1.本发明涉及一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油及其制备方法与应用，属于淬火油技术领域。
背景技术：2.淬火是金属材料强化的一项必要工艺过程，通过以一定的冷却速率冷却加热的工件，可以大幅度提升金属产品的硬度、耐磨性、疲劳强度及韧性，从而生产出满足不同需要的机械零件以及工具产品。现有的油基淬火介质产品中，绝大部分淬火油产品的基础油主要成分为石油烷烃，随着石油资源日益枯竭，原油成本逐渐升高，开发易于处理降解的新型环境友好型淬火介质需求迫切。植物油作为一种便宜易得、无毒无害、可再生同时生物降解性较好的原料，作为淬火介质基础油具有较大的潜力。但现有的植物油主要供应食品工业，成本较高，且热稳定性与抗氧化性能较差，作为淬火介质使用，工作寿命较短、稳定性差。因此，需要进行合适的化学改性以提升其使用性能。
3.季戊四醇脂肪酸多元酯一般作为航空生物柴油使用，是传统石化燃料的替代品，其主要脂肪酸原料可使用餐厨垃圾回收过程中的潲水油、废弃油脂、煎炸废油等废料，原料成本相比于传统植物油大幅下降。在相关研究中，季戊四醇脂肪酸多元酯具有较好的生物亲和性、自然毒性小，相比于传统石化产品更为绿色环保，其热稳定性与抗氧化能力也得到提升，具有替代传统石化烷烃，应用于润滑油、淬火油等产品的技术潜力。
技术实现要素：4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油及其制备方法与应用。
5.为了实现上述目的，本发明采用的一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油，按质量份计，包括以下原料：季戊四醇脂肪酸多元酯80-90份，抗氧化剂1-5份，催冷剂5-10份，分散剂 2.5-5份；
6.所述季戊四醇脂肪酸多元酯采用季戊四醇四油酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四亚油酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯的一种或多种混合。
7.作为改进，所述抗氧化剂采用l135苯胺抗氧剂、l57酚类抗氧剂的一种或两者混合。
8.作为改进，所述催冷剂采用环氧大豆油、环氧蓖麻油、v700型聚异丁烯催冷剂、乙烯
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丙烯共聚物的一种或多种混合。
9.作为改进，所述分散剂采用单丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、多丁二酰亚胺中的一种或多种混合。
10.另外，本发明还提供了一种所述季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)将季戊四醇脂肪酸多元酯加入到反应釜中，加热至90-120℃后，加入分散剂，
搅拌 30-40min；
12.(2)向反应釜中加入催冷剂，继续搅拌30-40min；
13.(3)冷却至60-70℃后，向反应釜中加入抗氧化剂，继续搅拌20-50min；
14.(4)降温至50-60℃，继续搅拌1-2h得淬火油。
15.最后，本发明还提供了一种所述季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油在金属材料淬火中的应用。
16.与现有技术相比，本发明采用季戊四醇脂肪酸多元酯作为淬火介质基础油的主要成分。由于季戊四醇脂肪酸多元酯具有较好的生物亲和性，在自然条件下可通过生物降解的方式进行处理，减少了淬火油对环境的污染；通过添加可有效分散于介质体系的抗氧化剂与催冷剂，增强了淬火油在高温下的稳定性与抗氧化性，并改善了淬火冷却性能，得到更好的工艺性能。同时由于季戊四醇脂肪酸多元酯具有较好的生物降解性，本发明主要成分能够在自然条件下自行生物降解，显著减少了热处理行业淬火油对生态环境的破坏与危害。
附图说明
17.图1为本发明实施例1制得淬火油的冷却速率曲线图；
18.图2为本发明实施例1的淬火油用于金属试样淬火的金相显微图；
19.图3为本发明实施例1淬火后试样截面的硬度梯度曲线。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
22.实施例1
23.一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油的制备方法，按质量份计，包括以下步骤：
24.(1)将季戊四醇四油酸酯90份加入到反应釜中，加热至100℃后，加入单丁二酰亚胺3 份，并搅拌30min至溶液均匀；
25.(2)向反应釜中加入由聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物按照质量比1:4反应混合组成的催冷剂5.5份，继续搅拌40min；
26.(3)冷却至60℃后，向反应釜中加入由二苯胺与二异丁烯按照质量比1:5反应混合组成的抗氧化剂1.5份，并搅拌40min；
27.(4)降温至50℃，继续搅拌2h，得淬火油。
28.实施例1制得淬火油的相关性能如下表1：
29.表1实施例1的淬火油性能
[0030][0031]
另外，实施例1制得淬火油的冷却速率曲线如图1所示，分析可知，实施例1的淬火油在马氏体相变区的冷却速度极为缓慢，能够满足热处理加工后变形要求极高的工件的淬火。实施例 1的淬火油适用于较低温度的马氏体分级淬火、等温淬火及低温回火，能够最大程度避免高冷速造成的工件冷却变形开裂。
[0032]
实施例2
[0033]
一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油的制备方法，按质量份计，包括以下步骤：
[0034]
(1)将季戊四醇四亚油酸酯90份加入到反应釜中，加热至90℃后，加入双丁二酰亚胺 3份，并搅拌35min至溶液均匀；
[0035]
(2)向反应釜中加入环氧大豆油5.5份，并搅拌40min；
[0036]
(3)冷却至65℃后，向反应釜中加入由二苯胺和二异丁烯按照质量比1:5反应混合组成的抗氧化剂1.5份，并搅拌50min；
[0037]
(4)降温至50℃，继续搅拌2h得淬火油。
[0038]
实施例2制得淬火油的相关性能如下表2：
[0039]
表2实施例2的淬火油性能
[0040][0041]
实施例3
[0042]
一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油的制备方法，按质量份计，包括以下步骤：
[0043]
(1)将季戊四醇脂肪酸多元酯85份加入到反应釜中，加热至110℃后，加入双丁二酰亚胺3份，搅拌30min至溶液均匀，所述季戊四醇脂肪酸多元酯具体成分为季戊四醇四油酸酯40份、季戊四醇四亚油酸酯25份、季戊四醇四硬脂酸酯15份、季戊四醇四棕榈酸酯5份；
[0044]
(2)向反应釜中加入聚异丁烯7份，继续搅拌35min；
[0045]
(3)冷却至70℃后，向反应釜中加入由二苯胺和二异丁烯按照质量比1:4反应混合组成抗氧化剂5份，继续搅拌30min；
[0046]
(4)降温至55℃，继续搅拌1.5h得淬火油。
[0047]
实施例3制得淬火油的相关性能如下表3：
[0048]
表3实施例3的淬火油性能
[0049][0050]
实施例4
[0051]
将实施例1制得的淬火油用于gcr15钢圆棒的淬火强化中，淬火后沿径向对钢棒进行线切割，打磨抛光拍摄截面处的金相照片，如图2所示，可以看到金相生成了较为明显的马氏体组织。同时，在钢棒截面进行显微硬度梯度测试，测试结果如图3所示，淬火前圆钢棒表面显微硬度为220hv，可以看出圆棒从圆心到边缘截面均得到了较好的硬度提升，表明实施例1的淬火油能满足钢铁材料的淬火需要。
[0052]
本发明淬火油适用于各种中低合金钢，渗碳钢等材质变形要求较高的工具的淬火，如轴承套圈、连杆、曲轴、销轴等变形要求较高的产品。本发明采用季戊四醇脂肪酸多元酯作为淬火介质基础油，有效提升了淬火油的降解率，降低了淬火油的环境危害。同时，季戊四醇脂肪酸多元酯相比天然植物油具有更好的热稳定性，配合加入的抗氧化剂较好地提升了淬火油的氧化安定性。可作为高粘度矿物油基淬火油的替代品使用。
[0053]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：季戊四醇脂肪酸多元酯80-90份，抗氧化剂1-5份，催冷剂5-10份，分散剂2-5份；所述季戊四醇脂肪酸多元酯采用季戊四醇四油酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四亚油酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯的一种或多种混合。2.根据权利要求1所述的一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油，其特征在于，所述抗氧化剂采用l135苯胺抗氧剂、l57酚类抗氧剂的一种或两者混合。3.根据权利要求1所述的一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油，其特征在于，所述催冷剂采用环氧大豆油、环氧蓖麻油、v700型聚异丁烯催冷剂、乙烯-丙烯共聚物的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油，其特征在于，所述分散剂采用单丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、多丁二酰亚胺中的一种或多种混合。5.一种权利要求1-4任一项所述季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将季戊四醇脂肪酸多元酯加入到反应釜中，加热至90-120℃后，加入分散剂，搅拌30-40min；(2)向反应釜中加入催冷剂，继续搅拌30-40min；(3)冷却至60-70℃后，向反应釜中加入抗氧化剂，继续搅拌20-50min；(4)降温至50-60℃，继续搅拌1-2h得淬火油。6.一种权利要求1-5任一项所述季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油在金属材料淬火中的应用。
技术总结本发明公开一种季戊四醇脂肪酸多元酯基淬火油及其制备方法与应用，按质量份计，按质量份计，包括以下原料：季戊四醇脂肪酸多元酯80-90份，抗氧化剂1-5份，催冷剂5-10份，分散剂2.5-5份；所述季戊四醇脂肪酸多元酯采用季戊四醇四油酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四亚油酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯的一种或多种混合。本发明采用季戊四醇脂肪酸多元酯作为淬火介质基础油，有效提升了淬火油的降解率，降低了淬火油的环境危害。同时，季戊四醇脂肪酸多元酯相比天然植物油具有更好的热稳定性，配合加入的抗氧化剂较好地提升了淬火油的氧化安定性。可作为高粘度矿物油基淬火油的替代品使用。使用。使用。
技术研发人员：朱宗秀 张德文 唐海琳 邓虹莲 隋艳伟
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/5
