一种水基液压液及其制备方法
阅读说明：本技术 一种水基液压液及其制备方法 (Water-based hydraulic fluid and preparation method thereof ) 是由 徐冯逸如 陆晨 岳瑞丽 何志强 宋辉 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及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。本发明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。(The invention relates to a water-based hydraulic fluid and a preparation method thereof, wherein the water-based hydraulic fluid comprises the following components in percentage by weight: 35-45% of deionized water, 8-16% of water-soluble random polyether, 0.5-3.5% of a composite extreme pressure antiwear agent composed of water-based molybdenum and Zinc Dialkyl Dithiophosphate (ZDDP), 0.5-2.0% of a composite antirust agent composed of triethanolamine borate and neodecanoic acid, 0.5-2.0% of diethanolamine, 0.1-0.5% of benzotriazole sodium salt, 0.01-0.05% of a polyether modified silicon defoamer, 1-3% of a preservative, 0.005-0.015% of disodium ethylene diamine tetraacetate and the balance of ethylene glycol. The water-based hydraulic fluid prepared by the invention has excellent flame resistance, low temperature resistance, wear resistance, rust resistance, low foaming property and long service life, and can meet the requirements of equipment in high-temperature, high-pressure, high-speed and large-capacity use states in many industries such as metallurgy, mine, machinery, chemical industry, casting and the like.)
技术领域
本发明涉及液压液技术领域，具体涉及一种水基液压液及其制备方法。
背景技术
近年来，水-乙二醇难燃液压液发展的相当迅速，已被应用在连铸机、推焦机、矿井液压支架、锻压机和自动电焊机等各种设备液压系统上。同样，随着现代设备向高温、高压、高速和大容量的方向发展，对水-乙二醇难燃液压液在耐磨和抗锈性能上有极高的要求。其中一方面是在水-乙二醇难燃液压液中水占其中很大的一部分，在氧气和高温的作用下金属很容易发生锈蚀，另一方面是液压系统长期在高压和高速下工作，对耐磨性又是一个极大的考验。
现有技术中，已对提升液压液的防锈性和抗磨性进行研究，如中国发明专利CN109097174A利用硫化脂肪酸钠作极压抗磨剂，硼酸、己二酸或十二碳二元酸作防锈剂；中国发明专利CN104073333A利用长链羧酸作极压抗磨剂，有机羧酸类、多元羧酸类及其衍生物、和氨基酸类衍生物作防锈剂；中国发明专利CN102086422A利用癸酸或癸酸与辛酸复配物作极压抗磨剂，单异丙醇胺或N,N—二甲基乙醇胺或单异丙醇胺和N,N一二甲基乙醇胺的复配物作防锈剂。但是，上述技术中，液压液的防锈性和抗磨性仍然存在不足。
因此，本领域急需开发一种具有更高耐磨性和防锈性的液压液。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有更强抗磨性和防锈性的水基液压液。
本申请之目的还在于提供上述水基液压液的制备方法。
为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种水基液压液，所述水基液压液包括以下质量百分比的组成：
在第一方面的一种实施方式中，所述极压抗磨剂由水性钼和二烷基二硫代磷酸锌复配制得，所述水性钼和二烷基二硫代磷酸锌的质量比为(1/3～3)：1。水性钼主要含有油酸二乙醇胺钼酸和油酸二乙醇胺硫代磷酸酯成分，在热化学和摩擦学的作用下水性钼被分解，其分解产物与摩擦副发生复杂的化学反应生成MoS2、ZnS、MoO3和FePO4等抗磨减磨的防护层膜，二烷基二硫代磷酸锌的加入起到增效的作用，能促进水性钼的分解，其润滑效果更好。
在第一方面的一种实施方式中，所述防锈剂由三乙醇胺硼酸酯和新癸酸复配制得，所述三乙醇胺硼酸酯和新癸酸的质量比为(0.5～2)：1。三乙醇胺硼酸酯对碳钢和铸铁黑色金属材料有优异的防锈性能，其与新癸酸反应生成的羧酸醇铵盐酯防锈剂的防锈效果更好。
在第一方面的一种实施方式中，所述水溶性无规聚醚为环氧乙烷和环氧丙烷共聚物(环氧乙烷和环氧丙烷的质量比是3/1)，所述水溶性无规聚醚40℃运动粘度为53000～60000mm2/s，100℃运动粘度7300～7900mm2/s，粘度指数大于490。聚醚粘度高，粘度指数大，其粘温性能好，粘度受温度的影响小，用其作为增稠剂生产液压液在液压系统中可保持稳定，在多种液压泵边界润滑的条件下，液压液可以大大减小设备磨损。
在第一方面的一种实施方式中，所述消泡剂为聚醚改性硅消泡剂。
在第一方面的一种实施方式中，所述防腐剂包括异噻唑啉酮类防腐剂或1,3,5-三(2-羟乙基)-6氢-3嗪中的一种或多种，其中，所述异噻唑啉酮类防腐剂包括1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的一种或几种。
在第二方面，本申请还提供一种如上所述水基液压液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在去离子水中依次加入乙二醇和水溶性无规聚醚，升温并搅拌，得到第一混合物；
(2)在第一混合物中逐滴加入极压抗磨剂和消泡剂，同时进行搅拌，得到第二混合物；
(3)将第二混合物降温，然后依次加入防锈剂、二乙醇胺、苯丙三氮唑钠盐、防腐剂和乙二胺四乙酸二钠，同时进行搅拌，过滤得到所述水基液压液。
在第二方面的一种实施方式中，步骤(1)中，升温至40～50℃，且当温度达到40℃之后，搅拌30～60min。
在第二方面的一种实施方式中，步骤(2)中，所述搅拌的温度为40～50℃，搅拌的时间为20～40min。
在第二方面的一种实施方式中，步骤(3)中，降温后的温度为20～25℃，搅拌的时间为30～60min。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂与加入单个极压抗磨剂相比，通过四球摩擦实验结果可知该水基液压液的抗磨效果得到一定程度上的提高；
(2)加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂与加入单个防锈剂相比，防锈性能明显得到改善；
(3)该水基液压液抗燃性、抗泡性、耐寒性和防腐性良好，能应用于冶金、矿山、机械、化工及铸造等许多行业的各种液压设备上。
具体实施方式
本发明设计一种新型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。本发明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。
本发明的目的是提供一种新型水基液压液及其制备方法，相比其他液压液，该液压液具有更好的抗磨性和防锈性，具体来说，是通过添加复合极压抗磨剂和复合防锈剂来实现的。
本发明的提供的新型水基液压液，其配方重量百分比如下：
各组分总量之和为100％。
本发明所述的水溶性无规聚醚为环氧乙烷和环氧丙烷共聚物，聚合物40℃运动粘度为53000～60000mm2/s，100℃运动粘度7300～7900mm2/s，粘度指数大于490。水溶性无规聚醚的生产厂家和牌号为为上海东大化学有限公司C-55000(自产)和韩国NH化学品有限公司W55000。
本发明所述的水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合物由水性钼和ZDDP按1/3～3/1的质量比复配制得。水性钼的生产厂家为山东云清新技术开发有限公司；二烷基二硫代磷酸锌生产厂家为南通润丰石油化工有限公司。
本发明所述的三乙醇胺硼酸酯和新癸酸胺构成的复合物由三乙醇胺硼酸酯和新癸酸按1/2～2/1的质量比复配制得。三乙醇胺硼酸酯的生产厂家为济南永泰化工有限公司和新癸酸的生产厂家为江苏润丰石油化工有限公司。
本发明所述的防腐剂为异噻唑啉酮类和1,3,5-三(2-羟乙基)-6氢-3嗪IPBC20一种或几种；所述的异噻唑啉酮类为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT)、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)的一种或几种。
本发明所述的聚醚改性硅消泡剂生产产家和牌号为烟台恒鑫化工有限公司THIRX-299。
本发明所述的一种新型水基液压液及其制备方法，是由以下步骤制备得到的：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水，然后依次加入乙二醇和水溶性无规聚醚，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂和聚醚改性硅消泡剂，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂、二乙醇胺、苯丙三氮唑钠盐、防腐剂和乙二胺四乙酸二钠，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例
下面将对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：40％；水溶性无规聚醚：12％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比1：2)：2.0％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比1：1):1.5％；二乙醇胺：1.0％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.02％；苯并三氮唑钠盐：0.2％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水40％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚12％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂2.0％和聚醚改性硅消泡剂0.02％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂1.5％、二乙醇胺1.0％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例2
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：45％；水溶性无规聚醚：15％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比1：2)：1.5％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比1：1):1.5％；二乙醇胺：1.0％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.025％；苯并三氮唑钠盐：0.25％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水45％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚15％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂1.5％和聚醚改性硅消泡剂0.025％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂1.5％、二乙醇胺：1.0％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例3
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：35％；水溶性无规聚醚：12％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比1：2)：2.5％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比1：1):1.0％；二乙醇胺：1.0％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.015％；苯并三氮唑钠盐：0.15％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水35％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚12％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂2.5％和聚醚改性硅消泡剂0.015％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂1.0％、二乙醇胺：1.0％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例4
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：40％；水溶性无规聚醚：12％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比2：1)：2.0％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比1：1):1.5％；二乙醇胺：1.0％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.02％；苯并三氮唑钠盐：0.2％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水40％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚12％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂2.5％和聚醚改性硅消泡剂0.02％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂1.5％、二乙醇胺：1.0％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例5
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：38％；水溶性无规聚醚：8％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比3：1)：0.5％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比2：1):2％；二乙醇胺：2.0％；防腐剂(1,3,5-三(2-羟乙基)-6氢-3嗪)：1.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.015％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.05％；苯并三氮唑钠盐：0.1％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水38％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚8％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌40min。
(2)逐滴加入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％和聚醚改性硅消泡剂0.05％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间30min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂2％、二乙醇胺：2.0％、苯丙三氮唑钠盐0.1％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.015％，搅拌均匀，搅拌时间45min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
实施例6
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：43％；水溶性无规聚醚：16％；复合极压抗磨剂(水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)质量比1：3)：3.5％；复合防锈剂(三乙醇胺硼酸酯和新癸酸质量比1：2):0.5％；二乙醇胺：0.5％；防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT))：3.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.005％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.01％；苯并三氮唑钠盐：0.5％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水43％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚16％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌60min。
(2)逐滴加入水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂3.5％和聚醚改性硅消泡剂0.01％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间40min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂0.5％、二乙醇胺：0.5％、苯丙三氮唑钠盐0.5％、防腐剂3.0％和乙二胺四乙酸二钠0.005％，搅拌均匀，搅拌时间60min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
对比例1
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：40％；水溶性无规聚醚：12％；抗磨剂水性钼：2.0％；防锈剂三乙醇胺硼酸酯:1.5％；二乙醇胺：0.5％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1.0％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.02％；苯并三氮唑钠盐：0.2％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水40％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚12％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入水性钼2％和聚醚改性硅消泡剂0.02％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入三乙醇胺硼酸酯1.5％、二乙醇胺：0.5％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
对比例2
一种新型水基液压液，其组分及其重量百分比含量为：
去离子水：40％；水溶性无规聚醚：12％；抗磨剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)：2.0％；防锈剂新癸酸:1.5％；二乙醇胺：1.5％；防腐剂(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT))：1％；乙二胺四乙酸二钠(EDTA):0.01％；消泡剂(聚醚改性硅)：0.02％；苯并三氮唑钠盐：0.2％；乙二醇：余量。各组分总量之和为100％。
一种新型水基液压液，其制备方法为：
(1)在不锈钢釜中加入去离子水40％，然后依次加入余量乙二醇和水溶性无规聚醚12％，一边搅拌一边升温反应釜，维持反应温度40～50℃，反应温度达到40℃开始计时搅拌30min。
(2)逐滴加入二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)2％和聚醚改性硅消泡剂0.02％，40～50℃下搅拌均匀，搅拌时间20min。
(3)降低温度至20～25℃，依次加入新癸酸胺1.5％、二乙醇胺：1.5％、苯丙三氮唑钠盐0.2％、防腐剂1.0％和乙二胺四乙酸二钠0.01％，搅拌均匀，搅拌时间30min，过滤可制得澄清透明的水基液压液。
将实施例1～6及对比例1、2所制备得到的液压液进行各项测试，得到的结果如表1所示
表1实施例及对比例所的产品测试结果
从上表可知，(1)相比添加单一的极压抗磨剂，在水基液压液中添加水性钼和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)构成的复合极压抗磨剂具有优异的耐磨性；(2)相比添加单一的防锈剂，在水基液压液中添加三乙醇胺硼酸酯和新癸酸构成的复合防锈剂具有优异的防锈性能，并且抗燃性，低温性和消泡性均良好。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。
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