非離子乳化劑對冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響

田 田， 閆 鋒，2＊， 朱 靜， 李 玲， 王相福

（1．遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧撫順 113001；2．東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（RAL），遼寧沈陽 110000；3．撫順石化公司石油二廠，遼寧撫順 113006）

非離子乳化劑對冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響

田 田1， 閆 鋒1，2＊， 朱 靜1， 李 玲1， 王相福3

（1．遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧撫順 113001；2．東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（RAL），遼寧沈陽 110000；3．撫順石化公司石油二廠，遼寧撫順 113006）

在薄板冷軋過程中，軋制油的潤滑性、穩(wěn)定性是影響薄板質量的重要因素。遼河油田減側線油與合成酯以質量比為7∶3的比例調合作為基礎油，按一定比例加入不同種類的非離子復配乳化劑、極壓抗磨劑、防銹劑、消泡劑和防腐劑，并加入體積分數(shù)為95%的水進行乳化，制備冷軋油乳化液。以我國現(xiàn)行乳化液使用行業(yè)標準為依據(jù)，著重考察非離子乳化劑中的酯類與醚類復配的乳化劑對冷軋油乳化穩(wěn)定性的影響。結果表明，對于同一種基礎油，酯類和醚類的非離子復配乳化劑的乳化穩(wěn)定性比單一種類的酯類或醚類復配體系要好；最終產品符合乳化液行業(yè)使用標準。

冷軋油乳化液； 復配； 非離子乳化劑； 乳化穩(wěn)定性

隨著國民經濟的不斷發(fā)展，對薄板的消費逐年增加，人們對薄板表面的質量要求也就更高，這就促進了冷軋乳化液潤滑性能的提高。而乳化液的穩(wěn)定性作為調整軋制乳化液潤滑性能的重要手段之一，對乳化液的潤滑和防銹等使用性能都有著重要的影響［1－2］。它主要與復配乳化劑的種類、HLB值、用量及與基礎油的性質有關［3］。

由于復合乳化劑有協(xié)同效應［4］，通常多采用復配型乳化劑。但在選擇合適的復配乳化劑時要考慮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，非離子乳化劑對乳液中的極壓劑沒有抵抗作用，且對水質硬度無要求，對乳液的p H無限制，應用范圍更廣［5］，因此本實驗采用酯類和醚類的非離子表面活性劑作為研究對象。

1 實驗部分

1．1 實驗材料

遼河減側線油、季戊四醇油酸酯、磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類防銹劑、有機硅消泡劑；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；運動黏度GB／T 265；閃點（開口）GB／T 3536；酸值GB／T 264；傾點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 結果與討論

2．1 復配基礎油性能的測定

以洛陽石化研究院制定的行業(yè)標準，編號SH／T0365－92為依據(jù)，將遼河油田減側線油與季戊四醇油酸酯復配，復配后的基礎油的性質與標準對比，結果見表1。

表1 復配軋制基礎油的性質Table 1 The capabilities of the base oil for the cold－rolling oil

2．2 復配乳化劑對冷軋油乳化穩(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，在離心機上以2 500 r／min離心10 min，記錄乳化層高度和液體總高度。計算ES（乳化穩(wěn)定性），ES越大，說明乳化穩(wěn)定性越好［8］。最后確定該基礎油對應的HLB值為9，結果如圖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

實驗過程中還發(fā)現(xiàn)，隨著HLB值增大，乳化油從清澈透明逐漸變渾濁，且放置一段時間會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即乳化液穩(wěn)定時的HLB值的范圍由被乳化的物質決定，而不受乳化體系的影響［9］。

2．2．1 不同種類乳化劑的復配 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非離子乳化劑作為研究對象。在乳化的過程中，加入適量的磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類防銹劑、有機硅消泡劑，在各自最佳的乳化工藝條件下制備乳化液。當HLB值為9時，各種復配比例及乳化條件見表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 不同種類乳化劑的復配比例及乳化條件Table 2 The proportion of emulsifier compound and emulsification conditions

2．2．2 不同種類乳化劑對乳化液穩(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，計算ES，結果見表3。由表3可知，對于同一種基礎油，酯類和醚類的非離子復配乳化劑的乳化穩(wěn)定性比單一種類的酯類或醚類復配體系要好。

表3 不同種類復配乳化劑對乳化液穩(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（遼河油田減側線油）／m（季戊四醇油酸酯）＝7∶3，復配乳化劑（m（Span－80）／m（Tween－ 80）／m（O－15）／m（MOA－3）＝54∶36∶5∶5，HLB＝9），乳化劑質量占總乳化液質量的0．56%，乳化溫度為50℃，乳化時間60 min，少量磷系極壓抗磨劑、石油磺酸鹽類防銹劑、有機硅消泡劑。以秦鶴年［6］提出的乳化型軋制液質量標準為依據(jù)，與國外同類產品性能進行對比，結果如表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廠家，技術屬國際先進水平，產品系列齊全，有N208，N428及N460等，我國用量的90%以上都是由該公司提供。從表4的數(shù)據(jù)可知，所得產品的性能還有幾項沒達到奎克公司冷軋油標準，但乳化液性能已達到我國乳化液行業(yè)使用標準。因此，國內有關生產企業(yè)應該加快技術進步，提高冷軋油乳化液生產的技術水平，降低其中有害物質和雜質的含量，降低生產成本，提高產品質量，以滿足冷軋行業(yè)對高品質冷軋油乳化液的需求。

3 結論

1）礦物油與合成酯以質量比為7∶3的比例復配作為基礎油，加入復配乳化劑（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、石油磺酸鹽類防銹劑和有機硅消泡劑調和，乳化溫度為50℃，乳化時間60 min，充分攪拌下所得產品的性能幾乎達到奎克公司冷軋油標準，乳化液性能已達到我國乳化液行業(yè)使用標準；

2）對于同一種基礎油，酯類和醚類的非離子復配乳化劑的乳化穩(wěn)定性優(yōu)于單一種類的酯類或醚類復配體系。

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

［2］ 胡漢國．國內外冷軋寬帶鋼軋制油的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［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，蔣國柱．鋼板冷軋乳化油的研究［J］．合成潤滑材料，2009，36（1）：4－7．

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

［6］ 秦鶴年．乳化型軋制液的質量標準研究［J］．潤滑油，2003，18（3）：50－54．

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

［8］ 郭興鳳，慕運動，阮詩豐．不同測定方法對大豆分離蛋白乳化性測定結果的影響［J］．食品研究與開發(fā)，2007（2）：129－131．

［9］ 劉佳，楊基和．薄鋼板冷軋軋制油預乳液的研究［J］．常州大學學報：自然科學版，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。

東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（RAL）開放課題：軋制潤滑油基礎理化性質及軋制機理研究（2009008）。

＊通訊聯(lián)系人。

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