TWI744326B - 液壓流體組成物、其用途及潤滑液壓系統之方法 - Google Patents
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Abstract
一種液壓流體包括潤滑黏度油、及至少2重量百分比之含羧基互聚物(其包含衍生自乙烯基芳香族單體之單元、與衍生自羧酸單體之單元)之酯。該互聚物亦含有氮官能基。該液壓流體至少實質上無聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯。
Description
本發明大致關於液壓流體,且發現關於適合用於液壓系統之液壓流體的特定應用,及其為作為分散劑及/或黏度調節劑而不會明顯影響液壓流體對水反乳化之能力的化合物。
液壓流體用以將來源(如泵)之動力傳送到液壓系統之另一組件,如馬達、動力方向盤、煞車系統等。液壓流體亦作為潤滑劑,且有助於將磨損最小化,降低摩擦力,提供冷卻,防止生銹與腐蝕,及將沈積物與污染最小化。然而,隨時間經過,沈積物及清漆會在液壓系統之組件上累積。如此可導致摩擦力變高,液壓閥黏附,阻礙油流動,影響冷卻力,及縮短組件壽命。現在希望將分散劑併入液壓流體中以減緩這些效應。
已知聚合黏度指數(VI)改良劑及其官能化衍生性組成物(分散劑VI改良劑)在潤滑劑應用中,如汽車傳動流體(ATF)、人工傳動流體(MTF)、機油(EO)、及汽車齒輪油(AGO),提供沈積物控制。這些VI改良劑通常包括聚(甲基)丙烯酸烷酯、氫化苯乙烯-丁二烯或-異戊二烯共聚物、乙烯丙烯共聚物、及順丁烯二酐-苯乙烯酯共聚物。然而,液壓潤滑劑之必要條件為去乳化力。其為將進入液壓系統之水分離之能力。結果,習知分散劑VI改良劑由於其對流體對水去乳化之能力的負面影響而不適用於液壓潤滑劑。
在複級液壓潤滑劑中最常發現的VI改良劑為非分散劑聚(甲基)丙烯酸烷酯,因為其可賦與高VI,低溫流動性優良,及水去乳化性質良好。去發現高低溫黏度性質與聚(甲基)丙烯酸烷酯相同,但具有提供良好的水去乳化力性能之能力之分散劑VI改良劑為有利的。
美國專利第4,826,615號揭示一種汽車傳動流體,其含有聚甲基丙烯酸酯、及苯乙烯與含羧基單體酐之酯化互聚物的雙添加劑組合。
美國專利第5,157,088號揭示傳動、液壓、及齒輪流體,其含有順丁烯二酐、苯乙烯、與甲基丙烯酸甲酯之含羧基三聚物的含氮酯。
美國專利第6,133,210號揭示一種組成物,其含有聚合羧酸酯黏度改良劑(視情況含有含氮基)、及至少一種經烴基取代無灰分散劑。
美國專利公開第20040110647號揭示一種曳引機液壓流體,其含有聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯聚合物、及具有乙烯基芳香族單元與酯化含羧基單元之聚合物。
美國專利公開第20080234153號揭示一種潤滑組成物,其具有苯乙烯-順丁烯二酐酯共聚物。
美國專利公開第20130005628號揭示一種潤滑組成物,其含有乙烯基芳香族單體與羧酸單體之酯化互聚物(具有側接基)。
WO2013062924號專利揭述基於順丁烯二酐之酯與含苯乙烯聚合物之酯化聚合物,其進一步經分散劑單體(一般為含氮單體、含羥基單體、或烷氧化單體)反應而形成分散劑黏度調節劑。
然而,這些組成物通常不適用於液壓系統。
現在仍然需要一種含分散劑之液壓流體,其可改良液壓系統之清漆及沈積物控制,同時維持液壓流體之去乳化力。
依照例示具體實施例之一態樣,一種液壓流體包括潤滑黏度油、及至少2重量百分比之含羧基互聚物(其包含衍生自乙烯基芳香族單體之單元、與衍生自羧酸單體之單元)之酯。該互聚物亦包括氮官能基。該液壓流體至少實質上無聚丙烯酸酯類及聚甲基丙烯酸酯類。
依照例示具體實施例之另一態樣,一種潤滑液壓系統之方法包括在液壓系統中將液壓流體加壓。
依照例示具體實施例之另一態樣,一種液壓系統包括泵、及藉該泵供應液壓流體之裝置。
依照例示具體實施例之另一態樣,該液壓流體被用於液壓系統。
例示具體實施例之一態樣關於一種液壓流體,其包括潤滑黏度油、及經氮官能化之含羧基互聚物之酯(在此簡稱為酯化共聚物)。該酯化共聚物包括衍生自羧酸單體之單元、與衍生自乙烯基單體之單元。該酯化共聚物可在液壓流體中作為分散劑及黏度調節劑,且具有提供良好的水去乳化力性能之能力。
例示具體實施例之另一態樣關於一種以該液壓流體潤滑液壓系統之方法。該液壓流體特別適合潤滑液壓系統,其在此可改良液壓系統之沈積物及清漆控制,同時維持去乳化力。
例示具體實施例之另一態樣關於一種液壓系統,其中將該液壓流體藉泵在壓力下泵入裝置中而操作該裝置。
例示性酯化共聚物具有包含衍生自羧酸單體之單元、與衍生自乙烯基芳香族單體之單元的主幹,及由酯化與氮官能化所提供的側接基。據信該主幹主要貢獻該酯化共聚物的去乳化性質,而該氮官能基提供沈積物及清漆控制。
在例示性酯化共聚物中,大部分主幹(如主幹中至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%,如70%-95%,及至多100%之單元)衍生自乙烯基單體與羧酸單體。在一具體實施例中,主幹中小於5%、或小於1%、或小於0.1%或0%之單元衍生自丙烯酸、丙烯酸酯、或甲基丙烯酸酯(即至少實質上無甲基 丙烯酸酯與丙烯酸酯單元)。側接基可被接枝到主幹,如將衍生自羧酸單體的主幹之單元酯化及醯胺化/醯亞胺化。通常該聚合主幹可為交錯結構,其中大部分羧酸單元與次一羧酸單元以至少一個衍生自乙烯基脂肪族單體之單元間隔。例示性酯化共聚物的主幹中可具有至少20或至少100個衍生自這些單體之單元。在一具體實施例中,衍生自選擇單體之單體單元的主幹鏈有不超過10,000個此種單體單元、或不超過1,000個此種單體單元。
在此使用的重量平均分子量(Mw)係藉凝膠滲透層析術(GPC),亦已知為尺寸排除層析術,使用聚苯乙烯標準品測量。一般而言係對視情況經含氮化合物反應之最終酯化共聚物測量重量平均分子量。例示性聚合物主幹在酯化前之Mw可為3,000至50,000之範圍,及在一具體實施例中可為至少10,000,如至少20,000、或至少25,000。例示性酯化聚合物在酯化及視情況以含氮化合物反應後之Mw可為20,000至200,000之範圍,及在一具體實施例中可為30,000至70,000、如40,000至60,000。在另一具體實施例中,該酯化聚合物之Mw為10,000至300,000。
該酯化聚合物之分子量亦可就聚合物之「還原比黏度」(reduced specific viscosity)表示。在此使用的還原比黏度(RSV)為依照公式RSV=(相對黏度-1)/濃度而獲得之值,其中相對黏度係在30℃藉稀釋黏度計測量1克聚合物於10立方公分之丙酮的溶液之黏度、及丙酮 黏度而測定。為了藉上式計算之目的,將濃度調整成每10立方公分之丙酮為0.4克之酯化聚合物。還原比黏度(亦已知為比黏度)、及其對互聚物之平均分子量的關係之更詳細討論示於Paul J.Flory之Principles of Polymer Chemistry(1953年版),第308頁及以下。例示性酯化聚合物可具有0.05至2、或0.06至1、或0.08至0.3之RSV。在另一具體實施例中,該RSV為0.2。
該酯化共聚物可具有依照ASTM D445測量(如以下實施例所示)為至少300或至多600之動黏度(KV_100),如至少350、或至少400、或至多550,如350-550或450-550。
該乙烯基單體可選自可聚合乙烯基芳香族單體。例示性乙烯基芳香族單體為經乙烯基(-CH=CH2)取代芳香族化合物。
其中R1與R2獨立表示氫原子、具有1至4個碳原子之烷基、或含鹵素基。該乙烯基芳香族單體可選自苯乙烯、α-烷基苯乙烯、有核烷基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、乙烯基萘、及其混合物。指定實例包括苯乙 烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-異丙基苯乙烯、α-三級丁基苯乙烯,有核烷基苯乙烯,如鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基-α-甲基苯乙烯、間甲基-α-甲基苯乙烯、對甲基-α-甲基苯乙烯、間異丙基-α-甲基苯乙烯、對異丙基-α-甲基苯乙烯、間異丙基苯乙烯、對異丙基苯乙烯、乙烯基萘、及其混合物。
該羧酸單體可為乙烯不飽和羧酸或其酐或酯。在例示性不飽和羧酸或其酐或酯中,碳對碳雙鍵一般在相對至少一個羧基官能基的α,β-位置(例如在伊康酸、其酐或其酯的情形),且可在α,β-二羧酸、其酐或其酯之兩個羧基官能基的α,β-位置(例如在順丁烯二酸或酐、反丁烯二酸、或其酯的情形)。在一具體實施例中,這些化合物之羧基官能基分開至多4個碳原子,如2個碳原子。
可在此使用的羧酸單體之實例包括選自順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、桂皮酸、2-亞甲基戊二酸之α,β-乙烯不飽和羧酸、及其酐及混合物、以及其經取代等效物。用以形成該羧酸單元之單體的合適實例包括伊康酐、順丁烯二酐、甲基順丁烯二酐、乙基順丁烯二酐、二甲基順丁烯二酐、及其混合物。在一具體實施例中,該羧酸單元包括衍生自順丁烯二酐或其衍生物之單元。用以形成例示性酯化共聚物之羧酸單體單元的其他合適單體揭述於美國專利公開第20090305923號。
舉例而言,例示性共聚物可包括衍生自苯乙烯作為乙烯基脂肪族單體、及順丁烯二酐作為羧酸單體的聚合主幹。
該共聚物中乙烯基單體單元對羧酸單體單元的莫耳比例可為例如1:3至3:1、或0.6:1至1.2:1、或0.9:1至1.1:1。在一具體實施例中,酯化共聚物中的該莫耳比例為約0.7:1至1:1.1。然而應了解,用以製備該共聚物的莫耳比例可異於共聚物中的莫耳比例。
衍生自羧酸單體之單元的酯化可以醇(如一級及/或二級醇)實行。至少65%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至多99%、或至多98%、或至多95%、或至多90%之衍生自羧酸單體之單元可被酯化。在一具體實施例中可使用醇的混合物提供長度不同的側接基。
適合在此使用的一級醇可含有4至60個碳原子,例如至少C4、或至少C6、或至少C8醇,及在一些具體實施例中為至多C24、或至多C20、或至多C18、或至多C16醇。其可為醇的混合物。在一具體實施例中,用以將共聚物酯化的醇混合物有至少50重量百分比、或至少60重量百分比、或至少80重量百分比、或至少90重量百分比為具有至少8個脂肪族碳原子、或至少10個脂肪族碳原子之醇。在一具體實施例中,用以形成酯基之醇混合物含有不超過5.0重量百分比之C18及更高碳線形醇,或者不超過2重量百分比或不超過1重量百分比。 在一具體實施例中,該醇混合物包括至少0.1重量百分比之C18-C20線形醇。
一級醇可為線形,或者可在α-、或β-、或更高位置分支。在一具體實施例中,使用線形與分支醇的混合物,形成在此所述的酯化共聚物。在一例示具體實施例中,將該共聚物中至少0.1%之羧酸單元以在β-或更高位置分支之醇進行酯化。
在一具體實施例中,按共聚物中羧基之總莫耳數計,20或30至100莫耳百分比、或30至70莫耳百分比含有在醇基中(即在酯之醇衍生或烷氧基部分中)具有12至19個碳原子之酯基,及按酯化共聚物中羧基之總莫耳數計,70或80至0莫耳百分比、或80至30莫耳百分比含有在醇部分中具有8至11個碳原子之酯基。在一具體實施例中,該酯含有按酯化共聚物中羧基莫耳計為至少45莫耳百分比之在醇部分中含有12至18個碳原子之酯基。在一具體實施例中,該酯化共聚物具有按共聚物中羧基之總莫耳數計為至多20莫耳百分比、或0至5%或1至2%之在醇部分中具有1至6個碳原子之酯基。在一具體實施例中,該組成物實質上無含有3至7個碳原子之酯基。
在一具體實施例中,0.1至99.89%(或1至50、或2.5至20、或5至15%)之羧酸單元係以在β-或更高位置分支之一級醇酯化,0.1至99.89%(或1至50、或2.5至20、或5至15%)之羧酸單元係以線形醇或α-分支醇酯化,及0.01至10%(或0.1至20%、或0.02至7.5%、 或0.1至5%、或0.1至小於2%)之羧酸單元具有至少一個含氮基,如胺基、醯胺基及/或醯亞胺基,如下所述。例如將共聚物之5至15%之羧酸單元以在β-或更高位置分支之一級醇酯化,將0.1至95%之羧酸單元以線形醇或α-分支醇酯化,及0.1至小於2%之羧酸單元具有至少一個含氮基。
可使用的一級醇之實例包括丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇、癸醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、及其組合。在一具體實施例中,一級醇可為二醇或更高序多元醇。可使用的多醇之實例包括乙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、甘油、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、及其組合。
其他的例示性一級醇包括市售的醇混合物。其包括側氧醇(oxoalcohol),其可包含例如具有8-24個碳原子之醇的各種混合物。各種可在此使用的市售醇中,其一含有8至11個碳原子,另一含有12至18個脂肪族碳原子。該混合物中的醇可包括一種或以上的例如辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十四醇、十五醇、與十八醇。這些醇混合物之許多合適來源為以名稱NEODOL®醇(Shell Oil Company,Houston,Tex.)、及以名稱ALFOL®醇(Sasol,Westlake,La.)市售的技術級醇,衍生自動物及植物脂,且由例如Henkel、Sasol、及Emery市售的脂肪醇。
三級烷醇胺,即N,N-二(低碳烷基)胺基烷醇胺,為其他可用以製備該酯化共聚物之醇。實例包括N,N- 二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、5-二乙胺基-2-戊醇、及其組合。
在β-或更高位置分支之例示性一級醇可包括格爾伯特(Guerbet)醇。製備格爾伯特醇之方法揭示於美國專利第4,767,815號(參見第5欄,第39行至第6欄,第32行)。
其中(BB)為包含羧酸單體單元與乙烯基單體單元之共聚物主幹;X為(i)含有一個碳及至少一個氧或氮原子之官能基,或(ii)連接共聚物主幹與( )y內所含有的分支烴基之具有1至5個碳原子之伸烷基(一般為-CH2-);w為附接共聚物主幹之側接基之數量,其可為2至2000、或2至500、或5至250之範圍;y為0、1、2、或3,其條件為在至少1莫耳百分比之側接基中y不為零;及其條件為當y為0時,X以足以滿足X價之方式鍵結終端基,其中該終端基選自氫、 烷基、芳基、金屬(一般在酯反應的中和期間引入,合適的金屬包括鈣、鎂、鋇、鋅、鈉、鉀、或鋰)、或銨陽離子、及其混合物;p為1至15(或1至8、或1至4)之範圍的整數;R3與R4獨立為線形或分支烴基,及存在於R3與R4中的碳原子之組合總數為至少12(或至少16、或至少18、或至少20)。
在不同具體實施例中,具有側接基之共聚物可含有0.10%至100%、或0.5%至20%、或0.75%至10%之由式II之( )y內之基所示的分支烴基,其以側接基總數之百分比表示。式II之側接基亦可用以界定如以上片語「在β-或更高位置分支之一級醇」所定義的酯基。
在不同具體實施例中,由以上式II中X界定的官能基可包含-CO2-、-C(O)N=、或-(CH2)v-至少之一,其中v為1至20、或1至10、或1至2之範圍的整數。
在一具體實施例中,X衍生自α,β-乙烯不飽和二羧酸或其衍生物。合適的羧酸或其衍生物之實例可包括順丁烯二酐、順丁烯二酸、(甲基)丙烯酸、伊康酐、桂皮酸、或伊康酸。在一具體實施例中,該乙烯不飽和羧酸或其衍生物可為順丁烯二酐與順丁烯二酸至少之一。
在一具體實施例中,X不為連接共聚物主幹與分支烴基之伸烷基。
在不同具體實施例中,該側接基可為經酯化、醯胺化、或醯亞胺化之官能基。
式II中R3與R4之合適基的實例包括:含有C15-16多亞甲基之烷基,如2-C1-15烷基-十六基(例如2-辛基十六基)及2-烷基-十八基(例如2-乙基十八基、2-十四基十八基、與2-十六基十八基);含有C13-14多亞甲基之烷基,如1-C1-15烷基-十四基(例如2-己基十四基、2-癸基十四基、與2-十一基十三基)及2-C1-15烷基-十六基(例如2-乙基十六基與2-十二基十六基);含有C10-12多亞甲基之烷基,如2-C1-15烷基-十二基(例如2-辛基十二基)及2-C1-15烷基-十二基(例如2-己基十二基與2-辛基十二基)、2-C1-15烷基-十四基(例如2-己基十四基與2-癸基十四基);含有C6-9多亞甲基之烷基,如2-C1-15烷基-癸基(例如2-辛基癸基)及2,4-二C1-15烷基-癸基(例如2-乙基-4-丁基癸基);含有C1-5多亞甲基之烷基,如2-(3-甲基己基)-7-甲基癸基與2-(1,4,4-三甲基丁基)-5,7,7-三甲基辛基;及二種或以上的分支烷基的混合物,如對應丙烯寡聚物(六聚物至十一聚物)、乙烯/丙烯(莫耳比例為16:1-1:11)寡聚物、異丁烯寡聚物(五聚物至八聚物)、及C5-17 α-烯烴寡聚物(二聚物至六聚物)之側氧醇的烷基殘基。
式II中的側接基在R3與R4上的碳原子總組合數可為12至60、或14至50、或16至40、或18至40、或20至36之範圍。
各R3與R4可個別含有5至25、或8至32、或10至18個亞甲基碳原子。在一具體實施例中,R3與R4上的碳原子數量可各為10至24個。
在不同具體實施例中,在β-或更高位置分支之一級醇可具有至少12個(或至少16、或至少18、或至少20個)碳原子。該碳原子數量可為至少12至60、或至少16至30之範圍。
合適的在β-或更高位置分支之一級醇的實例包括2-乙基己醇、2-丁基辛醇、2-己基癸醇、2-辛基十二醇、2-癸基十四醇、及其混合物。
例示性酯化共聚物中至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少4%、或至少5%、或至少10%,及在一些具體實施例中為至多35%(例如至多為酯化後全部剩餘)之衍生自羧酸單體之單元可被氮官能化,而使例示性酯化共聚物具有含氮部分,或如胺基、醯胺基及/或醯亞胺基、或其混合物之部分。在一具體實施例中,該氮官能基由縮合在該互聚物之羧基之至少10或至多35%(在酯化前)的含氮部分提供。
該含氮基可衍生自可在共聚合期間(或者經由以羧酸單元反應而形成鹽)可被併入之含氮化合物,如胺、醯胺、醯亞胺、或其混合物,例如經由被含氮化合物胺化(其在此包括形成羧酸單元之鹽)、醯胺化、及/或醯亞胺化。
該酯基及/或含氮基可足以對該酯化共聚物提供至少0.01重量百分比、或至少0.02重量百分比、或至少0.04重量百分比、或至少0.1重量百分比、或至少0.2重量百分比之氮,及在一些具體實施例中為至多1.5 重量百分比、或至多0.75重量百分比、或至多0.6重量百分比、或至多0.4重量百分比、或至多0.25重量百分比之氮,如0.01重量百分比至1.5重量百分比、或0.02重量百分比至0.75重量百分比、或0.04重量百分比至0.25重量百分比、或0.1至0.4重量百分比之氮。氮含量係依照ASTM D5291測定,如以下實施例所示。
該含氮基可衍生自一級或二級胺,如脂肪族胺、芳香族胺、脂肪族多胺、芳香族多胺、多芳香族多胺、或其組合。
在一具體實施例中,該含氮基可衍生自脂肪族胺,如C1-C30或C1-C24脂肪族胺。合適的脂肪族胺之實例包括脂肪族單胺及二胺,其可為線形或環狀。合適的一級胺之實例包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、油胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二丁胺基丙胺、二甲胺基乙胺、二乙胺基乙胺、與二丁胺基乙胺。合適的二級胺之實例包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、甲基乙胺、乙基丁胺、二乙基己胺、與乙基戊胺。二級胺可為環狀胺,如胺基乙基嗎啉、胺基丙基嗎啉、1-(2-胺基乙基)吡咯啶酮、哌啶、1-(2-胺基乙基)哌啶、哌、與嗎啉。合適的脂肪族多胺之實例包括四伸乙五胺、五伸乙六胺、二伸乙三胺、三伸乙四胺、與聚乙亞胺。
可被併入該共聚物之特別適合的含氮化合物包括N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基碳醯胺,如N-乙烯 基甲醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基丙醯胺、N-乙烯基羥基乙醯胺、乙烯基吡啶、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺、丙烯酸二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、二甲胺基丁基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二甲胺基丙酯、二甲胺基丙基丙烯醯胺、二甲胺基丙基甲基丙烯醯胺、二甲胺基乙基丙烯醯胺、及其混合物。
在一具體實施例中,該共聚物之胺成分進一步包括具有至少2個可與共聚物之羧酸官能基縮合的N-H基之胺。此材料在以下稱為「鍵聯胺」,因為其可用以將2個含羧酸官能基之共聚物鍵聯在一起。現已觀察到,分子量較高的材料可改良性能,且其為一種增加材料分子量之方法。該鍵聯胺可為脂肪族胺或芳香族胺;如果其為芳香族胺,為了避免共聚物鏈過度交聯,則將其被視為上述芳香族胺之額外且不同的元素,一般為具有僅一個可縮合或反應性NH基。此鍵聯胺之實例包括乙二胺、苯二胺、與2,4-二胺基甲苯;其他包括丙二胺、己二胺等ω-聚亞甲基二胺。如果需要,則此鍵聯胺中反應性官能基之量可藉由以低於化學計量之阻擋材料(如經烴基取代琥珀酐)反應而減少。
在一具體實施例中,該胺包括可直接與共聚物主幹反應之含氮化合物。合適胺之實例包括N-對二苯基胺、4-苯胺基苯基甲基丙烯醯胺、4-苯胺基苯基順丁烯醯亞胺、4-苯胺基苯基伊康醯胺、4-羥基二苯基胺之丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯、及對胺基二苯基胺或對烷基胺基二苯基胺與甲基丙烯酸環氧丙酯的反應產物。
在一具體實施例中,例示性酯化共聚物提供沈積物及清漆控制。一般而言,可控制沈積物及清漆之共聚物含有含胺化合物(如嗎啉、吡咯啶酮、咪唑啶酮、胺基醯胺(如乙醯胺)、β-丙胺酸烷酯、及其混合物)之合併殘基。合適的含胺化合物之實例包括3-嗎啉-4-基丙胺、3-嗎啉-4-基乙胺、β-丙胺酸烷酯(該烷酯一般具有1至30或6至20個碳原子)、或其混合物。
其中X=-OH或NH2;Hy”為氫或烴基(一般為烷基、或C1-4-或C2-烷基);Hy為伸烴基(一般為伸烷基、或C1-4-或C2-伸烷基);Q=>NH、>NR、>CH2、>CHR、>CR2、或-O-(一般為>NH或>NR);及R為C1-4烷基。
在一具體實施例中,該咪唑啶酮包括1-(2-胺基乙基)咪唑啶-2-酮(亦可稱為胺基乙基伸乙脲)、1-(3-胺基丙基)咪唑啶-2-酮、1-(2-羥基乙基)咪唑啶-2-酮、1-(3-胺基丙基)吡咯啶-2-酮、1-(3-胺基乙基)吡咯啶-2-酮、或其混合物。
其中:Hy為伸烴基(一般為伸烷基、或C1-4-或C2-伸烷基);及Hy’為烴基(一般為烷基、或C1-4-或甲基)。
合適的乙醯胺之實例包括N-(2-胺基乙基)乙醯胺與N-(2-胺基丙基)乙醯胺。
其中:R10為具有1至30、或6至20個碳原子之烷基。
合適的β-丙胺酸烷酯之實例包括β-丙胺酸辛酯、β-丙胺酸癸酯、β-丙胺酸2-乙基己酯、β-丙胺酸十二酯、β-丙胺酸十四酯、或β-丙胺酸十六酯。
在一具體實施例中,可將該共聚物以選自以下的含胺化合物反應:嗎啉、咪唑啶酮、及其混合物。在一具體實施例中,該含氮化合物選自1-(2-胺基乙基)咪唑啶酮、4-(3-胺基丙基)嗎啉、3-(二甲胺基)-1-丙胺、N-苯基-對伸苯二胺、N-(3-胺基丙基)-2-吡咯啶酮、胺基乙基乙醯胺、β-丙胺酸甲酯、1-(3-胺基丙基)咪唑、及其組合。
該酯化共聚物可以至少2重量百分比之濃度,如至少2.5重量百分比、或至少3重量百分比、或至少4重量百分比,存在於液壓流體中。該酯化共聚物可為液壓流體之至多12重量百分比、或至多10重量百分比、或至多8重量百分比、或至多6重量百分比。該酯化共聚物之重量係無油而測定。
液壓流體可具有依照ASTM D445測量為15-100cSt之動黏度(KV_40),如至少20、或至少30、或至多80。
除了該酯化共聚物,液壓流體可包括潤滑黏度油、及一種或以上的其他性能添加劑。該其他的性能添加劑(不包括水)可以至多8重量百分比之總濃度,如至多6重量百分比、或至多3重量百分比、或至多2重量百分比、或至多1重量百分比、或至多0.5重量百分比,及在一具體實施例中為至少0.01重量百分比,存在於液壓流體中。
液壓流體可包括潤滑黏度油作為其少量或主要成分,如液壓流體之至少5重量百分比、或至少20重量百分比、至少30重量百分比、至少40重量百分比、至少60重量百分比。
合適的潤滑黏度油包括天然及合成油,衍生自加氫裂解、氫化、及經氫精製之油,未精煉、已精煉、及再精煉油,及其混合物。
未精煉油為直接由天然或合成來源獲得,且通常無(或極少)進一步的純化處理者。精煉油類似未精煉油,除了其已在一個或以上的純化步驟中進一步處理,以改良一種或以上的性質。純化技術在所屬技術領域為已知的且包括溶劑萃取、二次蒸餾、酸或鹼萃取、過濾、滲濾等。
再精煉油亦已知為再生油或重製油,及藉類似用以獲得精煉油之方法獲得,且經常另外藉有關移除消耗的添加劑與油分解產物之技術處理。
未精煉、已精煉、及再精煉油之更詳細說明提供於國際專利公開WO 2008/147704號,第[0054]至[0056]段(類似的揭示提供於美國專利申請案第2010/197536號,參見[0072]至[0073])。天然及合成潤滑油之更詳細說明分別揭述於WO 2008/147704號專利之[0058]至[0059]段(類似的揭示提供於美國專利申請案第2010/197536號,參見[0075]至[0076])。
可作為潤滑黏度油之天然油包括動物油或植物油(例如蓖麻油或豬油);礦物潤滑油,如液態石油,及鏈烷(paraffinic)、環烷、或混合鏈烷-環烷型之經溶劑處理或經酸處理礦物潤滑油,及衍生自煤或頁岩之油或其混合物。
潤滑黏度油亦可如2008年4月版之“Appendix E-API Base Oil Interchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils”,第1.3節的子標題1.3.“Base Stock Categories”所指定而定義。該API Guidelines亦歸納於美國專利第7,285,516號(參見第11欄,第64行至第12欄,第10行)。在一具體實施例中,該潤滑黏度油可為API第II組、第III組、第IV組油、或其混合物。5組基油如下:第I組(硫含量>0.03重量百分比及/或<90重量百分比之飽和物,黏度指數為80-120);第II組(硫含量0.03重量百分比及90重量百分比之飽和物,黏度指數為80-120);第III組(硫含量0.03重量百分比及90重量百分比之飽和物,黏度指數為120);第IV組(全部的聚α-烯烴(PAOs));及第V組(所有其他未包括於第I、II、III、或IV組者)。例示性潤滑黏度油包括API第I組、第II組、第III組、第IV組、第V組油、或其混合物。在一些具體實施例中,該潤滑黏度油為API第I組、第II組、第III組、或第IV組油、或其混合物。在一些具體實施例中,該潤滑黏度油為API第I組、第II組、或第III組油、或其混合物。
合成油可藉費托氏(Fischer-Tropsch)反應製造,且一般可為氫化異構化費托氏烴或蠟。在一具體實施例中,該油可藉費托氏氣至液合成步驟、及其他的氣至液(GTL)油製備。可作為潤滑黏度油之合成潤滑油包括烴油,如聚合及共聚合烯烴(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯異丁烯共聚物);聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)、及其混合物;烷基苯(例如十二基苯、十四基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯;多苯(例如聯苯、三聯苯、烷化多苯);烷化二苯醚及烷化二苯硫醚及衍生物;其類似物及同系物、及其混合物。
在一具體實施例中,該潤滑黏度油對於膨脹例如聚α-烯烴(PAO)或GTL油的密封物之自然能力極小。PAO與GTL基本原料的本質均為高度鏈烷性(芳香族程度低)。PAO為100%異鏈烷性(isoparaffinic)且實際上芳香族為零百分比。類似地,GTL基油具有非常高的鏈烷含量,且基本上芳香族含量亦為零。結果PAO與GTL基油均被視為溶解力低且潤滑添加劑溶解性能不良。其亦對於膨脹密封物之自然能力極小。
潤滑黏度油可為該API第IV組油、或其混合物,即聚α-烯烴。聚α-烯烴基油及其製造為眾所周知的。PAO基油可衍生物線形C2至C32 α-烯烴,如C4至C16 α-烯烴。用以形成PAO之原料的實例包括1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、與1-十四烯。一例示性PAO具有在100℃為約3.96平方毫米秒-1之動黏度、及101之VI。該聚α-烯烴可藉茂金屬催化法或由非茂金屬方法製備。
GTL基油包括藉一種或以上的可能型式的GTL方法而獲得的基油,一般為費托氏法。該GTL方法使用天然氣(主要為甲烷),及將其化學轉化成合成氣體或合成氣。或者,亦可將固態煤轉化成合成氣體。合成氣體主要含有一氧化碳(CO)及氫(H2),其幾乎後續藉催化費托氏法化學轉化成鏈烷烴。這些鏈烷烴具有一定的分子量範圍,及可因使用觸媒被氫化異構化而製造一定範圍的基油。GTL基本原料具有高鏈烷性特徵,一般大於90%飽和物。這些鏈烷烴中,非環狀鏈烷物種比環狀鏈烷物種多。例如GTL基本原料一般包括大於60重量 百分比、或大於80重量百分比、或大於90重量百分比之非環狀鏈烷物種。GTL基油一般具有在100℃為約2平方毫米秒-1至50平方毫米秒-1、或3平方毫米秒-1至50平方毫米秒-1、或3.5平方毫米秒-1至30平方毫米秒-1之間的動黏度。GTL之一實例具有在100℃為約4.1平方毫米秒-1之動黏度。同樣地,GTL基本原料一般特徵為依照ASTM D2270具有80或以上、或100或以上、或120或以上的黏度指數。GTL之一實例具有129之VI。一般而言,GTL基本流體有效地具有零硫及氮含量,通常小於5毫克/公斤之各這些元素。GTL基本原料為如American Petroleum Institute(API)所分類的第III組油。
其他的合成潤滑油包括多醇酯(如Priolube®3970)、二酯、含磷酸之液態酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、與癸膦酸之二乙酯)、或聚合四氫呋喃。合成油可藉費托氏反應製造,且一般可為氫化異構化費托氏烴或蠟。在一具體實施例中,該油可藉費托氏氣至液合成步驟、及其他的氣至液(GTL)油製備。
液壓流體可為濃縮及/或完全調配液壓流體之形式。如果液壓流體為濃縮之形式(其可全部或部分結合額外的油而形成最終液壓流體),則這些添加劑對潤滑黏度油及/或稀釋劑油的比例為1:99至99:1重量比、或80:20至10:90重量比之範圍。
液壓流體可藉由視情況在一種或以上的其他性能添加劑存在下,將酯化共聚物加入潤滑黏度油而製備。
可在此使用的性能添加劑可包括至少一種清潔劑(如天然及過鹼清潔劑)、抗磨劑(例如烴基(硫)磷酸鋅)、抗氧化劑(包括酚系及胺系抗氧化劑)、降凝劑、黏度調節劑(例如烯烴共聚物,如乙烯-丙烯共聚物)、分散劑黏度調節劑、摩擦調節劑、泡沫抑制劑、去乳化劑、極壓劑、及腐蝕抑制劑(包括金屬去活化劑)。
由於習知分散劑趨於抑制去乳化力,故除了在此所述的酯化共聚物,其對去乳化力可能有負面影響,例示性液壓流體無或實質上無分散劑。實質上無表示在液壓流體中總共有小於0.1重量百分比、或小於0.01重量百分比、或小於0.001重量百分比之此種其他分散劑。該欲排除或僅以非常少量存在的分散劑包括含氮分散劑(例如琥珀醯亞胺分散劑與曼尼赫(Mannich)分散劑)、經烴基取代無灰分散劑、及聚異丁烯分散劑,其實例示於以下。
在一具體實施例中,該例示性液壓流體無或實質上無聚丙烯酸酯與聚甲基丙烯酸酯。實質上無表示該聚丙烯酸酯與聚甲基丙烯酸酯的總量不大於液壓流體之0.3重量百分比、或不大於0.2重量百分比、或不大於0.1重量百分比。在此所定義的聚丙烯酸酯與聚甲基丙烯酸酯為含有至少30莫耳百分比(例如至少50莫耳百分比或至少70莫耳百分比)之丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯單元的聚合物,且其重量平均分子量為至少1500(或至少2000),如依照ASTM D4001-13,“Standard Test Method for Determination of Weight-Average Molecular Weight of Polymers By Light Scattering,ASTM International,West Conshohocken”,PA,2013之光散射所測定。
在一具體實施例中,該例示性液壓流體無或實質上無酯化聚丙烯酸酯與酯化聚甲基丙烯酸酯,即具有平均至少一個側接酯基之上述聚丙烯酸酯與聚甲基丙烯酸酯。實質上無表示該酯化聚丙烯酸酯與聚甲基丙烯酸酯總共小於液壓流體之0.1重量百分比、或小於0.01重量百分比。
可作為氧化抑制劑之例示性抗氧化劑包括硫化烯烴、位阻酚(包括位阻酚酯)、二芳基胺(如二苯基胺,例如烷化二苯基胺)、苯基-α-萘基胺、鉬化合物(如二硫胺甲酸鉬)、羥基硫醚、三甲基聚喹啉(例如1,2-二氫-2,2,4-三甲基喹啉)、及其混合物及衍生物。
該二芳基胺可為苯基-α-萘基胺(PANA)、烷化二苯基胺、烷化苯基萘基胺、或其混合物。烷化二苯基胺之實例包括二壬基化二苯基胺、壬基二苯基胺、辛基二苯基胺、二辛基化二苯基胺、二癸基化二苯基胺、癸基二苯基胺、苄基二苯基胺、及其混合物。在一具體實施例中,該二苯基胺可包括壬基二苯基胺、二壬基二苯基胺、辛基二苯基胺、二辛基二苯基胺、或其混合物。在一具體實施例中,該烷化二苯基胺可包括壬基二苯基胺、或二壬基二苯基胺。烷化二芳基胺之實例包括辛基、二辛基、壬基、二壬基、癸基、及二癸基苯基萘基胺。在一具體實施例中,該二苯基胺經苯與三級丁基取代基而烷化。
該位阻酚抗氧化劑可含有二級丁基及/或三級丁基作為立體位阻基。該酚基可進一步經烴基(如線形或分支烷基)及/或鍵聯第二芳香族基之橋接基取代。合適的位阻酚抗氧化劑之實例包括2,6-二-三級丁基酚、4-甲基-2,6-二-三級丁基酚、4-乙基-2,6-二-三級丁基酚、4-丙基-2,6-二-三級丁基酚、或4-丁基-2,6-二-三級丁基酚、及4-十二基-2,6-二-三級丁基酚。在一具體實施例中,該位阻酚抗氧化劑可為酯,如由BASF GmbH以商標名IrganoxTM L-135市售者。合適的含酯位阻酚抗氧化劑化學之更詳細說明示於美國專利第6,559,105號。
可作為抗氧化劑之二硫胺甲酸鉬的實例包括由R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.以商標名Molyvan 822®、Molyvan® A、Molyvan® 855,及Adeka Sakura-LubeTM S100、S165、S600、與S525市售的商業材料、及其混合物。可作為抗氧化劑或抗磨劑之二硫胺甲酸酯的一實例為得自R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.之Vanlube® 7723。
其中R6可為具有8至20個碳原子之飽和或不飽和、分支或線形烷基;R7、R8、R9、與R10獨立為氫或含有1至3個碳原子之烷基。在一些具體實施例中,該經取代烴基單硫化物包括硫化正十二基-2-羥乙基、 1-(三級十二烷硫基)-2-丙醇、或其組合。在一些具體實施例中,該經取代烴基單硫化物為1-(三級十二烷硫基)-2-丙醇。
抗氧化劑化合物可單獨或組合使用。若使用抗氧化劑,則其可為液壓流體之0.02重量百分比至4重量百分比,如0.02重量百分比至3.0重量百分比、或0.03重量百分比至1.5重量百分比。
例示性清潔劑包括鹼、鹼土、及過渡金屬與一種或以上的酚鹽、硫化酚鹽、磺酸鹽、羧酸鹽、磷酸、單及/或二硫代磷酸、柳苷、烷基柳酸鹽、類柳酸鹽(salixarate)、或其混合物之天然或過鹼、牛頓或非牛頓鹼鹽。天然清潔劑具有大約一之金屬:清潔劑(皂)莫耳比例。過鹼清潔劑具有大於一之金屬:清潔劑莫耳比例,即金屬含量大於提供持清潔劑之中性鹽所需。在一具體實施例中,該液壓流體包含至少一種金屬:清潔劑莫耳比例為至少3之過鹼含金屬清潔劑。該過鹼清潔劑之金屬:清潔劑莫耳比例可為至少5、或至少8、或至少12。該清潔劑可被硼酸劑(如硼酸)硼酸化,例如硼酸化過鹼鈣或磺酸鎂清潔劑、或其混合物。
若使用清潔劑,則其可為液壓流體之0.001重量百分比至5重量百分比,如0.001重量百分比至1.5重量百分比、或0.005重量百分比至1重量百分比、或0.01重量百分比至0.5重量百分比。
抗磨劑可包括磷化合物,如金屬硫代磷酸鹽及金屬磷酸鹽,尤其是含鋅者,如二烷基二硫代磷酸鋅 (ZDDP)與二烷基磷酸鋅,磷酸酯、及其鹽(例如胺鹽);亞磷酸鹽;及含磷的羧酸酯、醚、及醯胺,如磷酸或硫代磷酸之磷酸化經羥基取代二或三酯、及其胺鹽;抗刮劑,包括有機硫化物及多硫化物,如二硫化苄基、二硫化貳(氯苄基)、四硫化二丁基、多硫化二-三級丁基、硫化二-三級丁基、硫化狄-阿(Diels-Alder)加成物、或二硫胺甲酸烷基亞磺醯基N’,N-二烷酯。
抗磨劑之實例包括非離子性磷化合物(一般為具有磷原子且氧化狀態為+3或+5之化合物)。在一具體實施例中,該磷化合物之胺鹽可為無灰,即無金屬(在混合其他成分之前)。適合用於該胺鹽之胺包括一級胺、二級胺、三級胺、及其混合物。該胺包括具有至少一個烴基者,或者在特定具體實施例中為二或三個烴基。該烴基可含有2至30個碳原子、或8至26、或10至20、或13至19個碳原子。
可用以形成胺鹽之一級胺的實例包括乙胺、丙胺、丁胺、2-乙基己胺、辛胺、與十二胺,及脂肪胺,如正辛胺、正癸胺、正十二胺、正十四胺、正十六胺、正十八胺、與油胺。其他可使用的脂肪胺包括市售脂肪胺,如“Armeen®”胺(得自Akzo Chemicals,Chicago,Illinois之產品),如Armeen C、Armeen O、Armeen OL、Armeen T、Armeen HT、Armeen S、與Armeen SD,其中字母代號有關脂肪基,如椰子基、油基、牛脂基、或硬脂基。合適的二級胺之實例包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、甲基乙胺、 乙基丁胺、與乙基戊胺。該二級胺可為環狀胺,如哌啶、哌、與嗎啉。合適的三級脂肪一級胺之實例包括其中脂肪族基為含有2至30、或6至26、或8至24碳原子之烷基。三級烷基胺包括單胺,如三級丁胺、三級己胺、1-甲基-1-胺基環己烷、三級辛胺、三級癸胺、三級十二胺、三級十四胺、三級十六胺、三級十八胺、三級二十四胺、與三級二十八胺。
在一具體實施例中,該磷酸胺鹽包括具有C11至C14三級烷基一級基之胺或其混合物、具有C14至C18三級烷基一級胺之胺或其混合物、或具有C18至C22三級烷基一級胺之胺或其混合物。亦可使用此胺的混合物。可使用的胺混合物包括Primene® 81R,其本身為C11至C14三級烷基一級胺的混合物,及Primene® JMT,其為C18至C22三級烷基一級胺的混合物,其均得自Rohm & Haas。
在一具體實施例中,該磷化合物之油溶性胺鹽包括含磷化合物之無硫胺鹽,其係/可藉包含以下之方法獲得:將胺以(i)磷酸之經羥基取代二酯,或(ii)磷酸之磷酸化經羥基取代二或三酯反應。此型化合物之更詳細說明揭示於美國專利第8,361,941號。
在一具體實施例中,該烷基磷酸酯之烴基胺鹽為C14至C18烷化磷酸與Primene 81R®三級烷基一級胺混合物的反應產物。
二烷基二硫代磷酸酯之烴基胺鹽的實例包括異丙基、甲基-戊基(4-甲基-2-戊基或其混合物)、2-乙基 己基、庚基、辛基、或壬基二硫代磷酸酯,與乙二胺、嗎啉、或Primene® 81R混合物的反應產物,及其混合物。
在一具體實施例中,可將該二硫代磷酸以環氧化物或二醇反應。將此反應產物進一步以磷酸、酐、或低碳酯反應。該環氧化物包括脂肪族環氧化物或氧化苯乙烯。可使用的環氧化物之實例包括環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷、環氧辛烷、環氧十二烷、與氧化苯乙烯。在一具體實施例中,該環氧化物可為環氧丙烷。該二醇可為具有1至12、或2至6、或2至3個碳原子之脂肪族二醇。該二硫代磷酸、二醇、環氧化物、無機磷試劑、及反應其之方法揭述於美國專利第3,197,405與3,544,465號。然後可將生成的酸以胺鹽化。合適的二硫代磷酸之一實例係藉由在58℃將五氧化磷(約64克)經45分鐘的時間加入514克之O,O-二(4-甲基-2-戊基)二硫代磷酸羥基丙酯(在25℃將二(4-甲基-2-戊基)二硫代磷酸以1.3莫耳之環氧丙烷反應而製備)而製備。該混合物可在75℃加熱2.5小時,混合矽藻土及在70℃過濾。該濾液含有11.8重量百分比之磷、15.2重量百分比之硫,及酸數為87(溴酚藍)。
在一具體實施例中,該抗磨添加劑可包括二烷基二硫代磷酸鋅。在一具體實施例中,該液壓流體包括0.05-0.5重量百分比之二烷基二硫代磷酸鋅。在其他具體實施例中,該液壓流體實質上無(小於0.02重量百分比)、或甚至完全無二烷基二硫代磷酸鋅。
在一具體實施例中,該抗磨劑包括如美國專利第4,758,362號,第2欄,第35行至第6欄,第11行所揭述的二硫胺甲酸酯抗磨劑。若有二硫胺甲酸酯抗磨劑,則其可為液壓流體之0.25重量百分比、0.3重量百分比、0.4重量百分比、或0.5重量百分比,至0.75重量百分比、0.7重量百分比、0.6重量百分比、或0.55重量百分比。
若有抗磨劑,則其可為液壓流體之0.001重量百分比至5重量百分比、或0.001重量百分比至2重量百分比、或0.01重量百分比至1.0重量百分比。
例示性降凝劑包括順丁烯二酐之酯-苯乙烯共聚物;聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;聚丙烯醯胺;鹵鏈烷烴蠟與芳香族化合物的縮合產物;乙烯羧酸酯聚合物;及反丁烯二酸二烷酯之三聚物、脂肪酸之乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、烷基酚甲醛縮合樹脂、烷基乙烯基醚、及其混合物。若使用降凝劑,則其可為液壓流體之0.005-0.3重量百分比。在一具體實施例中,該聚甲基丙烯酸酯降凝劑為液壓流體之0.005-0.3重量百分比。
例示性消泡劑,亦已知為泡沫抑制劑,包括有機聚矽氧及非矽泡沫抑制劑。有機聚矽氧之實例包括二甲基聚矽氧與聚矽氧烷。非矽泡沫抑制劑之實例包括丙烯酸乙酯與丙烯酸2-乙基己酯的共聚物,丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、與乙酸乙烯酯的共聚物,聚醚,聚丙烯酸,及其混合物。在一些具體實施例中,該消泡劑為聚丙烯酸酯。消泡劑可以0.001重量百分比至0.012 重量百分比、或0.001重量百分比至0.004重量百分比、或0.001重量百分比至0.003重量百分比,存在於組成物中。
例示性去乳化劑包括環氧丙烷、環氧乙烷、聚氧伸烷基醇、烷基胺、胺基醇、循序以環氧乙烷或經取代環氧乙烷反應之二胺或多胺的衍生物、或其混合物。去乳化劑之實例包括聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、(環氧乙烷-環氧丙烷)聚合物、及其混合物。在一些具體實施例中,該去乳化劑為聚醚。去乳化劑可以0.002重量百分比至0.012重量百分比存在於組成物中。
例示性極壓劑包括含硫及/或磷之化合物。極壓劑之實例包括多硫化物、硫化烯烴、噻二唑、及其混合物。
該噻二唑之實例包括二巰噻二唑,如2,5-二巰-1,3,4-噻二唑、3,5-二巰-1,2,4-噻二唑、4-5-二巰-1,2,3-噻二唑、及其寡聚物,經烴基取代2,5-二巰-1,3,4-噻二唑、經烴硫基取代2,5-二巰-1,3,4-噻二唑、及其寡聚物。經烴基取代2,5-二巰-1,3,4-噻二唑之寡聚物可藉由在2,5-二巰-1,3,4-噻二唑單元之間形成硫-硫鍵,以形成二個或以上的此噻二唑單元之寡聚物而形成。烴基取代基上的碳原子數量可為1至30、2至25、4至20、6至16、或8至10。該2,5-二巰-1,3,4-噻二唑可為2,5-二辛二硫基-1,3,4-噻二唑、或2,5-二壬二硫基-1,3,4-噻二唑。
該多硫化物可包括得自油、脂肪酸或酯、烯烴、或聚烯烴之硫化有機多硫化物。
可被硫化之油包括天然或合成油,如礦物油、豬油、衍生自脂肪族醇與脂肪酸或脂肪族羧酸之羧酸酯(例如油酸肉豆蔻酯與油酸油酯)、及合成不飽和酯或甘油酯。
脂肪酸包括含有8至30、或12至24個碳原子者。脂肪酸之實例包括油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、及松油。由混合不飽和脂肪酸酯製備之硫化脂肪酸酯得自動物脂肪與植物油,其包括松油、亞麻仁油、大豆油、菜子油、及魚油。
多硫化物包括衍生自廣泛範圍的烯屬烴之烯烴。該烯屬烴可具有一個或以上的雙鍵。在一具體實施例中,該烯烴含有3至30個碳原子。在其他具體實施例中,該烯烴含有3至16、或3至9個碳原子。在一具體實施例中,該硫化烯烴包括衍生自丙烯、異丁烯、戊烯、或其混合物之烯烴。在一具體實施例中,該多硫化物包括四硫化二丁基、油酸之硫化甲酯、硫化烷基酚、硫化二戊烯、硫化二環戊二烯、硫化萜烯、或硫化狄-阿加成物。
若有極壓劑,則其可為液壓流體之0.005重量百分比至3重量百分比、或0.005重量百分比至2重量百分比、或0.01重量百分比至1.0重量百分比。
適合在此使用的例示性黏度調節劑(經常稱為黏度指數改良劑)包括聚合材料,其包括苯乙烯-丁二烯橡膠、烯烴共聚物、氫化苯乙烯-異戊二烯聚合物、氫化自由基異戊二烯聚合物、聚(甲基)丙烯酸酯、聚烷基 苯乙烯、氫化烯基芳基共軛二烯共聚物、順丁烯二酐之酯-苯乙烯共聚物、及其混合物。在一些具體實施例中,該黏度調節劑為聚(甲基)丙烯酸酯、烯烴共聚物、或其混合物。
若有黏度調節劑,則其可為液壓流體之0.1重量百分比至10重量百分比、或0.5重量百分比至8重量百分比、或1重量百分比至6重量百分比。
合適的摩擦調節劑之實例包括胺之長鏈脂肪酸衍生物、脂肪酯、或脂肪環氧化物;脂肪咪唑啉,如羧酸與聚烯烴-多胺的縮合產物;烷基磷酸之胺鹽;脂肪膦酸酯;脂肪亞磷酸酯;硼酸化磷脂、硼酸化脂肪環氧化物;甘油酯;磷酸化甘油酯;脂肪胺;烷氧化脂肪胺;硼酸化烷氧化脂肪胺;羥基與多羥基脂肪胺,包括三級羥基脂肪胺;羥基烷基醯胺;脂肪酸之金屬鹽;烷基柳酸酯之金屬鹽;脂肪唑啉;脂肪乙氧化醇;羧酸與聚烯烴多胺的縮合產物;或得自脂肪羧酸與胍、胺基胍、脲、或硫脲及其鹽的反應產物。
在此關於摩擦調節劑而使用的術語「脂肪烷基」或「脂肪」表示具有10至22個碳原子之碳鏈,一般為直碳鏈。或者,該脂肪烷基可為單分支烷基,分支一般在β-位置。單分支烷基之實例包括2-乙基己基、2-丙基庚基、與2-辛基十二基。
該摩擦調節劑可為液壓流體之0.01重量百分比至3重量百分比、或0.02重量百分比至2重量百分比、或0.05重量百分比至1重量百分比。
例示性腐蝕抑制劑包括烷基磷酸之烴基胺鹽、二烷基二硫代磷酸之烴基胺鹽、烴基芳基磺酸之烴基胺鹽、脂肪羧酸或其酯、含氮羧酸之酯(如辛胺辛酸酯)、磺酸銨、咪唑啉、經醇或醚反應之烷化琥珀酸衍生物、或十二烯基琥珀酸或酐及脂肪酸(如油酸)與多胺的縮合產物、及其混合物。
其中R26與R27獨立為氫、烷基鏈、或烴基,例如R26與R27至少之一為烴基。R26與R27含有4至30、或8至25、或10至20、或13至19個碳原子。R28、R29、與R30獨立為氫,具有1至30、或4至24、或6至20、或10至16個碳原子之烷基分支鏈或線形烷基鏈。R28、R29、與R30獨立為氫、烷基分支鏈或線形烷基鏈,或者R28、R29、與R30其中之二為氫。
適合R28、R29、與R30之烷基的實例包括丁基、二級丁基、異丁基、三級丁基、戊基、正己基、二級己基、正辛基、2-乙基、己基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十八烯基、十九基、二十基、或其混合物。
在一具體實施例中,該烷基磷酸之烴基胺鹽為C14至C18烷化磷酸,與C11至C14三級烷基一級胺的混合物(如由Rohm & Haas以商標名Primene® 81R市售的混合物)的反應產物。
二烷基二硫代磷酸之烴基胺鹽的實例可為庚基或辛基或壬基二硫代磷酸與乙二胺、嗎啉、或Primene® 81R的反應產物、或其混合物。
烴基芳基磺酸之烴基胺鹽可包括二壬基萘磺酸之乙二胺鹽。
合適的脂肪羧酸或其酯之實例包括甘油單油酸酯與油酸。合適的含氮羧酸之酯之一實例包括肉胺酸油酯。
金屬去活化劑之實例包括苯并三唑的衍生物(例如甲苯基三唑)、噻二唑(如二巰噻二唑及其衍生物)、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、1-胺基-2-丙醇、辛胺、辛酸酯、十二烯基琥珀酸或酐及/或脂肪酸(如油酸)與多胺的縮合產物。
若使用腐蝕抑制劑,則其可為液壓流體之0.001-1.5重量百分比,如0.02重量百分比至0.2重量百分比、0.03重量百分比至0.15重量百分比、0.04重量百分比至0.12重量百分比、或0.05重量百分比至0.1重量百分比。腐蝕抑制劑可單獨或以混合物使用。
在一具體實施例中,例示性液壓流體或潤滑劑濃縮物無硫化烯烴及胺磷酸酯。「無」表示這些成分個別或組合之量小於液壓流體之0.001%。
希望僅以低含量(總共小於0.1重量百分比、或小於0.01重量百分比、或小於0.001重量百分比)存在之例示性酯化共聚物以外的分散劑若有則包括無灰型分 散劑。無灰型分散劑因在混合潤滑油組成物之前不含有灰形成金屬,及其在加入至潤滑劑與聚合分散劑時通常不造成於任何灰形成金屬而得名。無灰型分散劑特徵為有附接相當高分子量烴主幹之官能基。該聚合烴主幹之重量平均分子量可為750至1,500道耳頓之範圍。例示性官能基包括經常經由橋接基附接聚合物主幹之胺、醇、醯胺、與酯極性部分。實例包括琥珀醯亞胺、膦酸酯、聚異丁烯系分散劑、醯化聚烯烴多胺、及曼尼赫鹼(Mannich bases)。曼尼赫鹼為烷基酚與醛(尤其是甲醛)及胺(尤其是聚烯烴多胺)的反應產物。該烷基一般含有至少30個碳原子。
此型分散劑之實例包括揭述於美國專利第3,697,574與3,736,357號之曼尼赫分散劑;揭述於美國專利第4,234,435與4,636,322號之無灰琥珀醯亞胺分散劑;揭述於美國專利第3,219,666、3,565,804、與5,633,326號之胺分散劑;揭述於美國專利第5,936,041、5,643,859、與5,627,259號之柯赫(Koch)分散劑;及揭述於美國專利第5,851,965、5,853,434、與5,792,729號之聚烯烴琥珀醯亞胺分散劑。例示性琥珀醯亞胺分散劑包括N-取代長鏈烯基琥珀醯亞胺及其後處理版本。美國專利第3,215,707、3,231,587、3,515,669、3,579,450、3,912,764、4,605,808、4,152,499、5,071,919、5,137,980、5,286,823、5,254,649號揭述用以形成此分散劑之方法及其成分。聚異丁烯系分散劑可衍生自聚異丁烯、胺、與氧化鋅,而與鋅形成聚異丁烯琥珀醯亞胺複合物。醯化聚烯烴多胺揭述於美國專利第5,330,667號。
後處理分散劑包括以如脲、硼、硫脲、二巰噻二唑、二硫化碳、醛、酮、羧酸、經烴取代琥珀酐、腈、環氧化物、及磷化合物之材料反應而進一步處理者。此分散劑可藉C3-C6聚烯烴(例如聚丙烯、聚異丁烯、聚戊烯、聚庚烯)或其衍生物(例如氯化衍生物)與單或α,β不飽和二羧酸或其酐(如順丁烯二酐或琥珀酐)的反應製造醯化C3-C6聚烯烴化合物,將其以胺(如一級胺)或多胺(如聚乙胺)反應製造分散劑而製造。
該酯化共聚物可藉包括以下之方法形成:(1)反應(i)乙烯基單體,及(ii)羧酸單體,如α,β-乙烯不飽和二羧酸或其衍生物,而形成共聚物主幹,其中該羧酸單體視情況具有酯基,(2)視情況將步驟(1)之共聚物主幹酯化而形成酯化共聚物,及(3)將步驟(1)或(2)之共聚物以提供具有至少0.01重量百分比之氮的酯化共聚物之量的含氮化合物反應;及藉此在(1)、(2)、與(3)至少之一將生成的共聚物酯化。
將該酯化的共聚物組合潤滑黏度油(或此油的混合物),視情況及一種或以上的性能添加劑,而形成液壓流體。
酯化共聚物之共聚物主幹可視情況在自由基引發劑、溶劑、或其混合物存在下製備。應了解,改變引發劑之量會改變例示性共聚物之數量平均分子量及其他性質。
該共聚物主幹可藉由將羧酸單體以乙烯基單體反應而製備。
該溶劑可為液態有機稀釋劑。通常該溶劑之沸點高到足以提供所需的反應溫度。例證性稀釋劑包括甲苯、三級丁基苯、苯、二甲苯、氯苯、各種沸點高於125℃之石油餾分、及其混合物。
該自由基引發劑可包括一種或以上的過氧基化合物,如過氧化物、氫過氧化物、及偶氮化合物,其熱分解而提供自由基。其他合適的實例揭述於編者為J.Brandrup與E.H.Immergut之“Polymer Handbook”,第2版,John Wiley and Sons,New York(1975),第II-1至II-40頁。自由基引發劑之實例包括衍生自自由基產生試劑者,及實例包括過氧化苯甲醯基、過苯甲酸三級丁酯、間氯過苯甲酸三級丁酯、二苯基酮、過氧化三級丁基、二級丁基過氧基二碳酸酯、偶氮貳異丁腈、過氧化三級丁基、氫過氧化三級丁基、過氧化三級戊基、過氧化基、過辛酸三級丁酯、間氯過苯甲酸三級丁酯、偶氮貳異戊腈、及其混合物。在一具體實施例中,自由基產生試劑為過氧化三級了基、氫過氧化三級丁基、過氧化三級戊基、過氧化基、過辛酸三級丁酯、間氯過苯甲酸三級丁酯、偶氮貳異戊腈、或其混合物。市售自由基引發劑包括由Akzo Nobel以商標名Trigonox®-21市售的化合物類。
例示性主幹聚合物可如下形成:將苯乙烯在自由基引發劑存在下,視情況在溶劑存在下,以順丁烯 二酐反應。其可使用如甲苯之溶劑將單體濃度稀釋及經由將鏈轉移到苄的質子,而縮短主幹長度。
示意圖1顯示其中乙烯基芳香族化合物為苯乙烯,引發劑為過氧化苯甲醯基(BZP),及溶劑為甲苯之實例。
其中在各段共聚物(以2個定址內容運算子(asterisks)表示)中,n與m獨立為至少1,如1至10、或1至5、或1至3之整數。如所了解,生成的主幹共聚物之n與m可為無規變化。通常n=1。
該聚合方法對引發劑量、溫度、及活性程度敏感,其均會影響最終分子量。該反應可在80-120℃進行,如100-110℃。
例示性共聚物主幹的酯化(或轉酯化,當該共聚物主幹已含有酯基且需要不同型式時)可藉由將任何上述共聚物、及一種或以上的所欲醇及/或烷氧化物,在進行酯化的典型條件下加熱而完成。此條件包括例如溫度為至少80℃,如至高150℃或以上,其條件為將溫度維持在低於反應混合物或其產物之任何成分的最低分解 溫度。其通常隨酯化進行而移除水或低碳醇。這些條件可視情況包括使用大量惰性、通常為液態之有機溶劑或稀釋劑,如礦物油、甲苯、苯、二甲苯等,及酯化觸媒,如一種或以上的甲苯磺酸、硫酸、氯化鋁、三氟化硼-三乙胺、甲磺酸、三氟甲磺酸、氫氯酸、硫酸銨、與磷酸。進行酯化之進一步細節可在美國專利第6,544,935號,第11欄中發現。
在一具體實施例中,該共聚物之至少2%、或至少5%、或在特定具體實施例中為10%至20%之羧基官能基維持未轉化成酯基。其大部分繼而被轉化成含氮基。該酯化方法可使用超過羧基官能基完全酯化的化學計量需求之過量醇及/或烷氧化物,其條件為聚合物之酯含量仍在合適的範圍內,例如在80至85%之範圍內。過量的醇與烷氧化物、或未反應醇與烷氧化物不必移除,因為此醇與烷氧化物可在例示性液壓流體中作為例如稀釋劑或溶劑。類似地不必移除選用反應介質,例如甲苯,因為其可類似地在液壓流體中作為稀釋劑或溶劑。在其他具體實施例中,藉已知技術(如蒸餾)移除未反應醇、烷氧化物、與稀釋劑。
酯化溶解油中的共聚物,亦改良低溫黏度及改良黏度指數。
藉由(i)在使用溶劑的溶劑中,或(ii)在有或無溶劑之反應性擠壓條件下,將胺或其他的含氮官能基對共聚物主幹接枝,而可將含氮化合物直接對共聚物主幹反應。
該反應可在溶劑中進行,如有機溶劑,如苯、三級丁基苯、甲苯、二甲苯、己烷、或其組合。該反應可在100℃至250℃、或120℃至230℃、或160℃至200℃之範圍的高溫,例如高於160℃,在溶劑中,如含有按最初總油溶液計為例如1至50、或5至40重量百分比之共聚物的礦物潤滑油溶液,視情況在惰性環境下進行。
舉例而言,示意圖2例示將示意圖1之產物以例示性醇進行酯化且消耗剩餘酐基,繼而以胺基丙基嗎啉(APLM)亞醯氨化而酯化。
該稀釋油可為例如第V組基油。
添加苛性鈉液體(50%氫氧化鈉水溶液)以中和任何剩餘的酸觸媒。
ROH可為醇的混合物,如0-5重量百分比之C4、30-50重量百分比之C8-11、30-50重量百分比之C12-14、與0-2重量百分比之C12-18醇的混合物。
在一具體實施例中,該胺可具有大於1個氮原子,且可選自脂肪族胺及芳香族胺,使得附接胺且與羧酸單體反應之R基含有至少一個氮原子,視情況經烴基取代。該烴基可選自脂肪族、芳香族、環狀、及非環狀烴基。至於胺,其可使用以下之一種或以上:1-(2-胺基乙基)-咪唑啶-2-酮、4-(3-胺基丙基)嗎啉、3-(二甲胺基)-1-丙胺、N-苯基-對伸苯二胺、N-(3-胺基丙基)-2-吡咯啶酮、胺基乙基乙醯胺、β-丙胺酸甲酯、與1-(3-胺基丙基)咪唑。
在一具體實施例中,該酯化共聚物包括順丁烯二酐/苯乙烯交替共聚物主幹,其經具有4至18個碳原子之醇的混合物酯化,且進一步經以酯化共聚物重量表示為1-2重量百分比(例如1.2-1.8重量百分比)之氮化合物(如胺基丙基嗎啉)反應。
例示性液壓流體可具有表1所定義之調配物。所有的添加劑均按無油計而表示。
液壓潤滑組成物之指定實例包括表2所歸納者:
液壓系統依靠壓力下的液壓流體在機械組件中產生動作。其使用泵在液壓系統中產生流動與壓力的 組合。例示性液壓流體可用於此系統而提供加壓流體。雖然液壓流體之主要目的為將能量(力量)從來源(泵)傳送到最終用途(馬達、汽缸等),但液壓流體亦有助於將磨損最小化,降低摩擦力,提供冷卻,抑制腐蝕,及將沈積物最小化,因而延長系統的壽命及效率。該酯化共聚物可用於改良液壓系統之沈積物及清漆控制,同時維持液壓流體之去乳化力。
依照例示具體實施例之一態樣,該液壓流體被用在液壓系統、渦輪系統、或其他的循環油系統。該液壓系統可為其中液壓流體因液壓力而將能量傳送到系統的不同部分之裝置或設備。其一般使用渦輪潤滑劑來潤滑如蒸汽渦輪或燃氣渦輪之渦輪(或渦輪系統)的齒輪或其他移動部分。其一般使用循環油將熱分布至或通過其所循環的裝置或設備。
依照例示具體實施例之一態樣,一種在液壓系統中降低污泥形成之方法可包括將例示性液壓流體供應至該液壓系統。如果潤滑黏度油已在液壓系統中,則其可包括將例示性酯化共聚物加入已存在的油中,視情況成為含有油(大部分為酯化共聚物)比例比在上述液壓流體中為低的濃縮物。
依照例示具體實施例之一態樣,一種潤滑循環油系統之方法包括對該循環油系統供應在此所揭示的液壓流體。
例示性分散劑順丁烯二酐-苯乙烯共聚物可對液壓潤滑劑提供沈積物及清漆控制,且提供良好的水 去乳化性質。該水去乳化與沈積物控制的組合比以分散劑聚(甲基)丙烯酸烷酯調配的工業液壓流體高。
該液壓流體可用於各種泵設計,如活塞泵、輪葉泵、及齒輪泵。
活塞泵通常在流體動力潤滑下操作。在理想條件下無金屬對金屬接觸;因此該系統可省略抗磨添加劑,雖然仍可使用熱安定抗磨劑,如二硫代磷酸鋅(ZDP)及/或基於硫-磷者。
輪葉泵在邊界潤滑下操作。因為連續的金屬對金屬接觸,該液壓流體希望包括抗磨劑以將磨損最小化。流體清淨度對於輪葉泵操作特別重要。
齒輪泵在全膜(流體動力)或混合膜潤滑下操作。一般而言,齒輪泵在溫和至中度負載下操作,且驅動機與空轉齒輪之間的金屬對金屬接觸極小或無。齒輪泵對污染不如輪葉泵及齒輪泵敏感。
用於該液壓流體之性能添加劑可賦與指定性質,如動黏度、黏度指數、磨損防護力、氧化、熱及水解安定性、消泡及空氣分離特徵、去乳化力、防銹、密封相容性、及過濾力。另外,該液壓流體添加劑可經選擇以符合及超越工業製造者規格的要求,其包括例如Parker Denison HF-O、HF-1、HF-2;Eaton Brochure 03-401-2010;Bosch Rexroth ROE 90240;Fives Cincinnati P-68、P-69、P-70;General Motors(LS2)LH-03-1、LH-04-1、LH-06-1;DIN 51524,第2部分;ASTM 06158;ISO 11158;及US Steel 127。
不意圖限制例示具體實施例之範圍,以下實施例描述例證性聚合物之製備及獲得的結果。
以下:APLM=胺基丙基嗎啉(得自Huntsman)。
DMAPA=二甲胺基丙胺(得自Brenntag)。
Neodol 91TM=得自Shell之C9、C10、與C11高純度一級醇的摻合物。
重量平均分子量(Mw)係藉GPC以聚苯乙烯標準品/THF溶劑獲得,且按無油計而表示。
氮百分比(%N)係藉ASTM 5291-10(2015),Standard Test Methods for Instrumental Determination of Carbon, Hydrogen,and Nitrogen in Petroleum Products and Lubricants,ASTM International,West Conshohocken,PA,2015獲得。
將裝有熱偶、氮入口、2個加料漏斗、玻璃攪拌棒、及水冷式冷凝器之4頸5公升圓底燒瓶裝以順丁烯二酐(MAA)(204.16克,2.08莫耳)與甲苯(2867克;93%的甲苯總裝載)。將內容物在1 SCFH N2下加熱到104℃。無攪拌繼續加熱直到~70℃,而使MAA熔化/溶解。
將苯乙烯(216.6克,2.08莫耳)裝入加料漏斗之一。將BZP-75(75%的過氧化苯甲醯基之水溶液)(2.46 克,0.0076莫耳)與甲苯(216克,7%的甲苯)的混合物裝入第二加料漏斗。一旦燒瓶溫度達到104℃,則將苯乙烯與引發劑溶液同時以逐滴方式經90分鐘進料至反應燒瓶。白粉狀樹脂開始從反應溶液沈澱。在進料結束時將反應在104℃保持又4小時。
預期反應示於以上示意圖1。
將裝有熱偶、氮入口、玻璃攪拌棒、及狄-史(Dean-Stark)阱(裝有水冷式冷凝器)之4頸5公升圓底燒瓶裝以含有共聚物(3486克之得自步驟a之漿液,其含有大約12%之活性物:~218克之共聚物,4.14莫耳)、得自Shell之Neodol 91(328.6克,2.05莫耳)、得自Sasol之Alfol 1214(主要為C12-C14範圍之線形醇的混合物)(4.06.2克,2.05莫耳)、得自Sasol之Alfol 1218(主要為C12-C18範圍之線形醇的混合物)(18.0克,0.08莫耳)、與第V組稀釋油(300.1克)的反應混合物。(應注意,其可保留部分稀釋油而可在以後調整最終黏度。)將燒瓶在0.5 SCFH N2下加熱到125℃且藉蒸餾移除甲苯。將反應在125℃保持1小時而使內容物變成油溶性。然後將反應溫度提高到135℃且藉蒸餾移除額外的甲苯。將甲磺酸(21.3克,0.16莫耳)裝入反應(緩慢以避免起泡)。將反應保持穩定的回流速率歷時16小時(過夜)。在此期間,在狄-史阱中收集水。
將1-丁醇(16.2克,4%的FOH-1214醇裝載)經10分鐘緩慢裝入反應燒瓶。將反應保持2小時。
將苛性鈉液體(8.4克)逐滴加入燒瓶以中和剩餘的甲磺酸。目標之酸數差(DAN)為大約4毫克KOH/克,表示反應結束。
為了監控酯化反應,使用0.1M KOH及酚酞與溴酚藍指示劑分別測量總酸數(TAN)及觸媒酸數(CAN),而測量酸數。然後使用這些值計算酸數差(DAN=TAN-CAN),其為共聚物中的殘餘羧酸。
在將反應在135℃保持3小時之後,使用溴酚藍指示劑測定是否有任何酸觸媒仍未被中和。在添加指示劑時溶液變藍,證實HSOM已完全被中和。
將b)之反應產物加熱到150℃,且將APLM(16.0克,0.11莫耳)經30分鐘逐滴裝載100克之甲苯。將反應在150℃保持2小時。在150℃施加真空及將壓力緩慢降低到0.5毫米汞,然後維持2小時以移除甲苯。一旦完汽提結束,則以氮氣破真空。
步驟b)及c)描述於以上反應示意圖2。
產率為理論之86.5%。各酯基上的平均碳數為13。
以類似實施例A之方式製備實施例B-D,但是使用不同的試劑組合,如表3所示。其包括聚合物E-G作為參考。實施例H為含有聚合物之複級液壓油。含有非分散劑聚(甲基)丙烯酸烷酯者,如實施例E及G,當用於第II組或第I組基油時一般為沈積物控制不良。
%氮係依照ASTM D5291-10,“Standard Test Methods for Instrumental Determination of Carbon, Hydrogen, and Nitrogen in Petroleum Products and Lubricants,” ASTM International, West Conshohocken,PA,2015測量。
表4顯示所製備的液壓流體之實施例(實施例1為以上的實施例H)。
如下評估面板焦化器沈積物。將4.210克之液壓流體樣品在105℃焦化器貯槽中加熱,及潑在已於325℃維持120秒之鋁板上,烘烤45秒,重複4小時。使用影像分析技術分析該鋁板而獲得通用評比。按%單位評比測量之評分係基於100%為乾淨之板,及0%為完全被沈積物覆蓋之板。此值越高越佳。
動黏度係依照ASTM D2270-10e1,“Standard Practice for Calculating Viscosity Index From Kinematic Viscosity at 40 and 100℃,”ASTM International,West Conshohocken,PA,2010(參照ASTM D445),在100℃(KV_100)及40℃(KV_40)測定。
黏度指數(VI)係依照ASTM D2270-10e1,“Standard Practice for Calculating Viscosity Index From Kinematic Viscosity at 40 and 100℃,”ASTM International,West Conshohocken,PA,2010測定。
依照ASTM D1401-12e1,“Standard Test Method for Water Separability of Petroleum Oils and Synthetic Fluids,”ASTM International,West Conshohocken,PA,2012,對實施例6-11測量水去乳化力性能,該浴係在54℃操作。乳液量(毫升)越大則去乳化力越差。
表5顯示獲得的結果。
由表5可知,實施例A之聚合物(用於實施例4)戲劇性改良沈積物控制,如%單位評比增加所示。亦包括聚異丁烯琥珀醯亞胺分散劑之實施例5關於沈積物控制之表現未如實施例4。
關於去乳化力,習知的分散劑VI改良劑(用於實施例6)因其對水去乳化力之有害影響而未用於複級液壓潤滑劑。在實施例7中將實施例F之聚合物以實施例A之聚合物取代,使得流體被調配成在40℃之動黏度相同,及含有相同的得自其各分散劑官能基之氮含量。使用實施例A的聚合物造成水去乳化力性能之戲劇性改良。使用實施例B之聚合物(實施例8)亦觀察到相同程度的去乳化性能。
改良水去乳化性能的本質為聚合物主幹組成物之功能,而非所使用的分散劑胺的本質。其在實施例6及9中證明,其中使用實施例D之聚合物比用於實施例6之聚(甲基)丙烯酸烷酯大為改良水去乳化力,即使其含有相同的分散劑胺DMAPA。
在API第II組油中將ISO46複級液壓潤滑劑以實施例A之聚合物(實施例12)與鋅系抗磨液壓添加劑套件調配。使用與實施例12相同的添加劑套件及基油,以聚合物G調配比較的ISO46複級液壓潤滑劑(實施例13)。兩種流體均在Vickers之35VQ25輪葉泵測試中,在以下條件下運作1000小時:壓力=207巴;溫度=95℃;速度=2400rpm。
在1000小時之後目視評定貯槽中有無清漆。表6顯示獲得的結果。其觀察到實施例12之組成物之沈積物及清漆控制優於實施例13之組成物。
在此使用的術語「烴基取代基」或「烴基」以其一般意義使用,其為所屬技術領域者所熟知的。尤其是其表示具有直接附接分子其餘部分之碳原子,且具有主要為烴特徵之基。主要為烴特徵表示取代基中至少70%或至少80%之原子為氫或碳。
烴基之實例包括:(i)烴取代基,即脂肪族(例如烷基或烯基)、脂環族(例如環烷基、環烯基)取代基、芳基、及經芳香族、脂肪族、與脂環族取代的芳香族取代基、以及其中該環係經由分子之另一部分完成(例如2個取代基一起形成環)的環狀取代基;(ii)經取代烴取代基,即含有在本發明內文中不改變取代基的主要烴本質之非烴基(例如鹵(尤其是氯與氟)、羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基、及碸基)之取代基;(iii)雜取代基,即雖然具有主要烴本質,但由碳原子組成的環或鏈中可能含有碳以外的取代基。
可作為烴基之代表性烷基可包括至少1、或至少2、或至少3、或至少4個碳原子,及在一些具體實施例中為至多150、或至多100、或至多80、或至多40、或至多30、或至多28、或至多24、或至多20個碳原子。描述性實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十六基、硬脂基、二十基、二十二基、二十四基、2-丁基辛基、2-丁基癸基、2-己基辛基、2-己基癸基、2-辛基癸基、2-己基十二基、2-辛基十二基、2-癸基十四基、2-十二基十六基、2-十六基十八基、2-十四基十八基、4-甲基-2-戊基、2-丙基庚基、單甲基分支異硬脂基、其異構物、其混合物等。
可作為烴基之代表性烯基包括C2-C28烯基,如乙炔基、2-丙烯基、1-亞甲基乙基、2-丁烯基、3-丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、2-乙基己烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十六烯基、其異構物、其混合物等。
可作為烴基之代表性脂環基包括環丁基、環戊基、與環己基。
代表性芳基包括苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、基、苄基、苯乙基、苯乙烯基、桂皮基、二苯甲基、三苯甲基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、戊基苯基、己基苯基、庚基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十一基苯基、十二基苯基、苄基苯基、苯乙烯化苯基、對異丙苯基苯基、α-萘基、β-萘基、及其混合物。
代表性雜原子包括硫、氧、氮,且包含取代基,如吡啶基、呋喃基、噻吩基、與咪唑基。通常烴基中每10個碳原子有不超過2個,及在一具體實施例中為不超過1個非烴取代基。在一些具體實施例中,烴基中無非烴取代基。
伸烴基為烴基之二價等效物,如伸烷基。
以上參考的各文件均納入此處作為參考。應了解,除了在實施例中或另有明確指示之處之外,本說明中所有的指定材料量、反應條件、分子量、碳原子數量等之數值均以文字「約」修飾。除非另有指示,否則在此參考的各化學物或組成物應解讀為商業等級材料, 其可含有異構物、副產物、衍生物、及其他此種通常了解會在商業等級出現之材料。然而除非另有指示,否則各化學成分之量係排除可習慣上存在於市售材料之任何溶劑或稀釋油而提出。應了解,在此所述的上下限、範圍、及比例限制均可獨立組合。類似地,本發明各要素之範圍及量可連同任何其他要素之範圍或量一起使用。
應了解,以上所揭示及其他的特徵及功能、或其備案的變式,均可組合成許多其他不同的系統或應用。所屬技術領域者可隨之完成各種目前未出現或未預期的備案、修改、變式、或改良,其亦意圖包含於以下的申請專利範圍。
Claims (30)
- 一種液壓流體,其包含:(a)潤滑黏度油;及(b)至少3重量百分比之含羧基互聚物之酯,該互聚物包含衍生自乙烯基芳香族單體之單元、與衍生自羧酸單體之單元,該互聚物亦包括氮官能基,且該互聚物的重量平均分子量為20,000至200,000;及其中該液壓流體至少實質上無聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯。
- 如請求項1之液壓流體,其中該羧酸單體包含α,β-未取代二羧酸或其酐。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該羧酸單體選自由順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、桂皮酸、2-亞甲基戊二酸、及其酐及混合物所組成的群組。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該乙烯基芳香族單體選自由苯乙烯、α-烷基苯乙烯、有核烷基苯乙烯(nuclear alkylstyrenes)、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、乙烯基萘、及其混合物所組成的群組。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物為順丁烯二酐與苯乙烯的共聚物。
- 如請求項5之液壓流體,其中衍生自順丁烯二酐之單元對衍生自苯乙烯之單元的莫耳比例為0.9:1至1.1:1。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯包含由羧基與一種以上具有4至24個碳原子之的醇的反應所形成的羧基之酯。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該互聚物中羧基之 酯衍生自包含至少50重量百分比之C8及更高碳線形醇的醇混合物。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該互聚物中羧基之酯衍生自包含至少0.1重量百分比之C18及更高碳線形醇、或不超過5重量百分比之C18及更高碳線形醇的醇混合物。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該氮官能基由縮合在該互聚物之至少5%之羧基上的含氮部分所提供。
- 如請求項10之液壓流體,其中該含氮部分包含胺基丙基嗎啉與二甲胺基丙胺至少其中之一。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯包含至少0.1重量百分比之氮。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯包含至多1.5重量百分比之氮。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯之主幹中至少90%之單元包含衍生自乙烯基芳香族單體之單元、與衍生自羧酸單體之單元。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之主幹中至少99%之單元包含衍生自乙烯基芳香族單體之單元、與衍生自羧酸單體之單元。
- 如請求項10之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯包含順丁烯二酐/苯乙烯交替共聚物,其經包含至少80重量百分比之具有8至18個碳原子之醇的混合物酯化,且其中該含氮部分包含胺基丙基嗎啉與二甲胺基 丙胺至少其中之一。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯為該液壓流體之至多10重量百分比。
- 如請求項1或2之液壓流體,其進一步包含至少一種包含鋅之磷酸鹽化合物。
- 如請求項18之液壓流體,其中該磷酸鹽化合物選自二烷基二硫代磷酸鋅、二烷基磷酸鋅、及其混合物。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該液壓流體至少實質上無含氮分散劑。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該含羧基互聚物之酯包含小於5重量百分比之衍生自甲基丙烯酸或丙烯酸之單元。
- 如請求項1或2之液壓流體,其進一步包含降凝劑(pour point depressant)。
- 如請求項22之液壓流體,其中該降凝劑為液壓流體之0.05-0.3重量百分比。
- 如請求項22之液壓流體,其中該降凝劑包含聚甲基丙烯酸酯。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該潤滑黏度油包含API第I、II、III、及IV組油至少其中之一。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該液壓流體進一步包含過鹼清潔劑、抗氧化劑、及腐蝕抑制劑至少其中之一。
- 如請求項1或2之液壓流體,其中該液壓流體除了該 互聚物外,至少實質上無分散劑。
- 一種潤滑液壓系統之方法,其包含在液壓系統中將如請求項1或2之液壓流體加壓。
- 一種液壓系統,其包含泵、及藉該泵供應如請求項1或2之液壓流體之裝置。
- 一種如請求項1或2之液壓流體之用途,其係用於液壓系統中。
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