TW524851B - Multifunctional aqueous lubricant based on dithiodiglycolic acid - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 524851 五、發明説明（ 本發明係關於潤滑劑，更明確關於水性潤滑劑及其在金 屬加工或成形中之用途。 “屬力工或成形操作需要使用潤滑劑，以減少欲經加工 7C件和工具間（應力、去除扭轉和碎屑、冷卻以及控制所 被加工7G件或金屬片之表面條件。習慣上使用以油爲基礎 I潤滑d 〇匕們爲全油或視情況加入潤滑劑、抗磨（AW)添 加d和/或耐特壓（EP)添加劑之乳液。潤滑劑在欲經潤滑表 面上形成單分子覆蓋層，並由此減小磨耗和摩擦。當摩擦 條件變得更加惡劣時，溫度上升將導致此等潤滑劑解吸， 隨之有必要使AW或EP添加劑（一般爲含磷、氣或硫之化合 物）潤滑接觸。在高負荷下，AW添加劑有可能使接觸元件 磨耗大爲減小；EP添加劑雖能產生一定磨耗度，卻防止焊 接或接著現象發生。全油雖具有極佳潤滑性能，但當加工 量很高時，除去熱量需要使用乳液。但使用乳液因其分解 而經時間減少並產生難聞氣味。 因此’需要增加使用水性流體’且可爲合成性流體(以 水溶性添加劑爲基礎之水性溶液）或半合成性流體（包含大 量乳化劑之水包油型微滴乳液）^然而，雖然水性流體對 除熱很有效’並具有抗細菌增殖改良，但在摩擦和磨耗條 件不過份惡劣之增合’其使用時常受金屬加工操作條件限 制。這是因爲，AW和EP添加劑爲油而開發，它們很少能 夠溶於水及適用於水性流體。 雖然有過多種類油溶性AW或EP添加劑，但水溶性或 EP添加劑數目卻更明顯受到限制。儘管如此，仍有可能區 -4 - t紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ -t 524851 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) - — 分兩種主要種類水溶性添加劑：含磷化合物和含硫化合物。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 最廣泛應用的含磷化合物爲由乙氧基化或未乙氧基化脂 肪醇與1>2〇5反應獲得之磷酸酯。它們可由鹼金屬、銨或^ 胺鹽形式之中和作用溶於水、或者由其乙氧基化部分溶於 水。此等酯因其AW、乳化和腐蝕抑制性能廣泛在用於金 屬加工或成形之水性流體中使用，卻不適合在摩擦和磨耗 極惡劣條件下操作。 用作水溶性添加劑之含硫化合物包括烷硫基酸，爲由烷 基鏈（一般在6和18個碳原子之間）和羧酸基團組成之單硫 化物。此等化合物由鹼金屬、銨或烷醇胺鹽形式之中和作 用溶於水，並因其AW和腐蝕抑制性能用於金屬加工或成 形所用之水性潤滑劑。但其EP能力不足以應付極惡劣操作。 R.W.莫德等人在 Lubr. Eng·，1977, 33(6)，291-298 中報告幾 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 種水落性含硫添加劑之EP性能，如硫代水楊酸、2 _黢基丙 酸、2,2’-二石瓦二苯甲酸、2,2, _二硫二丙酸及二硫二乙酸之 鋼鹽。將3,3’ -二硫二丙酸或二硫二乙酸之鹽作爲Ep添加劑 用於水性潤滑劑頃描述歐洲專利砂第288 375號、日本專利 JP第63·265997號及歐洲專利即第183 〇5〇號。頃發現，3,3，_ 二硫二丙酸可與烷硫基酸混合用於水性雕鏤潤滑劑（日本 專利JP第10-110181號）。最近觀察到此類型酸和正磷酸間之 EP能有存在協合作用（國際專利w〇第9808919號）。 現已發現’一硫二乙酸之水溶性鹽與水溶性璘酸g旨或垸 硫基酸之水溶性鹽混合能夠獲得多功能（潤滑劑，Aw及 EP)水性潤滑劑。 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羞） 524851 、發明説明（3 本發明一方面提供一種多功能水性潤滑劑，其特徵爲包 括至少一種二硫二乙酸之水溶性鹽及至少一種水溶性化合 物，該水溶性化合物爲： a)下列通式之磷酸酯或其鹽： ⑴ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (H0)3-x—P— Ο 其中R代表具6至20個碳原子之烷基、烯基或烷芳基，k爲 2或3，m係自0至20,且X爲1或2，或 b)下列通式之虎硫基酸之水溶性鹽： R'-S-(CH2)n-COOH (π) 其中η係自1至10，R’代表具6至2〇個碳原子之烷基、烯基 或芳基。 本發明另一方面提供一種用於多功能水性潤滑劑之添加 劑，其特徵爲包括至少一種二硫二乙酸水溶性鹽和至少一 種水;容性化合物之水性溶液’該水溶性化合物爲嶙酸酯⑴ 或其鹽或燒硫基酸（II)之水溶性鹽。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 適合根據本發明使用的二硫二乙酸S2(CH2c〇〇H)2之水溶 性鹽包括（特別爲）鹼金屬、銨或烷醇胺（如單乙醇胺、二 乙醇胺或三乙醇胺）之鹽。 本發明所用磷酸酯（I)較佳爲其中k爲2，m爲0至10(特別 爲4或5)且R爲含10至18個碳原子基團者。該磷酸酯⑴一般 爲比例自10/90至90/ 10之單醋和二g旨之混合物。當其自身 不溶於水時，此等酯可以鹼金屬、銨或烷醇胺之鹽形式使 用0 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 524851 A7 B7 五、發明説明（4 ) 本發明所用烷硫基酸（II)較佳爲其中η爲1或2且R1基團包 括8至18個碳原子者。此等酸之水溶性鹽較佳爲鹼金屬， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / 銨或烷醇胺（如單乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺）之鹽。 對於本發明之多功能水性潤滑劑及其製備所用添加劑， 二硫二乙酸對化合物I和/或II之質量比可自1 / 1至50/ 1範圍 變化，較佳在2 / 1和20/ 1之間。 在本發明之多功能水性潤滑劑中，二硫二乙酸和化合物 I及/或II之總質量濃度可自0.01至20%範圍變化，較佳在 0.1和10%之間。 本發明之添加劑可以濃縮物形式貯存，並可後續稀釋爲 合成性流體（眞溶液）或半合成性流體（微滴乳液）。該濃縮 物可包括習用於合成性或半合成性流體之添加劑，如腐蚀 抑制劑、乳化劑、潤滑添加劑、驗性劑、防泡劑及類似者 。在此等濃縮物中，二硫二乙酸和化合物I及/或II之總質 量含量可自1至70%範圍變化，較佳在15和40%之間。 實例 以下實例説明而未限制本發明，所示百分比表示重量比。 此等實例所用化合物之化學特徵在以下表I中指明。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表I 名稱 化學特徵 DTDGA 二硫二乙酸 LTPA 月桂燒硫基丙酸 LA 月桂酸 Beycostat A648 包含4.5個E0之油醇之磷酸酯* Beycostat A244 包含4個E0之月桂醇之磷酸酯 Beycostat AB04 包含4個E0之壬基苯酚之磷酸酯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 524851 A7B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 * E0=氧化伸乙基 磷酸酯（由CECAS.A·銷售）爲單酯和二酯之混合物，主要 爲單酯。 所試驗調配物（均爲澄清）係藉由將化合物稀釋於水中製 備，如果爲酸，則用單乙醇胺（MEA)、氫氧化鈉或氫氧化 钾以化學計量中和。磷酸酯係於水中稀釋。 按以下實驗步驟評估各調配物性能： 抗磨耗能力由膠住（停轉）前最高可能負荷値評估（一般 > 63千克），耐極壓能力由最高可能焊接負荷値評估（一般 >250千克）。 條件：1500轉/分鐘，經10秒鐘增加負荷。

Ijl球-盤檢驗： 潤滑性或潤滑劑邊界能力由摩擦系數値"評估，該値應 盡可能低，一般$0.10。 球盤檢驗由盤在施加恒定負荷之球下恒速旋轉組成。使 盤和球浸入潤滑劑.。由力學傳感器測量潤滑接觸球盤之磨 擦系統。 條件：1轉/分鐘，1千克，3〇分鐘，以1〇〇匸6鋼球置於 3104鋁盤上。 克斯（Faled廢耗檢驗（ASTMD2670-88): 使〉冗入潤滑劑的鋼轴在兩個v型顆夾之間恒速旋轉，且 對此等顆夾施加恒定負荷力。檢驗結束時，測量兩個v型 夹和軸之重量損失，對於具抗磨耗性能之調配物，重量損 -8- 本紙張尺度適财關家標準（CNS ) A4胁（21GX297公羡） 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 524851 A7 B7 五、發明説明（6 ) 失應小於20毫克。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 條件：290轉/分鐘，480千克，1 5分鐘，3135鋼軸及 C 1137 v形鋼夾。 以下表2中摘要所檢驗各調配物之組份及其性能，略語（ 如）LA/MEA指月桂酸（LA)用單乙醇胺（MEA)中和。 表2 實例 编號 化合物I或Π % 二硫二乙酸鹽 % 法菜克 斯磨耗 球-盤 4-球 ΕΡ 重量損 失(毫克) β 膠住負 荷(千克) 焊接負 (荷千克） 1 LA/MEA 2 無 0 44 0.065 50 126 2 LTPA/MEA 2 無 0 5 0.045 80 126 3 Beycostat A684 2 無 0 5 0.033 100 160 4 Beycostat A244 2 無 0 - 0.038 100 160 5 Beycostat AB04 2 無 0 - 0.064 100 160 6 無 0 DTDGA/MEA 5 - 0.4 20 400 7 無 0 DTDGA/K 5 - 0.4 20 800 8 無 0 DTDGA/Na 5 83 0.4 16 800 9 Beycostat A684 2 DTDGA/MEA 5 - 0.035 100 315 10 Beycostat A684 2 DTDGA/K 5 - 0.035 100 500 11 Beycostat A684 2 DTDGA/Na 5 3 0.036 100 400 12 Beycostat A684 0.5 DTDGA/Na 5 3 0.033 100 500 13 Beycostat A244 2 DTDGA/Na 5 5 0.043 126 620 14 Beycostat AB04 2 DTDGA/Na 5 3 0.086 100 500 15 LTPA/MEA 2 DTDGA/MEA 5 16 0.050 80 250 16 LA/MEA 2 DTDGA/MEA 5 33 0.056 50 400 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 經審查表内結果發現，只有根據本發明之實例9至15之 調配物顯示潤滑〇 < 0· 1)、AW(膠住負荷2 63千克）及EP(焊 接負荷> 250千克）性能。 實例1至5之調配物不包含DTDGA鹽，均具有小於250千 克之焊接負荷；實例6至8之調配物不包含化合物I或II，均 在膠住前具有小於63千克負荷，且磨擦係數大於0.1。 -9- 尺 張 紙 I本 A S N C|ί 標 家 國 國一中 用 適 (210X297公釐） 524851 A7 B7 五、發明説明（ 實例16之調配物包含月桂酸和二硫二乙酸之鹽之混合物 ，不具有抗磨耗性能（膠住前最終負荷<63千克，且法莱克 斯磨耗>20毫克）。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 (I) 六、申請專利範圍 一種多功能水性潤滑劑，其特徵爲，其包括至少一種 一硫二乙酸之水溶性鹽和至少一種水溶性化合物，該 水溶性化合物爲： a)—種下列通式之磷酸酯或其鹽： (H0>3-x —P-K〇CkH2k)ni—0R]X Ο 其中R代表具6至20個碳原子之烷基、晞基或烷芳基 ，1^爲2或3，m係自0至20，且X爲1或2，或 b) —種下列通式之燒硫基酸之水溶性鹽： R--S-(CH2)n-COOH ⑼ 其中η係自1至10 ’ R’代表具6至20個碳原子之燒基 、晞基或芳基， 二硫二乙酸對化合物I和/或Η之質量比係於1 和 50/1之間。 2 ·根據申請專利範圍第}項之潤滑劑，其中k爲2，m係自 0至10，R爲具10至18個碳原子之基團。 3 .根據申請專利範圍第i或2項之潤滑劑，其中η爲1或2 ，R•爲具8至18個碳原子之基團。 4 .根據申請專利範圍第1或2項之潤滑劑，其中該二硫二 乙酸對化合物I和/或Π之質量比係於2 /丨和2〇/丨之間。 5 ·根據申請專利範圍第丨或2項之潤滑劑，其中該化合物 (I)爲憐酸單酯和二酯之混合物，k爲2，111爲4或5。 6 ·根據申請專利範圍第丨或2項之潤滑劑，其中該二硫二 乙酸和垸硫基酸（II)係以鹼金屬、銨或烷醇胺之鹽形式 代張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 J--ΊΤ----------------訂---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 11 - x 297石爱） 524851 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 使用 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 種用於夕功能水性潤滑劑之添加劑，其特徵為，其 包括土少一種二硫二乙酸之水溶性鹽和至少一種水溶 f生化η物之水性溶液，該水溶性化合物為根據申請專 利範圍第1員之磷酸酯⑴或其鹽或烷硫基酸（Η)之水溶 性鹽，且孩二硫二乙酸對化合物1和/或11之質量比係介 於1 / 1和50/ 1之間。 8·根據申請專利範圍第7項之添加劑，其中^ 2，瓜係自 〇至10, R為具10至is個碳原子之基團。 9.根據申請專利範圍第7或8項之添加劑，其中或 2，R’為具8至18個碳原子之基團。 1〇·根據申請專利範圍第7或8項之添加劑，纟中該二硫二 乙酸對化合物…❹之重量係於2/1和紹之間。 11·根據申請專利範圍第7或8項之添加劑，其中該化合物⑴ 為磷酸單醋和二@旨之混合物，…、為…。 12. 根據申請專利範圍第7或8項之添力。劑，丨中該二硫二 乙酸和燒硫基酸⑼係以驗金屬、餘或燒醇胺之鹽形式 使用。 13. 根據中請專利範圍第7或8項之添力製備多 功能水性潤滑劑。 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 210X297公釐） —-—-------— (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂