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【摘要】本文介绍了一种植物油基井下液压支架用乳化油的研制过程，研制的植物油基乳化油以植物油为基础油，具有优良的润滑冷却防锈性能，不刺激皮肤，是环保型产品，适用于液压支架的移动升降要求。
【关键词】液压支架 乳化油 植物油
【中图分类号】TE626.3
0 前言
植物油具有润滑性能好、粘度指数高、挥发度低、无毒、生物降解率高、可回收利用等优良特性，让其作为液压支架用乳化油的基础油可使环境污染少、价廉、资源可再生，是环境友好型绿色基础油首选。植物油原料简便易得，资源丰富，可再生，解决了石油矿藏短缺的问题，并且植物油产品具有生物可降解性，避免了环境污染危害。
基于上述因素的综合考虑，提出了“植物油基井下液压支架乳化油的研制”项目，目的是研制出性能优良的植物油基井下液压支架乳化油，满足市场的多元需求。
1 试验方法、结果及性能测试
1.1 基础植物油的选择
植物油的主要成分是脂肪酸，其主要分子组成为三酰基甘油酯。典型的脂肪酸有饱和酸（棕榈酸、硬脂酸）、单元不饱和酸（油酸）及多元不饱和酸（亚油酸、亚麻酸）。除此之外植物油中还含有少量游离脂肪酸和部分甘油酯、0.1-0.5%的磷脂、维生素E等。作为工业级的植物油首先应提高植物油的精炼质量，除去粗油中的磷脂、蛋白质、悬浮物、水分等杂质，除去油中高凝点成分和微量水分，并脱色除臭，达到机械润滑油的基本指标要求。
由于植物油的氧化稳定性能比较差，因此本项目的关键问题之一就是选择抗氧化性能好的基础植物油。植物油中脂肪酸的结构和种类对其各种性能有决定性作用。从理论上讲，植物油中所含的饱和脂肪酸越多，其抗氧化稳定性能就越好。但实际上如果植物油中所含饱和脂肪酸过多的话，那么这种植物油在常温下就是固体，熔点高，低温流动性差，如棕榈油、椰子油等在气温15度到23度的时候就凝固，不适合做井下液压支架乳化油的基础油。因此应选用一元不饱和酸和脂肪酸含量较高而多元不饱和脂肪酸含量较低的植物油作为液压支架乳化油的基础油。菜籽油中饱和脂肪酸的含量约为3.09%，在常温下都是液体，适合作为制备乳化油基础油的原料使用。
1.2抗氧剂的选择
植物油的氧化稳定性可以通过加入抗氧添加剂复配得到提高，如加入酚型的链反应终止剂，加入二烷基二硫代氨基甲酸盐类过氧化物分解剂，加入噻二唑、苯三唑等能够与金属离子形成络合物的金属钝化剂等，一般要加入1-5%的抗氧化剂才能克服易氧化的缺陷。
酚型抗氧剂L135（进口液态），胺型抗氧剂L57（进口液态），金属钝化剂苯三唑（固态粉末），将1%的L135与1% L57的混合，再将苯三唑加入混合液中加热搅拌至溶解完全，即可得复合抗氧剂S。
1.3 防锈防腐添加剂的选择
乳化油防锈剂分为二大类：一类是油溶性防锈剂，主要是石油磺酸盐、羧酸盐等；二类是水溶性防锈剂，主要是醇胺硼酸、钼酸盐等一般都要二类防锈剂同时使用，防锈效果最好。
乳化油所用防锈防腐添加剂的添加量一般为10-15%，要综合考虑乳化体系的平衡性，选择油溶性和水溶性的复合剂。根据一般的乳化油的防锈添加剂选用原则，可以从石油磺酸盐、环烷酸锌、多元聚羧酸盐、混合酸盐、脂肪酸胺盐类、醇胺类、硼酸脂盐类、硫磷锌盐类等中选择。根据添加剂的HLB值以及与体系的复合增效性，选择A（二烷基二硫代磷酸锌盐、油溶性）、B（十二烯基丁二酸、油溶性）、C（三乙醇胺、水溶性）和D（琥珀酸衍生物、水溶性）等几个添加剂进行平衡复合实验。
由表二的结果可见，C和D的添加比例只有保持一致体系才能平衡，而且不能超过5%；B的添加比例在3%-5%都可以，考虑成本问题，选择3%，A的添加量必须大于3%腐蚀试验才能通过。因此选择A5%B3%C3%D3%的比例最为合适。
1.4 乳化剂的选择
乳化液由于水、和油的比重的差别，属于一种不稳定体系，只有选择合适的乳化剂维持体系的平衡才能达到稳定，否则就会达到油水分离。要选择合适乳化剂首先要从乳化剂的HLB值考虑。不同的基础油要达到乳化稳定所要求的所需的HLB值也不同。根据资料提供菜籽油所需的HLB值为7-9，为减少筛选难度，从多家添加剂公司寻找专用于植物油的乳化劑进行体系相溶性试验，由于单一乳化剂的HLB值范围太窄，不利于体系的稳定性，将两种乳化剂进行复合，即用主乳化剂和助乳化剂结合的方法，进一步增强体系稳定性，综合考察其对防锈等其他性能的影响，最终选择油酰蓖麻醇酸酯和改性有机胺作为乳化剂。
1.5硬水软化剂
井下液压支架用乳化油所使用的环境是煤矿井下，用的水大都是井下水，井下水大都是没有经过处理的，含有机械杂质，同时钙镁离子的含量也很高，所以在乳化油的配方中要加入一定量的软水剂，经过试验，最终选择了EDTA二钠盐作为主要抗硬水剂，该原料来源广，价格适中，效果明显，但是该原料的加入量不能超过2%，因为盐多会造成盐析。
1.6其它添加剂的选择
另外根据配方的实际需要，还可以加入一些助剂，如PH值缓冲剂、杀菌剂等。
1.7典型配方的确定
1.8 产品性能测试
按照典型配方配制的乳化油经检测，各项性能指标符合MT76的标准，检测结果如下：
2 结论
研制的植物油基井下液压支架乳化油以植物油为基础油，原材料可再生，产品具有可生物降解性和良好的皮肤适用性，不含氯、硼、苯酚和亚硝酸盐等有毒有害物质，绿色环保。
植物油基乳化油以植物油为基础油，是对传统观念植物油容易氧化等观点的挑战，但其中还有很多技术难点需要进一步的攻克，对新产品作进一步的完善和应用考察，使之更好的为井下液压支架服务。
参考资料
（1） 薛绍玲，林心勇 化学改性植物油基金属加工液的开发和应用
（2） 陈忠祥 硫磷化改性菜籽油制备极压润滑油工艺探索
（3） 苍秋菊 植物油用作液压油基础油的研究
【关键词】液压支架 乳化油 植物油
【中图分类号】TE626.3
0 前言
植物油具有润滑性能好、粘度指数高、挥发度低、无毒、生物降解率高、可回收利用等优良特性，让其作为液压支架用乳化油的基础油可使环境污染少、价廉、资源可再生，是环境友好型绿色基础油首选。植物油原料简便易得，资源丰富，可再生，解决了石油矿藏短缺的问题，并且植物油产品具有生物可降解性，避免了环境污染危害。
基于上述因素的综合考虑，提出了“植物油基井下液压支架乳化油的研制”项目，目的是研制出性能优良的植物油基井下液压支架乳化油，满足市场的多元需求。
1 试验方法、结果及性能测试
1.1 基础植物油的选择
植物油的主要成分是脂肪酸，其主要分子组成为三酰基甘油酯。典型的脂肪酸有饱和酸（棕榈酸、硬脂酸）、单元不饱和酸（油酸）及多元不饱和酸（亚油酸、亚麻酸）。除此之外植物油中还含有少量游离脂肪酸和部分甘油酯、0.1-0.5%的磷脂、维生素E等。作为工业级的植物油首先应提高植物油的精炼质量，除去粗油中的磷脂、蛋白质、悬浮物、水分等杂质，除去油中高凝点成分和微量水分，并脱色除臭，达到机械润滑油的基本指标要求。
由于植物油的氧化稳定性能比较差，因此本项目的关键问题之一就是选择抗氧化性能好的基础植物油。植物油中脂肪酸的结构和种类对其各种性能有决定性作用。从理论上讲，植物油中所含的饱和脂肪酸越多，其抗氧化稳定性能就越好。但实际上如果植物油中所含饱和脂肪酸过多的话，那么这种植物油在常温下就是固体，熔点高，低温流动性差，如棕榈油、椰子油等在气温15度到23度的时候就凝固，不适合做井下液压支架乳化油的基础油。因此应选用一元不饱和酸和脂肪酸含量较高而多元不饱和脂肪酸含量较低的植物油作为液压支架乳化油的基础油。菜籽油中饱和脂肪酸的含量约为3.09%，在常温下都是液体，适合作为制备乳化油基础油的原料使用。
1.2抗氧剂的选择
植物油的氧化稳定性可以通过加入抗氧添加剂复配得到提高，如加入酚型的链反应终止剂，加入二烷基二硫代氨基甲酸盐类过氧化物分解剂，加入噻二唑、苯三唑等能够与金属离子形成络合物的金属钝化剂等，一般要加入1-5%的抗氧化剂才能克服易氧化的缺陷。
酚型抗氧剂L135（进口液态），胺型抗氧剂L57（进口液态），金属钝化剂苯三唑（固态粉末），将1%的L135与1% L57的混合，再将苯三唑加入混合液中加热搅拌至溶解完全，即可得复合抗氧剂S。
1.3 防锈防腐添加剂的选择
乳化油防锈剂分为二大类：一类是油溶性防锈剂，主要是石油磺酸盐、羧酸盐等；二类是水溶性防锈剂，主要是醇胺硼酸、钼酸盐等一般都要二类防锈剂同时使用，防锈效果最好。
乳化油所用防锈防腐添加剂的添加量一般为10-15%，要综合考虑乳化体系的平衡性，选择油溶性和水溶性的复合剂。根据一般的乳化油的防锈添加剂选用原则，可以从石油磺酸盐、环烷酸锌、多元聚羧酸盐、混合酸盐、脂肪酸胺盐类、醇胺类、硼酸脂盐类、硫磷锌盐类等中选择。根据添加剂的HLB值以及与体系的复合增效性，选择A（二烷基二硫代磷酸锌盐、油溶性）、B（十二烯基丁二酸、油溶性）、C（三乙醇胺、水溶性）和D（琥珀酸衍生物、水溶性）等几个添加剂进行平衡复合实验。
由表二的结果可见，C和D的添加比例只有保持一致体系才能平衡，而且不能超过5%；B的添加比例在3%-5%都可以，考虑成本问题，选择3%，A的添加量必须大于3%腐蚀试验才能通过。因此选择A5%B3%C3%D3%的比例最为合适。
1.4 乳化剂的选择
乳化液由于水、和油的比重的差别，属于一种不稳定体系，只有选择合适的乳化剂维持体系的平衡才能达到稳定，否则就会达到油水分离。要选择合适乳化剂首先要从乳化剂的HLB值考虑。不同的基础油要达到乳化稳定所要求的所需的HLB值也不同。根据资料提供菜籽油所需的HLB值为7-9，为减少筛选难度，从多家添加剂公司寻找专用于植物油的乳化劑进行体系相溶性试验，由于单一乳化剂的HLB值范围太窄，不利于体系的稳定性，将两种乳化剂进行复合，即用主乳化剂和助乳化剂结合的方法，进一步增强体系稳定性，综合考察其对防锈等其他性能的影响，最终选择油酰蓖麻醇酸酯和改性有机胺作为乳化剂。
1.5硬水软化剂
井下液压支架用乳化油所使用的环境是煤矿井下，用的水大都是井下水，井下水大都是没有经过处理的，含有机械杂质，同时钙镁离子的含量也很高，所以在乳化油的配方中要加入一定量的软水剂，经过试验，最终选择了EDTA二钠盐作为主要抗硬水剂，该原料来源广，价格适中，效果明显，但是该原料的加入量不能超过2%，因为盐多会造成盐析。
1.6其它添加剂的选择
另外根据配方的实际需要，还可以加入一些助剂，如PH值缓冲剂、杀菌剂等。
1.7典型配方的确定
1.8 产品性能测试
按照典型配方配制的乳化油经检测，各项性能指标符合MT76的标准，检测结果如下：
2 结论
研制的植物油基井下液压支架乳化油以植物油为基础油，原材料可再生，产品具有可生物降解性和良好的皮肤适用性，不含氯、硼、苯酚和亚硝酸盐等有毒有害物质，绿色环保。
植物油基乳化油以植物油为基础油，是对传统观念植物油容易氧化等观点的挑战，但其中还有很多技术难点需要进一步的攻克，对新产品作进一步的完善和应用考察，使之更好的为井下液压支架服务。
参考资料
（1） 薛绍玲，林心勇 化学改性植物油基金属加工液的开发和应用
（2） 陈忠祥 硫磷化改性菜籽油制备极压润滑油工艺探索
（3） 苍秋菊 植物油用作液压油基础油的研究