六方氮化硼基滑板潤滑劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種六方氮化硼基滑板潤滑劑及其制備方法。一種六方氮化硼基滑板潤滑劑，其組份比例按照重量份數計，包括以下組份：六方氮化硼粉20～50份、炭黑1～4份、膨潤土0.5～2份、α-高溫氧化鋁粉2～5份、硅溶膠3～9份、白乳膠1～3份、羧甲基纖維素鈉1～5份、吐溫0.1～0.5、乙二醇0.5～1.5、防腐劑0.1～0.5，余量為水。一種制備上述六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，包括以下工藝步驟：（1）硅溶膠、白乳膠、羧甲基纖維素鈉、吐溫、乙二醇和防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，獲得預配液；（2）再將為六方氮化硼粉、炭黑、膨潤土和α-高溫氧化鋁粉加入預配液中，攪拌，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
【專利說明】六方氮化硼基滑板潤滑劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種滑動水口用滑板潤滑劑，特別是涉及一種可改善滑板表面潤滑及高溫抗氧化性能的水基潤滑劑，屬于潤滑劑領域。
【背景技術】
[0002]滑動水口是一套安裝于鋼包(或中間包)底部用以控制鋼液流動的裝置，包括上下水口磚和上下滑板，目前國內外采用滑動水口取代了原傳統的袖磚、塞頭磚、水口磚的組合控流系統，使澆鋼過程的操作變得簡單、安全、可靠、控流準確、鋼包周轉加快，降低耐火材料了耐火材料的消耗。
[0003]在滑動水口系統中，滑板是其最關鍵的部件，這是由其特殊的使用條件所決定的。具體有:(1)需長時間與高溫鋼水接觸；(2)在滿足不同澆鑄工藝要求的條件下，需反復經受鋼水的化學侵蝕和物理侵蝕；(3)需承受高溫鋼水劇烈的熱沖擊與開閉時滑板間的機械磨損等。滑板作為滑動水口中鋼水流量控制的滑動部件，在多澆次使用后，由于接觸面的頻繁摩擦將不可避免地帶來滑板表面拉傷、起毛和舌形區粘附鋼水等現象，從而增大了滑板滑動的摩擦，破損了滑板表面致密層的完整性，降低了滑板滑動的靈活程度及其抗侵蝕能力。同時，滑板接觸面摩擦的增大將影響其滑動的靈活程度和鋼水流量控制的準確性。滑板潤滑劑就是在這種對滑板的要求不斷提高的背景下，率先由日本的學者研制和開發出來，應用到滑板高溫潤滑方面的新產品。滑板潤滑劑不僅可以降低滑板之間的摩擦系數，還會對滑板，尤其是對鋁碳質的滑板起到氧化防護的作用，從而增加滑板的使用壽命。
[0004]目前，石墨粉體為國內使用的滑板潤滑劑的主要原料，盡管石墨具有極高的熔點(>3000°C)以及優良的潤滑性能，但其最大的缺點是抗高溫氧化性能差，在空氣中當溫度超過400°C即發生明顯的氧化而導致滑板表面石墨潤滑涂層的急劇消耗。隨著我國鋼鐵冶金行業對于滑板，尤其是`大尺寸規格的滑板性能要求不斷的提高，增加滑板連滑次數已經成為提升企業經濟效益的重要手段，因此以石墨為主的滑板潤滑劑與滑板使用壽命的匹配性已經漸漸滿足不了生產需求，尋找在高溫下能夠保證大尺寸規格滑板連滑次數的潤滑劑材料成為當務之急。
[0005]六方氮化硼為是由氮原子和硼原子構成的晶體，其結構具有類似的石墨層狀結構，呈現松散、潤滑、易吸潮、質輕等性狀的白色粉末，所以又稱“白色石墨”。理論密度為
2.27g/ cm3，莫式硬度為2。六方氮化硼是具有良好的電絕緣性、導熱性、化學穩定性，無明顯熔點，在中性還原氣氛中，耐熱到2000°C,在氮和氬氣中使用溫度可達到2800°C,在氧氣氣氛中使用溫度可達1000°C。在高溫時也具有良好的潤滑性，是一種優良的高溫固體潤滑劑，化學性質穩定，對幾乎所有熔融金屬都具化學惰性。基于六方氮化硼優良的抗鋼水粘著、侵蝕以及高溫潤滑的特性，有望成為替代石墨的新型高溫滑板潤滑劑材料。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種六方氮化硼基滑板潤滑劑，增加滑板滑動時的潤滑性以及抗高溫氧化性能，提高滑板的使用性能和壽命。[0007]為達到上述目的，本發明所提供的技術方案為:一種六方氮化硼基滑板潤滑劑，其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉20~50份、炭黑I~4份、膨潤土
0.5~2份、α -高溫氧化鋁粉2~5份、硅溶膠3~9份、白乳膠I~3份、羧甲基纖維素鈉I~5份、吐溫0.1~0.5、乙二醇0.5~1.5、防腐劑0.1~0.5，余量為水。
[0008]進一步地，所述的六方氮化硼粉，粒度為0.5~3.0 μ m，氮化硼含量≥97%，是作為滑板潤滑劑潤滑和保護的主要成分，具有優良的抗高溫氧化性、自潤滑特性及對鋼水和熔渣的不潤濕性，可以有效降低滑板間的摩擦系數，防止熔融鋼水及熔渣向滑板面的滲透。
[0009]進一步地，所述的炭黑，優選乙炔炭黑，由于其具有納米級的粒徑，可以對滑板潤滑劑涂層具有優良的填充作用，可填充在六方氮化硼的微孔中，使滑板潤滑劑對滑板的保護更加致密。
[0010]進一步地，所述的膨潤土，優選鈉基膨潤土，平均粒度為325目，在水中具有優良的溶脹性能，是劑中的懸浮穩定劑。鈉基膨潤土在水中可以形成立體網狀結構，能夠將六方氮化硼顆粒長期穩定地懸浮在劑中。
[0011]進一步地，所述的α-高溫氧化鋁粉是經空氣中1400°C以上煅燒的，表面不含硼酸的氧化鋁粉，平均粒度為325目，具有高硬度和高分散性，可提高滑板潤滑劑在滑板表面形成的潤滑涂層的硬度。
[0012]進一步地，所述的硅溶膠，pH值為9~10，其中二氧化硅含量為29~31wt.%，密度1.20~1.22g/cm3。硅溶膠作為高溫無機粘結劑，可使滑板潤滑涂層與滑板板面在高溫下具有一定的結合強度。
[0013]進一步地，所述的白乳膠，是由醋酸乙烯單體在引發劑作用下經聚合反應而制得的一種熱塑性粘合劑，具有干燥快、初粘性好、粘接力強等優點，可顯著增加滑板潤滑劑與滑板的常溫粘結性能，并增加滑板潤滑劑涂層具有抗潮解的性能。
[0014]進一步地，所述的羧甲基纖維素鈉，是有機高分子化合物，外觀為白色粉狀顆粒，具有水溶性，是劑中的增稠劑和低溫粘結劑。羧甲基纖維素鈉與其它的高分子化合物相比，在與膨潤土相配伍的情況下，具有增稠效果顯著的優點，同時，其粘結強度高，具有良好的懸浮性、快干性和刷涂性，因此更適合作為滑板潤滑劑中的低溫粘結劑。
[0015]進一步地，所述的乙二醇，為化學純或分析純有機試劑，與水可以實現互溶，能夠顯著提高滑板潤滑劑的鋪展和流平性。
[0016]進一步地，所述的吐溫，優選吐溫80，外觀為淺黃色粘稠液體，是一種親水性的表面活性劑，可以有效地提高水對六方氮化硼顆粒表面的浸潤性，有利于六方氮化硼顆粒在水中的良好分散。
[0017]進一步地，所述的防腐劑，為食品添加劑級的苯甲酸鈉，可以有效抑制劑在存放過程中細菌的滋生，保證劑的存放壽命。
[0018]進一步地，所述的水，采用普通的飲用水即可，作為滑板潤滑劑中各種物料的分散介質。
[0019]本發明所提供的另一技術方案為:一種制備上述六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，包括以下工藝步驟:
(!)重量百分比為3~9的硅溶膠、I~3的白乳膠、I~5的羧甲基纖維素鈉、0.1~0.5的吐溫、0.5~1.5的乙二醇和0.1~0.5的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液；
(2)再將重量百分比為20~50的六方氮化硼粉、I~4的炭黑、0.5~2的膨潤土和2~5的α -高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
[0020]使用本發明的六方氮化硼基滑板潤滑劑，如滑板表面溫度低于60°C，可采用刷涂、輥涂或噴涂的方式進行施工，如滑板表面溫度達到60°C以上，則建議采用噴涂方式施工。
[0021]經檢測，本發明的六方氮化硼滑板潤滑劑的各項性能指標如下:
外觀灰黑色粘稠狀流體
粘度(s)30~70 (4號蔡恩杯測定)
pH值7~10
密度(g/ml) 1.05 ~1.45 通過采用上述技術方案，本發 明具有如下優點:
本發明配方科學合理，制備方法簡單，使用安全，施工方便，對人體無毒副作用，對環境無污染。本發明的滑板潤滑劑涂覆在各種材質的滑板，如鋁炭質、鋁鋯炭質、鎂質、鎂炭質以及鋯質滑板的板面上，均可以形成致密、均勻、平整的潤滑劑涂層，在常溫和高溫^SO(TC)下均結合牢固，不易剝落，從常溫至滑板使用溫度下均表現出良好的潤滑性能，同時由于六方氮化硼潤滑劑涂層的抗氧化性能遠遠優于石墨潤滑劑涂層，與之相比可以增加了滑板的連滑次數3~4次，體現出更高的性價比。
【具體實施方式】
[0022]下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]實施例一:一種六方氮化硼基滑板潤滑劑及其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉20份、炭黑4份、膨潤土 2份、α -高溫氧化鋁粉5份、硅溶膠9份、白乳膠3份、羧甲基纖維素鈉5份、吐溫0.5、乙二醇1.5、防腐劑0.5、水49.5。
[0024]一種制備上述的六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，其包括以下步驟:
(1)重量百分比為9的硅溶膠、3的白乳膠、5的羧甲基纖維素鈉、0.5的吐溫、1.5的乙二醇和0.5的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液；
(2)再將重量百分比為20的六方氮化硼粉、4的炭黑、2的膨潤土和5的α-高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
[0025]實施例二:一種六方氮化硼基滑板潤滑劑及其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉30份、炭黑3份、膨潤土 1.5份、α -高溫氧化鋁粉4份、硅溶膠7份、白乳膠2.5份、羧甲基纖維素鈉3份、吐溫0.3、乙二醇1、防腐劑0.3、水47.5。
[0026]一種制備上述的六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，其包括以下步驟:
(I)重量百分比為7的硅溶膠、2.5的白乳膠、3的羧甲基纖維素鈉、0.3的吐溫、I的乙二醇和0.3的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液；
(2)再將重量百分比為30的六方氮化硼粉、3的炭黑、1.5的膨潤土和4的α -高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
[0027]實施例三:一種六方氮化硼基滑板潤滑劑及其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉40份、炭黑2份、膨潤土 1份、α -高溫氧化鋁粉3份、硅溶膠5份、白乳膠2份、羧甲基纖維素鈉2份、吐溫0.2、乙二醇0.7、防腐劑0.1、水44。
[0028]一種制備上述的六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，其包括以下步驟:
(1)重量百分比為5的硅溶膠、2的白乳膠、2的羧甲基纖維素鈉、0.2的吐溫、0.7的乙二醇和0.1的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液；
(2)再將重量百分比為40的六方氮化硼粉、2的炭黑、I的膨潤土和3的α-高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
[0029]實施例四:一種六方氮化硼基滑板潤滑劑及其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉50份、炭黑1份、膨潤土 0.5份、α -高溫氧化鋁粉2份、硅溶膠3份、白乳膠1份、羧甲基纖維素鈉1份、吐溫0.1、乙二醇0.5、防腐劑0.1、水40.8。
[0030]一種制備上述的六方氮化硼基滑板潤滑劑的`制備方法，其包括以下步驟:
(1)重量百分比為3的硅溶膠、I的白乳膠、I的羧甲基纖維素鈉、0.1的吐溫、0.5的乙二醇和0.1的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液；
(2)再將重量百分比為50的六方氮化硼粉、I的炭黑、0.5的膨潤土和2的α -高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
[0031]以上實施方式只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:其組份比例按照重量份數計，包括以下組份:六方氮化硼粉20~50份、炭黑I~4份、膨潤土 0.5~2份、α -高溫氧化鋁粉2~5份、娃溶膠3~9份、白乳膠I~3份、羧甲基纖維素鈉I~5份、吐溫0.1~0.5、乙二醇0.5~1.5、防腐劑0.1~0.5、水余量。
2.根據權利要求1所述的煉鋼連鑄設備中滑動水口用滑板保護涂料，其特征在于:所述的六方氮化硼粉粒度為0.5-3.0 μ m，且所述的六方氮化硼粉中六方氮化硼含量大于等于97%。
3.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的炭黑為乙炔炭黑O
4.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的膨潤土為鈉基膨潤土，平均粒度為325目。
5.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的α-高溫氧化鋁粉經空氣中1400°C以上煅燒，平均粒度為325目。
6.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的硅溶膠PH值為9~10，且所述的硅溶膠中二氧化硅含量為29~31wt.%，密度1.20~1.22g/cm3。
7.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的吐溫為吐溫80。
8.根據權利要求1所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑，其特征在于:所述的防腐劑為食品添加劑級的苯甲酸鈉。
9.一種制備權利要求1~8中任一項所述的六方氮化硼基滑板潤滑劑的制備方法，其包括以下步驟: Cl)重量百分比為3~9的硅溶膠、I~3的白乳膠、I~5的羧甲基纖維素鈉、0.1~0.5的吐溫、0.5~1.5的乙二醇和0.1~0.5的防腐劑以及水加入到高速攪拌機中，進行濕混攪拌20~40分鐘，使所加的物料充分地溶解在水中，獲得預配液； (2)再將重量百分比為20~50的六方氮化硼粉、I~4的炭黑、0.5~2的膨潤土和2~5的α -高溫氧化鋁粉加入到步驟I中所得的預配液中，以每分鐘1000~3000轉的轉速進行攪拌，攪拌2小時以上，使物料充分地分散在預配液中，獲得六方氮化硼基滑板潤滑劑。
【文檔編號】C10M125/26GK103509641SQ201310342434
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】李飛 申請人:張家港拓普新材料科技有限公司