本發(fā)明涉及軋鋼領(lǐng)域的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著汽車(chē)板、家電板對(duì)于高強(qiáng)度板帶鋼(hss)和超高強(qiáng)度板帶鋼(uhss)等鋼種的需求日益增加，對(duì)于軋制中所用的軋制油要求也越來(lái)越高，在高壓高速高軋制力和多壓下量的情況下，傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足軋制過(guò)程中的潤(rùn)滑，以及對(duì)于板帶鋼表面質(zhì)量的要求。在高速、高壓高軋制力和多壓下量下軋制，工作輥與軋制板帶鋼之間產(chǎn)生大量的摩擦熱，由于摩擦熱積存于工作輥表面，造成工作輥表面溫度變高，容易造成工作輥和軋制板帶鋼之間的燒傷，特別對(duì)于變形抵抗大的板帶鋼，如果潤(rùn)滑不足，則容易會(huì)發(fā)生劃傷，熱擦傷及燒傷，軋制十分困難，大大損害板帶鋼表面形貌，降低產(chǎn)品質(zhì)量。目前傳統(tǒng)的金屬軋制油，通過(guò)配方中含磷添加劑，譬如有機(jī)磷酸酯，有機(jī)磷酸胺，以及含硫添加劑，譬如硫化烯烴，有機(jī)多硫化物作為極壓抗磨劑，來(lái)保證軋制過(guò)程中的潤(rùn)滑性能。傳統(tǒng)的含硫、含磷添加劑無(wú)法滿(mǎn)足在高速、高壓高軋制力和高壓下量下軋制的潤(rùn)滑要求，在軋制中含硫、含磷添加劑與板帶鋼表面反應(yīng)形成的硫化亞鐵，磷化鐵易在高溫高壓下發(fā)生斷裂，致使反應(yīng)膜失效，導(dǎo)致邊界潤(rùn)滑不足，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞板帶鋼表面質(zhì)量和工作輥的壽命，而且也大大影響了板帶鋼的表面質(zhì)量。石墨烯是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種新型材料，其碳原子以sp2雜化的單層堆積而成的蜂巢狀二維原子晶體，其化學(xué)形態(tài)類(lèi)似碳納米管表面。石墨烯擁有良好的耐高溫耐摩擦性能，已經(jīng)在片層滑動(dòng)、摩擦磨損機(jī)理以及摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用以及有諸多的研究和報(bào)告；但是石墨烯的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與其他介質(zhì)互相作用較弱，存在很強(qiáng)的分子間作用力，難以在許多溶劑中分散。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，其潤(rùn)滑性能強(qiáng)，能保證在高速、高壓高軋制力和多壓下量下軋制的板帶鋼，具有光澤表面和高反射率，同時(shí)保證板帶鋼表面的防銹性能，還能夠保證軋機(jī)的清潔性。本發(fā)明還提供了一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油的制備方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，按照重量份數(shù)包括：基礎(chǔ)油85～90重量份，含磷添加劑1～5重量份，乳化劑2～4重量份，以及改性氧化石墨烯1～5重量份；所述改性氧化石墨烯的表面接枝有c12～c22烷基，所述改性氧化石墨烯與所述含磷添加劑在所述基礎(chǔ)油中生成配位化合物。進(jìn)一步的，所述含磷添加劑與所述改性氧化石墨烯的重量之比為1比2至2比1。進(jìn)一步的，所述基礎(chǔ)油為新戊醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、天然棕櫚油、脫脂豬油、椰子油中一種，或幾種的均相組合物。進(jìn)一步的，所述乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或高分子聚合物類(lèi)乳化劑中的至少一種。進(jìn)一步的，所述含磷添加劑選用有機(jī)磷酸酯或酸性磷酸銨鹽中的至少一種。進(jìn)一步的，所述改性氧化石墨烯的表面的c12～c22烷基是通過(guò)帶有c12～c22烷基的有機(jī)物與氧化石墨烯表面的含氧極性基團(tuán)反應(yīng)得完成接枝的。再進(jìn)一步的，所述氧化石墨烯表面的含氧極性基團(tuán)為羥基、羧基或環(huán)氧基，帶有c12～c22烷基的有機(jī)物為油酸、蓖麻油或月桂醇酸。進(jìn)一步的，所述金屬軋制油中還含有抗氧劑1～1.5重量份、含硫添加劑1～5重量份、防銹劑1～2重量份和助劑1～2重量份。再進(jìn)一步的，所述抗氧劑選用屏蔽酚型抗氧劑或胺型抗氧劑中的至少一種，所述含硫添加劑選用硫化烯烴、多硫化物或硫化油脂中的至少一種，所述防銹劑選用唑類(lèi)防銹劑、羧酸類(lèi)防銹劑或有機(jī)胺類(lèi)防銹劑中的至少一種，所述助劑選用分子量大于等于400的醇類(lèi)。實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油的制備方法，包括以下步驟：步驟a：將基礎(chǔ)油升溫至80～92℃；步驟b：將改性氧化石墨烯和含磷添加劑投入所述基礎(chǔ)油中，并使改性氧化石墨烯和含磷添加劑在80～92℃下分散于所述基礎(chǔ)油中；步驟c：將抗氧劑加入到所述基礎(chǔ)油中，通過(guò)攪拌所述抗氧劑完全溶解于所述基礎(chǔ)油中，并將所述基礎(chǔ)油降溫至50～62℃；步驟d：將防銹劑、含硫添加劑、助劑和乳化劑次添加到所述基礎(chǔ)油中，攪拌均勻得到所述金屬軋制油。采用了本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，按照重量份數(shù)包括：基礎(chǔ)油85～90重量份，含磷添加劑1～5重量份，乳化劑2～4重量份以及改性氧化石墨烯1～5重量份；所述改性氧化石墨烯的表面接枝有c12～c22烷基，所述改性氧化石墨烯與所述含磷添加劑在所述基礎(chǔ)油中生成配位化合物。其技術(shù)效果是：金屬軋制油的潤(rùn)滑性能強(qiáng)，能保證在高速、高壓高軋制力和多壓下量下軋制的板帶鋼，具有光澤表面和高反射率，同時(shí)保證板帶鋼表面的防銹性能，還能夠保證軋機(jī)的清潔性。本發(fā)明還提供了一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油的制備方法，包括以下步驟：步驟a：將基礎(chǔ)油升溫至80～92℃；步驟b：將改性氧化石墨烯和含磷添加劑投入所述基礎(chǔ)油中，并使改性氧化石墨烯和含磷添加劑在80～92℃下分散于所述基礎(chǔ)油中；步驟c：將抗氧劑加入到所述基礎(chǔ)油中，通過(guò)攪拌所述抗氧劑完全溶解于所述基礎(chǔ)油中，并將所述基礎(chǔ)油降溫至50～62℃；步驟d：將防銹劑、含硫添加劑、助劑和乳化劑次添加到所述基礎(chǔ)油中，攪拌均勻得到所述金屬軋制油。也能實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)效果。具體實(shí)施方式本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明：本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油是通過(guò)改性氧化石墨烯與含磷添加劑在基礎(chǔ)油中形成配位化合物，這種配位化合物能在金屬表面形成一層致密反應(yīng)膜，由于改性氧化石墨烯致密的分子排布，致密反應(yīng)膜不易在高溫高壓下發(fā)生斷裂，能有效改善常規(guī)金屬軋制油的潤(rùn)滑性能，在高壓高速高軋制力和多壓下量下，減輕工作輥和板帶鋼之間的熱擦傷、劃傷，提高板帶鋼表面形貌和質(zhì)量；又由于該層致密反應(yīng)膜，使板帶鋼和工作輥之間不發(fā)生直接接觸，從而保護(hù)板帶鋼表面，隔絕了氧氣與板帶鋼表面的接觸，顯著提高了板帶鋼表面的防銹性能，提高了軋機(jī)的清潔性，也使板帶鋼表面的光澤度，反射率顯著提升。未改性的氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)式為：改性氧化石墨烯的制備方法為：先通過(guò)化學(xué)氧化，使石墨烯表面帶有羥基，羧基以及環(huán)氧基團(tuán)等高反應(yīng)活性的含氧極性基團(tuán)，得到未改性的氧化石墨烯。再通過(guò)帶有c12～c22烷基的有機(jī)物與含氧極性基團(tuán)的反應(yīng)，在未改性氧化石墨烯表面進(jìn)行c12～c22烷基的接枝，從而在氧化石墨烯的表面引入c12～c22烷基的接枝，得到改性氧化石墨烯。相比未改性的氧化石墨烯，改性氧化石墨烯具有油溶性，在基礎(chǔ)油中的分散性更好，能夠在基礎(chǔ)油中與含磷添加劑發(fā)生配位反應(yīng)，生成配位化合物。常用的帶有c12～c22烷基的有機(jī)物，包括油酸、蓖麻油、月桂醇酸等。本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，按照重量份數(shù)包括以下組分:基礎(chǔ)油85～90重量份，抗氧劑1～1.5重量份，含硫添加劑1～5重量份，含磷添加劑1～5重量份，防銹劑1～2重量份，助劑1～2重量份，乳化劑2～4重量份，改性氧化石墨烯1～5重量份。其中，基礎(chǔ)油選用多元醇酯，譬如新戊醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、天然棕櫚油、脫脂豬油和精煉椰子油中的一種，或幾種的均相組合物?？寡鮿┻x用屏蔽酚型抗氧劑或胺型抗氧劑中的至少一種。含硫添加劑選用硫化烯烴、多硫化物或硫化油脂中一種或幾種的組合物。含磷添加劑選用有機(jī)磷酸酯或酸性磷酸銨鹽中的至少一種。防銹劑選用唑類(lèi)防銹劑、羧酸類(lèi)防銹劑或有機(jī)胺類(lèi)防銹劑中的至少一種。所述助劑選用分子量大于400的醇類(lèi)；所述乳化劑選用脂肪醇聚氧乙烯醚和高分子聚合物類(lèi)乳化劑中的至少一種。上述的一種含有改性氧化石墨稀的金屬軋制油，其中，所述改性氧化石墨烯為改性油溶性氧化石墨烯；須保證和含磷添加劑與改性氧化石墨烯的重量之比為1比2至2比1。本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨稀的金屬軋制油的制備方法，包括以下步驟：步驟a：將基礎(chǔ)油加入到容器內(nèi)，升溫至80～92℃；步驟b：將改性氧化石墨烯和含磷添加劑投入所述容器內(nèi)，在80～92℃下攪拌均勻，使改性氧化石墨烯和含磷添加劑在基礎(chǔ)油中分散。步驟c：將固體狀的抗氧劑加入到所述基礎(chǔ)油中，并攪拌至固體狀的抗氧劑完全溶解在所述基礎(chǔ)油中后，將所述基礎(chǔ)油降溫至50～62℃。步驟d：將防銹劑、含硫添加劑、助劑和乳化劑依次添加到所述基礎(chǔ)油中，攪拌均勻即得到本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨稀的金屬軋制油。下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的具體說(shuō)明：實(shí)施例1：基礎(chǔ)油：三羥甲基丙烷油酸酯51.0重量份和天然棕櫚油38.3重量份；抗氧劑：2,6-二叔丁基-a-二甲氨基-對(duì)甲酚1.5重量份；防銹劑：苯并三氮唑1.5重量份：含硫添加劑：二烷基多硫化物2.5重量份；助劑：分子量1000的聚乙二醇0.8重量份；乳化劑：c16-c18脂肪醇聚氧乙烯醚0.9重量份和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.5重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽0.5重量份和油醇聚氧乙烯磷酸酯0.5重量份；改性氧化石墨烯2.0重量份；含磷添加劑和改性氧化石墨烯的重量之比為1比2。改性氧化石墨烯表面接枝蓖麻油。實(shí)施例2：基礎(chǔ)油：季戊四醇椰子油酸/油酸混酸四酯45.0重量份和脫脂豬油42.0重量份；抗氧劑：二辛基二苯胺0.8重量份；防銹劑：甲苯并三氮唑1.2重量份；含硫添加劑：十二烷基多硫添加劑2.0重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽1.5重量份和脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯1.5重量份；助劑：己二醇0.9重量份；乳化劑：α-氫-ω-羥基-聚氧乙烯、d-糖醇醚1.3重量份和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.8重量份；改性氧化石墨烯3.0重量份。含磷添加劑和改性氧化石墨烯的重量之比為1比1。改性氧化石墨烯表面接枝油酸。實(shí)施例3基礎(chǔ)油：三羥甲基丙烷油酸酯61.0重量份和精煉椰子油27.5重量份；抗氧劑：2,6-二叔丁基-a-二甲氨基-對(duì)甲酚1.0重量份；防銹劑：苯并三氮唑1.0重量份；含硫添加劑；二烷基多硫化物2.5重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽1.5重量份和油醇聚氧乙烯磷酸酯0.5重量份；助劑：分子量2000的聚乙二醇1.0重量份；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯1.5重量份和失水山梨醇脂肪酸酯1.5重量份；改性氧化石墨烯1.0重量份。含磷添加劑和改性氧化石墨烯的重量之比為2比1。改性氧化石墨烯表面接枝油酸。實(shí)施例4基礎(chǔ)油：三羥甲基丙烷油酸酯60.0重量份和精煉椰子油25.5重量份；抗氧劑：2,6-二叔丁基-a-二甲氨基-對(duì)甲酚1.0重量份；防銹劑：苯并三氮唑1.0重量份；含硫添加劑；二烷基多硫化物1.5重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽1.5重量份和油醇聚氧乙烯磷酸酯1.5重量份；助劑：分子量2000的聚乙二醇1.0重量份；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯1.5重量份和失水山梨醇脂肪酸酯0.5重量份；改性氧化石墨烯5.0重量份。含磷添加劑和改性氧化石墨烯的重量之比為3比5。改性氧化石墨烯表面接枝油酸。實(shí)施例5基礎(chǔ)油：三羥甲基丙烷油酸酯60.0重量份和精煉椰子油25.5重量份；抗氧劑：2,6-二叔丁基-a-二甲氨基-對(duì)甲酚1.0重量份；防銹劑：苯并三氮唑1.0重量份；含硫添加劑；二烷基多硫化物1.5重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽2.5重量份和油醇聚氧乙烯磷酸酯2.5重量份；助劑：分子量2000的聚乙二醇1.0重量份；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯1.5重量份和失水山梨醇脂肪酸酯0.5重量份；改性氧化石墨烯3.0重量份。含磷添加劑和改性氧化石墨烯的重量之比為5比3。改性氧化石墨烯表面接枝油酸。對(duì)比實(shí)施例：基礎(chǔ)油：三羥甲基丙烷油酸酯60.0重量份和精煉椰子油25.5重量份；抗氧劑：2,6-二叔丁基-a-二甲氨基-對(duì)甲酚1.0重量份；防銹劑：苯并三氮唑1.0重量份；含硫添加劑；二烷基多硫化物1.5重量份；含磷添加劑：烷基胺磷酸鹽2.5重量份和油醇聚氧乙烯磷酸酯2.5重量份；助劑：分子量2000的聚乙二醇1.0重量份；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯1.5重量份和失水山梨醇脂肪酸酯0.5重量份。潤(rùn)滑性能試驗(yàn)：為評(píng)估本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨稀的金屬軋制油的潤(rùn)滑性能，使用濟(jì)南恒旭試驗(yàn)機(jī)技術(shù)有限公司的mfw-02型往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，分別評(píng)價(jià)和比較了本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油與對(duì)比實(shí)施例的潤(rùn)滑性能。測(cè)試過(guò)程如下：將涂覆有金屬軋制油的鋼制摩擦頭，于4.5kg的載荷下，在一已加熱至225℃，由q-lab公司提供的q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼上作往復(fù)式劃弧運(yùn)動(dòng)，摩擦頭的移動(dòng)速度為200cm/min,摩擦頭上的加油量5μl。q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼下為加熱臺(tái)，連有一力矩傳感器。該傳感器將試驗(yàn)力矩傳輸?shù)诫娔X中，經(jīng)計(jì)算，轉(zhuǎn)化為一系列摩擦系數(shù)。該摩擦頭從q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最右端，記為半個(gè)周期；再運(yùn)動(dòng)回最左端，記為一個(gè)周期。以后依次類(lèi)推。最終結(jié)果取前2-5個(gè)周期的摩擦系數(shù)的平均值，作為該油品在225℃下，q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼表面的摩擦系數(shù)，予以記錄。一般而言，前半個(gè)周期，即摩擦頭由q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼最左端移至最右端的過(guò)程，是所謂有效潤(rùn)滑膜層建立的過(guò)程，之后該膜層趨于平衡，達(dá)到穩(wěn)定的潤(rùn)滑狀態(tài)。通過(guò)比較前半個(gè)周期的摩擦特性，可以很好地反映金屬軋制油在225℃下的潤(rùn)滑特性，以及在225℃下，于新鮮的軋件表面，建立潤(rùn)滑膜層的情況。表1，實(shí)施例1至5與對(duì)比實(shí)施例的高溫摩擦性能比較由高溫摩擦實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，能夠顯著降低摩擦頭在q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼上的平均摩擦系數(shù)。從第一周期摩擦系數(shù)可以看出，本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油使q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼摩表面擦系數(shù)更低，在q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼上的潤(rùn)滑反應(yīng)膜更有效，表面含有改性石墨稀的金屬軋制油能更迅速地在q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼上建立有效而牢固的潤(rùn)滑反應(yīng)油膜層。同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)后，q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼表面均一，色澤光亮，無(wú)膜破現(xiàn)象，表明了本發(fā)明一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油，能夠顯著提高軋制油的潤(rùn)滑性能。防銹性能試驗(yàn)：為評(píng)估本發(fā)明的一種改性氧化石墨烯在金屬軋制油的防銹性能，使用無(wú)錫惠爾環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備廠提供的高性能恒溫恒濕試驗(yàn)箱，分別評(píng)價(jià)和比較了本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油的實(shí)施例1～5與對(duì)比實(shí)施例的防銹性能。測(cè)試過(guò)程如下：將本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油的實(shí)施例1～5與對(duì)比實(shí)施例2kg分別用輥?zhàn)泳鶆虻耐吭趒-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼上，每個(gè)產(chǎn)品至少取4塊板，每板至少浸涂5秒鐘，然后將涂好的q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼垂直懸掛在試驗(yàn)箱里，環(huán)境無(wú)塵且溫度在18至24℃之間，試驗(yàn)箱的相對(duì)濕度須低于75％的無(wú)腐蝕性的大氣環(huán)境下。試驗(yàn)箱會(huì)間隔性將溫度提升至60至70℃加熱循環(huán)，當(dāng)樣q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼的銹蝕超出如下標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)束。銹蝕的標(biāo)準(zhǔn)如下：3個(gè)直徑小于1mm的小銹斑，或2個(gè)直徑小于1mm的小銹斑及1個(gè)直徑為1-3mm的中等銹斑；或2個(gè)直徑為1-3mm的中等銹斑，或1個(gè)直徑>3mm的大銹斑。記錄從試驗(yàn)開(kāi)始到樣品超出銹蝕標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)，即q-panel標(biāo)準(zhǔn)板帶鋼的循環(huán)次數(shù)。由上述實(shí)驗(yàn)可知，本發(fā)明一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油進(jìn)行防銹性能的測(cè)試，樣品試驗(yàn)的天數(shù)顯著延長(zhǎng)，換而言之，本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油比同類(lèi)產(chǎn)品的防銹能力強(qiáng)，從而可以得出本發(fā)明的一種含有改性氧化石墨烯的金屬軋制油能夠顯著提升板帶鋼表面的防銹性能。表2，實(shí)施例1～5與對(duì)比實(shí)施例的防銹性能性能比較產(chǎn)品名稱(chēng)試驗(yàn)箱溫度試驗(yàn)箱濕度未超出標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)實(shí)施例160±3℃<75％43天實(shí)施例260±3℃<75％45天實(shí)施例360±3℃<75％42天實(shí)施例460±3℃<75％43天實(shí)施例560±3℃<75％41天對(duì)比實(shí)施例60±3℃<75％21天本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12