水-二醇液压流体组合物的制作方法

专利名称：水-二醇液压流体组合物的制作方法
专利说明水-二醇液压流体组合物 本发明涉及水-二醇液压流体组合物，更具体地说该组合物是基本上不含吗啉的。
授予Lewis的美国专利(USP)4,855,070公开了一种水-二醇能量传送流体，该流体包含a)30wt％-40wt％的水、b)二甘醇、c)0.8wt％-5.0wt％的具有9到12个碳原子(C9-C12)的脂肪族羧酸、d)水溶性聚合物粘度控制剂、e)腐蚀抑制量的至少一种腐蚀抑制剂，和f)金属钝化剂，每个wt％都基于流体的总重量。示例性的腐蚀抑制剂包括，烷基胺如丙胺和二甲基氨基丙基胺；烷醇胺如单乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺或芳基胺如氨基甲苯；其它胺类腐蚀抑制剂如乙二胺、吗啉或吡啶；或它们的混合物。所述金属钝化剂用作铜和铜合金的螯合剂。示例性的水溶性聚合物粘度控制剂包括，聚(环氧烷)聚合物、烷基酚的环氧烷加合物、聚甲基丙烯酸烷基酯、氨基甲酸酯聚合物、聚酰胺酯和聚酰胺烷氧基化物，其中优选的是聚(环氧烷)聚合物。
新型的水/二醇液压流体是一种高级工程技术产品，并包含复杂的组分混合物。这种流体的关键组分，除了水和二醇之外，还包含高分子量(例如，数均分子量超过6,000)的聚二醇(又名“烷撑二醇”)作为增稠剂或水溶性聚合物粘度控制剂、气相缓蚀剂和溶液腐蚀抑制剂。这种流体经常包含一种或多种添加剂，包括抗磨剂，所述抗磨剂可以在装置如泵的移动金属零件之间形成表面薄膜，尤其是在所述泵的启动过程中。气相缓蚀剂通常用于提供在制造液压设备中经常使用的合金中存在的铁质表面如钢和铸铁的保护。溶液腐蚀抑制剂通常用于抑制液压电路中金属(包括铸铁、不锈钢、铝、黄铜和铜)的锈蚀。与黄色金属如黄铜接触的液压流体通常包含添加剂如用于黄色金属钝化的甲苯基三唑。
水/二醇液压流体已经被应用于通常需要可靠的，最好是持久的液压设备操作性能以及阻燃性能的汽车、钢铁和采矿工业应用中。在存在由于流体渗漏而导致的显著燃烧风险的环境中，阻燃显得更加重要。然而，阻燃并不意味着完全不燃，如本领域技术人员所知，有机流体例如二醇，当其浓度足够并暴露于足够的氧气、热和能够引燃所述有机流体的至少挥发性组分的燃烧源时，所述有机流体就会燃烧。
目前存在大量用于液压流体阻燃评级的地区标准。例如，在北美，Factory Mutual根据阻燃等级评定流体，其中所述流体被分为“ProductSpecified(产品达标)”或“Product Approved(产品获准)”级别，而高等级流体需达到“Product Approved”等级。在欧洲，当前法律要求销售的阻燃流体具有7th Luxembourg鉴定合格(accreditation)，一种阻燃和液压磨损性能的结合。后一个标准逐渐被确定为全球的阻燃评级标准。
通用的水/二醇液压流体(有时称作“液压油”)由The Dow ChemicalCompany以商品名UCONTM Hydrolube DG-746销售，其用于叶片、齿轮和活塞泵液压设备，所有这些设备都在至多3500磅/平方英寸表压(psig)(24兆帕斯卡(MPa))的出口压力(outlet pressure)下操作。更高的出口压力通常使用替换的液压油，例如UCONTM Hydrolube HP-5046，它被推荐用于操作压力为至多5000psig(34MPa)的液压泵。这些液压油都是目前包含吗啉的液压油生产厂的商品。
由于工业要求的提高，特别需要那些尺寸比当前液压设备小而操作压力超过5000psig(30MPa)的液压设备，从而导致液压设备的设计或发展，倾向于具有比二十世纪九十年代或甚至二十一世纪早期的液压设备小的流体储罐尺寸。较小的流体储罐进而转换为提高液压流体围绕液压线路在设备内的循环次数，从而实际上将所述流体暴露在比早期液压设备高的应力环境下。较高的应力环境通常包括比早期液压设备高的本体流体温度(bulkfluid temperatures)。较高的应力环境可能导致一个或多个以下问题可能是由于高压下的剪切不稳定性而引起的粘度损失，所述液压流体的降解足以产生降解产物例如热氧化降解产物，相比没有这些降解产物的液压流体，这些降解产物会提高液压设备部件的磨损速率。Totten和Sun，在HandbookofHydraulic Fluid Technology，(2000)第917页指出，基于流体的总重量，当所述降解产物在水/二醇液压流体中的量超过0.15重量百分比(wt％)时，所述降解产物例如甲酸，已经能够显著提高液压设备的磨损速率。因此，较小的液压设备的减小进而使得要求液压流体能够经得起在这种较高的应力环境下的操作。
在某些国家的法律中，主要是位于欧洲的那些，已经明确指出仲胺例如吗啉是限制使用材料，因为当其与通常在流体和润滑剂配制物中用作腐蚀抑制剂的亚硝酸钠接触时，存在形成亚硝胺的可能性。由此，那些包含吗啉的化合物(例如含吗啉的阻燃性水/二醇液压流体)也被归入限制使用材料的行列。如果从阻燃性水/二醇液压流体中除去吗啉，则将使所述流体跳出限制使用材料的行列。
一方面，如所附权利要求所述，本发明涉及一种基本上不含吗啉的水液压液体组合物，所述液体组合物包含水、二醇(glycol)、聚二醇(polyglycol)、包含6-14个碳原子的脂肪族羧酸，以及胺和烷醇胺的组合。
本发明的组合物包含胺和烷醇胺的组合。所述胺优选选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、单-异丙醇胺(MIPA)、单乙醇胺(MEA)、2-氨基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)-氨基甲烷和2-氨基-丁醇，并且更优选2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
所述烷醇胺，又名“叔胺”，选自甲基二乙醇胺(MDEA)、N，N-二甲基乙醇胺(DMEA)、N，N-二乙基乙醇胺(DEEA)、三乙醇胺(TEA)和2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇(DMAMP)。所述组合优选包含2-氨基-2-甲基-1-丙醇与DMEA和DEEA中之一或两者的混合物。
本发明的组合物的伯胺含量为0.1-2wt％，优选0.5wt％-1wt％，更优选0.6wt％-0.7wt％，在各种情形中基于组合物的总重量。
本发明的组合物的叔胺或烷醇胺含量为0.1-2.0wt％，优选0.5wt％-1.0wt％，更优选0.5wt％-0.7wt％，在各种情形中基于组合物的总重量。
本发明的组合物包含一定量的聚二醇或亚烷基二醇。基于组合物的总重量，所述量优选为30wt％-50wt％。
示例性的亚烷基二醇包括选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、制备二甘醇期间的“底部二醇(bottom glycol)”馏分，和丁二醇的那些。
所述亚烷基二醇优选为选自环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物的聚(亚烷基)二醇，更优选其中环氧乙烷含量为50wt％-90wt％和补充的(complementary)环氧丙烷含量为10wt％-50wt％的环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物，在所有情况下基于环氧乙烷和环氧丙烷的总重量，且环氧丙烷的补充量加上环氧乙烷含量等于100wt％。所述环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物更优选具有70wt％-80wt％的环氧乙烷含量，和20wt％-30wt％的补充的环氧丙烷含量。所述环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物还更优选具有约74wt％-76wt％的环氧乙烷含量，和26wt％-24wt％的补充的环氧丙烷含量。所述环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物最优选具有约75wt％的环氧乙烷含量和约25wt％的补余的环氧丙烷含量。
用于本发明水-液体组合物的聚二醇用作粘度调节剂或增稠剂，并具有优选为6,000-40,000的数均分子量，更优选8,000-30,000，还更优选约10,000-25,000。本领域技术人员应该理解，相对于没有粘度调节剂的相同组合物，粘度调节剂能够提高组合物的粘度，或者说增稠组合物。没有粘度调节剂，水-二醇液压流体的组合物粘度可能会太低，从而产生问题，例如过量的装置(例如泵)磨损或通过或穿过装置密封的流体渗漏。
在此类聚二醇的制备中，通过引发剂如甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷或二甘醇使环氧乙烷和环氧丙烷的无规混合原料反应。Paul Matlock和William R.Brown在聚(亚烷基)二醇一章描述了这种制备方法，参见Synthetic Lubricants & High Performance Functional Fluids，(1993)，第4章，第101-123页，Ronald Shubkin编辑。
本发明的基本上不含吗啉的水-液压液体组合物包含促进阻燃的水、用于低温控制的二甘醇、作为抗磨损组分用于泵启动和界面润滑的短链(6-14个碳原子(C6-C14))脂肪族羧酸如癸酸(有时称作“十烷酸”)或壬酸(有时称作九烷酸)、用于黄色金属钝化的甲苯基三唑和作为高分子量粘度调节剂用于流体润滑(hydrodynamic lubrication)的聚(亚烷基)二醇。
所述脂肪族羧酸优选为单羧酸或二羧酸中的至少一种，所述单羧酸选自新辛酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷酸、月桂酸和十四烷酸，或所述二羧酸选自1，8-辛烷二羧酸、1，7-庚烷二羧酸和十二烷二酸。所述脂肪族羧酸更优选为癸酸。
所述脂肪族羧酸以足以与至少一种胺形成平衡的酸-碱盐复合物的量存在。举例来说，当所述脂肪族羧酸是癸酸时，优选其用量为0.5wt％-2.5wt％，基于水-液压液体组合物的总重量。
本发明的液体组合物具有碱性pH，优选的pH为8-11，更优选约9-约10。在约9-约10的范围内，所述pH优选为9.0-10.0，更优选9.2-9.9，还更优选9.2-9.8，并且更加优选9.2-9.6。组合物还具有约145毫升(ml)-约200ml的初始储备碱度(initial reserve alkalinity)，优选150ml至小于或等于190ml，更优选大于或等于160ml至小于或等于190ml。本领域的技术人员应该理解，当pH超过10或者初始储备碱度值超过200ml时，都会导致严重的铝色斑，尤其是pH超过10且初始储备碱度值超过200ml时。相反，当初始储备碱度小于150ml和/或pH小于9时，会产生铁类金属的腐蚀问题。
非限制性地举例来说，本发明的基本上不含吗啉，优选完全不含吗啉的水-液压液体组合物的制备，合适地包括在例如环境温度(通常为25℃)混合或搅拌水、二醇(例如二甘醇)、伯胺和叔胺(本发明中也称作“烷醇胺”)。在此温度的搅拌优选持续到所述组合呈现为视觉上澄清、均匀的溶液。添加所述脂肪族羧酸并继续搅拌，优选直到溶液再一次呈现为视觉上澄清、均匀的溶液。如果选择添加黄色金属钝化剂如甲苯基三唑，接着添加所述钝化剂并搅拌，以促进所述黄色金属钝化剂的溶解。适度(mild)加热(至多50℃)可以增强所述黄色金属钝化剂的溶解。在所述黄色金属钝化剂溶解之后，或者如果不添加黄色金属钝化剂，在所述脂肪族羧酸添加之后，添加聚二醇或聚合物增稠剂并继续搅拌，直到溶液再一次呈现为视觉上澄清、均匀的溶液。
所述本发明水-液压液体组合物的示例性制备使用不超过50℃的“温和”温度。虽然如果需要也可以使用更高的温度，但不需要使用这种高温。然而，为了基本防止酰胺的形成，应该避免温度超过160℃。酰胺是本发明组合物不需要也不希望存在的。
本发明的基本不含吗啉水-液压液体组合物优选在Vickers Vane V104C泵试验中产生的环和叶片总重量损失(total weight loss of ring and vanes)小于100毫克，根据如下所述的ASTM D7043测定。总重量损失优选为小于50毫克。
本发明的基本不含吗啉水-液压液体组合物具有大于0wt％的水含量，优选大于40wt％，更优选大于44wt％，在每种情形中基于组合物的总重量。水含量优选小于导致环和叶片的总重量损失大于100毫克的量，更优选不超过54％重量，基于组合物的总重量。
本发明使用的术语“初始储备碱度”或“初始RA”是指本发明的液体组合物在使用之前的储备碱度。本领域技术人员应该知道，当使用此类液体组合物时，气相缓蚀剂的浓度倾向于降低，进而通常导致储备碱度的降低。本领域技术人员还应该知道，本发明液体组合物的有机组分的降解会促进降解产物(例如甲酸)的形成，所述降解产物也会导致储备碱度的下降(例如从160毫升降至150毫升或甚至更低)。
本发明使用的术语“最终储备碱度”或“最终RA”是指本发明的液体组合物在如下面“实施例”部分详细描述的对该组合物的磨损测试完成后的储备碱度(RA)。在所述测试结束后，同样测定最终pH和最终KV40。
本发明的范围一旦给出，例如范围2-10，除非特别说明，该范围包括两个端点(例如2和10)和其间的所有数值，不论该数值是有理数还是无理数。
本发明参考的元素周期表是CRC Press，Inc.，2003年出版并拥有版权的元素周期表。而且，本发明的一个或多个族指代使用用于标号族的IUPAC体系在该元素周期表中所表现的一个或多个族。
除非特别指出，或上下文有暗示，或者为本领域的惯例，所有份或百分比都是以重量计。出于美国专利的习惯，本发明所参考的任何专利、专利申请或出版物的内容都全文引入作为参考(或包含它们的美国版本同等物)，尤其是对于其对于本领域的合成工艺、定义(除非其与本发明的定义不一致)和常识的公开。
术语“包含”及其派生词表示不排除存在任何另外的组分、步骤或程序的可能，无论其是否在本发明中公开。为了避免疑惑，除非另有说明，本发明通过使用术语“包含”要求保护的所有组合物都可以包含任何另外的添加剂、助剂或聚合或不聚合的化合物。相反，术语“主要由......组成”除了对于可操作性不是必须的那些之外，从任何随后记载的范围中排除了任何其它组分、步骤或程序。而术语“由...组成”排除了没有特别描述和列出的任何其它组分、步骤或程序。术语“或”，除非另有说明，是指所列出的单元可以是单独的或相互结合的。
温度的表达可以是华氏(Fahrenheit)度(°F)或同等的℃，但更通常的是简单的℃。
腐蚀性能测试 使用American Standard for Testing and Materials(ASTM)G31-72的改进方法测定水/二醇液压溶液的溶液相和气相腐蚀性能。将钢、铸铁、铜、黄铜和铝试件浸入所述液压流体，所述流体被置于装有空气进口和出口的Pyrex容器(大约50厘米(cm)长，直径为8cm)中。另外，在所述流体液面上悬浮铸铁和钢试件以评定气相腐蚀。加热所述液压流体至70℃的设定温度，并将该流体在该温度保持200小时，同时以100毫升每分钟(ml/min)的速率将空气吹过流体。在流体达到70℃后，每间隔24小时，用去离子水填满流体(top the fluid off)，以代替任何蒸发的流体。
在200小时结束时，将流体恢复至环境温度(通常为25℃)，然后干燥所述试件并用丙酮进行冲洗。目测检查每个试件并以1-5的评分进行分级，其中等级5表示没有锈斑或腐蚀，等级4表示表面腐蚀超过0％但不超过10％，等级3表示表面腐蚀为至少10％但不超过50％，等级2表示表面腐蚀为至少50％但不超过80％，和等级1表示超过80％直到达到100％的严重锈斑或腐蚀。同时评定每个试件的正面和背面，并记录测量结果。所有测试金属的评分为4以上构成可接受的腐蚀性能，但是可以使用评分为3的铝。铝具有较低的评分与其具有两性金属的特性有关，其易于在pH超过9的水基润滑剂中锈蚀。由于液压设备包含有限量的铝，因此3以上的评分是可接受的，而在液压设备中以较大丰度(abundance)出现的其它金属的评分值得引起较大的关注。
耐磨测试 使用Vickers Vane V-104C泵和改变的ASTM D-7043评价液压流体的潜在润滑性能。对于所述改变，使用1加仑的储罐代替ASTM D-7043中的5加仑储罐，同时在每个试验之后进行全面清洗步骤，以有效消除一次试验过程对后继试验过程的污染。在全面清洗步骤中，拆卸所述仪器，清洁拆卸的部件并重新安装该仪器，同时根据需要替换磨损部件。在2000psig(14MPa)的压力、1200转/分(rpm)的转速下进行耐磨试验，本体流体温度为65℃，试验持续时间为100小时。测定泵叶片和环的重量损失，并记录重量之和作为每个试验过程的试验期间的总重量损失。
储备碱度(RA)测试 将大约10毫升(称量精确至0.1毫升)的样品流体稀释到50毫升的去离子水中制备稀释的流体溶液。使用自动滴定器用标准的0.100当量浓度(Normal)(0.100N)盐酸水溶液(HCl)电位滴定(potentiometrically titrate)所述稀释流体溶液。使用下列方程式计算RA 或 其中 RA＝样品的储备碱度 mL＝中和样品至pH为5.5时所需的0.100N HCl的体积 ρ＝样品在25℃的密度 N＝盐酸水溶液滴定剂的浓度 g＝滴定的样品的重量 pH测试 依照American Society for Testing and Materials(ASTM)E70进行pH测试。
实施例 下列实施例非限制性地举例说明本发明。除非另有说明，所有的份和百分数都是以重量计。所有的温度都是以℃计。本发明的实施例(Ex)都通过阿拉伯数字表示，而对比例(Comp Ex或CEx)都由大写字母表示。除非另有说明，本发明中的“室温”和“环境温度”都指代通常的25℃。
Ex 1-2和Comp Ex A-M 使用下列方法制备多个具有如下表1所示组成的二醇/水溶液向1000ml的烧杯中添加水，然后是二甘醇，接着是胺和烷醇胺，后两者可以单独、一起或以任何顺序添加。在环境温度(通常为25℃)下搅拌烧杯的内容物，直到所述内容物具有澄清、均匀的溶液的视觉外观。添加癸酸，并在环境温度继续搅拌，直到所述物质恢复上述视觉外观。添加甲苯基三唑，并继续搅拌，直到所述甲苯基三唑看上去完全溶解。虽然通常室温就已足够，但适度加热(例如至多50℃)可以增强所述甲苯基三唑的溶解。最后，添加聚二醇(聚(亚烷基)二醇)，并继续在环境温度搅拌，直到烧杯的内容物恢复澄清、均匀的溶液的外观。
在下表1-4中，AMP＝2-氨基-2-甲基-1-丙醇(从Angus Chemical以商品名“AMP-95”购得)；MIPA＝单-异丙醇胺；TEA＝三乙醇胺；DMEA＝N，N-二甲基乙醇胺；DEEA＝N，N-二乙基乙醇胺；DEG＝二甘醇；和PAG＝聚(亚烷基)二醇(又名“d-PAG-A”，一种改进的甘油引发的聚(亚烷基)二醇，具有75wt％的环氧乙烷和25wt％的环氧丙烷，在所有情况下基于PAG的总重量，分子量为大约25,300，羟基(OH)百分数为0.2，在210华氏度((°F)(93.3摄氏度(℃))的粘度为11800厘沲(cSt)(0.012平方米每秒(m2/s))。
使用上述方法对得到的溶液进行RA测定(ml)、溶液pH测定、溶液腐蚀测试和气相腐蚀测试。使用下列代号记录腐蚀测试5＝无可目测的腐蚀；4＝大于0％的观察到的表面腐蚀至小于10％的观察到的表面腐蚀；3＝10％的观察到的表面腐蚀至小于50％的观察到的表面腐蚀；2＝50％的观察到的表面腐蚀至小于80％的观察到的表面腐蚀；和1＝80％的观察到的表面腐蚀至100％的的观察到的表面腐蚀。
Comp Ex A不包含用作气相缓蚀剂组分的烷醇胺。表1中其余Ex和Comp Ex包含一定量的至少一种TEA、DMEA和DEEA作为气相缓蚀剂。

上述表1的数据表明，应避免使用MIPA作为伯胺与DMEA或DEEA作为烷醇胺的组合。参见Comp Ex J和Comp Ex K，其显示与铝的相容性差，而Comp Ex H至Comp Ex K显示与黄铜的相容性差。该数据还表明，TEA不能为铸铁提供合适的气相腐蚀保护(Comp Ex L和Comp Ex M)。所述数据进一步表明，某些包含AMP-95与DMEA的组合的流体(Ex 1和Ex 2)，具有期望的腐蚀性能测试结果和合适的储备碱度和pH值。
比上表1所总结的长的长期试验表明，通过维持RA在150ml-200ml的范围内，与具有相同组分而储备碱度为小于150ml或大于200ml的水/二醇流体所提供的性能相比，实现较好的泵性能。当RA值小于150ml时，倾向于快速消耗掉所述储备胺(reserve amine)含量，从而引起铁类腐蚀问题和较高的泵磨损速率，而当RA值超过200ml时，提供差的铝相容性。
Ex 3-8和Comp Ex N-T 以下表2所示的配制物变化重复上述Ex 1。如表2所示，所述配制物包含固定量的水、PAG(d-PAG-A)、癸酸和甲苯基三唑，和变化量的AMP-95、DEEA和/或DMEA，和DEG。表2同样包含腐蚀性能、pH和储备碱度测试数据。

表2的数据表明，某些包含AMP以及DEEA或DMEA之一或两者的组合的流体(Ex 3-8)，具有期望的腐蚀性能测试结果和合适的储备碱度和pH值。基于流体的总重量，Ex 3-8的所有流体都具有小于1.25wt％的DEEA和/或DMEA含量。所述数据表明，单独的配制物变化，如Ex 3(包含DMEA)和Comp Ex R(包含DEEA)所示，会同时产生流体pH和储备碱度的偏移，以及略微的腐蚀性能变化。Comp Ex N和Comp Ex O分别具有比表2所示的其它任何流体都大的DMEA和DEEA含量，显示出不可接受的铝相容性，然而，具有较低(1.25wt％和1.35wt％)的DMEA或DEEA含量的Comp Ex P和Comp Ex Q对除铝之外的所有金属都具有类似(comparable)的腐蚀性能，同时具有对铝的改进腐蚀性能。相比于Comp Ex N-O，Ex 3-8都显示出优异的多种金属腐蚀性能，包括溶液腐蚀性能和气相腐蚀性能。
Ex 9-14和CEx U -V 使用如下表3所示的变化来制备多个具有不同水和DEG含量的水/二醇流体组合物，来重复Ex 5。将甲苯基三唑的用量由0.1wt％降至0.06wt％，并添加0.04wt％的环氧乙烷/环氧丙烷(EO/PO)共聚物(UCONTM Lub 1281，从The Dow Chemical Company购得)(具有28wt％的环氧乙烷含量，基于共聚物的重量)来抵消减少的甲苯基三唑的量，每个wt％都基于水/二醇流体组合物的总重量。
表3 使分别具有48wt％、50wt％、52wt％和54wt％的水含量的配制物，进行磨损测试来测定总的环和叶片磨损，并测定磨损测试前后的pH值、磨损测试前后的碱度(ml)，和磨损测试前后的40℃运动粘度(KV40)。测试结果如下表4所示。
表4 Ex 15-22和CEx W-AA 重复Ex9-14和CEx U-V，其中变化是将d-PAG-A分别替换为d-PAG-B(表5液压性能数据)、d-PAG-C(表6液压性能数据)和PAG-D(表7液压性能数据)。“d-PAG-B”是基于三羟甲基丙烷的改进PAG，与d-PAG-A具有相同wt％的环氧乙烷和环氧丙烷，但分子量为大约42630和210°F(99℃)的粘度为11525cSt(0.012m2/s)。“d-PAG-C”是基于季戊四醇的改进PAG，与d-PAG-A具有相同wt％的环氧乙烷和环氧丙烷，但分子量为大约46625和210°F(99℃)的粘度为12025cSt(0.012m2/s)。PAG-D是一种PAG(从TheDow Chemical Company以商品名UCONTM润滑剂75H-380,000购得)，具有与d-PAG-A相同wt％的环氧乙烷和环氧丙烷，但分子量为大约25,000和210°F(99℃)的粘度为大约11800cSt(0.012m2/s)。
表5 表6 表7 表4-7的数据证实，基于胺和烷醇胺的组合以及各种增稠剂和各种水含量的本发明的代表性水-二醇液压流体具有非常期望的总的环和叶片磨损性能(小于100mg，优选小于50mg)。Ex 11-25都在超过44wt％的水含量时显示出非常期望的总的环和叶片磨损性能，其中Ex 11、Ex 15和Ex 20的水含量为46wt％，Ex 13、Ex 17、Ex 22和Ex 24的水含量为50wt％，Ex 25的水含量为51wt％，Ex 14和Ex 18的水含量为52wt％，和Ex 19的水含量为54wt％。常规的产生小于100mg的总的环和叶片磨损性能的水-二醇液压流体只能包含至多40wt％的水。本领域技术人员认识到，例如具有相同组分的CEx X-CEx Z所表示的结果是典型的，其总的环和叶片磨损性能都超过了250mg。造成所述奇怪结果的一种可能的解释是磨损测试期间产生的颗粒碎屑进一步加速了磨损。
Ex 26-34和CEx AD-AG 重复Ex 15-25和CEx W-AC，其中变化是将d-PAG-A替换为具有较高粘度的改进PAGd-PAG-E(基于甘油)、d-PAG-F(基于三羟甲基丙烷)或PAG-G，并提高PAG的用量，将d-PAG-E、d-PAG-F或PAG-G都从11.75wt％增加到16.6wt％，同时相对于具有如上表3所示的相同水含量的配制物，相应降低DEG的用量。例如，具有50wt％水含量的配制物，其具有11.75wt％d-PAG-A含量和34.95wt％DEG含量，而具有相同水含量的配制物具有16.5wt％的d-PAG-D含量和30.2wt％的DEG含量。换句话说，当将d-PAG的含量提高设定量时，DEG的含量就降低该设定量。d-PAG-E和d-PAG-F都具有相同wt％的环氧乙烷和环氧丙烷，但d-PAG-D的104°F(40℃)的粘度为15900cSt(0.016m2/s)和分子量为大约22,000，而d-PAG-E的104°F(40℃)的粘度为大约19180cSt(0.019m2/s)和分子量为大约22,000。PAG-G是一种PAG(从The Dow Chemical Company以商品名UCONTM润滑剂75H-90,000购得)，具有与d-PAG-A相同wt％的环氧乙烷和环氧丙烷，但分子量为大约12,000和210°F(99℃)的粘度为2500cSt(0.002m2/s)。下表8-10给出了分别包含d-PAG-E、d-PAG-F和PAG-G与所示水含量的配制物的测试数据。表8-10的测试数据包括初始粘度测定值以及分别间隔24小时、48小时、72小时和100小时后的粘度测定值。
表8-液压泵性能(d-PAG-E)
表9-液压泵性能(d-PAG-F)
表10-液压泵性能(PAG-G)

表8-10的数据显示出与表4-7类似的趋势。所述数据还表明，在提供非常期望的总的环和叶片磨损性能方面，使用基于甘油的PAG粘度调节剂(d-PAG-D)的本发明组合物具有的可能水含量的范围大于使用基于三羟甲基丙烷的PAG粘度调节剂(d-PAG-E)的本发明组合物。即使使用d-PAG-E，在40wt％和44wt％的水含量时产生小于100mg的总的环和叶片磨损性能。而水含量超过44wt％但小于50wt％的包含d-PAG-E的配制物也可以产生小于100mg的总的环和叶片磨损性能。
在所附权利要求的保护范围内的但未在本发明实施例部分明确地说明的不含吗啉、水-液压液体组合物可以获得类似的结果，一些具有相对小的水含量范围，如表9所示；一些具有中等的水含量范围，如表10所示；一些具有较宽的水含量范围，如表8所示。
权利要求
1.一种基本上不含吗啉的水-液压液体组合物，所述液体组合物包含水、二醇、聚二醇、包含6-14个碳原子的脂肪族羧酸，以及胺和烷醇胺的组合。
2.权利要求1的组合物，其中所述胺和烷醇胺的组合包含至少一种胺和至少一种烷醇胺。
3.权利要求1的组合物，其中所述胺和烷醇胺的组合包含至少一种胺和至少两种烷醇胺。
4.权利要求1、2或3中任一项的组合物，其中所述羧酸以足以与至少一种胺形成平衡的酸-碱盐复合物的量存在。
5.权利要求1的组合物，其中所述脂肪族羧酸是单羧酸或二羧酸中的至少一种，所述单羧酸选自新辛酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷酸、月桂酸和十四烷酸，所述二羧酸选自1，8-辛烷二羧酸、1，7-庚烷二羧酸和十二烷二酸。
6.权利要求1-5中任一项的组合物，其中所述脂肪族羧酸是癸酸。
7.权利要求6的组合物，其中基于组合物的总重量，所述癸酸的含量为0.5wt％-2.5wt％。
8.权利要求1-7中任一项的组合物，其中所述组合物具有碱性pH。
9.权利要求8的组合物，其中所述组合物的pH为8-11。
10.权利要求8的组合物，其中所述组合物的pH为9-10。
11.权利要求1-10中任一项的组合物，其中所述烷醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二-异丙基乙醇胺、单异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷和2-氨基-1-丁醇。
12.权利要求11的组合物，其中所述烷醇胺为选自单乙醇胺、单异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷和2-氨基-1-丁醇的伯烷醇胺。
13.权利要求11的组合物，其中所述伯烷醇胺是单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-氨基-1-丁醇中的至少一种。
14.权利要求1-13中任一项的组合物，其中所述胺选自丁胺、二正丁基胺、异丁胺、N，N-二甲基乙二胺、N，N-二乙基乙二胺、环己胺、二环己基胺、辛胺、椰油胺、乙二胺、丙二胺、三亚乙基四胺和三亚丙基四胺。
15.权利要求1-14中任一项的组合物，其中所述烷醇胺是选自N，N-二甲基乙醇胺和N，N-二乙基乙醇胺的叔烷醇胺。
16.权利要求1的组合物，其中所述组合物具有大于0wt％但不超过54wt％的水含量，基于组合物的总重量。
17.权利要求1-16中任一项的组合物，其中所述组合物在Vickers VaneV104C泵试验中产生的环和叶片总重量损失小于100毫克，根据ASTMD7043测定。
18.权利要求17的组合物，其中环和叶片的总重量损失小于或等于50毫克。
19.权利要求16的组合物，其中所述水含量为至少44wt％，基于组合物的总重量。
20.权利要求1-19中任一项的组合物，其中进一步包含亚烷基二醇，其中所述亚烷基二醇选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、二甘醇制备期间的“底部二醇”馏分，和丁二醇。
21.权利要求20的组合物，其中所述亚烷基二醇是二甘醇。
22.权利要求20的组合物，其中基于组合物的总重量，所述亚烷基二醇的含量为30wt％-50wt％。
全文摘要
一种不含吗啉的水-液压液体组合物，其中包含水、二醇、聚二醇如聚(亚烷基)二醇、包含6-14个碳原子的脂肪族羧酸，以及胺和烷醇胺的组合。
文档编号C10N30/12GK101802154SQ200880107577
公开日2010年8月11日 申请日期2008年7月2日 优先权日2007年7月18日
发明者马丁·R·格里夫斯 申请人:陶氏环球技术公司