非离子乳化剂对冷轧油乳化稳定性的影响

田 田， 闫 锋，2＊， 朱 静， 李 玲， 王相福

（1．辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001；2．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL），辽宁沈阳 110000；3．抚顺石化公司石油二厂，辽宁抚顺 113006）

非离子乳化剂对冷轧油乳化稳定性的影响

田 田1， 闫 锋1，2＊， 朱 静1， 李 玲1， 王相福3

（1．辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001；2．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL），辽宁沈阳 110000；3．抚顺石化公司石油二厂，辽宁抚顺 113006）

在薄板冷轧过程中，轧制油的润滑性、稳定性是影响薄板质量的重要因素。辽河油田减侧线油与合成酯以质量比为7∶3的比例调合作为基础油，按一定比例加入不同种类的非离子复配乳化剂、极压抗磨剂、防锈剂、消泡剂和防腐剂，并加入体积分数为95%的水进行乳化，制备冷轧油乳化液。以我国现行乳化液使用行业标准为依据，着重考察非离子乳化剂中的酯类与醚类复配的乳化剂对冷轧油乳化稳定性的影响。结果表明，对于同一种基础油，酯类和醚类的非离子复配乳化剂的乳化稳定性比单一种类的酯类或醚类复配体系要好；最终产品符合乳化液行业使用标准。

冷轧油乳化液； 复配； 非离子乳化剂； 乳化稳定性

随着国民经济的不断发展，对薄板的消费逐年增加，人们对薄板表面的质量要求也就更高，这就促进了冷轧乳化液润滑性能的提高。而乳化液的稳定性作为调整轧制乳化液润滑性能的重要手段之一，对乳化液的润滑和防锈等使用性能都有着重要的影响［1－2］。它主要与复配乳化剂的种类、HLB值、用量及与基础油的性质有关［3］。

由于复合乳化剂有协同效应［4］，通常多采用复配型乳化剂。但在选择合适的复配乳化剂时要考虑HLB（亲水亲油平衡值）最大值与最小值相差不要大于5，否则得不到最佳稳定效果。与离子型乳化剂相比，非离子乳化剂对乳液中的极压剂没有抵抗作用，且对水质硬度无要求，对乳液的p H无限制，应用范围更广［5］，因此本实验采用酯类和醚类的非离子表面活性剂作为研究对象。

1 实验部分

1．1 实验材料

辽河减侧线油、季戊四醇油酸酯、磷系极压抗磨剂、石油磺酸盐类防锈剂、有机硅消泡剂；Span，Tween，OP，MOA，平平加O系列乳化剂。

1．2 冷轧乳化液的制备流程

先将油剂质量比为8∶1的5 g乳化油放入已装有95 m L蒸馏水的三口瓶中，并在60℃的恒温水浴中加热搅拌1 h以上，静置冷却后观察现象。

1．3 分析方法

密度GB／T 1884；运动黏度GB／T 265；闪点（开口）GB／T 3536；酸值GB／T 264；倾点GB／T 3535；p H SH／T0365－92附录A；铜片腐蚀SH／T0365－92附录D；乳化液稳定性SH／T 0579－94；乳液抗泡沫性能SH／T0365－92附录E。

2 结果与讨论

2．1 复配基础油性能的测定

以洛阳石化研究院制定的行业标准，编号SH／T0365－92为依据，将辽河油田减侧线油与季戊四醇油酸酯复配，复配后的基础油的性质与标准对比，结果见表1。

表1 复配轧制基础油的性质Table 1 The capabilities of the base oil for the cold－rolling oil

2．2 复配乳化剂对冷轧油乳化稳定性的影响

已知Span－80，Tween－80的HLB值，根据HLB值的加和性［7］：HLB混＝HLBa×wa＋HLBb× wb，由Span－80，Tween－80按照不同比例制备出不同HLB值的轧制乳化液。将以上的乳化液静置24 h以后，在离心机上以2 500 r／min离心10 min，记录乳化层高度和液体总高度。计算ES（乳化稳定性），ES越大，说明乳化稳定性越好［8］。最后确定该基础油对应的HLB值为9，结果如图1所示。

ES＝离心管中乳化层的高度／离心管中总液体高度×100%

Fig．1 Effect of the different HLB value on emulsion图1 不同HLB值的乳化液乳化能力

实验过程中还发现，随着HLB值增大，乳化油从清澈透明逐渐变浑浊，且放置一段时间会出现分层现象，即乳化液稳定时的HLB值的范围由被乳化的物质决定，而不受乳化体系的影响［9］。

2．2．1 不同种类乳化剂的复配 在确定了该母油的最佳HLB值为9以后，筛选出其它几种醚类非离子乳化剂作为研究对象。在乳化的过程中，加入适量的磷系极压抗磨剂、石油磺酸盐类防锈剂、有机硅消泡剂，在各自最佳的乳化工艺条件下制备乳化液。当HLB值为9时，各种复配比例及乳化条件见表2。

由表2可知，第4和第5种配方的用量少，且乳化条件适中。

表2 不同种类乳化剂的复配比例及乳化条件Table 2 The proportion of emulsifier compound and emulsification conditions

2．2．2 不同种类乳化剂对乳化液稳定性的影响

将以上的乳化液静置24 h以后，在离心机上以2 500 r／min离心约10 min，记录离心后的现象、乳化层高度和液体总高度，计算ES，结果见表3。由表3可知，对于同一种基础油，酯类和醚类的非离子复配乳化剂的乳化稳定性比单一种类的酯类或醚类复配体系要好。

表3 不同种类复配乳化剂对乳化液稳定性的影响Table 3 The emulsifying effect cause by different kinds of composite emulsifier

2．2．3 油品最终配方 最终确定的冷轧油乳化液的配方为m（辽河油田减侧线油）／m（季戊四醇油酸酯）＝7∶3，复配乳化剂（m（Span－80）／m（Tween－ 80）／m（O－15）／m（MOA－3）＝54∶36∶5∶5，HLB＝9），乳化剂质量占总乳化液质量的0．56%，乳化温度为50℃，乳化时间60 min，少量磷系极压抗磨剂、石油磺酸盐类防锈剂、有机硅消泡剂。以秦鹤年［6］提出的乳化型轧制液质量标准为依据，与国外同类产品性能进行对比，结果如表4所示。

表4 冷轧油乳化液的理化性能Table 4 The physicochemical properties of the emulsibility

荷兰奎克公司是目前世界上黑色金属轧制液最大的生产厂家，技术属国际先进水平，产品系列齐全，有N208，N428及N460等，我国用量的90%以上都是由该公司提供。从表4的数据可知，所得产品的性能还有几项没达到奎克公司冷轧油标准，但乳化液性能已达到我国乳化液行业使用标准。因此，国内有关生产企业应该加快技术进步，提高冷轧油乳化液生产的技术水平，降低其中有害物质和杂质的含量，降低生产成本，提高产品质量，以满足冷轧行业对高品质冷轧油乳化液的需求。

3 结论

1）矿物油与合成酯以质量比为7∶3的比例复配作为基础油，加入复配乳化剂（m（Span－80）／m（Tween－80）／m（O－15）／m（MOA－3）＝54∶ 36∶5∶5，HLB值为9），适量的磷系极压抗磨剂、石油磺酸盐类防锈剂和有机硅消泡剂调和，乳化温度为50℃，乳化时间60 min，充分搅拌下所得产品的性能几乎达到奎克公司冷轧油标准，乳化液性能已达到我国乳化液行业使用标准；

2）对于同一种基础油，酯类和醚类的非离子复配乳化剂的乳化稳定性优于单一种类的酯类或醚类复配体系。

［1］ 孙建林，张军，蔡文通，等．钢冷轧乳化液稳定性及对冷轧润滑的影响［J］．北京科技大学学报，2007，29（12）：99－101．

［2］ 胡汉国．国内外冷轧宽带钢轧制油的现状及发展趋势［J］．石油商技，2001，19（5）：12－15．

［3］ Kawamura T．Developments in the emulsion technique［J］．Nuclear physics B（Proc．suppl．），2000，85：105－110．

［4］ 何清玉，蒋国柱．钢板冷轧乳化油的研究［J］．合成润滑材料，2009，36（1）：4－7．

［5］ 宋莹，王青宁，张飞龙，等．一种环保型乳化剂复配体系的研究［J］．精细与专用化学品，2010，18（2）：9－12．

［6］ 秦鹤年．乳化型轧制液的质量标准研究［J］．润滑油，2003，18（3）：50－54．

［7］ 姜英涛．乳化剂的复配［J］．上海涂料，2007，45（5）：5－6．

［8］ 郭兴凤，慕运动，阮诗丰．不同测定方法对大豆分离蛋白乳化性测定结果的影响［J］．食品研究与开发，2007（2）：129－131．

［9］ 刘佳，杨基和．薄钢板冷轧轧制油预乳液的研究［J］．常州大学学报：自然科学版，2011，23（4）：23－27．

（Ed．：YYL，CP）

Influence of Nonionic Emulsifier on Stability of Cold Rolling Emulsion

TIAN Tian1，YAN Feng1，2＊，ZHU Jing1，LI Ling1，WANG Xiang－fu3
（1．School of Petrochemical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun Liaoning 113001，P．R．China；2．The State Key Laboratory of Rolling and Automation（RAL），Northeastern University，Shenyang Liaoning 110000，P．R．China；3．Fushun Petrochemical Company Refinery No．2 of CNPC，Fushun Liaoning 113006，P．R．China）

13 June 2012；revised 27 July 2012；accepted 10 September 2012

In the process of producing cold－rolled sheet，the properties of rolling oil，such as lubrication，and emulsion stability are essential factors．This study selected pentaerythrite oleate and mineral from Liao He as the base oil．Then adding in diffrernt kinds of nonionic complex emulsifying agent，EP－antiwear additive，antirusting agent，foam suppressor and preservative to the water of 90%～95%，and emulsifying．This experiment used our current industry standard for the reasearch on emulsion stability．The results show that the stability of cold rolling emulsion of the esters and ethers nonionic emulsifier to the base oil is better than a single species of esters or ethers compound system；Final products meet requirements of the emulsion industry standard：After 24 h，5%emulsion oil separating soap volume is 1．0 m L，2%emulsion oil the bubbles are completely eliminated in 5 min．

Cold rolling oil Emulsion；Combined system；Nonionic emulsifier；Stability of emulsion

TE622

A

10．3969／j．issn．1006－396X．2012．05．003

1006－396X（2012）05－0010－03

2012－06－13

田田（1987－），女，辽宁海城市，在读硕士。

东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）开放课题：轧制润滑油基础理化性质及轧制机理研究（2009008）。

＊通讯联系人。

＊Corresponding author．Tel．：＋86－15141311920；e－mail：yfstar65＠yahoo．com．cn