CN111615550B - 金属加工流体添加剂组合物 - Google Patents

Abstract

一种工业流体添加剂组合物，包含一种或多种螯合剂和一种或多种式(A)的化合物：(A)，其中R₁和R₂独立选自包含1至10个碳原子的经取代烃基部分或包含1至10个碳原子的未取代烃基部分。

Description

金属加工流体添加剂组合物

发明领域

本发明涉及金属加工流体。具体地讲，本发明涉及用于金属加工流体的工业流体添加剂组合物、此类添加剂的用途以及包含此类添加剂的金属加工流体。

发明背景

金属加工流体(MWF)在全球范围的车间中用于金属的切割和成形。它们的主要用途是冷却和润滑工具、工件和机器，抑制腐蚀，去除切屑，并帮助切割、研磨和清洁金属。有多种不同类型的金属加工流体。金属加工流体通常属于以下类别之一：(1)非水混溶性油，(2)水混溶性油，和(3)完全合成的无油产品。非水混溶性油通常包含基油(通常超过95%)。它可以为矿物油、酯油(例如未精制或化学改性的菜籽油)或合成油(例如聚α-烯烃)。水混溶性油基金属加工流体在使用前与水混合，根据产品和加工类型，水的浓度通常为金属加工流体重量的2%至25%。可使用与非水混溶性油基金属加工流体中所用相同类型的油。为了使油与水合并以产生水包油乳液，乳化剂是必需的。完全合成的无油金属加工流体为水混溶性，且不含油。它们不需要乳化剂。它们可包含例如水混溶性二醇化合物的化合物和水。

对于非水混溶性油基金属加工流体，微生物生长(例如细菌和真菌生长)通常不是问题。然而，对于水混溶性油基金属加工流体和完全合成的无油金属加工流体，微生物生长是个问题。具体地讲，对于以水包油乳液形式包含油和水二者的水混溶性油基金属加工流体，微生物生长是个问题。基于水包油乳液的金属加工流体通常包含许多促进细菌和真菌生长的组分，例如包含磷和硫的添加剂。微生物也可通过水、地板、空气、人和工件本身引入。金属加工流体中可容许的微生物数量取决于所讨论的应用。微生物可导致金属加工流体的各种组分的降解，这可能负面影响其功能。基于水包油乳液的金属加工流体的pH通常为8.5至9.5。在金属加工流体中存在微生物时，金属加工流体的各种组分的分解可增加流体的二氧化碳含量，这降低其pH。这会导致金属加工流体在使用中接触的金属的腐蚀加剧。

抑制金属加工流体中腐蚀的各种方法在本领域已知。这些中的大多数包括向金属加工流体加入pH升高添加剂，其使pH升高到碱性pH，使得腐蚀相对于金属加工流体具有更酸性pH时减小。这样的腐蚀抑制剂还可使pH提高到杀死金属加工流体中存在的微生物的水平，或者使pH提高到显著抑制进一步的微生物生长的水平。金属加工流体中常用的腐蚀抑制剂的实例为硼酸胺腐蚀抑制剂。已知这些提供很好的腐蚀抑制作用，此外还具有杀生物活性。使用这种腐蚀抑制剂意味着由于硼酸胺的杀生物活性，可避免在金属加工流体中使用其它杀生物剂。然而，已知硼酸胺具有负面环境影响，引起健康危害，并且在工业应用中通常是不希望的。因此，已提出几种胺腐蚀抑制剂代替硼酸胺。这些包括二环己胺、3-氨基-4-辛醇、单乙醇胺和三乙醇胺。以前已相信这些化合物的腐蚀抑制性质只由它们的pH升高作用引起。一般已发现在腐蚀抑制中使用此类化合物不如硼酸胺。另外，环己胺的使用被认为是不利的。尽管是有效的杀生物剂，但仲胺(如环己胺)在亚硝酸盐存在下生成已知有毒的亚硝胺。

因此，期望替代化合物，其为良好的腐蚀抑制剂，也抑制金属加工流体中微生物的生长。EP2930229公开一种包含酸性磷酸盐以及各种伯胺和叔胺化合物的组合物。据报道，该组合物是良好的腐蚀抑制剂，并且在长时间内抑制或减缓金属加工流体中细菌的生长。然而，仍需要用于金属加工流体的化合物和组合物，其阻碍或抑制金属加工流体中微生物的生长。具体地讲，仍需要不包括杀生物剂(例如仲胺添加剂)的此类化合物和组合物。如上讨论，此类添加剂可能有毒，并且金属加工流体领域中的许多法规现在禁止它们的使用或将其使用限制为少量。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供一种工业流体添加剂组合物，所述组合物包含一种或多种螯合剂和一种或多种式(A)的化合物：

其中R₁和R₂独立选自包含1至10个碳原子的经取代烃基部分或包含1至10个碳原子的未取代烃基部分。

根据本发明的第二方面，提供一种金属加工流体，所述金属加工流体包含本发明的第一方面的工业流体添加剂组合物。

根据本发明的第三方面，提供本发明的第一方面的工业流体添加剂组合物用于抑制微生物生长、例如抑制细菌或真菌生长的用途。优选所述用途包括在本发明第二方面的金属加工流体中使用本发明第一方面的工业添加剂组合物。

根据本发明的第四方面，提供一种切割、研磨或清洁金属的方法，所述方法包括将本发明第二方面的金属加工流体施加到所述金属。

发明详述

本发明基于以下发现：意外地发现本发明第一方面的工业流体添加剂组合物在抑制金属加工流体中微生物生长方面具有令人惊讶的良好效力。已发现，抑制金属加工流体中微生物生长的这种效力与式(A)的化合物与一种或多种螯合剂的组合使用有关。与包含一种或多种螯合剂但不包含式(A)的化合物的组合物的抑制微生物生长的效力相比，和与包含式(A)的化合物但不包含螯合剂的组合物相比，已发现本发明的添加剂组合物抑制金属加工流体中微生物生长的效力是协同的。先前已发现只包含式(A)的化合物而没有螯合剂的组合物在抑制真菌生长方面有轻微的作用，但对细菌生长没有作用。先前未发现只包含螯合剂而不包含式(A)的化合物的组合物对微生物的生长有任何作用。

不受理论限制，相信本发明的组合物抑制金属加工流体中微生物生长的出乎意料的效力归因于以下因素。式(A)的化合物有足够碱性，以使金属加工流体的pH升高。金属加工流体的pH升高阻碍金属加工流体中微生物的生长，微生物通常在中性pH值生长更好。还相信在式(A)的化合物中，重要的是要有–NH₂部分键合到与OH部分键合的碳原子相邻的碳原子上。相信分子中这样的部分在为水包油乳液的金属加工流体中特别有用，因为该部分有助于在胶束边界存在式(A)的化合物。相信存在于本发明添加剂组合物中的所述一种或多种螯合剂螯合金属加工流体中存在的任何金属离子。金属离子的存在促进微生物生长，因为金属离子涉及微生物的代谢。所述一种或多种螯合剂螯合金属离子，这意味着存在的任何微生物都不能吸收溶液中存在的金属离子，且不能将它们用于其代谢来生长。因此，添加剂组合物中一种或多种螯合剂的存在可抑制金属加工流体中存在的微生物的生长。

本发明的添加剂组合物可包含另外的杀生物组分，例如仲胺(例如二环己胺)。然而，已发现式(A)的化合物与一种或多种螯合剂的组合足以抑制金属加工流体中微生物的生长，使得杀生物剂(例如二环己胺)不必包含在添加剂组合物中。因此，在一个优选的实施方案中，本发明的添加剂组合物不包含杀生物剂。在另一个优选的实施方案中，本发明的组合物不包含仲胺(例如二环己胺)。

本文所用术语杀生物剂用来指添加剂组合物或金属加工流体的组分，其直接杀死存在于流体中的微生物。同样，术语杀细菌剂和杀真菌剂用来指分别直接杀死细菌和真菌的组合物的组分。此类杀生物组分的实例包括仲胺，例如二环己胺、邻苯基苯酚、甲基异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮和N-(3-氨基丙基)-N-十二烷基丙烷-1,3-二胺。通常，出于诸如毒性的原因，对在金属加工流体中使用杀生物剂的场合有严格的规定。因此，有利的是提供一种用于金属加工流体的添加剂组合物，其抑制金属加工流体中存在的微生物的生长，但其中添加剂组合物本身不是杀生物的。这样的优点由本发明的添加剂组合物提供，该添加剂组合物可抑制金属加工流体中微生物的生长，而不杀生物和直接杀死存在的微生物。如果将本发明的工业流体添加剂组合物添加到已包含微生物的金属加工流体，则本发明的添加剂组合物可起减少金属加工流体的微生物种群的作用。这是因为金属加工流体的环境可能由添加剂的存在而改变，使得微生物不再能在其中生长，且从而死亡。例如，如上解释，一种或多种螯合剂可防止微生物吸收其代谢所需的溶解金属离子，从而导致微生物死亡。这样，通过改变金属加工流体的环境，使其对微生物生活不适宜，本发明的工业流体添加剂组合物可间接起作用杀死金属加工流体中的微生物。这样的活性与杀生物剂活性的区别在于，杀生物剂分子直接起作用杀死存在的微生物，例如通过对微生物有毒。

存在于本发明的工业流体添加剂组合物中的式(A)的化合物具有下式：

其中R₁和R₂独立选自包含1至10个碳原子的经取代烃基部分或包含1至10个碳原子的未取代烃基部分。

R₁和R₂可独立选自经取代或未取代脂族或芳族烃基部分，例如烷基部分、烯基部分、炔基部分、环烷基部分、环烯基部分、芳基部分、烷芳基部分和芳烷基部分。优选R₁和R₂包含脂族烃基部分。更优选R₁和R₂包含烷基部分。R₁和R₂可包含直链或支链烷基部分或环烷基部分。优选R₁和R₂包含直链烷基部分。在将两个或更多个部分描述为“各自独立”选自部分的列表时，这意味着这些部分可相同或不同。因此，每个部分的识别性独立于一个或多个其它部分的识别性。在指出多个取代基连接到结构时，应理解，这些取代基可相同或不同。

本文所用术语“烃基”是指排他地由氢和碳原子组成的基团，该基团具有1至30个碳原子。例如，烃基可具有1至20个碳原子，例如1至12个碳原子，例如1至10个碳原子。烃基可以为无环基团、环基团，或者可同时包含无环部分和环部分。烃基的实例包括烷基、烯基、炔基、碳环基(例如环烷基、环烯基或芳基)和芳烷基。

本文所用术语“烷基”是指具有1至30个碳原子的直链或支链烷基部分。例如，烷基可具有1至20个碳原子，例如1至12个碳原子，例如1至10个碳原子。具体地讲，烷基可具有1、2、3、4、5或6个碳原子。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基(正丙基或异丙基)、丁基(正丁基、仲丁基或叔丁基)、戊基、己基等。

本文所用术语“烯基”是指具有2至30个碳原子并且另外具有至少一个碳-碳双键(在适用时为E或Z立体化学)的直链或支链烷基。例如，烯基可具有2至20个碳原子，例如2至12个碳原子，例如2至10个碳原子。具体地讲，烯基可具有2、3、4、5或6个碳原子。烯基的实例包括乙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基等。

本文所用术语“炔基”是指具有2至30个碳原子并且另外具有至少一个碳-碳三键的直链或支链烷基。例如，炔基可具有2至20个碳原子，例如2至12个碳原子，例如2至10个碳原子。具体地讲，炔基可具有2、3、4、5或6个碳原子。炔基的实例包括乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-己炔基、3-己炔基等。

本文所用术语“环烷基”是指具有3至20个环碳原子的脂族碳环部分。例如，环烷基可具有3至16个碳原子，例如 3至10个碳原子。具体地讲，环烷基可具有3、4、5或6个环碳原子。环烷基可以为单环、多环(例如双环)或桥环系统。环烷基的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、降冰片基等。

本文所用术语“环烯基”是指具有5至20个环碳原子并且另外在环中具有至少一个碳-碳双键的脂族碳环部分。例如，环烯基可具有5至16个碳原子，例如 5至10个碳原子。具体地讲，环烯基可具有5或6个环碳原子。环烯基可以为单环、多环(例如双环)或桥环系统。环烯基的实例包括环戊烯基、环己烯基等。

本文所用术语“芳基”是指具有6至30个环碳原子的芳族碳环环系统。例如，芳基可具有6至16个环碳原子，例如6至10个环碳原子。芳基可以为单环芳族环系统或具有两个或更多个环的多环环系统，其中至少一个环为芳族。芳基的实例包括苯基、萘基、芴基、薁基、茚基、蒽基等。

本文所用术语“芳烷基”是指用芳基取代的烷基，其中烷基和芳基如本文所定义。芳烷基的实例为苄基。

本文所用术语“烷芳基”是指用烷基取代的芳基，其中烷基和芳基如本文所定义。烷芳基的实例为甲基苯基。

R₁和R₂可包含经取代或未取代烃基部分。本文中与化学基团相关使用的术语“经取代”是指那个基团中的一个或多个(例如1、2、3、4或5个)氢原子相互独立地由相应数目的取代基替换。当然，应了解，一个或多个取代基可只在它们化学上可能的位置，即，任何取代符合被取代原子和取代基的允许化合价，并且该取代得到稳定的化合物。预期该术语包括化学基团或化合物的所有可允许的取代基。本领域的技术人员应了解，如果适合，给定取代基上的一个或多个氢原子本身可以被取代。取代基的非限制性实例包括例如–OH、-NH₂、-Cl、-Br、-F、-CO₂H、-CO₂R_x、-COR_x、-CONH-R_x的部分，其中R_x为经取代或未取代烃基。

优选R₁和R₂独立选自未取代烷基，更优选未取代直链烷基。

R₁和R₂各自具有1至10个碳原子。优选R₁和R₂各自具有1至5个碳原子。优选式(A)的化合物总共包含5至12个碳原子。因此，在一个优选的实施方案中，R₁和R₂各自具有1至5个碳原子，并且式(A)的化合物总共包含5至12个碳原子。在一个非常优选的实施方案中，R₁为正丁基，R₂为乙基。这就是化合物3-氨基-4-辛醇。不受理论限制，相信对式(A)的化合物有利的是，总共包含5至12个碳原子，其中R₁和R₂各自具有1至5个碳原子，因为这最佳地使式(A)的化合物能够与如上讨论的包含–NH₂部分(该–NH₂部分键合到与OH部分键合的碳原子相邻的碳原子上)的分子一起存在于水包油乳液中的胶束边界，。

式(A)的化合物可以任何适合的量存在于本发明的工业流体添加剂组合物中。例如，式(A)的化合物可以工业流体添加剂组合物重量的10%至50%的量存在。优选式(A)的化合物以工业流体添加剂组合物重量的15%至35%的量存在。

本发明的工业流体添加剂组合物包含一种或多种螯合剂。可使用已知有效地螯合水溶液或水包油乳液中溶解的金属离子的任何已知的适合螯合剂(sequestering agent或chelating agent)。可用于本发明的添加剂组合物的螯合剂包括在分子中包含一个或多个膦酸酯部分的化合物。根据本发明使用的螯合剂的其它实例包括聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚乳酸酯、包含两个或更多个羧基的化合物例如乙二胺四乙酸(EDTA)、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)、次氮基三乙酸、琥珀酰亚胺或其任何组合。

优选一种或多种螯合剂包括包含一个或多个膦酸酯部分的化合物。更优选一种或多种螯合剂包括式(B)的化合物：

其中R₃为包含1至10个碳原子的经取代烃基，或包含1至10个碳原子的未取代烃基。优选R₃为包含1至10个碳原子的经取代烷基，或包含1至10个碳原子的未取代烷基。

优选R₃为包含1至10个碳原子的经取代烷基。更优选其中R₃为包含一个或两个膦酸酯部分的经取代烷基，例如包含一个或两个膦酸酯部分的经取代C₁或C₂烷基。最优选R₃为包含一个或两个膦酸酯部分和一个或多个羟基部分的经取代C₁至C₂烷基。在一个非常优选的实施方案中，式(B)的化合物选自1-羟基乙烷1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)或其组合。

一种或多种螯合剂可以任何适合量存在于本发明的工业流体添加剂组合物中。例如，一种或多种螯合剂可以工业流体添加剂组合物重量的至少5%的量存在，例如以工业流体添加剂组合物重量的5%至20%的量存在。

当一种或多种螯合剂包含一个或多个膦酸酯基团时，相信至少一部分式(A)的化合物和至少一部分所述一种或多种螯合剂在组合物形成时原位反应以生成膦酸铵盐。不受理论限制，相信这种盐的生成有助于该组合物抑制金属加工流体中微生物生长的出乎意料的良好效力。另外，由于盐的稳定性，盐的原位生成延长添加剂组合物的保存期限。

本发明的工业流体添加剂组合物通常包含水。水可以任何适合量存在。例如，水可以工业流体添加剂组合物重量的20%至80%、优选30%至60%的量存在。

工业流体添加剂组合物的pH通常在7至11的范围内。优选添加剂组合物的pH为8至10.5，更优选8.5至10，最优选9至9.5。不受理论限制，优选pH在9至9.5的范围内，因为已发现这样的pH高得足以有助于抑制金属加工流体中微生物的生长。令人惊讶地，已发现本发明的工业流体添加剂组合物有效于在低于抑制微生物生长的已知添加剂的pH下抑制金属加工流体中微生物的生长。不受理论限制，相信这关联到上面讨论的与在本发明的添加剂组合物中使用一种或多种螯合剂和式(A)的化合物有关的协同作用。在较低的pH下充分抑制微生物的生长是有利的，因为这意味该组合物在苛性较低的环境中同样有成效。

本发明的工业流体添加剂组合物可进一步包含pH升高添加剂。pH升高添加剂的实例包括C₁至C₁₀伯烷基胺，例如单乙醇胺。pH升高添加剂的其它实例包括三乙醇胺。pH升高添加剂可以足以使添加剂组合物的pH提高到期望范围(例如以上讨论的范围)内的任何适合量存在于添加剂组合物中。通常，pH升高添加剂以添加剂组合物重量的2至25%的量存在于添加剂组合物中，优选添加剂组合物重量的5%至15%的量。

本发明的工业流体添加剂组合物还可包含在本领域已知适用于金属加工流体和用于金属加工流体的添加剂组合物的其它组分。此类组分为本领域的技术人员已知。例如，本发明的添加剂组合物可进一步包含一种或多种表面活性剂。一种或多种表面活性剂可以任何适合的量存在。通常，一种或多种表面活性剂以添加剂组合物重量的1%至10%的量存在于添加剂组合物中，例如添加剂组合物重量的2%至6%。

本发明还提供包含本发明的工业流体添加剂组合物的金属加工流体。本发明的金属加工流体可以为在本领域已知的任何类型的金属加工流体，例如：(1)非水混溶性油，(2)水混溶性油，和(3)完全合成的无油产品。因此，金属加工流体可以为油基、水基、油包水乳液或水包油乳液。优选本发明的金属加工流体基于水混溶性油，或为完全合成的无油产品。最优选金属加工流体基于水混溶性油。此类金属加工流体通常包含水和油，例如矿物油、合成油或酯油。金属加工流体还可包含乳化剂，以帮助形成水包油乳液或油包水乳液。优选本发明的金属加工流体为水包油乳液。优选水包油乳液包含乳化剂。

本发明的金属加工流体还可包含一种或多种添加剂，例如通常在金属加工流体中发现的那些。此类添加剂为本领域的技术人员已知和熟悉。

本发明的金属加工流体可包含任何适合量的本发明的工业流体添加剂组合物。通常，本发明的金属加工流体包含足以实现抑制微生物生长作用的量的本发明的工业流体添加剂组合物。通常，本发明的金属加工流体包含0.1重量%至10重量%的本发明的工业流体添加剂组合物，优选0.1重量%至5重量%，最优选0.5重量%至1.5重量%。

因此，本发明的金属加工流体可包含一种或多种螯合剂。通常，一种或多种螯合剂以金属加工流体的至少0.01重量%(例如0.01重量%至0.15重量%)的量存在于金属加工流体中。本发明的金属加工流体还包含一种或多种式(A)的化合物。通常，一种或多种式(A)的化合物以金属加工流体重量的0.1%至0.5%、优选0.15%至0.35%的量存在。

金属加工流体的pH可以为对于金属加工流体的任何适合的pH。金属加工流体的具体pH值可由本领域的技术人员针对具体应用来选择。通常，金属加工流体的pH为8至10.5，更优选8.5至10，最优选9至9.5。相信这样的pH是最佳的，因为它使得能够抑制微生物生长而没有过度的苛性。本发明的金属加工流体的优点在于，在pH 9至9.5充分抑制流体中微生物的生长。非本发明的各种先前已知的金属加工流体需要更高的pH值，以充分抑制微生物生长。

本发明还提供本发明的工业流体添加剂组合物用于抑制微生物生长的用途，例如，抑制细菌和/或真菌的生长。本发明的用途可包括在期望或需要抑制微生物生长的任何工业流体中使用本发明的添加剂。优选本发明的用途包括用工业流体添加剂组合物抑制金属加工流体中微生物的生长。

本发明还提供在金属加工应用中使用本发明的金属加工流体的方法。金属加工应用可包括本领域的技术人员已知的金属加工流体的任何已知应用。优选本发明的方法包括切割、研磨或清洁金属的方法，所述方法包括施加本发明的金属加工流体。

实施例

通过以表中所示量混合各成分来制备以下试验制剂。

	试验系列1	试验系列1	试验系列2	试验系列3	试验系列3	试验系列3	试验系列3
								制剂	SCL-003	SCL-008	SCL-017	SCL-003	SCL-019	SCL-021	SCL-026
去离子水	45.5	45.50	35.5	45.50	45.50	31.50	33.50
								Triton DF12	2.00	2.00	2.00	2.00
Corrguard EXT	25.00		25.00	25.00	25.00	25.00	25.00
								单乙醇胺	8.00	8.00	8.00	8.00	8.00	8.00	8.00
Lubrophos LB400E	2.00	2.00		2.00	2.00	2.00	2.00
								HEDP-60	17.50	17.50	2.00	17.50
辛酸			27.50
								癸二酸					19.50
新癸酸						33.50
								异壬酸							31.50
二环己胺		25.00
								总计	100	100	100	100	100	100	100

	试验系列4	试验系列4	试验系列4	试验系列4	试验系列4	试验系列4	试验系列4
								制剂	SCL-003	SCL-029	SCL-DF12	SCL-EXT	SCL-MEA	SCL-LB400	SCL-HEDP
去离子水	45.5	57.5	98.00	75.00	92.00	98.00	82.50
								Triton DF12	2.00		2.00
Corrguard EXT	25.00	25.00		25.00
								单乙醇胺	8.00				8.00
Lubrophos LB400E	2.00					2.00
								HEDP-60	17.50	17.50					17.50
辛酸
								癸二酸
新癸酸
								异壬酸
总计	100	100	100	100	100	100	100

在以上试验制剂中，Triton DF-12和Lubrophos LB400E为可商购的表面活性剂。

Corrguard EXT为化合物3-氨基-4-辛醇(式(A)的化合物的实例化合物)。

HEDP-60为化合物1-羟基乙烷1,1-二膦酸，且为螯合剂的实例。

上表中所给的值为工业流体添加剂组合物的重量百分数。

将以上工业流体添加剂组合物以金属加工流体重量的1%的量全部混入水包油乳液金属加工流体。关于金属加工流体中存在的细菌和真菌的量检验每种金属加工流体一段时间。

试验系列1

细菌

细菌

细菌

真菌

真菌

真菌

24H

48H

96H

24H

48H

96H

SCL-003

4×10^1

0

0

3×10^1

0

0

SCL-008

0

0

0

0

0

0

对照流体(无工业流体添加剂组合物)

6.4×10^7

5.84×10^7

9.28×10^7

2.0×10^4

7.6×10^4

1.6×10^4

在试验系列1中，以上的细菌和真菌含量值以cfu/ml为单位。在时间=0时的初始值为，细菌：3.44×10^9cfu/ml，真菌：1×10^5cfu/ml。金属加工流体在48小时后的pH，对于SCL-003为8.7，对于SCL-008为8.6，对于对照流体为8.1。

试验系列2

细菌

细菌

细菌

真菌

真菌

真菌

24H

48H

96H

24H

48H

96H

SCL-017

10^4 – 10^5

4.16×10^5

1.21×10^5

0

0

0

对照流体(无工业流体添加剂组合物)

2.68×10^7

1.76×10^7

2×10^7

9×10^2

1×10^3

1×10^3

在试验系列2中，以上的细菌和真菌含量值以cfu/ml为单位。在时间=0时的初始值为，细菌：1.72×10^7cfu/ml，真菌：1×10^3cfu/ml。

试验系列3

细菌

细菌

细菌

真菌

真菌

真菌

24H

48H

96H

24H

48H

96H

SCL-003

9×10^3

5×10^3

6×10^1

1.4×10^2

0

0

SCL-019

>10^5

>10^5

>10^5

0

1×10^1

0

SCL-021

>10^5

>10^5

>10^5

0

0

0

SCL-026

>10^5

>10^5

>10^5

5×10^1

5×10^1

0

对照流体(无工业流体添加剂组合物)

3.76×10^7

3.6×10^7

2.8×10^7

3.8×10^4

1.9×10^4

1×10^5

在试验系列3中，以上的细菌和真菌含量值以cfu/ml为单位。在时间=0时的初始值为，细菌：3.44×10^9cfu/ml，真菌：1×10^5cfu/ml。

试验系列4

细菌

细菌

细菌

真菌

真菌

真菌

24H

48H

96H

24H

48H

96H

SCL-003

4×10^1

0

0

0

0

0

SCL-029

8×10^3

7×10^3

1×10^3

1×10^1

0

0

SCL-DF12

>10^5

>10^5

>10^5

5×10^1

4×10^1

6×10^1

SCL-EXT

5.04×10^5

1.06×10^5

2×10^1

0

0

0

SCL-MEA

5.36×10^5

4.00×0^5

8.1×10^4

5×10^1

9×10^1

1.1×10^2

SCL-LB400

>10^5

>10^5

>10^5

6×10^1

1×10^1

1×10^1

SCL-HEDP

>10^5

>10^5

>10^5

8×10^1

1.2×10^2

6×10^1

对照流体(无工业流体添加剂组合物)

1.12×10^7

1.12×10^7

8.8×10^6

7×10^1

3×10^1

5×10^1

在试验系列4中，以上的细菌和真菌含量值以cfu/ml为单位。在时间=0时的初始值为，细菌：5.6×10^6cfu/ml，真菌：9×10^1cfu/ml。

结果讨论

试验系列1的结果表明，包含本发明的添加剂的金属加工流体(即，同时包含螯合剂和式(A)的化合物)在48小时后抑制细菌和真菌的生长。已显示本发明的添加剂改变金属加工流体的环境，使其对微生物生活变得不适宜，使得存在的任何微生物死亡。相比之下，在不包含本发明添加剂的对照制剂中，真菌和细菌的水平在96小时内保持相似。结果还显示，不含杀生物剂和仲胺的本发明的工业流体添加剂(SCL-003)与包含杀生物剂二环己胺的金属加工流体一样好地抑制微生物生长。

试验系列2的结果表明，制剂SCL-017在96小时内减少金属加工流体的细菌种群。这与对照制剂相反，在对照制剂中细菌和真菌水平保持恒定。SCL-017为本发明的工业流体添加剂组合物。然而，与试验系列1的SCL-003制剂相比，它包含很低量的螯合剂。如预料的那样，虽然SCL-017起减少细菌种群的作用，但这种减少远小于包含高得多的量的螯合剂的试验系列1中的SCL-003。

试验系列3的结果比较了包含螯合剂、式(A)的化合物和单乙醇胺pH提高剂的本发明的实例工业流体添加剂组合物(SCL-003)与包含相同量的式(A)的化合物、相同量的单乙醇胺但不包含螯合剂的相应制剂SCL-019、SCL-021和SCL-026。SCL-019、SCL-021和SCL-026也各自包含脂肪酸。这是为了将所有四种试验制剂的pH调节到相似的值。必须将脂肪酸加到SCL-019、SCL-021和SCL-026中，因为这样可以降低pH，使其与SCL-003相当。没有脂肪酸存在，这些制剂的pH就会由于不存在酸性HEDP-60螯合剂而更高。结果表明，随着时间的流逝，本发明的添加剂减少了金属加工流体的细菌种群和真菌种群二者。相比之下，SCL-019和SCL-026非常轻微地减少真菌种群，但程度显著低于SCL-003。SCL-021不影响真菌种群，因为在时间=0时的种群为0。SCL-019、SCL-021和SCL-026的每一个都完全没有减少金属加工流体的细菌种群。

试验系列4的结果表明，只含去离子水和表面活性剂的对照样品SCL-DF12和SCL-LB400对细菌和真菌种群有极小的作用。结果还显示，只包含螯合剂的SCL-HEDP对细菌和真菌种群二者有极小的作用。只包含水和单乙醇胺的SCL-MEA，显示随时间略微减少细菌种群，但对真菌种群没有作用。只包含式(A)的化合物的SCL-EXT显示略微减少细菌和真菌种群二者。

相比之下，本发明的制剂SCL-003和SCL-029随时间显著减少细菌和真菌种群二者。SCL-003在减少细菌和真菌种群二者方面优于所有其它试验的制剂。由于SCL-029不包含任何提高制剂pH的单乙醇胺，因此SCL-003比SCL-029减少细菌和真菌种群二者更多，因而提高其抑制微生物生长的效力。这也解释了为什么SCL-EXT制剂显示比SCL-029更高的抗细菌作用。SCL-EXT只包含式(A)的化合物和水，因此其pH比同时包含式(A)的碱性化合物和酸性HEDP的SCL-029高得多。

Claims (41)

1.一种工业流体添加剂组合物，所述组合物包含:

一种或多种螯合剂，所述一种或多种螯合剂包含一个或多个膦酸酯部分，并且以组合物重量的至少5%的量存在，和

一种或多种式(A)的化合物，所述式(A)的化合物以组合物重量的10%至50%的量存在：

其中式(A)的化合物包含5至12个碳原子；

其中R₁和R₂独立选自包含1至5个碳原子的经取代烃基部分或包含1至5个碳原子的未取代烃基部分；和

其中所述组合物不包含杀生物剂。

2.权利要求1的工业流体添加剂组合物，其中R₁和R₂独立选自包含1至5个碳原子的经取代脂族烃基部分或包含1至5个碳原子的未取代脂族烃基部分。

3.权利要求2的工业流体添加剂组合物，其中经取代脂族烃基部分或未取代脂族烃基部分为直链或支链。

4.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中R₁和R₂独立选自包含1至5个碳原子的经取代烷基部分或包含1至5个碳原子的未取代烷基部分。

5.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中R₁为正丁基，且R₂为乙基。

6.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中所述一种或多种螯合剂包括式(B)的化合物：

其中R₃为包含1至10个碳原子的经取代烃基，或包含1至10个碳原子的未取代烃基。

7.权利要求6的工业流体添加剂组合物，其中R₃为包含1至10个碳原子的经取代烷基，或包含1至10个碳原子的未取代烷基。

8.权利要求7的工业流体添加剂组合物，其中R₃为包含一个或两个膦酸酯部分的经取代烷基。

9.权利要求8的工业流体添加剂组合物，其中R₃为包含一个或两个膦酸酯部分的经取代C₁至C₂烷基。

10.权利要求9的工业流体添加剂组合物，其中R₃为包含一个或两个膦酸酯部分和一个或多个羟基部分的经取代C₁至C₂烷基。

11.权利要求1或2的添加剂组合物，其中所述一种或多种螯合剂选自1-羟基乙烷1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)或其组合。

12.权利要求1或2的添加剂组合物，其中所述一种或多种螯合剂还包括聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚乳酸酯、包含两个或更多个羧基的化合物、琥珀酰亚胺或其任何组合。

13.权利要求12的添加剂组合物，其中所述包含两个或更多个羧基的化合物选自乙二胺四乙酸、甲基甘氨酸二乙酸和次氮基三乙酸。

14.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中至少一部分式(A)的化合物和至少一部分所述一种或多种螯合剂在组合物形成时反应以生成膦酸铵盐。

15.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物的pH为8至10.5。

16.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物的pH为8.5至10。

17.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物的pH为9至9.5。

18.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中式(A)的化合物以组合物重量的15%至35%的量存在于组合物中。

19.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物还包含水。

20.权利要求19的工业流体添加剂组合物，其中水以组合物重量的30%至60%的量存在。

21.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物还包含pH升高添加剂。

22.权利要求21的工业流体添加剂组合物，其中pH升高添加剂为单乙醇胺。

23.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中pH升高添加剂包括任选以组合物重量的5%至15%的量存在的单乙醇胺。

24.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，所述组合物还包含一种或多种表面活性剂。

25.权利要求24的工业流体添加剂组合物，其中所述一种或多种表面活性剂以组合物重量的2%至6%的总量存在。

26.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中组合物不包含任何仲胺。

27.权利要求1或2的工业流体添加剂组合物，其中工业流体组合物添加剂适用于金属加工流体中。

28.一种金属加工流体，所述金属加工流体包含权利要求1-27中任一项的工业流体添加剂组合物。

29.权利要求28的金属加工流体，其中权利要求1至27中任一项的工业流体添加剂组合物以金属加工流体重量的0.1%至5%的量存在于金属加工流体中。

30.权利要求28或29的金属加工流体，其中权利要求1至27中任一项的工业流体添加剂组合物以金属加工流体重量的0.5%至1.5%的量存在于金属加工流体中。

31.权利要求28或29的金属加工流体，其中所述一种或多种螯合剂以金属加工流体重量的至少0.01%的量存在于金属加工流体中。

32.权利要求28或29的金属加工流体，其中所述一种或多种式(A)的化合物以金属加工流体重量的0.1%至0.35%的量存在于金属加工流体中。

33.权利要求28或29的金属加工流体，其中金属加工流体的pH为8至10.5。

34.权利要求33的金属加工流体，其中金属加工流体的pH为8.5至10。

35.权利要求34的金属加工流体，其中金属加工流体的pH为9至9.5。

36.权利要求28或29的金属加工流体，其中金属加工流体为油基、水基、油包水乳液或水包油乳液。

37.权利要求1至27中任一项的工业流体添加剂组合物用于抑制微生物生长的用途。

38.权利要求37的用途，其中用途包括抑制细菌和/或真菌的生长。

39.权利要求37或38的用途，其中用途包括抑制金属加工流体中微生物的生长。

40.权利要求39的用途，其中金属加工流体如权利要求28至36中任一项所限定。

41.一种切割、研磨或清洁金属的方法，所述方法包括将权利要求28至36中任一项的金属加工流体施加到所述金属。