專利名稱：顯示出改善破乳性能的潤滑劑組合物的制作方法
液壓和工業(yè)功能的流體要求具有一系列性能特征，這通常通過將基油(原料)與一種多功能添加劑包摻混來達到。傳統(tǒng)的添加劑包被設計成適用于組I基本油料。但是，生產(chǎn)組II和組III基本油料的精制機的數(shù)目最近有所增加，因此這類基本油料的使用對配方者們提出了組I基本油料中未遇到許多復雜問題。
組II和組III的基本油料是氫加工生產(chǎn)的，這就降低了基本油料中的芳烴含量，從而導致基本油料溶解本領的差異。這種差異存在于不同組的基本油料之間和同一組中各種基本油料之間?；居土现蟹紵N含量的降低意味著傳統(tǒng)液壓和工業(yè)添加劑包中所用的某些表面活性組分，例如破乳劑，當用在用組I基本油料中時作用很好，但當用在所有組II和所有組III的基本油料中時，就并非總是具有足夠的溶解性。例如，傳統(tǒng)的破乳劑如環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物具有令人滿意的破乳性能，而且能完全溶于組I基油中，但是，在有效的濃度下，傾向于不能完全溶于組II和組III基油中。破乳劑溶解性差會導致所配制的混合物暗淡。雖然這類破乳劑也能作為商品，但由于存在沉淀而使其性能下降。沉淀的存在是很麻煩的事，因為它會導致微細過濾器的堵塞或阻塞。這種過濾器通常用于例如液壓設備中以保持流體潔凈。此外，如果液壓液被這種沉淀污染，則能量傳輸能力就會損失，甚至產(chǎn)生損壞設備的可能性。
按照本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)了一種特定類型的化合物，這類化合物具有良好的破乳性能并且在配方者們喜歡使用的基油，包括組II和組III基油范圍內具有優(yōu)異的溶解性。
因此，本發(fā)明提供將含有油溶性聚氧丙烯二醇單烷基醚的添加劑用于改善液壓和工業(yè)功能流體破乳性能的用途。
所謂改善破乳性能是指一種油從水中分離的能力。評估液壓和工業(yè)油料從水中分離的能力的常規(guī)試驗是ASTM D1401。在該試驗中，將40ml油與40ml水在54℃進行混合，記下所形成的乳液減少到3ml或更少所需的時間。如果沒有出現(xiàn)完全分離，則記下所存在的油、水和乳液的體積。多數(shù)液壓和工業(yè)規(guī)格要求在小于30分鐘內分離成37ml水和3ml乳液。
典型地，聚氧丙烯二醇單烷基醚的數(shù)均分子量為3000～6000，優(yōu)選為3500～4500，更優(yōu)選為約4100。在本發(fā)明的一個優(yōu)選具體實施方案中，該組分的烷基部分是正丁基。
就物理性能而言，該醚組分在40℃的粘度典型地為約360～410cSt。在一個優(yōu)選的具體實施方案，該組分的粘度在40℃時為約400cSt，在100℃時為約50cSt。該組分的傾點一般為-15～-35℃，優(yōu)選為約-22℃。有用的聚氧丙烯二醇單烷基醚可由市場上購得，或者可用已知技術制造。
該醚組分典型的用量為全配方流體重量的0.5％～4.0％(重量)，優(yōu)選1～3％(重量)，更優(yōu)選2.0％(重量)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選具體實施方案中，所述的聚氧丙烯醚是與環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的共聚物組合使用的。這種組合能提供更好的破乳性能，而不會損壞該組合物的潔凈性(可通過成品流體的透明度和亮度以及用0.8微米過濾器進行的Afnor濕過濾性試驗來測定。當采用這種組合時，為獲得有效破乳性能所需的環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷共聚物的用量顯著降低，這就允許無論使用組I、II或III基本油料中哪一種油料時都能獲得透明和明亮的成品潤滑劑配方。該共聚物中由環(huán)氧乙烷衍生的單元與由環(huán)氧丙烷衍生的單元的摩爾比通常為2.0∶1～0.3∶1，優(yōu)選0.65∶1。在一個優(yōu)選的具體實施方案中，該共聚物的數(shù)均分子量為2000～4500，優(yōu)選為3800。當采用該組合時，聚氧丙烯二醇單烷基醚與共聚物的重量比是60∶1～10∶1，優(yōu)選20∶1。
可用于本發(fā)明的基油包括天然油料，合成油料和它們的混合物。適用的油料也包括由合成蠟和疏松石臘的異構化而獲得的基本油料，以及由芳烴和原油中的極性組分進行加氫裂化而生產(chǎn)的基本油料。通常，無論是天然油料還是合成油料，在100℃時其運動粘度均在約1×10-6m2/s～約40×10-6m2/s(約1～約40cSt)范圍內，但典型的應用則要求各種油在100℃的運動粘度為約2×10-6m2/s～約8×10-6m2/s(約2～約8cSt)范圍內。
天然基油包括動物油、植物油(例如蓖麻油和豬脂油)、石油潤滑油、礦物油，以及從煤或頁巖中得到的油。優(yōu)選的天然基油是礦物油。
可用于本發(fā)明的礦物油包括所有普通礦物油基本油料。這包括在化學結構中的環(huán)烷油和石蠟油。油料可以是用酸、堿和陶土或其它試劑采用傳統(tǒng)的方法精制的油，或者也可以是通過例如用溶劑如苯酚、二氧化硫、糠醛、二氯二乙基醚等進行萃取而得到的萃取油。油料可以采用驟冷或催化脫蠟工藝進行氫處理或加氫精制，或者加氫裂化。礦物油可從天然粗油源制得，或由異構的蠟原料或其它煉制過程的渣油構成。
礦物油的運動粘度在100℃時一般為2×10-6m2/s～12×10-6m2/s(2～12cSt)。優(yōu)選的礦物油的運動粘度在100℃時為3×10-6～10×10-6m2/s(3～10cSt)，最優(yōu)選的是在100℃的粘度為5×10-6m2/s～9×10-6m2/s(5～9cSt)的礦物油。
可用于本發(fā)明的合成油料包括烴類油料和鹵素取代的烴類油料，例如低聚的、聚合的和共聚的烯烴[如聚丁烯、聚丙烯、丙烯異丁烯共聚物、氯化Polyactenes、聚(1-已烯)、聚(1-辛烯)和它們的混合物]；烷基苯類[如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯和二(2-乙基己基)苯]；聚苯[如聯(lián)苯、三聯(lián)苯、烷基化聚苯]；和烷基化的二苯醚，烷基化二苯硫醚及其衍生物，類似物，以及它們的同系物等。優(yōu)選的合成油料是烯烴的低聚物，特別是1-癸烯的低聚物，也稱為聚α-烯烴或PAO′S。
合成油料也包括氧化烷烴聚合物，共聚體、共聚物及其衍生物，其中的端羥基已通過酯化或醚化而改性。這類合成油料的實例是由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷的聚合而制備的聚氧化烯聚合物；這類聚氧化烯聚合物的烷基或芳基醚(如平均分子量為1000的甲基-聚異丙二醇醚、分子量為100-1500的聚丙二醇的二苯基醚)；及其單-或多-羧酸酯(如乙酸酯、混合C3-C8脂肪酸酯和四甘醇的C12氧代酸二酯)。
另一類適用的合成油類包括二羧酸(如苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和鏈烯基琥珀酸、馬來酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富馬酸、己二酸、二聚亞油酸、丙二酸、烷基丙二酸和鏈烯基丙二酸)與各種醇類(如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己醇、乙二醇、二甘醇單醚和丙二醇)的酯類。這些酯類的具體例子包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富馬酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二異辛酯、壬二酸二異癸酯、間苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二癸酯、癸二酸二十烷基酯、二聚亞油酸的2-乙基己酯，以及由1摩爾癸二酸與2摩爾四甘醇和2摩爾2-乙基己酸反應而形成的復合酯。這類合成油類的一個優(yōu)選類型是C4～C12醇類的己二酸酯。
可用作合成油類的酯類也包括從C5～C12單羧酸和多元醇及多元醇醚類，就新戊二醇、三羥甲基丙烷季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇制得的酯類。
硅基油類(如聚烷基-、聚芳基-、聚烷氧基-、或聚芳氧基-硅烷油類和硅酸酯油類)是另一類有用的合成潤滑油。這類油類包括四乙基硅酸酯、四異丙基硅酸酯、四(2-乙基己基)硅酸酯、四(4-甲基-2-乙基己基)硅酸酯、四(對叔丁基苯基)硅酸酯、六(4-甲基-2-戊氧基)二硅氧烷、聚(二甲基)硅氧烷和聚(甲基苯基)硅氧烷。其它合成潤滑油包括含磷的酸的酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯和癸基磷酸的二乙酯)、聚合的四氫呋喃和聚烯烴類。
基油可從精制油、再精制的油或它們的混合物獲得。未精制的油是從天然來源或合成來源(例如煤、頁巖或油砂瀝青)不經(jīng)進一步提純或處理而直接獲得的。未精制油的實例包括從干餾操作直接得到的頁巖油、從蒸餾直接得到的石油潤滑油，從酯化工藝直接得到的酯油，這些油中每一種都不必進一步處理便可使用。精制油與未精制油類似，所不同的是精制油要經(jīng)過一個或幾個純化步驟處理，以改善一種或幾種性質。適合的純化技術包括蒸餾、氫處理、脫蠟、溶劑萃取、酸或堿萃取、過濾和滲濾，所有這些技術都是本領域的技術人員所熟知的。再精制油是用類似于獲得精制油的那些工藝對所用的油進行處理而得到的。這種再精制油也稱為再生油或再加工油，且通常用除去廢添加劑和油降解產(chǎn)物的技術進行進一步加工。如美國專利5,736,490所述，白油也可用作基油，尤其用于透平機應用。
在本發(fā)明的一個具體實施方案中，基油是組I、組II、組III或組IV基油。優(yōu)選使用組II或組III基油。
美國石油研究院將這些不同的基本油料分類如下組I＞0.03wt％硫，和/或＜90vol％飽和物，粘度指數(shù)80～120；組II0.03wt％硫，和90vol％飽和物，粘度指數(shù)80～120；組III0.03wt％硫，和90vol％飽和物，粘度指數(shù)＞120；組IV所有α-烯烴。氫處理基本油料和催化脫蠟基本油料由于它們的硫和芳烴的含量低，所以一般屬于組II和組III類別。聚α-烯烴(組IV基本油料)是由各種不同α-烯烴制備的基油，因而基本上不含硫和芳烴。
功能流體可通過將各種組分與適當?shù)幕瓦M行簡單混合來制備。
為方便起見，在本發(fā)明的另一個具體實施方案中，實施本發(fā)明所用的添加劑組分可以以濃縮物的形式提供，便于配制到準備使用的功能流體中。
這種濃縮物除了含有流體組分外，還可含有流體組分用的溶劑或稀釋劑。溶劑或稀釋劑必須能與要加入濃縮物的基油混溶和/或能溶于其中。適用的溶劑和稀釋劑是眾所周知的。溶劑或稀釋劑可以是功能流體本身的基油。濃縮物可合適地包括任何一種用于液壓和工業(yè)應用的傳統(tǒng)添加劑。濃縮物中各組分的比例可由所要求的稀釋度來控制，但也可將配制的流體進行撥頂處理。
本發(fā)明的組合物或濃縮物可以包含液壓和工業(yè)用途流體中常用的其它添加劑。這些添加劑包括抗氧化劑、分散劑、摩擦改性劑、清潔劑、抗磨和/或耐特壓添加劑、防銹劑和緩蝕劑。當使用這些添加劑時，其用量為這類應用中的傳統(tǒng)用量。某些添加劑可以包括在該濃縮物中，而另一些添加劑則以撥頂處理形式加入到全配方流體中。
可以采用本發(fā)明的液壓和工業(yè)應用的實例包括液壓油、透平(R&O)油、壓縮機油、滑動裝置用油和造紙機用油。
下列實施例說明本發(fā)明實施例1將含有下面所列各組分的添加劑包與基本油料混合，從而制備一種功能流體。添加劑包的處理率為0.85％。<
破乳劑是一種重均分子量約4100的聚氧丙烯二醇單烷基醚。
將配制好的流體按照ASTM D 1401方法進行破乳試驗。
用Afnor E48-691(濕)試驗測定各流體的濕過濾性。在后一種情況中，將水處理過的流體在恒定的壓力和溫度下通過具有確定的絕對阻擋本領的膜進行過濾。
流體IF的過濾性指數(shù)，對某一給定流體而言，由下面的比例式確定IF=T300-T2002(T100-T50)]]>其中T300是300cm3流體通過該膜所需的時間，T200是200cm3流體通過該膜所需的時間，T100是100cm3流體通過該膜所需的時間，T50是50cm3流體通過該膜所需的時間。
因此，IF比值包含了試驗過程中流體過濾速度的比較。該比值以及每個樣品各部分的過濾速度即為流體過濾容易程度的表征。IF值小于1說明在該試驗方法中為不合格。IF值越接近1，流體的過濾性就越好。如果試驗過程中膜被堵塞，則應記錄成試驗失敗。下表列出了配制流體時所用的基油種類及其試驗結果。
表1
這些結果表明按照本發(fā)明使用的聚氧丙烯二醇單烷基醚當用于各種基本油料時能獲得滿意的破乳作用，并使流體具有良好的過濾性。值得指出的是，甚至當使用組II和組III的基本油料時也得到了合格的結果。
實施例2制備了含有下列組分的添加劑包A和B。
1.環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物。
2.數(shù)均分子量為4100的聚氧丙烯二醇單烷基醚。
然后將各個添加劑包以0.85％的處理率與各種基本油料混合，配制成各種功能流體。再將各流體進行ASTM D 1401破乳試驗和Afnor過濾性試驗。各流體的外觀也進行目測評估。下表列出了所用基本油料的類型和試驗結果。
表2
這些結果表明聚氧丙烯二醇單烷基醚與較低濃度的環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物組合使用可以使所有類型的基本油料都獲得滿意的結果。應當特別指出的是，當這樣的組合用于組II和組III的基本油料中時，添加醚化合物可使外觀得到改善。當這些基本油料中使用添加劑包A時，觀察到發(fā)暗的外觀，且在陳化之后產(chǎn)生沉淀。相比之下，當添加劑包B用于同樣的基本油料時，配方流體的外觀清沏明亮，且陳化后不產(chǎn)生沉淀。醚的添加也使破乳性能獲得顯著改善，唯一的例外是Afnor過濾性。
實施例3將含有下列組分的添加劑包C和D與基本油料摻混，以制備防銹抗氧化透平油。處理率為0.8％(重量)。
制備了含有下列組分的添加劑包C和D
>1.環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物。
2.數(shù)均分子量為4100的聚氧丙烯二醇單烷基醚。
然后將各配方油進行ASTM D 1401破乳試驗。下表列出了所用基本油料的類型和試驗結果。
表3<
<p>這些結果說明加入聚氧丙烯二醇單烷基醚提高了所有被試基本油料的破乳性能，而不會導致組II和組III基本油料中發(fā)暗的混合物。在D 1401試驗中使用較高含量的環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物時發(fā)現(xiàn)改善了破乳性能，但與組II和組III的基本油料進行配方時導致發(fā)暗的混合物。
權利要求
1.含有油溶性聚氧丙烯二醇單烷基醚的添加劑用于改善液壓和工業(yè)功能流體破乳性能的用途。
2.按照權利要求1的用途，其中該基油是組I、組II、組III或組IV的基油。
3.按照權利要求2的用途，其中該基油是組II或組III的基油。
4.按照權利要求1-3中任何一項的用途，其中所述聚氧丙烯二醇單烷基醚的數(shù)均分子量為2000～5000。
5.按照權利要求4的用途，其中所述聚氧丙烯二醇單烷基醚的數(shù)均分子量為約4100。
6.按照前述權利要求中任何一項的用途，其中該單醚的烷基部分是正丁基。
7.按照前述權利要求中任何一項的用途，其中所述聚氧丙烯二醇單烷基醚的存在量為該流體總重量的0.5～4.0％(重量)。
8.按照前述權利要求中任何一項的用途，其中所述添加劑還包含環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物。
9.按照權利要求8的用途，其中該共聚物中由環(huán)氧乙烷衍生的單元與由環(huán)氧丙烷衍生的單元的摩爾比為0.65∶1。
10.按照權利要求8或9的用途，其中該共聚物的數(shù)均分子量為2000～4500。
11.按照權利要求8～10中任何一項的用途，其中聚氧丙烯二醇單烷基醚與共聚物的重量比為60∶1～10∶1。
12.按照權利要求11的用途，其中聚氧丙烯二醇單烷基醚與共聚物的重量比為20∶1。
全文摘要
含有油溶性聚氧丙烯二醇單烷基醚的添加劑用于改善液壓和工業(yè)功能流體破乳性能的用途。
文檔編號C10M129/16GK1266091SQ0010385
公開日2000年9月13日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權日1999年3月3日
發(fā)明者H·T·賴安 申請人:英國乙基石油添加劑有限公司