CN101892117B - 一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂及其制备方法 - Google Patents

一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属压力加工用水基润滑剂。一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，按重量百分比计其组成为：油性剂 10～25％；含磷极压剂 3～10％；矿物油3～8％；助乳化剂 3～6％；防锈剂 1～5％；防霉剂 1～3％；消泡剂 0.1～0.3％；水余量；所述的油性剂为聚酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，其通式为
Figure DDA0000023880570000011
其中，R、R’是碳原子数为11-21的直链烷基或含一个双键的直链烯基，m1、m2为1-8之间的整数，n1、n2为0-8之间的整数，且m1+m2+n1+n2≤16；其分子量为800-1500，熔点为100-150℃。该水基润滑剂润滑性能优良，防腐防锈性好，用于镀黄铜钢丝的拉拔加工，拉拔速度快，表面残留量少。

Description

一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属压力加工用水基润滑剂，具体涉及一种用于镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂及其制备方法。
背景技术
镀黄铜钢丝一般用于汽车轮胎和高压胶管的骨架材料及硅片的切割，其镀层薄，线径细
Figure BDA0000023880560000011
强度高。其生产工艺是先镀后拉拔，拉拔是在水箱拉丝机中完成的。为了正常拉拔，水箱中必须加入水基润滑剂。水基润滑剂具有良好的润滑、冷却、清洗等作用。其主要由油性剂、极压剂、乳化剂、防腐剂、防锈剂等组成。油性剂具有润湿性，能吸附在钢丝表面起到润滑作用，减少拉拔力，降低模具的损耗。极压剂是在钢丝拉拔过程中防止钢丝与模具粘连的添加剂，极压剂一般为含有S、P、Cl等活性元素的化合物。但是现市场上使用的润滑剂拉拔残留物较多，会影响钢丝表面的质量，使钢丝与橡胶粘合不好，难以达到合格钢丝的生产要求。
Ro92148介绍了一种水基金属加工润滑剂，配方为：
硬脂酰胺环氧乙烷化合物                17％
壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯乙醇胺盐        20.5％
氯化石蜡                              7.5％
矿物油                                6％
硅消泡剂                              2.5％
三乙醇胺                              6％
水                                    余量
该水基金属加工润滑剂采用硬脂酰胺环氧乙烷化合物作油性剂，其分子量小，润滑性不够，且该润滑剂含氯，有腐蚀性，不适用于镀黄铜钢丝的高速拉拔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂及其制备方法。该制备方法简便，得到的水基润滑剂润滑性能优良，防腐防锈性好，残留少，能满足镀黄铜钢丝的高速拉拔。
为了解决本发明提出的技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：按重量百分比计其组成为：
油性剂                            10～25％
含磷极压剂                        3～10％
矿物油                            3～8％
助乳化剂                          3～6％
防锈剂                    1～5％
防霉剂                    1～3％
消泡剂                    0.1～0.3％
水余量；
所述的油性剂为聚酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，其通式为
其中，R、R’是碳原子数为11-21的直链烷基或含一个双键的直链烯基，m1、m2为1-8之间的整数，n1、n2为0-8之间的整数，且m1+m2+n1+n2≤16；
其分子量为800-1500，熔点为100-150℃。
按上述方案，所述的油性剂为乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物或乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
按上述方案，所述的油性剂的含量优选为12.5～22.5％(重量百分数)。
按上述方案，所述的含磷极压剂为可乳化的亚磷酸二酯胺盐、磷酸三甲苯酯中的一种，其含量优选为5.0～8.0％(重量百分数)。
按上述方案，所述的矿物油为7#白油、10#白油、20#白油中的一种，其含量优选为3.0～5.0％(重量百分数)。
按上述方案，所述的助乳化剂为二乙醇胺、三乙醇胺、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇(400)单油酸酯、二甘醇、乙醇中的一种或两种的混合物，其含量优选为3.5～5.5％(重量百分数)。
按上述方案，所述的防锈剂为5-甲基苯并三氮唑，苯并三氮唑，磷酸乙醇胺盐、磷酸三乙醇胺盐、硼酸乙醇胺盐、钼酸钠或钼酸钾中的一种或多种的混合物，其含量优选为3.0～5.0％(重量百分数)。
按上述方案，所述的防霉剂为六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、(2-吡啶巯醇-1-氧化物)钠中的一种或两种的混合物，其含量优选为1.0～2.0％(重量百分数)。
按上述方案，所述的消泡剂为有机硅消泡剂，其含量优选为0.1～0.2％(重量百分数)。
按上述方案，所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂的制备方法为：将油性剂与含磷极压剂、矿物油、助乳化剂升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入防霉剂、防锈剂、消泡剂，搅拌均匀即得产品。
聚酰胺是一种较好的固体润滑剂，润滑性能好，摩擦残留少，但因其水溶性差，直接用聚酰胺配制成水基润滑剂稳定性差，使用寿命短。通过将聚酰胺与环氧乙烷及环氧丙烷进行聚合反应，生成亲水性强的共聚物，再复配成水基润滑剂，其稳定性会大大提高，且润滑性好，用于镀黄铜钢丝的拉拔，表面残留量少，从而完全适用于镀黄铜钢丝的高速拉拔。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的水基润滑剂润滑性能好，用于镀黄铜钢丝的拉拔加工，拉拔速度快，表面残留量少。
(2)该水基润滑剂的制备方法工艺简便。
具体实施方式：
首先对本发明各实施例共同采用的油性剂作一些具体说明：所述的油性剂聚酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物是采用下述制备方法得到的：在耐压反应釜中，加入聚酰胺，添加KOH或NaOH催化剂，催化剂的使用量为聚酰胺重量的0.3～0.5％(重量百分数)，在150～180℃，1～3atm的压力下，加入环氧乙烷，环氧乙烷的使用量为聚酰胺重量的20％-120％(重量百分数)，熟化反应0.5-1小时，再加入环氧丙烷，环氧丙烷的使用量为聚酰胺重量的0-155％(重量百分数)，熟化反应0.5-1小时，即得聚酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。下面给出乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物和乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的具体制备方法。
乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的制备：在耐压反应釜中，加入乙撑双芥酸酰胺，添加KOH或NaOH催化剂，催化剂的使用量为乙撑双芥酸酰胺重量的0.3-0.5％(重量百分数)，在150-180℃，2.5-3atm压力下，加入环氧乙烷，环氧乙烷的使用量为乙撑双芥酸酰胺重量的37.7％(重量百分数)，熟化反应半小时，再加入环氧丙烷，环氧丙烷的使用量为乙撑双芥酸酰胺重量的49.7％(重量百分数)，熟化反应半小时，即得乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，熔点100-120℃，分子式如下：
Figure BDA0000023880560000031
乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的制备：
在耐压反应釜中，加入乙撑双硬脂酰胺，添加KOH或NaOH催化剂，催化剂的使用量为乙撑双硬脂酰胺重量的0.3-0.5％(重量百分数)，在150-180℃，1.5-2.5atm压力下，加入环氧乙烷，环氧乙烷的使用量为乙撑双硬脂酰胺重量的58.7％(重量百分数)，熟化反应半小时，再加入环氧丙烷，环氧丙烷的使用量为乙撑双硬脂酰胺重量的38.7％(重量百分数)，熟化反应半小时，即得乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，熔点130-150℃，分子式如下：
实施例1
分别按表1中的各组分含量，将乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、亚磷酸二正丁酯胺盐、10#白油、聚乙二醇(400)单油酸酯和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、磷酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得产品。
表1
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   17.5
  亚磷酸二正丁酯胺盐   6.0
  10#白油   3.0
  聚乙二醇(400)单油酸酯   3.5
  二乙醇胺   1.0
  磷酸乙醇胺盐   2.5
  5-甲基苯并三氮唑   0.20
  硅消泡剂   0.10
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   1.5
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于高压胶管编织用钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：72A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：1.35mm
成品丝直径：0.3±0.01mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：8.0-12.0
拉拔速度(m/s)：10-18
实施例2
分别按表2中的各组分将乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、磷酸三甲苯酯、20#白油、聚乙二醇(400)单油酸酯和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、磷酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。
表2
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   10.0
  磷酸三甲苯酯   8.5
  20#白油   8.0
  聚乙二醇(400)单油酸酯   4.5
  二乙醇胺   1.5
  磷酸乙醇胺盐   2.5
  5-甲基苯并三氮唑   0.30
  硅消泡剂   0.10
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   1.5
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于高压胶管编织用钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：72A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：1.35mm
成品丝直径：0.3±0.01mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：8.0-12.0
拉拔速度(m/s)：10-18
实施例3
分别按表3中的各组分将乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、亚磷酸二正丁酯胺盐、7#白油、聚乙二醇(400)单油酸酯和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、(2-吡啶巯醇-1-氧化物)钠、磷酸乙醇胺盐、苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。
表3
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   25
  亚磷酸二正丁酯胺盐   3.5
  7#白油   3.0
  聚乙二醇(400)单油酸酯   3.0
  二乙醇胺   1.0
  磷酸乙醇胺盐   3.5
  苯并三氮唑   0.20
  硅消泡剂   0.15
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   1.0
  (2-吡啶巯醇-1-氧化物)钠   0.2
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于高压胶管编织用钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：72A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：1.35mm
成品丝直径：0.3±0.01mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：8.0-12.0
拉拔速度(m/s)：10-18
实施例4
分别按表4中的各组分将乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、亚磷酸二正丁酯胺盐、10#白油、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚和三乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、磷酸乙醇胺盐、硼酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。
表4
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   17.5
  亚磷酸二正丁酯胺盐   5.5
  10#白油   4.0
  C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚   1.5
  三乙醇胺   2.5
  磷酸乙醇胺盐   2.0
  硼酸乙醇胺盐   2.5
  5-甲基苯并三氮唑   0.30
  硅消泡剂   0.20
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   1.0
  1，2-苯并异噻唑啉-3-酮   0.25
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于钢帘线用钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：82A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：0.98mm
成品丝直径：0.22±0.01mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：8.0-12.0
拉拔速度(m/s)：8-12
钢丝捻成2+7×0.22的钢帘线，与橡胶的抽出力：608N/根，明显高于标准值(≥500N/根)
实施例5
分别按表5中的各组分将乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、亚磷酸二正丁酯胺盐、10#白油、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚和三乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、磷酸乙醇胺盐、硼酸乙醇胺盐、5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。
表5
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   17.5
  亚磷酸二正丁酯胺盐   5.5
  10#白油   3.0
  C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚   2.5
  三乙醇胺   2.0
  磷酸乙醇胺盐   1.5
  硼酸乙醇胺盐   2.0
  5-甲基苯并三氮唑   0.15
  硅消泡剂   0.10
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   1.0
  2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮   0.25
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于钢帘线用钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：82A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：1.25mm
成品丝直径：0.25±0.01mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：8.0-12.0
拉拔速度(m/s)：8-12
钢丝捻成2+2×0.25的钢帘线，与橡胶的抽出力：428N/根，明显高于标准值(≥380N/根)
实施例6
分别按表6中的各组分将乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、亚磷酸二正丁酯胺盐、10#白油、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚和二乙醇胺混合，升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、钼酸钠，5-甲基苯并三氮唑和硅消泡剂，搅拌均匀即得。
表6
  组分   含量(重量百分数％)
  乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物   17.5
  亚磷酸二正丁酯胺盐   5.5
  10#白油   4.0
  C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚   1.5
  二乙醇胺   2.0
  钼酸钠   1.0
  5-甲基苯并三氮唑   0.30
  硅消泡剂   0.20
  六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪   2.0
  水   余量
本实施例的镀黄铜钢丝拉拔加工用水基润滑剂，用于切割钢丝的高速拉拔，其应用结果如下：
拉拔线材：82A电镀黄铜钢丝
拉丝机型：TB4水箱
进线直径：0.90mm
成品丝直径：0.09mm
模芯材质：碳化钨合金
水基润滑剂的使用浓度(wt％)：5.0-10.0
拉拔速度(m/s)：6-10

Claims (10)

1.一种镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：按重量百分比计其组成为：
油性剂                10～25％
含磷极压剂            3～10％
矿物油                3～8％
助乳化剂              3～6％
防锈剂                1～5％
防霉剂                1～3％
消泡剂                0.1～0.3％
水                    余量；
所述的油性剂为聚酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物，其通式为
Figure FDA0000023880550000011
其中，R、R’是碳原子数为11-21的直链烷基或含一个双键的直链烯基，m1、m2为1-8之间的整数，n1、n2为0-8之间的整数。且m1+m2+n1+n2≤16；
其分子量为800-1500，熔点为100-150℃。
2.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的油性剂为乙撑双芥酸酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物或乙撑双硬脂酰胺-环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
3.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的油性剂的含量为12.5～22.5％(重量百分数)。
4.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的含磷极压剂为可乳化的亚磷酸二酯胺盐、磷酸三甲苯酯中的一种，其含量为5.0～8.0％(重量百分数)。
5.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的矿物油为7#白油、10#白油、20#白油中的一种，其含量为3.0～5.0％(重量百分数)。
6.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的助乳化剂为二乙醇胺、三乙醇胺、C12脂肪胺聚氧乙烯(10)醚、聚乙二醇(400)单油酸酯、二甘醇、乙醇中的一种或两种的混合物，其含量为3.5～5.5％(重量百分数)。
7.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的防锈剂为5-甲基苯并三氮唑，苯并三氮唑，磷酸乙醇胺盐、磷酸三乙醇胺盐、硼酸乙醇胺盐、钼酸钠或钼酸钾中的一种或多种的混合物，其含量为3.0～5.0％(重量百分数)。
8.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的防霉剂为六氢化-1，3，5三(羟乙基)-均三嗪、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、(2-吡啶巯醇-1-氧化物)钠中的一种或两种的混合物，其含量为1.0～2.0％(重量百分数)。
9.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅消泡剂，其含量为0.1～0.2％(重量百分数)。
10.根据权利要求1所述的镀黄铜钢丝拉拔加工用的水基润滑剂的制备方法，其特征在于：将油性剂与含磷极压剂、矿物油、助乳化剂升温至90～120℃，在不断搅拌下加入90～100℃的水，然后冷却到40℃以下，再加入防霉剂、防锈剂、消泡剂，搅拌均匀即得产品。
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