专利名称：金属拉丝用润滑剂及其配制方法
专利说明 本发明涉及以氧化聚乙烯为主要成份的水基润滑剂技术，特别是涉及金属成型加工用的以氧化聚乙烯为主要成份的水基混合物润滑剂及其配制方法。
众所周知，在冶金领域内用于金属拉丝的润滑剂是以脂肪酸皂、动植物油、矿物油为基本润滑组成物，这样的润滑剂润滑性能差，不能适应高速拉丝润滑的要求。
苏联SU1122686介绍了一种用于金属拉丝的润滑剂，是含氧化聚乙烯的油基润滑剂，其重量百分组成是 氧化聚乙烯 0.5-1.0 矿物油 3.6-7.1 单乙醇胺C10-16合成 脂肪酸聚氧乙烯醚 0.1-0.15 三乙醇胺 0.1-0.15 磺酸钠 0.8-1.6 水 余量 显然，这种润滑剂是含矿物油的润滑剂，其矿物油含量为总固含量的70.5%，氧化聚乙烯含量为总固含量的10%。这种润滑剂在使用浓度10%条件下，可使金属拉丝速度为用普通脂肪酸皂类润滑时的拉丝速度的2倍，但是其拉丝模为人工金刚石和天然钻石模，这种模具造价昂贵，会使生产成本增加。此外，这种润滑剂产品浓度仅为5-10%，使用浓度高达10%，这样致使包装运输费用较高，也使拉丝生产成本增加。
C10-18胺或其衍生物中一种或多种的混合物。
上述种种添加剂在本发明的润滑剂浓缩物中总用量为其总量的0-15%，这需根据用户的要求进行选择使用。
本发明润滑剂与SU1122686描述的润滑剂区别在于，本润滑剂是一种高水基润滑剂，固含量中不含矿物油，润滑剂浓缩物固含量为20-40%，而氧化聚乙烯量占固含量的18-80%，能适用于金属在碳化钨模上高速拉拔，特别适用于镀黄铜钢丝高速拉拔，还可用于金属压延、轧制、变薄拉涂等加工润滑。
SU1122686描述的润滑剂固含量仅5-10%，而固含量中矿物油占70%，该润滑剂适应于钻石模，不适应碳化钨模高速拉丝。
本润滑剂浓缩物与SU1122686描述的润滑剂相比，其优点在于固含量提高2-8倍，可节约运输费用，使用浓度降低3-5倍，因而可降低拉丝生产成本，能适应碳化钨合金模具高速拉丝。与普通脂肪酸皂类润滑剂相比，能使拉(拔)丝速度提高2.5-3倍。
制备本润滑剂浓缩物的方法是将计量的氧化聚乙烯与零量至计量的混合乳化剂混合后，升温到80-160℃，最好为90-140℃，在不断搅拌下，一次或分次加入余下的零量至计量的混合乳化剂，加完后，一次或分次加入计量的90-100℃的水，然后冷却到40℃以下即得产品。亦可根据需要将前述其他添加剂计量后一次或分次加入到氧化聚乙烯混合物后再按上面制备操作进行，或者待氧化聚乙烯与乳化剂，水搅拌混合反应好、冷却到40℃以下后，再根据需要加入计量的抗磨极压添加剂、螯合剂、防霉剂、助乳化剂、防锈剂、防腐剂、指示剂、消泡剂及其他增加固含量的化合物等，搅拌均匀即得所需要的产品。
下面结合实例进一步说明本润滑剂组成及配制方法 实施例1-9， 按照前述润滑剂浓缩物的制备方法，采用L9(43)正交试验法配方，结果如表1。
注1、PH值用6.4-8.0精密PH试纸检验， 2、表面张力按复旦大学编“物理化学试验”(人民出版社出版)最大气泡法测定。
3、摩擦系数用MHK-500环块磨损试验机按SY2685-82法进行试验，由武汉工学院摩擦学研究所提供。
我国用于钢丝拉丝的模具皆为碳化钨合金模，使用这种模具以普通脂肪酸皂类润滑剂润滑拉丝，拉丝速度只能达到300米/分，远远不能满足拉丝速度＞700米/分的要求。
本发明之目的是制备一种性能优良、能满足用碳化钨模拉丝速度＞700米/分要求的润滑剂浓缩物，这种浓缩物中固含量较高，使用浓度可较低，因而降低运输包装费用，降低拉丝生产成本。
为了实现发明目的，研制出一种油-水乳化润滑剂浓缩物，其基本重量百分组成是 一般 更佳 氧化聚乙烯 5-20 8-15 HLB值≥8的乳化剂 5-22.5 7.5-15 其他添加剂 0-15 0-15 水 余量 余量 将上述浓缩物加入水中即形成一种油-水乳化液，应用于金属拉丝润滑，在应用润滑液中固含量0.5%-10%，最好1-3%，即水含量90-99.5%，最好97-99%。
本发明的润滑剂中使用的氧化聚乙烯，分子量范围500-10000，酸值范围10-60mgKOH/g、是由高压聚乙烯或低压聚乙烯，或者是其相应的付产物催化氧化而得，可以在市场购买，亦可自制。本润滑剂浓缩物中氧化聚乙烯的用量为浓缩物中固含量总量的18-80%，最佳为33-50%。
本发明的润滑剂中使用的乳化剂可以是离子型、非离子型或者是它们的复合型。本发明中使用了一种混合乳化剂，其中离子型乳化剂为松香酸皂和C10-18酸皂的混合物，其重量比为松香酸皂∶C10-18酸皂＝2.2～3.5∶1，更佳为2.5～3.0∶1，非离子型乳化剂由C10-16脂肪酸醇酰胺和OP-10的衍生物组成，其重量比为C10-16脂肪酸醇酰胺∶OP-10衍生物＝1∶2～8.5，更佳为1∶3～5。本发明中使用的混合乳剂重量比为，离子型混合乳化剂∶非离子型混合乳化剂＝1∶1.5～3.5，更佳为1∶1.8～3.5。在本润滑剂浓缩物中混合乳化剂重量为5-22.5%，更佳为7.5-15%。
本润滑剂浓缩物中其他添加剂有抗磨极压添加剂、螯合剂、防霉剂、助乳化剂，有时还需加金属防锈剂、防腐剂，以及指示剂、消泡剂，为了增加固含量还加些其他化合物。
所述抗磨极压添加剂为烷基的磷酸酯或/和亚磷酸酯，硫代磷酸酯、硫代磷酸酯钼酸盐。其烷基可以是C10-18直链烷基、C10-18带支链烷基或芳烷基，也可以是C7-18烷基醇聚氧乙烯4-125醚，C7-10烷基酚聚氧乙烯4-15醚，C7-18烷基酸聚氧乙烯4-25醚等。
选用的螯合剂是HEDP、ATMP、EDTA、吗啉、氨基三乙酸及上述化合物的钠盐或胺盐中一种或多种的混合物。
选用的防霉剂为甲醛衍生物或水扬酸及其衍生物、苯甲酸钠。
选用的助乳化剂为聚乙二醇200-600或二甘醇、乙醇、三乙醇胺。
加工铁及其铁合金时，需加铁类金属防锈剂，选用磷酸盐、亚磷酸盐、偏磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐、C5-10烷基磷酸盐、C5-10烷基硼酸盐、C2-10烷醇磷酸盐、C2-10烷醇硼酸盐中一种或几种的混合物。
加工铜和铜合金材料时，本润滑剂浓缩物中需添铜和铜合金防腐剂，如苯并三氮唑及其衍生物，甲基苯并三氮唑、硝基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、巯基苯并咪唑，以及这些化合物的钠盐、钾盐、胺盐中一种或多种的混合物。
指示剂可根据需要选用甲基橙、酚酞、百里香酚兰、紫脲酸铵、雀石缘中一种。
在配制或应用过程中，若搅拌冲击厉害，泡沫多时，则需加消泡剂，如硅酮乳化液，或氧化乙烯-氧化丙烯多级嵌段共聚物，或不超过浓缩物含量5%的低粘度液体石腊。
为了增加固含量时，可以加入硫化油脂、脂肪酸酯、C10-18脂肪酸C2-9烷基醇胺盐、 由实验例1-9可以看出，本润滑剂是一种低表面张力、低摩擦系数的润滑体系。
通过正交分析、本润滑剂的最佳组成为 成份 重量百分比% 氧化聚乙烯 8-15 混合乳化剂 7.5-15 水 余量 实施例10本润滑剂体系与其他添加剂复配，制成一种用于镀黄铜钢线拉丝润滑剂浓缩物，其组成是 成份 重量百分比 氧化聚乙烯 10 混合乳化剂 13.5 三乙醇胺磷酸盐 2.5 磺化油脂 4 苯并三唑 0.5 水 余量 该组成物用于镀黄铜钢丝高速拉拔，其应用结果如下 拉拔线材高压镀铜编织钢丝 进线直径1.35mm 成品丝直径0.3±0.01mm 模芯材质碳化钨合金 下面是几个配制方法例。
实施例11，将计量的氧化聚乙烯与计量的混合乳化剂混合后，升温到80-160℃，最好为90-140℃，在不断搅拌下加入计量的90-100℃的水，然后冷却至40℃以下，即得本发明的润滑剂浓缩物。
实施例12，将计量的氧化聚乙烯与计量的1/3混合乳化剂混合后，升温至80-160℃，最好为90-140℃，在不断搅拌下加入余下的混合乳化剂，并使之混匀，继续搅拌1-30分钟，最好2-15分钟，然后加入计量的90-100℃的水，并冷却至40℃以下，即制得本发明的润滑剂浓缩物，此法产品很稳定。
实施例13，将计量的氧化聚乙烯与计量的1/5～2/5混合乳化剂混合后，升温至80-160℃，最好为90-140℃，在不断搅拌下再加入计量的1/5～2/5混合乳化剂并使之混匀，继续搅拌1-30分钟，最好2-15分钟，然后加入计量的90-100℃的水，并冷却到40℃以下，再加入余下的混合乳化剂，即制得本润滑剂浓缩物。
实施例14，本法大致同实施例11-13的方法，只是将计量的水分两次加入，即先将计量的90-100℃水的15-30%加入到90-140℃的混合物中，使其温度降至90-98℃，然后将90-98℃的混合物加入到余下的70-85%的水中，并使之冷却至40℃以下，即制得本发明的润滑剂浓缩物。
实施例15，此法是将其他添加剂计量后加入到氧化聚乙烯的混合物中，再按实施例11-14中任一方法步骤进行操作来制取润滑剂浓缩物。
实施例16，将其他添加剂计量后部分加入到氧化聚乙烯的混合物中，再按实施11-14中任一方法步骤进行操作，待物料冷却至40℃以下后，加入余下的其他添加剂，制取润滑剂浓缩物产品。
实施例17，先按实施例11-14中任一种方法取料，混合等操作，待其冷却至40℃以下后，加入其他添加剂，搅拌均匀，即得需要的润滑剂浓缩物产品。
权利要求
1、一种用于金属拉拔的润滑剂，其特征是它不含矿物油，而是含水、氧化聚乙烯、HLB值≥8乳化剂，或者还含有其他添加剂，如抗磨极压剂或/和螯合剂、防霉剂、助乳化剂、金属防锈剂、防腐剂、指示剂、消泡剂、及可增加固含量的其他化合物的组合物，用水稀释到含固量0.5-10%后，适用于金属在碳化钨模上高速拉拔丝，该组合物的重量百分组成是
氧化聚乙烯5-20
LHB值≥8的乳化剂 5-22.5
其他添加剂0-15
水余量
2、如权利要求1所述金属拉拔用润滑剂，其特征是最佳重量百分组成为氧化聚乙烯8-15，HLB值≥8乳化剂7.5-15，其他添加剂0-15，余量为水。
3、如权利要求1或2所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用的氧化聚乙烯是分子量范围为500-10000，酸值为10-60mg KOH/g的物质。
4、如权利要求1所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用乳化剂为离子型混合乳化剂与非离子乳化剂的混合物，其重量比为离子型乳化剂混合物∶非离子型乳化剂混物＝1∶1.5～3.5。
5、如权利要求4所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用混合乳化剂，更佳是重量比为离子型乳化剂∶非离子型乳化剂＝1∶1.8～3.5的混合乳化剂。
6、如权利要求4或5所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用混合乳化剂的离子型乳化剂为松香酸皂和C10-18酸皂的混合物，其重量比为松香酸皂∶C10-18酸皂＝2.2～3.5
7、如权利要求6所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用混合乳化剂的离子型乳化剂混合物更佳重量比为松香酸皂∶C10-18酸皂＝2.5～3.0∶1。
8、如权利要求4所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用的混合乳化剂的非离子型乳化剂为C10-16脂肪酸醇酰胺和OP-10的衍生物组成，其重量比为C10-16酯肪酸醇酰胺∶OP-10衍生物＝1∶2～8.5。
9、如权利要求8所述金属拉拔用润滑剂，其特征是所用非离子型乳化剂混合物、更好为C10-16脂肪酸醇酰胺∶OP-10衍生物＝1∶3～5。
10、制备权利要求1所述金属拉拔用润滑剂的方法，其特征是将计量的氧化聚乙烯与计量至零量的混合乳化剂混合后，升温到80-160℃，在不断搅拌下，一次或分次加入余下的零量至计量混合乳化剂，加完后，一次或分次加入计量的90-100℃的水，然后冷却到40℃以下得到产品，或者在此产品中加入计量的其他添加剂得需要的产品，亦可根据需要将其他添加剂一次或分次加入到氧化聚乙烯混合物中之后，再按上述操作进行，制得产品。
11、如权利要求10所述制备金属拉拔用润滑剂的方法，其特征是将计量的氧化聚乙烯与计量至零量的混合乳化剂混合后，最好升温到90-140℃，在不断搅拌下，一次或分次加入余下的零量至计量混合乳化剂，加完后，一次或分次加入计量的90-100℃的水，然后冷却到40℃以下得产品，如需加其他添加剂，可再按权利要求11的操作进行。
全文摘要
一种金属拉拔用润滑剂及其配制方法。该润滑剂不含矿物油，是含水、氧化聚乙烯、HLB值≥8乳化剂，或者配有抗磨极压剂、螯合剂、防霉剂、助乳化剂、金属防锈剂、防腐剂等添加剂的组合物。此组合物的制备是将氧化聚乙烯，经过乳化分散于水中，再与其他添加剂配合，制成一种高水基润滑剂浓缩物，该浓缩物固含量20-40％、氧化聚乙烯占固含量的18-80％，用水稀释到含固量0.5-10％后，用于金属在碳化钨模上以700-900米/分拉丝，特别适于镀黄铜钢丝的高速拉丝。
文档编号C10M107/22GK1065288SQ9210282
公开日1992年10月14日 申请日期1992年4月16日 优先权日1992年4月16日
发明者余宪虎, 芮斌, 鲍筠 申请人:湖北省化学工业研究设计院