本發(fā)明涉及液壓傳動介質(zhì)，具體為多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、液壓支架是煤炭行業(yè)采煤工作中非常重要的機(jī)械設(shè)備，液壓支架濃縮液是液壓支架系統(tǒng)的“血液”，起著傳動作用，其直接影響到設(shè)備的使用壽命和安全性；如果選擇不當(dāng)不僅會損壞設(shè)備，還會造成安全事故；煤礦目前使用的乳化油是以60-70%的機(jī)油為基礎(chǔ)合成的產(chǎn)品，它被稱之為“乳化油”，但是傳統(tǒng)液壓支架液的其中含有礦物油，容易析油，且屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在使用過程中仍有一定的油皂析出，造成濾網(wǎng)阻塞，需要時(shí)常清洗濾網(wǎng)，而這些析出的油皂與煤塵結(jié)合形成很難清洗的黏稠物，會給現(xiàn)場使用造成許多麻煩；同時(shí)受井下潮濕的環(huán)境容易導(dǎo)致液壓支架發(fā)生腐蝕，特別是點(diǎn)蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響井下安全。

2、目前市場上廣泛使用的半合成液壓支架用濃縮液，水基產(chǎn)品的抗腐蝕性和防銹性能欠佳，添加的無機(jī)緩蝕劑如鉬酸鹽、亞硝酸鈉具有一定的緩蝕功效，但鉬酸鈉售賣價(jià)格昂貴，亞硝酸鈉具有致癌性，而常規(guī)的羧酸類有機(jī)緩蝕劑雖然價(jià)格便宜，但其緩蝕性能整體相對較弱，限制了其使用范圍；有人曾提出選用可以形成o/w型微乳液的乳化油配制液壓支架乳化液，以解決礦井水配制乳化液時(shí)穩(wěn)定性差的問題，但是從實(shí)際使用情況看，用微乳液作為液壓支架乳化液的穩(wěn)定性較好，但防銹性較差；同時(shí)也沒有解決油基黏度偏大的問題；另外目前使用的濃縮液，還存在污染水資源的缺陷，濃縮液泄漏和廢棄排放后遇到各種復(fù)雜情況會不斷自行破乳，使礦物油游離出來；因此解決乳化液污染環(huán)境問題也迫在眉睫。

3、環(huán)氧大豆油具有單一穩(wěn)定性和可生物降解性，成為濃縮液中的綠色基礎(chǔ)油之一，其結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧基團(tuán)可以和羥基發(fā)生鍵聯(lián)反應(yīng)，具有優(yōu)秀的潤滑耐磨性；本技術(shù)旨在開發(fā)一種以植物油為基礎(chǔ)油的新型合成液壓支架濃縮液，其綜合性能不僅具有比傳統(tǒng)乳化油更優(yōu)越的特點(diǎn)，且由于配方中不再含有礦物油，環(huán)境友好，具有良好的耐腐蝕性能；方法簡便新穎，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中液壓支架用的傳統(tǒng)乳化油穩(wěn)定性差、成本高、原料缺乏、環(huán)保性能低的問題，而提供多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方及其制備方法，具有良好的抗硬水性、耐腐蝕性、生物降解性，可延長設(shè)備的使用壽命。

2、本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方由下列重量份數(shù)的原料組成：12-18份濃縮液添加劑、3-7份植物油基抗硬水緩蝕劑和75-85份去離子水。

4、濃縮液添加劑包括質(zhì)量百分比為25-40%的有機(jī)醇胺、20-35%的脂肪酸、8-15%的復(fù)合乳化劑、12-18%的潤滑抗磨劑、5-10%的乙二胺四乙酸鈉、1-2%的消泡劑。

5、有機(jī)醇胺為三乙醇胺或異丙醇胺；脂肪酸為妥爾油酸或α-亞麻酸。

6、進(jìn)一步的，復(fù)合乳化劑為甘油聚氧乙烯醚與失水山梨醇單硬脂酸酯按照質(zhì)量比為1:1復(fù)配而成。

7、進(jìn)一步的，消泡劑為蓖麻油聚氧乙烯醚和山梨糖醇酐脂肪酸酯按照質(zhì)量比為1:1復(fù)配而成。

8、進(jìn)一步的，潤滑抗磨劑為氧化石墨烯、三乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚按照質(zhì)量比為1:100:20溶于n,n-二甲基甲酰胺中，在130℃反應(yīng)5h得到。

9、進(jìn)一步的，植物油基抗硬水緩蝕劑的制備方法為：

10、步驟（1）、氮?dú)夥諊?，向裝有冷凝管、溫度計(jì)和分水器的反應(yīng)燒瓶中加入十六碳二酸和二甲苯，攪拌均勻后，加入n-(4-甲氧基苯基)乙二胺，在130-150℃下反應(yīng)2-4h進(jìn)行酰化反應(yīng)，然后在170-190℃進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，至分水器不再有水流出時(shí)，接著升溫至220-240℃減壓蒸餾，四氫呋喃洗滌，得到長鏈二酸咪唑啉中間體。制備反應(yīng)式如下：

11、

12、步驟（2）、氮?dú)夥諊拢蚍磻?yīng)燒瓶中加入長鏈二酸咪唑啉中間體和n,n-二甲基甲酰胺，攪拌均勻后，加入2-溴乙烷磺酸鈉，在90-110℃下反應(yīng)8-16h，加入氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)ph至7-9，減壓濃縮，乙醇洗滌，接著加入三溴化硼和二氯甲烷，在0-5℃下反應(yīng)12-24h，乙酸乙酯和去離子水萃取，濃縮后，得到長鏈二醇咪唑啉季銨鹽中間體。制備反應(yīng)式如下：

13、

14、步驟（3）、向反應(yīng)燒瓶中加入環(huán)氧大豆油和長鏈二醇咪唑啉季銨鹽中間體，攪拌狀態(tài)下滴加10-15滴氟硼酸，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，乙酸乙酯和去離子水萃取，減壓濃縮，得到植物油基抗硬水緩蝕劑。

15、進(jìn)一步的，步驟（1）中十六碳二酸、n-(4-甲氧基苯基)乙二胺的摩爾比為1:2.1-2.3。

16、進(jìn)一步的，步驟（2）中長鏈二酸咪唑啉中間體、2-溴乙烷磺酸鈉、三溴化硼的摩爾比例關(guān)系為1:1.2-1.4:2.5-2.8。

17、進(jìn)一步的，步驟（3）中環(huán)氧大豆油、長鏈二醇咪唑啉季銨鹽中間體的質(zhì)量比為100:10-30。

18、進(jìn)一步的，步驟（3）中反應(yīng)溫度為95-110℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。

19、進(jìn)一步的，多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方的制備方法為：將去離子水加熱至35-45℃，混合均勻，加入有機(jī)醇胺、脂肪酸、復(fù)合乳化劑，攪拌均勻后，加入潤滑抗磨劑和乙二胺四乙酸鈉，在50-65℃下攪拌40-60min，接著加入植物油基抗硬水緩蝕劑，在500-800r/min下攪拌1-2h，冷卻至30℃以下，加入消泡劑，經(jīng)過10-20μm過濾機(jī)過濾，得到多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

21、本發(fā)明以十六碳二酸、n-(4-甲氧基苯基)乙二胺為原料，用2-溴乙烷磺酸鈉作季銨化試劑，合成了長鏈二醇咪唑啉季銨鹽中間體，利用其結(jié)構(gòu)中的羥基與環(huán)氧大豆油的環(huán)氧基產(chǎn)生化學(xué)鍵聯(lián)，并與有機(jī)醇胺、脂肪酸、復(fù)合乳化劑等復(fù)合復(fù)配，得到分散性能好、緩蝕能力強(qiáng)、擠壓耐磨性能強(qiáng)的多功能液壓支架用乳化油濃縮液配方，綠色環(huán)保，可工業(yè)化生產(chǎn)。

22、（1）植物油基抗硬水緩蝕劑中含有雙環(huán)咪唑啉和季銨鹽結(jié)構(gòu)，其中雙咪唑啉的n原子和鐵的d軌道形成配位鍵產(chǎn)生化學(xué)吸附，疏水長鏈定向排列遠(yuǎn)離金屬表面，在鑄鐵表面形成了一層致密的疏水性薄膜，可以阻隔金屬表面與腐蝕性介質(zhì)；季銨鹽結(jié)構(gòu)中的n+離子可以通過靜電相互作用，吸附更多的添加劑分子到鑄鐵表面，從而在鑄鐵及鋼棒、銅棒表面形成致密的物理化學(xué)吸附膜，起到有效保護(hù)金屬基體表面的作用。

23、（2）環(huán)氧大豆油的黏度指數(shù)較大，在擠壓或摩擦過程中，很容易在摩擦表面形成一層潤滑膜，能夠有效地隔離摩擦部位，顯著降低機(jī)器的摩擦系數(shù)。同時(shí)其黏溫性能更為優(yōu)異；剛性苯環(huán)基團(tuán)結(jié)構(gòu)賦予了濃縮液高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其在高溫高壓下不易分解，能夠長時(shí)間保持其潤滑性能，不易因溫度或壓力的變化而失效，進(jìn)一步延長了濃縮液的使用壽命。

24、（3）植物油基抗硬水緩蝕劑中的磺酸鈉基團(tuán)能夠與硬水中鈣、鎂等離子發(fā)生絡(luò)合作用，形成水溶性絡(luò)合物，有效地將金屬離子分散在水中，進(jìn)一步增強(qiáng)其在硬水中的穩(wěn)定性，提高抗硬水能力。

25、（4）本發(fā)明制備的濃縮液除了能保持現(xiàn)有乳化油的安全性、耐凍融性等特點(diǎn)外，還徹底解決了乳化油析油、析皂、堵塞閥門等問題，在低溫下依舊保持流動狀態(tài)，且能夠快速恢復(fù)；同時(shí)結(jié)合環(huán)氧大豆油是可再生生物資源，無毒環(huán)保，可滿足液壓支架在苛刻的工況條件下使用。