根据本发明专利技术，用于处理含铝表面的组合物包含至少一种胺官能化的有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物与至少一种脂肪酸的反应产物，其中至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔为1.2:1‑1:2，并且其中至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物通过至少一个羧酸/胺盐键和/或至少一个酰胺键与至少一种脂肪酸连接。
1、术语“污染”描述了一种腐蚀，其主要用于包括铝在内的有色金属。关于金属加工液(mwf)体系，铝污染来自4以下的低ph或8.5以上的高ph。铝及其合金上的污染/腐蚀对其表面特性具有不利影响，并且通常结果是最终产品的价值受损。因此，显著的技术努力和研究活动已经致力于消除或至少最小化金属表面上的这种不利损害。
2、根据这种风险，例如现代mwf技术利用各种磷酸盐、磺酸盐或硅酸盐，其在配制剂中主要用作腐蚀抑制剂。然而，含磷或硫的化合物具有在含水体系中累积过量营养物造成微生物增殖的固有缺点。尽管硅酸盐不会引起微生物生长，但尤其是小烃基硅酸盐由于其倾向于在含水体系中形成不溶性三维网络而具有胶凝/沉淀问题。
3、因此，开发无微生物生长和胶凝问题的新抑制剂化学一直是建立mwf平台技术的极大关注点。例如，noble等(us 7,674,754 b2)建议将具有包含硅和/或磷的侧链的聚合硼物质用于水基金属加工液。
4、如下文将解释的，本专利技术涉及一种用于处理含铝表面的组合物，该组合物在无微生物增殖和胶凝问题存在下提供改进的铝污染/腐蚀抑制。优选地，所述组合物在润滑性方面，更优选就浓缩物稳定性、硬水稳定性和/或消泡性而言应表现出改进的性质。
/>技术实现思路
0、专利技术简述
1、根据本专利技术，用于处理含铝表面的组合物包含至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物与至少一种脂肪酸的反应产物，其中至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的重量比为1.2:1-1:2，并且其中至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物通过至少一个羧酸/胺盐键和/或至少一个酰胺键与至少一种脂肪酸连接。
2、用本专利技术组合物处理的含铝表面显示出在金属表面和液相之间的界面中的阻挡层，从而防止腐蚀性化学物质接近金属表面。此时，源于胺官能化有机硅烷的所述反应产物的极性首基吸附在金属表面上，而源于脂肪酸的非极性尾基朝向排斥水接近的液相设置。
3、优选实施方案的详述
4、以下段落描述了本专利技术组合物的优选实施方案。
5、待处理的含铝表面优选由铝或含有其他元素如cu、si、mg和/或zn的铝合金，更优选由铸造铝合金al319和al356-t6中的一种或锻造铝合金al6061-t6和al7075中的一种组成。就本专利技术而言，“含铝表面”也可以由涂覆有转化层或钝化层的铝或铝合金组成。
6、在下文中，术语“胺官能化有机硅烷”表示胺官能化的有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物，其可以源于胺官能化有机硅烷的(部分)水解和随后水解产物(即相应的有机硅烷醇)的(部分)缩合。
7、至少一种胺官能化有机硅烷可以是单一的有机硅烷或者两种或更多种不同的有机硅烷的混合物。
8、至少一种胺官能化有机硅烷具有至少一个带有至少一个氨基的烃基结构部分。作为氨基，伯-nh2是优选的。有机硅烷优选具有一个带有一个氨基的烃基结构部分。然而，它也可以具有两个或更多个带有一个或两个或更多个氨基的烃基结构部分。
9、作为烃基结构部分，优选烷基，更优选具有三个或更多个碳原子的烷基。根据一个实施方案，可使用在水解方面更稳定的至少一种具有两个或更多个烷基和/或支化烷基的胺官能化有机硅烷。然而，该类有机硅烷与经处理的含铝表面的粘附性较低。
10、除了至少一个烃基结构部分外，至少一种胺官能化的有机硅烷优选具有一个或多个烃氧基结构部分，其中烃基和烃氧基结构部分的总和优选为4，即在有机硅烷的中心硅原子上没有其他结构部分。作为烃氧基结构部分，优选烷氧基。
11、然而，至少一种胺官能化有机硅烷还可以具有一个或多个-oh基团而非一个或多个烃氧基。
12、尤其优选至少一种胺官能化有机硅烷是氨基烷基三烷氧基硅烷，最优选3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
13、优选地，组合物包含至少一种胺官能化有机硅烷的低聚物和/或聚合物。该类低聚物和/或聚合物的使用导致组合物的稳定性增强。
14、至少一种脂肪酸可以是单一脂肪酸或者两种或更多种不同脂肪酸的混合物。
15、至少一种脂肪酸优选具有至少8个，更优选至少12个，更优选至少16个，尤其优选至少20个碳原子。长链脂肪酸导致组合物的润滑性增加，因此是优选的。
16、此外，长烃尾部的疏水性通过防止过量水解和随后的缩合而抑制组合物内不期望的凝胶形成。非极性烃链排斥水，从而减少水与胺官能化有机硅烷接触的机会。
17、为了将组合物用作金属加工液，至少一种脂肪酸优选具有8-22个碳原子。
18、根据一个实施方案，至少一种脂肪酸具有支化的烃尾部，优选具有的至少一个侧链具有至少2个碳原子，更优选具有的至少一个侧链具有至少4个碳原子。如果含铝表面用具有大的极性首基(例如3-三乙氧基甲硅烷基丙基氨基-)的胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物处理，则该类支化烃尾部是有利的。
19、由于在c＝c双键和铝之间存在吸引力，所以至少一种脂肪酸对含铝表面的粘附性可以通过将至少一个c＝c双键引入至少一种脂肪酸中而增强。
20、因此，至少一种脂肪酸优选具有显现出至少一个c＝c双键，更优选至少一个呈顺式构型的c＝c双键的烃尾部，因为预期后者尤其会增强对含铝表面的吸附。最优选至少一种脂肪酸是芥酸。
21、通过使用具有不同烃尾部(碳原子数、疏水性/亲水性、非支化/支化、饱和/不饱和)的至少两种脂肪酸的混合物作为至少一种脂肪酸，可以对预期应用调整本专利技术组合物的性能以及所得阻挡层的性能。
22、在经处理的含铝表面上的阻挡层的厚度和密度以及吸附取决于所施用的至少一种脂肪酸的烃尾部的长度和结构以及所用至少一种胺官能化有机硅烷的结构。支化尾部导致薄膜不太致密且不太厚，但表现出强吸附性，而长的线性尾部以一定吸附强度为代价导致膜具有较高的密度和厚度。源于有机硅烷的大的首基导致薄膜具有较低的密度和厚度但具有强吸附性，而小的首基导致薄膜更致密且更厚，伴随着一些吸附强度的损失。
23、在一个优选实施方案中，至少5摩尔％，优选约至少10摩尔％，更优选约至少15摩尔％(借助ft-ir光谱法通过1640cm-1处的酰胺键和1560cm-1处的羧酸/胺盐键的峰强度比来检测)的至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物与至少一种脂肪酸之间的键是酰胺键。由于它们的共价性质，酰胺键比相应的盐形式更耐水解。
24、在组合物中，至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔比优选为1.1:1-1:1.5，更优选1.0:1-1:1.2。
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【技术保护点】
1.用于处理含铝表面的组合物，包含至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物与至少一种脂肪酸的反应产物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔比为1.2:1-1:2，至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物通过至少一个羧酸/胺盐键和/或至少一个酰胺键与至少一种脂肪酸连接，并且至少一种脂肪酸具有至少20个碳原子，
2.根据权利要求1的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物是氨基烷基三烷氧基硅烷，优选3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或其低聚物和/或聚合物。
3.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物包含至少一种胺官能化有机硅烷的低聚物和/或聚合物。
4.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种脂肪酸具有支化的烃尾部，具有的至少一个侧链具有至少2个碳原子，优选具有的至少一个侧链具有至少4个碳原子。
5.根据权利要求1的组合物，其特征在于至少一种脂肪酸是芥酸。
6.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物以0.005-0.4重量％，优选0.01-0.2重量％，更优选0.03-0.1重量％的浓度包含，并且至少一种脂肪酸以0.005-0.4重量％，优选0.015-0.3重量％，更优选0.05-0.14重量％的浓度包含。
7.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔比为1.1:1-1:1.5，优选1.0:1-1:1.2。
8.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物额外包含0.1-0.6重量％的2-氨基-2-甲基丙醇，0.1-0.6重量％的三乙醇胺，0.01-0.2重量％的硼酸，0.15-0.7重量％的十二烷二酸与三乙醇胺的约1:1摩尔比混合物，0.05-0.3重量％的3-氨基-4-辛醇，0.05-0.3重量％的羧酸的聚氧化乙烯，0.01-0.2重量％的二羧基脂肪酸，0.1-0.6重量％的聚合蓖麻油酸，0.1-0.6重量％的聚合酯，0.1-0.6重量％的芥酸，0.1-0.6重量％的作为非离子表面活性剂的乙氧基化脂肪醇，0.01-0.2重量％的3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯，0.001-0.02重量％的消泡剂混合物和0.025-0.25重量％的油醇(条件是所有组分总计达100重量％)。
9.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物的pH值在9.0-10.0的范围内，优选在9.2-9.7的范围内。
10.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物中超过50重量％的溶剂是水。
11.浓缩物，其特征在于根据前述权利要求中任一项的组合物可通过稀释所述浓缩物并任选调节pH值而获得。
12.用于制备根据前述权利要求中任一项的组合物的方法，其特征在于：
13.根据权利要求12的方法，其特征在于步骤ii)在室温下进行大于30分钟，优选大于40分钟。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于步骤ii)在约70℃至约90℃之间的温度下进行大于4小时，优选大于6小时，尤其优选约8小时。
15.用于处理含铝表面的方法，其特征在于使含铝表面与根据权利要求1-10中任一项的组合物接触。
16.根据权利要求1-10中任一项的组合物作为基本上无污染的金属加工液的用途。
17.根据权利要求1-10中任一项的组合物作为含铝表面的腐蚀抑制剂的用途。
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【技术特征摘要】
1.用于处理含铝表面的组合物，包含至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物与至少一种脂肪酸的反应产物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔比为1.2:1-1:2，至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物通过至少一个羧酸/胺盐键和/或至少一个酰胺键与至少一种脂肪酸连接，并且至少一种脂肪酸具有至少20个碳原子，
2.根据权利要求1的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物是氨基烷基三烷氧基硅烷，优选3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或其低聚物和/或聚合物。
3.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物包含至少一种胺官能化有机硅烷的低聚物和/或聚合物。
4.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种脂肪酸具有支化的烃尾部，具有的至少一个侧链具有至少2个碳原子，优选具有的至少一个侧链具有至少4个碳原子。
5.根据权利要求1的组合物，其特征在于至少一种脂肪酸是芥酸。
6.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物以0.005-0.4重量％，优选0.01-0.2重量％，更优选0.03-0.1重量％的浓度包含，并且至少一种脂肪酸以0.005-0.4重量％，优选0.015-0.3重量％，更优选0.05-0.14重量％的浓度包含。
7.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于至少一种胺官能化有机硅烷和/或其低聚物和/或聚合物的氨基与至少一种脂肪酸的摩尔比为1.1:1-1:1.5，优选1.0:1-1:1.2。
8.根据前述权利要求中任一项的组合物，其特征在于组合物额外包含0.1-0.6重量％的2-氨基-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·金，R·阿申佐，
申请(专利权)人：凯密特尔美国公司，
类型：发明
国别省市：
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