GCMS对铝板带轧制油中添加剂的成分分析.doc

GCMS 分析铝板带轧制油中添加剂的成分 田涛 （云南铝业股份有限公司，云南 昆明 650502） 摘要：用GCMS技术分析铝板带轧制油中添加剂的组成成分，结合各物质的物理化学性质的方法来解析气质谱图 ，并对定量分析方法进行了探讨，得出了轧制油中添加剂的主要成分，为铝材轧制润滑正确选择添加剂以及对添加剂成分的控制提供一定的参考依据。 关键词：铝板带；轧制油；添加剂；GCMS前言 在上世纪30年代初，随着冷轧带钢四辊连轧机的投入使用，轧制油也就应运而生。轧制油的初期是以棕榈油和水的混合物为基础，采用直喷式向轧机提供乳化液，实现轧辊和带钢的冷却和润滑。现在少量可逆轧机仍在使用这?址绞健?940年以后，棕榈油供不应求，而且价格昂贵，再加上污染环境和资源的极大浪费，这种轧制油的润滑方式逐渐被淘汰，而产生了循环式乳化液润滑系统。随着人们对板带性能要求的增高，对乳化液的要求也越来越高，乳化液系统和轧制油的添加剂等技术也得到了不断地完善和发展【1】。轧制油是由基础油和添加剂两部分组成，其中基础油占绝大部分。用于铝产品轧制的基础油主要是轻质矿物油，它一般要经过减压蒸馏，切割窄馏分，然后加氢裂化得到，但其成分复杂，而添加剂的成分及含量不但决定了轧制油的质量，而且对轧制润滑效果以及退火后铝箔表面质量产生重要影响 ，所以分析添加剂的成分是非常重要的【2】。1 轧制油常用添加剂性能比较 所谓添加剂就是能改善油品某种性能的有极性的化合物或聚合物 它是提高矿物油润滑性能的最经济 最有效的途径之一。添加剂根据其用途不同可大致可分成两大类: 一类为影响润滑油物理性质的添加剂 例如降凝剂、增粘剂、粘度指数改进剂、消泡剂等 另一类在化学方面起作用的添加剂 如各种抗氧剂、防锈剂、钝化剂、清净分散剂、油性剂、极压抗磨剂等。考虑到铝材冷轧的工艺特点及轧后铝材退火表面质量要求【3】 铝轧制油中一般只添加油性剂。对于铝轧制油用油性添加剂来讲 主要是能与金属表面发生物理吸附长链脂肪酸、醇、酯。由于它们分子链长度与官能团的极性不同 故表现出使用性能的差异【4】 。 外 由于添加剂都是在轧制生产现场添 另加到轧制油中 因此其使用方便性也十分重要 如与添加剂的低温流动性、与基础油的配伍性及添加的方便性等【5】。2 应用轧制油的目的 一是轧制油在轧板带时提供限制金属与金属带钢与轧辊直接接触的保护油膜.通过限制金属与金属之间的接触来减低系数.提供润滑性；二是在金属与金属之间发生接触时就会产生摩擦.但如果没有摩擦则会产生诸如打滑和厚度控制不均等不良结果.轧制油的目的不是消除摩擦而是控制摩擦以满足轧机的要求；三是通过轧制油载体水带走轧时轧辊和带钢在咬入过程中由于摩擦产生的热量起到冷却作用。3 实验部分31 仪器与试剂 仪器： Clarus600 GC/MS；天平；烧杯；滤膜；玻璃漏斗；试样瓶；滴管。 试剂：试剂：MOA-100基础油，wylor12添加剂。32 GCMS分析条件 GC分析条件：Elite-WAX15m 053mm ID1umdf通用型毛细管色谱柱；载气He；进样口温度250；分流比25：1；进样量0.1uL；柱温初值50，保持时间1min后以5min的速率升温至100，保持时间0min以20.0min的速率升温至210，保持时间5min后结束。 MS分析条件：电离源EI；电离能70eV；离子源温度200oC；扫描范围mz40350ainu；扫描速度05scans；检测器电压085kV；质量分析器为四极杆分析器。3.3 实验方法 将wylor12和MOA-100按一定的比例互溶作为试样，然后用GCMS分析作为参考。3.4 实验图谱3.4.1 色谱峰图 （轧制油色谱图一） （复样轧制油色谱图二） （基础油色谱图三）3.4.2 质谱图3.4.2.1 16.67min位置质谱图 （16.67min位置质谱图1） （16.67min位置质谱图2）3.4.2.2 16.99min位置质谱图 （16.99min位置质谱图3） （16.99min位置质谱图4）3.4.2.3 18.56min位置质谱图 18.56min位置质谱图5 18.56min位置质谱图63.4.2.4 19.06min位置质谱图 19.06min位置质谱图7 19.06min位置质谱图83.4.2.5 20.88min位置质谱图 20.88min位置质谱图9 20.88min位置质谱图104 结果分析4.1 色谱图分析 由色谱图示可以看出，图一与图二对比后，各种物质的出峰时间可以完全确定；把图二与图三基础油的图谱对比，便可得出图四添加剂的图谱（如图四），所以在质谱分析过程中，只需分析相对保留时间从16.67min-20.88min时间段内出现的物质便可以确定添加剂的成分。 添加剂色谱图四4.2 质谱图分析4.2.1 16.67min质谱分析 质谱中，在16.67min时得出的物质是26-二叔丁基-4-甲基苯酚和24-二叔丁基-6-甲基苯酚，但在图1中，26-二叔丁基-4-甲基苯酚的匹配率（prob）为72.7，远大于24-二叔丁基-6-甲基苯酚的匹配率（prob）17.1，而且 在石油工业中，26-二叔丁基-4-甲基苯酚是各种润滑油，二次加工汽油、石蜡和其他一些矿物油的优良抗氧剂，故 在 16.67min 位 置 的 物 质 应 该 是 26- 二 叔 丁 基 -4- 甲 基 苯酚:C15H24O 。4.2.2 16.99min质谱分析 从图3和图4的匹配率来看，图3中十二醇的匹配率（prob）16.1大于图6中环十二烷的匹配率（prob）13.6，结合两种物质的理化性能和结构来看，十二醇为长链分子，且在分子的末端带有羟基基团，能够在金属表面发生较好的物理吸附形成单分子膜，而环十二烷在结构上显现出一定的刚性，其流动性、延展性和拉伸性都不如十二醇所以，在16.99min位置的物质应为十二醇:C12H26O（ ）。4.2.3 18.56min质谱分析 从图5和图6来看，图5和图6的质谱图极为相似，结合两种物质的理化性能和结构来看，它们都同属于链状醇类同系物，且性质非常相近，但在图5中十四醇的匹配率（prob）11.3大于图6中十六醇的匹配率（prob）8.68，且链长短于十六醇。故在18.56min位置的物质应该是十四醇:C14H30O（ ）。4.2.4 19.06min质谱分析 图7中棕榈酸甲酯的匹配率（prob）49.6远大于大于图8中十五烷酸甲酯的匹配率（prob）9.81，在19.06min位置的物质应该是棕榈酸甲酯:C17H34O2（ ）。4.2.5 20.88min质谱分析 图9和图10的图谱与图6和图5的图谱一致，十六醇的匹 配率prob7.92略大于十四醇的匹配率（prob）7.61；在同系物中链长的吸附能力大于链短的吸附能力，而十六醇的链长大于十四醇的链长，且在18.56min位置时十四醇已经出峰，那么在20.88min位置的物质峰就应该是十六醇:C16H34O（ ）。5 结论（1）wylor12添加剂里的主要组成成分是26-二叔丁基-4-甲基苯酚、十二醇、十四醇、棕榈酸甲酯和十六醇。（2）气质联用技术对铝板带轧制油添加剂的组成能进行有效的分析，得到了关于碳数、结构、类型、相对含量等的组成信息，对实际生产起到一定的指导作用，也是对其它方法的一种补充和延伸。参考文献：1 张文豪，王冬赵，月峰. 板带轧制油的组成及性能要求 河北省邯郸钢铁集团公司冷轧厂酸轧车间 2005年5月第3期总第169期2 孙建林，康永林，魏欣亚铝材冷轧润滑剂成分分析J轻合金加工技术，2001，2910：17l83 Hofling E Baur R1 Some Chemical Reactions Involved inAnnealing Aluminum Foil J 1Lubr1 Eng1 199