專利名稱：改進(jìn)的磺酸鹽組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤滑劑配劑、具有改進(jìn)性能的堿金屬磺酸鹽組合物，而且特別涉及用于金屬加工的烴基取代的堿金屬磺酸鹽混合物以及制備堿金屬磺酸鹽混合物的方法。
背景技術(shù)：
烴基取代的磺酸鹽廣泛地用作多種目的的乳化劑，包括用于金屬加工過程如金屬切割、研磨和粉碎的可乳化潤滑組合物配方。許多年來，天然磺酸鹽已經(jīng)在這些應(yīng)用中使用。天然磺酸鹽是比較昂貴的材料，其本身是精煉過程的副產(chǎn)物，但是，這種天然磺酸鹽在供應(yīng)獲得性方面經(jīng)常具有較大的波動性并且在質(zhì)量和乳化性能方面存在缺陷。在提高天然磺酸鹽乳化性能的嘗試中，通常是將這種天然磺酸鹽與不同類型的次要表面活性劑，尤其是非離子類型或脂肪酸鹽結(jié)合。但是，為了獲得一致結(jié)果，所用的這些次要化合物的量根據(jù)組合物中天然磺酸鹽的質(zhì)量變化。因此，持續(xù)需求具有改進(jìn)性能的適合金屬加工應(yīng)用的磺酸鹽。

發(fā)明內(nèi)容
關(guān)于前述，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案提供了一種適合金屬加工應(yīng)用的堿金屬磺酸鹽混合物。該混合物包括烴基取代基具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、烴基取代基具有約10-約16碳原子的第二合成單烴基取代磺酸與無機(jī)堿金屬堿的反應(yīng)產(chǎn)物。所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，提供了一種生產(chǎn)具有改進(jìn)性能的堿金屬磺酸鹽混合物的方法。該方法包括將磺酸混合物裝入反應(yīng)容器的步驟?；撬峄旌衔锇瑹N基取代基具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、烴基取代基具有約10-約16碳原子的第二合成單烴基取代磺酸?；撬峄旌衔镉眠x自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鋰的堿金屬無機(jī)堿中和以在油質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)中形成反應(yīng)產(chǎn)物。從反應(yīng)產(chǎn)物中除去水以提供具有改進(jìn)性能的堿金屬磺酸鹽混合物。該反應(yīng)產(chǎn)物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
這里描述的示例性實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于所獲得的合成磺酸鹽混合物與一般用于金屬加工應(yīng)用的傳統(tǒng)金屬磺酸鹽產(chǎn)物相比具有優(yōu)越的乳化性和增強(qiáng)的抗腐蝕性能。
具體實(shí)施例方式
正如這里所用，術(shù)語“烴基取代基”或“烴基基團(tuán)”按照本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員公知的普通意義使用。具體地，指具有與分子的其余部分直接連接的碳原子并且主要具有烴特性的基團(tuán)。烴基基團(tuán)的實(shí)例包括(1)烴基取代基，即脂族(例如，烷基或烯基)，脂環(huán)族(例如，環(huán)烷基、環(huán)烯基)取代基，和芳族-、脂族-和脂環(huán)族取代的芳族取代基，以及環(huán)狀取代基，其中的環(huán)通過分子的另一部分完成(例如，兩個(gè)取代基一起構(gòu)成脂環(huán)基)；(2)取代的烴基取代基，即包含不改變主要烴基取代基的非烴基基團(tuán)(例如，鹵素(特別是氯和氟)、羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基和硫氧基)的取代基；(3)雜取代基，即雖然具有主要的烴特性但在另外由碳原子構(gòu)成的環(huán)或鏈中包含不同于碳的原子的取代基。雜原子包括硫、氧、氮，并且包含取代基如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，相對烴基基團(tuán)中的每10個(gè)碳原子存在的非烴取代基不超過兩個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，相對烴基基團(tuán)中的每10個(gè)碳原子存在的非烴取代基不超過一個(gè)。在另外一種實(shí)施方案中，烴基基團(tuán)中不存在非烴取代基。
除非特別聲明，這里所用的術(shù)語“重量百分比”意味著所述組分相對組合物總重量的百分比。
術(shù)語“合成磺酸及其鹽”用于指通過烷基化和磺化芳族化合物然后中和所獲得的磺酸制備的磺酸及其鹽。術(shù)語“天然磺酸及其鹽”用于指通過處理石油餾分制備的石油磺酸及其鹽。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，所使用的通過處理石油餾分制備的石油磺酸及其鹽可以是用硫酸、發(fā)煙硫酸或三氧化硫溶劑處理的芳族餾分。
依照本公開示例性實(shí)施方案的合成磺酸混合物包含第一合成單烴基取代磺酸與數(shù)均分子量比第一合成單烴基取代磺酸數(shù)均分子量低的第二合成單烴基取代磺酸的反應(yīng)產(chǎn)物。因此，第一和第二單烴基取代磺酸可以下述結(jié)構(gòu)表示 其中，基團(tuán)R1選自包含約20-約60個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烴基基團(tuán)，基團(tuán)R2選自包含約10-約16個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烴基基團(tuán)。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，基團(tuán)R1可選自二聚合的丙烯四聚物、二聚合的丁烯四聚物和他們的混合物，其中的磺酸具有約500-約900的數(shù)均分子量。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，基團(tuán)R2可選自直鏈?zhǔn)榛?、支鏈的十二烷基和他們的混合物，其中的磺酸具有約200-約380的數(shù)均分子量。
在依照本公開的合成磺酸鹽混合物中，每種磺酸鹽都具有基本遵從高斯或泊松定律的分子量分布。特別是，依照本公開的合成磺酸鹽混合物顯示出具有兩個(gè)不同峰的分子量分布，以下稱為“雙模態(tài)分子量分布”。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，磺酸鹽由通過磺化烷基苯制備的烷芳基磺酸衍生。關(guān)于烷基苯，其意味著苯本身的烷基化產(chǎn)物；其具有高達(dá)約10個(gè)碳原子的同系物，例如甲苯、二甲苯、乙苯；烷基化試劑為具有適當(dāng)平均分子量的烯烴、烯烴低聚物或氯代烷烴。
正如以上所述，依照本公開的磺酸鹽混合物顯示出基本雙模態(tài)分子量分布。通常，第一分子量分布峰在約300-約400數(shù)均分子量范圍內(nèi)，第二分子量分布峰在約500-約900數(shù)均分子量范圍內(nèi)?；旌衔锏目傮w平均數(shù)均分子量在約400-約500范圍內(nèi)。因此，在第一和第二單烴基取代磺酸各自分子量確定的情況下，選擇第一單烴基取代磺酸和第二單烴基取代磺酸在反應(yīng)混合物中的比例以提供期望的總體平均分子量分布。
這里描述的由前述磺酸制備的合成磺酸鹽混合物是所述磺酸混合物的鹽，其中的鹽可以由無機(jī)或有機(jī)堿衍生。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，磺酸混合物的鹽是鈉的無機(jī)鹽。還可以使用的其它鹽的非限定實(shí)例包括，但不限于銨鹽，或其他堿金屬或堿土金屬鹽?？梢允褂玫臒o機(jī)堿是氮堿，例如伯、仲或叔胺，多胺，鏈烷醇胺等。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，無機(jī)堿為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和乙醇胺的混合物。
在一種實(shí)施方案中，依照本公開的磺酸鹽混合物借助氫氧化鈉方法根據(jù)下述反應(yīng)制備 磺酸混合物混合的磺酸鈉其中R1和R2如上定義。在上述反應(yīng)中，氫氧化鈉的量可用于部分或完全中和存在于反應(yīng)混合物中的所有磺酸。
實(shí)施例1在依照上述反應(yīng)制備磺酸混合物的方法中，可以使用預(yù)先稱重的、裝配有攪拌器、溫度控制器和頂部冷凝器的隔板式反應(yīng)器。該反應(yīng)器用上述反應(yīng)中所述的磺酸混合物以充分的量和比例填充以獲得期望目標(biāo)分子量的磺酸鈉混合物。所述磺酸混合物包括數(shù)均分子量為約500-約870的二聚合丙烯四聚物苯磺酸或二聚合丁烯四聚物苯磺酸，和數(shù)均分子量為約316-約325的直鏈或支鏈?zhǔn)榛交撬帷?br> 按照足以提供約50重量％-約60重量％最終產(chǎn)物活性收率的量將天然油裝入反應(yīng)器。開始攪拌磺酸混合物和油。下一步，按照足以部分或完全中和磺酸混合物的量將50重量％的氫氧化鈉水溶液加入反應(yīng)容器。控制氫氧化鈉的添加速率以保持反應(yīng)物溫度低于約93℃。一旦反應(yīng)完成，在約1-約1.5小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將反應(yīng)產(chǎn)物緩慢加熱到約115℃以蒸餾除去反應(yīng)產(chǎn)物中的水。然后在約115℃下，在約15-約30mmHg的真空下真空蒸餾反應(yīng)產(chǎn)物以將其他水從反應(yīng)產(chǎn)物除去。然后將該產(chǎn)物冷卻到約80℃并稱重。通過上述方法可制備出具有約50-約60重量％磺酸鹽活性和約400-約500平均數(shù)均分子量的產(chǎn)物。
在另一種實(shí)施方案中，依照本公開的磺酸鹽混合物借助碳酸鈉方法根據(jù)下述反應(yīng)制備 磺酸混合物 混合的磺酸鈉其中R1和R2如上定義。在上述反應(yīng)中，可以使用充分量的碳酸鈉以部分或完全中和磺酸混合物。
實(shí)施例2在依照上述反應(yīng)制備磺酸混合物的方法中，可以使用預(yù)先稱重的、裝配有攪拌器、溫度控制器和頂部冷凝器的隔板式反應(yīng)器。該反應(yīng)器用上述反應(yīng)中的磺酸混合物以充分的量和比例填充以獲得期望目標(biāo)分子量的磺酸鈉混合物。所述磺酸混合物包括數(shù)均分子量為約500-約870的二聚合丙烯四聚物苯磺酸或二聚合丁烯四聚物苯磺酸，和數(shù)均分子量為約316-約325的直鏈或支鏈?zhǔn)榛交撬帷?br> 按照足以提供約50重量％-約60重量％最終產(chǎn)物活性收率的量將天然油裝入反應(yīng)器。開始攪拌磺酸混合物和油。下一步，按照足以部分或完全中和磺酸混合物的量將碳酸鈉固體加入反應(yīng)容器。控制碳酸鈉的添加速率以保持反應(yīng)物溫度低于約93℃。一旦反應(yīng)完成，在約1-約1.5小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將反應(yīng)產(chǎn)物緩慢加熱到約115℃以蒸餾除去反應(yīng)產(chǎn)物中的水。然后在約115℃下，在約15-約30mmHg的真空下真空蒸餾反應(yīng)產(chǎn)物以將其他水從反應(yīng)產(chǎn)物除去。然后將產(chǎn)物過濾，冷卻到約80℃并稱重。通過上述方法可制備出具有約50-約60重量％磺酸鹽活性和約400-約500平均數(shù)均分子量的產(chǎn)物。
按照上述實(shí)施例1制備合成磺酸鹽混合物并且與商業(yè)可獲得的產(chǎn)物比較以確定在金屬加工流體濃縮物中的相對乳化性能和銹蝕抑制特性。所評估的金屬加工流體濃縮物試樣各包含約7.5重量％合成磺酸鹽混合物或約7.5重量％商業(yè)產(chǎn)物，和85重量％100SUS環(huán)烷基油，約1-約2重量％鏈烷醇胺，約3-約4重量％松漿油脂肪酸，約1-約2重量％亞烷基二醇，約0.5-約1.0重量％烷基酚乙氧基化物，約0.1-約1.0重量％氫氧化鉀。
用于比較目的的乳化試驗(yàn)不是標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，但是隨后用金屬加工流體工業(yè)一般采用的實(shí)際操作來評估金屬加工流體乳液的穩(wěn)定性。其步驟如下1)將45ml水倒入50ml的量筒中，2)將5ml所述金屬加工流體濃縮物倒入該量筒中，3)觀察起霜性能，4)以上下運(yùn)動強(qiáng)烈振動該量筒1-2分鐘，5)使乳液靜置24小時(shí)，6)拍攝乳液外觀照片并記錄量筒內(nèi)乳油、油和水的體積。
起霜被定義為濃縮物在水中分散的能力。
乳油是在量筒內(nèi)位于乳液上面的白色奶油狀層。其是乳液穩(wěn)定能力的象征。沒有乳油或乳油水平非常低代表非常穩(wěn)定的配方。
評估在不同硬度水中的乳化性能是重要的，因?yàn)樗挠捕瓤赡軐θ橐悍€(wěn)定性具有有害影響。在上述評估中，在蒸餾水和具有300ppm和1000ppm硬度的水中觀察乳化性能。利用ASTM D4627中描述的方法制備具有期望硬度的水試樣。
利用標(biāo)準(zhǔn)銹蝕試驗(yàn)方法評估金屬加工流體濃縮物試樣。所用方法為ASTM D 4627-用于可水稀釋金屬加工流體鐵片腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)方法。上述試驗(yàn)方法是由美國測試和材料協(xié)會(ASTM)制定并公開的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。該方法一般在工業(yè)上用于評估金屬加工乳液(即可水稀釋流體)試驗(yàn)室銹蝕抑制性能。下面是對ASTM D 4627方法中闡述的試驗(yàn)方法的概述將鑄鐵片放入包含濾紙和稀釋的金屬加工流體的陪替氏培養(yǎng)皿中。蓋上培養(yǎng)皿并靜置過夜。濾紙上的銹跡量為所述加工流體產(chǎn)生的腐蝕控制的象征。
使用在100ppm硬度水中的一系列濃度的金屬加工流體濃縮物。各個(gè)試樣的濃度為在100ppm硬水中約0.5重量％-約10重量％金屬加工濃縮物。濃度的“斷點(diǎn)”被定義為所測試的在濾紙上沒有留下銹跡的最弱濃度?！皵帱c(diǎn)”濃度用于比較各個(gè)試樣的銹蝕抑制性能。通常，“斷點(diǎn)”濃度越小，所述液體濃縮物的性能越好。
通過上述方法評估的試樣示于下述表中
表1

1ABSA＝烷基苯磺酸2NaRSO3＝磺酸鈉的通式在上述表1中，試樣6和10從俄亥俄州的Lubrizol Corporation ofWickliffe獲得。試樣7和8從新澤西州的Pilot Chemical Company ofRed Bank獲得。試樣9從賓夕法尼亞州的Lockhart Chemicalcompany of Gibsonia獲得。試樣11-13從康涅狄格州的CromptonCorporation of Middlebury獲得。試樣14和15從Gto.México的Quidesa of Salamanca獲得。試樣16從新澤西州的Infineum USA L.P.of Linden獲得。
依照上述方法的金屬加工流體濃縮物的乳化性能試驗(yàn)結(jié)果示于下表2。
表2-乳化性能

上述結(jié)果說明，依照本公開制備的試樣1-5顯示出優(yōu)于可商業(yè)獲得的試樣6-16的乳化性能。
表1中金屬加工流體濃縮物依照上述方法的的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果示于下表3。
表3-銹抑制性能

上述表3中的試樣在ASTM D 4627規(guī)定的濃度下于具有硬度的水中乳化。正如上述結(jié)果所示，依照本公開的試樣1-5顯示出的對于金屬加工流體的一系列腐蝕抑制性能優(yōu)于可商業(yè)獲得的產(chǎn)物試樣6-15的性能。只有試樣16接近試樣1-5的性能。
因此，依照本公開制備的乳化劑組合物產(chǎn)生出人意料的優(yōu)點(diǎn)，特別是在乳液穩(wěn)定性和抑制金屬銹蝕方面，在許多情況下均超越了利用目前用于金屬加工行業(yè)的可商業(yè)獲得的磺酸鹽混合物所獲得的性能和特性。而且，依照本公開的磺酸鹽混合物可以基本恒定的質(zhì)量制備。
依照本公開實(shí)施方案各種磺酸鹽組分在組合物中比例為約95-約5重量％R1磺酸的鹽和約5-約95重量％R2磺酸的鹽。其他合適的范圍包括，但不限于，(1)約90-約10重量％其中一種磺酸鹽和約10-約90重量％其他磺酸鹽，(2)約80-約20重量％其中一種磺酸鹽和約20-約80重量％其他磺酸鹽。
通常將發(fā)現(xiàn)，上述烷芳基磺酸鹽混合物是高度粘稠的材料，并且，因此，有利地在制備過程中或之后用合適的稀釋劑/溶劑，例如輕質(zhì)潤滑油類型的烴油稀釋。因此，在本公開范圍內(nèi)的示例性實(shí)施方案包括，但不限于，包含約50-約95重量％乳化劑組合物和約50-約5重量％溶劑/稀釋劑的混合物，其中的溶劑/稀釋劑為例如輕質(zhì)潤滑油，例如在約40℃下粘度為約20-約40cSt的潤滑油。但是，除非另有說明，這里所說的潤滑劑組合物僅僅指磺酸鹽混合物，不包括為便于處理磺酸鹽混合物需要的任何溶劑/稀釋劑或組分。
依照本公開的其他特性，提供了一種包含礦物油和其中含有這里描述的磺酸鹽混合物的乳化劑組合物的可乳化礦物油組合物。合適的礦物油是在約40℃下粘度為約5-約100cSt的那些。在合適的礦物油中，環(huán)烷油可增強(qiáng)磺酸鹽混合物濃縮物在水中的乳化作用。
因此，本公開提供一種基于礦物油、特別是粘度在約40℃下介于約5和約100cSt之間的環(huán)烷油的適于金屬加工應(yīng)用的濃縮物，其中除包含一種或多種表面活性劑和/或中和劑之外，該濃縮物包含約5-約15重量％這里描述的烷芳基磺酸鹽混合物。將上述濃縮物分散于水中提供了一種穩(wěn)定的用于金屬加工應(yīng)用的水性乳液。該乳液同樣包含在本公開的范圍內(nèi)，而且可包含約80-約99重量％、適當(dāng)?shù)丶s90-約98重量％的水。
特壓劑本公開的金屬加工濃縮物可包含至少一種含硫特壓(EP)劑。含硫特壓劑可包含至少約10重量％硫。在一種實(shí)施方案中，所述EP劑在濃縮物中的使用量一般足以在最終金屬加工濃縮物配劑中提供至少約100ppm的硫。在另一種實(shí)施方案中，所述EP劑在濃縮物中的使用量一般足以在最終金屬加工濃縮物配劑中提供至少約500-約30,000ppm的硫。在另一種實(shí)施方案中，所述EP劑在濃縮物中的使用量一般足以在最終金屬加工濃縮物配劑中提供至少約650-約25,000ppm的硫。
可獲得各種含硫特壓劑或抗磨損劑以用于這里提供的切割油組合物。適合此應(yīng)用的合適組合物中包括硫化的動物或植物脂肪或油，硫化的動物或植物脂肪酸酯，完全或部分酯化的三價(jià)或五價(jià)磷酸酯，硫化的烯烴(參見例如美國專利No.2,995,569，3,673,090，3,703,504，3,703,505，3,796,661，3,873,454，4,119,549，4,119,550，4,147,640，4,191,659，4,240,958，4,344,854，4,472,306和4,711,739)，二烴基多硫化物(參見例如美國專利No.2,237,625，2,237,627，2,527,948，2,695,316，3,022,351，3,308,166，3,392,201，4,564,709，和英國專利1,162,234)，多官能取代的二烴基多硫化物(參見例如美國專利No.4,218,332)，和多硫化烯烴產(chǎn)物(參見例如美國專利No.4,795,576)。
在一種實(shí)施方案中，一類特壓劑通過烯烴如異丁烯與硫反應(yīng)制備。該產(chǎn)物，例如硫化的異丁烯(SIB)，優(yōu)選硫化的聚異丁烯，一般具有約10-約55重量％、優(yōu)選約30-約50重量％的硫含量。多種其他烯烴或不飽和烴，例如異丁烯二聚物或三聚物，可用于形成硫化的烯烴特壓劑。關(guān)于硫化烯烴的制備方法，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了許多方法。參見，例如，授予Myers的美國專利No.3,471,404，授予Papay等人的美國專利No.4,204,969，授予Zaweski等人的美國專利No.4,954,274，授予DeGonia等人的美國專利No.4,966,720和英國專利No.1,308,894。
制備硫化烯烴的方法，包括在上述專利中公開的方法，一般包括多個(gè)步驟。第一步一般包含形成通常被稱之為“加合物”的材料，其中烯烴與鹵化硫，例如一氯化硫反應(yīng)。所述加合物然后與硫源反應(yīng)以提供硫化的烯烴。硫化烯烴的質(zhì)量一般以各種物理性能衡量，包括例如粘度、硫含量、鹵素含量和銅腐蝕試驗(yàn)重量損失(CCT)。
美國專利No.4,966,720涉及在潤滑油中用作極壓(BP)添加劑的硫化烯烴以及制備其的兩步法反應(yīng)。在第一步，烯烴與一氯化硫的反應(yīng)溫度保持在約0℃到約22℃以產(chǎn)生低分子量的加合物。在該反應(yīng)的第二步，一氯化硫/脂族單烯烴加合物在含有硫化鈉的堿性、醇水溶液中在約50℃至回流的溫度下反應(yīng)以形成硫化烯烴。
在另一種實(shí)施方案中，一類特壓劑是由一種或多種式R6-Sx-R7化合物構(gòu)成的多硫化物，其中R6和R7是各自可包含約3-約18個(gè)碳原子的烴基，x可以在約2-約8的范圍內(nèi)。在另一種實(shí)施方案中，x可以在約2-約5的范圍內(nèi)。在另外一種實(shí)施方案中，x可以為約3。烴基可以為各種類型，例如烷基、環(huán)烷基、烯基、芳基或芳烷基。叔烷基多硫化物如二-叔丁基三硫化物和包含二-叔丁基三硫化物的混合物(例如基本上或全部由三、四和五硫化物組成的混合物)可以使用。其他適用的二烴基多硫化物的實(shí)例包括二戊基多硫化物、二壬基多硫化物、二十二烷基多硫化物和二芐基多硫化物。
抗腐蝕劑腐蝕抑制劑可用于這里提供的金屬加工組合物?？梢允褂玫母g抑制劑包括噻唑、三唑和噻二唑。實(shí)例包括苯并三唑、甲苯三唑、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巰基苯并噻唑、2，5-二巰基-1，3，4-噻二唑、2-巰基-5-烴基硫代-1，3，4-噻二唑、2-巰基-5-烴基二硫代-1，3，4-噻二唑、2，5-二(烴基硫代)-1，3，4-噻二唑和2，5-二(烴基二硫代)-1，3，4-噻二唑。優(yōu)選的化合物是1，3，4-噻二唑，特別是2-烴基二硫代-5-巰基-1，3，4-二噻二唑和2，5-二(烴基二硫代)-1，3，4-噻二唑，它們中許多可作為商業(yè)制品獲得。
合適的其他腐蝕抑制劑包括醚胺，多乙氧基化化合物如乙氧基化胺、乙氧基化酚和乙氧基化醇，咪唑啉等。參見，例如美國專利No.3,663,561和4,097,387。在包含磺酸鹽混合物的濃縮物中的濃度一般最高約3重量％。優(yōu)選的腐蝕抑制劑包括無灰二烷基噻二唑。這種無灰二烷基噻二唑可從弗吉尼亞的Richmond的Afton ChemicalCorporation獲得。
可以使用的二烷基噻二唑的通式為 其中R3是具有約6-約18個(gè)碳原子的烴基取代基；R4是具有約6-約18個(gè)碳原子的烴基取代基，并且可以與R3相同或不同。在另一種實(shí)施方案中，R3和R4具有約9-12個(gè)碳原子。在另外一種實(shí)施方案中，R3和R4各具有約9個(gè)碳原子。
上述通式的二烷基噻二唑與一烷基噻二唑的混合物也可以在示例性實(shí)施方案的范圍內(nèi)使用。當(dāng)取代基R3或R4為氫時(shí)出現(xiàn)所述的一烷基噻二唑。
銹蝕抑制劑銹蝕抑制劑可任選包含于這里所述的切割油配劑中。銹蝕抑制劑可以是單一化合物或具有抑制鐵質(zhì)金屬表面腐蝕性能的化合物的混合物。這樣的材料包括油溶性的一羧酸如2-乙基己酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、山萮酸、蠟酸等，和油溶性的多羧酸，包括二聚物和三聚物酸，例如由松漿油脂肪酸、油酸、亞麻酸等產(chǎn)生。
其他合適的腐蝕抑制劑包括其中烯基包含約10個(gè)或更多碳原子的烯基琥珀酸如，例如四丙烯基琥珀酸、四癸烯基琥珀酸、六癸烯基琥珀酸等；分子量在約600-約3000范圍內(nèi)的長鏈α，ω-二羧酸；和其他類似材料。
上述銹蝕抑制劑可由多種商業(yè)渠道獲得如，例如由康涅狄格州的Crompton Corporation Of Middlebury以商標(biāo)HYSTRENE銷售的和由俄亥俄州的Cognis Corporation of Cincinnati以商標(biāo)EMPOL銷售的二聚物和三聚物酸。
另一種有用類型的酸性腐蝕抑制劑是其中烯基具有約8-約24個(gè)碳原子的烯基琥珀酸與醇如聚乙二醇的半酯。特別優(yōu)選的銹蝕抑制劑包括本文所述的作為磷酸酯的鹽的胺部分的伯和仲胺以及所述胺與上述其他銹蝕抑制劑的混合物。
抗菌劑殺菌劑和抗微生物劑如脫氫乙酸、甲酚、乙二胺等可以使用。其他的抗微生物劑包括如美國專利No.4,279,762所述的3-異噻唑酮，例如異噻唑啉-3-酮，包括2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮(可從Rohm和Haas以商標(biāo)Kathon 893MWC商業(yè)獲得)和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的混合物(可從Rohm和Haas以商標(biāo)Kathon MWC商業(yè)獲得)。其他普遍使用的抗微生物劑包括吡啶-2-硫代-1-氧化鈉(可從Arch chemicals以商標(biāo)Sodium Omadine商業(yè)獲得)和3-碘代-2-丙烯基-N-正丁基氨基甲酸酯(可從Troy Corporation以商標(biāo)Troysan polyphase獲得)。
分散劑可包含于這里所述的金屬加工濃縮物中的分散劑包括，但不限于，油溶性的具有能與要分散的顆粒締合的官能團(tuán)的聚合烴主鏈。所述聚合烴主鏈可具有的重均分子量為約750-約1500道爾頓。一般地，分散劑包括胺、醇、酰胺、或經(jīng)常通過橋基與聚合物主鏈連接的酯極性部分。分散劑可選自如美國專利No.3,697,574和3,736,357所述的Mannich分散劑；如美國專利No.4,234,435和4,636,322所述的無灰琥珀酰亞胺分散劑；如美國專利No.3,219,666，3,565,804和5,633,326所述的胺分散劑；如美國專利No.5,936,041，5,643,859和5,627,259所述的Koch分散劑，和如美國專利No.5,851,965，5,853,434和5,792,729所述的聚亞烷基琥珀酰亞胺分散劑。
其他成分鏈烷醇胺也可以包含于這里描述的金屬加工濃縮物中。這樣的鏈烷醇胺一般包含約1個(gè)-約3個(gè)各包含約1-約4個(gè)碳原子的脂族基，并且具有至少一個(gè)與碳原子連接的羥基，并且包括伯、仲和叔醇胺如一-、二-或三乙醇胺。相對濃縮物的總酸含量過量使用鏈烷醇胺是期望的。
偶聯(lián)劑如非離子濕潤劑也可以用于這里描述的含水金屬加工流體濃縮物中。為了改善濃縮物組分的相容性，可以使用任何期望的非離子濕潤劑，例如環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物，脂肪酸或衍生物如脂肪酸的衍生物、脂肪醇、脂肪酰胺或脂肪胺的衍生物與環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物和通過氧烷基芳基化合物如烷基酚或烷基萘的衍生物與環(huán)氧乙烷的縮合反應(yīng)獲得的產(chǎn)物。在一種實(shí)施方案中，使用的非離子濕潤劑可以是水溶性的。典型的非離子濕潤劑包括脂肪酸的聚乙氧基酯、聚乙二醇的單油酸酯、聚乙二醇的單月桂酸酯、脂肪醇的聚乙氧基醚、烷基酚如十二烷基酚與約12摩爾環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物，和烷基酚或烷基萘與環(huán)氧乙烷縮合的磺化產(chǎn)物。
綜上所述，本發(fā)明涉及以下技術(shù)方案1.一種堿金屬磺酸鹽混合物，該混合物包括在烴基取代基中具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、在烴基取代基中具有約10-約16個(gè)碳原子的第二合成單烴基取代磺酸與無機(jī)堿金屬堿的反應(yīng)產(chǎn)物，其中該反應(yīng)產(chǎn)物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
2.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第一合成單烴基取代磺酸選自二聚合的丙烯四聚物苯磺酸和二聚合的丁烯四聚物苯磺酸。
3.如方案2所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 4.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 5.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述無機(jī)堿金屬堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鋰。
6.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第一合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約500-約900范圍內(nèi)。
7.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約300-約380范圍內(nèi)。
8.如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述混合物包含約50-約60重量％活性磺酸鹽。
9.包含如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物的金屬加工流體組合物。
10.如方案9所述的金屬加工流體組合物，進(jìn)一步包含重均分子量為約750-約1500道爾頓的琥珀酰亞胺分散劑。
11.一種金屬加工方法，其中包括將包含如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物的金屬加工流體組合物施加到金屬上。
12.一種金屬加工流體組合物的濃縮物，該濃縮物包含約0.5重量％-約85重量％如方案1所述的堿金屬磺酸鹽混合物。
13.一種制備具有改進(jìn)性能的堿金屬磺酸鹽混合物的方法，該方法包括步驟將磺酸混合物裝入反應(yīng)容器，該磺酸混合物包括在烴基取代基中具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、在烴基取代基中具有約10-約16碳原子的第二合成單烴基取代磺酸；用選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鋰的堿金屬無機(jī)堿中和該磺酸混合物以在油質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)中形成反應(yīng)產(chǎn)物；和從反應(yīng)產(chǎn)物中除去水以提供堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述混合物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
14.如方案13所述的方法，其中所述第一合成單烴基取代磺酸選自二聚合的丙烯四聚物苯磺酸和二聚合的丁烯四聚物苯磺酸。
15.如方案14所述的方法，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 16.如方案13所述的方法，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 17.如方案13所述的方法，其中所述第一合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約500-約900范圍內(nèi)。
18.如方案13所述的方法，其中所述第二合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約300-約380范圍內(nèi)。
19.如方案13所述的方法，其中所述堿金屬磺酸鹽混合物包含約50-約60重量％活性磺酸鹽。
20.一種金屬加工方法，其中包括將通過如方案13所述方法制備的包含堿金屬磺酸鹽混合物的金屬加工流體組合物施加到該金屬上。
在本說明書的多處引用了大量的美國專利。引用的所有文件全部引入本公開作為參考。
上述實(shí)施方案允許在實(shí)踐明顯改變。因此，實(shí)施方案并不局限于上述具體實(shí)施方案。相反，上述實(shí)施方案在附屬權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)，包括其法律意義上的等效物。
專利權(quán)人并不打算將披露的任何實(shí)施方案貢獻(xiàn)給公眾，并且達(dá)到公開的任何改進(jìn)或改變可能非字面落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的程度，它們被認(rèn)為是等同原則下的一部分。
權(quán)利要求
1.一種堿金屬磺酸鹽混合物，該混合物包括在烴基取代基中具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、在烴基取代基中具有約10-約16個(gè)碳原子的第二合成單烴基取代磺酸與無機(jī)堿金屬堿的反應(yīng)產(chǎn)物，其中該反應(yīng)產(chǎn)物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
2.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第一合成單烴基取代磺酸選自二聚合的丙烯四聚物苯磺酸和二聚合的丁烯四聚物苯磺酸。
3.如權(quán)利要求2所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 4.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸選自直鏈?zhǔn)榛交撬岷椭ф準(zhǔn)榛交撬帷?br> 5.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述無機(jī)堿金屬堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鋰。
6.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第一合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約500-約900范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述第二合成單烴基取代磺酸具有的數(shù)均分子量在約300-約380范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述混合物包含約50-約60重量％活性磺酸鹽。
9.包含如權(quán)利要求1所述的堿金屬磺酸鹽混合物的金屬加工流體組合物。
10.一種制備具有改進(jìn)性能的堿金屬磺酸鹽混合物的方法，該方法包括步驟將磺酸混合物裝入反應(yīng)容器，該磺酸混合物包括在烴基取代基中具有約20-約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、在烴基取代基中具有約10-約16碳原子的第二合成單烴基取代磺酸；用選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸鋰的堿金屬無機(jī)堿中和該磺酸混合物以在油質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)中形成反應(yīng)產(chǎn)物；和從反應(yīng)產(chǎn)物中除去水以提供堿金屬磺酸鹽混合物，其中所述混合物具有約400-約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于金屬加工的堿金屬磺酸鹽混合物、制備該磺酸鹽混合物的方法和包含所述磺酸鹽混合物的組合物。該混合物包括在烴基取代基中具有約20－約50個(gè)碳原子的第一合成單烴基取代磺酸、在烴基取代基中具有約10－約16碳原子的第二合成單烴基取代磺酸與無機(jī)堿金屬堿的反應(yīng)產(chǎn)物。該反應(yīng)產(chǎn)物具有約400－約500的數(shù)均分子量和基本雙模態(tài)分子量分布。
文檔編號C10N40/20GK1891802SQ20061009998
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者K·D·斯通曼, J·－F·肖, J·雷耶斯－加維蘭 申請人:雅富頓公司