一种组合物乳化剂及铝热轧制液的制作方法

本发明涉及轧制液，尤其涉及一种组合物乳化剂及铝热轧制液。

背景技术：

1、铝热轧轧制油用于纯铝或铝合金的热轧工艺润滑。现有的铝热轧轧制油基本都存在油酸和三乙醇胺组分，两者在常况下发生中和反应，生成三乙醇胺油酸皂(皂基)。一般情况下，油酸会优先吸附在轧件和轧辊表面，在轧制过程中生成金属皂。所谓金属皂一般指金属离子与脂肪酸反应的产物，包括铝皂、铁皂、镁皂等。金属离子一般来源于轧制过程(合金)或外来污染物(工业用水、机械油和润滑脂等)，脂肪酸则主要来自产品中的油酸，以及少量酯类的老化和水解。金属皂与原油、杂油和其它外来物混合容易形成所谓的“油泥”。

2、此外，在轧制过程中，随着轧件的塑形变形与表面的不断更新，会产生大量的铝粉(或其氧化物)，导致轧制乳液中的铝粉累积，影响轧制过程的润滑状况和轧件表面质量。

3、油泥的产生使得轧机脏污，不易保持清洁，甚至影响轧制，如轧制过程中的滴落与粘附。且乳液中的皂基润滑性好，能够有效分散铝粉，使得铝粉不易进入油相，难以通过撇油操作被除去。此外，油泥会裹挟铝粉粘附在轧机、管道和乳液箱壁上，或者沉积在乳液箱底，使得乳液中的铝粉更加不易去除。

4、另外，对于纯铝及铝合金热轧轧制液，皂基产品市场占比很大，专用于59进口轧机的传统的皂基轧制液，其组成是85wt％的矿物油(机油或变压器油)，10wt％的油酸和5wt％的三乙醇胺，其不能提供一个稳定的乳化体系，只能在轧制的瞬间提供一个半乳化的状态，失去设备动力后，马上恢复油水分离状态，所以这种传统的皂基轧制液不能生产出高表面、高性能的要求的铝材合金产品，如氧化料、ps板、双零铝箔毛料、制罐料等表面质量要求高的铝材合金产品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种组合物乳化剂及铝热轧制液，其能够改善含有皂基的轧制油中铝粉的分散性能，促进铝粉在浮油中聚集，能够通过简单的撇油等操作除去，也能够一定程度上降低油酸的使用，相对解决油泥的产生，减少油泥在设备上的粘附和沉积，且能够提高抗杂油性能。

2、为了实现上述目的，一方面，本发明一种组合物乳化剂，包括：脂肪酸聚乙氧基油醚与聚乙氧基烷基胺，脂肪酸聚乙氧基油醚与聚乙氧基烷基胺的质量比为1～4：0.1～1。例如基于优秀实验结果所呈现的范围，脂肪酸聚乙氧基油醚与聚乙氧基烷基胺的质量比具体可以为，1.1：0.2、1.1：0.3、1.1：0.4、1.1：0.5、1.1：0.6、1.1：0.7、1.1：0.8、1.1：0.9、1.3：0.2、1.6：0.2、1.9：0.2、2.1：0.2、2.3：0.2、2.8：0.2、3.2：0.2、3.5：0.2、3.8：0.2等。

3、作为上述技术方案的进一步描述：

4、脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数为4-10、脂肪酸碳数12-18。

5、对于脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数，其为一种含有不同乙氧基数的脂肪酸聚乙氧基油醚的混合物。乙氧基数是指脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数的平均值，脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数符合正态分布，其绝对真实分布需要根据具体的生产工艺的多方面因素才能确定，一般的纯度能在75％左右的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在所述乙氧基数个数的±30％之间，文本所指的脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数为12时，可以理解大部分的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在8～16，如75％的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在8～16。

6、本方案涉及的组合乳化剂中，添加的脂肪酸聚乙氧基油醚由乙氧基数为8～16的脂肪酸聚乙氧基油醚组成。脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数大，亲水性好，乙氧基数小，亲油性好；但乙氧基数过大造成乳化过于稳定，润滑性变差，抗杂油性变差，铝粉不易聚集，无法排出；而乙氧基数过小造成乳化不稳定，易于浮油。

7、即本方案中添加的脂肪酸聚乙氧基油醚的聚氧乙烯醚链的乙氧基数均在4～12的范围内选择，例如4、6、8、12等中的任意1个或至少2个的组合。组合的意思是指，对于同一脂肪酸聚乙氧基油醚，其可以具有不同链长的聚氧乙烯醚链，或者所述脂肪酸聚乙氧基油醚为具有不同聚氧乙烯醚链的脂肪酸聚乙氧基油醚的组合。例如脂肪酸聚乙氧基油醚的碳原子同时连接有2个脂肪酸聚氧乙烯醚，所述2个脂肪醇聚氧乙烯醚链的乙氧基数分别为4、6、8混合物，其二为其中的r均任意代表脂肪链，可以相同，也可以不同。此组合乳化剂中，脂肪酸聚乙氧基油醚的含量过高，容易造成铝粉在乳液中的积累，不易于聚集在油相中除去，聚氧乙烯醚脂肪胺的含量过高，乳化液中的水包油液滴粒径不稳定，容易在乳液老化或ph值不稳定时破碎，影响润滑效果。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、聚乙氧基烷基胺的乙氧基数为4-10、烷基碳数为12-22。

10、聚乙氧基烷基胺的乙氧基数≤15，优选2～15，聚乙氧基烷基胺的烷基碳数为16～22。乙氧基数是指脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数的平均值，脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数符合正态分布，其绝对真实分布需要根据具体的生产工艺的多方面因素才能确定，一般的纯度能在75％左右的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在乙氧基数个数的±30％之间，文本所指的脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数为12时，可以理解大部分的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在8～16，如75％的脂肪酸聚乙氧基油醚分子的乙氧基数在8～16。

11、聚乙氧基烷基胺的乙氧基数越高，烷基数越低，亲水性越强，而亲水性的增加会使铝粉的分散性不好，容易形成油泥，附着在设备上；如果聚乙氧基烷基胺的乙氧基数越低，烷基数越高，亲油性越强，而亲油性增加，抗杂油能力下降。此外，烷基数低于16会导致聚乙氧基烷基胺的阳离子特性增强，使得乳液不稳定。

12、聚乙氧基烷基胺包括聚乙氧基烷基胺饱和脂肪胺或聚乙氧基烷基胺不饱和脂肪胺。聚乙氧基烷基胺包括聚乙氧基烷基油胺、聚乙氧基烷十六胺、聚乙氧基烷十六烯胺、聚乙氧基烷十八胺和聚乙氧基烷二十二胺中的任意1种或至少2种的组合。

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、脂肪酸聚乙氧基油醚包括第一脂肪酸聚乙氧基油醚和第二脂肪酸聚乙氧基油醚，第一脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数为4-8、脂肪酸碳数14-18，第二脂肪酸聚乙氧基油醚的乙氧基数为8-10、脂肪酸碳数12-14。

15、因为聚合物的多样性，当所述脂肪酸聚乙氧基油醚由乙氧基数为2～4的脂肪酸聚乙氧基油醚和乙氧基数为6～12的脂肪酸聚乙氧基油醚组成时，乙氧基数为2～4的脂肪酸聚乙氧基油醚和乙氧基数为6～12的脂肪酸聚乙氧基油醚的质量比为0.5～1.5∶2～3，例如0.6∶2.5、0.7∶2.5、0.8∶2.5、0.9∶2.5、1.0∶2.5、1.1∶2.5、1.2∶2.5、1.3∶2.5、1.4∶2.5等。

16、不同乙氧基数的脂肪酸聚乙氧基油醚的混合比例，匹配不同循环能力的乳液系统及相应系统的产量，同时要结合不同的污染(杂油泄露)环境，满足不同产品或不同合金种类的生产要求。对于脂肪酸聚乙氧基油醚而言的脂肪酸碳数为12-18，例如12、14、16、18中的任意1种或至少2种的组合。在脂肪酸聚乙氧基油醚中，脂肪酸碳数在12～18之间，碳链长度使得脂肪酸聚乙氧基油醚在溶液中具有合适的空间位阻，形成水包油液滴时，形态稳定，不容易被破坏，具有稳定的润滑性能。

17、脂肪酸聚乙氧基油醚包括饱和脂肪酸聚乙氧基油醚或不饱和脂肪酸聚乙氧基油醚，脂肪酸聚乙氧基油醚包括月桂酸聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、十四烷酸脂肪酸聚乙氧基油醚、十四碳烯酸脂肪酸聚乙氧基油醚、十六烷酸聚氧乙烯醚、十六碳烯酸聚氧乙烯醚、十八烷酸聚氧乙烯醚、异硬脂酸聚氧乙烯醚和蓖麻油酸聚氧乙烯醚中的任意1种或至少2种的组合。

18、作为上述技术方案的进一步描述：

19、聚乙氧基烷基胺为聚氧乙基烷基油胺、聚氧乙基烷基十六胺、聚氧乙基烷基十六烯胺、聚氧乙基烷基十八胺和聚氧乙基烷基二十二胺中的任意1种或至少2种的组合。

20、另一方面，本发明还公开了一种铝热轧制液，包括上述的组合物乳化剂。铝热轧制液可以作为纯铝热轧轧制液和/或铝合金热轧轧制液。组合物乳化剂添加至铝热轧轧制油中的添加百分量为1～5wt％，例如1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％等。添加了组合物乳化剂的轧制液可以明显的显示出具有优异的抗杂油能力和铝粉分散能力，因此对于热轧过程中铝粉产生量较大的纯铝热轧轧制液和铝合金热轧轧制液也尤其适合，尤其能够解决油泥多，铝粉不易除去的难题。

21、作为上述技术方案的进一步描述：

22、铝热轧制液包括以下重量百分比的组分：新戊二醇二油酸酯25-45wt％；二聚酸油醇酯1.0-1.5wt％；油酸7-16wt％；三乙醇胺0.5-1.5wt％；组合物乳化剂2.5-5.5wt％；酚类抗氧剂0.4-0.7wt％；甲醛释放类杀菌剂1.0-1.5wt％；金属缓蚀剂1.0-1.5wt％；余量为环烷基矿物油。

23、热轧轧制液使用过程中，因为有大量油酸的使用，有提供了一个酸性环境的可能性，极易滋生细菌等微生物，皂基轧制油的抗微生物能力普遍较差。而向热轧轧制液中加入杀菌剂，对于苛刻的生产条件，其抑菌性能不好，依然存在乳液因为长菌而变质发臭的问题，影响乳液的使用寿命；且粘附或沉积的油泥，也容易滋生各种微生物，导致乳液微生物状况恶化。

24、本技术中制备的铝热轧制液在原传统轧制液的基础上，通过添加矿物油和酯类替换部分三乙醇胺油酸皂，降低油酸含量；再加入组合物乳化剂，进一步降低油酸含量。

25、此铝热轧制液包括三乙醇胺油酸皂、组合物乳化剂、矿物油和酯类。

26、此铝热轧制液中三乙醇胺油酸皂通过油酸和三乙醇胺反应得到，优选油酸与三乙醇胺的比例≥5.5％。所述铝热轧轧制油中三乙醇胺油酸皂的含量≤18wt％，例如4wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％等，优选6～8wt％。

27、此铝热轧制液中包含的酯类由粘度在70～100mm2/s(例如70mm2/s，80mm2/s，90mm2/s、100mm2/s等)的低粘度合成酯和粘度在20～69mm2/s(例如20mm2/s、40mm2/s、55mm2/s、69mm2/s等)的低粘度合成酯组成。

28、此铝热轧制液中包含的高粘度合成酯和所述低粘度合成酯的添加质量比为0～50∶0～50，例如全部低黏，10∶90、20∶80、30∶70、40∶60、50∶50、60∶40、70∶30、80∶20、90∶10全部高粘等。

29、此铝热轧制液中包含的高粘度合成酯中，不饱和脂肪酸的碳数为16～22，优选棕榈油酸、植物油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、二十碳烯酸和二十二碳烯酸中的任意1种或至少2种的组合。

30、此铝热轧制液中包含的高粘度合成酯中，脂肪醇的碳数为8～22，优选月桂醇，棕榈醇、十六烯醇、硬脂醇、油醇、蓖麻油醇和二十二碳烯醇中的任意1种或至少2种的组合。

31、此铝热轧制液中包含的低粘度合成酯包括新戊二醇、季戊四醇和三羟甲基丙烷与油酸、蓖麻油酸和椰油酸等酯化生成的合成酯。

32、此铝热轧制液中包含的矿物油为石蜡基矿物油和环烷基矿物油。

33、此铝热轧制液中对酯类物质的选择(包括酯类的种类、含量、粘度、碳数等)，能够最大限度的减少油酸的添加量，避免油酸带来的微生物的滋生，降低油泥的产生。热轧轧制液中使用了高、低粘度合成酯复配的组合，确保与经典皂基产品相同的高温润滑性能，最大限度降低油酸和三乙醇胺的使用量，减少轧制过程中油泥的产生，维持轧机和乳液系统的清洁；同时，提高乳液的抗微生物性能，延长乳液使用寿命。

34、铝热轧轧制液还包括杀菌剂和/或抗氧剂。杀菌剂一定程度上能够杀灭微生物，延长轧制液的使用寿命；抗氧剂能够提高油脂的抗氧化性能，尤其是具有不饱和基团的化合物的抗氧化性能。杀菌剂包括甲醛释放类杀菌剂和抗氧剂包括酚类抗氧剂。

35、此铝热轧制液中除包含以上所述组分之外，还可以包括其它组分。这些其它组分是指但不限于如：抗腐蚀抑制剂，成膜剂等。

36、铝热轧轧制液产品，用于铝材的热轧轧制过程，具有以下优越的特性：

37、提供了一种包括脂肪酸聚乙氧基油醚与聚乙氧基烷基胺的组合乳化剂，其利用两者的协同配合，用于热轧轧制油时，能够乳化出粒径稳定的水包油液滴，且所述液滴在热轧过程中能够较为稳定的存在，尤其是在高温下，也不会造成破乳，影响润滑效果，为轧制油提供稳定的润滑效果；

38、组合乳化剂能够赋予轧制油优异的抗杂油性能和铝粉分散性能，能够将铝粉分散集中在表面油相中，容易通过撇油等操作除去，维持乳液自身的清洁性，保证乳液的良好性能，延长轧制油的寿命；

39、对于相同的润滑效果，本发明提供的组合乳化剂能够降低油酸的添加量，降低微生物的滋生，减少轧制过程中油泥的生成，维持轧机和乳液系统的清洁性，延长乳液的使用寿命，减少排放，利于环保和提高经济效益；因此组合乳化剂的加入使铝热轧轧制液，具有稳定和优异的润滑效果，具有优良的抗杂油性能和铝粉分散性能，能够将铝粉分散集中在表面油相中，容易通过撇油等操作除去，延长轧制油的使用寿命；

40、对于相同的润滑效果，本发明提供的轧制油的油酸添加量少，微生物的滋生概率降低。

41、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

42、1、本发明中，脂肪酸聚乙氧基油醚的亲水基团为聚氧乙基油醚链，分子链较长，乳化后乳液的水包油液滴粒径稳定，不会随着乳液ph值、循环能力和杂油的泄露等因素发生显著变化，使得润滑效果稳定。相较于不加入乳化剂的配方，减少油泥的产生。而聚乙氧基烷基胺的亲油基团为脂肪胺基，其能够与铝粉结合，且倾向于聚集在油相中，容易通过撇油等操作将铝粉去除。

43、2、本发明中，通过加入乳化剂来改善铝热轧制液的加工性能。组合乳化剂适用于任何热轧轧制液，包括皂基轧制液，或者添加有天然脂或合成酯的轧制液，或者添加有添加剂的轧制液等任何能够获得的热轧轧制液，与提供轧制液的抗杂油性、稳定性、润滑性的添加剂都可以配合使用，并且保护其特性。

44、3、本发明中，将组合物乳化剂添加至含有铝的热轧轧制液中，本方案的组合物乳化剂可以和其他常规的乳化剂混合复配使用，也可以单独使用。一方面与同润滑效果的配方比较，在其它组分不变的前提下，能够降低油酸的含量，减少金属皂的产生，控制油泥的累积，提高轧制液的使用寿命；另一方面能够在乳化液中形成粒径稳定的水包油乳液颗粒，形成稳定的润滑效果，且铝粉分散效果好，抗杂油性能优异，铝粉容易被集中在表面油相中，能够通过撇油操作被除去。

45、4、本发明中，组合物乳化剂可以用于已经含有皂基的热轧轧制液中，也可以用于含有阳离子乳化剂的热轧轧制液中，通过加减乳化剂的量达到所需要的乳化液的平衡。