[发明专利]聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物及其制备方法和用该聚合物配制的环保型水溶防锈淬火液

说明书

技术领域

本发明属于热处理防锈淬火技术领域，具体涉及一种聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物及其制备方法和用该聚合物配制的环保型水溶防锈淬火液。 

背景技术

目前金属热处理工序使用的淬火介质主要为矿物油或水，矿物油淬火主要用于淬裂倾向大的中低碳钢，由于油的冷速较慢，因此经常出现淬火不硬或淬层浅等问题，水作为淬火介质主要用于淬裂倾向小的合金钢，由于水的特性是高低温区域冷速较快，在生产过程中很难控制，经常出现淬裂现象和淬火不硬或淬火不均现象。目前有一些单位也在研究一些水溶性淬火液，主要是水中加入一些亲油亲水的有机化合物和无机盐，往往防锈性能不佳，或者添加亚硝酸盐或硝酸盐等可致癌致畸成分进行防锈。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物及其制备方法和用该聚合物配制的环保型水溶防锈淬火液。该环保型水溶防锈淬火液能克服油和水的上述缺点，其低温区接近水的快速冷却能力，高温区接近油的慢冷性能，不含油、无毒、无污染，对水有逆溶性；其特有的冷却性能有效替代水淬油冷的传统工艺，操作方便，可靠；能节省石油使用，有效保护环境，同时与其他淬火介质相比，无有害、有毒物产生，保障操作工人的健康。 

本发明的技术方案如下： 

一种聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物，它是先由乙二醇和硼酸反应得到二乙二醇硼酸酯后，再由二乙二醇硼酸酯与环氧丙烷发生聚合反应得到的，其化学式为： 

本发明总体分三个步骤进行： 

上述聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物的制备方法（即前二个步骤）如下： 

步骤1.制备二乙二醇硼酸酯A： 

将乙二醇和硼酸按摩尔比2：1加入反应釜中，充入氮气保护，搅拌加热至170-180℃，保温4-5小时，通入甲苯与混合溶液共沸，蒸出水与甲苯共沸物，即得二乙二醇硼酸酯A，反应过程为： 

步骤2.制备聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B（含少量氢氧化钾、乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐）： 

将二乙二醇硼酸酯A和氢氧化钾加入用0℃左右的冰盐水循环冷却的聚合釜中搅拌，然后向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，当聚合釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将环氧丙烷推进聚合釜，同时搅拌升温至100-120℃，压力调节至0.3-0.4MPa，聚合反应15-16小时以后，用氮气将聚合釜内的聚合物挤出，即得聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B（含少量氢氧化钾、乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐）。 

上述摩尔比二乙二醇硼酸酯A：环氧丙烷=1：（30-40）； 

上述制备聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B的反应过程为： 

上述反应式的n为30-40的整数。 

上述反应过程中，氢氧化钾作为催化剂，消耗的量很少，所以反应完成后，加进去的氢氧化钾基本还留在反应产物中。上述制备得到的聚氧丙烷二乙二醇硼 酸酯聚合物B中氢氧化钾所占的重量百分比为0.5-1%。 

由于二乙二醇硼酸酯A容易在有水的条件下水解成乙二醇和硼酸，少量的乙二醇与环氧丙烷会反应生成乙二醇聚丙醚，少量的硼酸与氢氧化钾会反应生成硼酸钾盐，所以上述制备得到的聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B中还含有少量乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐。 

少量乙二醇与环氧丙烷反应的反应过程为： 

上述反应式中的x、y为不确定整数。 

步骤3.制备环保型水溶防锈淬火液： 

将步骤2中得到的聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B（含少量氢氧化钾、乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐），与硼酸钾、山梨酸钾和水一起作为原料，配制成环保型水溶防锈淬火液。 

本发明的环保型水溶防锈淬火液中各组分的重量百分比为： 

聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B 40-80% 

（含少量氢氧化钾、乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐） 

硼酸钾                        2-3% 

山梨酸钾                      0.1-0.5% 

水                            余量。 

上述环保型水溶防锈淬火液的制备方法： 

按所述重量百分比称取硼酸钾、山梨酸钾加入水中搅拌，加入聚氧丙烷二乙二醇硼酸酯聚合物B（含少量氢氧化钾、乙二醇聚丙醚和硼酸钾盐），同时搅拌2-3小时，混合物透明后包装即为成品。