CN115427544B - 水/二醇基液压流体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水/二醇基液压流体，所述水/二醇基液压流体包含大于0.4质量％且不大于1.2质量％的作为脂肪酸润滑剂的总脂肪酸和二聚酸，以及0.01质量％至0.07质量％的磷酸酯。所述磷酸酯具有以下结构(1)：此处的R1和R2各自表示氢原子或碳数为1至30的氢基团，并且可以彼此相同或彼此不同；R3表示碳数为1至20的烃基团；R4表示氢原子或碳数为1至30的烃基团；并且X1、X2、X3和X4各自表示氧原子或硫原子，其中这些可以彼此相同或彼此不同。

Description

水/二醇基液压流体
技术领域
本发明涉及对水/二醇基液压流体的改进。
背景技术
液压设备不仅在工业中广泛使用，有助于生产率，而且通常在社会中也被广泛采用。液压流体在这些液压装置中用作传递动力的介质，其中通常使用矿物油基基础油，诸如高度精炼的石蜡基基础油的石油基液压流体用作液压流体。
然而，在需要防火的机器设备如钢铁工业中的炼铁或炼钢设备、各种类型的液压设备压铸机、锻压机等中，以及在娱乐设备、舞台设备等中的液压设备中，在必须强调防火安全的室内设施中，不能使用石油基液压流体，而是使用水/二醇基液压流体，其是包含阻燃水的流体。
当使用此类水/二醇基液压流体(其为包含水的流体)时，重要的是液压致动平稳地进行并且液压设备可以实现长的使用寿命，并且因此，必须具有良好的耐磨性和润滑性。
已知的含水液压组合物在水中包含例如具有特定结构的聚氧亚乙基亚烷基二醇二醚化合物、聚氧亚烷基二醇单醚化合物、聚氧亚丙基二醇单醚化合物和脂肪酸盐，以改善水/二醇基液压流体的润滑性和耐磨性，例如在JP3233490中。
此外，在JP 2646308中已知在水/乙二醇基液压流体中包含少量碱和甘油硼酸酯的中和产物，其通过例如硼酸酐或三氯化硼的反应而产生。
此外，从JP H7-233391中还已知在水/二醇基液压流体中包含衍生自水溶性聚氧亚烷基多元醇和缩水甘油醚的特定结构的水溶性聚醚。
发明内容
本发明通过将特定的添加剂混合到水/二醇基液压流体中，通过极大地改善了水/二醇基液压流体的耐磨性，而对水/二醇基液压流体的各种类型的性能没有任何负面影响，从而生产高性能的水/二醇基液压流体。
本发明的水/二醇基液压流体包含以总共100质量％计20质量％-60质量％的水、20质量％-60质量％的二醇以及脂肪酸基润滑剂、碱性氢氧化物化合物、增稠剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、消泡剂等。在本发明人为了改善水/二醇基液压流体的性能而进行的研究和开发期间，如上所述，发现通过使用二聚酸和月桂酸两者作为脂肪酸润滑剂，连同包含特定结构的磷酸酯，可以极大地改善水/二醇基液压流体的耐磨性，并且基于该认知产生了本发明。
即，本发明是一种水/二醇基液压流体，所述水/二醇基液压流体包含大于0.4质量％且不大于1.2质量％的总二聚酸和脂肪酸，以及磷酸酯，其中磷酸酯具有以下结构(1)：
其中R1和R2各自表示氢原子或碳数为1至30的氢基团，并且可以彼此相同或彼此不同；R3表示碳数为1至20的烃基团；R4表示氢原子或碳数为1至30的烃基团；并且X1、X2、X3和X4各自表示氧原子或硫原子，其中这些可以彼此相同或彼此不同。
具体实施方式
通过混合少量的上述特定添加剂，本发明使得能够以良好的便利性容易地生产水/二醇基液压流体，具有极大改善的耐磨性，而对水/二醇基液压流体的各种类型的性能没有任何负面影响。
脂肪酸润滑剂用于根据本发明的水/二醇基液压流体中。脂肪酸润滑剂可以是例如癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸或另一种饱和脂肪酸、油酸、亚油酸、亚麻酸或另一种不饱和脂肪酸等。此外，还包括二聚酸，其是具有18个碳的不饱和脂肪酸的二聚体。二聚酸是液体脂肪酸，其包括一元酸和三元酸，并且具有作为其主要组分的通过C18不饱和脂肪酸的二聚产生的二元C36二羧酸，所述不饱和脂肪酸具有作为其来源材料的植物油或脂肪。
相对于水/二醇基液压流体的总组成，脂肪酸和二聚酸的总量大于0.4质量％且不大于1.2质量％，并且优选为0.6质量％至1.1质量％，并且更优选为0.8质量％至1.0质量％。
如果上述包含比例小于0.4质量％，则不可能产生足够的耐磨性，而另一方面，如果超过1.2质量％，则有产生淤渣的趋势，这将是不希望的。
此外，尽管上述脂肪酸通常使用酸的形式，但是也可以使用已经形成钠盐的形式，并且上述两种形式可以适当混合使用。
另外，该水/二醇基液压流体中包含磷酸酯。
磷酸酯由以下通式(1)表示：
在该通式中，R1和R2各自是氢原子或碳数为1至30的烃基团，其中R1和R2可以彼此相同或可以彼此不同。
上述R3表示碳数为1至20的烃基团。R4表示氢原子或碳数为1至30的烃基团。X1、X2、X3和X4各自是氧原子或硫原子，并且可以彼此相同或可以彼此不同。
相对于水/二醇基液压组合物的总量，该磷酸酯的含量为0.01质量％至0.07质量％，但优选使用0.01质量％至0.05质量％，并且更优选0.015质量％至0.03质量％。
如果包含比例小于0.01质量％，则不会产生添加以产生足够耐磨性的效果，这将是不希望的。
二醇可以是例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、二乙二醇、二丙二醇、二丁二醇、二己二醇、三亚甲基二醇、三乙二醇、三丙二醇等。
二醇可单独以单一种类使用，或可以将两种或多种混合使用。优选地，使用丙二醇或二丙二醇。相对于水/二醇基液压流体组合物的总量，该二醇的用量为20质量％至60质量％，并且更优选用量为30质量％至50质量％。
链烷醇胺可以用作防锈剂。链烷醇胺可以是例如甲醇胺、乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基氨基乙醇、N,N-二乙基氨基乙醇、N,N-二丙基氨基乙醇、N,N-二丁基氨基乙醇、N,N-二戊基氨基乙醇、N,N-二己基氨基乙醇、N,N-二庚基氨基乙醇、N,N-二辛基氨基乙醇等。相对于总组合物，该链烷醇胺的含量为1.0质量％至5.0质量％。
碱性氢氧化物化合物是氢氧化钾或氢氧化钠，其中这些中任一种可以单独使用，或者视情况而定，两者可以一起使用。相对于总组合物，碱性氢氧化物的含量为0.01质量％至0.12质量％，并且更优选含量为0.04质量％至0.06质量％。
此外，根据需要，可以将公知的添加剂，例如增稠剂、润滑剂、金属稳定剂、抗磨剂、极压剂、分散剂、金属基清洗剂、摩擦调节剂、腐蚀抑制剂、抗乳化剂、消泡剂和其他各种类型的添加剂单独或以其组合混合到此类水/二醇基液压流体中。在这种情况下，可以使用水/二醇基液压流体的添加剂包。
实施例
根据本发明的水/二醇基液压流体将在下面引用实施方案和参考实施例进行详细解释；然而，本发明决不受此限制。
实施例1至实施例3的水/二醇基液压流体通过基于表1中给出的共混量混合各种组分来生产。
实施例1
通过使用0.400质量％的二聚酸、0.400质量％的作为脂肪酸的月桂酸、0.015质量％的作为磷酸酯(A)的3-(二-异丁氧基-硫代磷酰基硫烷基)-2-甲基-丙酸、38.628质量％的作为二醇的丙二醇、16.10质量％的作为增稠剂的水溶性聚合物、总含量为2.565质量％的作为其他添加剂的氢氧化钠、腐蚀抑制剂、消泡剂等以及41.892质量％的水并彻底混合来制备水/二醇基液压流体。水/二醇基液压流体的通过JIS K 2234-1994生产的初始碱度为20，40℃运动粘度为46mm2/sec，并且pH为11。
上述实施例1中使用的磷酸酯(A)由以下结构式表示：
实施例2
通过使用0.400质量％的二聚酸、0.400质量％的作为脂肪酸的月桂酸、0.015质量％的作为磷酸酯(B)的乙基-3(双(1-甲基乙氧基)膦硫基)-硫醇)丙酸、38.628质量％的二醇、16.10质量％的增稠剂、2.565质量％的其他添加剂和41.892质量％的水并充分混合来制备水/二醇基液压流体。水/二醇基液压流体的通过JIS K 2234-1994生产的初始碱度为20，并且40℃运动粘度为46mm2/sec。
上述实施例2中使用的磷酸酯(B)由以下结构式表示(其中R是乙基基团)。
实施例3
通过使用0.400质量％的二聚酸、0.400质量％的作为脂肪酸的月桂酸、0.030质量％的磷酸酯(B)、38.628质量％的二醇、16.10质量％的增稠剂、2.565质量％的其他添加剂和41.877质量％的水并充分混合来制备水/二醇基液压流体。通过JIS K 2234-1994生产的初始碱度为20，40℃运动粘度为46mm2/sec。
比较例1至比较例5
通过基于表2中给出的共混量混合各种组分，以与上述实施方案中相同的方式生产水/二醇基液压流体。比较例1至比较例5的水/二醇基液压流体的通过JIS K 2234-1994生产的初始碱度为20，并且40℃运动粘度为46mm2/sec。
测试
进行以下测试以评价上述实施例和比较例的耐磨性和润滑性。
壳牌四球测试
基于ASTM D4172，在室温处以40kgf的负载以高达1500rpm的主轴转速进行操作30分钟，并在测试后测量钢球上的磨痕直径(mm)。
评估标准：
磨痕直径<0.65mm：合格(O)
磨痕直径>0.65mm：不合格(×)
测试结果
测试结果示于表1和表2中。
表1
从表1中可以看出，在其中一起使用0.40质量％的二聚酸和0.40质量％的月桂酸(总计0.80质量％)，并使用0.015质量％的磷酸酯(A)的实施例1中，在完成壳牌四球测试之后的磨痕直径小，为0.47mm，表明优异的耐磨性和润滑性。
在实施例2中，使用相同量的磷酸酯(B)代替实施例1的磷酸酯(A)，并且磨痕直径为0.57mm；这个结果也是良好的。在实施例3中，当与实施例2相比时，磷酸酯(B)的包含比例加倍，并且磨痕直径改善至0.52mm。
表2
另一方面，在比较例1中，当不存在磷酸酯时，尽管使用了二聚酸和月桂酸，但在完成壳牌四球测试后的磨损痕迹直径为0.72mm，导致失败。
在比较例2和比较例3中，尽管包含磷酸酯，但当二聚酸和月桂酸的总量低时，没有产生良好的效果。
此外，在比较例4和比较例5中，应理解，如果不存在二聚酸或月桂酸，则尽管将磷酸酯增加到0.05质量％，也没有产生良好的效果。

Claims (3)

1.一种水/二醇基液压流体，所述水/二醇基液压流体包含20质量％至60质量％的水、脂肪酸和二聚酸，其中作为脂肪酸润滑剂，所述脂肪酸和二聚酸的总量大于0.4质量％且不大于1.2质量％，以及由以下通式(1)表示的磷酸酯：
其中R1和R2各自表示氢原子或碳数为1至30的烃基团，并且可以彼此相同或彼此不同；R3是-CH(CH3)-或-CH2-CH2-；R4表示氢原子或碳数为1至30的烃基团；并且其中所述磷酸酯的X1和X2是氧原子并且X3和X4是硫原子。
2.根据权利要求1所述的水/二醇基液压流体，其中：所述磷酸酯的包含比例为0.01质量％至0.07质量％。
3.根据权利要求1或2所述的水/二醇基液压流体，其中：所述脂肪酸的碳数为6至18。
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