一種使用過程中冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種勻速冷卻介質(zhì)，尤其涉及一種使用過程中冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷 卻介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的鍛后冷卻多采用沙冷、空冷、霧冷等方式，緩慢且不均勻，難以保證晶界純 凈度，帶狀組織等缺陷組織也難以有效控制，嚴(yán)重影響熱處理后的最終力學(xué)性能。另外，這 些粗放的冷卻方式還存在冷卻均勻性差的問題，使其組織的均勻性差，不僅造成鍛坯硬度 不均勻，還會造成熱處理過程的變形難以有效控制。采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式，由于不能保證同爐 不同工件以及同一工件迎風(fēng)面和背風(fēng)面的均勻性，同時風(fēng)冷速度會隨鍛坯表面溫度的降低 會迅速降低，也無法解決冷卻均勻性差的問題。為克服傳統(tǒng)冷卻方式冷卻能力不足和冷卻 不均勻的問題。中國專利CN103505930A公開了一種冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其 主要成分為聚乙烯基吡咯烷酮（PVP)、羧甲基纖維素鈉（CMC)、聚丙烯酸鈉（ACR)，其具有優(yōu) 異的冷卻均勻性，保證了不同工件和工件的不同部位具有一致的冷卻能力，滿足了組織和 硬度均勻性的要求。但是這種勻速冷卻介質(zhì)的三種組分是物理混合的，而其優(yōu)良的冷卻性 能是在PVP與CMC這兩種組分在一定比例范圍內(nèi)協(xié)同作用才能獲得的，而PVP、CMC與ACR 的熱分解溫度各不相同。特別是CMC，由于糖苷鍵易斷裂，在作為冷卻介質(zhì)使用時，一方面其 在溶液的30-80°C的溫度下會緩慢裂解，另一方面在接觸400-850°C高溫工件時會迅速分 解，導(dǎo)致CMC分子量降低與其濃度下降，使勻速冷卻介質(zhì)溶液的粘度降低，改變了勻速冷卻 介質(zhì)溶液中各組分的配比。因此，這種勻速冷卻介質(zhì)的冷卻性能在其生產(chǎn)使用過程中不斷 變化，為保證穩(wěn)定的冷卻性能必須頻繁監(jiān)控溶液的濃度與各組分配比，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對 溶液組分進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在使用過程中冷卻性能穩(wěn)定的 勻速冷卻介質(zhì)，該勻速冷卻介質(zhì)組分中的羧甲基纖維素鈉和聚乙烯基吡咯烷酮在生產(chǎn)使用 過程中能夠?qū)崿F(xiàn)等比例消耗，從而不需要去頻繁監(jiān)控勻速冷卻介質(zhì)溶液的濃度與溶液中各 組分的配比。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] ：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種使用過程中冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，由如下方法制備得到：在溫度為 30~50°C下將所需量的反應(yīng)物羧甲基纖維素鈉與乙烯基吡咯烷酮置于反應(yīng)液中，得到pH 值為7. 0~10. 0的混合溶液，其中，所述反應(yīng)液為水或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1 %~40%的乙醇溶 液，所述反應(yīng)物的質(zhì)量百分比濃度為10%~35%;再往混合溶液中加入所需量的引發(fā)劑，反 應(yīng)6~12h后即可得到所需的冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其中，所述羧甲基纖維素鈉和 乙烯基吡咯烷酮的加入質(zhì)量比為1 : 3-1 : 10。
[0006] -種使用過程中冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，由如下方法制備得到：在溫度為 30~50°C下將所需量的反應(yīng)物羧甲基纖維素鈉與混合單體置于反應(yīng)液中，得到pH值為 7. 0~10. 0的混合溶液，其中，所述反應(yīng)液為水或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1 %~40%的乙醇溶液，所 述反應(yīng)物的質(zhì)量百分比濃度為10%~35%;再往混合溶液中加入所需量的引發(fā)劑進(jìn)行反 應(yīng)，反應(yīng)6~12h后即可得到所需的冷卻性能穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其中，所述羧甲基纖維 素鈉和混合單體的加入質(zhì)量比為1 : 3-1 : 10,所述混合單體為乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸 鈉的混合物，在混合單體中，所述乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸鈉的質(zhì)量比為4 : 1~5 : 1。
[0007] 其中，所述引發(fā)劑的濃度為200~500mg/L。
[0008] 其中，所述引發(fā)劑為過硫酸鹽-還原劑體系，所述過硫酸鹽與還原劑的質(zhì)量比為 1 : 1 ~2 : 1〇
[0009] 其中，所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉中的一種。
[0010] 其中，所述還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或四甲基乙二 胺中的一種。
[0011] 發(fā)明原理：本發(fā)明采用聚合物接枝改性技術(shù)，在羧甲基纖維素鈉（CMC)側(cè)基上進(jìn) 行乙烯基吡咯烷酮（VP)的均聚接枝或者在羧甲基纖維素鈉（CMC)側(cè)基上進(jìn)行乙烯基吡咯 烷酮（VP)和丙烯酸鈉（AA)的共聚接枝，得到的聚合物如式⑴和式（II)所示：
[0012]
[0014]鏈引發(fā)：
[0015] S20s2 -2S04.
[0016] S04 ? +CMC-0H-CMC-0 ? +HS04
[0017] CMC-0.+M-CMC-OM?
[0018] 鏈增長：
[0019]
[0020] 鏈終止：
[0021]
[0022]
[0023] 有益效果：針對現(xiàn)有勻速冷卻介質(zhì)中各組分采用物理混合，在使用過程中，各組 分的配比會發(fā)生改變，從而影響勻速冷卻介質(zhì)的冷卻性能這一問題，本發(fā)明勻速冷卻介質(zhì) 中羧甲基纖維素鈉、聚乙烯基吡咯烷酮與聚丙烯酸鈉通過接枝技術(shù)耦合在同一個分子結(jié)構(gòu) 中，從而本發(fā)明勻速冷卻介質(zhì)在使用過程中，其組分羧甲基纖維素鈉、聚乙烯基吡咯烷酮與 聚丙烯酸鈉可實(shí)現(xiàn)等比例消耗，由于羧甲基纖維素鈉與聚乙烯基吡咯烷酮的配比不會發(fā)生 改變，從而勻速冷卻介質(zhì)的冷卻性能始終有保證；另一方面，接枝改性不僅提高了羧甲基纖 維素鈉的分子量，也提高了羧甲基纖維素鈉的熱分解溫度，從而有效提高聚合物水溶液的 初始粘度，改性后的聚合物水溶液初始粘度相比于現(xiàn)有的勻速冷卻介質(zhì)初始粘度提高至少 50%以上，且改性后的聚合物水溶液在使用過程中的粘度損失率也大大減小。
【附圖說明】
[0024] 圖1為在鍛后采用空冷方式冷卻的鍛坯的金相組織圖；
[0025] 圖2為在鍛后采用本發(fā)明勻速冷卻介質(zhì)冷卻的鍛坯的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí) 施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本 發(fā)明。
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 反應(yīng)物為乙烯基吡咯烷酮（VP)與羧甲基纖維素鈉（CMC)，反應(yīng)液為水，CMC與VP 的加入質(zhì)量比為1 : 3,反應(yīng)物的質(zhì)量百分比濃度為20%，以過硫酸銨-亞硫酸鈉作為引發(fā) 劑，過硫酸銨與亞硫酸鈉的質(zhì)量比為1 : 1，引發(fā)劑濃度為500mg/L，反應(yīng)初始溫度為30°C， 反應(yīng)初始溶液pH值為7. 0,反應(yīng)12h后即可得到本發(fā)明的勻速冷卻介質(zhì)。
[0029] 本發(fā)明的勻速冷卻介質(zhì)由于CMC與PVP通過化學(xué)鍵耦合在同一個分子結(jié)構(gòu)中，從 而保證了勻速冷卻介質(zhì)在使用過程中CMC與PVP能夠等比例消耗。
[0030] 實(shí)施例1制得的勻速冷卻介質(zhì)初始粘度（40°C)為900mm2/s，在140°C、12h密閉 高溫條件下，其粘度損失率為28%，將實(shí)施例1制得的勻速冷卻介質(zhì)配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 30%的勻速冷卻介質(zhì)溶液，其特性溫度為450°C，400°C以上的冷速為15°C/s。
[0031] 實(shí)施例2:
[0032] 反應(yīng)物為混合單體與CMC，反應(yīng)液為水，CMC與混合單體的加入