CN116171317A - 用于机动化系统的润滑的水性组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于润滑固定或移动机动化系统的水性润滑组合物，其包含至少：去离子水；至少一种聚亚烷基二醇；至少一种选自二醇的防冻化合物和至少一种含磷化合物。本发明还涉及这种水性润滑组合物用于润滑和冷却固定或移动机动化系统的用途。

Description

用于机动化系统的润滑的水性组合物
技术领域
本发明涉及润滑组合物的领域，所述润滑组合物特别是用于润滑机械系统(例如滚动轴承(roulements)、齿轮机构(engrenages)、轴承(paliers)或发动机)的润滑组合物。特别地，本发明涉及用于润滑移动或固定机动化系统的水性基润滑组合物。
背景技术
也被称为“润滑剂”的润滑组合物通常被用在机械系统中，以用于减少部件之间的摩擦并且因而保护部件免受磨损。除了磨损现象之外，摩擦还会阻碍接触的部件之间的相对运动，并导致对机械系统的最佳运行有害的能量损失。
润滑剂被用于多种应用，例如用于金属加工，特别是用于金属变形操作，用于航空、船舶、铁路运输和发电领域的燃气轮机或蒸汽轮机，用于机动车辆的推进系统，例如用于滚动轴承、齿轮机构、发动机等的润滑。
例如，在机动车辆的发动机或传动装置的润滑剂领域中，润滑剂的配制剂是一个重要的问题，因为它们能够通过对机动车辆的不同构件之间所产生的摩擦力施加影响来影响燃料消耗并且因此影响二氧化碳的排放。
最常见的润滑剂是烃基润滑剂。这些烃基润滑剂通常由一种或多种基础油组成，通常将多种添加剂与该基础油相结合，所述添加剂专用于刺激基础油的润滑性能，例如摩擦改进添加剂。
此外，运动部件之间的摩擦产生热量，并且可能需要连带地确保机械系统的冷却。这种冷却通常由不同于烃基润滑剂的冷却流体提供，例如空气、水性流体如水，或者由水和二醇的混合物提供。
如今，新润滑剂的开发必须要考虑到新的限制，以避免使用有毒或潜在有毒的溶剂，或减少其对环境的影响和二氧化碳排放。因此，水基配制剂越来越受到关注。
尽管水是一种优异的冷却流体，但它不具备润滑剂所需的摩擦学性能，尤其是在减少摩擦和保护部件免受磨损方面。
已经研究了由各种添加剂补充的水基润滑组合物。例如，文献US 2012/0149616提出了一种水性润滑剂，其除了水之外还包含水溶性聚亚烷基二醇、乳化剂、亚烷基二醇或甘油型防冻添加剂、防腐蚀添加剂、消泡添加剂和减摩添加剂。
发明内容
本发明的概述
本发明旨在提供一种新型水基组合物，其具有适合用于机械系统润滑的摩擦学性能。
更特别地，本发明根据其第一方面涉及用于润滑固定或移动机动化系统的水性润滑组合物，其包含至少：
-去离子水；
-至少一种聚亚烷基二醇；
-至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油，及其混合物；和
-至少一种含磷化合物。
本发明含义中的术语“水性组合物”被理解为是指包含水作为基础流体(换言之作为主要溶剂)的组合物。特别地，水(优选去离子水)优选占润滑组合物总重质的大于35％质量。
本发明含义中的术语“渗透水”被理解为是指下述这样的水：该水经过了净化，特别是通过反渗透方法进行净化，以降低有机和/或矿物化合物的含量，例如含量低于5.0％重量，优选低于1.0％重量。在本文的其余部分中，表述“脱矿质水”或“超纯水”将被视为与表述“渗透水”等同或同义。特别地，渗透水可以是“去离子水”，换言之是经过纯化以减少离子如通常存在于水中的Ca2+和HCO3 -离子的含量的水。优选地，去离子水不含离子。
在本文的其余部分中，“水性润滑组合物”或“水性润滑剂”是指根据本发明的润滑组合物，旨在用于润滑机械系统中的运动部件，更特别地旨在用于润滑移动或固定机动化系统。
本发明含义中的术语“机动化系统(système de motorisation)”被理解为是指包括预期移动或固定应用所需的所有机械部件并包括至少一个发动机的系统。它可以是内燃、燃气(特别是氢气、氨气)、电动或混合动力的机动化系统，这取决于机动化系统中所包括的该一个或多个发动机的性质：内燃机，燃气(氢气、氨气)发动机和/或电动机。
“移动”机动化系统更特别地是在车辆(véhicules)中使用的机动化系统，包括轻型车辆、重型车辆、所谓“越野”的移动机器、或船舶运载工具(véhicules marins)。
移动机动化系统因而更特别地对应于车辆的推进系统。
本发明含义中的术语“推进系统”是指包括推进车辆所必需的机械部件的系统。该推进系统因而更具体地包括发动机、传动装置和任选的电池(batterie)。该电池本身通常由一组也被称作电池单元(cellules)的蓄电池(accumulateurs électriques)组成。
有利地，该移动机动化系统是用于电动或混合动力车辆的推进系统。该推进系统因而更具体地包括电动机，包括功率电子器件的转子-定子组件(专用于速度调节)、传动装置和电池。
本发明含义中的术语“电动车辆”是指包括电动机作为唯一的推进装置的车辆，与包括内燃机和电动机作为组合推进装置的混合动力车辆相反。
本发明含义中的术语“固定”机动化系统是包括固定发动机的机动化系统。它可例如应用于发电设备。它尤其可以是燃气机动化系统，特别是固定燃气发动机。
与所有预期相反，本发明人已经发现，通过向水中补充至少一种选自二醇的防冻化合物、至少一种含磷化合物和至少一种聚亚烷基二醇的特定组合，从而能够获得具有优异摩擦学性能的水性配制剂。
有利地，根据本发明的水性润滑组合物因此在减少机械系统中的运动部件之间的摩擦方面表现出与使用基于烃类油的常规润滑剂所达到的性能相当甚至改善的性能。
根据本发明的水性组合物因而被证明适合用作润滑剂，用于机械系统中运动部件的润滑，更特别地用于移动或固定机动化系统的润滑。它们因而可被用于任何系统和任何应用取代传统的烃基润滑剂。应用的实例在本文的其余部分中给出。
因此，本发明根据其另一方面涉及根据本发明的水性润滑组合物用于润滑机械系统中的运动部件、更特别地用于润滑移动或固定机动化系统的用途。
本申请特别涉及根据本发明的水性润滑组合物用于润滑移动机动化系统、特别是车辆的推进系统、更特别是电动或混合动力车辆的推进系统的用途。
本申请还涉及根据本发明的水性润滑组合物用于减少机械系统中、特别是移动或固定机动化系统中、更特别是车辆的推进系统中的运动部件之间的摩擦的用途，以及根据本发明的水性润滑组合物用于减少机械系统中、特别是移动或固定机动化系统中、更特别是车辆的推进系统中的部件的磨损的用途。
本发明根据其另一个方面还涉及一种用于润滑机械系统(或机械系统中的部件)的方法，所述机械系统特别是移动或固定机动化系统，更特别是车辆的推进系统，该方法包括至少一个使所述机械系统的至少一个部件与根据本发明的水性润滑组合物接触的步骤。
有利地，根据本发明的组合物结合了与水的存在相关联的良好冷却性能，以及良好的摩擦学性能，特别是减摩和抗磨损性能。因此，根据本发明的水性组合物可有利地提供润滑和冷却的双重功能。
因此，本发明还涉及根据本发明的水性润滑组合物用于润滑和冷却机械系统中、特别是移动或固定机动化系统中、更特别是车辆的推进系统中的运动部件的用途。
本申请特别涉及根据本发明的水性润滑组合物用于润滑和冷却移动机动化系统、特别是车辆的推进系统并且更特别是电动或混合动力车辆的推进系统的用途。
因而可以利用根据本发明的水性组合物来避免使用两种不同的流体：一方面是冷却流体，另一方面是润滑流体。
此外，根据本发明的组合物具有易于配制的优点。除了冷却和润滑的综合性能外，它还具有良好的稳定性。有利地，它还具有良好的防腐蚀性能。
根据一种应用变体，水性润滑组合物可用于润滑机动车辆中的发动机或传动装置。这些用途包括使发动机或传动装置(transmission)的至少一个组件、特别是变速箱(
Figure BDA0004087439530000051
de vitesse)或车桥(ponts)与根据本发明的水性润滑组合物接触。
根据本发明的水性润滑组合物有利地使得能够通过其对机动车辆的不同构件之间所产生的摩擦力施加影响而有效地影响燃料消耗。特别地，水性润滑组合物被证明对于减少变速箱中、车桥差速器中和/或气缸盖中的摩擦是特别有利的。
通过这样减少车辆的推进系统中运动部件之间的摩擦，根据本发明的润滑组合物不仅可以减少磨损，而且还可以限制导致过度燃料消耗的能量损失。
根据本发明的水性润滑组合物因此在降低机动车辆的燃料消耗方面有利地具有良好的性能(也被称为“燃料经济性(Fuel Eco)”的性能)，并且实际上有助于减少CO2排放。
本发明根据其另一个方面因此涉及根据本发明的水性润滑组合物用于减少借助于这种组合物润滑的发动机、特别是车辆发动机的燃料消耗的用途。
本发明还涉及根据本发明的水性润滑组合物用于减少配备有借助于这种组合物润滑的传动装置、特别是车桥或变速箱的车辆的燃料消耗的用途。
根据本发明的水性润滑组合物的其他特性、变体和优点在阅读以下说明书和实施例时将变得更加清楚，这些实施例以说明的方式给出并且不限制本发明。
表述“在...和...之间(compris entre...et...)”、“从...至...(allant de...à...)”、“从...至…形成(forméde...à...)”和“从...至...变化(variant de...à...)”应理解为包括边界值在内，除非另有说明。
在说明书和实施例中，除非另有说明，否则百分比为重量百分比。所述百分比因而以相对于组合物总质量的质量表示。除非另有说明，否则温度以摄氏度表示，并且除非另有说明，否则压力为大气压。
附图说明
图1显示了在从400rpm至2000rpm的转速范围内，针对根据本发明的组合物(I1)和对比组合物(C1)通过“气缸盖台”测试测量的摩擦扭矩。
具体实施方式
详细说明
水性组合物
如上所述，根据本发明的水性润滑组合物(也称为水性润滑剂)是包含水(特别是去离子水)作为主要溶剂的配制剂。
出于本发明的目的，“主要溶剂”被理解为是指水的存在量大于组合物中可能存在的任何其他溶剂。优选地，根据本发明的水性润滑组合物包含至少35％质量、优选35％-90％质量、更优选40％-75％质量的水，特别是去离子水，相对于该组合物的总质量计。
有利地，除了作为溶剂的作用外，水还使得能够获得具有良好冷却性能的润滑组合物，该润滑组合物可被用作机械系统中运动部件的冷却流体。
根据一种特别的实施方案，用在根据本发明的水性润滑组合物中的水是去离子水，也称为脱矿质水。
去离子水不含离子，如通常存在于水中的Ca2+和HCO3 -离子，它们导致水中的电传导。
去离子水的使用因而在以下用途的情况下是特别有利的：根据本发明的水性润滑剂用于要求导电很少或根本不导电的流体的应用中的用途，例如该水性润滑剂用于润滑和冷却包括电路的机械系统如特别是在电动或混合动力车辆中的电动或混合动力发动机的用途。
根据本发明的水性润滑组合物因此不同于机械系统中常规使用的润滑剂，其包含主要比例的一种或多种水不溶性基础油。
“水不溶性油”被理解为特别是指在环境温度(约25℃)下基本不溶于水的油。特别地，水不溶性油在环境温度下在水中的溶解度小于0.2g/L。
这尤其涉及根据API分类中定义的类别的属于第I至V组的润滑基础油(或根据ATIEL分类的它们的等同物)及其混合物。
优选地，根据本发明的水性润滑组合物包含相对于该组合物的总质量计为小于5％质量、优选小于2％质量且更优选小于1％质量的水不溶性基础油。
有利地，根据本发明的水性润滑组合物完全不含水不溶性油。
聚亚烷基二醇
如上所述，根据本发明的水性润滑组合物包含至少一种聚亚烷基二醇。
聚亚烷基二醇(表示为“PAG”)选自水溶性聚亚烷基二醇。
术语“水溶性”是指在环境温度(约25℃)下在水中的溶解度为至少10g/L、优选至少500g/L的聚亚烷基二醇。
聚亚烷基二醇可更特别地由C1-C4、优选C1-C3和更特别地为C2-C3的环氧烷烃单元形成。
有利地，根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇包含至少50％质量、特别是至少80％质量、更优选至少90％质量的环氧丙烷和/或环氧乙烷单元。它可以是环氧乙烷/环氧丙烷的共聚物，特别是无规共聚物。
优选地，根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇具有的重均摩尔质量(Mn)在1000和20000g.mol-1之间，优选在5000和15000g.mol-1之间。
数均摩尔质量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量。
优选地，根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇具有根据ASTMD445标准在100℃(KV100)下测量的运动粘度在100和5000mm2/s之间，特别是在150和3000mm2/s之间，更特别是在500和3000mm2/s之间。
优选地，根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇具有根据ASTMD445标准在40℃(KV40)下测量的运动粘度在500和30000mm2/s之间，特别是在1000和25000mm2/s之间，或者甚至在5000和25000mm2/s之间。
根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇的闪点优选高于或等于160℃，特别是高于或等于220℃。闪点可通过ISO 2592或ASTM D92标准测量。
优选地，根据本发明的水性润滑组合物中使用的聚亚烷基二醇具有根据ASTMD2270标准测量的粘度指数在100和800之间，优选在250和550之间。
特别地，所述的一种或多种聚亚烷基二醇化合物可在根据本发明的水性润滑组合物中以相对于该组合物的总质量计为至少5.0％质量、优选在5.0％和50％质量之间、更优选在10％和40％质量之间、特别是在15％质量和30％质量之间的含量使用。
防冻化合物
如上所述，根据本发明的水性润滑组合物包含至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油，及其混合物。
这些化合物以其防冻作用而闻名，换言之，可用于降低组合物的冻结温度。
二醇是其中两个羟基由不同碳原子、优选由相邻碳原子携带的二醇。
优选地，二醇是亚烷基二醇，特别具有2-10个碳原子，特别是2-6个碳原子。例如，可以提及单乙二醇、二甘醇和丙二醇。
防冻化合物还可选自甘油、双甘油、三聚甘油及其混合物。
优选地，根据本发明使用的防冻化合物选自单乙二醇、二甘醇、丙二醇、甘油及其混合物。优选地，防冻化合物是单乙二醇。
特别地，所述防冻化合物可在根据本发明的水性润滑组合物中以相对于该组合物的总质量计为至少5.0％质量、优选在5.0％和35％质量之间、更优选在10％和35％质量之间、特别是在15％和30％质量之间的含量使用。
含磷化合物
根据本发明的水性润滑组合物包含至少一种含磷化合物，即包含至少一个磷原子的化合物。优选地，根据本发明考虑的含磷化合物不引入硫。
所述含磷化合物有利地以水溶性或水可乳化性的形式、特别是以离子盐的形式使用。
特别地，含磷化合物可选自磷酸胺；磷酸酯或盐如磷酸的酯，特别是磷酸烷基酯、烯基酯或芳基酯；多磷酸酯；膦酸酯如膦酸的酯，特别是膦酸烷基酯、烯基酯或芳基酯；多膦酸酯；氨甲酰磷酸；次磷酸酯；及其混合物。
该一种或多种含磷化合物在根据本发明的水性润滑组合物中优选以盐的形式、特别是以被适当的抗衡离子中和的磷酸根、膦酸根或次磷酸盐离子的形式存在。
所述盐可以是磷酸、膦酸或次磷酸的碱金属或碱土金属的盐、铵盐、烷醇胺盐，特别是C2-C8烷醇胺盐，或烷烃胺盐，特别是C2-C8烷烃胺盐。
非常特别适合于本发明的化合物的实例是磷酸酯、膦酸酯及其盐，优选磷酸酯及其盐。
磷酸酯，也称为磷酸的酯，可通过使至少一种任选乙氧基化的线性或支化的醇、优选至少一种包含1-18个碳原子、特别是1-14个碳原子、尤其是1-12个碳原子、更优选2-8个碳原子的醇与式P2O5的五氧化二磷或与磷酸反应而获得。
优选地，在根据本发明的水性组合物中使用的含磷化合物选自磷酸酯，特别是磷酸烷基酯、烯基酯或芳基酯，尤其是磷酸芳基酯，更特别是乙氧基化的磷酸芳基酯。
这种化合物尤其可选自乙氧基化的十三醇磷酸酯、乙氧基化的三苯乙烯基苯酚磷酸酯、及其混合物。
磷酸酯可特别使用pH调节添加剂以中和或酸的形式使用，所述pH调节添加剂特别选自乙醇胺如单乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)；三乙醇胺(TEA)，二甘醇胺(DGA)异丙醇胺，如单异丙醇胺(MIPA)，二异丙醇胺(DIPA)和三异丙醇胺(TIPA)，亚乙基胺，如乙二胺(EDA)，二亚乙基三胺(DETA)，三亚乙基四胺(TETA)和四亚乙基五胺(TEPA)，烷醇胺，如甲基二乙醇胺(MDEA)，环胺，如环己胺，2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，2-氨基-2-甲基-1-丙醇及其混合物。
有利地，根据本发明的水性组合物中使用的含磷化合物选自磷酸酯的盐，特别是磷酸酯、尤其是C1-C8烷基或二烷基磷酸酯的碱金属盐。
这种化合物尤其可以选自磷酸丁酯钾、磷酸二丁酯钾及其混合物。
这些含磷化合物中的一些已经被提出用作液压流体中的抗静电剂。然而，据本发明人所知，这种化合物从未被用在水性润滑组合物中。
根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该组合物的总质量计为小于5.0％质量、优选0.1％-5.0％质量、更优选0.5％-3.0％质量的如上所定义的含磷化合物，特别是盐的形式，特别是磷酸酯的盐的形式。
根据一种特别的实施方案，根据本发明的水性润滑组合物可包含0.016％-0.40％质量、特别是0.04％-0.24％质量且更特别是0.08％-0.16％质量的磷含量。
有利地，根据本发明的水性润滑组合物可包含0.010％-0.40％质量、特别是0.014％-0.16％质量、更特别是0.04％-0.10％质量的磷含量。
磷含量可以通过ICP(电感耦合等离子体)测量。
根据一种特别的实施方案，根据本发明的水性润滑组合物包含：
-水，优选去离子水；
-至少一种聚亚烷基二醇，特别是如上所定义；
-至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油，及其混合物；优选选自单乙二醇、二甘醇、丙二醇、甘油及其混合物，和
-至少一种含磷化合物，特别选自磷酸酯或其盐，特别选自：
-磷酸酯、尤其是C1-C8烷基或二烷基磷酸酯的碱金属盐，例如选自磷酸丁酯钾、磷酸二丁酯钾；
-乙氧基化的磷酸烷基酯、烯基酯或芳基酯，例如选自乙氧基化的十三醇磷酸酯、乙氧基化的三苯乙烯基苯酚磷酸酯；以及
-其混合物。
添加剂
根据本发明的水性润滑组合物可进一步包含各种添加剂。
应理解，所述添加剂与它们在水性介质中的用途相容。有利地，所述添加剂以水溶性或水可乳化性的形式使用，例如以离子盐或液体的形式使用。
所述添加剂当然是针对水性润滑剂的预期应用而选择。
当然，本领域技术人员将要注意到选择可能的添加剂和/或其量，以便根据本发明的水性润滑组合物的有利性能(特别是摩擦学性能，特别是减少摩擦和防止部件免受磨损的性能以及冷却性能)不会受到拟议的添加剂添加的不利影响。
这种添加剂可更特别地选自消泡剂、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、抗磨和/或极压添加剂、螯合剂、金属钝化剂、着色剂、分散剂、乳化剂及其混合物。
有利地，根据本发明的水性润滑组合物可包含一种或多种添加剂，选自消泡剂、极压剂、腐蚀抑制剂、pH调节剂、金属钝化剂、着色剂及其混合物。
根据本发明的水性润滑组合物可更特别地包含相对于该组合物的总质量计为0.1％-10％质量、更优选1.0％-8.0％质量的添加剂。
腐蚀抑制剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂有利地使得可以减少甚至防止金属部件的腐蚀。所述腐蚀抑制剂的性质可根据待保护以防腐蚀的金属来选择，例如铝、钢、镀锌钢、黄色金属，例如铜或黄铜。
在无机腐蚀抑制剂中，可以提及亚硝酸盐，亚硫酸盐，硅酸盐，硼酸盐，磷酸钠、钾、钙或镁盐，碱金属磷酸盐，氢氧化物，钼酸盐，硫酸锌、镁或镍盐。
在有机腐蚀抑制剂中，可以提及烷醇胺如三乙醇胺，特别具有4-15个碳原子的脂肪族单羧酸如辛酸，具有4-15个碳原子的脂族二羧酸如癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸或其混合物，任选被三乙醇胺中和的多羧酸，如1,3,5-三嗪-2,4,6-三-(6-氨基己)酸，烷酰基酰胺基羧酸，特别是异壬酰基酰胺基己酸及其混合物。也可以使用由胺或氨基醇与硼酸反应产生的硼酸酰胺。
根据本发明的水性润滑组合物可特别包含相对于该组合物的总质量计为0.1％-5％质量、优选0.5％-4％质量、更优选1％-2.5％质量的腐蚀抑制剂。
抗磨/极压添加剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种抗磨和/或极压添加剂。它们的作用是降低磨损和摩擦系数，或者通过在这些表面上形成吸附的保护膜来防止金属-金属接触。
存在种类广泛的抗磨添加剂，其中可提及选自磷-硫添加剂如金属烷基硫代磷酸酯或其盐的那些。
不提供磷的添加剂也可以是合适的，例如多硫化物，特别是含硫烯烃。
根据一种特别的实施方案，根据本发明的水性润滑组合物包含至少一种极压添加剂，选自含硫脂肪酸和二巯基噻二唑，优选以其中和、水可乳化性或水溶性的形式使用。有利地，根据本发明的水性润滑组合物包含至少一种下述类型的极压添加剂：含硫脂肪酸，优选以中和的形式，特别是用无机碱化剂或烷醇胺中和的形式。
含硫脂肪酸可包含8-22个碳原子，优选12-18个碳原子。
由所述含硫脂肪酸提供的根据ASTM D2622标准的硫的量可以为5％-30％质量，特别是10％-20％质量。
优选地，由根据本发明的水性润滑组合物中的所述含硫脂肪酸提供的根据ASTMD1662标准的150℃下的活性硫的量相对于该润滑组合物的总质量计为大于或等于2％质量，特别是5％-10％质量。
本发明含义中的术语“活性硫”被理解为是指当将一种化合物置于ASTM D1662标准的条件下时该化合物能够产生或释放的硫。ASTM D1662标准将给定温度下化合物的活性硫含量定义为在固定时间内该含硫化合物的样品与给定量的铜反应之前和之后硫含量的以重量百分比表示的差值。
本发明的水性润滑组合物中在150℃下(ASTM D1662标准)的活性硫的量会影响其极压性能。该润滑组合物中150℃下(ASTM D1662标准)的活性硫含量不得过低，否则无法获得令人满意的极压性能。它也不能太高，以避免腐蚀风险，特别是对于金属和金属合金，尤其是对于铜。
如上所述，所述含硫脂肪酸优选以其被碱化剂中和的形式用在本发明的水性润滑组合物中，所述碱化剂例如是氢氧化钠、氢氧化钾或烷醇胺如单乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺。
根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该组合物的总质量计为0.01％-10％质量、优选0.2％-5％质量的抗磨和/或极压添加剂，特别是如上所述的含硫脂肪酸。
消泡剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种消泡剂添加剂。消泡剂可防止润滑流体起泡。
它可例如是基于聚硅氧烷或丙烯酸酯聚合物的消泡剂。优选地，消泡剂选自三维硅氧烷。
此外，消泡剂可以是极性聚合物，例如聚甲基硅氧烷或聚丙烯酸酯。
特别地，根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该组合物的总质量计为0.001％-3.0％质量、优选0.005％-1.5％质量、更优选0.01％-1.0％质量的消泡剂添加剂。
pH调节剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种pH调节添加剂，特别是碱性缓冲剂。pH调节剂使得能够保持润滑组合物的期望pH，特别是为了保持碱性pH，有利地在8和11之间，从而特别防止金属表面的腐蚀。
pH调节剂可以选自胺，特别是烷醇胺和氨基醇。
它特别可以是选自以下的pH调节添加剂：乙醇胺，如单乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)；三乙醇胺(TEA)，二甘醇胺(DGA)异丙醇胺，如单异丙醇胺(MIPA)，二异丙醇胺(DIPA)和三异丙醇胺(TIPA)，亚乙基胺，如乙二胺(EDA)，二亚乙基三胺(DETA)，三亚乙基四胺(TETA)和四亚乙基五胺(TEPA)，烷醇胺，如甲基二乙醇胺(MDEA)，环胺，如环己胺，2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，2-氨基-2-甲基-1-丙醇及其混合物。
根据本发明的水性润滑组合物可特别包含相对于该组合物的总质量计为0.1％-10％质量、优选0.5％-5％质量的pH调节添加剂。
金属钝化剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种金属钝化剂。金属钝化剂可以通过促进金属氧化物在其表面上的形成来保护金属部件。
金属钝化剂可例如选自三唑衍生物，例如四氢苯并三唑(THBTZ)，甲苯基三唑(TTZ)，苯并三唑(BTZ)，被三唑基团取代的胺，例如N,N-双(2-乙基己基)-1,2,4-三唑-1-基甲胺，N’-双(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，N,N-双(庚基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，N,N-双(壬基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，N,N-双(癸基)-ar甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，N,N-双(十一烷基)-ar-甲基-1H-苯基三唑-1-甲胺，N,N-双(十二烷基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，N,N-双(2-乙基己基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺，1,2,4-三唑，苯并咪唑，2-烷基二硫代苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并噻唑，2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)苯并噻唑，2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，例如2,5-双(叔辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔壬基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔癸基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十一烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十三烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十四烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十五烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十六烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十七烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十八烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔十九烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(叔二十烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑，2-烷基二硫代-5-巯基噻二唑，及其混合物。
优选地，金属钝化剂选自四氢苯并三唑(THBTZ)、甲苯基三唑(TTZ)、苯并三氮唑(BTZ)及其盐，单独地或作为混合物采用。
根据本发明的水性润滑组合物可特别包含相对于该组合物的总质量计为0.01％-2.0％质量、优选0.1％-1.0％质量、更优选0.2％-0.8％质量的金属钝化剂。
着色剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含一种或多种着色剂。着色剂可以是天然的或合成的，通常是有机的。
可用于水性润滑组合物中的着色剂可更特别地选自天然或合成的水溶性着色剂，例如着色剂FDC红4、DC红6、DC红22、DC红28、DC红30、DC红33、DC橙4、DC黄5、DC黄6、DC黄8、FDC绿3、DC绿5、FDC蓝1、甜菜苷(甜菜)、胭脂红、叶绿酸、亚甲蓝、花青素(花色素苷、黑胡萝卜和木槿)、焦糖和核黄素。
根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该组合物的总质量计为0.01％-2.0％质量、优选0.01％-1.5％质量、更优选0.02％-1.0％质量的着色剂。
乳化剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含一种或多种乳化剂，也称为乳化试剂。它们的作用是在水中生成稳定的乳液。
乳化剂可以更特别地是非离子型的，例如乙氧基化的脂肪醇，乙氧基化的脂肪酸，乙氧基化的脂肪酰胺；阴离子型的，例如KOH或NaOH的皂；磺酸盐；阳离子型的，例如季铵化合物；或水溶性或水可乳化性的羧酸酯。
特别地，根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该润滑组合物的总质量计为0.01％-10％质量、优选0.1％-5.0％质量的乳化剂。
螯合剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种螯合剂。螯合剂(也称为螯合试剂)使得能够限制组合物中金属离子的结垢。
作为螯合剂的实例，可以提及衍生自膦酸和膦酸盐的那些，例如二亚乙基三胺五甲基膦酸(DTPMPA)，氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)，羟基乙烷二膦酸(HEDP)，1-羟基亚乙基1,1-二膦酸盐，2-羟基乙胺二(亚甲基膦酸)(HEAMBP)，二亚乙基三氨基五(亚甲基膦酸)(DTMP)，多官能有机酸和羟基酸，如乙二胺四乙酸(EDTA)，蝶酰-L-谷氨酸(PGLU)，有机多元酸，如马来酸和聚天冬氨酸，多糖和碳水化合物如菊粉，羧甲基菊粉和羧甲基壳聚糖。
根据本发明的水性润滑组合物可包含相对于该组合物的总质量计为0.001％-2.0％质量、优选0.01％-1.0％质量的螯合剂。
杀生物剂和杀真菌剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种杀生物剂和/或杀真菌剂。杀生物剂和杀真菌剂可用于通过限制润滑流体中细菌、真菌和酵母的增殖来提高组合物的生物稳定性。
这类杀生物剂可选自尼泊金、醛、反应性乙酰丙酮化合物、异噻唑啉酮、酚类化合物、酸盐、卤化化合物、季铵、某些醇及其混合物。
优选地，杀生物剂可以选自任选取代的苯并异噻唑啉酮(BIT)，例如N-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，甲基异噻唑啉酮(MIT)，甲基异噻唑啉酮和氯甲基异噻唑啉酮的混合物(MIT/CMIT)，邻苯基苯酚(OPP)或其钠盐、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)，氯甲酚和N,N-亚甲基双吗啉(MBM)；山梨酸；优选选自邻苯基苯酚(OPP)或其钠盐，3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯，氯甲酚，苯并异噻唑啉酮和N,N-亚甲基双吗啉。
根据本发明的水性润滑组合物可特别包含相对于该组合物的总质量计为0.01％-10％质量、优选0.5％-5.0％质量的杀生物剂和/或杀真菌剂。
根据一种特别的实施方案，根据本发明的水性润滑组合物包含：
-至少35％质量的水，优选去离子水；
-5.0％-50％质量的至少一种聚亚烷基二醇，特别是如上所定义；
-5.0％-35％的至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油及其混合物；优选选自单乙二醇；
-0.1％-10％质量的至少一种含磷化合物，特别选自磷酸酯及其盐，特别选自：
-磷酸酯、尤其是C1-C8烷基或二烷基磷酸酯的碱金属盐，例如选自磷酸丁酯钾、磷酸二丁酯钾；
-乙氧基化的磷酸烷基酯、烯基酯或芳基酯，例如选自乙氧基化的十三醇磷酸酯、乙氧基化的三苯乙烯基苯酚磷酸酯；以及
-其混合物。
-任选地，0.1％-10％质量的一种或多种添加剂，选自消泡剂、极压剂、腐蚀抑制剂、pH调节剂、金属钝化剂、着色剂、乳化剂、螯合剂及其混合物。
所述含量以相对于该润滑组合物的总质量来表示。
特别地，根据本发明的水性润滑组合物可由以下项组成：
-5.0％-50％质量的至少一种聚亚烷基二醇，特别是如上所定义；
-5.0％-35％的至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油及其混合物；优选选自单乙二醇；
-0.1％-10％质量的至少一种含磷化合物，特别选自磷酸酯及其盐，特别选自：
-磷酸酯、尤其是C1-C8烷基或二烷基磷酸酯的碱金属盐，例如选自磷酸丁酯钾、磷酸二丁酯钾；
-乙氧基化的磷酸烷基酯、烯基酯或芳基酯，例如选自乙氧基化的十三醇磷酸酯、乙氧基化的三苯乙烯基苯酚磷酸酯；以及
-其混合物。
-任选地，0.1％-10％质量的一种或多种添加剂，选自消泡剂、极压剂、腐蚀抑制剂、pH调节剂、金属钝化剂、着色剂、乳化剂、螯合剂及其混合物。
所述含量以相对于该润滑组合物的总质量来表示。
余量由水、优选去离子水组成。
有利地，根据本发明的润滑组合物具有根据标准ASTM D445(ISO 3104)在40℃(KV40)下测量的运动粘度为10-1000mm2/s，特别是20-300mm2/s，更特别是25-80mm2/s。
根据本发明的润滑组合物的根据标准ASTM D445(ISO 3104)在100℃(KV100)下测量的运动粘度可有利地为3-50mm2/s，特别是4-25mm2/s，尤其是5-10mm2/s。
有利地，根据本发明的润滑组合物具有根据标准ASTM D445(ISO 3104)在-10℃(KV-10)下测量的运动粘度为200-600mm2/s，特别是250-500mm2/s，更特别是275-400mm2/s。
应用
如上所述，根据本发明配制的水性润滑组合物(特别是如上所述)具有优异的摩擦学性能，特别是在减少摩擦和抗磨损性方面，这使得其特别适合用作润滑流体。
水性润滑组合物可用于各种应用。通常，它们可以用作系统和应用的润滑流体，替代传统的烃基润滑剂。
根据本发明的水性润滑组合物因此可用于润滑齿轮机构、滚动轴承、轴承(例如滚动轴承或滑动轴承)或发动机。
例如，根据本发明的水性润滑组合物可用于润滑移动机动化系统，特别是用于润滑机动车辆的各种构件，特别是传动装置或发动机，特别是例如车辆发动机的内燃机的气缸盖。它有利地使得可以减少车辆的推进系统的部件(例如传动装置和发动机)之间的摩擦。
如上所述，根据本发明的润滑组合物在降低燃料消耗方面具有优异的性能(“燃油经济性”性能)。
内燃机通常分为被称为“上部发动机”的部分，由至少一个装配到“下部发动机”上的气缸盖组成。气缸盖是关闭发动机气缸顶部的部件。它通过进气管和进气阀确保燃烧室内进气的分配，并通过排气管和排气阀确保燃烧气体的排放。如实施例中所示，根据本发明的水性润滑组合物可以显著减少车辆发动机气缸盖中的摩擦。
根据本发明的润滑组合物还可用于润滑机动车辆传动装置(特别是用于轻型或重型车辆的传动装置)的构件，例如变速箱和/或车桥。
在另一应用变体中，根据本发明的水性润滑组合物可用于金属加工，例如用于加工金属如铝、钢、镀锌钢、黄色金属。
有利地，主要由水形成的根据本发明的润滑组合物具有很小的毒理学影响，特别是对于使用这种润滑剂的人。有利地，即使水是根据本发明的水性润滑剂的主要溶剂，经处理的表面也被合适地润滑。
此外，大比例水的存在使得能够更容易清洁待处理的表面，特别是通过用水简单冲洗。
根据本发明的水性润滑组合物还可用于电动或混合动力车辆的推进系统的润滑的有利应用，并且更特别是用于润滑发动机、功率电子器件(électronique depuissance)、传动装置和/或电池。
根据本发明的水性组合物因此可既用作冷却剂又用作润滑剂，例如在电动或混合动力车辆的推进系统中。有利地，根据本发明的组合物使得能够在电动或混合动力车辆的推进系统的部件的冷却和润滑方面共同地实现良好的性能。
更特别地，根据本发明的组合物能够冷却和润滑电动或混合动力车辆的电动机。它对于冷却功率电子器件和/或电动机的转子和/或定子是特别有效的。它还确保了位于电动或混合动力车辆的电动机的转子和定子之间的滚动轴承的润滑。
有利地，根据本发明的组合物使得能够确保电动或混合动力车辆的传动装置(当其存在时，尤其是减速器)的润滑。此外，根据本发明的组合物有利地使得能够有效地冷却电动或混合动力车辆中存在的电池。
因此，有利地，例如可以通过使用根据本发明的单一组合物来确保电动或混合动力车辆中的电池的冷却以及传动装置(特别是减速器)的润滑。
根据本发明，根据本发明的组合物的特性、优点或优选特征使得可以定义根据本发明的用途的特性、优点和优选特征。
现在将通过下面的实施例来描述本发明，所述实施例无疑是作为本发明的非限制性说明给出的。
实施例
摩擦测量
使用气缸盖测试台测量组合物在减摩方面的性能。
发动机气缸盖由发电机驱动，以便通过扭矩传感器测量凸轮和挺杆之间接触产生的驱动摩擦。
测试在2.5-3.5巴的固定压力和两种不同温度下进行：
-32℃-40℃的温度，称为“低温”；和
-58℃-62℃的温度，称为“高温”。
根据以下操作程序针对每个温度进行转速增加循环：
-用含有清净剂添加剂的冲洗油冲洗气缸盖测试台，然后用参考润滑组合物冲洗；
-一旦达到第一设定点温度，调节气缸盖入口压力；
-当达到设定点温度时，启动控制程序；
-从500rmp到2000rmp的大约60秒的相继的多个平台(paliers)，每个平台逐渐增加50rpm(即60秒的30个平台-每个平台之间的时段持续大约2秒)；
-在2000rpm下60秒的平台；
-从2000rmp到500rmp的大约60秒的相继的多个平台，每个平台逐渐减少50rpm(即再次60秒的30个平台-每个平台之间的时段持续大约2秒)；
-通过将设定点温度调节到所需温度来重复下一个温度的操作程序。
对于每个温度和每个速度平台，记录平均摩擦扭矩、气缸盖进口处的油温和扭矩测量的标准偏差。
所述值是在每个平台的后30秒内计算的，并且是每个温度的最后2个循环的平均值。
测试结束时：停止电动机，然后完全停止测试台。
极压性能的测量
根据ASTM D2783标准，使用两个4-球测试评价组合物在减摩方面的性能，该测试适用以下参数：
-速度接近1500rpm，
-环境温度，即约20℃，
-对于粘连载荷(charge de Soudure)测量，载荷持续时间为1分钟，或者对于咬刹前最后载荷(dernière charge avant grippage)测量，载荷持续时间为10秒，
-初始接触压力约为3.5GPa。
通过在三个同样由不锈钢制成的球(这三个球保持不动)上旋转一个不锈钢球来进行极压测量，这四个球完全涂有润滑膜。向球施加载荷并逐渐增加(从10kg开始以10kg增加)，直到球粘连在一起。每次增加载荷之前更换球。
极压容量对应于4个球粘连时的载荷值，防止上面的球在其他三个球上旋转。载荷越大，极压容量越高。
抗磨损性能的测量
根据ASTM D2670标准，使用FALEX摩擦计，在以下测试条件下评价本发明润滑组合物的抗磨损性能：试样：FALEX钢；磨合期：300s；测试持续时间：180分钟；磨合载荷：445N；测试载荷：1335N；转速：290rpm；和环境温度。
实施例1
根据本发明的润滑组合物和对比组合物的制备
根据本发明的水性润滑组合物(I1)和基于第II组和第III组基础油的对比润滑组合物(C1)是通过在环境温度下简单混合在下表1中示出质量百分比的以下组分来配制的。百分比因此以相对于组合物总质量的质量表示。
组成 根据本发明的组合物(I1) 对比组合物(C1)
第II组基础油[％] - 71
第III组基础油[％] - 15
去离子水[％] 57.31 -
聚亚烷基二醇[％] 17.65 -
单乙二醇[％] 20.52 -
8％(1)磷酸酯碱金属盐[％] 1.0 -
中和的含硫脂肪酸[％] 0.7 -
防腐蚀添加剂[％] 1.39 -
钝化剂[％] 0.33 -
摩擦改进剂[％] - 0.5
倾点降低添加剂[％] - 0.2
抗氧化添加剂[％] - 1.5
pH调节添加剂[％] 1.07 -
消泡添加剂[％] 0.03 -
着色剂[％] 0.03 -
添加剂包[％] - 12.3
(1)含磷化合物的磷含量[％]
表1
实施例2
根据本发明的组合物和对比组合物在减摩方面的表征
根据上面限定的测量方案，将根据本发明的水性润滑组合物(I1)引起的摩擦扭矩与对比的油性润滑组合物(C1)引起的扭矩在每个速度和每个温度下进行对比。
结果汇总在图1中，并显示了在给定温度下，在400rpm至1800rpm的速度范围内，每种组合物的摩擦扭矩。测得的扭矩越低，减摩增益越大。
根据本发明的水性润滑组合物I1所具有的扭矩值总是低于对比润滑组合物C1所获得的扭矩值。
这表明，与使用包含至少一种烃基流体的润滑组合物(对比组合物C1)相比，根据本发明的水性润滑组合物I1具有显著的减摩增益。
此外，减摩增益越大，燃料经济性或Fuel-Eco越高。这因此意味着，与油基润滑组合物相比，根据本发明的水性润滑组合物在燃料经济性方面具有改进的性能。
实施例3
根据本发明的润滑组合物的制备
根据本发明的三种润滑组合物(I2、I3和I4)是通过在环境温度下简单混合在下表2中示出质量百分比的以下组分来配制的。百分比因此以相对于组合物总质量的质量表示。
Figure BDA0004087439530000241
(1)含磷化合物的磷含量[％]
表2
实施例4
根据本发明的组合物和对比组合物在极压和抗磨损性能方面的表征
根据上面限定的测量方案的本发明润滑组合物的极压和抗磨损性能。
结果汇总在下表3中，并显示了粘连载荷值、咬刹前最后载荷值和以磨损值(以μm表示)。载荷值越高，极压性能越好。磨损值越低，抗磨损性能越好。
Figure BDA0004087439530000242
表3
根据本发明的组合物I1、I2、I3和I4具有高载荷值，因此具有非常好的极压性能。
同样，根据本发明的组合物I1、I2、I3和I4具有低磨损值，因此具有非常好的抗磨损性能。

Claims (17)

1.用于润滑固定或移动机动化系统的水性润滑组合物，其包含至少：
-去离子水；
-至少一种聚亚烷基二醇；
-至少一种防冻化合物，选自二醇，优选亚烷基二醇；甘油；双甘油；三聚甘油，及其混合物；和
-至少一种含磷化合物。
2.根据权利要求1所述的水性润滑组合物，其包含至少35％质量、优选35％-90％质量、更优选40％-75％质量的水，特别是去离子水，相对于所述组合物的总质量计。
3.根据权利要求1或2所述的水性润滑组合物，其特征在于，所述聚亚烷基二醇包含至少50％质量、特别是至少80％质量、更优选至少90％质量的环氧丙烷和/或环氧乙烷单元，特别地，所述聚亚烷基二醇是环氧乙烷/环氧丙烷的共聚物，特别是无规共聚物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其特征在于，所述聚亚烷基二醇具有根据ASTM D445标准在100℃(KV100)下测量的运动粘度在100和5000mm2/s之间，特别是在150和3000mm2/s之间，更特别是在500和3000mm2/s之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含相对于该组合物的总质量计为至少5.0％质量、优选在5.0％和50％质量之间、更优选在10％和40％质量之间、特别是在15％质量和30％质量之间的聚亚烷基二醇。
6.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其特征在于，所述防冻化合物选自单乙二醇、二甘醇、丙二醇、甘油及其混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含相对于所述组合物的总质量计为至少5.0％质量、优选在5.0％和35％质量之间、更优选在10％和35％质量之间、特别是在15％和30％质量的防冻化合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其特征在于，所述含磷化合物选自磷酸酯的盐，特别是磷酸酯、尤其是C1-C8烷基或二烷基磷酸酯的碱金属盐，例如选自磷酸丁酯钾、磷酸二丁酯钾及其混合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含相对于该组合物的总质量计为小于5.0％质量、优选0.1％-5.0％质量、更优选0.5％-3.0％质量的含磷化合物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其还包含至少一种添加剂，选自消泡剂、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、抗磨和/或极压添加剂、螯合剂、金属钝化剂、着色剂、分散剂、乳化剂及其混合物，优选选自消泡剂、极压剂、腐蚀抑制剂、pH调节剂、金属钝化剂、着色剂及其混合物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含至少一种极压添加剂，选自含硫脂肪酸和二巯基噻二唑，优选选自含硫脂肪酸，更优选为中和的形式，特别是被无机碱化剂或烷醇胺中和。
12.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含相对于所述组合物的总质量计为小于5％质量、优选小于2％质量、更优选小于1％质量的水不溶性油，所述组合物更特别地不含水不溶性油。
13.根据前述权利要求中任一项定义的水性润滑组合物用于润滑移动或固定机动化系统、优选移动机动化系统的用途。
14.根据前一个权利要求所述的用途，用于润滑电动或混合动力车辆的推进系统，特别是电动或混合动力车辆的发动机、功率电子器件、传动装置和/或电池。
15.根据权利要求1-12中任一项定义的水性润滑组合物用于润滑和冷却固定或移动机动化系统、优选移动机动化系统的用途。
16.根据前一个权利要求所述的用途，用于润滑和冷却电动或混合动力车辆的推进系统，特别是电动或混合动力车辆的发动机、功率电子器件、传动装置和/或电池。
17.根据权利要求1-12中任一项定义的水性润滑组合物用于降低发动机或配备有传动装置、特别是车桥或变速箱的车辆的燃料消耗的用途，所述发动机或所述传动装置借助这种组合物润滑。
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