本公开涉及液压液技术领域，尤其涉及一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液及包含其的液压液。
背景技术：
随着我国经济的高速发展，对煤炭需求量也越来越大，煤炭企业得到了发展壮大，煤矿行业开采机械化程度也不断地提高。同时伴随着矿山安全生产事故也愈发频发，安全生产成为当今煤矿生产的一个重要问题。综采机械化采煤的普及提高了煤矿井下的安全生产，它能够保证井下作业空间及作用空间的安全性。
综采机械液压支架用浓缩液配制的高含水液压液是液压支架系统的“血液”，其使用性能将直接影响得到采煤的安全与效率，而功能性添加剂是水基液压液的关键组分，是产品实现润滑、防锈等功能的基础。
近年来，水基功能添加剂的发展趋势是绿色化、多功能化和高效化。研制简化的配方，提高水基浓缩液性能是符合节能环保的发展趋势的。
技术实现要素：
本公开提供了一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液，旨在解决现有技术中综采支架电液控浓缩液生物降解性能不高的问题。
本公开还提供一种包含上述浓缩液的液压液，解决了现有技术的液压液环保性较差的问题。
本公开在第一个方面提供一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述浓缩液的各原料组分如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述浓缩液的各原料组分的含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述浓缩液中还可以含有其他添加剂，例如ph调节剂、防冻剂、抗氧化剂、颜色调节剂中的一种或一种以上的混合物，但不限于此。这些添加剂的种类和用量可以根据实际使用需要进行调整。
举例而言，在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的进一步的实施方案中，在环境温度较低(如-30℃至-40℃)的情况下使用时，所述浓缩液中还可以包含防冻剂，如乙二醇或丙三醇，以保证浓缩液可以正常使用。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述抗硬水剂选自醚羧酸复配剂，所述醚羧酸复配剂包括以下重量百分比的组分：醚羧酸35.71％、短链醚羧酸21.43％、长链醚羧酸42.86％，其中，所述醚羧酸的牌号为emulsogencol100，所述短链醚羧酸的牌号为akypolf4，所述长链醚羧酸的牌号为akyporo90vg。与edta钠盐抗硬水剂相比，上述醚羧酸复配剂的可降解性更好，从而可以提高浓缩液的可生物降解性。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述植物油选自蓖麻油、菜籽油、玉米油、大豆油和棕榈油中的一种或一种以上，但不限于此。植物油作为可再生资源，其来源广泛、廉价、无毒并且能够生物降解，使用植物油得到的浓缩液具有更小的环境污染性。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述植物油的含量为6-12wt％，例如7-10wt％，所述植物油选自蓖麻油；所述消泡剂的含量可以为0.001-0.05wt％，例如0.001-0.02wt％，所述消泡剂选自例如水性聚醚；并且所述抗硬水剂的含量为0.5-1wt％，例如0.5-0.8wt％，所述抗硬水剂选自上文所述的醚羧酸复配剂。
换言之，本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的一个实施方案例如如下所述：
一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述浓缩液的各原料组分的含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
众所周知，使用蓖麻油进行皂化反应时，蓖麻油的自身性质导致会形成明显多的泡沫，进而影响浓缩液的使用。在本公开浓缩液的上述实施方案中，使用上述的量的至少蓖麻油、醚羧酸复配剂、水性聚醚的浓缩液，在制备和使用过程中并未发生严重的起泡现象，这可能与所述醚羧酸复配剂和/或所述水性聚醚的组合使用有关。聚醚本身为石油产品，其使用量显著降低，则对环境的不利影响也随之减少。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述碱选自氢氧化钠或氢氧化，例如选自氢氧化钾。使用氢氧化钾与植物油进行皂化反应，反应速度更快。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述缓蚀剂选自例如苯并三氮唑。如本领域技术人员已知的，苯并三氮唑的可生物降解性良好。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述浓缩液是通过将所述植物油与所述氢氧化钾皂化反应得到的脂肪酸盐润滑剂与所述油酸与所述三乙醇胺皂化反应得到的油酸三乙醇胺混合，并复配所述抗硬水剂、缓蚀剂、消泡剂而获得的浓缩液。
由此，本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的一个实施方案例如如下所述：
一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述浓缩液的各原料组分的含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计；
其中，所述浓缩液是通过将所述植物油与所述氢氧化钾皂化反应得到的脂肪酸盐润滑剂与所述油酸与所述三乙醇胺皂化反应得到的油酸三乙醇胺混合，并复配所述抗硬水剂、缓蚀剂、消泡剂而获得的浓缩液。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，用于在浓缩液中发挥润滑作用的皂包括两种：所述植物油与所述氢氧化钾皂化反应得到的脂肪酸盐，和所述油酸与所述三乙醇胺皂化反应得到的油酸三乙醇胺。二者共同作用，保证了本公开浓缩液的充分的润滑效果；同时，两种皂均具有良好的可生物降解性，从而提高了所述浓缩液的可生物降解性。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述脂肪酸盐是使用10重量份植物油、3重量份碱和17重量份的去离子水在70-80℃下皂化反应7h以上而制成的脂肪酸盐皂。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述油酸三乙醇胺皂是使用10重量份油酸、5重量份三乙醇胺和17重量份去离子水在130-150℃下皂化反应5h以上而制成的油酸三乙醇胺皂。由此合成的本公开的油酸三乙醇胺皂除了具有润滑作用，还具有良好的防锈功能，因此，在本公开的浓缩液中，可以不另外添加防锈剂，或者，如果添加，仅痕量。不添加或仅添加痕量防锈剂可以减小防锈剂带来的对环境的不利影响。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，可以先制备脂肪酸盐皂，然后制备油酸三乙醇胺皂；也可以先制备油酸三乙醇胺皂，然后制备脂肪酸盐皂。换言之，两种皂分别在不同的装置中进行制备，对制备的先后顺序没有特殊限定。
在本公开的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的实施方案中，所述浓缩液是通过在40-50℃温度下，在所述脂肪酸盐和所述油酸三乙醇胺的混合物中掺入所述抗硬水剂、所述缓蚀剂和所述消泡剂而得到的浓缩液。
可以想到，本公开技术方案的主要难度在于筛选合适的浓缩液原料和设计适当的用量，使得浓缩液不但本身属性更加环境友好，还充分利用不同物质及其反应产物在润滑性、防锈性、防腐性、消泡性等等方面的交叉、协同作用，从而可以减少部分原料的使用量，进一步提高浓缩液的环境友好性。
本公开的上述综采支架电液控浓缩液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述植物油与所述氢氧化钾进行皂化反应，得到的脂肪酸盐皂；
(2)将所述油酸与所述三乙醇胺进行皂化反应，得到的油酸三乙醇胺皂；
(3)将在(1)中得到的脂肪酸盐皂与在(2)中得到的油酸三乙醇胺皂混合，得到混合物，再在所述混合物中复配所述抗硬水剂、所述缓蚀剂、所述消泡剂，获得目标产品浓缩液。
在本公开的浓缩液制备方法中，步骤编号并非暗含对步骤实施的顺序进行限定，换言之，步骤(1)和步骤(2)可以按照不同顺序进行，例如：先进行步骤(1)后进行步骤(2)，也可以先进行步骤(2)再进行步骤(1)。
在本公开的浓缩液制备方法中，在步骤(1)中，植物油:碱:水的重量比为10:3:17。所述植物油选自蓖麻油、菜籽油、玉米油、大豆油和棕榈油中的一种或一种以上，但不限于此；所述碱选自氢氧化钠或氢氧化钾，例如氢氧化钾；所述水为去离子水。
在本公开的浓缩液制备方法中，在步骤(1)中，皂化反应的温度为70-80℃，皂化反应时间为7h以上，例如7-12h，如8-10h。
在本公开的浓缩液制备方法中，在步骤(2)中，油酸:三乙醇胺:水的重量比为10:5:17。
在本公开的浓缩液制备方法中，在步骤(2)中，皂化反应的温度为130-150℃，皂化反应时间为5h以上，例如5-10h，如6-8h。
在本公开的浓缩液制备方法中，在步骤(3)中，将所述脂肪酸盐皂与所述油酸三乙醇胺皂混合并复配所述抗硬水剂、所述缓蚀剂、所述消泡剂进行的温度为40-50℃。
本公开在第二个方面提供一种液压液，其包含如上文所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液以及矿区水；其中，如上文所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的含量为1-5wt％，所述矿区水的含量为95-99wt％，基于液压液的总质量计。
在本公开的液压液的一个实施方案中，如上文所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的含量为1-3wt％，所述矿区水的含量为97-99wt％，基于液压液的总质量计。
本公开的液压液是使用更少量的本公开的浓缩液与矿区水配制而成，配制液压液时添加的浓缩液的量减少，从而本公开的液压液中含有的环境不友好物质的量减少。除了更加环保之外，液压液中含有更少浓缩液也使其成本降低。
本公开还提供按照本公开的方法制备的浓缩液用作综采支架电液控液压液的用途。
本公开的技术方案至少可以取得以下效果：
1、本公开的浓缩液具有良好的生物可降解性；
2、由本公开的浓缩液配制的液压液更加环境友好，且成本更低。
具体实施方式
下面结合实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将结合实施方式来详细说明本公开。
实施例1
可生物降解的综采支架电液控浓缩液各原料组分含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
所述的浓缩液的制备方法为：(1)在第一反应器中加入50kg蓖麻油、15kg氢氧化钾和85kg去离子水，混合并升温至80℃，进行皂化反应。搅拌反应8小时，得到蓖麻油酸钾皂；(2)在第二反应器中加入50kg油酸、25kg三乙醇胺和85kg去离子水，混合并升温至140℃，进行皂化反应。搅拌反应6小时，得到油酸三乙醇胺皂；(3)在50℃温度下，将在(1)中得到的蓖麻油酸钾皂和在(2)中得到油酸三乙醇胺皂混合，并按上述含量百分数加入醚羧酸复配剂、苯并三氮唑和水性聚醚，搅拌混合3小时，得到目标产物——浓缩液。
使用得到的浓缩液配制综采支架电液控液压液，具体过程如下：
在矿区现场取水，配液前对配液用矿区水的水质情况进行测量，所述水质情况包括硬度、硫酸根离子含量、氯离子含量、碳酸氢根离子含量、电导率及ph值，调节并使配液用矿区水的硬度≤2000mg/l、硫酸根离子的含量≤1950mg/l、氯离子的含量≤300mg/l、碳酸氢根离子含量≤700mg/l、电导率≤5000μs/cm及ph值为6-9；
取在实施例1中制得的浓缩液，用调节后的符合上述条件的水进行稀释，配制成含水量为97wt％的高含水液压液。
实施例2
可生物降解的综采支架电液控浓缩液各原料组分含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
所述的浓缩液的制备方法为：(1)在第一反应器中加入50kg蓖麻油、15kg氢氧化钾和85kg去离子水，混合并升温至80℃，进行皂化反应。搅拌反应8小时，得到蓖麻油酸钾皂；(2)在第二反应器中加入50kg油酸、25kg三乙醇胺和85kg去离子水，混合并升温至140℃，进行皂化反应。搅拌反应6小时，得到油酸三乙醇胺皂；(3)在50℃温度下，将在(1)中得到的蓖麻油酸钾皂和在(2)中得到油酸三乙醇胺皂混合，并按上述含量百分数加入醚羧酸复配剂、苯并三氮唑和水性聚醚，搅拌混合3小时，得到目标产物——浓缩液。
使用得到的浓缩液配制综采支架电液控液压液，具体过程如下：
在矿区现场取水，配液前对配液用矿区水的水质情况进行测量，所述水质情况包括硬度、硫酸根离子含量、氯离子含量、碳酸氢根离子含量、电导率及ph值，调节并使配液用矿区水的硬度≤2000mg/l、硫酸根离子的含量≤1950mg/l、氯离子的含量≤300mg/l、碳酸氢根离子含量≤700mg/l、电导率≤5000μs/cm及ph值为6-9；
取在实施例2中制得的浓缩液，用调节后的符合上述条件的水进行稀释，配制成含水量为97wt％的高含水液压液。
对比例1
按照实施例2所述来制备浓缩液，不同之处仅在于，将所述醚羧酸复配剂替换为edta-4钠。
具体地，可生物降解的综采支架电液控浓缩液各原料组分含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
所述的浓缩液的制备方法为：(1)在第一反应器中加入50kg蓖麻油、15kg氢氧化钾和85kg去离子水，混合并升温至80℃，进行皂化反应。搅拌反应8小时，得到蓖麻油酸钾皂；(2)在第二反应器中加入50kg油酸、25kg三乙醇胺和85kg去离子水，混合并升温至140℃，进行皂化反应。搅拌反应6小时，得到油酸三乙醇胺皂；(3)在50℃温度下，将在(1)中得到的蓖麻油酸钾皂和在(2)中得到油酸三乙醇胺皂混合，并按上述含量百分数加入edta-4钠、苯并三氮唑和水性聚醚，搅拌混合3小时，得到目标产物——浓缩液。
浓缩液性能测试
将在实施例1、2和对比例1中得到的浓缩液产品进行性能测试，各项指标按照gb11914-89(水质化学需氧量的测定重铬酸盐法)、hj505-2009(水质五日生化需养量(bod5)的测定稀释与接种法)和hj/t153-2004(化学品测试导则)进行标准测试，数据结果如下表1-3所示。
表1doc测定结果
表2生物降解率结果
表3
液压液性能测试
将在实施例1、2中得到的3wt％浓度的液压液进行抽样检测，各项指标均符合mt76～2002、gb/t6144～85标准，检测结果如下表4所示：
表4
本公开的浓缩液与矿区水混合配制成液压液，液压液中浓缩液的用量可以低至3wt％，从而液压液的成本降低。在液压液不可回收的情况下，向环境中排放的人工合成的浓缩液的量更少且本身的可生物降解性良好，显然，浓缩液中的物质能够更快地降解消失。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
1.一种可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其特征在于，所述浓缩液的各原料组分如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其特征在于，所述浓缩液的各原料组分的含量如下：
以及余量的水，基于浓缩液各原料组分的总质量计。
3.根据权利要求1或2所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述植物油选自蓖麻油、菜籽油、玉米油、大豆油和棕榈油中的一种或一种以上。
4.根据权利要求3所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述抗硬水剂选自醚羧酸复配剂；
所述醚羧酸复配剂包括以下重量百分比的组分：醚羧酸35.71％、短链醚羧酸21.43％、长链醚羧酸42.86％，其中，所述醚羧酸的牌号为emulsogencol100，所述短链醚羧酸的牌号为akypolf4，所述长链醚羧酸的牌号为akyporo90vg。
5.根据权利要求3或4所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述消泡剂选自水性聚醚。
6.根据权利要求1所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述缓蚀剂选自苯并三氮唑。
7.根据权利要求1所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述碱选自氢氧化钠或氢氧化钾。
8.根据权利要求1所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液，其中，所述浓缩液是通过将所述植物油与所述氢氧化钾皂化反应得到的脂肪酸盐润滑剂与所述油酸与所述三乙醇胺皂化反应得到的油酸三乙醇胺混合，并复配所述抗硬水剂、缓蚀剂、消泡剂而获得的浓缩液。
9.一种液压液，其特征在于，所述液压液包含如权利要求1-8任一项所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液以及矿区水；
其中，如权利要求1-8任一项所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的含量为1-5wt％，所述矿区水的含量为95-99wt％，基于液压液的总质量计。
10.根据权利要求9所述的液压液，其中，如权利要求1-8任一项所述的可生物降解的综采支架电液控浓缩液的含量为1-3wt％，所述矿区水的含量为97-99wt％，基于液压液的总质量计。
技术总结