CN117186978B - 一种液压支架用浓缩液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压支架用浓缩液，其原料按质量百分含量包括如下组分：蓖麻油酸钾皂，油酸三乙醇胺皂，OP‑10，三乙醇胺，乙二醇，甘油，苯骈三氮唑，NaOH，苯甲酸钠，亚硝酸钠，抗硬水剂，消泡剂，余量为水。所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的混合物。浓缩液的制备方法为：将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂搅拌均匀；再加入OP‑10，再加入三乙醇胺搅拌均匀；再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH搅拌均匀；再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和水，搅拌加热至70℃使各种原料溶解,然后冷却至30℃；最后加入消泡剂，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

Description

一种液压支架用浓缩液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种浓缩液，特别涉及一种液压支架用浓缩液及其制备方法。

背景技术

液压支架是煤炭行业采煤工作面用于支撑顶板的重要机械设备，其与采煤机配套使用，不仅实现了采煤综合机械化，提高了采煤和运输设备的效能，而且最大限度的保障了煤矿工人的生命安全，液压支架用环保型浓缩液是液压支架系统的“血液”，液压支架的升降、移动和过截保护等都需要应用液压支架用浓缩液。液压支架用浓缩液传动介质是液压系统的重要组成部分，液压设备的运行及其效率离不开液压支架浓缩液传动介质，其直接影响到设备的使用寿命和安全性。如果选用不当，会损坏设备，造成安全事故。

煤炭行业标准MT76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》根据不同矿井的水质硬度规定了适应该水质的浓缩液产品型号，但实际生产中配液水水质往往不稳定，配液水水质变化主要包括硬度和微生物菌落的变化。目前，现有技术中主要通过添加抗硬水剂及杀菌剂来解决水的硬度以及菌落的问题。然而过量的抗硬水剂加入会导致浓缩液的COD值升高，另外现有技术中通常加的抗硬水剂主要种类为EDTA，EDTA是不易生物降解的，这就限制了液压支架浓缩液的绿色清洁发展，杀菌剂的加入会导致刺激接触者皮肤等问题，给生产使用带来不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压支架用浓缩液及其制备方法。本发明的液压支架用浓缩液配方合理，制备简单，绿色环保，抗硬水能力强，抗菌抗腐效果好，低COD值，可完全生物降解，无毒无污染。

本发明的目的是提供一种液压支架用浓缩液，其特征是其原料按质量百分含量包括如下组分：

优选所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的混合物，其中两者的质量比为甲基甘氨酸二乙酸：黄腐酸＝2-5：1。

本发明的一种液压支架用浓缩液，优选所述原料的质量百分含量为：

优选所述抗硬水剂中甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的质量比为4：1。

优选所述抗硬水剂中甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的质量比为3：1。

本发明浓缩液中所用的消泡剂可以选用常规使用的任意种类，优选为乳化硅油。

优选所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

本发明浓缩液中所用的水可以为自来水或去离子水，优选去离子水。

本发明所述的液压支架用浓缩液的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入抗硬水剂、NaOH，在常温下搅拌20～40min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和水，搅拌加热至60-80℃使各种原料溶解,然后冷却至20-40℃；

(6)最后加入消泡剂，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

优选制备方法包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH，在常温下搅拌30min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和水，搅拌加热至70℃使各种原料溶解,然后冷却至30℃；

(6)最后加入乳化硅油，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

本发明中的油酸三乙醇胺皂虽能提高浓缩液的润滑性能，但稳定性能较差，而本实验发现将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂复配，其稳定性、润滑性大大提高。另外本发明选用OP-10，OP-10属于聚乙二醇型非离子表面活性剂，它与其他的类型相比乳化性能更好，OP-10能使浓缩液在使用过程中降低油皂析出物，大大增强了浓缩液的稳定性能。而且经过实验发现OP-10与本发明的甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸复配结合使用，起到了协同作用，能很好地抵抗高硫酸根离子的矿井水。在原料配伍中，本发明采用乙二醇作为降凝剂，其同时还具有乳化性能。乙二醇无刺激性气味，能与水任意比例混合，既改进了浓缩液的乳化性能，又降低产品的凝固点。

在实际应用中，液压支架用浓缩液的含水量可达95％以上，且液压系统除非金属管道和密封件外，都是金属材料,加上在井下使用时，保养、维护、检修和更换的条件比较困难，所以浓缩液具有足够的防锈性，是保证液压支架正常和延长使用寿命的关键。因此，在浓缩液的配方中不但要考虑其对应的防锈的适应性，还要和其他原料的配伍性，本发明经过反复实验和筛选最终确定了以下几种防锈剂：(1)亚硝酸钠，其具有强氧化性，可以使金属发生阳极钝化，表面生成一层致密的氧化膜，防止生锈。亚硝酸钠水溶液是作为一种缓蚀剂，对铸铁的防锈效果液非常明显。(2)苯骈三氮唑，其是铜及铜合金的特效缓蚀剂，它与一价铜生成络合物。这种络合物不溶于水及有机溶剂，所以能在铜及铜合金的表面上生成不溶性的透明覆盖膜层，这层络合物膜阻止了铜的溶解，它在金属表面上形成的化学吸附膜，脱附能量比吸附能量大17倍，所以吸附容易脱附困难，惰性很大，因此可长时间有效地保护铜金属。(3)三乙醇胺既是乳化剂又是防锈剂，可用来制备缓蚀剂，保护金属表面，防止氧化。(4)苯甲酸钠，它可同时起到防锈防腐的作用。

因为EDTA不易生物降解，本发明经过大量试验发现，采用甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸结合来抵抗高硫酸根离子和高硬度的矿井水，既比EDTA减少了用量，还同时可以起到抗菌和降低COD的作用。本发明所用的甲基甘氨酸二乙酸，简称MGDA。属于小分子螯合剂，易于生物降解，且无毒。而黄腐酸是腐殖物质中一组分子质量相对较小的，既能溶于稀碱溶液，又能溶于酸和水，具有芳香族、脂肪族及多种官能团结构特征。根据来源不同，黄腐酸主要分为矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸两种。黄腐酸官能团多，成分复杂，结构多样，良好的生化特性使其在工业、农业、医疗卫生业及畜牧业中发挥了很大的作用。但是目前为止无人尝试将黄腐酸用于液压支架用浓缩液。本发明通过将甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸复配，两者结合起到了协同作用，只用EDTA约三分之一的量，就起到了很好的抗硬水作用，另外还同时起到了抗菌和降低COD的作用，不用另外加抑菌剂就可以达到很好的抑菌效果，同时浓缩液的润滑性能也有所提高。

通常用户在井下现场使用浓缩液都是用本矿的矿井水配制，也可以先将矿井水处理后再配液使用。

有益效果

本发明的浓缩液的稳定性、润滑性、防锈性和防腐蚀性能都非常好，有效地抑制在现场配液使用中油和皂的析出，并且通过采用本发明的抗硬水剂，在用量是常规抗硬水剂三分之一的情况下，就可以较好地抵抗高硫酸根离子和高硬度的矿井水，并且同时起到了降低COD和抑菌的作用，而且润滑性也有所提高。本发明的浓缩液配方合理，各组分之间相辅相成，科学配伍，原料绿色环保利于生物降解。其运用络合剂和表面活性剂相结合，能抵抗高硫酸根离子和高硬度的矿井水。有机盐类防锈剂和无机盐类防锈剂结合使用，能克服铸铁腐蚀的缺点，得到了良好的防锈效果；加入特效铜缓蚀剂，能有效保护铜金属。配方中加入降凝剂，不仅使产品的乳化性能有了改进，还能大大的降低产品的凝固点，适于温度较低的地区使用。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明技术方案及其效果做进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。

本发明的制备方法中所用的设备均可采用本领域中的公知设备。本发明所用原料如无特别指出均为市售。

实施例1

本实施例的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述原料的质量百分含量为：

所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸按质量比为4：1组合而成。

本实施例的液压支架用浓缩液的制备方法包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH，在常温下搅拌30min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和去离子水，搅拌加热至70℃使各种原料溶解,然后冷却至30℃；

(6)最后加入乳化硅油，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

实施例2

本实施例的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述原料的质量百分含量为：

余量为去离子水。

所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸按质量比为4：1组合而成。

本实施例的液压支架用浓缩液的制备方法包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH，在常温下搅拌30min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和去离子水，搅拌加热至80℃使各种原料溶解,然后冷却至40℃；

(6)最后加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

实施例3

本实施例的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述原料的质量百分含量为：

所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸按质量比为3：1组合而成。

本实施例的液压支架用浓缩液的制备方法包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH，在常温下搅拌30min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和去离子水，搅拌加热至75℃使各种原料溶解,然后冷却至35℃；

(6)最后加入乳化硅油，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

对比例1

将实施例1中的抗硬水剂(即甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的混合物)更换为单一的EDTA，其它内容包括硬水剂在配方中的质量百分含量(3％)以及其它原料及各自占比以及制备方法与实施例1均相同。

对比例2

将对比例1配方中的EDTA的用量改为占原料总质量的8％，其它与对比例1均相同。

根据煤炭行业标准MT76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》的要求，对实施例1制备的浓缩液进行相关性能测试。本实验中配制的人工硬水的硫酸根含量为2000mg/L。

表1

对实施例2-3和对比例1-2的浓缩液也按照与实施例1完全相同的方法按照MT76-2011进行相关性能测试，结果见下表：

表2

由表2可以看出，当本发明的抗硬水剂改为同样用量的EDTA时，其抗硬水效果明显下降，稳定性实验出现白色析出物，水质浑浊。当EDTA的用量提高到8％含量时，才达到无析出物的效果。另外采用本发明的抗硬水剂，浓缩液的润滑性比采用EDTA也有了提高。

将上述实施例1-3与对比例1-2的浓缩液分别与上述实验中配制的人工硬水按照浓缩液5％，人工硬水95％的比例配成高含水液压液。然后对各高含水液压液进行COD测试。测试标准为HJ 828-2017《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》，检测结果见下表：

表3

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						COD值(mg/L)	5100	5500	5400	9800	11000

由表3明显看出：实施例1-3的COD值与对比例1-3比明显降低，说明使用本发明的抗硬水剂能显著降低浓缩液的COD值。

另将实施例1-3以及对比例1和2进行抑菌性能测试。具体为将样品1-3及对比例1和2分别用同一矿井的水配制5％的高含水液压液，(其中矿井水的硬度为500mg/L，测其水的菌落总数约为350CFU/ml。)，将其置于容量瓶中于恒温摇床(36±1℃)震荡，28后记录其菌落总数。每个测试样品设三组平行样，最后统计平均值。统计结果见下表：

表4

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						菌落总数	35	28	52	>3000	>4000

通过表4可以看出，28天后，实施例1-3的菌落总数有了明显降低，可以说明其抑菌性能良好。而对比例1和2中的菌落总数反而有了约十倍的上升。对比例2的菌落总数还要高于对比例1，从以上数据可以证明，本发明加入的抗硬水剂同时起到了良好的抑菌作用。

需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种液压支架用浓缩液，其特征是其原料按质量百分含量包括如下组分：

余量为水；

所述抗硬水剂为甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的混合物，其中两者的质量比为甲基甘氨酸二乙酸：黄腐酸＝2-5：1。

2.如权利要求1所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述原料的质量百分含量为：

余量为水。

3.如权利要求2所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述抗硬水剂中甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的质量比为4：1。

4.如权利要求2所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述抗硬水剂中甲基甘氨酸二乙酸和黄腐酸的质量比为3：1。

5.如权利要求1所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述消泡剂为乳化硅油。

6.如权利要求1所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。

7.如权利要求1所述的一种液压支架用浓缩液，其特征是其所述水为去离子水。

8.如权利要求1至7任意之一所述的液压支架用浓缩液的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入抗硬水剂、NaOH，在常温下搅拌20～40min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和水，搅拌加热至60-80℃使各种原料溶解,然后冷却至20-40℃；

(6)最后加入消泡剂，搅拌均匀至溶液透亮后即得。

9.如权利要求8所述的液压支架用浓缩液的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将蓖麻油酸钾皂和油酸三乙醇胺皂两者搅拌均匀；

(2)再加入OP-10搅拌均匀；

(3)再加入三乙醇胺搅拌均匀；

(4)再加入甲基甘氨酸二乙酸、黄腐酸、NaOH，在常温下搅拌30min至搅拌均匀；

(5)再加入乙二醇、甘油、亚硝酸钠、苯骈三氮唑和苯甲酸钠和水，搅拌加热至70℃使各种原料溶解,然后冷却至30℃；

(6)最后加入乳化硅油，搅拌均匀至溶液透亮后即得。