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改进工业流体的氧化稳定性的方法技术

技术编号:1687877 阅读:113 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
公开了氧化稳定的可生物降解的工业流体,其中所述工业流体包括与至少一种抗氧化剂结合的环氧化的植物油或合成酯。还公开了改进工业流体的氧化稳定性的方法,其包括将与至少一种抗氧化剂结合的环氧化合成酯用作所述液压流体的基础油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】才艮据Title 35, United States Code, §120,我们要求于2005 年3月2日提交的标题为"METHOD FOR IMPROVING THE OXIDATIVE STABILITY OF HYDRAULIC FLUIDS"的美国临时申请号60/657, 395的 权益。专利技术背景1. 专利
本专利技术涉及工业流体。更具体地说,本专利技术涉及显示氧化稳定性、 易生物降解性、低挥发性和高粘度指数的改进的液压流体。2. 相关技术的描述近年来,美国和欧洲存在开发易生物降解、低挥发性和高粘度指 数的工业流体的强烈趋势。这种对环境友好的天然酯流体的需要由各种因素驱使,包括在绿色运动方面相信天然酯流体是对碳循环平衡 具有较少影响的可再生资源和相信这些流体的可生物降解性使得处理 成本不再是个大问题。此外,在金属加工工业中存在显著降低矿物油雾阈限值(TLV)的驱 动力。虽然目前没有实质性的证据表明暴露于油雾对机械师的长期呼 吸系统健康具有任何影响,但是美国政府工业卫生学家会议(ACGIH) 已经提出0. 2mg/n^的TLV,这从以前5mg/n^的TLV降低到1/25(参见 J. A. Bukowski, Appl ied Occupational and Environmental Hygiene, 18:828-837 2003))。在此种增加的从工作场所除去油的压力下,对找 到替代基料的兴趣也相应增加。已经出版了许多文章,它们表明使用低芥酸菜籽油(canola oil) 和菜籽油作为工业流体是可行的。然而,由于它们低的氧化稳定性, 需要大量抗氧化剂保护这些植物油,这阻止了它们在工业中的广泛应 用。具体来说,大于2-3%的多不饱和物含量导致在产品使用过程中 聚合交联,以及氧化和生物降解。此外,这些甘油酯对其中润滑剂寿 命期望是数星期、数月或数年的大多数应用是水解不稳定的。通常, 除非采取严格的步骤以控制微生物生长,否则单不饱和物(例如,油酸 酯)对在乳液应用中的使用会非常迅速地生物降解。已经通过增加油酸含量、通过氢化并接着分馏或通过对农作物进 行基因工程改造,尝试着降低多不饱和脂肪材料的量,并从而降低不稳定性。例如,在高芥酸(油酸)菜籽(HEAR)油的生产中,两个和三个 双键的脂肪酸(即,亚油酸和亚麻酸)的百分率被降到非常低的水平。 结果,HEAR油具有高的氧化稳定性,它在加热下产生较少的沉积物。 令人遗憾地,为改进性能所必需的额外加工会将这些产品的成本增加 一倍以上。美国专利号6, 531, 429公开了包含硫代磷酸酯和二硫代磷酸酯或 磷酸硫酯和选自多元醇偏酯、胺和环氧化物的油添加剂的组合物,以 及所述润滑剂组合物在改进润滑剂(如润滑脂)、金属加工流体、齿轮 流体或液压流体的性能中的用途。硫代磷酸酯和二硫代磷酸酯或磷酸 硫酯优选以小于400 ppm的浓度存在于该组合物中。美国专利号6, 583, 302公开了将具有不饱和脂肪酸取代基的甘油 三酸酯油改性以将不饱和位点转化成C广d。二酯。所得的衍生物据说 具有以下特征热和氧化稳定性,具有低温性能,环境上是友好的, 并且可用作液压流体、润滑剂、金属加工流体和其它工业流体。经由 环氧化植物油最容易制备甘油三酸酯油,该植物油在一步或两步反应 中转变成二酯。Flider,F. J. , INFORM 6 (9): 1031-1035 (1995年9月)报道说,虽 然不存在一种可以用于所有润滑剂应用的通用植物油,但是HEAR油和 低芥酸菜籽油都能经济地且有效地满足润滑剂工业的宽范围的需要。 作者预言,随着传统植物育种和基因工程的持续进步,将开发出更宽 范围的菜籽油,它们具有满足润滑剂工业急速增长的要求的功能和性 能特征。Wu,X.等人的JAOCS 77 (5): 561-563 (2000年5月)描述了采用环氧化菜籽油作为可生物降解的润滑剂。他们发现环氧化处理对基料的 生物降解性没有不利影响,并且环氧化的油与菜籽油相比具有优异的 氧化稳定性(基于炉热试验和旋转氧弹试验两者的结果)和更好的摩擦 降低和极压能力(根据摩擦研究)。此外,通过添加抗氧化剂包,可以 显著地促进氧化稳定性。提出环氧化菜籽油的摩擦性能是由于摩擦聚合(tribopolymerization)薄膜的形成。Adhvaryu, A.等人的Industrial Crops and Products 15: 247-254 (2002)证实了在某些高温润滑剂应用中环氧化豆油(ESBO)比豆油(SBO) 和基因改性的高油酸豆油(HOSBO)具有改进的性能。他们使用微氧化和 差示扫描量热法并结合通过红外光语法鉴定氧化产物证实了这些油的 热和沉积物形成趋势,并且讨论了酚类抗氧化剂在这些油中的功能。 测定了在高负荷和低速度下的边界润滑性能,并且基于这些植物油的 结构差异解释了变化。上述文献的公开内容整体地在此引入作为参考。专利技术概述减少沉淀物形成和提高氧化稳定性的另一种途径是将多不饱和油 环氧化,例如环氧化的低芥酸菜籽油(ECO)。目前,需要大量抗氧化剂 来保护植物油。然而,由于环氧化物键所增加的稳定性,与常规植物 油相比,为了使ECO稳定需要较少量的抗氧化剂。此外,虽然ECO的 价格高于常规低芥酸菜籽油,但是它远比HEAR便宜。本专利技术涉及使用环氧化的植物油或合成酯来制备氧化稳定的可生 物降解的工业流体,其中所述流体与至少一种抗氧化剂结合使用。在 本专利技术上下文中,工业流体定义为用于汽车发动机油、二冲程发动机 油、航空燃气轮机润滑油、汽车齿轮油、工业齿轮油、液压流体、压 缩机油、金属加工流体、纺织用油、链锯用油和润滑脂的任何类别的 可生物降解油。更具体地说,本专利技术涉及包含环氧化植物油和至少一种抗氧化剂 的可生物降解的工业流体。在一个优选的实施方案中,本专利技术涉及包含环氧化妥尔油酯和至少 一种抗氧化剂的液压流体。在另 一个方面中,本专利技术涉及, 包括将环氧化合成酯用作所述工业流体的基础油,其中所述酯与至少 一种抗氧化剂结合使用。优选地,所述工业流体是液压流体。优选实施方案的描述用于本专利技术实践的妥尔油可以在将其环氧化之前或之后加以酯化。所述酯部分的烷基结构部分优选含1-大约18个碳原子,例如甲 基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基,十 一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十 七烷基、十八烷基、上述基团的异构体等。优选地,所述酯基的烷基 结构部分(包括异构体)包含4-8个碳原子。更优选,烷基结构部分是 2-乙基己基,即,辛基的一种异构体。妥尔油的酯化和环氧化可以通#领域技术人员熟知的方法进行。 可以用于本专利技术实践的抗氧化剂的实例包括烷基化二苯胺和N-烷基化苯二胺。仲二芳基胺是熟知的抗氧化剂,并且对可以用于本发 明实践的仲二芳基胺的类型没有特别限制。优选地,仲二芳基胺抗氧 化剂具有通式Ru-NH-Ru,其中11 和Ru各自独立地表示含6-46个碳 原子的取代或未取代的芳基。芳基的取代基的示例是脂族烃基如含 1-40个碳原子的烷基,羟基,羧基,氨基,N-烷基化氨基,r,N-二 烷基化氨基,硝基或氰基。芳基优选是取代或未取代的苯基或萘基, 尤其是芳基中的一个或两个被烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含环氧化植物油和至少一种抗氧化剂的可生物降解的工业流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:MT克斯特罗I利甫RF瑟比尔特
申请(专利权)人:科聚亚公司
类型:发明
国别省市:US[]

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