CN101128571B - 聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的用途 - Google Patents

聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物用于改进功能流体的放气性的用途。

Description

聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的用途
技术领域
本发明涉及聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的用途。 
背景技术
润滑剂必须在常规操作温度下提供足够的粘度以降低活动部件的摩擦和磨损。如果润滑膜由于低粘度而太薄，则部件没有受到充分地保护并且可能导致减小的操作寿命。在最大操作温度下的极低粘度可能由于咬粘/熔接导致高的磨损率或设备故障。液压流体必须在操作温度下提供足够的粘度以使内部泵再循环或泄漏最小化。如果液压流体粘度跌至不合需要的水平，则泵效率将跌至不可接受的水平。差的泵效率导致比必要的能量消耗水平更高的能量消耗水平。 
在许多应用中，最大流体粘度受流体或润滑剂的放气性能的限制。当流体移动经过系统时，由于搅动、飞溅或压降，它将通常夹带一定量的空气。系统通常在循环通道中设计有油池，它允许流体静置一段时间以释放夹带的空气和/或热。标准设计规则是将液压流体储器的制作尺寸设计为泵流率的2.5倍。(Kokernak，R.P.，Fluid PowerTechnology，1999)。希望尽可能大地设计储器的制作尺寸，然而，这在许多应用(移动式设备或封闭空间)中是不实际的，此外还增加所需要的流体的体积和总成本。具有改进的放气性能的流体可以使系统设计员通过使用更小的储器和加油量而降低成本和/或改进工艺性能。夹带的空气的快速释放对液压和金属加工流体，以及在发动机、变速器、涡轮机、压缩机、齿轮箱和滚柱轴承中使用的润滑剂是重要的。 
公知的是，气泡将从稀流体(水或低粘度等级油)中迅速地释放，而从稠流体(凝胶或高粘度等级油)中较慢地释放。粘度等级通常用来描述流体粘度的各种类别，并概括在表1中。
表1：由ISO 3448描述的ISO VG类别的粘度限制 
  
ISO 3448  粘度等级 典型粘度，cSt40℃   最小粘度，cSt40℃   最大粘度，cSt40℃  
ISO VG15 15.0 13.5 16.5
ISO VG22 22.0 19.8 24.2
ISO VG32 32.0 28.8 35.2
ISO VG46 46.0 41.4 50.6
ISO VG68 68.0 61.2 74.8
ISO VG100 100.0 90.0 110.0
ISO VG150 150.0 135.0 165.0
由设备制造者和地区工作组制定的各种液压流体规范概括在表2中。可以看出，较低粘度的油将比较高粘度油更快地释放空气。 
表2：全球和地区放气性规范 
(由ASTM D3427或DIN51381试验方法测量的放气时间(以分钟计)) 
  
  ISO VG15   ISO VG22   ISO VG32   ISO VG46    ISO VG68    ISO VG100   ISO VG150  
ASTM D 6158 5 5 5 10 13 --- ---
DIN 51524 5 5 5 10 10 14  
瑞典标准14 54 34   --- --- 8 10 10 --- ---
ISO11158 5 5 5 10 13 21 32
AFNOR NF E48-603  5 5 5 7 10 --- ---
放气性能通常由ASTM D3427或DIN51381试验方法测量。在这一试验程序中，在50℃下使180ml流体稳定化并测量原始密度。通过将压缩空气流经由毛细管引入7分钟而产生了油包气分散体。测量流体恢复到其原始密度0.2％以内需要的时间并记录为放气时间。 
如果流体或润滑剂的空气含量过高，则所述流体在接触区可能形成不完全的油膜，或变得不能维持系统压力。夹带的空气的高水平还将导致气穴、侵蚀和高噪音水平。液体中气泡的压缩可能导致引燃气 泡内部的蒸气，称为微柴油机效应。这些微爆炸导致加速的流体降解(达到高于1000℃的温度)和金属部件的结构破坏。 
还公知的是，某些流体和润滑剂添加剂可能对放气性能具有副作用。用来控制发泡倾向的某些添加剂已经显示抑制放气时间。文献US5,766,513公开了氟硅氧烷消泡剂和聚丙烯酸酯消泡剂的组合在减少起泡而不会降低放气性方面是有效性。然而，通过使用根据US5,766,513的组合不能获得放气性的改进。 
虽然大多数流体或润滑剂添加剂对放气性能没有任何显著的副作用，但是不存在已知能改进放气性能的添加剂。当流体由于氧化或污染(水、污物、磨损碎片、金属细粉、燃烧残余物)在使用中性能降低时，放气性能已知也发生劣化。改进新流体的放气性能的唯一已知的方法是降低粘度。采用过滤或脱水技术可以使所使用的流体恢复到其原始状态。 
发明内容
考虑到现有技术，本发明的目的是提供在所需的粘度等级下具有改进的放气性的功能流体。此外，本发明的目的是提供具有良好低温性能的功能流体。另外，应该可能以简单和成本有效的方式制备所述流体。此外，本发明的目的是提供在宽的温度范围内适用的功能流体。另外，所述流体应该适合于高压应用。 
然而，这些以及可以容易地从引言部分导出或发展的其它没有明确提到的任务通过使用聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物来改进功能流体的放气性而得到解决。根据本发明的流体的有利改进在权利要求中进行了描述。 
使用聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物改进功能流体的放气性提供在同样的所需粘度等级下具有改进的放气速度的功能流体。 
同时，可以通过根据本发明的功能流体获得许多其它的优点。这些优点尤其包括： 
本发明的功能流体显示改进的低温性能和较宽的温度操作范围。
本发明的功能流体可以基于有利的成本制备。 
本发明的功能流体显示良好的抗氧化性并且是化学上非常稳定的。 
本发明功能流体的粘度可以在宽的范围内进行调节。 
另外，本发明的流体适于高压应用。本发明的功能流体由于良好的剪切稳定性而显示最小的粘度变化。 
本发明的流体包含聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物。可通过将包含甲基丙烯酸烷基酯单体的组合物聚合而获得的这些聚合物是本领域中公知的。优选地，这些聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含至少40wt％，特别是至少50wt％，更优选至少60wt％，最优选至少80wt％甲基丙烯酸酯重复单元。优选地，这些聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含C9-C24甲基丙烯酸酯重复单元和C1-C8甲基丙烯酸酯重复单元。 
优选地，所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物可由其获得的组合物尤其包含具有不同的醇残基的(甲基)丙烯酸酯、马来酸酯和富马酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯以及两者的混合物。这些单体在很大程度上是已知的。所述烷基残基可以是线性、环状或支化的。 
基于单体混合物的总重量，用于获得优选的聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的混合物包含0-100wt％，优选0.5-90wt％，特别是1-80wt％，更优选1-30wt％，更优选2-20wt％通式(I)的一种或多种烯属不饱和酯化合物 
Figure S06806321620070830D000041
其中R是氢或甲基，R1是具有1-8个碳原子的线性或支化烷基，R2和R3独立地代表氢或式-COOR′的基团，其中R′是氢或具有1-8个碳原子的烷基。 
组分(a)的例子尤其是，衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯、富马酸酯和马来酸酯，如(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸正丙酯，(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸戊酯和(甲基)丙烯酸己酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸庚酯，(甲基)丙烯酸辛酯；(甲基)丙烯酸环烷基酯，如(甲基)丙烯酸环戊基酯，(甲基)丙烯酸3-乙烯基环己基酯，(甲基)丙烯酸环己基酯。 
另外，基于单体混合物的总重量，用来制备可用于本发明中的聚甲基丙烯酸烷基酯的单体组合物包含0-100wt％，优选10-99wt％，特别是20-95wt％，更优选50-95wt％，再更优选30-85wt％通式(II)的一种或多种烯属不饱和酯化合物 
Figure DEST_PATH_GSB00000323504900011
其中R是氢或甲基，R4表示具有9-16个碳原子的线性或支化烷基，R5和R6独立地是氢或式-COOR″的基团，其中R″表示氢或具有9-16个碳原子的烷基。 
它们尤其包括衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯、富马酸酯和马来酸酯，如(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯，(甲基)丙烯酸3-异丙基庚酯，(甲基)丙烯酸壬酯，(甲基)丙烯酸癸酯，(甲基)丙烯酸十一烷基酯，(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯，(甲基)丙烯酸十二烷基酯，(甲基)丙烯酸2-甲基十二烷基酯，(甲基)丙烯酸十三烷基酯，(甲基)丙烯酸5-甲基十三烷基酯，(甲基)丙烯酸十四烷基酯，(甲基)丙烯酸十五烷基酯，(甲基)丙烯酸十六烷基酯；(甲基)丙烯酸环烷基酯如(甲基)丙烯酸冰片酯；和相应的富马酸酯和马来酸酯。 
另外，基于单体混合物的总重量，用来制备可用于本发明中的聚甲基丙烯酸烷基酯的单体组合物包含0-80wt％，优选0.5-60wt％，特别是1-40wt％，更优选2-30wt％通式(III)的一种或多种烯属不饱和酯化合物 
Figure S06806321620070830D000061
其中R是氢或甲基，R7表示具有17-40个碳原子的线性或支化烷基残基，R8和R9独立地是氢或式-COOR″′的基团，其中R″′表示氢或具有17-40个碳原子的烷基。 
它们尤其包括衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯、富马酸酯和马来酸酯，如(甲基)丙烯酸2-甲基十六烷基酯，(甲基)丙烯酸十七烷基酯，(甲基)丙烯酸5-异丙基十七烷基酯，(甲基)丙烯酸4-叔丁基十八烷基酯，(甲基)丙烯酸5-乙基十八烷基酯，(甲基)丙烯酸3-异丙基十八烷基酯，(甲基)丙烯酸十八烷基酯，(甲基)丙烯酸十九烷基酯，(甲基)丙烯酸二十烷基酯，(甲基)丙烯酸十六烷基二十烷基酯，(甲基)丙烯酸十八烷基二十烷基酯，(甲基)丙烯酸二十二烷基酯，和/或(甲基)丙烯酸二十烷基三十四烷基酯；(甲基)丙烯酸环烷基酯如(甲基)丙烯酸2，4，5-三叔丁基-3-乙烯基环己基酯，(甲基)丙烯酸2，3，4，5-四叔丁基环己基酯。 
具有长链醇残基的酯化合物，尤其是组分(b)和(c)，例如可通过(甲基)丙烯酸酯，富马酸酯，马来酸酯和/或相应的酸与长链脂肪醇反应得到，其中通常产生带有不同长链醇残基的酯如(甲基)丙烯酸酯的混合物。 
这些脂肪醇尤其包括Oxo
Figure S06806321620070830D000062
7911和Oxo
Figure S06806321620070830D000063
7900，Oxo 
Figure S06806321620070830D000064
1100；
Figure S06806321620070830D000065
610和
Figure S06806321620070830D000066
810；Lial125和
Figure S06806321620070830D000067
类型(Sasol Olefins & Surfactant GmbH)；
Figure S06806321620070830D000068
79(ICI)； 
Figure S06806321620070830D000069
610和
Figure S06806321620070830D0000610
810(Ethyl Corporation)；
Figure S06806321620070830D0000611
79， 
Figure S06806321620070830D0000612
911和
Figure S06806321620070830D0000613
25E(Shell AG)；
Figure S06806321620070830D0000614
-，
Figure S06806321620070830D0000615
-和 类型(Cognis)；
Figure S06806321620070830D0000617
35和
Figure S06806321620070830D0000618
10(Exxon ChemicalsGmbH)；
Figure S06806321620070830D0000619
2465(Kao Chemicals)。 
在烯属不饱和酯化合物中，(甲基)丙烯酸酯与马来酸酯和富马酸酯相比是特别优选的，即，通式(I)、(II)和(III)中的R2、 R3、R5、R6、R8和R9在特别优选的实施方案中代表氢。 
组分(d)特别包含能够与通式(I)、(II)和/或(III)的烯属不饱和酯化合物共聚的烯属不饱和单体。 
对应于以下通式的共聚单体特别适合于根据本发明的聚合。 
其中R1*和R2*独立地选自：氢，卤素，CN，具有1-20，优选1-6和特别优选1-4个碳原子的线性或支化烷基基团，该烷基基团可被1至(2n+1)个卤素原子取代，其中n是烷基的碳原子数(例如CF3)，具有2-10，优选2-6和尤其优选2-4个碳原子的α，β-不饱和线性或支化链烯基或炔基基团，该链烯基或炔基可被1至(2n-1)个卤素原子优选氯取代，其中n是烷基的碳原子数，例如CH2＝CC1-，具有3-8个碳原子的环烷基基团，该环烷基可被1至(2n-1)个卤素原子优选氯取代，其中n是环烷基的碳原子数；C(＝Y*)R5*、C(＝Y*)NR6*R7*、Y*C(＝Y*)R5*、SOR5*、SO2R5*、OSO2R5*、NR8*SO2R5*、PR5* 2、P(＝Y*)R5* 2、Y*PR5* 2、Y*P(＝Y*)R5 2、NR8* 2，其可用另外的R8*季铵化，芳基，或杂环基基团，其中Y*可以是NR8*，S或O，优选O；R5*是具有1-20个碳原子的烷基，具有1-20个碳原子的烷硫基，OR15(R15是氢或碱金属)，具有1-20个碳原子的烷氧基，芳氧基或杂环基氧基；R6*和R7*独立地是氢或具有1-20个碳原子的烷基，或R6*和R7*一起可以形成具有2-7，优选2-5个碳原子的亚烷基，其中它们形成一个3-8元，优选3-6元环，而R8*是具有1-20个碳原子的线性或支化的烷基或芳基； 
R3*和R4*独立地选自氢、卤素(优选氟或氯)、具有1-6个碳原子的烷基和COOR9*，其中R9*是氢、碱金属或具有1-40个碳原子的烷基，或者R1*和R3*一起可以形成式(CH2)n的基团，该基团可以被1-2n′个卤素原子或C1-C4烷基所取代，或可以形成式C(＝O)-Y*-C(＝O)的基团，其中n′是2-6，优选3或4，Y*如前面所定义；其中基团R1*、R2*、R3*和R4*中至少2个是氢或卤素。 
这些尤其包括(甲基)丙烯酸羟烷基酯，如
(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、 
(甲基)丙烯酸3，4-二羟丁酯、 
(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、 
(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、 
2，5-二甲基-1，6-己二醇(甲基)丙烯酸酯、 
1，10-癸二醇(甲基)丙烯酸酯； 
(甲基)丙烯酸氨基烷基酯和氨基烷基(甲基)丙烯酰胺，如 
N-(3-二甲基氨基丙基)甲基丙烯酰胺、 
(甲基)丙烯酸3-二乙基氨基戊酯、 
(甲基)丙烯酸3-二丁基氨基十六烷基酯； 
(甲基)丙烯酸的腈和其它含氮(甲基)丙烯酸酯如 
N-(甲基丙烯酰基氧基乙基)二异丁基酮亚胺、 
N-(甲基丙烯酰基氧基乙基)二(十六烷基)酮亚胺、 
(甲基)丙烯酰氨基乙腈、 
2-甲基丙烯酰基氧基乙基甲基氰胺、 
(甲基)丙烯酸氰基甲酯； 
(甲基)丙烯酸芳基酯，如(甲基)丙烯酸苄酯或(甲基)丙烯酸苯酯，其中丙烯酰基在每一种情况下可是未取代的或最高四次取代的； 
含羰基的(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸羧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸噁唑烷基乙酯、 
N-(甲基丙烯酰基氧基)甲酰胺、 
(甲基)丙烯酸丙酮基酯、 
N-甲基丙烯酰基吗啉、 
N-甲基丙烯酰基-2-吡咯烷酮、 
N-(2-甲基丙烯酰基氧基乙基)-2-吡咯烷酮、 
N-(3-甲基丙烯酰基氧基丙基)-2-吡咯烷酮、 
N-(2-甲基丙烯酰基氧基十五烷基)-2-吡咯烷酮、
N-(3-甲基丙烯酰基氧基十七烷基)-2-吡咯烷酮； 
醚醇的(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸四氢糠酯、 
(甲基)丙烯酸乙烯基氧基乙氧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸1-丁氧基丙酯、 
(甲基)丙烯酸1-甲基-(2-乙烯基氧基)乙酯、 
(甲基)丙烯酸环己基氧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸甲氧基甲氧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸苄基氧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸糠酯、 
(甲基)丙烯酸2-丁氧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙氧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、 
乙氧基化的(甲基)丙烯酸酯， 
(甲基)丙烯酸烯丙基氧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸1-乙氧基丁酯、 
(甲基)丙烯酸甲氧基甲酯、 
(甲基)丙烯酸1-乙氧基乙酯、 
(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯、 
卤化醇的(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸2，3-二溴丙酯、 
(甲基)丙烯酸4-溴苯酯、 
(甲基)丙烯酸1，3-二氯-2-丙酯、 
(甲基)丙烯酸2-溴乙酯、 
(甲基)丙烯酸2-碘乙酯、 
(甲基)丙烯酸氯甲酯； 
(甲基)丙烯酸环氧烷基酯，如 
(甲基)丙烯酸2，3-环氧丁酯、
(甲基)丙烯酸3，4-环氧丁酯、 
(甲基)丙烯酸10，11-环氧十一烷基酯、 
(甲基)丙烯酸2，3-环氧环己酯； 
(甲基)丙烯酸环氧烷基酯，如(甲基)丙烯酸10，11-环氧十六烷基酯， 
(甲基)丙烯酸缩水甘油酯； 
含磷-、硼-和/或硅的(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸2-(二甲基磷酸根合)丙酯、 
(甲基)丙烯酸2-(乙基亚磷酸根合)丙酯、 
(甲基)丙烯酸2-二甲基膦基甲酯、 
(甲基)丙烯酸二甲基膦酰基乙酯、 
二乙基甲基丙烯酰基膦酸酯、 
二丙基甲基丙烯酰基磷酸酯、 
(甲基)丙烯酸2-(二丁基膦酰基)乙酯、 
硼酸2，3-亚丁基甲基丙烯酰基乙酯、 
甲基二乙氧基甲基丙烯酰基乙氧基硅烷、 
(甲基)丙烯酸二乙基磷酸根合乙酯； 
含硫的(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸乙基亚硫酰基乙酯、 
(甲基)丙烯酸4-氰硫基丁酯、 
(甲基)丙烯酸乙基磺酰基乙酯、 
(甲基)丙烯酸氰硫基甲酯、 
(甲基)丙烯酸甲基亚硫酰基甲酯、 
双(甲基丙烯酰基氧基乙基)硫化物； 
杂环(甲基)丙烯酸酯，如 
(甲基)丙烯酸2-(1-咪唑基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(4-吗啉基)乙酯和1-(2-甲基丙烯酰基氧基乙基)-2-吡咯烷酮； 
乙烯基卤化物，例如氯乙烯、氟乙烯、偏二氯乙烯和偏二氟乙烯； 
乙烯基酯如乙酸乙烯酯；
含有芳族基团的乙烯基单体，如苯乙烯、在侧链中具有烷基取代基的取代的苯乙烯，例如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯，在环上具有烷基取代基的取代的苯乙烯，如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯，卤化苯乙烯，例如单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三溴苯乙烯和四溴苯乙烯； 
杂环乙烯基化合物如2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙基-4-乙烯基吡啶、2，3-二甲基-5-乙烯基吡啶、乙烯基嘧啶、乙烯基哌啶、9-乙烯基咔唑、3-乙烯基咔唑、4-乙烯基咔唑、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基丁内酰胺、乙烯基氧杂环戊烷、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫杂环戊烷、乙烯基噻唑和氢化乙烯基噻唑、乙烯基噁唑和氢化乙烯基噁唑； 
乙烯基醚和异戊二烯基醚； 
马来酸衍生物，例如马来酸酐、甲基马来酸酐、马来酰亚胺、甲基马来酰亚胺； 
富马酸和富马酸衍生物，例如富马酸的单酯和二酯。 
具有分散功能性的单体也可用作共聚单体。这些单体在本领域中是公知的并且通常含有杂原子如氧和/或氮。例如，前面所提及的(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、(甲基)丙烯酸氨基烷基酯和氨基烷基(甲基)丙烯酰胺，醚醇的(甲基)丙烯酸酯，杂环(甲基)丙烯酸酯和杂环乙烯基化合物可考虑作为分散性共聚单体。 
尤其优选的混合物包含甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸月桂基酯和/或甲基丙烯酸硬脂基酯。 
这些组分可单独地或作为混合物形式使用。 
(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物的分子量不是关键的。通常，(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物的分子量范围是300-1,000,000g/mol，优选10000-200,000g/mol，尤其优选25000-100,000g/mol，而这并不意于进行任何限制。这些数值指的是多分散聚合物的重均分子量。 
不希望受此限制，(甲基)丙烯酸烷基酯聚合物显示出多分散性， 由重均分子量和数均分子量的比率Mw/Mn给出，其范围在1-15，优选1.1-10，特别优选1.2-5。 
上述单体混合物可以通过任何已知的方法聚合。常规的自由基引发剂可以用来进行典型的自由基聚合。这些引发剂在本领域是众所周知的。这些自由基引发剂的例子是偶氮引发剂如2，2′-偶氮二异丁腈(AIBN)，2，2′-偶氮双(2-甲基丁腈)和1，1-偶氮双环己腈；过氧化合物，如过氧化甲基乙基酮，过氧化乙酰丙酮，二月桂基过氧化物，过氧2-乙基己酸叔丁酯，酮过氧化物，过氧化甲基异丁基酮，过氧化环己酮，过氧化二苯甲酰，过苯甲酸叔丁酯，过氧化异丙基碳酸叔丁酯，2，5-双(2-乙基己酰基-过氧)-2，5-二甲基己烷，过氧2-乙基己酸叔丁酯，过氧-3，5，5-三甲基己酸叔丁酯，过氧化二枯烯，1，1-双(叔丁基过氧)环己烷，1，1-双(叔丁基过氧)3，3，5-三甲基环己烷，氢过氧化枯烯和叔丁基氢过氧化物。 
低分子量聚(甲基)丙烯酸酯可通过使用链转移剂得到。此技术是普遍已知的并用于聚合物工业的实践中且描述于Odian，Principlesof Polymerization(聚合反应原理)，1991。链转移剂的例子是含硫化合物如硫醇，例如正-和叔-十二烷硫醇，2-巯基乙醇，和巯基羧酸酯，例如3-巯基丙酸甲酯。优选的链转移剂含有最多至20个，尤其是最多至15个和更优选最多至12个碳原子。另外，链转移剂可以含有至少1个，尤其是至少2个氧原子。 
另外，低分子量聚(甲基)丙烯酸酯可以通过使用过渡金属配合物如低自旋钴配合物得到。这些技术是众所周知的，例如描述于USSR专利940,487-A，和Heuts等人的Macromolecules1999，第2511-2519页和3907-3912页。 
另外，新的聚合技术如ATRP(原子转移自由基聚合)和/或RAFT(可逆加成碎裂链转移)可用于得到有用的聚(甲基)丙烯酸酯。这些方法是熟知的。例如，J-S.Wang等人在J.Am.Chem.Soc.，第117卷，第5614-5615页(1995)，和Matyjaszewski在Macromolecules，第28卷，第7901-7910页(1995)描述了ATRP反应方法。另外，专利申请WO 96/30421，WO97/47661，WO97/18247，WO98/40415和WO99/10387公开了上述ATRP的各种变化方案，对其明确参考用于本公开之目的。RAFT方法广泛见于例如WO98/01478，对其明确参考用于本公开之目的。 
聚合可以在常压、减压或高压下进行。聚合温度也不是关键的。然而，通常位于-20至200℃范围，优选0-130℃，尤其优选60-120℃，而这并不意于进行任何限制。 
聚合可以在溶剂或没有溶剂下进行。术语“溶剂”在此应广义理解。 
基于功能流体的总重量，所述功能流体可以包含0.5-50wt％，尤其是1-30wt％，优选5-20wt％一种或多种聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物。 
本发明的功能流体可以包含基料。这些基料可以包括矿物油和/或合成油。 
矿物油基本上是已知的并且可商购。它们一般由石油或原油通过蒸馏和/或精炼和，任选地，附加纯化和加工方法获得，尤其是属于矿物油范围内的原油或石油的较高沸点级分。一般而言，在5000Pa下，矿物油的沸点高于200℃，优选高于300℃。通过页岩油的低温蒸馏，硬煤的炼焦，在排除空气的条件下褐煤的蒸馏以及硬煤或褐煤的氢化进行制备同样是可能的。在小程度上，矿物油还由植物来源(例如希蒙得木，油菜籽(卡诺拉(canola))，向日葵，豆油)或动物来源(例如牛油或牛蹄油)的原材料制备。因此，在每种情况下根据来源，矿物油显示不同量的芳族、环状、支化和线性烃。 
一般而言，原油或矿物油中区分为石蜡基、环烷烃类和芳族级分，其中术语“石蜡基级分”代表较长链或高度支化的异烷烃并且环烷烃类级分代表环烷烃。此外，在每种情况下根据来源和加工，矿物油显示不同比例的正烷烃，具有低支化度的异烷烃，所谓的一甲基支化石蜡，和具有杂原子(特别是O、N和/或S)的化合物，所述杂原子导致极性性能。然而，归属是困难的，因为各个烷烃分子可能同时具有长链支化和环烷烃残基和芳族组分。对本发明目的来说，可以根据DIN51378进行分类。还可以根据ASTM D2007测定极性组分。
在优选的矿物油中正烷烃的比例小于3wt％，并且含O、N和/或S的化合物的比例小于6wt％。芳族化合物与一甲基支化石蜡的比例在每种情况下一般为0-40wt％。根据一个感兴趣的方面，矿物油主要包含环烷烃类和石蜡基烷烃，它们一般具有多于13，优选多于18，尤其优选多于20个碳原子。这些化合物的比例一般为至少60wt％，优选至少80wt％，而这并不意于进行任何限制。在每种情况下相对于矿物油的总重量，优选的矿物油含0.5-30wt％芳族组分，15-40wt％环烷烃类组分，35-80wt％石蜡基组分，最多至3wt％正烷烃和0.05-5wt％极性组分。尤其优选的矿物油的分析例如显示以下组分，该分析采用常规方法如脲脱蜡和在硅胶上的液相色谱进行，其中百分率参照相关矿物油的总重量： 
含大约18-31个C原子的正烷烃：0.7-1.0％， 
含18-31个C原子的低支化烷烃：1.0-8.0％， 
含14-32个C原子的芳族化合物：0.4-10.7％， 
含20-32个C原子的异和环烷烃：60.7-82.4％， 
极性化合物：0.1-0.8％， 
损失：6.9-19.4％。 
关于矿物油分析的有价值建议以及具有其它组成的矿物油列表可以参见，例如，Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry(乌尔曼工业化学大全)，CD-ROM上的第五版，1997，在词条“lubricants and re lated products(润滑剂及相应产品)”下。 
优选地，功能流体基于得自第I、II或III类中的矿物油。 
合成油特别是有机酯如羧酸酯和磷酸酯；有机醚如硅油和聚亚烷基二醇；和合成烃，尤其是聚烯烃。它们大部分比矿物油稍贵，但是它们具有与性能有关的优点。为了说明，应该参见基础油类型的5个API类别(API：美国石油协会)。 
含磷酯流体如磷酸烷基芳基酯；磷酸三烷基酯如磷酸三丁酯或磷酸三-2-乙基己酯；磷酸三芳基酯如混合的磷酸异丙基苯酯，混合的磷酸叔丁基苯酯，磷酸三(二甲苯)酯，或磷酸三甲苯酯。另外类别的有机磷化合物是膦酸酯和次膦酸酯，它们可以含有烷基和/或芳基取代 基。二烷基膦酸酯如膦酸二-2-乙基己酯；烷基次膦酸酯如次膦酸二-2-乙基己酯也是可能的。在此作为烷基基团，优选含1-10个碳原子的直链或支链烷基。在此作为芳基，优选含6-10个碳原子芳基，它可以被烷基取代。通常，功能流体包含0-60wt％，优选5-50wt％的有机磷化合物。 
醇例如多元醇、一元醇等与脂肪酸例如一元羧酸、多元羧酸等的反应产物可用作羧酸酯。这些羧酸酯当然可以是偏酯。 
羧酸酯可以具有一个通式R-COO-R的羧酸酯基团，其中R独立地是含1-40个碳原子的基团。优选的酯化合物含有至少两个酯基。这些化合物可以基于具有至少两个酸类基团的多元羧酸和/或具有至少两个羟基的多元醇。 
多元羧酸残基通常具有2-40，优选4-24，尤其是4-12个碳原子。有用的多元羧酸酯是，例如，己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、邻苯二甲酸酯和/或十二烷酸酯。多元羧酸化合物的醇组分优选含有1-20，尤其是2-10个碳原子。 
有用的醇的例子是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇。另外，也可以用羰基合成醇，如二甘醇、三甘醇、四甘醇直到癸二醇。 
尤其优选的化合物是多元羧酸与含有一个羟基的醇形成的酯。这些化合物的例子描述于Ullmanns Encyclop
Figure S06806321620070830D00015075409QIETU
die der TechnischenChemie(乌尔曼工业化学大全)，第三版，第15卷，第287-292页，Urban& Schwarzenber(1964)。 
根据本发明的另一个方面，所述功能流体基于合成基料，所述合成基料包括聚α-烯烃(PAO)、羧酸酯(二酯或多元醇酯)、磷酸酯(三烷基、三芳基或烷基芳基磷酸酯)和/或聚亚烷基二醇(PAG)。 
本发明的功能流体可以包含本领域公知的其它添加剂，如粘度指数改进剂、抗氧化剂、抗磨剂、腐蚀抑制剂、洗涤剂、分散剂、EP添加剂、消泡剂、摩擦减低剂、倾点下降剂、染料、增味剂和/或破乳剂。这些添加剂以常规量使用。通常，功能流体含有0-10wt％的添加剂。
根据消费者需要，本发明功能流体的粘度可在宽的范围内调整。可以达到ISO VG15、VG22、VG32、VG46、VG68、VG100、VG150、VG1500和VG3200流体等级，例如 
  
ISO3448或ASTM2422粘度等级 典型粘度，cSt40℃   最小粘度，cSt40℃   最大粘度，cSt40℃  
ISO VG15 15.0 13.5 16.5
ISO VG22 22.0 19.8 24.2
ISO VG32 32.0 28.8 35.2
ISO VG46 46.0 41.4 50.6
ISO VG68 68.0 61.2 74.8
ISO VG100 100.0 90.0 110.0
ISO VG150 150.0 135.0 165.0
ISO VG1500 1500.0 1350.0 1650.0
ISO VG3200 3200.0 2880.0 3520.0
如上所述的粘度等级可以认为是规定的ISO粘度等级。优选地，ISO粘度等级在15-3200，更优选22-150的范围内。 
根据本发明的另一个方面，优选的ISO粘度等级在150-3200，更优选1500-3200的范围内。 
为了达到规定的ISO粘度等级，优选地，将低粘度等级的基料与聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物混合。 
优选根据ASTMD445的40℃运动粘度范围是15mm2/s-150mm2/s，优选28mm2/s-110mm2/s。本发明的功能流体具有高的粘度指数。优选地，根据ASTM D2270的粘度指数至少120，更优选150，尤其至少180，更优选至少200。 
功能流体和润滑剂的放气性能通常通过试验方法ASTM D3427或DIN 51 381测量。这些方法几乎相同，并且是用于大部分地区性液压流体质量标准如ASTM D6158(北美洲)、DIN51524(欧洲)和JCMASHK(日本)中的最广泛参照的试验方法。当测量涡轮机润滑剂和齿轮油的放气性能时，也指定这些方法。 
典型的设备可以参见图1。所述方法的更详细描述在实施例中提及。 
需要另一个特定的玻璃试验容器，如图2所示，其由装有空气入口 毛细管、折流板和排气管的夹套样品管构成。 
优选地，根据本专利申请实施例中提及的方法测量的功能流体的放气时间小于7分钟，优选小于6分钟，优选小于5分钟。 
本发明的功能流体具有良好的低温性能。根据ASTM D2983，低温性能可通过布氏粘度计评价。 
本发明的功能流体可用于高压应用。优选的实施方案可以在0-700巴，特别是70-400巴之间的压力下使用。 
另外，本发明的优选功能流体具有低的倾点，它可例如，根据ASTMD97进行测定。优选的流体具有-30℃或更低，特别是-40℃或更低，更优选-45℃或更低的倾点。 
本发明的功能流体可在宽的温度范围内使用。例如，所述流体可以在-40℃至120℃的温度操作范围内使用，并且满足最小和最大粘度的设备制造要求。大多数设备制造商粘度准则的概述可以参见National Fluid Power Association(国家流体动力协会)推荐的实践T2.13.13-2002。 
本发明的功能流体可用于，例如，工业、汽车、采矿、发电、海运和军事液压流体应用。移动设备应用包括建筑、林业、运载工具和市政车队(垃圾收集、扫雪等)。海运应用包括船甲板起重机。 
本发明的功能流体可用于发电液压设备如电动液压涡轮机控制系统。 
另外，本发明的功能流体可用作变压器流体或淬火油。 
具体实施方式
下文通过实施例和对比实施例更详细地说明本发明，而不意于将本发明限制于这些实施例。 
实施例1-10和对比实施例1-3 
实施例1-10和对比实施例A-C的流体组合物已经通过将第I类矿物油基料混合而制备(如下物质的组合：70N矿物油＝70SUS溶剂精制的 第1类石蜡类矿物油；100N矿物油＝100SUS溶剂精制的第1类石蜡类矿物油；150N矿物油＝150SUS溶剂精制的第1类石蜡类矿物油；600BS矿物油＝600SUS光亮油第1类矿物油)。将流体混合以达到在表3中提到的粘度数据。所使用的PAMA聚合物是可以从RohMax Oil Additives获得的VISCOPLEX8-219。在采用和不采用PAMA聚合物的情况下，需要稍微不同的基础油比例以达到在40和50℃下的相同粘度。这些流体的放气时间已经根据ASTM D3427测量。 
放气测试详述： 
将180ml流体样品转移到清洁的玻璃管中，并让该油平衡到所需的试验温度。试验程序要求在40℃下粘度为9-90cSt的油应该在50℃下评价，50℃是许多类型的液压设备的典型油池温度。这一粘度范围描述了最广泛使用的ISO粘度等级15、22、32、46和68。当已在50℃下使流体稳定化时，使用密度天平测量原始密度。移除密度天平并将空气入口毛细管插入油中。所需要的试验设备布局可以参见图1。 
当在20kPa的表压下开启压缩空气流动时，开始试验。通过使压缩空气流通过毛细管进入油中而产生了油包气分散体。在曝气期间可以观察到剧烈的起泡。在7.0分钟之后，关掉空气流动，从流体中移除毛细管，并开启计时器。将密度天平的沉锤浸于流体中并且测量密度。测量流体恢复到其原始密度0.2％以内需要的时间并记录为放气时间。 
结果在表3中示出。
表3：根据ASTM D3427的放气时间 
  
样品ID             ISO      粘度等级         PAMA  聚合物含量，wt％   粘度   40℃，cSt     粘度      50℃     试验温度，cSt        放气  时间，分钟   与0wt％ PAMA相比的减少％
对比实施例A      ISO VG46 0 45.93 29.85 6.7 ---
实施例1 ISO VG46 7 43.45 29.75 2.5 62.7
实施例2 ISO VG46 8 46.35 31.68 3.0 55.2
实施例3 ISO VG46 15 41.72 29.87 2.6 61.2
实施例4 ISO VG46 16 46.39 33.06 2.8 58.2
             
对比实施例B      ISO VG68 0 67.98 42.8 7.5 ---
实施例5 ISO VG68 8 64.26 43.08 3.9 48.0
实施例6 ISO VG68 9 68.47 45.77 3.9 48.0
实施例7 ISO VG68 19 60.34 42.62 3.9 41.3
实施例8 ISO VG68 20 69.1 48.47 3.9 48.0
             
对比实施例C      ISO VG100 0 99.9 61.04 15 ---
实施例9 ISO VG100 11 93.23 61.53 5.2 65.3
实施例10 ISO VG100 12 100.3 66.02 5.7 62.0
这一研制表明，含PAMA的流体与具有相同ISO等级和粘度特性的标准流体相比将显示更快的放气时间。它还显示，更高粘度等级流体现在可以用来获得改进的润滑或泵效率性能而不会出现可能从标准的非含PAMA的流体预期的损坏风险。表3还显示，含PAMA的较高粘性的流体等级比较低粘性的标准流体具有更好的放气性。因此，对比实施例1比实施例5-8具有更慢的放气。类似地，对比实施例2比实施例9和10具有更慢的放气。 
重要的是，观察到这些含PAMA添加剂的ISO68和ISO100流体现在满足对ISO VG46流体预期的所有全球性放气技术规范要求。这一性能利益为操作者和系统设计员提供显著的优点。

Claims (24)

1.聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物用于改进功能流体的放气性的用途，其中包含所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物的所述功能流体在同样的粘度等级下具有改进的放气速度，并且基于功能流体的总重量，所述功能流体包含1-50wt％一种或多种聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物。
2.根据权利要求1的用途，其特征在于所述功能流体具有根据ISO3448或ASTM 2422的粘度等级ISO VG 15、VG 22、VG 32、VG 46、VG 68、VG 100、VG 150、VG 1500或VG 3200。
3.根据权利要求2的用途，其特征在于所述ISO粘度等级在15-3200范围之内。
4.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含至少40wt％甲基丙烯酸酯重复单元。
5.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体具有至少120的粘度指数。
6.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体包含1-30wt％聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物。
7.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物具有10000-200000g/mol的分子量。
8.根据权利要求7的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物具有25000g/mol-100000g/mol的分子量。
9.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含C9-C24甲基丙烯酸酯重复单元和C1-C8甲基丙烯酸酯重复单元。
10.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含衍生自分散剂单体的重复单元。
11.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含衍生自苯乙烯的重复单元。
12.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物包含衍生自乙氧基化和/或羟基化甲基丙烯酸酯单体的重复单元。
13.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体包含抗氧化剂、腐蚀抑制剂和/或消泡剂。
14.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体基于矿物油。
15.根据权利要求14的用途，其特征在于所述矿物油选自API第1、II或III类的油。
16.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体基于至少一种合成基料。
17.根据权利要求16的用途，其特征在于所述合成基料是得自API第IV和V类的基料。
18.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述合成基料包含聚α-烯烃PAO、羧酸酯、磷酸酯和/或聚亚烷基二醇PAG。
19.根据权利要求18的用途，其特征在于所述羧酸酯为二酯或多元醇酯。
20.根据权利要求18的用途，其特征在于所述磷酸酯为三烷基、三芳基或烷基芳基磷酸酯。
21.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述聚甲基丙烯酸烷基酯聚合物通过将烯属不饱和单体的混合物聚合获得，所述混合物由以下组分组成：
a)基于烯属不饱和单体的总重量，0-100wt％一种或多种通式(I)的烯属不饱和酯化合物
Figure FSB00000620913200021
其中R是氢或甲基，R1是具有1-8个碳原子的线性或支化烷基，R2和R3独立地代表氢或式-COOR′的基团，其中R′是氢或具有1-8个碳原子的烷基，
b)基于烯属不饱和单体的总重量，0-100wt％一种或多种通式(II)的烯属不饱和酯化合物
Figure FSB00000620913200031
其中R是氢或甲基，R4表示具有9-16个碳原子的线性或支化烷基，R5和R6独立地是氢或式-COOR″的基团，其中R″表示氢或具有9-16个碳原子的烷基，
c)基于烯属不饱和单体的总重量，0-80wt％一种或多种通式(III)的烯属不饱和酯化合物
Figure FSB00000620913200032
其中R是氢或甲基，R7表示具有17-40个碳原子的线性或支化烷基，R8和R9独立地是氢或式-COOR′″的基团，其中R′″表示氢或具有17-40个碳原子的烷基，
d)基于烯属不饱和单体的总重量，0-50wt％能够与通式(I)、(II)和/或(III)的烯属不饱和酯化合物共聚的烯属不饱和单体，
其特征在于基于烯属不饱和单体的总重量，至少50wt％是甲基丙烯酸酯。
22.根据权利要求21的用途，其特征在于烯属不饱和单体的混合物包含50-95wt％组分b)。
23.根据权利要求21的用途，其特征在于烯属不饱和单体的混合物包含1-30wt％组分a)。
24.根据权利要求1-3中任一项的用途，其特征在于所述功能流体是液压流体。
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