一种可完全生物降解的植物油基淬火油

摘要

本发明公开了一种可完全生物降解的植物油基淬火油，由如下质量份数的组份组成：高油酸植物油70～90份，天然抗氧化剂3～10份，环氧化蓖麻油5～20份；其中，所述高油酸植物油的油酸含量≥60％。本发明淬火油的基础油选用油酸含量高于60％的高油酸植物油，有效提高了淬火油的氧化安定性，配合配方中可溶于植物油的天然抗氧化剂，能够更进一步提高淬火油的氧化安定性，从而使本发明淬火油满足淬火工艺的要求；另外，由于蓖麻油是粘度最高的植物油，因此其可以作为增稠剂用于提高本发明淬火油的粘度；最后，配方中所用的抗氧化剂为可生物降解的天然产物，蓖麻油为植物油衍生物，因此本发明淬火油能够完全生物降解。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可完全生物降解的植物油基淬火油，还涉及上述植物油基淬火油的制备方法，属于淬火油技术领域。

背景技术

人类利用各种淬火介质对钢铁工件进行淬火以获得优异的性能已经有数千年历史，在19世纪前动植物油被大量用于淬火。19世纪末期以来，伴随着石油工业的迅猛发展，矿物油基淬火油迅速普及，在很长一段时间内成为主要淬火介质。但矿物油基淬火油严重依赖于不可再生的石油资源，随着原油价格的不断攀升，矿物油基淬火油的成本正在迅速增长。另外，在提倡环保与可持续性发展的当今社会，矿物油基淬火油的环保性能(包括难以生物降解、生态毒性、易燃性等)也是制约其进一步发展的巨大障碍。因此，研究人员与从业者一直在寻找可以替代矿物油的淬火介质。植物油作为一种普遍易得、可再生、生物可降解、无毒的原料，成为优先考虑的对象。另外植物油作为淬火介质，冷却过程中不存在蒸气膜阶段，可以有效控制热处理变形。中国专利CN104498680A公开了一种植物油在淬火工艺中降低工件变形量的应用技术，能减少淬火变形量并有效控制变形散差，降低后续校形和精加工的成本，提升装配精度及服役寿命。

由于植物油含有不饱和键，植物油的热氧化稳定性差，使用温度一般不大于120℃，特别是当植物油中亚油酸和亚麻酸的含量达50％时，氧化非常严重，另外植物油的运动粘度范围较窄。淬火介质由于其特殊的应用条件，在这两方面的要求都很高。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种可完全生物降解的植物油基淬火油，该植物油基淬火油能够完全生物降解。

本发明还要解决的技术问题是提供上述可完全生物降解植物油基淬火油的制备方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种可完全生物降解的植物油基淬火油，由如下质量份数的组份组成：高油酸植物油70～90份，天然抗氧化剂3～10份，环氧化蓖麻油5～20份；其中，所述高油酸植物油的油酸含量≥60％。

其中，所述高油酸植物油为芥花菜籽油、高油酸葵花籽油、高油酸大豆油、高油酸花生油、橄榄油、茶籽油或榛子油中的一种或任意几种的混合。

其中，述天然抗氧化剂为维生素E、油溶性茶多酚或芝麻酚中的一种或任意几种的混合。

上述可完全生物降解植物油基淬火油的制备方法，包括以下步骤：将所需质量份数的高油酸植物油加入反应釜中，在反应温度60℃下，往反应釜中再加入所需质量份数的天然抗氧化剂和环氧化蓖麻油，将混合物料搅拌数小时后即可得到所需的植物油基淬火油。

有益效果：本发明淬火油的基础油选用油酸含量高于60％的高油酸植物油，有效提高了淬火油的氧化安定性，配合配方中可溶于植物油的天然抗氧化剂，能够更进一步提高淬火油的氧化安定性，从而使本发明淬火油满足淬火工艺的要求；另外，由于蓖麻油是粘度最高的植物油，因此其可以作为增稠剂用于提高本发明淬火油的粘度；最后，配方中所用的抗氧化剂为可生物降解的天然产物，蓖麻油为植物油衍生物，因此本发明淬火油能够完全生物降解，显著减少了其对环境的污染和危害。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：一种可完全生物降解的植物油基淬火油的制备方法，包括以下步骤：

将90份芥花菜籽油加入反应釜中，在反应温度60℃下，再加入10份维生素E和5份环氧化蓖麻油，将混合物料搅拌1小时后即可得到所需的植物油基淬火油。

实施例1制得的植物油基淬火油的理化指标如下：

运动粘度(40℃)：35mm²/s(试验方法：GB/T265)；

开口闪点(℃)：340(试验方法：GB/T3536)；

生物降解率：99％(试验方法：CEC-L-33-A-93)；

24h热氧化安定性试验后粘度比：1.25(试验方法：SH/T0219)；

最大冷速：107℃/s(试验方法：GB/T30823)。

实施例2：一种可完全生物降解的植物油基淬火油的制备方法，包括以下步骤：

将80份高油酸大豆油加入反应釜中，在反应温度60℃下，再加入8份油溶性茶多酚和15份环氧化蓖麻油，将混合物料搅拌2小时后即可得到所需的植物油基淬火油。

实施例2制得的植物油基淬火油的理化指标如下：

运动粘度(40℃)：68mm²/s(试验方法：GB/T265)；

开口闪点(℃)：360(试验方法：GB/T3536)；

生物降解率：99％(试验方法：CEC-L-33-A-93)；

24h热氧化安定性试验后粘度比：1.27(试验方法：SH/T0219)；

最大冷速：110℃/s(试验方法：GB/T30823)。

实施例3：一种可完全生物降解的植物油基淬火油的制备方法，包括以下步骤：

将70份高橄榄油加入反应釜中，在反应温度60℃下，再加入3份芝麻酚和20份环氧化蓖麻油，将混合物料搅拌2小时后即可得到所需的植物油基淬火油。

实施例3制得的植物油基淬火油的理化指标如下：

运动粘度(40℃)：85mm²/s(试验方法：GB/T265)；

开口闪点(℃)：370(试验方法：GB/T3536)；

生物降解率：99.5％(试验方法：CEC-L-33-A-93)；

24h热氧化安定性试验后粘度比：1.29(试验方法：SH/T0219)；

最大冷速：115℃/s(试验方法：GB/T30823)。

本发明植物油基淬火油的运动粘度(40℃)为25～100mm²/s(GB/T265)，生物降解率≥99％(CEC-L-33-A-93方法)，24h热氧化安定性试验后粘度比≤1.30(SH/T0219)，最大冷速≥105℃/s(GB/T30823)，其作为淬火油使用，可以有效控制热处理变形，改善生产现场的操作环境，减少对环境的污染和危害。

对比实施例1：

使用人工合成添加剂的植物油基淬火油的理化指标如下：

运动粘度(40℃)：38mm²/s(试验方法：GB/T265)；

生物降解率：69.5％(试验方法：CEC-L-33-A-93)；

24h热氧化安定性试验后粘度比：1.30(试验方法：SH/T0219)；

最大冷速：103℃/s(试验方法：GB/T30823)。

合成添加剂的使用会降低植物油基淬火油的生物降解率，使其无法完全降解，并会增加其生态毒性，另外，使用合成添加剂的植物油基淬火油在热氧化安定性和粘度上的表现都不如实施例1～实施例3的植物油基淬火油。

由于植物油含有双键很容易发生活泼烯基自由基的氧化反应，但相比于亚油酸、亚麻酸等多不饱和酸，油酸只含有一个双键，其氧化稳定性较好。本发明的基础油选用油酸含量高于60％的高油酸植物油，可以有效提高本发明淬火油的氧化安定性，同时再配合配方中可溶于植物油的天然抗氧化剂，能够进一步提高本发明淬火油的氧化安定性，使本发明淬火油满足淬火工艺的要求；另外，本发明淬火油所用抗氧化剂为可生物降解的天然产物，不会降低本发明的生物降解性；蓖麻油是粘度最高的植物油，比一般植物油低温性能好，通过环氧化降低其双键含量，并提高其氧化安定性后，可以作为增稠剂用于提高植物油的粘度，并且环氧化蓖麻油为植物油衍生物，也具有生物降解性，因此使用其作为本发明淬火油的增稠剂不会降低本发明淬火油的生物降解性；本发明植物油基淬火油可完全生物降解，使用寿命与矿物油相似，不仅可以有效控制热处理变形，还可以显著减少对环境的污染和危害。