CN101128538A

CN101128538A - 保护性组合物

Info

Publication number: CN101128538A
Application number: CNA2006800021567A
Authority: CN
Inventors: 迪克·梅吉尔
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: DE602005016207D1; US20090159851A1; CN101128538B; ATE440915T1; EP1681317A1; WO2006091098A2; ES2330118T3; KR20070100748A; EP1681317B1; WO2006091098A3

Abstract

本发明涉及一种保护性组合物的制备方法，该方法包括在高于石蜡转变温度下混合油和蜡以形成均质组合物，再以15℃/秒钟的速率将上述均质组合物淬火至环境温度。本发明还提供保护金属物体免受腐蚀的方法，该方法为金属物体提供一层本发明的保护性组合物。

Description

保护性组合物

技术领域

本发明涉及保护性组合物的制造方法，其包括在高于石蜡转变温度下混合油和蜡以形成均质组合物，以及将上述均质组合物淬火至环境温度获得具有触变性质的组合物。该组合物非常适于保护金属物体不受腐蚀，尤其是轴承。

背景技术

在存放和运输金属物体(例如轴承)的期间，通常要通过一层保护性组合物对金属物体进行保护，例如，通过保护油或油脂组合物来保护金属物体免受腐蚀及其他有害因素的损害。但是，保护油和油脂组合物有一些缺点。尽管在金属物体上涂布保护油组合物易于进行，但保护油组合物易于从金属化合物上滴落，结果其不能再对金属物体提供足够的保护作用。特别是由于该滴落导致保护油的保护性涂层厚度通常小于1μm。避免该问题的方法是使用油脂。但是，保护性油脂组合物的薄涂层非常难以实施，该涂层厚经常具有100～500μm的厚度，这说明需要使用非常多的保护性材料。很明显，这在成本上很浪费。

在本领域中使用的另一个解决滴落问题的方法是应用具有触变性质的保护油组合物，该组合物包含触变性材料，例如高分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。然而，该保护油组合物具有很厚的涂层，如超过100μm的涂层。而且，这种保护油组合物的制备需要将油和触变性添加物的混合物加热到很高温度以便使触变性添加物溶解或分散在油中。

US 3.080.330公开了一种基于防锈油的组合物，其中该油通过聚乙烯和微晶蜡的混合物增稠。该组合物如下制备：在油中加入约1～2重量％聚乙烯和约1～3重量％微晶蜡，在搅拌的状态下加热至150℃将蜡熔化并分散在油中，从而制备得到。然后在使用前将该组合物在正常条件下冷却至室温。该组合物可以随意地含有防锈添加物。该专利并未公开或提及该基于防锈油的组合物具有触变性质。

US 5.106.415公开了一种保护性涂布组合物以及将该组合物涂布在金属物体上的方法。该保护性涂布组合物包含具有0.5～400μm粒子大小的细微分散的蜡粒子在油中的分散相，该组合物具有涂布在金属物体上随即形成固体涂层的性质。该组合物制备如下：按照蜡粒子与油的重量比为2∶1～3∶1的范围内，将约10～90重量％的细微分裂的蜡粒子混合到约90～10重量％的油中制得产品。另外，根据其实施例，该组合物含有填充物，如有机粘土Bentone 38或未处理的烟雾硅胶Cabosil M-5以提供触变性质。在所述方法中，使用喷雾将保护性涂布组合物涂布在金属物体上，之后加热金属物体至高于蜡熔化温度的温度下，获得金属物体上的均质涂层。然后将金属物体冷却至环境温度获得金属物体上的保护性涂层组合物的均质固化层。该冷却步骤在正常环境下进行，尽管可以通过将金属物体投入到冷水中进行。

发明内容

本发明的目的在于提供具有高稳定性和使用有效期长的保护性组合物，该组合物提供优异的抗腐蚀作用和展示出优异的润滑作用。

本发明的另一个目的在于提供为了节省材料成本，能够在金属物体上方便地施以相对薄的涂层的抗腐蚀组合物。

本发明的另一个目的在于为这些物质提供虽然很薄但连续的涂层，该涂层没有明显的沉降或者一定时间后的品质降低。

本发明提供保护性组合物的制备方法，该方法包括在高于石蜡转变温度下混合油和蜡以形成均质组合物，以及再以至少15℃/秒钟的速率将上述均质组合物淬火至环境温度的步骤。本发明还提供该保护性组合物在保护金属物体中的使用，特别是保护轴承不受腐蚀。

具体实施方式

本发明提供基于油的保护性组合物的制造方法，该组合物具有防腐蚀作用和很好的润滑作用，混合蜡和油并加热至高温，形成均质组合物。根据本发明，将0.001～20重量％、优选0.01～17.5重量％、更优选0.1～10.0重量％的蜡与油混合。加热步骤包括加热至高于石蜡转变温度但低于蜡的熔化温度的温度。然后，再以至少15℃/秒钟、优选至少20℃/秒钟的速率迅速地冷却均质组合物、例如“淬火”至环境温度。有趣的是，发现如果以正常的冷却速率冷却该均质组合物，则终产物没有如将均质组合物淬火获得的终产物所具有的优良性质。

尽管术语“环境温度”对于本领域技术人员是显而易见的，例如淬火步骤实施位置的一般温度，在荷兰，该术语通常是指大约15°～大约25°的范围。然而，正如本领域技术人员所公知的，有时也可以不必将均质组合物淬火到环境温度，而是淬火至稍高的温度、例如50℃即可。例如，为了实现本发明的作用，即提供触变的保护性组合物，淬火至低于石蜡转变温度如40℃即可。另外，从实际应用的观点出发，认为淬火至环境温度是实施本发明最方便的途径。

已经发现，均质混合物的淬火会导致结构性质不同于那些通过以正常冷却速度进行冷却获得的本领域已知的组合物。而且，本发明的“冻结的”保护性组合物在很长时间内表现稳定，作为金属化合物的润滑层延长了其使用期限。

另外，发现淬火获得的保护性组合物在不需要添加那些提供触变性质的特殊触变性添加剂的情况下显示触变性质。因此，本发明的保护性组合物可以不需要预热步骤稳定地涂布在金属物体上。而且，获得了连续的保护层，该层的厚度明显薄于用已知油脂或含有高分子量聚合物的已知触变油所获的厚度，因而在成本上有利。另外，本发明的保护性组合物的涂层由于蜡不会从组合物中沉降，因此会保持很长的时间。

本发明的保护性组合物具有凝胶状的性质且为半透明。凝胶化可以通过测定屈服应力来测定，即用来破坏凝胶状组合物的剪切力。屈服应力会提高直至达到一个稳定的水平，在此点认为该组合物会凝胶化、表现触变性。然后，在剪切力的作用下，凝胶化的本发明组合物会保持其固体状性质直至施加在凝胶上的压力达到其屈服应力，此后凝胶破坏。当该剪切力继续，可见该组合物的粘度降低，只有当不再施加剪切力时，上述现象才会消失。粘度和凝胶化性质恢复到其原有状态。参考附图1。

根据本发明，均质组合物必须被加热至高于石蜡转变温度的温度。该石蜡转变温度在蜡的等温冷却曲线(time-temperature cooling curve)的较低拐点出现，其中较高拐点处表示熔点。石蜡转变温度的意义与周知的聚合物的玻璃化温度相近。冷却曲线可以通过例如ASTM D 87、ASTM D 127和BS 4695决定。石蜡转变温度优选在30°～150℃的范围。

在将均质组合物淬火至环境温度后，优选对该组合物进行一定时间的退火，其原因在于退火可以提高保护性组合物的触变性质。优选的是，退火步骤在环境温度下进行1小时～2天。

根据本发明，油的性状和性质并非非常有关。因此，可以使用所有类型的油，但优选油的动力粘度在一定范围内。根据本发明，动力粘度(40℃)优选为1～500mm²/s、更优选为5～300mm²/s。在较低的粘度下，保护性组合物太易于挥发，而且由于它们的可燃性，出于安全原因，这些组合物在实用中并不优选。在较高的粘度下，该保护性组合物的可操作性太差。

上述油可以是合成的或天然的油。合适的合成油包括本领域技术人员所公知的聚α-烯烃、酯，例如多元醇酯、磷酸酯、聚乙二醇类、聚丁烯类；如石脑油溶剂的轻质油，例如Exxsol D 240；具有高粘度指数的聚硅氧烷类。合适的合成油还包括通过费-托法(Fisher-Tropsch process)获得的油。合适的天然油包括矿物油、植物或动物油。矿物油的例子包括锭子油、叶轮机油、汽油和光亮油，这些物质可以随意地进行处理或精制，例如进行去蜡处理。植物油的合适例子为菜籽油。动物油的合适例子为动物脂油。根据本发明，优选上述油为石蜡基油或环烷基油，其具有中等～很高的粘度指数、中等～很高的密度、中等～很高的倾点。

根据本发明，上述油的闪燃点至少为110℃、优选至少为120℃。所述闪燃点根据ASTM D 92决定。

如上所述，优选上述油具有中等～很高的粘度指数。根据本发明，通过ASTM D 2270测定的上述油的粘度指数优选为80～200。

本发明中使用的石蜡的性状和性质并非关键因素。因此，石蜡可以是天然的、也可以是合成的。天然石蜡包括地蜡、动物蜡、虫白蜡、植物蜡，合成蜡包括聚α-烯烃和某些费-托法的产物、从植物油中制得的具有10～50碳原子的“直链低级醇”。地蜡的合适例子包括石蜡、微晶蜡和凡士林油(常指为微晶蜡、矿物油和石蜡无定形混合物的凡士林或石油凝胶，凡士林油以商品名凡士林众所周知)，这些蜡可以根据通过如蜡的屈光指数以及ASTM D938测得的凝点而分类。如本领域技术人员所公知的，石蜡含有一个高级直链石蜡成分以及相对高的熔点。而另一方面，微晶蜡主要含有导致较低熔点的支链石蜡和环烷烃，其通过精制凡士林油而获得。动物和植物蜡包括本领域公知的脂肪酸的酯。虫白蜡包括长链醇和脂肪酸的酯。例如蜂蜡来自于软脂酸蜂花酯，其为蜂蜡醇与棕榈酸的酯。但是根据本发明，优选上述蜡为微晶蜡或凡士林油。

上述保护性组合物还可以含有普通的添加物，例如抗腐蚀添加剂(例如长链磷酸酯和金属磺酸盐)、粘度指数改进剂(例如苯乙烯-异丙烯-苯乙烯星形聚合物)、表面活性剂(例如水杨酸盐)、缓蚀剂(例如取代的吡咯化合物)、极压抗磨剂(例如二烃基二硫代磷酸锌和钼化合物)、无灰分散添加剂(例如来自于聚丁烯、马来酸酐和多胺的丁二酰亚胺类)等。相对于上述保护性组合物的总质量，添加剂在该保护性组合物中的总量为0～10重量％。

本发明还涉及保护性组合物在保护金属物体、特别是轴承中的使用。

本发明还涉及保护金属物体、特别是轴承不受腐蚀的方法，该方法为金属物体提供一层保护性涂层。该方法包括使本发明的保护性组合物承受剪切力使其与金属、特别是轴承的表面接触。该方法优于US 5.106.415所公开的方法，其优点在于在应用于金属物体之前不需要对保护性组合物进行预热并且在施以保护涂层后还要冷却涂布的金属物体。

上述的退火步骤的优点在于，当保护性组合物的粘度仍然很低时即可将该组合物涂布在金属物体上。而且，即便发生凝胶化，本发明的保护性组合物仍然可以利用其触变性质，通过承受剪切力将粘度降至工作环境而容易地适用于金属物体的表面。优选的是，基于油的保护性组合物在涂布前的一个小时和/或涂布之中承受剪切力。

在用保护性组合物涂布金属物体时，可以使用所有沉积技术，但最优选浸渍、喷雾或将金属物体放入到保护性组合物中。当使本发明的保护性组合物接触要涂布的金属物体时，可以继续剪切保护性组合物，或者在马上进入涂布步骤之前停止剪切。

一旦上述保护性组合物不再受到剪切，则组合物返回到其最初的凝胶结构，形成一层很薄、连续的保护涂层，没有滴落现象。该薄涂层优选具有1～100μm、优选5～50μm的厚度，没有任何滴落现象。该涂层的实际厚度可以由本领域技术人员通过改变蜡在组合物中的量来进行精密地调整。

本发明还涉及带有本发明保护性组合物的稳定层的金属物体，优选具有上述厚度。

实施例

使用带有螺旋浆叶片的控速混合机混合动力粘度在40℃时为8mm²/s的液状石蜡和2重量％石蜡(石蜡转变温度为约60℃)，加热至75℃直至获得均质混合物。然后，将该均质组合物浇注、展开在铝板(厚度35mm)上，达到大约20℃/秒钟的冷却速率。收集淬火的产物进行剪切，直至获得所需粘度。剪切应力使用Brookfield粘度计(圆锥和板)测定。结果示于表1中。

Claims

1.一种保护性组合物的制备方法，所述方法包括在高于石蜡转变温度下混合油和蜡以形成均质组合物，再以15℃/秒钟的速率将上述均质组合物淬火至环境温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述油混合的所述蜡占均质组合物的总质量的0.001～20％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在淬火至环境温度后，在环境温度下对所述均质组合物进行退火。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，退火所述均质组合物1小时～2天。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述油的动力粘度在40℃时为1～500mm²/s。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述油为石蜡基油或环烷基油。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，根据ASTM D 92，所述油的闪燃点至少为110℃。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的方法，其特征在于，根据ASTM D 2270，所述油的粘度指数为80～200。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的方法，其特征在于，其中石蜡转变温度为30～150℃。

10.根据权利要求1～8任意一项所述的方法，其特征在于，所述蜡为微晶蜡、直链低级醇蜡或凡士林油。

11.通过上述任意一项权利要求所述的方法获得的保护性组合物。

12.权利要求11所述的保护性组合物在保护金属物体免受腐蚀中的应用。

13.根据权利要求12的应用，其特征在于，所述金属物体是轴承。

14.保护金属物体免受腐蚀的方法，其特征在于，为金属物体提供一层权利要求11所述的保护性组合物。

15.带有一层权利要求11所述保护性组合物的金属物体，其特征在于，所述层的平均厚度为1～100μm。

16.根据权利要求15的金属物体，其特征在于，所述金属物体是轴承。