工业流体制造技术

公开了一种工业流体。该流体包含油性组分、水性组分和表面活性剂。基本上所有表面活性剂都结合在油性组分的胶束中。这导致流体中基本上不存在未结合的表面活性剂。工业流体还基本上不含不溶性消泡剂或止泡化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工业流体本专利技术涉及工业流体，特别是包含油性组分、水性组分和表面活性剂的工业流体。工业流体在工业内找到许多应用，例如润滑流体、冷却剂和燃料。例如，这些的范围从驱动车辆、冷却钻井装置、润滑汽车发动机和变速箱，到海底机械、风力涡轮、发电机和材料加工(切割、研磨、轧制)，仅举几例。这些工业流体中的每一种共同具有油性组分、水性组分和表面活性剂(其分散在水性组分中以形成乳液)的基本组成。这样的油性组分通常通过例如原油或页岩油的精制，或酯化，衍生自烃源。将水性组分包括在油性基质中或反之亦然，包括使用乳化剂来产生乳液，因为这样的水性和油性材料是天然不混溶的。包含水性乳液的工业流体的实例包括金属加工流体和其它基于水的流体。表面活性剂通常用于乳化水性和油性组分，其中包含足够的表面活性剂以确保乳液完全形成。理想地，应当没有残留的不混溶组分，且乳液应当是稳定的，使得各个组分在储存或使用期间不会分离出来。然而，使用过多的表面活性剂会导致乳化混合物在混合时或在使用期间立即发泡。为了降低这种情况发生的可能性，消泡剂或止泡化合物也包括在工业流体中，以防止由于表面活性剂导致的泡沫的形成或减少所述泡沫的量。这种组合产生稳定的乳液，其发泡倾向降低。然而有利的是，能够生产作为完全稳定的乳液的工业流体，而没有过剩的表面活性剂或消泡剂的使用。本专利技术的目的是通过在第一方面提供油性组分、水性组分和表面活性剂来满足这种需要；其中所述油性组分和表面活性剂形成胶束，其中所述表面活性剂结合在胶束内，使得工业流体中基本上不存在未结合的表面活性剂，且其中，在使用中，工业流体未稀释、用稀释剂稀释或作为载体流体的添加剂而使用。另一方面，本专利技术提供一种形成工业流体的方法，包括：形成包含表面活性剂的第一流体；形成包含油性化合物的第二流体；在剪切力下混合第一流体和第二流体以产生中间流体；和在层流下混合水性流体和中间流体以产生工业流体。又一方面，本专利技术提供使用这种方法制备的工业流体。现在将参考说明性实施方案，仅通过示例的方式描述本专利技术。本专利技术的实施方案采用工业流体可包含油性组分和水性组分的方法。只要存在分散在水性组分中的表面活性剂，油性组分如矿物油和基础油料可以用水性组分如水乳化。这种水性乳液用于各种应用，包括润滑和金属加工。这些乳液可以不稀释或使用稀释剂如水稀释而使用。或者，乳液可以用作添加剂以在与载体流体混合时赋予各种性质。载体流体可选自润滑流体、能量耗散流体或能量产生流体，使得工业流体成为这些载体流体的添加剂，这些流体本身包含乳液。然而，通过形成胶束结构，其中基本上所有表面活性剂都结合在胶束结构中，在工业流体内基本上不存在未结合的表面活性剂。这消除了使用不溶性消泡剂和/或止泡化合物来补偿由过量表面活性剂引起的发泡的需要，使得工业流体基本上不含消泡剂或止泡化合物。当工业流体用作乳液或其它载体流体的添加剂时也是这种情况。此外，工业流体不增加任何发泡行为，和/或可具有减少载体流体的任何发泡的趋势。胶束是分散在胶体中的表面活性剂分子的聚集体，其中第一材料的颗粒悬浮在第二材料中，产生两相体系。与在溶液中不同，第一材料在第二材料中不溶或不混溶，因此变成乳液。在水溶液中，胶束形成聚集体，其中表面活性剂分子的疏水性尾部向内且表面活性剂分子的亲水性头部朝外。这形成正相胶束，产生水包油相混合物。反相胶束具有相反结构，其中表面活性剂分子的亲水性头部向内且疏水性尾部向外。这产生油包水相混合物。表面活性剂分子的包裹行为导致在胶束核心周围的单层表面活性剂分子，其在表面能的考虑之后通常形成球体。另外的表面活性剂层也可以包裹在胶束外部周围。当将另外的表面活性剂加到混合物中时就是这种情况，如在本专利技术中。例如，当剪切力施加到油性组分时，这导致油性组分的分子拉伸。这种拉伸使分子变平并倾向于层状结构，从而增加任何表面活性剂可被吸引到的表面积。与水性流体(表面活性剂在水中的分散体)的分子周围的层流结合，表面活性剂的包裹率从≤1/3增加到>1/2。一旦剪切力被移除，由于表面能的考虑，分子形成球形胶束，当然，除非表面活性剂的结构导致胶束的最小表面能配置为层状或圆柱形。例如，Gemini表面活性剂，有时称为二聚表面活性剂，具有两个疏水性尾部，其将胶束的核心扭曲成细长的卵形形状。在除去剪切力时，表面活性剂包裹率降低回到≤1/3，使得已被吸引到分子的临时层状配置的任何另外的表面活性剂在胶束周围形成另外的表面活性剂层。然而，仅形成奇数层，因为对于正相胶束，偶数层的表面活性剂分子以亲水性头部与第一层表面活性剂分子的亲水性头部接触且疏水性尾部指向外排列。对于反相胶束，反转是正确的。因此，在两种情况下，胶束将具有1,3,5,7...n=2k+1层的表面活性剂。这也导致在乳液内实际上没有任何形式的游离表面活性剂，因为表面活性剂将以多层结合在这些胶束内。因此，流体中基本上不存在未结合的表面活性剂。加入到乳液中的表面活性剂越多，胶束中的表面活性剂的层数越多。表面活性剂可包含至少一种离子表面活性剂、至少一种非离子表面活性剂或其混合物。优选地，表面活性剂是非离子表面活性剂，因为使用离子表面活性剂可对工业流体的腐蚀抑制行为有影响。然而，存在其中离子表面活性剂可能是有益的情况。因此，虽然表面活性剂层内的主要表面活性剂组分可以是非离子表面活性剂，但其它离子表面活性剂可以存在于层内，因为这在定制表面活性剂性能方面提供各种优点。根据本专利技术的工业流体实施方案可以未稀释、稀释或作为载体流体的添加剂使用。当未稀释使用时，工业流体可以直接从制造过程中取出并作为纯乳液使用。或者，可能需要使用一定量的水稀释工业流体，从而降低乳液的粘度。水在润滑和金属加工应用中使用的工业流体中用作稀释剂。添加剂流体是加入到载体流体中的流体，例如具有润滑性质的另一种乳液。在这种情况下，载体流体将具有一定的粘度，且还可含有止泡或消泡化合物，其可溶于或不溶于乳液中。对于作为添加剂良好地起作用的工业流体，重要的是它不会使任何发泡行为比在原始乳液中更差，否则将需要额外的止泡或消泡化合物以确保载体流体和工业流体混合物的性能。在这种情况下，本专利技术的实施方案非常有用，因为它们的表面活性剂内容物在水性组分中在油性组分的胶束中结合。该稀释步骤可以进行多于一次，有效地形成一系列流体，其中工业流体进一步稀释并进一步产生某种性能行为。例如，可能需要取一定量的工业流体并使用水稀释它以产生具有已知的表面活性剂行为和粘度的定制润滑流体。在这种情况下，工业流体可用于改善粘度和/或减少发泡行为。使用本专利技术的方法来产生工业流体还使得具有高粘度的材料能够乳化成稳定的乳液。使用现有技术，难以在40℃下乳化粘度大于约100-150cSt的流体。使用本专利技术的方法，可以在40℃下乳化粘度为8,000-12,000cSt的流体。实际限制取决于乳化的各种组分的温度。例如，可能需要将组分加热至约90℃以乳化这样的粘度。定制表面活性剂的性质使得不需要向工业流体中加入任何止泡或消泡化合物。止泡和消泡化合物是主要作用是消泡(补偿由工业流体产生的任何泡沫)的那些材料，且可以以各种形式获得。用于润滑剂或金属加工流体的一类流行的化合物是具有硅组分的化合物。这些化合物的共同之处还在于它们不溶于用于形成工业流体或稀释工业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.包含以下的乳液的工业流体：油性组分；水性组分；和表面活性剂；其中所述油性组分或水性组分与所述表面活性剂形成胶束；其中所述表面活性剂结合在胶束内，使得在所述工业流体中基本上不存在未结合的表面活性剂，和其中，在使用中，所述工业流体未稀释、用稀释剂稀释或作为载体流体的添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.08 EP 16178751.01.包含以下的乳液的工业流体：油性组分；水性组分；和表面活性剂；其中所述油性组分或水性组分与所述表面活性剂形成胶束；其中所述表面活性剂结合在胶束内，使得在所述工业流体中基本上不存在未结合的表面活性剂，和其中，在使用中，所述工业流体未稀释、用稀释剂稀释或作为载体流体的添加剂。2.如权利要求1所述的工业流体，其中所述工业流体不含不溶性消泡剂和止泡化合物。3.如权利要求1或2所述的工业流体，其中所述胶束的平均直径遵循具有平均值μ的高斯分布，且其中标准偏差σ小于或等于0.2μ。4.如权利要求1、2或3所述的工业流体，其中胶束的平均直径≤0.3μm。5.如权利要求1至4中任一项所述的工业流体，其中所述胶束是正相胶束，且所述油性组分形成所述胶束的中心。6.如权利要求5所述的工业流体，其中表面包含至少一个表面活性剂单体层。7.如权利要求1至6中任一项所述的工业流体，其中所述表面活性剂的结构决定胶束的结构。8.如前述权利要求中任一项所述的工业流体，其中所述胶束是反相胶束，且所述水性组分的至少一些形成所述胶束的中心。9.如前述权利要求中任一项所述的工业流体，其中所述工业流体选自：润滑流体、能量耗散流体、能量产生流体或能量传输流体。10.如权利要求9所述的工业流体，其中所述工业流体是润滑流体，且其中所述油性组分包括润滑组合物。11.如权利要求10所述的工业流体，其中所述润滑组合物是I、II、II、IV或V类基础油。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A亨德里克森，RP胡德森，H佩舍尔，
申请(专利权)人：卡斯特罗尔有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB