润滑油耗量最大的三种重要油品之一。液压液一般以矿物油为基础油，但在冶金、热加工、煤矿等行业的高温、高压或接近明火的液压设备，如果使用矿物油型液压液，就有可能因油品泄漏而引起火灾，为防止油品外泄引起火灾，在这些场合的液压设备要求使用难燃性液压介质，即难燃液压液。

2、水-乙二醇型难燃液压液(hfc型难燃液压液)是难燃液压液的一种，且是一种含水型的难燃液压液，具有价格便宜、毒性小、更环保、容易与非金属材料配套使用、比油包水型和水包油型的乳化液稳定性好、易保管和使用寿命长等优点，而受到广泛重视。公开号为cn112592757a的中国专利公开了一种水基液压液及其制备方法，其组分及其重量百分比含量为：去离子水35～45％，水溶性无规聚醚8～16％，水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(zddp)构成的复合极压抗磨剂0.5～3.5％，三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂0.5～2.0％，二乙醇胺0.5～2.0％，苯丙三氮唑钠盐0.1～0.5％，聚醚改性硅消泡剂0.01～0.05％，防腐剂1～3％，乙二胺四乙酸二钠0.005～0.015％，余量的乙二醇。该专利中制得的水基液压液具有优异的抗燃性，低温性，抗磨性，防锈性，低泡性，并且使用寿命长，能满足冶金、矿山、机械、化工及铸造等许多行业领域设备在高温、高压、高速、大容量使用状态下的需求。公开号为cn112375608a的中国专利公开了一种经济型合成难燃液压液组合物及其制备方法，液压液组合物包括：0.1～2份抗氧剂，0.01～1份抗腐蚀剂，0.01～3份抗磨剂，0.001～1份抗泡剂和93～100份基础油；所述基础油选自三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、甘油油酸酯、加氢基础油和植物油中的两种或两种以上。该液压液组合物采用三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、甘油油酸酯、加氢基础油和植物油中至少两种的作为基础油，其抗磨剂选自有机氯化物型、有机硫化物型、有机磷化物型、有机硫磷化物型和有机金属盐型抗磨剂中的一种或多种，再辅以其它组分，使其具有较高的高温难燃性，同时还具有较好的油水分离性能、泡沫性能和防锈性。

3、现有技术中液压液采用的抗磨剂大多数都含硫、磷、氯、氟等有机物，这些含硫、磷、氯、氟等有机物的抗磨剂可能会对机械零件金属摩擦表面造成腐蚀，进一步加深机械零件运转带来的摩擦损耗，使液压液的耐腐蚀性降低，而且这些抗磨剂在起抗磨减磨作用时的持久性都比较短暂，主要原因是这些抗磨剂主要是依靠在摩擦金属表面生成硫化铁、磷化铁、磷酸铁等一层极压膜来达到抗磨减磨作用的，这些极压膜会随着金属表面不断地摩擦被逐渐破坏掉，而这些抗磨剂又无法自修复，导致抗磨剂的抗磨减磨功能会逐渐减弱，甚至消失，导致这些抗磨剂的抗磨减磨作用持续时间就会较短，从而导致液压液的使用寿命缩短，而且硫、磷、氯等元素对人体有毒性，且污染环境，不适合在液压液中长期使用。因此，研究一种抗磨性好、润滑性好且使用寿命长的液压液是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种难燃液压液及其制备方法。本发明分别采用三嗪衍生物与1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐的离子液体作为液压液的极压润滑剂和极压抗磨剂，两者协同作用，在有效提高液压液抗磨减摩和润滑性能的同时还能够延长液压液的使用寿命。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种难燃液压液，所述液压液的各原料组分的质量百分比如下：乙二醇42-45％、极压润滑剂0.15-2％、极压抗磨剂0.2-3％、抗氧化剂0.1-2％、金属钝化剂0.05-0.1％、消泡剂0.005-0.01％、黏指剂8-12％，余量为去离子水；其中，所述极压润滑剂为三嗪衍生物，所述三嗪衍生物为6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪；所述极压抗磨剂为1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐的离子液体。

4、优选地，所述1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐的离子液体的制备方法如下：

5、将等摩尔量的1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑阳离子卤化物与和乳酸阴离子的盐化合物进行混合于干燥的丙酮中，然后在室温下磁力搅拌反应6-24h后，过滤除去固体，减压除去丙酮，得到无色的1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐的离子液体，其结构式如下：

6、

7、具体地，1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐的离子液体在摩擦过程中，首先因为金属之间的摩擦使得金属表面带正电荷，该离子液体中带负电荷的乳酸阴离子会与金属表面的正电荷相结合，在摩擦副表面形成稳定的阴离子吸附层，而离子液体中带正电荷的离子因为同种电荷相排斥会产生相互排斥的力，这就使得摩擦副的上下表面分隔开来，有效减少摩擦副之间的直接接触，起到减摩作用，这种相互排斥的力还有利于提高离子液体的承载能力；同时，由于离子液体结构中含有羟基和碳氧双键，有助于离子液体分子内形成氢键，抑制酯官能团水解，使离子液体具有更强的极性，且离子体液体是含酯基功能化的离子液体，使离子液体具有更大的粘度，进而使得离子液体在摩擦副表面的吸附力更强，即形成更加牢固、稳定的物理吸附膜，在摩擦过程中更不容易被破坏掉；而且，在摩擦过程中会产生一定的热量，离子液体的温度升高，使得离子液体中的活性元素n、o与金属摩擦副发生化学反应，形成氮化物和氧化物的极压摩擦化学反应薄膜，由于形成牢固、稳定的物理吸附膜和极压摩擦化学反应薄膜的作用可以让摩擦副之间避免直接接触，进而持久性起到减摩抗磨作用，并提高离子液体的承载能力和促进润滑效果；而且氮化物和氧化物的极压摩擦化学反应薄膜对金属表面几乎没有腐蚀性，对环境也不会造成污染，可以提高液压液的耐腐蚀性和环保型。

8、同时，由于离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐中含有羟基和碳氧双键，可以促成1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子内形成氢键，当1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子在摩擦过程中发生破坏或损伤时，氢键能够自动修复，使1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子能够重新恢复完整性，继续维持抗磨减磨的作用，大大提高了1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子抗磨减磨作用的持续时间，从而延长了液压液的使用寿命。

9、将三嗪衍生物6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪作为极压润滑剂，首先6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪中的磺酸根基团既是阴离子，也是亲水基团，能够显著提高润滑剂的水溶性、增稠性、吸附性以及防锈性，6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪通过化学吸附在金属摩擦副表面形成一层含有无机硫化物、有机氮化物等组成的复合边界润滑膜，达到良好的润滑效果的同时还可以起到极压抗磨作用，而且还能够阻止水、氧等物质与金属表面接触形成电极电势，腐蚀金属表面，起到防锈、防腐蚀作用。

10、优选地，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、混合型液体屏蔽酚、硫化烷基酚特体抗氧剂和酚酯型抗氧剂中至少一种。

11、优选地，所述金属钝化剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑衍生物中至少一种。

12、优选地，所述消泡剂为改性有机硅消泡剂或酯、醚类消泡剂中至少一种；所述消泡剂优选为聚二甲基硅氧烷、有机硅聚丙烯酸酯和甲基封端三氟丙基改聚硅氧烷三者复合物。

13、具体地，聚二甲基硅氧烷、有机硅聚丙烯酸酯和甲基封端三氟丙基改聚硅氧烷三者复合起协同作用，聚二乙基硅氧烷对有机硅聚丙烯酸酯和甲基封端三氟丙基改聚硅氧烷两组组分具有很好的溶解性和稳定性，而且三者复合物在液压液中具有较好的分散性，三者特定组成的体系，可以产生优异的抗泡性。

14、优选地，所述黏指剂为聚亚烷基二醇；所述聚亚烷基二醇由环氧乙烷和环氧丙烷聚合而成；聚亚烷基二醇的结构式如下：

15、

16、其中，r代表烷基、芳基或h；通过调整m/n的数值，使聚亚烷基二醇具有不同的性能；当m≠0时，聚亚烷基二醇作为黏指剂在难燃液压液中使用，聚亚烷基二醇作为黏指剂使用的同时可以提供良好的润滑性、减少蒸汽腐蚀和空气释放性，而且通过调节m/n的数值可以改善其剪切稳定性、氧化稳定性和流变性能；当聚亚烷基二醇在水一乙二醇液压液体系中使用时，聚亚烷基二醇是水溶性的，并且可以通过调节m/n的比例改变水溶性大小，这样有利于调节水一乙二醇液压液体系的黏度，从而使水一乙二醇液压液体系的润滑性更加优异。

17、优选地，一种制备上述难燃液压液的方法，包括以下步骤：

18、步骤s1、以难燃液压液总质量为基准，将抗氧化剂加入部分去离子水中，搅拌均匀后，控制温度在30～70℃在一定温度下加入极压抗磨剂，搅拌至澄清，得混合物1；

19、步骤2，向步骤s1所得的混合物1中加入金属钝化剂和极压润滑剂，搅拌至澄清，得混合物2；

20、步骤3，向步骤s2所得的混合物2中加入消泡剂、黏指剂、乙二醇和剩余的去离子水，搅拌至澄清，得难燃液压液。

21、优选地，所述步骤s1中去离子水的加入量为10-15％。

22、优选地，所述步骤s1中极压抗磨剂的加入温度为30-70℃。

23、与现有技术相比，本发明具备的积极有益效果在于：

24、(1)离子液体具有较好的难挥发、不燃烧、和高热稳定性并具有极低的摩擦系数和极压抗磨性能。本发明通过采用离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐作为极压抗磨剂，在提高液压液减摩抗磨作用的同时也提高了液压液的承载能力和促进润滑效果，而且1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐结构中含有羟基和碳氧双键，可以促成1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子内形成氢键，当1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子在摩擦过程中发生破坏或损伤时，氢键能够促使其自动修复，使1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子能够重新恢复完整性，继续维持抗磨减磨的作用，大大提高了1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐分子抗磨减磨作用的持续时间，使本发明的液压液具有长时间的抗磨、耐磨性能；同时，由于离子液体具有高温稳定性，本发明难燃液压液中的离子液体在高温下仍然能够保持优异的抗磨减磨性能，且具有优异的润滑作用，并且其在摩擦过程中生成的氧化物和氮化物化学反应润滑膜对人体和环境无害。

25、(2)6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪通过化学吸附在金属摩擦副表面形成一层含有无机硫化物、有机氮化物等组成的复合边界润滑膜，达到良好的润滑效果的同时还可以起到极压抗磨作用，因此，1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑乳酸盐与三嗪衍生物6-乙基磺胺酸基-2,4-双(磺酸钠基)-1,3,5-三嗪混合协同作用，能够延长了抗磨剂的使用时间，进一步提高液压液的极压抗磨、润滑性能，使液压液的使用寿命更加长久。

26、(3)本发明通过极压抗磨剂、极压润滑剂、抗氧化剂、消泡剂、黏指剂与乙二醇、去离子水复合，形成具有优良的抗磨性、润滑性、抗泡性、抗氧化性和氧化稳定性的难燃液压液，该液压液在摩擦过程中产生高热量或明火时，去离子水蒸发隔绝空气，达到优良的阻燃效果。