田 田， 閆 鋒，2＊， 朱 靜， 李 玲， 王相福

（1．遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧撫順 113001；2．東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（RAL），遼寧沈陽(yáng) 110000；3．撫順石化公司石油二廠，遼寧撫順 113006）

非離子乳化劑對(duì)冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響

田 田1， 閆 鋒1，2＊， 朱 靜1， 李 玲1， 王相福3

（1．遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧撫順 113001；2．東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（RAL），遼寧沈陽(yáng) 110000；3．撫順石化公司石油二廠，遼寧撫順 113006）

在薄板冷軋過(guò)程中，軋制油的潤(rùn)滑性、穩(wěn)定性是影響薄板質(zhì)量的重要因素。遼河油田減側(cè)線油與合成酯以質(zhì)量比為7∶3的比例調(diào)合作為基礎(chǔ)油，按一定比例加入不同種類(lèi)的非離子復(fù)配乳化劑、極壓抗磨劑、防銹劑、消泡劑和防腐劑，并加入體積分?jǐn)?shù)為95%的水進(jìn)行乳化，制備冷軋油乳化液。以我國(guó)現(xiàn)行乳化液使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，著重考察非離子乳化劑中的酯類(lèi)與醚類(lèi)復(fù)配的乳化劑對(duì)冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，對(duì)于同一種基礎(chǔ)油，酯類(lèi)和醚類(lèi)的非離子復(fù)配乳化劑的乳化穩(wěn)定性比單一種類(lèi)的酯類(lèi)或醚類(lèi)復(fù)配體系要好；最終產(chǎn)品符合乳化液行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。

冷軋油乳化液； 復(fù)配； 非離子乳化劑； 乳化穩(wěn)定性

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)薄板的消費(fèi)逐年增加，人們對(duì)薄板表面的質(zhì)量要求也就更高，這就促進(jìn)了冷軋乳化液潤(rùn)滑性能的提高。而乳化液的穩(wěn)定性作為調(diào)整軋制乳化液潤(rùn)滑性能的重要手段之一，對(duì)乳化液的潤(rùn)滑和防銹等使用性能都有著重要的影響［1－2］。它主要與復(fù)配乳化劑的種類(lèi)、HLB值、用量及與基礎(chǔ)油的性質(zhì)有關(guān)［3］。

由于復(fù)合乳化劑有協(xié)同效應(yīng)［4］，通常多采用復(fù)配型乳化劑。但在選擇合適的復(fù)配乳化劑時(shí)要考慮HLB（親水親油平衡值）最大值與最小值相差不要大于5，否則得不到最佳穩(wěn)定效果。與離子型乳化劑相比，非離子乳化劑對(duì)乳液中的極壓劑沒(méi)有抵抗作用，且對(duì)水質(zhì)硬度無(wú)要求，對(duì)乳液的p H無(wú)限制，應(yīng)用范圍更廣［5］，因此本實(shí)驗(yàn)采用酯類(lèi)和醚類(lèi)的非離子表面活性劑作為研究對(duì)象。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 實(shí)驗(yàn)材料

遼河減側(cè)線油、季戊四醇油酸酯、磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類(lèi)防銹劑、有機(jī)硅消泡劑；Span，Tween，OP，MOA，平平加O系列乳化劑。

1．2 冷軋乳化液的制備流程

先將油劑質(zhì)量比為8∶1的5 g乳化油放入已裝有95 m L蒸餾水的三口瓶中，并在60℃的恒溫水浴中加熱攪拌1 h以上，靜置冷卻后觀察現(xiàn)象。

1．3 分析方法

密度GB／T 1884；運(yùn)動(dòng)黏度GB／T 265；閃點(diǎn)（開(kāi)口）GB／T 3536；酸值GB／T 264；傾點(diǎn)GB／T 3535；p H SH／T0365－92附錄A；銅片腐蝕SH／T0365－92附錄D；乳化液穩(wěn)定性SH／T 0579－94；乳液抗泡沫性能SH／T0365－92附錄E。

2 結(jié)果與討論

2．1 復(fù)配基礎(chǔ)油性能的測(cè)定

以洛陽(yáng)石化研究院制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)SH／T0365－92為依據(jù)，將遼河油田減側(cè)線油與季戊四醇油酸酯復(fù)配，復(fù)配后的基礎(chǔ)油的性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 復(fù)配軋制基礎(chǔ)油的性質(zhì)Table 1 The capabilities of the base oil for the cold－rolling oil

2．2 復(fù)配乳化劑對(duì)冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響

已知Span－80，Tween－80的HLB值，根據(jù)HLB值的加和性［7］：HLB混＝HLBa×wa＋HLBb× wb，由Span－80，Tween－80按照不同比例制備出不同HLB值的軋制乳化液。將以上的乳化液靜置24 h以后，在離心機(jī)上以2 500 r／min離心10 min，記錄乳化層高度和液體總高度。計(jì)算ES（乳化穩(wěn)定性），ES越大，說(shuō)明乳化穩(wěn)定性越好［8］。最后確定該基礎(chǔ)油對(duì)應(yīng)的HLB值為9，結(jié)果如圖1所示。

ES＝離心管中乳化層的高度／離心管中總液體高度×100%

Fig．1 Effect of the different HLB value on emulsion圖1 不同HLB值的乳化液乳化能力

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，隨著HLB值增大，乳化油從清澈透明逐漸變渾濁，且放置一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即乳化液穩(wěn)定時(shí)的HLB值的范圍由被乳化的物質(zhì)決定，而不受乳化體系的影響［9］。

2．2．1 不同種類(lèi)乳化劑的復(fù)配 在確定了該母油的最佳HLB值為9以后，篩選出其它幾種醚類(lèi)非離子乳化劑作為研究對(duì)象。在乳化的過(guò)程中，加入適量的磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類(lèi)防銹劑、有機(jī)硅消泡劑，在各自最佳的乳化工藝條件下制備乳化液。當(dāng)HLB值為9時(shí)，各種復(fù)配比例及乳化條件見(jiàn)表2。

由表2可知，第4和第5種配方的用量少，且乳化條件適中。

表2 不同種類(lèi)乳化劑的復(fù)配比例及乳化條件Table 2 The proportion of emulsifier compound and emulsification conditions

2．2．2 不同種類(lèi)乳化劑對(duì)乳化液穩(wěn)定性的影響

將以上的乳化液靜置24 h以后，在離心機(jī)上以2 500 r／min離心約10 min，記錄離心后的現(xiàn)象、乳化層高度和液體總高度，計(jì)算ES，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，對(duì)于同一種基礎(chǔ)油，酯類(lèi)和醚類(lèi)的非離子復(fù)配乳化劑的乳化穩(wěn)定性比單一種類(lèi)的酯類(lèi)或醚類(lèi)復(fù)配體系要好。

表3 不同種類(lèi)復(fù)配乳化劑對(duì)乳化液穩(wěn)定性的影響Table 3 The emulsifying effect cause by different kinds of composite emulsifier

2．2．3 油品最終配方 最終確定的冷軋油乳化液的配方為m（遼河油田減側(cè)線油）／m（季戊四醇油酸酯）＝7∶3，復(fù)配乳化劑（m（Span－80）／m（Tween－ 80）／m（O－15）／m（MOA－3）＝54∶36∶5∶5，HLB＝9），乳化劑質(zhì)量占總?cè)榛嘿|(zhì)量的0．56%，乳化溫度為50℃，乳化時(shí)間60 min，少量磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類(lèi)防銹劑、有機(jī)硅消泡劑。以秦鶴年［6］提出的乳化型軋制液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4所示。

表4 冷軋油乳化液的理化性能Table 4 The physicochemical properties of the emulsibility

荷蘭奎克公司是目前世界上黑色金屬軋制液最大的生產(chǎn)廠家，技術(shù)屬?lài)?guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品系列齊全，有N208，N428及N460等，我國(guó)用量的90%以上都是由該公司提供。從表4的數(shù)據(jù)可知，所得產(chǎn)品的性能還有幾項(xiàng)沒(méi)達(dá)到奎克公司冷軋油標(biāo)準(zhǔn)，但乳化液性能已達(dá)到我國(guó)乳化液行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。因此，國(guó)內(nèi)有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該加快技術(shù)進(jìn)步，提高冷軋油乳化液生產(chǎn)的技術(shù)水平，降低其中有害物質(zhì)和雜質(zhì)的含量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以滿(mǎn)足冷軋行業(yè)對(duì)高品質(zhì)冷軋油乳化液的需求。

3 結(jié)論

1）礦物油與合成酯以質(zhì)量比為7∶3的比例復(fù)配作為基礎(chǔ)油，加入復(fù)配乳化劑（m（Span－80）／m（Tween－80）／m（O－15）／m（MOA－3）＝54∶ 36∶5∶5，HLB值為9），適量的磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類(lèi)防銹劑和有機(jī)硅消泡劑調(diào)和，乳化溫度為50℃，乳化時(shí)間60 min，充分?jǐn)嚢柘滤卯a(chǎn)品的性能幾乎達(dá)到奎克公司冷軋油標(biāo)準(zhǔn)，乳化液性能已達(dá)到我國(guó)乳化液行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)；

2）對(duì)于同一種基礎(chǔ)油，酯類(lèi)和醚類(lèi)的非離子復(fù)配乳化劑的乳化穩(wěn)定性?xún)?yōu)于單一種類(lèi)的酯類(lèi)或醚類(lèi)復(fù)配體系。

［1］ 孫建林，張軍，蔡文通，等．鋼冷軋乳化液穩(wěn)定性及對(duì)冷軋潤(rùn)滑的影響［J］．北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（12）：99－101．

［2］ 胡漢國(guó)．國(guó)內(nèi)外冷軋寬帶鋼軋制油的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］．石油商技，2001，19（5）：12－15．

［3］ Kawamura T．Developments in the emulsion technique［J］．Nuclear physics B（Proc．suppl．），2000，85：105－110．

［4］ 何清玉，蔣國(guó)柱．鋼板冷軋乳化油的研究［J］．合成潤(rùn)滑材料，2009，36（1）：4－7．

［5］ 宋瑩，王青寧，張飛龍，等．一種環(huán)保型乳化劑復(fù)配體系的研究［J］．精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2010，18（2）：9－12．

［6］ 秦鶴年．乳化型軋制液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究［J］．潤(rùn)滑油，2003，18（3）：50－54．

［7］ 姜英濤．乳化劑的復(fù)配［J］．上海涂料，2007，45（5）：5－6．

［8］ 郭興鳳，慕運(yùn)動(dòng)，阮詩(shī)豐．不同測(cè)定方法對(duì)大豆分離蛋白乳化性測(cè)定結(jié)果的影響［J］．食品研究與開(kāi)發(fā)，2007（2）：129－131．

［9］ 劉佳，楊基和．薄鋼板冷軋軋制油預(yù)乳液的研究［J］．常州大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，23（4）：23－27．

（Ed．：YYL，CP）

Influence of Nonionic Emulsifier on Stability of Cold Rolling Emulsion

TIAN Tian1，YAN Feng1，2＊，ZHU Jing1，LI Ling1，WANG Xiang－fu3
（1．School of Petrochemical Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun Liaoning 113001，P．R．China；2．The State Key Laboratory of Rolling and Automation（RAL），Northeastern University，Shenyang Liaoning 110000，P．R．China；3．Fushun Petrochemical Company Refinery No．2 of CNPC，F(xiàn)ushun Liaoning 113006，P．R．China）

13 June 2012；revised 27 July 2012；accepted 10 September 2012

In the process of producing cold－rolled sheet，the properties of rolling oil，such as lubrication，and emulsion stability are essential factors．This study selected pentaerythrite oleate and mineral from Liao He as the base oil．Then adding in diffrernt kinds of nonionic complex emulsifying agent，EP－antiwear additive，antirusting agent，foam suppressor and preservative to the water of 90%～95%，and emulsifying．This experiment used our current industry standard for the reasearch on emulsion stability．The results show that the stability of cold rolling emulsion of the esters and ethers nonionic emulsifier to the base oil is better than a single species of esters or ethers compound system；Final products meet requirements of the emulsion industry standard：After 24 h，5%emulsion oil separating soap volume is 1．0 m L，2%emulsion oil the bubbles are completely eliminated in 5 min．

Cold rolling oil Emulsion；Combined system；Nonionic emulsifier；Stability of emulsion

TE622

A

10．3969／j．issn．1006－396X．2012．05．003

1006－396X（2012）05－0010－03

2012－06－13

田田（1987－），女，遼寧海城市，在讀碩士。

東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（RAL）開(kāi)放課題：軋制潤(rùn)滑油基礎(chǔ)理化性質(zhì)及軋制機(jī)理研究（2009008）。

＊通訊聯(lián)系人。

＊Corresponding author．Tel．：＋86－15141311920；e－mail：yfstar65＠yahoo．com．cn