TWI811270B - 馬來酸化大豆油衍生物作爲金屬加工液中的添加劑 - Google Patents

馬來酸化大豆油衍生物作爲金屬加工液中的添加劑 Download PDF

Info

Publication number
TWI811270B
TWI811270B TW107144072A TW107144072A TWI811270B TW I811270 B TWI811270 B TW I811270B TW 107144072 A TW107144072 A TW 107144072A TW 107144072 A TW107144072 A TW 107144072A TW I811270 B TWI811270 B TW I811270B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
composition
alcohol
oil
vegetable oil
water
Prior art date
Application number
TW107144072A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201934732A (zh
Inventor
馬克Ｊ 麥基尼斯
希歐多爾 漢默
Original Assignee
美商盧伯利索公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商盧伯利索公司 filed Critical 美商盧伯利索公司
Publication of TW201934732A publication Critical patent/TW201934732A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI811270B publication Critical patent/TWI811270B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M159/00—Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
    • C10M159/12—Reaction products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M101/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a mineral or fatty oil
    • C10M101/04—Fatty oil fractions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/08—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen
    • C10M105/10—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M105/12—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms monohydroxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/02—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/06—Metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/02—Hydroxy compounds
    • C10M2207/021—Hydroxy compounds having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10—Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • C10M2207/12—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2207/121—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of seven or less carbon atoms
    • C10M2207/123—Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of seven or less carbon atoms polycarboxylic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/40—Fatty vegetable or animal oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/104—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups of alkylene oxides containing two carbon atoms only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/108—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups etherified
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/02—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines
    • C10M2215/04—Amines, e.g. polyalkylene polyamines; Quaternary amines having amino groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/12—Inhibition of corrosion, e.g. anti-rust agents or anti-corrosives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/18—Anti-foaming property
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/24—Emulsion properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/01—Emulsions, colloids, or micelles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

一種自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與一醇混合物之加成物所製備之組成物，其中該醇混合物包含一具有至少9個碳原子的疏水性醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350的甲氧基聚乙二醇。一種金屬加工液，其包含一少於3重量%的組成物，其中該組成物係一單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與一醇混合物之加成物，其中該醇混合物包含一具有至少2個碳原子的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350的甲氧基聚乙二醇。一種改良金屬加工液之安定性及/或潤滑性之方法，其係使用一單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物的加成物之組成物，其中該醇混合物包含一具有至少2個碳原子的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350的甲氧基聚乙二醇。

Description

馬來酸化大豆油衍生物作為金屬加工液中的添加劑
本發明所揭示的技術領域概言之係關於包含馬來酸化大豆油衍生物的金屬加工液。
金屬加工液可廣泛劃分成二種類別：以油為基底及以水為基底。油基液體通常對工件及用於多種金屬加工操作的工具二者提供優良的潤滑性及固有的腐蝕保護性。同樣地，油基液體具有數個值得注意的缺點。首先，它們係「髒的」，即，它們會在工件上留下大量油膩的殘餘物，其必需藉由隨後的清潔操作移除。其次，由於油作為基礎溶劑的成本相對於水本質上較高，它們明顯比水基液體更昂貴。第三，對自工具-工件界面移除熱來說，油基液體幾乎無法和水基液體一樣好，因為與水比較，油的熱容量及導熱度較低。
水基金屬加工液具有一組相配的缺點：水其自身係一種可怕的潤滑劑，其會促進許多金屬腐蝕，其具有高表面張力因此無法良好地溼潤表面，及其係潛在有害的細菌及真菌之生長媒質。因此，傳統上水基金屬 加工液已需要一組複雜的添加劑來修正這些固有缺點。
水基金屬加工液在工業術語中有時指為「冷卻劑」，其可次劃分成三種類別：可乳化油(亦通常稱為「可溶性油」)、合成液及半合成液。
可溶性油係油與油可溶性添加劑在水中的乳液，其典型具有乳狀外觀。典型的可溶性油金屬加工液將由約5-10重量%分散在水中之油相組成。此範圍可依應用而稍微較高或較低。該可乳化油相的主要功能為提供金屬加工操作時的潤滑性(其不由水相提供)。該基油其自身時常將無法提供適當的潤滑性，因此時常會將輔助潤滑添加劑併入油相中。這些潤滑添加劑可係聚合性或寡聚性酯、磷酸烷酯及其類似物。成功的可溶性油調配物的一個關鍵因素為使用來安定該乳液之乳化劑(界面活性劑)包裝(package)。該乳化劑組合必需提供一安定的乳液，其將在數週或甚至數月內不分離，同時亦於提昇的硬水程度下，即，可溶於水的二價陽離子諸如Ca2+及Mg2+存在下保留此性能。水硬度會在金屬加工設備的貯槽中由於鍋爐效應而趨向於隨著時間增加。使用不貴的乳化劑諸如脂肪酸肥皂將趨向於在二價金屬離子存在下沈澱，此可導致該可溶性油乳液去安定化而造成油相分離。可溶性油型式液體的另一個缺點為它們亦被認知為「髒的」，即，它們趨向於在完成的組件上留下明顯的油狀殘餘物。
半合成金屬加工液係類似於可溶性油，除了它們通常包括較少油及較高量的乳化劑外。此導致在乳 液中有較小的微滴尺寸分佈，因此較大的乳液安定性。依油對乳化劑的精確比率及該乳化劑包裝之組成物而定，半合成金屬加工液在外觀上可自乳狀變化至幾乎完全透明、半透明或最典型為模糊的外觀。半合成液的末端使用濃度典型亦在5-10重量%的範圍內。因為在半合成液中有較低的油對乳化劑比率，所產生的乳液典型具有較長的液體壽命及對硬水積聚有較大的容忍度。半合成液由於其調配物將趨向於包括較少不貴的基油及更多昂貴主要呈乳化劑形式的添加劑之事實，通常比可溶性油更昂貴。
合成的金屬加工液不包括油。在合成的金屬加工液中之添加劑全部可溶於水。因此，所產生的液體透明。合成液通常被認知為「乾淨」液體，因為它們會在完成的組件上留下較不值得注意的殘餘物。因為在這些液體中無油相，由合成液體所提供的潤滑性通常趨向於比可溶性油及半合成液差。在合成液體中所擁有的潤滑性可由對金屬表面具親和力之表面活性組分提供。在合成液中通常使用的另一種潤滑機制係以濁點現象為主。對於此目的，通常使用諸如具有水性濁點僅高於室溫的環氧乙烷-環氧丙烷嵌段聚合物之添加劑。在工具-工件界面處的摩擦力將造成局部加熱，此將由於濁點效應而造成這些添加劑相分離。此將於工具-工件界面處在加熱區域中沈積一滑潤性有機相。未經歷局部加熱的該液體大部份仍然透明。
全部三種類別的水性金屬加工液共有一共同 的性能挑戰，而此必需透過併入可溶於水的添加劑解決。換句話說，這些挑戰係腐蝕及生物寄生。在水性金屬加工液中，用以防止腐蝕的第一線防禦為嚴格的pH控制。鐵合金之腐蝕速率可藉由將該金屬加工液的pH保持在鹼性而明顯減低。通常將多種可溶於水的胺，諸如烷醇胺；或無機鹼金屬，諸如鹼金屬碳酸鹽及硼酸鹽併入水性金屬加工調配物中來提供儲備鹼度。
對包括鐵合金之機器切削應用來說，通常使用的pH範圍在約8至10內。但是，對鋁合金來說，pH更大於約9時可造成表面暗色染色，因此典型對用於鋁機器切削的液體進行調配以提供pH在7.5-8.5之範圍內。甚至伴隨著小心的pH控制及併入提供儲備鹼度的化合物，水性金屬加工液幾乎沒有例外地將併入可溶於水的腐蝕抑制劑。經常使用多於一種型式的腐蝕抑制劑，一種型式為抑制鐵合金腐蝕，及另一種型式為抑制鋁或黃色金屬(含銅合金)腐蝕。
第二個主要問題為全部水性金屬加工液面皆會有不想要的生物生長。許多不同物種的細菌、真菌及黴菌皆可使用添加劑及油作為其食物來源在水性金屬加工液中生長。在該液體被寄生後，該金屬加工設備之液體接觸表面通常將因生物膜黏附而變髒，此可造成該設備局部腐蝕及管、線及過濾器堵塞。和腐蝕抑制一樣，pH控制係保護水性金屬加工液不受生物寄生的第一線防禦。通常來說，pH愈高該液體將愈不適宜微生物，及在非常高pH(約10及較高)下，生物寄生不是問題。因為 一些理由，非常高的pH係非所欲的，包括先前提到的鋁染色和呈現出對工作者的皮膚及眼睛接觸危害。為此理由，大部分水性金屬加工液將併入一或多種可溶於水的殺菌成份。
因此，可溶性油及半合成金屬加工液固有地係一複雜的調配物。除了水及基油外，此等調配物典型將需要二或更多種乳化劑、潤滑添加劑、一或多種腐蝕抑制劑、無機鹼、用於儲備鹼度的烷醇胺及一或多種殺菌劑。因此，這些型式的液體包括八或更多種成份(除了水外)並非不常見。
US 2009/0209441「Maleated Vegetable Oils and Derivatives,as Self-Emulsifying Lubricants in Metalworking」描述出大豆油及其它多元不飽和蔬菜油可如何經由與馬來酸酐反應，接著以可溶於水的醇或烷醇胺來開環該酐部分而提供自乳化。但是，這些組成物遭遇到對硬水有非常差的容忍度。
因此，對具有可溶的潤滑劑、在硬水中安定且不需要多重成份之水性金屬加工液有需求。
此外，本發明揭示出一種多官能基組成物，其當加入至金屬加工液時能減少所需要的其它成份量。所揭示的技術提供合適於使用作為可溶性油或半合成金屬加工液之組成物及金屬加工液。與前述提及之傳統種類的水性金屬加工液比較，這些金屬加工液具有明顯較簡單的調配物及較低的整體處理比率。當水性部分的硬 度增加時，該組成物亦會餘留在該溶液中而產生安定的水性金屬加工液。
該組成物可自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與一醇混合物之加成物來製備。該醇混合物可包含一具有至少2個碳原子的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350之甲氧基聚乙二醇。在某些具體實例中，該甲氧基聚乙二醇具有數量平均分子量(Mn)至少350至至少550。
該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油可藉由以馬來酸酐對多元不飽和蔬菜油呈1：<2、1：1.75、1：1.5、1：1.25或1：1之莫耳比率，讓馬來酸酐(MAA)與多元不飽和蔬菜油反應來製備。
在某些具體實例中，然後，可讓該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與一包含醇的醇混合物反應，其中該醇係線性或分枝的C2至C18醇。在其它具體實例中，該醇混合物可包含一線性或分枝的C9至C18醇之疏水性醇(「脂肪醇」)。在其它具體實例中，該疏水性醇可包含至少一種線性或分枝的C9至C11側氧醇、線性或分枝的C12至C14脂肪醇或其組合。
在一個具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油對該醇混合物之莫耳比率範圍可自2：1至1：2。在更另一個具體實例中，該比率可係1：1。在一個具體實例中，該使用來製備該組成物之多元不飽和蔬菜油可係大豆油。
在另一個具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物之加成物係使用鹼金屬鹼或胺進 行鹽析。合適的鹼金屬鹼可包括但不限於鈉或鉀鹼。合適的胺包括三級胺，諸如三級烷醇胺。例示的三級烷醇胺包括但不限於三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺或其混合物。在更另一個具體實例中，該三級胺可包含三乙醇胺。
亦揭示出一種水性金屬加工液組成物，其包含一自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物之加成物所製備的組成物。該組成物可如上所述。在某些具體實例中，該組成物可以少於3重量%之量呈現，以該液體組成物的總重量為基準。在某些具體實例中，當該水具有硬度至少400ppm的CaCO3時，該組成物可保持分散在該液體中，以該液體的總重量為基準。
在更其它具體實例中，揭示出一種潤滑金屬構件的方法。該方法可包括讓該金屬構件與一包含一組成物的水性金屬加工液接觸，其中該組成物係如上所述般自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物的加成物來製備。在某些具體實例中，該金屬構件可係鋁或鋼。
亦揭示出一種藉由將上述組成物加入至一金屬加工液來改良該金屬加工液之安定性及/或潤滑性的方法。在某些具體實例中，該組成物可以少於3重量%之量呈現，以該金屬加工液的總重量為基準。亦揭示出上述組成物之用途，其係用於改良一金屬加工液的安定性及/或潤滑性。
每莫耳大豆油與約1莫耳馬來酸酐反應之大豆油產生一中間物，其當以約2：1：1之莫耳比率與疏水性醇及甲氧基聚乙二醇之組合進一步反應時，提供一能夠調配出極簡單的水性金屬加工液之多官能基材料。當以烷醇胺諸如三乙醇胺(TEA)中和時，該馬來酸化大豆油衍生物具水可分散性及在鋼及鋁之金屬切割及形成應用中具有優良的潤滑性。就此來說，該組成物可以「單一組分」提供來置換傳統可溶性油或半合成金屬加工液，此提供明顯減低成本及複雜性。這些「單一組分」金屬加工液在硬水中具有好的安定性，及不包括磷、硫、硼或重金屬。與習知可溶性油及半合成金屬加工濃縮劑的處理比率5-10重量%比較，該組成物或「單一組分」金屬加工濃縮劑之有用的處理比率範圍係少於該金屬加工液的總重量之4重量%，或係0.5至3重量%，或1-2重量%。
此外，揭示出一種多官能基組成物，其當加入至一金屬加工液時能減少所需要的其它成份量。下列將藉由非為限制的闡明描述出多種特徵及具體實例。
該組成物可自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物反應之加成物來製備。該醇混合物可包含一具有至少2個碳原子的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350的甲氧基聚乙二醇。在某些具體實例中，該甲氧基聚乙二醇具有數量平均分子量(Mn)至少350至至少 550。於本文中所描述的甲氧基聚乙二醇材料之數量平均分子量係藉由終端OH基團之羥基數滴定法來測量。
於製得該組成物的合適油上未過度限制及包括具有平均至少一個多元不飽和脂肪酸尾部之任何三酸甘油酯油，諸如亞麻油酸或次亞麻油酸。用語「三酸甘油酯油」代表相同或混合脂肪酸的甘油三酯。脂肪酸指為具有碳鏈長度C12至C22之直鏈單羧酸。
例示的三酸甘油酯油包括蔬菜油。蔬菜油係不貴、容易獲得、具有好的潤滑性之可再生的原料。大豆油係較佳，偏愛大豆油優於本文所提到之任何可替代的三酸甘油酯油並無化學或性能基礎，此純粹為經濟基礎，此係由於其成本低及商業豐富。於本文中有用可替代的三酸甘油酯油有例如玉米油、葵花油、紅花油、亞麻籽油、棉籽油、桐油、花生油、脫水蓖麻油及其類似物。
但是，三酸甘油酯油通常不溶於水，如此為了使用在水基金屬加工液中，它們必需(a)經乳化，或(b)經由化學官能化以提供可溶於水或可分散。蔬菜油(包括大豆油及相關的不飽和三酸甘油酯)之官能化可經由高溫狄耳士-阿德爾(Diels-Alder)及/或烯反應達成。
在這些反應中，該蔬菜油可與缺電子烯反應。合適的缺電子烯包括但不限於馬來酸、反丁烯二酸、檸康酸、檸康酸酐、衣康酸、衣康酸酐、溴馬來酸酐、及二氯馬來酸酐、及馬來酸酐(MAA)。在一個具體實例中，該烯烴係馬來酸酐。
此技術不限於單一理論，但是，咸信所揭示的多元不飽和蔬菜油與缺電子烯之加成物主要為狄耳士-阿德爾反應的加成物。此係以所揭示的加成物之IR及溼式化學分析為基準。此外，為了闡明性目的，接下來將僅顯示出馬來酸酐與大豆油的狄耳士-阿德爾加成物，將忽視任何較少量的烯型式加成物。
在馬來酸酐與大豆油間之熱反應會產生如在下列闡明的物種混合物。不管使用於該反應之馬來酸酐對大豆油的莫耳比率，將製造出下列所顯示出的四種物種各者至某些程度，因為三酸甘油酯的每個脂肪酸尾巴彼此各自獨立地反應。
在馬來酸化大豆油中的典型物種
Figure 107144072-A0202-12-0011-2
Figure 107144072-A0202-12-0011-3
Figure 107144072-A0202-12-0011-4
Figure 107144072-A0202-12-0011-5
馬來酸酐對大豆油的莫耳比率改變僅改變上述顯示出的這些物種之相對比例。較低的MAA：大豆油比率將增加未反應的大豆油及單馬來酸化物種之量，然而較高的MAA：大豆油比率將有利於二及三馬來酸化物種。但是，已驚人地發現，使用較低的MAA：大豆油比率所製造之加成物當將其加入至金屬加工液時，其顯露出授予更多潤滑性，雖然未反應的大豆油程度增加，此導致單馬來酸化物種更有效的結論。因此，可將MAA：大豆油之比率調整至有利於製造出單馬來酸化物種。
此外，在某些具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油可藉由以馬來酸酐對多元不飽和蔬菜油係1：<2、1：1.75、1：1.5、1：1.25或1：1之莫耳比率，讓馬來酸酐與多元不飽和蔬菜油反應來製備。亦可使用較高的比率，諸如約1.2：1。
然後，讓該狄耳士-阿德爾反應產物與醇混合物反應以打開所附加的酐部分之環。就此而論，在某些具體實例中，該醇混合物可包含一具有至少2個碳原子的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350之甲氧基聚乙二醇。在某些具體實例中，該甲氧基聚乙二醇具有數量平均分子量(Mn)350至550。在某些具體實例中，該醇混合物包含一係線性或分枝的C2至C18醇之醇。在其它具體實例中，該醇可係線性或分枝的C9至C18疏水性醇(「脂肪醇」)。在更另一個具體實例中，該疏水性醇可包含至少一種線性或分枝的C9至C11側氧醇、線性或分枝的C12至C14脂肪醇或其組合。可藉由將反應物的溫度 增加至90至150℃來促進該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與該醇混合物之反應。在某些具體實例中，該反應溫度係至少135℃。
在一個具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油對醇混合物之莫耳比率範圍可自2：1至1：2。在更另一個具體實例中，該莫耳比率可係1：1。在一個具體實例中，該使用來製備該組成物的多元不飽和蔬菜油可係大豆油。
該合成方法的最後步驟包括中和由該開環反應所形成之半酸/半酯的半羧酸。此羧酸可以任何方便的鹼中和，以便所產生的鹽將在水中自乳化。在一個具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物之加成物可使用鹼金屬鹼或胺進行鹽析。在某些具體實例中，該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與該醇混合物之加成物可分散於水中及可以鹼金屬氫氧化物或碳酸鹽或胺將pH調整至8-10。
合適的鹼金屬鹼可包括但不限於鈉或鉀鹼。例示的鈉或鉀鹼有氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉及碳酸鉀。合適的胺包括三級胺，諸如三級烷醇胺。例示的三級烷醇胺包括但不限於三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺或其混合物。在更另一個具體實例中，該三級胺可包含三乙醇胺。
亦揭示出一種自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物之加成物所製備的水性金屬加工液。該組 成物可如上所述。在某些具體實例中，該組成物可以少於3重量%之量存在，以該水性金屬加工液的總重量為基準。在某些具體實例中，當該水具有硬度大於400ppm CaCO3時，以該液體的總重量為基準，該組成物可保持均勻地分散在該液體中。
在更其它具體實例中，揭示出一種潤滑金屬構件的方法。該方法可包括讓該金屬構件與一包含一組成物的水性金屬加工液接觸，其中該組成物係如上所述自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與醇混合物之加成物製備。在某些具體實例中，該金屬構件可係鋁或鋼。
亦揭示出一種藉由將上述組成物加入至一金屬加工液來改良該金屬加工液之安定性及/或潤滑性的方法。在某些具體實例中，該組成物可以少於4重量%之量存在，以該金屬加工液的總重量為基準。亦揭示出上述組成物的用途，其係用於改良金屬加工液的安定性及/或潤滑性。
金屬加工液
在一個具體實例中，該組成物係一種金屬加工液。典型的金屬加工液應用可包括金屬移除、金屬形成、金屬處理及金屬保護。在某些具體實例中，該金屬加工液可包含水及少於4重量%的上述組成物，以該金屬加工液的總重量為基準。
可將選擇性額外材料併入該金屬加工液中。典型完成的金屬加工液可包括摩擦力改質劑、潤滑性輔助(除了上述組成物外)諸如脂肪酸及蠟、抗磨損劑、極 壓試劑、分散劑、腐蝕抑制劑、正常及高鹼性清潔劑、殺菌劑、金屬去活化劑或其混合物。
實施例 馬來酸化大豆油之合成
一般程序：以1：1之莫耳比率結合馬來酸酐(「MAA」)的固態磚與大豆油(「SYBO」)及在慢慢充入之N2下直接加熱至200-220℃。藉由紅外線光譜監視MAA之消耗。MAA之消耗係由在840cm-1處的波峰消失指示出。當IR指示出MAA已消耗時，冷卻該配料產生暗琥珀色的黏液體。不需要過濾或其它純化，然而在燒煮(cookout)結束時，可使用表面下吹氮來驅除任何未反應的微量MAA。產率幾乎定量。當在220℃下進行時，該反應典型在約3小時內完成。保持該反應混合物較長時間，最高大約6小時，以保證微量MAA完全消耗掉而不具有任何有害效應。
一般熟練人士將了解馬來酸化大豆油與該醇及甲氧基聚乙二醇之反應可直接在該馬來酸化步驟後及在相同反應容器中進行，或在非特定時間時期後及/或在不同反應容器中進行。
馬來酸化大豆油與醇及MPEG之反應
一般程序：在約20至40℃下混合馬來酸化大豆油、醇及甲氧基聚乙二醇(「MPEG」)，然後將其加熱至135℃。維持讓氮慢慢充入通過該蒸氣空間，及將該蒸氣排出通過一迴流冷凝器以最小化蒸發損失。藉由紅外線光譜，藉由監視在約1780cm-1處之酐波峰消失來 追蹤該反應之發展。當此波峰停止收縮時，在醇、MPEG及馬來酸化大豆油間之反應完成。若使用較低Mw的醇時，可有利地在此點施加真空以剝除任何未反應的醇。這些反應的產物通常係透明、適度黏的琥珀色液體。不需要過濾或其它純化。產率通常非常接近定量。可發生少量揮發性醇損失。下列表1顯示出多個實施例製備「實施例製備」。
Figure 107144072-A0202-12-0017-6
測試上述每個實施例製備在水性金屬加工液中的安定性(「硬水安定性測試」)及潤滑性(「Microtap測試」)性能。
硬水安定性測試
呈現如為硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽的鈣及鎂離子會造成水變硬。這些可溶於水的二價金屬離子可與二莫耳的脂肪羧酸鹽陰離子錯合以提供黏稠狀、不溶於水的鹽，將其自該水性金屬加工液分離及可造成在金屬加工設備中的線、過濾器及噴嘴弄髒。因為這些硬水離子在金屬加工設備貯槽中的濃度會由於鍋爐效應而隨著時間增加，硬水安定性或水性金屬加工液阻擋於提昇的鈣及鎂離子程度存在下黏稠狀沈積物分離之能力係性能準則。
水硬度通常以每百萬份(ppm)碳酸鈣表示，將全部二價金屬離子轉換成相等的Ca2+莫耳數及亦假設碳酸鹽(CO3 2-)係唯一的抗衡陰離子。具有硬度200、400、600、800、1000及2000ppm CaCO3的鈣硬水儲備原液係藉由將適當量的CaCl2˙H2O溶解進去離子水中來製備。
每加侖的喱數(gpg)係一水硬度單位，其係定義為1喱(64.8毫克)的碳酸鈣溶解在1美式加侖水(3.785升)中。此轉變成每百萬17.1份的碳酸鈣(ppm)。具有額定硬度每加侖800喱之混合鈣/鎂硬水濃縮劑係藉由將322克CaCl2˙2H2O及111克MgCl2˙6H2O溶解在20,000克去離子水中來製備。在此濃縮劑中，鈣對鎂的莫耳比 率係4：1。以去離子水來稀釋此800gpg濃縮劑以提供硬度5、10、20、40及80gpg之混合Ca/Mg儲備原液。這些混合Ca/Mg硬水儲備原液意謂著模仿當機器切削一通常在合金中包括明顯量的鎂之鋁合金時，通常會遭遇到之狀況。
此後，若水硬度係以ppm單位表示時，其指為僅有鈣的硬水儲備原液，然而若該水硬度係以每加侖的喱數(gpg)表示時，其指為混合鈣/鎂硬水儲備原液。將小量可溶於水的染料加入每個硬水儲備原液以輔助在稀釋的金屬加工液中發生之任何分離顯像。
將實驗及參考金屬加工液濃縮劑分散進該硬水儲備原液中。將這些稀釋的混合物放置在100毫升量筒中及檢驗該液體在靜置過夜或三天後於頂端上之油或乳脂分離。在某些情況中，該稀釋劑係藉由在溫育時期期間將該量筒放置在40℃烘箱中受熱應力。要注意任何分離的油或乳脂是否容易地以溫和攪動再分散。
Microtap測試
對Microtap測試來說，使用在攻絲(切割或形成螺紋)進預鑽的孔洞中期間所產生的扭力來評估該實驗及參考水性金屬加工液於金屬移除操作中之潤滑性能。測試工具係由德國Munich的Microtap GmbH製造之TTT Tapping-Torque-Testsystem。
Microtap測試係在二種不同金屬合金1018鋼及6061鋁上進行。鋼樣品係以530rpm形成攻絲及鋁樣品係以660rpm形成攻絲。攻絲係貫穿孔；孔洞直徑 係5毫米；形成螺絲攻係M6x1，75%螺紋深度。在每個實驗期間，使用商業半合成金屬加工液作為該參考液體，以便保證該測試係一致地進行。對在1018合金鋼上的測試來說，該參考液體係稀釋至10重量%處理比率；及對在6061合金鋁上的測試來說係至5重量%。
為了自攻絲扭力測量來辨析金屬加工液以獲得最有用的資訊，一起使用實驗模型與統計學分析。候選及參考液體之進行順序係隨機化，以便該液體差異不受該攻絲是否發生在長條上影響。使用多種預測的變數來擬合一般線性模型。自該一般線性模型來估計在該候選液體與參考液體間之log-轉換結果的平均差異。使用單一步驟、多重比較程序來獲得這些平均差異的95%信賴區間。然後，產生含有誤差槓的長條圖以顯示出候選液體相對於參考液體的效率。候選液體的相對效率係定義為平均候選結果對平均參考結果之比率。
對全部接著發生的測試來說，參考液體係設定為100%相對效率。然後，使用下列式來計算候選液體的相對效率。
相對效率=(參考液體的扭力)/(候選液體的扭力)x100%
全部實施例製備的安定性及潤滑性測試結果係總整理在下列。
闡明性結果 實施例1：製備8-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1：1
將製備8的產物以1.0重量%分散在包含0.5重量%TEA及染料之不同Ca硬度的水中。在40℃下溫育這些水性分散液過夜及檢驗分離跡象。水硬度程度係0、200、400、600、800及1000ppm。在0ppm硬度溶液中觀察到~2體積%的乳脂分離，在200及400ppm下~1體積%及在600至1000ppm下無乳脂分離。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap在1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。Microtap測試結果係顯示在表2中。
Figure 107144072-A0202-12-0021-7
實施例2：製備8-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1：1
將製備8之產物以1.0重量%分散在包含0.5 重量%之五種不同三級胺的去離子水中。將這些水性分散液放置在Casio燒瓶中及在40℃下溫育過夜及檢驗分離跡象。
A. 三乙醇胺(TEA) 2.7%乳脂分離
B. N,N-二甲基乙醇胺(DMEA) 0.6%乳脂
C. N-丁基二乙醇胺(BDELA) 0.5%乳脂
D. N,N-二乙基乙醇胺(DEEA) 0.4%乳脂
E. N,N-二丁基乙醇胺(DBEA) 0.4%乳脂
全部乳脂層皆容易再分散。全部五種稀釋劑皆在乳脂層再分散後藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試。Microtap測試結果係顯示在表3中。
Figure 107144072-A0202-12-0022-8
實施例3：製備8-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1：1
將製備8之產物係以1.0重量%分散在包括0.5重量%TEA及染料的自來水(~115ppm硬度)中。製備700克的此摻合物。將此摻合物放置在40℃烘箱中及留下溫育。在不同時間處採取樣品及在Microtap上測試。
A. 0天(在放入烘箱中之前的樣品)
B. 1天，在40℃下
C. 4天，在40℃下
D. 8天，在40℃下
當熱老化該樣品時，注意到底部小量脫離。此脫離容易以溫和攪動再懸浮。在採取樣品B-D前搖晃主樣品。參考液體不溫育。製備8在溫育後之結果係顯示在下列表4中。
Figure 107144072-A0202-12-0023-9
實施例4：製備9-SYBO+MAA+MPEG 350+FOH-9 2：2：1：1
製備9闡明馬來酸化大豆油在與醇及MPEG 反應前不分離之方法。製備9之產物係以1.0重量%分散在包括0.25重量%TEA、0.20重量%N,N-伸甲基雙馬福啉(抗微生物劑)及染料之不同硬度的水中。水硬度程度係如在實施例1中般。將這些水性分散液留在室溫下過夜及檢驗分離跡象。乳脂分離基本上與在實施例1中相同。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。Microtap測試結果係顯示在表5中。
Figure 107144072-A0202-12-0024-10
實施例5：製備10-1：1重量的製備6與製備7之摻合物
以1：1重量比率一起摻合製備6及製備7之產物來製造製備10。將此摻合物以1.0重量%分散在包含0.5重量%TEA及染料之不同硬度的水中。水硬度程 度係如在實施例1中般。在40℃下溫育這些水性分散液過夜及檢驗分離跡象。參考液體不進行溫育。乳脂分離在0ppm及200ppm硬度下係少於0.5體積%。在較高硬度程度下無乳脂分離。乳脂層容易再分散。製備10具有比類似「反應」的製備8之產物少的乳脂分離。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部稀釋劑。製備10之Microtap結果係顯示在表6中。
Figure 107144072-A0202-12-0025-12
實施例6：製備10-1：1重量之製備6與製備7的摻合物
此係使用更多應力條件來重覆實施例5。加入額外2000ppm的水硬度程度及40℃溫育時期增加至三天。參考液體不進行溫育。乳脂分離在0ppm及200ppm硬度下係少於0.5體積%。在400-1000ppm硬度程 度下有些微至無乳脂分離。在2000ppm硬度下有約1體積%乳脂分離。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表7中。
Figure 107144072-A0202-12-0026-13
實施例7：製備13-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1：1與製備14-1：1重量之製備11與製備12與摻合物之比較
一起比較在硬度0ppm、400ppm及1000ppm之包含0.5重量%TEA及染料的水中呈1重量%程度的製備13及製備14之產物。在40℃下溫育這些水性分散液 過夜及檢驗分離跡象。參考液體不進行溫育。製備13分散液具有比製備14分散液更多的乳脂分離。製備14分散液亦具有更多的乳狀外觀。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑，及結果係顯示在下列表8中。
Figure 107144072-A0202-12-0027-14
實施例8：製備15-1.0-MAA SYBO+MPEG 450+FOH-1214 2：1：1
將製備15以1.0重量%分散在包括0.5重量%TEA及染料且最高2000ppm的不同硬度之水中。在40℃下溫育這些水性分散液過夜及檢驗分離跡象。參考液體不進行溫育。在硬度程度400-2000ppm下有些微至無乳脂分離。在蒸餾水中有約2體積%乳脂分離，及在 硬度200ppm的水中係1體積%。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部七種稀釋劑，及顯示在下列表9中。
Figure 107144072-A0202-12-0028-15
比較例9：製備16-1.0-MAA SYBO+TEG-Me+FOH-1214 2：1：1
將製備16(比較用)以1.0重量%分散在包含0.5重量%TEA及染料且最高2000ppm的不同硬度之水中。在40℃下溫育這些水性分散液過夜及檢驗分離跡象。在硬度大於200ppm的稀釋劑中觀察到明顯的油層分離。由於油分離而沒有進行Microtap測試。結論為具有分子量164.2的三甘醇單甲基醚太短而無法提供所需 要的硬水安定性。
實施例10：製備17-1.0-MAA SYBO+MPEG 450+1-己醇2：1：1
按照實施例8來測試製備17。在0硬度水中的乳脂分離係~2體積%，在200ppm硬度下~1體積%，及在400-2000ppm下觀察到微量乳脂。乳脂層容易再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部七種稀釋劑。製備17的Microtap結果係顯示在表10中。
Figure 107144072-A0202-12-0029-16
比較例11：製備18-1.0-MAA SYBO+TEG-Me+1-己醇2：1：1
將製備18以1.0重量%分散在包括0.5重量%TEA及染料且最高2000ppm的不同硬度之水中。在40℃下溫育這些水性分散液過夜及檢驗分離跡象。在全部稀釋劑中皆觀察到明顯的油層分離；硬度大於600ppm時油分離特別嚴重。由於油分離並無進行Microtap測試。結論(與實施例9一起)為三甘醇單甲基醚太短而無法提供所需要的硬水安定性。
實施例12：製備13、19及20
此係三種相關材料的並排比較，其中該等材料的差異僅有在醇部分中之碳數目。
˙製備13=1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1：1
˙製備19=1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-1214 2：1：1
˙製備20=1.0-MAA SYBO+MPEG 350+1-己醇2：1：1
將這些樣品分散在含有0.5重量%TEA及染料之0ppm、400ppm及800ppm硬水中。在40℃下溫育該等水性分散液三天及檢驗分離跡象。乳脂層在全部樣品中皆容易地藉由單次倒轉量筒再分散。上述液體的安定性結果係顯示在下列表11中。
Figure 107144072-A0202-12-0030-17
在乳脂再分散後，藉由Microtap潤滑性來評 估於1018鋼及6061鋁上測試全部樣品。結果係顯示在下列表12中。
Figure 107144072-A0202-12-0031-18
實施例13：製備13、19及20
此係類似於實施例12，除了該液體不進行熱應力外。將這些樣品分散在含有0.5重量%TEA及染料的0ppm、400ppm及800ppm硬水中。在室溫下溫育該等水性分散液過夜及檢驗分離跡象。乳脂層在全部樣品中皆容易地藉由單次倒轉量筒再分散。安定性結果係顯示 在下列表13中。
Figure 107144072-A0202-12-0032-19
在再分散後，藉由Microtap評估於1018鋼及6061鋁上測試全部樣品。結果係顯示在下列表14中。
Figure 107144072-A0202-12-0032-20
實施例14：製備21-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH-9 2：1.05：0.95
對在製備21上的安定性及潤滑性測試來說，在此實施例中一起使用硬度80、40、20、10及5喱之混合Ca/Mg硬水與去離子(「DI」)水。在這些硬度之每種中，以0.5重量%TEA將製備21稀釋成1重量%，及在40℃烘箱中溫育該等稀釋劑過夜及視察分離跡象。在DI水中有~2體積%乳脂，在5gpg中係~1體積%，在10gpg中係微量乳脂，及在80gpg中係~6體積%乳脂。乳脂層容易地再分散。在乳脂層再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。Microtap結果係顯示在下列表15中。
Figure 107144072-A0202-12-0033-21
實施例15：製備22-1.0-MAA SYBO+MPEG 350+FOH- 9 2：0.95：1.05
使用製備22來製得用於實施例15的樣品。稀釋劑及熱應力係如在實施例14中所描述。在DI水中有~2體積%乳脂，在5gpg中係~1體積%，在10gpg中係微量乳脂，及在80gpg中係~2體積%乳脂。乳脂層容易地再分散。在乳脂再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表16中。
Figure 107144072-A0202-12-0034-22
實施例16：製備23-SYBO+MAA+MPEG 350+FOH-9 2：2：1：1
製備23係「一鍋式」實施例，其中將該馬來酸化大豆油直接帶進與甲氧基聚乙二醇及脂肪醇之反應 而沒有預先分離。對製備23來說，稀釋劑及熱應力係如在實施例14中所描述般。在稀釋劑中的乳脂分離實際上難以與在實施例15中所看見者辨別。乳脂層容易地再分散。在乳脂再分散後，藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表17中。
Figure 107144072-A0202-12-0035-24
實施例17：製備24-1.1-MAA SYBO+MPEG 350+2-PH(2：1：1)
製備24在該醇混合物中使用分枝醇(2-丙基庚醇)。稀釋劑及熱應力係如在實施例14中所描述般。在稀釋劑中的乳脂分離基本上與在實施例15中所看見者相同，除了在80gpg稀釋劑中無乳脂外。在全部情況 中，乳脂層容易地再分散。藉由Microtap於1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表18中。
Figure 107144072-A0202-12-0036-25
比較例18：製備26-1.0-MAA SYBO+TEA 1：1
製備26係在US 2009/0209441中所揭示的組成物之實施例。將製備26之產物以1.5重量%分散在包括染料的0、200、400、600、800及1000ppm硬水中。在40℃下溫育這些水性分散液三天及檢驗分離跡象。在>400ppm水硬度下發生或多或少的完全脫離；黏稠狀殘餘物下沈至較高硬度的稀釋劑底部。0ppm稀釋劑幾乎透明。在乳脂層再分散後，藉由Microtap評估於6061鋁及1018鋼上測試0、200及400ppm稀釋劑。結果係 顯示在下列表19中。亦要注意的是，在室溫下，於過幾天的時期內，同樣地在400ppm硬度稀釋劑中發生沈澱。
Figure 107144072-A0202-12-0037-26
比較例19：製備7-1.0-MAA SYBO+FOH-9 1：1(無MPEG)
製備7不具有任何甲氧基聚乙二醇。製備7之產物容易以1重量%分散在含0.5%TEA的DI水中，以提供具有~1體積%乳脂分離的乳液。但是，在含有0.5%TEA之200ppm及較高硬度的水中，該材料將不分散。觀察到基本上油相完全分離且幾乎透明的水在下方。此闡明沒有該MPEG部分時，完全缺乏硬水容忍度。
比較例20：製備12-1.0-MAA SYBO+MPEG 350 1：1
對製備12來說，僅使用MPEG；無具有至少9個碳原子的疏水性醇(脂肪醇)。將製備12以1重量%與0.5重量%TEA及染料溶解在混合Ca/Mg硬水中，如於實施例14中般。在40℃下溫育該等稀釋劑過夜，然後在室溫下額外五天。在任何樣品中無乳脂或油分離。全部稀釋劑皆係透明至非常輕微地模糊，此係微乳液的 象徵。藉由Microtap在1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表20中。
Figure 107144072-A0202-12-0038-27
比較例21：製備25-1.1-MAA SYBO+PEG 1000+FOH-9 2：1：1當量
在製備25中，使用PEG取代MPEG。PEG具有二個-OH基團而非一個，其一起耦合二個馬來酸化大豆油分子而產生較高分子量分佈。製備25之產物呈模糊及最終分離成二相。製備25不容易以1重量%分散在含有0.5%TEA的水中。此實施例闡明該單官能基的MPEG比二官能基的PEG佳。
實施例22：製備27-1.0-MAA SYBO+乙醇+MPEG 350 2：1：1
對製備27來說，使用非常低Mw醇(乙醇)與MPEG 350組合來與馬來酸化大豆油反應。將製備27以1重量%與0.5重量%TEA溶解在混合Ca/Mg硬水中，如在實施例14中般。在40℃下溫育該等稀釋劑過夜。藉由Microtap在1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表21中。
Figure 107144072-A0202-12-0039-28
實施例23：製備28-1.0-MAA SYBO+油醇+MPEG 350 2：1：1
對製備28來說，使用較高的Mw醇(油醇)與MPEG 350組合來與馬來酸化大豆油反應。將製備28以1重量%與0.5重量%TEA溶解在混合Ca/Mg硬水中，如在實施例14中般。在40℃下溫育該等稀釋劑過夜。 藉由Microtap在1018鋼及6061鋁上測試全部六種稀釋劑。結果係顯示在下列表22中。
Figure 107144072-A0202-12-0040-29
除非其它方面有指示出，否則於本文中所指出的每種化學或組成物應該解釋為商業等級材料，其可包括異構物、副產物、衍生物及其它正常了解係存在該商業等級中之此等材料。
已知上述某些材料可在最後調配物中交互作用，使得最後調配物之組分可與最初加入的那些不同。例如，金屬離子(例如，Ca2+及Mg2+)可漂移至其它分子的其它酸性或陰離子位置。因此形成的產物，包括在將本發明之組成物使用於其意欲用途後所形成的產物，可無法容許容易地描述出。然而，在本發明之範圍內包括 全部的此改質及反應產物，本發明包括藉由混合上述組分所製備之組成物。
上述指出的任何文件係以參考之方式併入本文，包括主張優先權的任何先前申請案，不論上述是否特別列出。所提及的任何文件不允許此文件在任何管轄權中限定為先述技藝或構成熟練人士的一般知識。除了在實施例中或其它方面有詳盡指示出外，於本說明中具體指出的材料、反應條件、分子量、碳原子數及其類似項目之量的全部數字量欲了解為由用字「約」修飾。要瞭解的是，於本文中提出之上及下量、範圍及比率限制可各自獨立地結合。類似地，本發明之每種元素的範圍及量可與任何其它元素的範圍或量一起使用。
如於本文中所使用，過渡用語「包含(comprising)」係與「包括(including)」、「含有(containing)」或「其特徵為」同義，其具包容性或開放式及不排除額外未敘述的元素或方法步驟。但是，在本文的「包含」之每個列舉中，意欲該用語亦包括措辭「實質上由...組成」及「由...組成」作為另一個具體實例，其中「由...組成」排除未具體指出的任何元素或步驟，及「實質上由...組成」准許內含不顯著影響該組成物或方法在考慮下之基本及新穎特徵的額外未敘述的元素或步驟。
雖然為了闡明本發明的目的已經顯示出某些典型具體實例及細節，將由熟悉此技藝之人士明瞭，可在其中製得多種改變及修改而沒有離開本發明之範圍。 就這一點而言，本發明的範圍欲僅由下列申請專利範圍限制。

Claims (22)

  1. 一種自單馬來酸化多元不飽和蔬菜油與一醇混合物之加成物所製備之組成物，其中該醇混合物包含線性或分枝的C2至C18的醇及具有數量平均分子量(Mn)至少350的甲氧基聚乙二醇。
  2. 如請求項1之組成物，其中該甲氧基聚乙二醇具有數量平均分子量(Mn)350至550。
  3. 如請求項1之組成物，其中該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油係藉由混合馬來酸酐與多元不飽和蔬菜油而製備，其中相對於每1莫耳馬來酸酐，多元不飽和蔬菜油的量爲少於2莫耳。
  4. 如請求項3之組成物，其中馬來酸酐對多元不飽和蔬菜油呈1：1.75、1：1.5、1：1.25或1：1之莫耳比率。
  5. 如請求項1之組成物，其中該醇係一疏水性醇，其包含至少一種線性或分枝的C9至C11側氧醇、線性或分枝的C12至C14脂肪醇或其組合。
  6. 如請求項1之組成物，其中該單馬來酸化多元不飽和蔬菜油對該醇混合物之莫耳比率範圍係2：1至1：2。
  7. 如請求項1之組成物，其中該多元不飽和蔬菜油係大豆油。
  8. 如請求項1之組成物，其中該加成物係使用鹼金屬鹼或胺進行鹽析。
  9. 如請求項8之組成物，其中該鹼金屬鹼係鈉或鉀鹼。
  10. 如請求項8之組成物，其中該胺係三級胺。
  11. 如請求項10之組成物，其中該三級胺係三級烷醇胺。
  12. 如請求項11之組成物，其中該三級胺包含下列之至少一種：三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺或其混合物。
  13. 如請求項10至12中任一項之組成物，其中該三級胺包含三乙醇胺。
  14. 一種水性金屬加工液體(aqueous metalworking fluid)，其包含如請求項1至13中任一項之組成物。
  15. 如請求項14之液體，其中該組成物係以少於3重量%之量存在，以該液體的總重量爲基準。
  16. 如請求項14或15之液體，其中當該液體具有硬度至少400ppm的CaCO3時，以該液體的總重量爲基準，該組成物保持分散在該液體中。
  17. 一種潤滑金屬構件之方法，該方法包含讓該構件與如請求項14至16中任一項之液體接觸。
  18. 如請求項17之方法，其中該金屬構件係鋁或鋼。
  19. 一種改良金屬加工液體的安定性及/或潤滑性之方法，該方法包含將如請求項1至13中任一項之組成物加入至該金屬加工液體。
  20. 如請求項19之方法，其中該組成物係以少於3重量%之量存在，以該金屬加工液體的總重量爲基準。
  21. 一種如請求項1至13中任一項之組成物之用途，其係用於改良該金屬加工液體的安定性及/或潤滑性。
  22. 如請求項21之用途，其中該組成物係以少於3重量%之量存在，以該金屬加工液體的總重量爲基準。
TW107144072A 2017-12-08 2018-12-07 馬來酸化大豆油衍生物作爲金屬加工液中的添加劑 TWI811270B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762596334P 2017-12-08 2017-12-08
US62/596,334 2017-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201934732A TW201934732A (zh) 2019-09-01
TWI811270B true TWI811270B (zh) 2023-08-11

Family

ID=65139087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107144072A TWI811270B (zh) 2017-12-08 2018-12-07 馬來酸化大豆油衍生物作爲金屬加工液中的添加劑

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11208612B2 (zh)
EP (2) EP3720934B1 (zh)
JP (2) JP7254805B2 (zh)
KR (1) KR20200096783A (zh)
CN (2) CN111479909B (zh)
CA (1) CA3085059A1 (zh)
TW (1) TWI811270B (zh)
WO (1) WO2019113068A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3085059A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-13 The Lubrizol Corporation Maleated soybean oil derivatives as additives in metalworking fluids

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090209441A1 (en) * 2004-01-09 2009-08-20 The Lubrizol Corporation Maleated vegetable oils and derivatives, as self-emulsifying lubricants in metalworking
CN105199856A (zh) * 2014-05-26 2015-12-30 广州米奇化工有限公司 一种植物油改性的自乳化酯及其制备方法
CN107404872A (zh) * 2015-03-25 2017-11-28 亨斯迈石油化学有限责任公司 用作农业化学惰性成分的马来酸化的天然油衍生物

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2188887A (en) * 1938-09-26 1940-01-30 Edwin T Clocker Oily dispersion material
JPS517274B2 (zh) * 1971-11-27 1976-03-06
US5011630A (en) * 1985-06-07 1991-04-30 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Emulsifiable triglyceride compositions
US5030388A (en) * 1985-06-07 1991-07-09 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Emulsifiable triglyceride compositions
DK653488D0 (da) * 1988-11-23 1988-11-23 Esti Kemi Aps Smoeremiddel
EG19610A (en) * 1990-10-12 1995-07-27 Procter & Gamble Cleansing compositions
RO114624B1 (ro) * 1996-05-24 1999-06-30 Icerp Sa Concentrat emulsionabil, pentru fluide de prelucrare a metalelor
EP1419227A4 (en) * 2001-04-26 2005-06-08 Castrol Ltd FLUID ADDITIVE COMPOSITION FOR METAL PROCESSING
CA2562255C (en) * 2004-04-06 2013-01-29 Rodney Lee Cravey Pour point depressant additives for oil compositions
KR100761557B1 (ko) 2007-04-27 2007-10-04 조선대학교산학협력단 대두유를 이용한 수용성 금속가공유의 제조방법 및 이를이용한 금속가공유
US20090149359A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Hundley Lloyd E Formulation of a metal working fluid
US8317973B2 (en) * 2009-11-11 2012-11-27 Kemira Chemical, Inc. Polyester surfactants for deinking
WO2015120418A1 (en) * 2014-02-08 2015-08-13 Ethox Chemicals, Llc High performance, water-dilutable lubricity additive for multi-metal metalworking applications
EP3187254B1 (en) * 2015-12-30 2020-09-02 Italmatch SC, LLC Polymeric emulsifier and lubricity additives for aqueous metal removal, forming, rolling or other applications
CA3085059A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-13 The Lubrizol Corporation Maleated soybean oil derivatives as additives in metalworking fluids
CN109439383B (zh) * 2018-10-31 2021-09-28 广州米奇化工有限公司 自乳化酯及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090209441A1 (en) * 2004-01-09 2009-08-20 The Lubrizol Corporation Maleated vegetable oils and derivatives, as self-emulsifying lubricants in metalworking
CN105199856A (zh) * 2014-05-26 2015-12-30 广州米奇化工有限公司 一种植物油改性的自乳化酯及其制备方法
CN107404872A (zh) * 2015-03-25 2017-11-28 亨斯迈石油化学有限责任公司 用作农业化学惰性成分的马来酸化的天然油衍生物

Also Published As

Publication number Publication date
TW201934732A (zh) 2019-09-01
CA3085059A1 (en) 2019-06-13
JP2021505737A (ja) 2021-02-18
EP4249573A1 (en) 2023-09-27
CN111479909A (zh) 2020-07-31
US11685876B2 (en) 2023-06-27
EP3720934A1 (en) 2020-10-14
US20220073839A1 (en) 2022-03-10
US11208612B2 (en) 2021-12-28
JP2023041916A (ja) 2023-03-24
US20210238496A1 (en) 2021-08-05
WO2019113068A1 (en) 2019-06-13
CN116333803A (zh) 2023-06-27
JP7254805B2 (ja) 2023-04-10
CN111479909B (zh) 2023-04-18
EP3720934B1 (en) 2023-07-19
JP7482269B2 (ja) 2024-05-13
KR20200096783A (ko) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105861135B (zh) 绿色金属切削液及其制备方法
JP5487516B2 (ja) 水溶性金属加工油剤
CN108441293A (zh) 一种抗硬水半合成金属加工液及其制备方法
CN102660364A (zh) 一种非磷非硅的铝合金切削液及其制备方法
JP7482269B2 (ja) 金属加工流体中の添加剤としてのマレイン化大豆油誘導体
WO2008041569A1 (fr) Inhibiteur de corrosion et procédé destiné à inhiber la corrosion
JPH03229631A (ja) 新規な耐生分解性界面活性剤およびそれを利用する切削油配合物
JP2002285182A (ja) 潤滑剤組成物
JP5576361B2 (ja) 水溶性加工油剤
CN109810749B (zh) 一种全合成切削液
JPH05505806A (ja) エステルおよびそれらを含有する液体
JP3368045B2 (ja) 水溶性加工油剤
JPH10507231A (ja) 腐食抑制剤としての不飽和脂肪酸のグアニジン塩の使用
JP3148395B2 (ja) 潤滑剤組成物
JP5914953B2 (ja) 金属加工油剤組成物、及びそれを用いた加工方法、加工部品
JPH10245581A (ja) 水溶性加工油剤
Childers 6 The Chemistry of Metalworking
JPS63168493A (ja) 難燃性切削油剤
JP5492602B2 (ja) 水溶性金属加工液
JPH04202298A (ja) 水溶性切削油剤
CN111979019A (zh) 一种水溶性全合成切削液
JPH02119925A (ja) 水溶性界面活性剤組成物
JP2006219613A (ja) ジカルボン酸及びその塩
JPS5971394A (ja) 水溶性切削研削油剤
HU227439B1 (en) Biodegradable hydroaulic oil additive composition