一种戊烷基切割液添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属火焰切割技术领域，公开了一种戊烷基切割液添加剂及其制备方法和应用。该戊烷基切割液添加剂包括乙二醇二硝酸酯、乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉。本发明专利技术戊烷基切割液添加剂与戊烷液体混合后能够一起汽化，戊烷汽化后，气体密度大，因此燃烧强度高，火焰温度也相应提高，从而提高戊烷气体火焰温度和预热速度，戊烷

【技术实现步骤摘要】
一种戊烷基切割液添加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属火焰切割
，特别涉及一种戊烷基切割液添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]戊烷有3种同分异构体:正戊烷(沸点36.1℃)、异戊烷(沸点28℃)和新戊烷(沸点10℃)，工业应用上“戊烷”一词通常指正戊烷，即其直链异构体。
[0003]在黑色金属火焰切割的加工作业中，乙炔是使用历史最为悠久的燃料气体，适用于绝大部分的切割加工场合，但生产乙炔的原材料电石的加工过程能耗大，对环境污染较严重，因此也影响了乙炔的产量，而且近年来乙炔的价格也越来越高。戊烷、丙烷作为乙炔的替代切割燃料，最大的缺点就是火焰温度低、火焰能量不集中、预热速度慢，因而适用面较窄，不能完全取代乙炔。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种戊烷基切割液添加剂及其制备方法和应用，该戊烷基切割液添加剂与戊烷液体混合后能够一起汽化，从而提高戊烷气体火焰温度和预热速度，火焰温度可达到3000℃以上。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种戊烷基切割液添加剂。
[0006]具体的，一种戊烷基切割液添加剂，包括乙二醇二硝酸酯、乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉。
[0007]本专利技术戊烷基切割液添加剂的主要目的是提高戊烷在氧气中稳定燃烧的温度，首先是促进化学反应速度，使热量在短时间内产生，其次是收缩火焰表面，使热量更为集中。戊烷基切割液添加剂提高火焰温度的原则是提高燃料中自由基浓度，加快火焰燃烧的反应。在配方原料的选择上：
[0008]选择叔丁基过氧化氢和丁酮过氧化物，使得添加剂容易着火，燃烧力强。其中，叔丁基过氧化氢亲水性好，当戊烷中含有少量水或其他液态杂质时，可以乳化混溶，一起汽化燃烧而不影响火焰性能，尤其适用于乳液聚合、水相聚合等反应的促进剂，性能优于过二硫酸盐、异丙苯过氧化氢和过氧苯甲酰等聚合促进剂，其分解产物主要有叔丁醇和丙酮，不会形成酸性产物，无腐蚀性，不会对储存容器和输送管道产生腐蚀，因此在本添加剂中使用，起到引发、促进聚合的催化作用；丁酮过氧化物比丁酮更为活泼，更有助于火焰温度的提高。
[0009]选择自身带有强氧化性能的材料，如乙二醇二硝酸酯和纳米二氧化铈，局部的微爆增加火焰的燃烧强度。其中，乙二醇二硝酸酯的化学性质和爆炸性能都与硝化甘油相似，但凝固点较低，少量添加在本添加剂中增加微细爆炸效应，提高戊烷燃料的燃烧温度；纳米二氧化铈具有独特的氧化还原特性，容易在Ce(Ⅲ)和Ce(IV)之间发生价态变化，并伴有氧气的吸收和放出(CeO2→
Ce2O3+O2)，加入到戊烷中，随汽化的戊烷气体进入喷枪，纯氧中燃
烧时会迅速扩散成为纳米尺度的球形颗粒，这种介观尺度的水颗粒，可以在室温所提供的热运动能量下获得每秒十几米的热运动速度，从而使燃料在布朗运动的作用下形成热力学稳定的分散相，但其作为戊烷添加剂时，面临直接添加时难以长期稳定分散分布的问题，也就是容易凝聚结块，失去纳米材料的效能，因此需要采用稳定的纳米二氧化铈调和剂才能加入液体燃料中。
[0010]选择乙二醇单甲醚可以提高燃料的抗静电性能，减少燃料快速流动时产生静电的可能，提高安全性，同时，与戊烷协同使用，可以作为防冰剂，避免在大量汽化时戊烷中不可避免的水分冰结堵塞割枪喷嘴。
[0011]对于火焰切割的燃料而言，还要选择促进金属自燃的添加剂，如纳米铝粉作为氧火焰切割时钢铁燃烧的催化剂，加强钢铁的燃烧，使钢材更好分离，更节省燃料，同时生成的氧化物比熔融金属更易脱落，减少挂渣的生成，使割缝更细更窄，割口更光滑。
[0012]本专利技术戊烷基切割液添加剂通过采用乙二醇二硝酸酯、乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉，能将戊烷在氧气中的火焰温度提高到3000℃以上，可使戊烷在金属焊割等领域的使用性能达到甚至超过乙炔，成为新一代的乙炔代用气。
[0013]优选地，还包括石油磺酸钠、乙醇和吐温60。石油磺酸钠具有较强的抗潮湿，抗盐雾、盐水和水的置换能力，它对黑色金属和黄铜具有优良的防锈性能，在本添加剂中作为多种极性物质在戊烷液体中的助溶剂，起到良好的防锈和乳化作用。
[0014]优选地，按质量份数计，包括乙二醇二硝酸酯0.5
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1份、乙二醇单甲醚5
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10份、叔丁基过氧化氢5
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10份、丁酮过氧化物5
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10份、石油磺酸钠1
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5份、纳米二氧化铈调和剂5
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10份、纳米铝粉1
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5份、乙醇50
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60份和吐温60 5
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10份。
[0015]优选地，所述纳米二氧化铈调和剂包括纳米二氧化铈、乙醇、水杨醛、氢氧化钠、过氧化氢、长链胺和松香。
[0016]优选地，所述长链胺包括十二胺、长碳链聚醚酰胺、长链脂肪胺中的至少一种。更为优选地，所述长链胺采用十二胺，该长链胺类有机溶剂既是模板控制剂又是反应的溶剂。
[0017]优选地，按质量份数计，所述纳米二氧化铈调和剂包括纳米二氧化铈10
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20份、乙醇60
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80份、水杨醛10
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20份、氢氧化钠5
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10份、过氧化氢5
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10份、长链胺5
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10份和松香5
‑
10份。
[0018]本专利技术选择带有清洁润滑的添加剂，如吐温60和松香，使燃料气体通过狭窄割咀喷口时不会积碳堵塞，从而使火焰更为集中，延长割咀的使用寿命。
[0019]优选地，所述纳米二氧化铈的粒径为20
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50nm，所述纳米铝粉的粒径为50
‑
80nm。
[0020]本专利技术的第二方面提供所述戊烷基切割液添加剂的制备方法。
[0021]具体的，一种戊烷基切割液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
[0022]往乙醇中加入乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、石油磺酸钠、吐温60、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉，混合均匀；再加入乙二醇二硝酸酯，混合均匀，得到所述戊烷基切割液添加剂。
[0023]优选地，所述戊烷基切割液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
[0024]S1、清洗反应釜，用氮气吹扫至干燥后，将乙醇注入；
[0025]S2、在搅拌状态下，将乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、石油磺酸
钠、吐温60、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉按份量加入反应釜中，中速搅拌下直至混合均匀；
[0026]S3、在静止状态下，再加入乙二醇二硝酸酯，然后缓慢搅拌至完全混合；
[0027]S4、待反应物完全混合后，隔绝空气，在室温(约25℃)下静置24
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30小时，装罐密封，得到所述戊烷基切割液添加剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种戊烷基切割液添加剂，其特征在于，包括乙二醇二硝酸酯、乙二醇单甲醚、叔丁基过氧化氢、丁酮过氧化物、纳米二氧化铈调和剂和纳米铝粉。2.根据权利要求1所述的戊烷基切割液添加剂，其特征在于，还包括石油磺酸钠、乙醇和吐温60。3.根据权利要求2所述的戊烷基切割液添加剂，其特征在于，按质量份数计，包括乙二醇二硝酸酯0.5
‑
1份、乙二醇单甲醚5
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10份、叔丁基过氧化氢5
‑
10份、丁酮过氧化物5
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10份、石油磺酸钠1
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5份、纳米二氧化铈调和剂5
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10份、纳米铝粉1
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5份、乙醇50
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60份和吐温60 5
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10份。4.根据权利要求1所述的戊烷基切割液添加剂，其特征在于，所述纳米二氧化铈调和剂包括纳米二氧化铈、乙醇、水杨醛、氢氧化钠、过氧化氢、长链胺和松香。5.根据权利要求4所述的戊烷基切割液添加剂，其特征在于，按质量份数计，所述纳米二氧化铈调和剂包括纳米二氧化铈10
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20份、乙醇60
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80份、水杨醛10

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩斌，李锡臻，刘衍，
申请(专利权)人：圣火能源科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：