CN117813367A - 金属加工用水性润滑组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性润滑组合物，包含至少：‑水；‑0.1％‑15％重量的至少一种水溶性聚亚烷基二醇；和‑0.1％‑5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖。本发明还涉及这种水性润滑组合物在金属加工过程中作为润滑剂尤其用于减少甚至防止粘性残留物形成的用途。

Description

金属加工用水性润滑组合物
技术领域
本发明涉及润滑组合物的领域，所述润滑组合物更特别地是在金属加工过程(例如在金属部件上的机加工操作)中使用的润滑组合物。特别地，本发明涉及水性基润滑组合物。
背景技术
润滑组合物也被称为“润滑剂”，通常被用在机械系统中以减少部件之间的摩擦作用，从而保护部件免受磨损。除了磨损现象之外，摩擦作用还可阻碍接触的部件的相对运动并导致能量损失，这对机械系统的最佳运行是有害的。
润滑剂被用于多种应用，从车辆内燃机的润滑到用于机加工操作的机器的润滑，所述机加工操作通常被称为金属加工，特别是用于金属变形操作。
金属加工更一般地对应于机械或冶金工艺的实施，既有多样化的，也有更专业的，其可被定义为构造、切割或接合工艺。这也可涉及金属的任何机械转变，例如机加工(车削、铣削、钻孔、锯切、螺纹加工等)、成形、切割、冲压或轧制。
与金属加工有关的操作特别需要使用润滑组合物，目的是减少接触的金属部件之间的摩擦力并防止它们过早磨损，同时有利地保证这些部件的冷却。
这些专门用于金属的机加工中的润滑的润滑组合物通常也被称为“金属加工组合物或流体”、“机加工润滑剂或流体”或“切割润滑剂或流体”。
传统地，在这种机加工操作中使用的润滑配制剂是下述这样的润滑剂：该润滑剂主要由一种或多种基础油组成，该基础油通常与专用于促进基础油的润滑性能的添加剂(例如摩擦改性添加剂)组合。
一般地，这些润滑配制剂是从它们所掺入的油的类型的角度进行分类的。因此：
-不可再生矿物流体是指在其基础配制剂中包含矿物油如石蜡油、芳族油或环烷油的那些；
-植物或动物来源的可再生流体是指在其基础配制剂中包含植物油、动物油或脂肪的那些；
-合成来源的矿物流体是指在其基础配制剂中包含化学改性的矿物油或石化衍生物的那些，例如，聚α-烯烃、聚亚烷基二醇和氢化矿物油；
-合成来源的可再生流体是指在其基础配制剂中包含化学改性的植物油或动物油的那些，例如植物油的酯、亚硫酸化、氧化或酯化的植物油，或硫酸化的动物油。
某些被称为混合配制剂的配制剂在其基础配制剂中包含以上所列油的混合物。最为人所知的被称为半合成油并且对应于合成油和矿物油的混合物。
但是，在金属加工用润滑组合物中油或脂肪的使用表现出若干缺点。特别是，油基润滑剂通常表现出对微生物攻击的低抗性、弱冷却性能或对工作环境、健康或安全的负面影响。
因此已经开发出了乳液形式的润滑剂，其包含添加到油相中的水相。然而，这些润滑剂表现出差的稳定性，部分原因是水的硬度和/或盐度。
为了解决与在金属加工应用中使用油基润滑配制剂有关的问题，水基组合物已显示出一定的优势。这些配制剂通常包含水，并辅以各种添加剂以确保润滑剂所需的摩擦学性能，特别是在减少摩擦和保护部件免受磨损的方面。
例如可以提及文献WO 2009/106359和WO 2012/163550，它们描述了尤其包含水和羧甲基纤维素盐的水性润滑组合物。
还可提及文献EP 3 042 946，其提供了一种不含油和乳化剂的金属加工流体，该金属加工流体包含0.1％-2％重量的纤维素型聚合物。
最后，文献GB 1 272 100提供了一种用于金属加工的水性润滑剂，其包含(1)分子量为2000-9000Da的线性聚丙二醇或环氧乙烷/环氧丙烷共聚物和(2)聚乙烯吡咯烷酮、纤维素醚或磷酸三乙醇胺。
遗憾的是，在金属加工应用中水性润滑剂的使用具有与形成所谓的“粘性残留物”有关的主要缺点。
这些粘性残留物在机加工操作后出现。一旦机加工设备停止，经受环境脱水的润滑剂容易导致盐的形成，所述盐与润滑剂中存在的聚合物结合可形成相对粘稠且不溶于水相的残留物，称为“粘性残留物”。
该粘性残留物粘附在设备的壁上，容易导致机加工工具堵塞，通常需要对机器进行不希望的维护操作。
因此仍然需要拥有一种用于金属加工的水性润滑组合物，其产生很少或者不产生粘性残留物，同时保持甚至改善润滑剂的摩擦学性能，特别是在抗磨和极压性能方面。
本发明正是旨在满足这种需要。
发明内容
因此，本发明提供了一种新的水性润滑组合物，其表现出摩擦学性能，特别是极压和抗磨性能，适合于其在金属加工中的使用，并且在其用于机加工设备之后导致很少的粘性残留物形成，甚至不存在粘性残留物。
本发明因而描述了一种水性润滑组合物，其特别用于金属加工，包含至少：
-水，优选渗透水；
-0.001-80％重量的至少一种聚亚烷基二醇；和
-0.001-50％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖(polysaccharideàgalactomannane)；
所述百分比是相对于该组合物的总重量来表示的。
本发明根据其第一方面涉及一种水性润滑组合物，其特别用于金属加工，包含至少：
-水，优选渗透水；
-0.1％-15％重量的至少一种水溶性聚亚烷基二醇；和
-0.1％-5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖；
所述百分比是相对于该组合物的总重量来表示的。
在本发明的含义中，术语“水性组合物”被理解为表示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(优选渗透水)占润滑组合物总重量的至少50％重量。
在本文的其余部分中，术语“水性润滑组合物”或“水性润滑剂”将表示根据本发明的润滑组合物。
在本发明的含义中，术语“渗透水”被理解为表示经过纯化的水，特别是通过反渗透工艺纯化的水，以减少有机和/或矿物化合物的含量，例如至小于5.0％重量的含量，优选小于1.0％重量的含量。在本文的其余部分中，表述“脱矿水”或“超纯水”将被视为等同于或同义于表述“渗透水”。特别地，渗透水可以是“去离子水”，换言之下述这样的水：该水经过纯化以降低典型地存在于水中的离子(如Ca2+和HCO3 -离子)的含量。优选地，去离子水不包含离子。
与所有预期相反，本发明人已经发现，至少一种聚亚烷基二醇和至少一种半乳甘露聚糖多糖的组合使用使得能够获得一种水性流体，该水性流体表现出优异的摩擦学性能，适合用作用于金属加工的润滑剂，同时使得在使用后形成的粘性残留物非常少。
因此，如以下实施例中所示，通过用至少一种半乳甘露聚糖多糖(特别是瓜耳胶类型的)来补充包含至少一种聚亚烷基二醇的水性润滑配制剂，从而使得能够获得导致粘性残留物的形成显著减少的润滑流体。
润滑配制剂形成粘性残留物的倾向可如以下实施例中所述进行评价。
还描述了至少一种聚亚烷基二醇和至少一种半乳甘露聚糖多糖(尤其选自瓜耳胶及其衍生物)的组合在水性润滑组合物中的用途，用于降低其在作为金属加工用润滑剂使用之后形成粘性残留物的倾向。
本发明因而涉及至少一种水溶性聚亚烷基二醇和至少一种半乳甘露聚糖多糖(尤其选自瓜耳胶及其衍生物)的组合在水性润滑组合物中的用途，用于降低其在作为金属加工用润滑剂使用之后形成粘性残留物的倾向。
此外，至少一种半乳甘露聚糖多糖的组合并不影响在极压条件下润滑配制剂的摩擦学性能，特别是减摩性能品质。
根据本发明的水性润滑组合物因而表现出良好的抗磨和极压性能，甚至令人惊讶的是，与不包含任何根据本发明的半乳甘露聚糖多糖的组合物相比，其抗磨和/或极压性能得到了改善。
该抗磨和极压性能可通过4-球极压测试来评价，特别是根据标准ASTM D2783，如在下面的实施例中详细描述的。如实施例中所示，根据本发明的水性润滑组合物实现了高的焊接载荷值，而磨损直径没有显著增加，这证明了其优异的摩擦学性能。
因此，根据本发明的水性组合物被证明特别有利于用作用于金属加工的润滑剂。它们因而可被用作金属加工流体，用于各种应用，作为传统使用的润滑剂(特别是烃润滑剂)的替代物。
因此，本发明根据其另一个方面涉及本发明的水性润滑组合物在金属加工过程中作为润滑剂的用途。
根据本发明的水性组合物可更特别地用作任何金属机加工操作中的润滑剂，例如用作构造、切割或接合工艺或任何其他金属转变如成形、冲压、轧制等中的润滑剂。
它可用于各种金属的加工，所述金属例如是铝、钢、镀锌钢或黄色金属。
本发明还涉及使用根据本发明的水性润滑组合物作为润滑剂的金属加工方法。所述方法特别包括将根据本发明的水性润滑组合物应用于待机加工的金属部件和/或机加工工具(或设备)的至少一部分的表面的步骤。
根据本发明的润滑流体有利地使得能够减少机加工工具或设备与机加工的金属部件之间的摩擦。
本发明还涉及根据本发明的水性润滑组合物用于减少甚至防止(避免)在涉及所述组合物作为润滑流体的金属机加工操作之后形成粘性残留物的用途。
本发明更特别地涉及根据本发明的水性润滑组合物的用途，用于减少金属机加工操作期间的摩擦，特别是机加工工具与金属部件之间的摩擦，以及用于减少甚至防止在涉及所述组合物作为润滑流体的金属机加工操作之后出现粘性残留物。
本发明根据其另一方面还涉及一种用于润滑用于金属机加工操作的工具(或设备)和/或待机加工的金属部件的方法，包括至少一个使所述部件和/或所述工具的表面的一部分与至少一种根据本发明的水性润滑组合物接触的步骤。
最后，有利地，主要由水形成的本发明润滑组合物显示出很少的毒理学影响，特别是对于使用这种润滑剂的人来说。有利地，即使水是本发明水性润滑剂的主要溶剂，处理的表面也被适当地润滑。
另外，大比例水的存在使得能够促进机加工后金属表面的清洁和润滑剂的去除，特别是通过简单地用水通过或冲洗来进行。
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”、“从...至...”、“从...至…形成”和“从...至...变化”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重量的重量表示。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。
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)是包含水作为主要溶剂的配制剂。
在本发明的含义中，术语“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50％重量、优选50％-90％重量、更优选60％-75％重量的水，特别是渗透水，相对于该组合物的总重量计。
由于其作为溶剂的作用，水使得能够溶解根据本发明使用的聚亚烷基二醇和半乳甘露聚糖多糖，以及任选存在于组合物中的任何添加剂，特别选自在本文的其余部分中详细描述的那些。
有利地，除了其作为溶剂的作用外，水还使得能够获得在金属机加工领域中使用的具有良好冷却性能的润滑组合物。
根据一种特定实施方案，用在根据本发明的水性润滑组合物中的水是去离子水。
有利地，去离子水不含通常存在于水中的离子如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。
根据本发明的水性润滑组合物不同于烃润滑剂，其包含主要比例的一种或多种水不溶性基础油。
术语“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重量计为小于20％重量、优选小于10％重量、特别小于5％重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0.1％-15％重量的至少一种聚亚烷基二醇。
应理解，根据本发明的润滑组合物可包含单一聚亚烷基二醇，或至少两种不同聚亚烷基二醇的混合物，特别是如下所述的。
聚亚烷基二醇(表示为“PAG”)是由环氧烷单元组成的均聚物或共聚物。
根据本发明，该聚亚烷基二醇是水溶性的。
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％重量的环氧丙烷和/或环氧乙烷单元。
它可涉及包含环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷单元的共聚物，特别是无规共聚物。优选地，它可涉及环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，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(Mw)在100和25000g.mol-1之间，优选在5000和21000g.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，例如在1500和3000mm2/s之间或者在100和250mm2/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，例如在10000和25000mm2/s之间或者在500和2500mm2/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℃，例如220℃-300℃。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。
这种聚亚烷基二醇可商业获得或根据本领域技术人员已知的方法合成。它们可例如通过具有2-4个碳原子的环氧烷的聚合或共聚获得。合成的实例例如在文献US2012/0108482中详细描述，通过一种或多种具有2-12个碳原子的醇(特别是多元醇如二醇)与环氧烷(特别是环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷)之间的反应来进行。醇可优选为二醇，特别是1,2-丙二醇。
如上所述，所述聚亚烷基二醇化合物在本发明的水性润滑组合物中以相对于该组合物的总重量计为0.1％-15％重量、更优选1％-10％重量、特别是2％-5％重量的含量使用。
半乳甘露聚糖多糖
如上所述，根据本发明的水性润滑组合物包含0.1-5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖。
半乳甘露聚糖多糖是由半乳糖和甘露糖单元组成的异质多糖。这些非离子聚糖苷可从豆类种子的蛋白中提取，它们构成了豆类种子的储备碳水化合物。
它更特别地涉及由以β(1,4)方式结合的D-吡喃甘露糖单元的主链组成的大分子，其携带由以α(1,6)方式结合到主链的单个D-吡喃半乳糖单元组成的侧支链。不同的半乳甘露聚糖一方面在聚合物中存在的α-D-吡喃半乳糖单元的比例方面不同，另一方面在半乳糖单元沿甘露糖链的分布方面不同。
甘露糖/半乳糖(M/G)之比对于瓜耳胶来说约为2，对于塔拉胶来说约为3并且对于刺槐豆胶来说约为4。
半乳甘露聚糖多糖可更特别地具有以下化学结构：
其中，例如，m的值为1(瓜耳胶)、2(塔拉胶)或3(刺槐豆胶)。
半乳甘露聚糖多糖可特别选自瓜耳胶、刺槐豆胶、塔拉胶及其衍生物。
术语“衍生物”被理解为更特别是指化学改性的非离子胶，或者阳离子或阴离子胶。
根据一种特定实施方案，根据本发明的润滑组合物包含至少一种瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖。表述“瓜耳胶型”被理解为是指瓜耳胶及其衍生物，特别选自化学改性的非离子瓜耳胶、阳离子或阴离子瓜耳胶。
因此，根据一种优选实施方案，根据本发明的润滑组合物包含至少一种瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖，选自瓜耳胶、化学改性的非离子瓜耳胶和阳离子或阴离子瓜耳胶。
瓜耳胶的特征是甘露糖:半乳糖之比约为2:1。半乳糖基团沿着甘露糖链均匀分布。
应理解，根据本发明的润滑组合物可包含单一的半乳甘露聚糖多糖，特别是瓜耳胶型的，或者也可包含至少两种不同的半乳甘露聚糖多糖的混合物，例如至少两种选自瓜耳胶及其衍生物的半乳甘露聚糖多糖的混合物。
瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖可以是未改性的或化学改性的非离子瓜耳胶。
根据本发明可使用的改性的非离子瓜耳胶可更特别地是用C1-C6羟烷基改性的瓜耳胶，其中的羟烷基例如可提及羟甲基、羟乙基、羟丙基和羟丁基。例如，在本发明润滑组合物中使用的化学改性的非离子瓜耳胶可以是羟丙基瓜耳胶。
例如瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖也可以是阳离子半乳甘露聚糖，特别具有小于或等于1.5meq/g且更特别是0.1-1meq/g的阳离子电荷密度。该电荷密度可根据凯氏定氮法来确定。它通常对应于大约3-9的pH。通常，阳离子半乳甘露聚糖多糖包含阳离子基团和/或可被离子化以产生阳离子基团的基团。
优选的阳离子基团选自包含伯、仲、叔和/或季胺基团的阳离子基团。
阳离子半乳甘露聚糖多糖通常具有的重均分子量约为500-5×106，优选约为103-3×106。
它可例如涉及包含阳离子三(C1-C4)烷基铵基团的半乳甘露聚糖多糖。优选地，该半乳甘露聚糖多糖的2％-30％数目的羟基官能团带有阳离子三烷基铵基团。
在这些三烷基铵基团中，可以特别提及三甲基铵和三乙基铵基团。
再更优选地，这些基团占改性的半乳甘露聚糖多糖的总重量的5％-20％重量。
瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖因而可以是阳离子瓜耳胶，其特别包含羟丙基三甲基铵基团。它们可例如通过瓜耳胶与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的反应来获得。
例如，在本发明润滑组合物中使用的阳离子瓜耳胶可以是瓜耳胶羟丙基三氯化铵。
例如瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖也可以是阴离子半乳甘露聚糖。特别地，它可涉及包含衍生自羧酸、磺酸、次磺酸、磷酸、膦酸或丙酮酸的基团的半乳甘露聚糖多糖。优选地，阴离子基团是羧酸基团。阴离子基团也可以以酸盐的形式提供，特别是钠盐、钙盐、锂盐或钾盐。
瓜耳胶型的半乳甘露聚糖多糖因而可以是羧甲基化瓜耳胶，例如羧甲基瓜耳胶或羧甲基羟丙基瓜耳胶。
例如，在本发明润滑组合物中使用的阴离子瓜耳胶可以是羧甲基羟丙基瓜耳胶。
优选地，在本发明润滑组合物中使用的所述半乳甘露聚糖多糖选自瓜耳胶、瓜耳胶衍生物及其混合物，特别选自瓜耳胶、羟丙基瓜耳胶、羧甲基羟丙基瓜耳胶、瓜耳胶羟丙基三氯化铵及其混合物。
根据一种特定实施方案，根据本发明的润滑组合物使用至少羟丙基瓜耳胶作为半乳甘露聚糖多糖。
如上所述，优选瓜耳胶型的所述半乳甘露聚糖多糖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重量计为0.1％-5％重量、更优选0.1％-3.5％重量、特别是0.2％-1％重量的含量使用。
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(特别是以下方面的有利效果：在使用金属加工用润滑组合物之后粘性残留物的减少，以及摩擦学性能，尤其是极压性能，以及防止部件免受磨损)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、润湿剂及其混合物。
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、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、金属钝化剂、润湿剂及其混合物。
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重量计为1％-49.8％重量、特别是5％-40％重量的添加剂。
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，可以提及特别具有4-15个碳原子的脂族单羧酸如辛酸，具有4-15个碳原子的脂族二羧酸如癸二酸(sebacic acid)、十一烷二酸、十二烷二酸、异壬酸或其混合物，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、6-[[(4-甲基苯基)磺酰基]氨基]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重量计为0.01％-15％重量、优选1.0％-13％重量的腐蚀抑制剂。
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，或者通过形成吸附在这些表面上的保护膜来防止金属与金属的接触。
根据本发明的水性润滑组合物可包含0.001％-50％重量的如上定义的抗磨和/或极压添加剂，特别是含硫脂肪酸，优选0.2％-5％重量，相对于该组合物的总重量计。
有利地，组合了至少一种聚亚烷基二醇和至少一种半乳甘露聚糖多糖(特别是瓜耳胶类型的)的本发明组合物即使在不存在额外抗磨和/或极压添加剂的情况下也表现出良好的抗磨和极压性能。
因此，根据一种特定实施方案，根据本发明的润滑组合物包含小于1％重量的抗磨和/或极压添加剂，特别是小于0.5％重量、尤其是小于0.1％重量的抗磨和/或极压添加剂，甚至不含抗磨和/或极压添加剂。
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重量计为0.001％-3.0％重量、优选0.005％-1.5％重量的消泡剂添加剂。
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重量计为1％-25％重量、优选5％-20％重量的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重量计为0.01％-2.0％重量、优选0.1％-1.0％重量、更优选0.2％-0.8％重量的金属钝化剂。
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重量计为0.01％-2.0％重量、优选0.01％-1.5％重量、更优选0.02％-1.0％重量的着色剂。
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，由环氧丙烷、乙二胺和任选的环氧乙烷之间的反应产生的化合物，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重量计为0.01％-10％重量、优选0.1％-5.0％重量的乳化剂。
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，与如上定义的半乳甘露聚糖多糖不同的多糖，以及碳水化合物如菊粉，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重量计为0.001％-2.0％重量、优选0.01％-1.0％重量的螯合剂。
杀生物剂
根据本发明的水性润滑组合物可包含至少一种具有杀真菌和/或杀菌作用的杀生物剂。杀生物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重量计为0.01％-10％重量、优选0.1％-5.0％重量的杀生物剂。
根据一种特定实施方案，根据本发明的水性润滑组合物包含：
-至少50％重量的水，优选渗透水；
-0.1％-15％重量的至少一种水溶性聚亚烷基二醇，特别是如上所定义的；
-0.1％-5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖，优选选自瓜耳胶及其衍生物，特别是羟丙基瓜耳胶；和
-任选地，1％-50％重量、特别是5％-40％重量的一种或多种添加剂，选自消泡剂、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、金属钝化剂、乳化剂及其混合物，
含量相对于该润滑组合物的总重量来表示。
特别地，根据本发明的水性润滑组合物可由以下项组成：
-0.1％-15％重量的至少一种水溶性聚亚烷基二醇，特别是如上所定义的；
-0.1％-5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖，优选选自瓜耳胶及其衍生物，特别是羟丙基瓜耳胶；和
-任选地，1％-50％重量、特别是5％-40％重量的一种或多种添加剂，选自消泡剂、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、金属钝化剂、乳化剂及其混合物，
含量相对于该润滑组合物的总重量来表示，并且
其余部分由水、优选渗透水组成。
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。
具体实施方式
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
摩擦学性能的评价
润滑组合物的极压和抗磨性能通过根据标准ASTM D2783的4-球测试来评价，适用以下参数：
-速度接近1500转/分钟，
-环境温度，即约20℃，
-载荷时间为1分钟。
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(每分钟根据上述参数)，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。
这种方法还使得能够评价润滑组合物的抗磨性能。在载荷逐渐增加的过程中，可以在每个静止阶段确定三个球上的磨损直径。磨损直径越小，润滑剂在防止部件磨损(或卡住)方面就越有效。
在下面的实施例中提供的磨损直径值是针对在球粘连之前的载荷值所获得的那些。
通常的做法是在进行载荷测试之前稀释组合物，因此稀释率在以下结果中规定。
粘性残留物形成的测量
粘性残留物形成的评价测试取自标准ISO/TS12-927第B.6部分，其中时间和温度参数已进行了调整。
此标准使得能够模拟产品的残留粘性胶粘外观。因此，此测试可以评价在机加工后停止时留在机器上的产品(例如留在露天的产品)是否会由于干燥残留物粘附在设备上而在重新启动时导致阻滞现象。
在使用组合物之后，通过测量水不溶性残留物的重量来定量粘性残留物的形成。
为此，将待测试的组合物置于温度为90℃的通风烘箱中20小时。测量通过烘箱前后的组合物重量。
随后将组合物在环境温度下溶解在渗透水中15分钟，并以600转/分钟的速度进行机械搅拌。不溶性残留物对应于所形成的粘性残留物。过滤掉后者并称重，以测定其毫克数。残留物的量越大，就意味着润滑组合物在机加工机器中用作润滑剂后将越倾向于形成不希望的粘性残留物。
实施例1：润滑组合物的制备
根据以下方案，按照下表1中所示的重量百分比配制根据本发明的水性润滑组合物(I1)和不包含任何半乳甘露聚糖多糖的对比水性润滑组合物(C1)。
配制方案如下：
将半乳甘露聚糖多糖溶解在渗透水中。将溶液在环境温度(接近20℃)下搅拌30分钟。在此阶段，溶液可能不是清澈的。
然后如下添加其他组分：引入作为pH调节剂的添加剂，然后引入作为腐蚀抑制剂的添加剂，同时将混合物加热至40℃-50℃的温度。使用磁棒将溶液搅拌1小时至1小时30分钟的时间段。随后按以下顺序，每5分钟顺序地，并在搅拌下加入以下化合物：钝化剂、螯合剂、PAG、然后任选的润湿剂、消泡剂和杀生物剂。
最后进行1小时的时间段的最后搅拌。
[表1]
(1)添加剂选自腐蚀抑制剂、钝化剂、螯合剂、pH调节剂、消泡剂和杀生物剂。
实施例2：根据本发明的组合物和对比组合物的表征
如以上方案中详细描述的，测量每种组合物的摩擦学性能。
结果汇总在下表2中。
[表2]
组合物 稀释比[％] 粘连载荷[kg] 磨损直径[mm]
I1(本发明) 10 180 1.3-1.4
C1(对比) 10 180 1.9-2.0
根据本发明的组合物I1所具有的粘连载荷等于对比组合物所获得的粘连载荷，并且具有显著更小的磨损直径。
因此，结合了与至少一种聚亚烷基二醇组合的至少一种半乳甘露聚糖多糖(如瓜耳胶)的本发明润滑组合物具有优异的极压和抗磨性能，所述性能与不使用半乳甘露聚糖多糖的组合物所获得的相应性能相比是相同的，或者甚至是改善的。
此外，对每种组合物的粘性残留物进行定量，结果如下表3所示。
[表3]
组合物 通过烘箱后的重量变化[％] 水不溶性物质重量[mg]
I1(本发明) 98.6 6.4
C1(对比) 98.8 14.3
根据本发明的组合物I1所具有的不溶性化合物(对应于粘性残留物)的重量显著低于组合物C1所获得的重量。
因此，结合了与至少一种聚亚烷基二醇组合的至少一种半乳甘露聚糖多糖(如瓜耳胶)的本发明润滑组合物有利地使得能够导致在其在机加工设备中使用后低的粘性残留物量。
实施例3：根据本发明的组合物的制备
根据与实施例1中所述相同的配制方案，按照下表4中所示的重量百分比配制根据本发明的两种水性润滑组合物(I3，I4)。
[表4]
(1)添加剂选自腐蚀抑制剂、钝化剂、螯合剂、pH调节剂、消泡剂和杀生物剂。
实施例4：根据本发明的组合物的表征
如以上方案中详细描述的，测量每种组合物的摩擦学性能。
结果汇总在下表5中。
[表5]
组合物 稀释比[％] 粘连载荷[kg] 磨损直径[mm]
I2(本发明) 10 200 1.7-1.8
I3(本发明) 10 180 1.3-1.4
根据本发明的组合物I2和I3显示出优异的摩擦学性能。
而且，对每种组合物的粘性残留物进行定量，结果在下表6中提供。
[表6]
组合物 通过烘箱后的重量变化[％] 水不溶性物质重量[mg]
I2(本发明) 99.0 9.9
I3(本发明) 99.0 7.4
根据本发明的组合物I2和I3在使用后形成少量粘性残留物。

Claims (10)

1.水性润滑组合物，其特别用于金属加工，包含至少：
-水，优选渗透水；
-0.1％-15％重量的至少一种水溶性聚亚烷基二醇；和
-0.1％-5％重量的至少一种半乳甘露聚糖多糖；
所述百分比是相对于该组合物的总重量来表示的。
2.根据权利要求1所述的水性润滑组合物，其包含至少50％重量、优选50％-90％重量、更优选60％-75％重量的水，特别是渗透水，相对于该组合物的总重量计。
3.根据权利要求1或2所述的水性润滑组合物，其中所述聚亚烷基二醇选自包含环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷单元的共聚物，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，其包含1％-10％重量、特别是2％-5％重量的聚亚烷基二醇，相对于该组合物的总重量计。
5.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其中所述半乳甘露聚糖多糖选自瓜耳胶、瓜耳胶衍生物及其混合物，优选选自瓜耳胶、羟丙基瓜耳胶、羧甲基羟丙基瓜耳胶、瓜耳胶羟丙基三氯化铵及其混合物，更特别是羟丙基瓜耳胶。
6.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0.1％-3.5％重量、更特别是0.2％-1％重量的半乳甘露聚糖多糖，相对于该组合物的总重量计。
7.根据前述权利要求中任一项所述的水性润滑组合物，其包含一种或多种添加剂，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、润湿剂及其混合物，特别选自消泡剂、杀生物剂、pH调节剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、金属钝化剂、乳化剂及其混合物。
8.根据前述权利要求中任一项定义的水性润滑组合物在金属加工过程中作为润滑剂的用途。
9.根据权利要求1-7中任一项定义的水性润滑组合物用于减少甚至防止在涉及所述组合物作为润滑流体的金属机加工操作之后形成粘性残留物的用途。
10.至少一种水溶性聚亚烷基二醇与至少一种半乳甘露聚糖多糖、特别选自瓜耳胶及其衍生物的组合在水性润滑组合物中用于降低其在作为金属加工用润滑剂使用之后形成粘性残留物的倾向的用途。
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