CN102165050A - 润滑剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本文中公开了一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含大豆油和二硫化钼，所述二硫化钼分散在所述大豆油中。本文中还公开了一种方法，所述方法包括在反应器中搅动二硫化钼和大豆油；所述混合在大于地球磁场的磁场和电场的存在下进行。本文中还公开了一种冷却剂组合物，所述冷却剂组合物包含水、皂和/或表面活性剂、及润滑剂组合物；所述润滑剂组合物包含大豆油和二硫化钼。本文中还公开了一种制备冷却剂组合物的方法，所述方法包括混合润滑剂组合物、水和皂，所述润滑剂组合物包含基础油和金属硫化物。

Description

润滑剂组合物及其制备方法
发明背景
本公开涉及一种润滑剂组合物及其制备方法。本公开还涉及一种冷却剂组合物及其制备方法。
润滑剂被用在机械加工中以减小切削工具与被加工表面之间的摩擦。润滑剂还起到冷却剂的作用而将操作如研磨、钻孔、磨铣和切割中的机械加工过程中生成的热带走。润滑剂的品质将在很大程度上影响生产操作的成本，因为工具和机器的效率、使用寿命及其他性能方面均受润滑剂的品质的影响。因此，人们对润滑剂提出了越来越高的要求。
在机械加工过程中，来自润滑剂的蒸汽常被排放到大气中。使用后，机械加工中使用的润滑剂常废弃在废物管理场址或释放进大地中。因此，除了改善机械加工操作性能之外，还需要使用对生物的健康无害并且环境友好的润滑剂。
发明内容
本文中公开了一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含大豆油和二硫化钼，所述二硫化钼分散在所述大豆油中。
本文中还公开了一种方法，所述方法包括在反应器中搅动二硫化钼和大豆油；所述混合在大于地球磁场的磁场和电场的存在下进行。
本文中还公开了一种冷却剂组合物，所述冷却剂组合物包含水、皂和/或表面活性剂、以及润滑剂组合物；所述润滑剂组合物包含大豆油和二硫化钼。
本文中还公开了一种冷却剂组合物，所述冷却剂组合物包含水、皂和/或表面活性剂、以及润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含基础油和金属硫化物。
本文中还公开了一种制备冷却剂组合物的方法，所述方法包括混合润滑剂组合物、水和皂，所述润滑剂组合物包含基础油和金属硫化物。
本文中还公开了一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含基础油和金属二硫化物颗粒，所述金属二硫化物颗粒在电场和磁场的存在下分散在所述基础油中。
附图说明
图1示意了制备润滑剂组合物的装置。
详细说明
本文中公开了一种环境友好并能在机械加工作业中通过提高工具寿命和机器寿命而显著降低成本的润滑剂组合物。所述润滑剂组合物有利地包含其中分散有金属硫化物颗粒的基础油。金属硫化物颗粒悬浮在基础油中并且相比于其他相当的润滑剂组合物以更大的量保持悬浮明显更长的时间。本文中还公开了一种冷却剂组合物，其包含润滑剂组合物、表面活性剂和/或皂以及水。
本文中还公开了一种制备润滑剂组合物的方法，其包括将金属二硫化物颗粒分散在基础油中，同时使润滑剂组合物经受电场以及磁场。在一个实施方案中，分散通过向润滑剂组合物施加剪切力同时使润滑剂组合物经受电场以及磁场来实现。本文中还公开了一种制备冷却剂组合物的方法。
所述基础油可以是源自原油、源自生物产品、源自农产品、源自林产品等的油等，或包含至少一种前述油的组合。源自原油的油的实例有基于石油的油。源自生物产品的基础油的实例有藻油、动物脂肪油和动物脂、鱼油、植物油、废植物油等或包含至少一种前述源自生物产品的基础油的组合。源自农产品的油的实例有大豆油、菜籽油(canola)、蓖麻子油、葵花籽油、花生油、玉米油、红花籽油、亚麻籽油、麻风树油等或包含至少一种前述源自农产品的油的组合。源自林产品的油的实例有杏籽油、芒果油、椰子油、腰果油等或包含至少一种前述源自林产品的油的组合。在一个示例性的实施方案中，基础油为大豆油。
所述大豆油可以是饱和的或不饱和的。在一个实施方案中，大豆油可包含C12-C20饱和脂肪酸。在另一实施方案中，大豆油包含油酸。例如，大豆油可包含16:1(棕榈油酸)、18:1(油酸)、18:2(亚油酸)和18:3(亚麻酸)。在一个实施方案中，期望的是大豆油含至多约85重量％的油酸。一种示例性的大豆油是从Cargill得到的AP-82。
在一个实施方案中，基础油的酸值为30-40、皂化值为190-199。在一个实施方案中，基础油含占基础油总重量的3.5-5重量％的棕榈酸。在另一实施方案中，基础油含占基础油总重量的约40到约50重量％的油酸和占基础油总重量的约30到约40重量％的亚油酸。
在一个示例性的实施方案中，基础油含占基础油总重量的约42到约45重量％的油酸和占基础油总重量的约32到约35重量％的亚油酸。
基础油还可以是从植物或藻类得到的藻油。产脂或产油藻类可包括广泛的藻类，但并非所有藻类均产生如上面所提到的足够的油。最常见的产油藻类通常可包括硅藻(硅藻类)、绿藻(绿藻类)、蓝绿藻(蓝藻类)和金褐藻(金藻类)。此外可使用称为定鞭藻类的第五类。用于提取藻油的示例性物种有葡萄藻、小球藻、杜氏盐藻、江蓠、颗石藻、马尾藻等或包含至少一种前述物种的组合。
能产油的硅藻类的实例包括双肋藻属、双眉藻属、角毛藻属、小环藻属、桥弯藻属、脆杆藻属、菱板藻属、舟形藻属、菱形藻属、褐指藻属、海链藻属等或包含至少一种前述硅藻类的组合。能产油的绿藻类的实例包括纤维藻属、葡萄藻属、小球藻属、绿球藻属、杜氏藻属、单针藻属、卵囊藻属、栅藻属、扁藻属等或包含至少一种前述藻等的组合或包含至少一种前述硅藻类的组合。在一个方面，绿藻类可以是小球藻或杜氏藻。能产油的蓝藻类的具体非限制性实例包括颤藻属和聚球藻属。能产油的金藻类的具体实例包括Boekelovia。定鞭藻的具体非限制性实例包括球等鞭金藻和颗石藻。
在一个实施方案中，其中所述有机体为藻类，所述藻类可以是来自杜氏藻属、小球藻属、微拟球藻属或螺旋藻属的任何藻。所述有机体可以是巴氏杜氏藻、盐生杜氏藻、普林莫杜氏藻、绿球藻、浮水小球藻、微小小球藻、原始小球藻、引藻、绿球藻、钝顶螺旋藻、隐秘小环藻、四肩突四鞭藻、单针藻、葡萄藻、裂丝藻、雨生红球藻、三角褐指藻、四肩突四鞭藻、球等鞭金藻、微拟球藻、小新月菱形藻、三角褐指藻、衣藻(Chlamydomonas perigranulata)、集胞藻(Synechocystisf)、万寿菊、孔雀草。
所述金属硫化物颗粒可以是二硫化钼、三硫化锑、五硫化锑等或包含至少一种前述金属硫化物的组合。一种示例性的金属硫化物为二硫化钼(MoS2)。一种示例性的二硫化钼为Tech Fine Grade MoS2，可从Rose Mill Company买到。
期望的是，分散前金属硫化物颗粒的平均颗粒尺寸至多为约6微米。在一个实施方案中，分散后金属硫化物颗粒的平均颗粒尺寸为约0.1微米到约5.5微米。在另一实施方案中，分散后金属硫化物颗粒的平均颗粒尺寸为约0.5到约5.0微米。在又一实施方案中，分散后金属硫化物颗粒的平均颗粒尺寸为约1.0到约4.0微米。
在一个实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒的最小颗粒尺寸大于或等于约1.0微米。在另一实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒的最小颗粒尺寸大于或等于约2.0微米。在又一实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒的平均颗粒尺寸大于或等于约3.0微米。
金属硫化物颗粒的颗粒尺寸可在纳米尺度内。在一个实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒小于或等于约100纳米。在另一实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒小于或等于约75纳米。在又一实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒尺寸小于或等于约50纳米。在再一实施方案中，期望的是，分散后金属硫化物颗粒尺寸小于或等于约10纳米。
期望的是润滑剂组合物以约0.1磅(lbs)到约4lbs每11加仑基础油的量含金属硫化物。在一个实施方案中，金属硫化物以约0.5到约3lbs每11加仑基础油的量存在。在另一实施方案中，金属硫化物以约0.8到约2.0lbs每加仑基础油的量存在。在一个示例性的实施方案中，金属硫化物以约1.0lbs每加仑基础油的量存在。
在一种制备润滑剂的方法中，于施加了磁场以及电场的反应器中将基础油与金属硫化物混合。将基础油置于反应器中。逐步向反应器中加入金属硫化物，同时搅动反应器的内容物。在搅动过程中向反应器施加磁场和电场。搅动进行约1分钟到约120分钟。在一个实施方案中，搅动可用搅拌器实施。在另一实施方案中，可使用超声搅动。
在一个实施方案中，反应器为55加仑的鼓。当反应器为55加仑的鼓时，金属硫化物在约5到约35分钟、具体而言约20分钟的时间内加到基础油中。55加仑鼓中的搅拌从初始向55加仑鼓中加入金属硫化物开始进行约20分钟。
磁场通常用常规磁体或电磁体施加。通常将磁体应用于反应器外，但其也可应用于反应器内。施加在反应器上的磁场的强度通常大于地球的磁场。所述磁场强度大于或等于约3,000高斯，优选大于或等于约6,000高斯，优选大于或等于约9,000高斯，优选大于或等于约12,000高斯，更优选大于或等于约20,000高斯。
在混合基础油与金属硫化物的过程中还向鼓施加电场。电场可用直流(DC)电压或用交流(AC)电压施加。在一个示例性的实施方案中，电场用DC电压施加。电场通过将正电极置于反应器中、负电极通常应用于反应器表面而施加。
电场通常用大于或等于约3伏、优选大于或等于约6伏、优选大于或等于约9伏、更优选大于或等于约12伏的电压施加。
通常期望的是电场和磁场同时施加。但如果需要，其也可顺序施加。因此，电场可在施加磁场之前施加，反之亦然。在一个实施方案中，可向反应器仅施加电场。
如此制得的润滑剂组合物在大于或等于约2周、优选大于或等于约4周、更优选大于或等于约2个月的时间内不出现金属硫化物与基础油的分离。与仅使用磁场制得的润滑剂组合物相比，使用电场和力学场制得的润滑剂组合物表现出优越的保存期性能。此外，使用电场和磁场制得的润滑剂组合物在机械加工过程中表现出优越的润滑性。与当使用搅动过程中仅使用磁场制得的润滑剂组合物时获得的工具和机器性能相比，工具性能和机器性能显著提高。
所述润滑剂组合物还可通过向润滑剂组合物中加水和表面活性剂和/或皂有利地转化为冷却剂。所述冷却剂用来在机械加工作业过程中冷却机床和机械加工的部件。
可使用多种表面活性剂。适宜的表面活性剂的实例有阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂或包含至少一种前述表面活性剂的组合。
在一个实施方案中，可向润滑剂组合物中加入皂以产生冷却剂。所述皂可以是市售的洗手皂。洗手皂的适宜实例有可从康涅狄格州沃特伯里的E-Z Way Products买到的Tackle Hand Cleaner。
皂通常以约0.01到约5加仑每加仑润滑剂组合物的量加入。在一个实施方案中，以约0.1到约4.5加仑每加仑润滑剂组合物的量加入洗手皂。在另一实施方案中，以约0.2到约3加仑每加仑润滑剂组合物的量加入洗手皂。
水以约0.01到约50加仑每加仑润滑剂组合物的量加入。在一个实施方案中，以约0.1到约45加仑每加仑润滑剂组合物的量加入水。在另一实施方案中，以约0.5到约40加仑每加仑润滑剂组合物的量加入水。应指出，可初始加入水连同皂和/或表面活性剂，或者可在后来加入润滑剂组合物和水连同皂和/或表面活性剂。
在一个实施方案中，水和皂被加到鼓中的润滑剂组合物中。在加入过程中，鼓的内容物被搅动以产生冷却剂。如此制得的冷却剂可长时间贮存并在需要的时候使用。
如下示例性而非限制性的实施例示意了本文中所述润滑剂组合物的各种实施方案中的一些的组合物及制备方法。
实施例
实施例1
进行该实施例以说明润滑剂组合物的一种制备方式。润滑剂组合物的制备装置示于图1中。
如图1中可见，将第一55加仑的鼓和第二55加仑的鼓彼此相邻放置。第一55加仑的鼓含AP-82(一种购自Cargill的大豆油)。第二55加仑的鼓是空的，装配有一对150lb的磁体。该磁体置于鼓的外表面上且彼此相对地布置。磁体大约位于鼓的高度的中心处。第二55加仑的鼓还装配有电极。正电极位于鼓内并直立地支承在鼓中的橡胶垫上。负电极直接附于第二55加仑的鼓上。两个电极与12伏的直流电源相连。第二55加仑的鼓装配有搅拌器以促进鼓的内容物的搅动。
管连接第一55加仑的鼓与第二55加仑的鼓。该管与Flotec实用泵连通，该Flotec实用泵自第一55加仑的鼓向第二55加仑的鼓泵送AP-82大豆油。在第二55加仑的鼓中，管的末端距离顶部至少4英寸以最大限度地减少自第二55加仑的鼓的任何喷溅或泄漏。
然后开启Flotec泵。该泵以大约350加仑每小时的速率自第一55加仑的鼓向第二55加仑的鼓释放大豆油。在油已被清空到第二55加仑的鼓中后，开启磁铁以及DC电压源。搅拌器开始搅动第二55加仑的鼓中的大豆油。在鼓中产生旋涡后，向第二55加仑的鼓中加入硫化钼。二硫化钼用具有单个杯子的容积的勺子加入。用勺子向第二55加仑的鼓中加入总共5lbs硫化钼。以这种方式加入硫化钼将防止团聚。在5lbs硫化钼加入完成后，用搅拌器继续搅动20分钟。如上面所提到的，在进行搅拌的同时，使大豆油和二硫化钼经受磁场(由磁体提供)和电场(由DC电压提供)。在搅动过程中，二硫化钼悬浮在大豆油中而形成润滑剂组合物。
实施例2
进行该实施例以说明冷却剂组合物的制备方法。
将实施例1中制得的润滑剂组合物用水稀释。先以占水和润滑剂组合物的混合物的总重量的约20到约50重量％的量向润滑剂组合物中加入水。然后将水和润滑剂组合物的混合物与Tackle Hand Soap在5加仑的桶中混合以形成冷却剂。每5加仑的润滑剂组合物加一加仑的皂。应指出，可向润滑剂组合物中加入该洗手皂以形成洗手皂-润滑剂组合物混合物。然后将该洗手皂-润滑剂组合物混合物供应给消费者，消费者可向其加入水以形成冷却剂组合物。
上面描述的润滑剂组合物和冷却剂组合物均优于其他市售的润滑剂和冷却剂。其比其他市售的润滑剂和冷却剂具有更长的保存期。其在实际机械中及现实的制造和作业条件中作为润滑剂和冷却剂的性能还更佳。此外，其是环境友好的。
虽然上面结合示例性实施方案描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可做各种改变并可用等价物替代其要素而不偏离本发明的范围。此外，可做许多修改以使特定的情形或材料适应本发明的公开而不偏离其实质范围。因此，本发明不限于作为本发明的最佳实施方式所公开的特定实施方案。

Claims (35)

1.一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含：
大豆油；和
二硫化钼；所述二硫化钼分散在所述大豆油中。
2.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述大豆油为饱和油。
3.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述大豆油为不饱和油。
4.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述大豆油包含C12-C20饱和脂肪酸。
5.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述二硫化钼颗粒在成为所述润滑剂组合物的一部分之前的平均颗粒尺寸为约6微米。
6.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述二硫化钼颗粒在成为所述润滑剂组合物的一部分之后的平均颗粒尺寸为约1.0到约5.0微米。
7.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述二硫化钼颗粒在成为所述润滑剂组合物的一部分之后的平均颗粒尺寸为约10到约100纳米。
8.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述润滑剂组合物包含约0.1磅到约4磅二硫化钼每11加仑所述大豆油。
9.权利要求1的润滑剂组合物，所述润滑剂组合物还包含菜籽油。
10.权利要求1的润滑剂组合物，所述润滑剂组合物还包含基于石油的油。
11.一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物包含：
基础油；和
金属二硫化物颗粒；所述金属二硫化物颗粒在电场和力学场的存在下分散在所述基础油中。
12.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述基础油为基于石油的油、菜籽油、大豆油或包含至少一种前述基础油的组合。
13.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述基础油为基于石油的油、鱼油、动物脂肪和油、大豆油、菜籽油、蓖麻子油、葵花籽油、花生油、玉米油、红花籽油、亚麻籽油、杏籽油、芒果油、椰子油、腰果油或包含至少一种前述基础油的组合。
14.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述金属硫化物为二硫化钼、三硫化锑、五硫化锑或包含至少一种前述金属硫化物的组合。
15.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述基础油包含源自藻类的油。
16.权利要求15的润滑剂组合物，其中所述藻类是硅藻类、绿藻类、蓝藻类、金藻类、定鞭藻类或其混合物。
17.权利要求15的润滑剂组合物，其中所述藻类为葡萄藻、小球藻属、杜氏盐藻、江蓠属、颗石藻属、马尾藻属、双肋藻属、双眉藻属、角毛藻属、小环藻属、桥弯藻属、脆杆藻属、菱板藻属、舟形藻属、菱形藻属、褐指藻属、海链藻属、纤维藻属、葡萄藻属、小球藻属、绿球藻属、杜氏藻属、单针藻属、卵囊藻属、栅藻属、扁藻属、颤藻属、聚球藻属、Boekelovia、等鞭金藻属、颗石藻属、杜氏藻属、小球藻属、微拟球藻属、螺旋藻属、巴氏杜氏藻、盐生杜氏藻、普林莫杜氏藻、绿球藻、浮水小球藻、微小小球藻、原始小球藻、引藻、绿球藻、钝顶螺旋藻、隐秘小环藻、四肩突四鞭藻、单针藻、葡萄藻、裂丝藻、雨生红球藻、三角褐指藻、四肩突四鞭藻、球等鞭金藻、微拟球藻、小新月菱形藻、三角褐指藻、衣藻、集胞藻、万寿菊、孔雀草或其组合。
18.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述基础油源自小球藻属。
19.权利要求11的润滑剂组合物，其中所述基础油源自原始小球藻。
20.一种方法，所述方法包括：
搅动二硫化钼与基础油；所述搅动在电场和大于地球磁场的磁场的存在下进行。
21.权利要求20的方法，其中所述搅动包括搅拌。
22.权利要求20的方法，其中所述磁场的强度大于或等于约3,000高斯。
23.权利要求20的方法，其中所述磁场的强度大于或等于约20,000高斯。
24.权利要求20的方法，其中所述电场用直流电压施加到所述反应器。
25.权利要求24的方法，其中所述直流电高于或等于约6伏。
26.权利要求24的方法，其中所述直流电高于或等于约12伏。
27.一种冷却剂组合物，所述冷却剂组合物包含：
水；
皂和/或表面活性剂；和
润滑剂组合物；所述润滑剂组合物包含大豆油和二硫化钼。
28.权利要求27的冷却剂组合物，其中所述皂和/或表面活性剂通常以约0.01到约5加仑每加仑所述润滑剂组合物的量加入。
29.权利要求27的冷却剂组合物，其中所述水以约0.01到约50加仑每加仑所述润滑剂组合物的量加入。
30.权利要求27的冷却剂组合物，其中所述皂以占所述冷却剂组合物的总量的约1重量％到约5重量％的量存在。
31.一种冷却剂组合物，所述冷却剂组合物包含：
水；
皂和/或表面活性剂；和
润滑剂组合物；所述润滑剂组合物包含基础油和金属硫化物。
32.权利要求31的冷却剂组合物，其中所述基础油为大豆油，所述金属硫化物为二硫化钼。
33.权利要求31的冷却剂组合物，其中所述基础油包含源自藻类的油。
34.一种制备冷却剂组合物的方法，所述方法包括：
混合润滑剂组合物、水和皂；所述润滑剂组合物包含基础油和金属硫化物。
35.权利要求34的方法，其中所述基础油为大豆油，所述金属硫化物为二硫化钼。
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