專利名稱：耐腐蝕組合物及其官能流體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐腐蝕組合物及其在官能流體中的應(yīng)用。更具體地說，本發(fā)明涉及耐腐蝕組合物在含水水力流體中的應(yīng)用。
應(yīng)用水基官能流體的體系通常存在由于金屬元件腐蝕而產(chǎn)生的問題。腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)在亞鐵型金屬以及其它金屬上。通常的作法是在官能流體中選用緩蝕劑以便解決這些腐蝕問題。
當(dāng)將緩蝕劑用于官能流體時(shí)，緩蝕劑會(huì)產(chǎn)生降低該流體穩(wěn)定性的作用。官能流體的不穩(wěn)定性可以被描述為流體的組分相互分離，例如分散體系出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象。必須注意到平衡耐腐蝕性與流體穩(wěn)定性之間的關(guān)系。在硬水含量范圍大于100PPM的地區(qū)流體穩(wěn)定性是一個(gè)特別棘手的問題。通常用于官能流體的水是由有待使用官能流體的系統(tǒng)周圍地區(qū)提供的。舉例來說，用于采礦應(yīng)用的流體通常采用礦井內(nèi)的水來配制。這種水的硬度很高，有時(shí)高于200PPm。
必要的是在不破壞流體穩(wěn)定性的條件下選用緩蝕劑以免系統(tǒng)內(nèi)的金屬被腐蝕。特別必要的是提供能夠在硬水中發(fā)揮作用的緩蝕劑。
本發(fā)明提供一種組合物，其中含有(A)至少一種二元羧酸或酐，或者二元羧酸或酐的銨鹽或金屬鹽;以及(B)至少一種下列通式所示的化合物
式中R2、R3、R4和R5各自分別代表氫、烷基、羥基烷基、聚羥基烷基、聚烷氧基烷基或羥基聚烷氧基烷基，R1為烴基。在另一實(shí)施方案中，組合物包括(C)至少一種下式所示的酸，或者這種酸的銨鹽或金屬鹽
式中R6、R7、R8和R9各自分別為氫或烴基，n為數(shù)值1～10左右;
(D)至少一種由至少一種大約含8～28個(gè)碳原子的烷基或烯基琥珀酸或酐與至少一種鏈烷醇胺衍生的酯鹽;
或者(C)與(D)的混合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了耐硬水緩蝕劑。而在另一個(gè)實(shí)施方案中則提供了適用于深井采礦應(yīng)用領(lǐng)域的官能流體。
由于上述化合物與方法可以有所改變，所以本發(fā)明當(dāng)然并不僅限于這類特定的化合物與方法。本文所用的術(shù)語(yǔ)僅供描述具體實(shí)施方案之用而并非試圖限定本發(fā)明的范圍。
用于說明書及權(quán)利要求書的單數(shù)形式“一種”以及“這類”在無其它明確說明的情況下包括復(fù)數(shù)形式。因此，舉例來說，“一種二元羧酸”包括酸的混合物在內(nèi)，“噁唑啉”包括這類噁唑啉的混合物在內(nèi)。
“烴基”一詞包括烴基以及基本上屬于烴基的基團(tuán)?；旧蠈儆跓N基的基團(tuán)包含不會(huì)改變?cè)摶鶊F(tuán)的主要的烴特性的非烴取代基。
烴基的實(shí)例如下所示(1)烴取代基即脂族(例如烷基或烯基)，脂環(huán)族(例如環(huán)烷基、環(huán)烯基)取代基，芳族、脂族和脂環(huán)族取代的芳族取代基以及其中環(huán)是通過分子中的另一部分而形成的環(huán)狀取代基(舉例來說，任何兩個(gè)所述取代基都可以共同形成脂環(huán)基);
(2)被取代的烴取代基，即含有不會(huì)使烴取代基產(chǎn)生明顯變化的非烴基團(tuán)的取代基，這類非烴基團(tuán)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解，例如鹵素，尤其是氯和氟，羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基、次硫酸基等;
(3)雜取代基，即在主要具備烴特性的同時(shí)在由碳原子組成的環(huán)或鏈上還含有非碳原子的取代基。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說適宜的雜原子是顯而易見的，例如它們包括，硫、氧、氮，這類取代基有如吡啶基、呋喃基、噻吩基、咪唑基等。一般情況下，相對(duì)于烴基中每10個(gè)碳原子的非烴取代基數(shù)目不多于2左右，以不多于1為佳。典型情況下，烴基中不存在這類非烴取代基。所以，烴基為純粹的烴基。
組分(A)本發(fā)明的二元羧酸或酐為飽和或不飽和的脂族或芳族酸或酐。飽和脂族二元羧酸或酐以含有4～大約24個(gè)碳原子為佳，以含有大約6～18個(gè)碳原子為更佳。在確定二元羧酸或酐的碳原子數(shù)時(shí)，包括羧基上的碳原子在內(nèi)。舉例來說，十二雙酸具有十二個(gè)碳原子。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的飽和脂族二元羧酸或酐為α-、ω-二元羧酸或酐。飽和脂族二元羧酸或酐的實(shí)例包括己二酸、庚二酸、辛二酸、十二雙酸和癸二酸或酐。適用的二元羧酸為十二雙酸。
不飽和脂族二元羧酸或酐以含有約8～28個(gè)碳原子為佳，以含有約12～26個(gè)碳原子為更佳，以含有約16～22個(gè)碳原子為最佳。不飽和脂族二元羧酸或酐的實(shí)例為辛烯二酸、癸烯二酸、十二碳烯二酸、十六碳烯二酸和十八碳烯二酸或酐。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過烯烴或鹵代烯烴與諸如馬來酸或富馬酸或酐之類α、β不飽和二元羧酸或酐(其中以馬來酐為佳)發(fā)生反應(yīng)來制備二元羧酸或酐。烯烴以含有約4～24個(gè)碳原子為佳，以含有約8～22個(gè)碳原子為更佳。烯烴的實(shí)例包括辛烯、癸烯、十六碳烯、十八碳烯等。該烯烴可以市售混合物的形式存在。市售混合物主要包括直鏈C15-18α-烯烴混合物;直鏈C15-20α-烯烴混合物;直鏈C16-18α-烯烴混合物以及乙烯基和亞乙烯基C18-24α-烯烴混合物。這類烯烴包括諸如丙烯四聚體之類低聚物。用于制備齊聚物的單體包括乙烯、丁烯、丙烯等，但并非僅限于此。
烯烴與α-、β-不飽和二元羧酸或酐之間的反應(yīng)以在大約75～250℃下進(jìn)行為佳，以在125～225℃下進(jìn)行為更佳。該反應(yīng)可以在烯烴或鹵化烯烴之間發(fā)生?？梢酝ㄟ^鹵素氣體(以氯為佳)與烯烴在大約100～250℃左右的溫度范圍內(nèi)借助已知方法進(jìn)行反應(yīng)便可制備鹵代烯烴。
芳族二元羧酸或酐可以含有一個(gè)或多個(gè)芳環(huán)。芳族二元羧酸或酐以含有1～2個(gè)芳環(huán)為佳，以含有一個(gè)芳環(huán)為更佳。這些酸或酐以含有6～大約24個(gè)碳原子為佳，以含有6～大約18個(gè)碳原子為更佳。適用于本發(fā)明的芳族二元羧酸或酐的實(shí)例包括甲基-1，3-苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、鄰苯二甲酸或酐、間苯二甲酸等。
可以選用由兩種以上飽和或不飽和脂族或芳族二元羧酸或酐組成的混合物。
可以由氨、單胺或多胺制備式Ⅱ所示的酸的銨鹽。
單胺以含有1～約24個(gè)碳原子為佳，以含有1～大約12個(gè)碳原子為更佳。適用于本發(fā)明的單胺的實(shí)例包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、辛胺和十二烷胺，同時(shí)還包括上述單胺的仲和叔胺形式。舉例來說，甲胺包括甲胺、二甲胺和三甲胺。
在另一實(shí)施方案中，胺為羥基胺。在典型情況下，羥基胺為伯、仲或叔醇胺或它們的混合物。這類胺可以分別由下式表示
式中R分別為C4-8烴基或C2-8羥基烴基，R′為C2-18二價(jià)烴基。-R′-OH代表羥基烴基。R′為無環(huán)的、脂環(huán)族或芳族基團(tuán)。在典型情況下，R′為諸如乙烯基、1，2-丙烯基、1，2-丁烯基、1，2-十八碳烯基之類無環(huán)直鏈或支鏈烯基。當(dāng)兩個(gè)R基團(tuán)存在于同一分子中時(shí)，它們會(huì)通過碳-碳鍵直接連接或者通過雜原子(例如氧、氮或硫)以便形成5-、6-、7-或8-元環(huán)結(jié)構(gòu)。這類雜環(huán)胺的實(shí)例包括N-(羥基低級(jí)烷基)-嗎啉、-硫代嗎啉、-哌啶、-噁唑烷、-噻唑烷等。然而，在典型情況下，R為含有多達(dá)7個(gè)碳原子的低級(jí)烷基。
羥基胺還可以是醚胺。這些醚胺為上述羥基胺的羥基取代的聚(烴氧基)同系物(這類同系物還包括羥基取代的氧代亞烷基同系物)。這類醚胺可以通過環(huán)氧化物與上述胺反應(yīng)而方便地制得，它們?nèi)缦率剿?
式中X約等于2～15，R和R′如上所述。R為羥基聚(烴氧基)。
聚胺可以屬于脂族、環(huán)脂族、雜環(huán)類或芳族。聚胺的實(shí)例包括烯化聚胺和雜環(huán)聚胺。
烯化聚胺如下式所示
式中n約為1～10，以大約2～7為佳，亞烷基含有1～大約10個(gè)碳原子，以大約2～6個(gè)碳原子為佳。如上所述，R10以含有多達(dá)30個(gè)碳原子的脂族或羥基取代的脂族基團(tuán)為佳。
這類烯化聚胺包括亞甲基聚胺、亞乙基聚胺、亞丁基聚胺、亞丙基聚胺、亞戊基聚胺等，同樣包括諸如哌嗪和N-氨基烷基取代的哌嗪之類高級(jí)同系物和相關(guān)的雜環(huán)胺在內(nèi)。這類聚胺的具體實(shí)例為乙二胺、三亞乙基四胺、三(2-氨基乙基)胺、丙二胺、亞丙基二胺、三亞丙基四胺、四亞乙基五胺、六亞乙基七胺、五亞乙基六胺等。
通過縮合兩種以上上述亞烷基胺而得到的高級(jí)同系物類似地適用作兩種以上上述聚胺的混合物。
諸如上述種類的亞乙基聚胺是適用的物質(zhì)。在Kirk Othmer所著《化工技術(shù)百科全書》第2版，第7卷，第22～37頁(yè)，Interscience Publishers，New York(1965)中對(duì)這類聚胺有所描述。最為適宜的作法是通過二氯乙烯與氨反應(yīng)或者通過哌嗪與諸如水、氨之類的開環(huán)試劑反應(yīng)來制備這類聚胺。這些反應(yīng)產(chǎn)生了包括諸如上述哌嗪之類環(huán)狀縮合產(chǎn)物在內(nèi)的聚亞烷基聚胺的復(fù)雜混合物。亞乙基聚胺混合物是適用物質(zhì)。
還可以選用羥基單胺的聚胺類似物，尤其是烷氧基化亞烷基聚胺(例如N，N-(二乙醇)亞乙基二胺)。可以通過使亞烷基胺(例如乙二胺)與一種或多種含有2～大約20個(gè)碳原子的烯化氧(例如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧十八烷)反應(yīng)來制備這類聚胺。還可以選用類似的烯化氧-鏈烷醇胺反應(yīng)產(chǎn)物，例如通過使上述伯、仲或叔鏈烷醇胺與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或高級(jí)環(huán)氧化物以1.1～1.2的摩爾比發(fā)生反應(yīng)而形成的產(chǎn)物。進(jìn)行這種反應(yīng)的反應(yīng)物比例及溫度為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
烷氧基化烯化聚胺的具體實(shí)例包括N-(2-羥基乙基)乙二胺、N，N-雙(2-羥乙基)乙二胺、1-(2-羥乙基)哌嗪、單(羥丙基)取代的四亞乙基五胺、N-(3-羥基丁基)-四亞甲基二胺等。通過借助氨基或羥基縮合上述羥基亞烷基聚胺而得到的高級(jí)同系物同樣是適用的。通過氨基進(jìn)行的縮合產(chǎn)生高級(jí)胺并且脫除了氨，而借助羥基進(jìn)行的縮合反應(yīng)產(chǎn)生了含有醚鍵的產(chǎn)物并且脫除了水。還可以采用任意兩種以上上述聚胺的混合物。
雜環(huán)聚胺為氮丙啶、氮雜環(huán)丁烷、吡咯烷、四一和二氫吡啶、吡咯、吲哚、哌啶、咪唑、二和四氫咪唑、哌嗪、異氮雜茚、嘌呤、嗎啉、硫代嗎啉、N-氨基烷基嗎啉、N-氨基烷基硫代嗎啉、N-氨基烷基哌嗪、N，N′-二氨基烷基哌嗪、吖庚因、吖辛因、偶氮寧、吖癸因以及上述化合物的四-、二-和全氫化衍生物和由兩種以上這些雜環(huán)胺組成的混合物。優(yōu)選的雜環(huán)胺為在雜環(huán)上僅含有氮、氧和/或硫的飽和5-和6-元雜環(huán)，尤其是哌啶、哌嗪、硫代嗎啉，嗎啉、吡咯烷等，尤以哌啶、氨烷基取代的哌啶、哌嗪、氨烷基取代的哌嗪、嗎啉、氨烷基取代的嗎啉、吡咯烷和氨烷基取代的吡咯烷為佳。氨烷基取代基通常位于構(gòu)成雜環(huán)部分的氮原子上。這類雜環(huán)胺的具體實(shí)例包括N-氨基丙基嗎啉，N-氨基乙基哌嗪和N，N′-二氨基乙基哌嗪。
羥基雜環(huán)聚胺同樣適用，其實(shí)例包括N-(2-羥乙基)環(huán)己基胺、3-羥基環(huán)戊基胺、對(duì)羥基苯胺、N-羥基乙基哌嗪等。
可以由氨或單或多胺制備式(Ⅱ)所示酸的銨鹽。通常在大約30℃～110℃、以大約30～80℃為佳的溫度下制備這些鹽。
式(Ⅱ)所示的酸的金屬鹽可以通過該酸與堿金屬或堿土金屬化合物反應(yīng)來制備。堿金屬或堿土金屬化合物通常以堿金屬或堿土金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽的形式存在。堿金屬或堿土金屬化合物的實(shí)例包括氫氧化鈉或氧化鈉、氧化鉀或氫氧化鉀、氫氧化鈣或碳酸鈣等。該反應(yīng)的溫度通常為大約30～150℃，以30～125℃為佳。這種酸與金屬化合物大致以化學(xué)計(jì)量進(jìn)行反應(yīng)。應(yīng)該注意的是含金屬化合物的用量可以稍微過量。
金屬鹽的金屬可以選自鈉、鉀、鋰和鎂，其中以鈉和鉀為佳。
胺混合物或金屬混合物以及胺與金屬的混合物同樣是適用的。
組分(B)組分(B)包括至少一種下式所示的化合物
式中R2、R3、R4和R5分別為氫、烷基、羥基烷基、聚羥基烷基、聚烷氧基烷基或羥基聚烷氧基烷基，R1為烴基。
在式Ⅰ中，R2、R3、R4和R5以氫、羥基烷基、烷基和羥基聚氧烷基為佳，以氫、羥烷基和烷基為更佳。R4和R5以羥烷基為更佳，R2和R3以氫為更佳，R4和R5以羥基甲基為最佳。
當(dāng)R2、R3、R4和R5為羥基烷基時(shí)，其烷基部分以含有1～約6個(gè)碳原子為佳，以含有1～3個(gè)碳原子為更佳。當(dāng)R2、R3、R4和R5為烷基時(shí)，它們以含有1～約12個(gè)碳原子為佳，以含有1～約6個(gè)碳原子為更佳。其實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、丁基、辛基和癸基。
在式Ⅰ中，R1可以是芳基、烯基、烷基、芳烷基或烷芳基。R1以烯基或烷基為佳，其中又以烯基為更佳。R1的實(shí)例包括辛烯基、癸烯基、十二碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基等。R1以含有1～約28個(gè)碳原子為佳、以含有大約4～22個(gè)碳原子為更佳，以含有6～20個(gè)為更佳，以含有約16～18個(gè)碳原子為最佳，但是并非僅限于此。
式Ⅰ所示的化合物被劃分為噁唑啉類。這些噁唑啉可以通過羧酸與1，2-氨基醇反應(yīng)而制得。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以參照式Ⅰ及本文所述內(nèi)容選擇用于制備本發(fā)明噁唑啉的羧酸與1，2-氨基醇。羧酸的實(shí)例包括己酸、辛酸、癸酸、十二烷酸、油酸、硬脂酸或亞油酸。其中油酸特別適用。1，2-氨基醇的實(shí)例包括2-氨基-1-丁醇、2-氨基-1-乙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、2-氨基-1-己醇、2-氨基-2-羥甲基-1，3-丙二醇(三-羥甲基氨基甲烷或THAM)、2-氨基-3-甲基-1-丁醇、2-氨基-3-甲基-1-戊醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-1-戊醇、3-氨基-1，2-丙二醇和1-氨基-2-丙醇。
優(yōu)選的1，2-氨基醇為2-氨基-2-羥基甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇和2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇，尤以2-氨基-2-羥甲基-1，3-丙二醇(THAM)為最佳。
羧酸與1，2-氨基醇之間的反應(yīng)溫度約為100～200℃，以大約125～180℃為佳。噁唑啉的制備方法屬于公知內(nèi)容。
組分(C)在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物含有(C)至少一種下式所示的酸或者這類酸的銨鹽與金屬鹽
式中R6、R7、R8和R9分別為氫或烴基，n＝1～10。
在式Ⅱ中，R6和R7以氫、C1-20烷基為佳，以C4-16烷基為更佳，以C1-6烷基為最佳。在一個(gè)實(shí)施方案中，R6與R7以氫、甲基、乙基、丁基或丙基為佳。
在式Ⅱ中，R8和R9分別以氫、C1-6烷基為佳，以C1-3烷基為更佳。在一實(shí)施方案中、R8和R9分別為甲基、乙基或丙基。
在式Ⅱ中，n＝1～10，以1～4為佳，以1為更佳。
式Ⅱ所示的酸的銨鹽和金屬鹽可以由上述用于制備二元羧酸鹽或酐的堿金屬或堿土金屬化合物與胺來制備。有關(guān)胺與堿金屬或堿土金屬化合物的內(nèi)容可供本文參考。
在另一實(shí)施方案中，式Ⅱ所示的酸以兩性離子的形式存在。
組分(D)組分D為通過其中烷基或烯基含有約8～28個(gè)碳原子的烷基或烯基琥珀酸或酐與鏈烷醇胺反應(yīng)而形成的酯-鹽，其中烷基與烯基以含有約10～24個(gè)碳原子為佳，以含有約12～22個(gè)碳原子為更佳。在特別適用的琥珀酸酐中，烷基或烯基含有約14～18個(gè)碳原子，以含有約16～18個(gè)碳原子為佳，以C16-18取代的琥珀酸酐為更佳。
鏈烷醇胺可以是在介紹式(Ⅱ)所示酸的銨鹽之時(shí)所述的任何一種鏈烷醇胺(羥烷基胺)，其中以叔醇胺為佳。優(yōu)選的鏈烷醇胺如下式所示
式中R11和R12分別為烷基或羥基烷基，它們含有1～約10個(gè)碳原子，以含有1～約6個(gè)碳原子為佳，以含有1～約4個(gè)碳原子為更佳。R13以C1-10亞烷基為佳，以C1-4亞烷基為更佳，以C2或C3亞烷基為最佳。
優(yōu)選的鏈烷醇胺包括二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、甲乙基乙醇胺等。
酯-鹽可以通過琥珀酸或酐與鏈烷醇胺在導(dǎo)致形成酯基的條件下發(fā)生反應(yīng)來制備。隨后鏈烷醇胺的氮部分與琥珀酸或酐上殘余的羧基形成內(nèi)鹽。該鹽可以由另一種胺或金屬形成。酯-鹽可以是鹽的混合物。大約30～110℃的溫度范圍通常是適宜的。舉例來說，將276份C16琥珀酸酐加熱至50℃并且添加89份N，N-二甲基乙醇胺。使溫度升至85～90℃，必要時(shí)進(jìn)行加熱。將體系在85～90℃下保溫3小時(shí)。
在本發(fā)明的組合物中，(A)∶(B)的比值為3∶1至大約1∶3。(B)∶(C)或(D)之比為3∶1至大約1∶3。當(dāng)組合物含有(A)、(B)或(C)或(D)時(shí)，其用量之比以1∶1∶1為佳。
官能流體本發(fā)明還包括其特征在于組分(A)與(B)被分散于水中的官能流體組合物。該流體還可以包括組分(C)、(D)或(C)與(D)的混合物。水基官能流體通常分別含有約0.005～0.15%(重)的(A)與(B)或者分別含有這一用量的(A)、(B)、(C)或(D)。這些濃縮物通常含有低于50%左右的烴油，以低于大約25%為佳，以低于大約15%為更佳，以低于約6%為最佳。水基官能流體通常含有低于約15%的油，以少于約5%為佳，以少于約2%為更佳。在另一實(shí)施方案中，水基官能流體可不含任何油。
官能流體的存在形式以膠囊分散體或微粒乳液為佳。該流體可以簡(jiǎn)單地通過將本發(fā)明組合物、水、分散劑以及任何所需的其它組分置于均化器或任何其它有效的混合裝置中進(jìn)行混合而制備。在其制備期間或之后不必對(duì)流體進(jìn)行加熱。各組分的混合次序并不至關(guān)重要，不過適宜的作法是先制備含有約50～95份油的油濃縮物，隨后以適宜的比例用水乳化該濃縮物。
乳液中的水通常為硬水。硬水中存在有堿土金屬鹽，通常為硫酸鈣或硫酸鎂、氯化鈣或氯化鎂或者碳酸氫鈣或碳酸氫鎂。鎂鹽通常用氧化鈣或碳酸鈣的當(dāng)量數(shù)表示。在本發(fā)明中，水的硬度用碳酸鈣的PPm值限定。這樣，硬水的硬度為大于100PPm，其硬度以大于200PPm為佳，以大于250PPm為最佳。水硬度范圍的上限通常由鹽的溶解度所限定。典型情況下，其上限可以高達(dá)3000PPm，以高達(dá)約2000PPm為佳。水通常由周圍地區(qū)提供。舉例來說，在深井采礦應(yīng)用中可以選用礦井內(nèi)或附近的水源。
油可以是粘度值為50SUS(賽波特通用粘度，100°F)至200SUS(210°F)的烴油。具有潤(rùn)滑粘度的礦物油(例如SAE5-90級(jí)油品)特別適用于乳液。不同來源的油品的混合物同樣是適用的。這類混合物可以選自礦物油、植物油、動(dòng)物油、硅型合成油、聚烯烴類合成油、聚酯類合成油。
分散劑分散劑可以是能夠乳化本發(fā)明組合物的任何物質(zhì)。可以使用單一分散劑，不過以選用兩種或多種分散劑為佳。
適用于本發(fā)明的分散劑包括烷氧基化胺、烷基或烯基取代琥珀酸或酐與胺的反應(yīng)產(chǎn)物以及諸如松漿油酸和松香酸之類的酸。
諸如琥珀酸或酐與胺的反應(yīng)產(chǎn)物之類分散劑通常以酰胺、酰亞胺、酯-鹽、鹽或者兩種以上這類物質(zhì)的混合物的形式存在。這些乳化劑被視作分散劑以及羧酸穩(wěn)定劑。烷基或烯基琥珀酸或酐中的烷基或烯基含有約12～500個(gè)碳原子，以含有約20～300個(gè)碳原子為佳，以含有約50～250個(gè)碳原子為最佳。這些烷基或烯基琥珀酸或酐屬于本領(lǐng)域的公知內(nèi)容。
琥珀酸或酐能夠與胺反應(yīng)。這類胺選自烷基胺、鏈烷醇胺、亞烷基胺、羥基聚亞烷基胺、等。象伯胺一樣，這類胺也可以被取代。用于描述組分(A)的銨鹽的胺也可以用于制備乳化劑。適用于制備上述分散劑的胺屬于本領(lǐng)域公知內(nèi)容。下列美國(guó)專利由于描述了烷基或烯基取代琥珀酸或酐(1)、適用于與(1)反應(yīng)的胺(2)、(1)與(2)的反應(yīng)產(chǎn)物(3)以及制備(3)的條件而被引用在此以供參考US4，329，249、US4，435，297;US4，368，133;US4，447，348;US4 448，703;US4，468，339;US4，666，620;US3，269，946;和US4，708，753。
在一個(gè)實(shí)施方案中，分散劑為C12-500烯基琥珀酐與胺的反應(yīng)產(chǎn)物。烯基琥珀酐中取代基的數(shù)均分子量約為800～1700，以大約900～1500為佳，以大約900～1200為最佳。優(yōu)選的胺為諸如二乙基乙醇胺之類的三羥基胺。乳化劑以酯-鹽的形式為佳。舉例來說，胺的羥基部分與琥珀酐反應(yīng)，鏈烷醇胺的氮部分形成內(nèi)鹽。該鹽可以通過反應(yīng)期間存在的另一種胺形成。
本發(fā)明的烷氧基化胺為能夠與環(huán)氧化物或醛反應(yīng)的伯胺或仲胺。烷氧基化胺包括聚烷氧基化胺。優(yōu)選的聚烷氧基化胺包括聚乙氧基化胺，其中有由Akzona公司以ETHODUOMEEN聚乙氧基化高分子量脂族二胺，烷基含有約8～18個(gè)碳原子的聚乙氧基化脂族胺ETHOMEEN，聚乙氧基化高分子酰胺ETHOMID，和由長(zhǎng)鏈胺衍生的聚乙氧基化氯化銨ETHOQUAD這些名稱提供的聚氧乙烯化胺、酰胺和季鹽。
優(yōu)選的烷氧基化胺為由Akzona公司以EThomeenC/25商標(biāo)出售的乙氧基化可可胺。
適用作分散劑的酸由松漿油酸衍生而成。松漿油酸可以是主要包含油酸和亞油酸的混合物經(jīng)蒸餾而產(chǎn)生的松漿油脂肪酸。優(yōu)選的松漿油酸為由Union Camp公司以商標(biāo)Unitol DT/40出售的松香酸與脂肪酸的混合物。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，分散劑為烷基或烯基琥珀酸或酐與上述胺的反應(yīng)產(chǎn)物和共分散劑的混合物。這些材料組合成為有用的微粒乳液。
共分散劑可以是上述烷氧基化胺或酸以及其它通常被視作表面活性劑的其它分散劑。
適用于本發(fā)明含水組合物的表面活性劑可以是陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型或兩性物質(zhì)。它們均為本領(lǐng)域公知內(nèi)容。舉例來說，請(qǐng)參見McCutcheon所著“乳化劑與洗滌劑”，1981，北美版，McCutcheon分部出版，MC出版公司，Glen Rock，新澤西，美國(guó)，該書引用在此以供參考。
非離子型表面活性劑為經(jīng)過烯化氧處理的產(chǎn)物如經(jīng)過環(huán)氧乙烷處理的酚、醇、酯、胺和酰胺。環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物也是適用的非離子表面活性劑。甘油酯和糖酯同樣是已知的非離子表面活性劑。適用于本發(fā)明的典型的非離子表面活性劑為經(jīng)過烯化氧處理的烷基酚如Rohm & Haas公司出售的環(huán)氧乙烷烷基酚縮合物，其具體實(shí)例為平均每個(gè)分子中含有9-10個(gè)環(huán)氧乙烷鏈節(jié)、親水親油平衡值約為13.5、分子量約為628的Triton X-100。還有許多其它已知的適宜的非離子表面活性劑，例如，參見上述McCutcheon的文章以及Martin J Schich，M.Dekker公司出版的“非離子表面活性劑”，紐約，1967，此文引用在此以供參考。
如上所述，陽(yáng)離子、陰離子與兩性表面活性劑同樣適用于本發(fā)明。它們通常是親水性表面活性劑。陰離子表面活性劑含有負(fù)電性極性基團(tuán)、而陽(yáng)離子表面活性劑則含有正電性極性基團(tuán)。兩性分散劑在同一分子中含有兩類極性基團(tuán)。在Kirk-Othmer所著《化工技術(shù)大全》第二版第19卷第507頁(yè)等(1969，John Wiley和Son，New York)以及上述McCutcheon的文章中對(duì)適用的表面活性劑作了一番綜述。這些文章引用在此以供參考。
適用的陰離子表面活性劑為公知的羧酸鹽肥皂、有機(jī)硫酸鹽、磺酸鹽、硫代羧酸及其鹽、和磷酸鹽。適用的陽(yáng)離子表面活性劑包括諸如氧化胺與公知季銨鹽之類氮化合物。兩性表面活性劑包括氨基酸型材料與類似物質(zhì)。各種陽(yáng)離子、陰離子和兩性分散劑均可以由諸如美國(guó)Rohm & Haas公司與聯(lián)合碳化物公司之類工業(yè)領(lǐng)域得到。有關(guān)陰離子與陽(yáng)離子表面活性劑的其它情況還可以由教科書《陰離子表面活性劑》第Ⅱ、Ⅲ部分，W.M.Linfield編寫，Marcel Dekker Inc.出版，New York，1976以及由E.Jungermann編寫的《陽(yáng)離子表面活性劑》，Marcel Dekker Inc出版，New York，1976中了解。這兩本書引用在此以供參考。
這些表面活性劑的用量通常足以有助于分散各種添加劑于本發(fā)明的水基官能流體中。濃縮物以含有多達(dá)約75%(重)一種或多種這類表面活性劑為佳，以含有約10～75%(重)為更佳。水基官能流體以含有多達(dá)約15%(重)一種或多種這類表面活性劑為佳，以含有約0.05～15%(重)為更佳。
增稠劑本發(fā)明的含水組合物通常含有至少一種增稠劑。通常情況下，這些增稠劑可以是多糖類、合成的增稠聚合物或者二種以上這類物質(zhì)的混合物。適用的多糖類為諸如在Whistler與B.Miller所著《工業(yè)樹膠》科學(xué)出版社出版，1959中所述種類的天然樹膠。此書涉及水溶性增稠天然樹膠，該書引用在此以供參考。這類樹膠的具體實(shí)例為樹膠瓊脂、瓜耳樹膠、阿拉伯樹膠、藻酸銨、葡聚糖、呫噸膠等。適用于本發(fā)明含水組合物的增稠劑還有纖維素醚和酯，其中包括羥基烴基纖維素和烴基羥基纖維素及其鹽。這類增稠劑的具體實(shí)例為羥乙基纖維素和羧甲基纖維素的鈉鹽。由任意兩種以上這類增稠劑組成的混合物同樣適用。
對(duì)于用于本發(fā)明含水組合物的增稠劑的一般要求是既能夠溶于冷(10℃)水又可以溶于熱(90℃)水，只有能溶于冷水但不溶于熱水的甲基纖維素例外。然而，這種熱水不溶性材料可以發(fā)揮其它功能如向本發(fā)明的含水組合物提供潤(rùn)滑性。
這些增稠劑還可以是合成的增稠聚合物。許多這類聚合物都是本領(lǐng)域公知化合物。其中具有代表性的為聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、水解乙烯基酯、含有至少50%(摩爾)丙烯酰胺基烷基磺酸酯與其它組分如丙烯腈、苯乙烯等的丙烯酰胺基烷基磺酸酯的水溶性均聚物與共聚物。聚乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯、馬來酐的均聚物和共聚物及其水溶性鹽以及異丁烯馬來酐共聚物也適用作增稠劑。
其它適用的增稠劑同樣屬于本領(lǐng)域已知的化合物，其中有許多可以在上述McCutcheon出版物中找到，“官能材料”1976，PP.135～147包括在內(nèi)。其中涉及滿足上述一般要求的水溶性聚合增稠劑的內(nèi)容引用在此以供參考。
在本發(fā)明組合物被應(yīng)用于高剪切力條件下時(shí)，為了保證其穩(wěn)定性而使用的優(yōu)選的增稠劑為通過至少一種下式所示烴取代琥珀酸和/或酐與至少一種水分散性胺封端聚(氧化亞烷基)或至少一種水分散性羥基封端聚氧化亞烷基反應(yīng)而生成的水溶性反應(yīng)產(chǎn)物
式中R為C8-40烴基。R以含有約8～30個(gè)碳原子為佳，以含有約12～24個(gè)碳原子為更佳，以含有約16～18個(gè)碳原子為最佳。在優(yōu)選實(shí)施方案中，R如下所示
其中R′與R″分別為氫或直鏈或大體上呈直鏈的烴基，條件是R的碳原子總數(shù)處在上述范圍內(nèi)。優(yōu)選的R′與R″為烷基或烯基。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，R含有約16～18個(gè)碳原子，R′為氫或C1-7烷基或C2-7烯基，R″為C5-15烷基或烯基。
水分散性胺封端聚氧化亞烷基以α、ω-二氨基聚氧化亞乙基，α、ω-二氨基聚氧化亞丙基聚氧化亞乙基聚氧化亞丙基或α、ω-二氨基環(huán)氧丙烷封端的聚氧化亞乙基為佳。胺封端的聚氧化亞烷基還可以是這類α、ω-二氨基聚氧化亞乙基、α、ω-二氨基聚氧化亞丙基聚氧化亞乙基聚氧化亞丙基或α、ω-二氨基環(huán)氧丙烷封端的聚氧化亞乙基的尿素縮合物。胺封端的聚氧化亞烷基還可以是聚氨基(例如三氨基、四氨基等)聚氧化亞烷基，條件是它既被胺封端又具備水分散性。
適用于本發(fā)明的水分散性胺封端聚氧化亞烷基的實(shí)例在美國(guó)專利3021232、3108011、4444566和Re31522中有所描述，這些專利引用在此以供參考。適用的水分散性胺封端聚氧化亞烷基為Texaco化學(xué)公司以Jeffamine商標(biāo)出售的產(chǎn)品。
水分散性羥基封端聚氧化亞烷基由環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的嵌段共聚物以及自含有多個(gè)活潑氫原子的有機(jī)化合物衍生而成的核所構(gòu)成。嵌段共聚物于活潑氫原子的所在位置與核相連接。這些化合物的實(shí)例包括下式所示羥基封端的聚氧化亞烷基
式中a和b為整數(shù)，氧化亞丙基鏈的集合分子量約為900-25000，以化合物重量為基準(zhǔn)計(jì)氧化亞乙基鏈的集合重量約為20～90%，以大約25～55%為佳。這些化合物以“Tetronic”商標(biāo)由BASF Wyandotte公司出品。附加實(shí)例包括下式所示的羥基封端聚氧化亞烷基式中y為整數(shù)，氧化亞丙基鏈的分子量至少約為900，x和z為整數(shù)，氧化亞乙基鏈的集合重量以化合物的重量為基準(zhǔn)計(jì)約為20～90%。這些化合物的分子量以約為1100～1400為佳。這些化合物以商標(biāo)“Pluronic”由BASF Wyandotte公司出品。供本文參考的美國(guó)專利2674619和2979528介紹了適用的羥基封端聚氧化亞烷基。
羧酸試劑與胺或羥基封端的聚氧化亞烷基之間的反應(yīng)可以在反應(yīng)組分的最高熔化溫度與反應(yīng)組分或產(chǎn)物的最低分解溫度之間進(jìn)行。反應(yīng)通常在大約60～160℃的范圍內(nèi)進(jìn)行，以大約120～160℃為佳。羧酸試劑與聚氧化亞烷基的當(dāng)量之比以大約0.1∶1～8∶1為佳，以大約1∶1～4∶1為更佳，以大約2∶1為最佳?？梢酝ㄟ^用其分子量除以羧酸官能度數(shù)目來確定羧酸試劑的當(dāng)量。胺封端聚氧化亞烷基的當(dāng)量通過用其分子量除以端部氨基數(shù)目來確定。羥基封端聚氧化亞烷基的當(dāng)量可以通過用其分子量除以端部羥基數(shù)目來確定。端部氨基與羥基的數(shù)目通常由聚氧化亞烷基的結(jié)構(gòu)式或者依據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過已知方法來確定。通過羧酸試劑與胺封端或羥基封端的聚氧化亞烷基發(fā)生反應(yīng)而形成的酰胺/酸和酯/酸，舉例來說可以用一種或多種堿金屬、一種或多種胺或者它們的混合物中和，隨后分別將其轉(zhuǎn)化為酰胺/鹽或酯/鹽。因此，如果將這些酰胺/酸或酯/酸加至含有堿金屬或胺的濃縮物或官能流體，通常可以就地形成酰胺/鹽或酯/鹽。
供本文參考的美國(guó)專利4659492介紹了烴基取代琥珀酸或酐/羥基封端聚(氧化亞烷基)反應(yīng)產(chǎn)物在含水組合物中作為增稠劑的用途。
當(dāng)選用胺封端的聚氧化亞烷基制備增稠劑時(shí)，通過使其與至少一種表面活性劑組合可以提高增稠劑的增稠特性。上述表面活性劑均可應(yīng)用于這一場(chǎng)合。在使用這類表面活性劑時(shí)，增稠劑與表面活性劑的重量比通常約為1∶5～5∶1，以約為1∶1～3∶1為佳。
典型情況下，本發(fā)明含水組合物中須存在增稠用量的增稠劑，在本發(fā)明濃縮物中，其用量以高達(dá)約70%(重)為佳，以大約20～50%(重)為更佳。以本發(fā)明官能流體的重量為基準(zhǔn)計(jì)，增稠劑的用量以大約1.5～10%(重)為佳，以大約3～6%(重)為更佳。
官能添加劑適用于含水體系的官能添加劑典型情況下為油溶性、水不溶性、在傳統(tǒng)的油基體系中起著特壓添加劑、抗磨添加劑、載荷能力添加劑、分散劑、摩擦改進(jìn)劑、潤(rùn)滑劑之類作用的添加劑，它們還可以起到防滑劑、成膜劑和摩擦改進(jìn)劑的作用。眾所周知，這類添加劑能夠以兩種以上上述方式發(fā)揮作用，舉例來說，特壓添加劑通常又起著載荷能力添加劑的作用。
“油溶性、水不溶性官能添加劑”一詞是指當(dāng)濃度高于1g/100ml水(25℃)時(shí)不溶于水但是在礦物油(25℃)中可溶性至少為1g/l的官能添加劑。
這些官能添加劑還包括諸如石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯及相關(guān)固體聚合物之類特定的固體潤(rùn)滑劑。
這類官能添加劑還可以包括摩擦聚合物形成物。簡(jiǎn)而言之，包括以低濃度分散于液體載體之中并且在摩擦或接觸表面之時(shí)發(fā)生聚合以便在表面上形成保護(hù)性聚合物薄膜的潛在的形成聚合物的材料。人們認(rèn)為這種聚合反應(yīng)由于摩擦生熱或者由于嶄新的表面與外界接觸從而發(fā)生催化和/或化學(xué)作用而發(fā)生。這類材料的具體實(shí)例為二亞油酸與乙二醇的組合產(chǎn)物，它可以形成聚酯摩擦聚合物膜。這些材料已為本領(lǐng)域所公知，舉例來說，供本文參考的《磨耗》雜志第26卷，第369-392頁(yè)和西德公開專利申請(qǐng)№.2339065對(duì)此有所介紹。
典型的這些官能添加劑為用于油基流體的有機(jī)硫、磷、硼或羧酸的已知金屬或胺鹽。典型的這類鹽為包括芳族與脂族酸在內(nèi)C1-22羧酸鹽，諸如烷基與芳基磺酸之類含硫酸鹽，諸如磷酸、含磷酸、次磷酸、酸性磷酸酯之類的含磷酸鹽，諸如硫代磷酸和二硫代磷酸與相關(guān)酸性酯之類類似的含硫同系物的鹽，諸如硼酸、酸性硼酸酯之類含硼酸的鹽。適用的官能添加劑還包括諸如二硫代氨基甲酸鉬與銻之類二硫代氨基甲酸金屬鹽，以及硫化二丁錫、氧化三丁錫、磷酸三丁錫和亞磷酸三丁錫，硼酸胺鹽、氯化石蠟，氧化三烷基錫、磷酸鉬和氯化石蠟。
許多這類官能添加劑均屬于本領(lǐng)域的公知內(nèi)容。舉例來說，下列出版物介紹了適用于本發(fā)明含水體系與傳統(tǒng)的油基體系的添加劑《石油化工與精制進(jìn)展》第8卷，John J.Mcketta編寫，Interscience出版社，紐約，1963，第31～38頁(yè);Kirk-Othmer《化工技術(shù)百科全書》第12卷，第二版，Interscience出版社，紐約，1967，第575頁(yè);《潤(rùn)滑添加劑》M。W.Ranney著，Noyes Data公司，Park Ridge，N.J.U.S.A，1973，以及《潤(rùn)滑添加劑》C.V.Smalheer與R。K.Smith著，Lezius-Hiles公司，克利夫蘭，俄亥俄州，U.S.A。這些文獻(xiàn)引用在此供本文參考。
在某些本發(fā)明典型的含水組合物中，官能添加劑為適用于油基體系的已知的硫或氯-硫特壓添加劑。這類材料包括諸如氯化石蠟之類的氯化脂肪烴，諸如二芐二硫、二氯芐二硫、二丁四硫、硫化鯨臘油、硫化油酸甲酯、硫化烷基酚、硫化二聚戊烯、硫化萜烯和硫化Diels-Alcler加合物之類有機(jī)硫化物和多硫化物，諸如硫化磷與松節(jié)油或油酸甲酯的反應(yīng)產(chǎn)物之類磷硫化烴，諸如亞磷酸二烴基酯與三烴基酯即亞磷酸二丁酯、亞磷酸二庚酯、亞磷酸二環(huán)己基酯、亞磷酸戊基苯酯、亞磷酸二戊基苯酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸二(十八烷基)酯和聚丙烯取代酚亞磷酸酯之類的磷酯，諸如二辛基二硫代氨基甲酸鋅和庚基酚二硫代氨基甲酸鋇之類的硫代氨基甲酸金屬鹽以及諸如二環(huán)己基二硫代磷酸鋅之類二硫代磷酸的Ⅱ族金屬鹽。
官能添加劑還可以是諸如合成或天然膠乳及其含水乳液的成膜劑。這類膠乳包括天然橡漿與聚苯乙烯丁二烯合成膠乳。
官能添加劑還可以是防碎劑與消噪劑(anti-Sqawk agent)。前者的實(shí)例為諸如西德專利1109302所述的酰胺二硫代磷酸金屬鹽組合體，諸如英國(guó)專利說明書893977所述的胺鹽-偶氮甲堿組合體，或者美國(guó)專利3002014所述的氨基二硫代磷酸鹽。后者的實(shí)例為如美國(guó)專利3156652和3156653所述的N-酰基-肌氨酸及其衍生物，諸如美國(guó)專利2913415和2982734所述的硫化脂肪酸及其酯，以及諸如美國(guó)專利3039967所述的二聚脂肪酸酯。上述專利引用在此供本文參考。
還可以選用由上述官能添加劑中的任意兩種或多種所組成的混合物。
典型情況下，本發(fā)明的含水組合物中存在有官能有效量的官能添加劑。
“官能有效量”一詞是指添加劑的用量足以通過添加所述添加劑而使本發(fā)明含水組合物具備所需的特性。舉例來說，如果添加劑為防銹劑，那么其官能有效量足以使組合物的防銹特性得到增強(qiáng)。類似地，若添加劑為抗磨添加劑，其官能有效量足以提高添加后組合物的抗磨性。
本發(fā)明的含水體系通常含有至少一種視具體情況而存在的金屬腐蝕抑制劑。這些抑制劑可以防止鐵金屬和非鐵金屬(例如紫銅、青銅、黃銅、鈦、鋁等)被腐蝕，它可以是有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)。通常情況下它在水中的溶解性足以產(chǎn)生令人滿意的防腐作用，不過它在不溶于水的情況下便可以發(fā)揮防腐作用，因而它不必是水溶性物質(zhì)。許多適用于本發(fā)明含水體系的無機(jī)防腐劑均屬于本領(lǐng)域公知內(nèi)容。在Burns & Bradley所著“金屬防護(hù)性涂層”，Reinhold出版公司，第二版，第十三章，第596-605對(duì)其有所描述，此書被引用在此以供參考。適用的無機(jī)防腐劑的具體實(shí)例包括堿金屬亞硝酸鹽、二和三聚磷酸鈉、磷酸鉀與磷酸氫二鉀、堿金屬硼酸鹽與它們的混合物。許多適宜的有機(jī)防腐劑均為本領(lǐng)域公知內(nèi)容。其具體實(shí)例包括烴基胺與羥基取代烴基胺中和酸化合物如中和磷酸鹽和烴基磷酸酯、中和脂肪酸(例如含有約8～22個(gè)碳原子)、中和芳族羧酸(例如，4-叔丁基苯甲酸)、中和萘酸和中和烴基磺酸鹽。特別適用的胺包括諸如乙醇胺、二乙醇胺之類的鏈烷醇胺。還可以選用任意二種或多種上述緩蝕劑的混合物。這類緩蝕劑的濃度通常能夠有效地防止與本發(fā)明含水組合物接觸的金屬被腐蝕。
本發(fā)明的含水體系還可以含有至少一種殺菌劑。這類殺菌劑屬于本領(lǐng)域公知內(nèi)容，其具體實(shí)例如上述McCutcheon出版物《官能材料》“滅菌質(zhì)”一節(jié)第9～20頁(yè)所述。此文引用在此以供參考。一般情況下，該滅菌質(zhì)為水溶性物質(zhì)，其水溶性至少足以使其發(fā)揮殺菌劑作用。
本發(fā)明的含水體系還包括其它材料，例如，諸如酸性綠染料之類的染料、諸如乙二胺四乙酸鈉鹽或次氮基三乙酸之類的軟水劑、氣味掩蔽劑如檸檬油與香茅醛等以及消泡劑如公知的硅氧烷消泡劑。
本發(fā)明的含水體系還包括在低溫下使用本發(fā)明組合物所必需的防凍劑。諸如乙二醇與類似的聚氧化亞烷基多元醇之類材料也可以用作防凍劑。簡(jiǎn)言之，其用量將取決于所需的防凍保護(hù)程度并且屬于本領(lǐng)域的公知內(nèi)容。
同樣應(yīng)該注意的是許多上述用于制備本發(fā)明含水體系的組分都是賦予含水組合物一種以上特性的工業(yè)產(chǎn)品。因此，單一組分可以提供多種功能，從而消除或減少了對(duì)某些其它添加劑的需求。因此，舉例來說，諸如氧化三丁錫之類的特壓劑也可以用作殺菌劑。
表1列舉了適用的緩蝕劑組合物的實(shí)例1～6的配方。表2列舉了含水濃縮物7～9的配方。所有百分比均為重量百分?jǐn)?shù)。
表2
表2中的實(shí)例7和8在ASTM665(汽輪機(jī)油銹蝕)試驗(yàn)條件、DIN51360(第Ⅰ部分)與硬水穩(wěn)定性試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。
ASTM665測(cè)定由＃1018冷軋?zhí)间撝瞥傻奶厥鈭A柱形試件上產(chǎn)生的銹蝕情況。在60℃下將試件放在2%實(shí)例7或8在0.05l普通鹽水溶液中形成的混合物中浸漬24小時(shí)。經(jīng)過24小時(shí)后，撤除浸漬液，用水洗滌試件并且估評(píng)其銹蝕情況。
DIN-51360(第Ⅰ部分)測(cè)定鑄鐵板上的銹蝕與玷污情況。將該板分為4部分。每一部分上放置2克鐵屑與2ml由5%實(shí)例7或8與硬度為359PPm的水混合而成流體。硬水通過混合663mg/l Cacl26H2O、134mg/l MgSO47H2O及蒸餾水來制備。將該板放入溫度為18.5℃、濕度為52%的濕潤(rùn)箱內(nèi)保持24小時(shí)。此后撤除濕潤(rùn)箱并且去除鐵屑。對(duì)鐵板上的孔眼、銹斑與銹斑密度進(jìn)行估評(píng)。記錄孔眼數(shù)目、銹蝕面積與銹蝕強(qiáng)度。只有其中銹蝕面積很小、銹蝕強(qiáng)度很弱的板符合測(cè)定要求。
通過測(cè)試由2～5%實(shí)例7或8與1500ppm硬水組成的乳液在70℃下歷時(shí)8天的穩(wěn)定性可以確定本發(fā)明各種組合物的硬水穩(wěn)定性。通過混合蒸餾水、80/mg/l CaSO4、2H2O、2545mg/l MgSO4·7H2O與494mg/l Nacl來制備硬水。此后測(cè)定殘留乳液數(shù)量。
表3所示為實(shí)例7和8的上述試驗(yàn)結(jié)果。
表3D-665 DIN-51360 硬水穩(wěn)定性(第Ⅰ部分)實(shí)例7 通過 通過(4/4) 通過實(shí)例8 通過 通過(3/4) 通過由表3可以看出，在板的四個(gè)部分上實(shí)例7通過了DIN-51360(第Ⅰ部分)、硬水穩(wěn)定性試驗(yàn)以及錠子銹蝕試驗(yàn)。實(shí)例8通過了所有試驗(yàn)并在板的三個(gè)部分上符合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
由表3可以看出，含上述緩蝕劑的含水官能流體能夠有效地使官能流體具備防銹特性并且同時(shí)使其在硬度高達(dá)1500ppm的硬水中保持穩(wěn)定性。
業(yè)已闡明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以借此理解其各種改進(jìn)方案。因此，應(yīng)該說明的是本發(fā)明包括屬于附于本說明書之后的權(quán)利要求書所述范圍的各種改進(jìn)方案。
權(quán)利要求
1.一種組合物，其中含有(A)至少一種二元羧酸或酐或者這種二元羧醛或酐的銨鹽或金屬鹽；(B)至少一種下式所示的化合物
式中R2、R3、R4和R5分別為氫、烷基、羥烷基、聚羥基烷基、聚烷氧基烷基或羥基聚烷氧基烷基，R1為烴基。
2.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中R2、R3、R4和R5分別為氫或C1-6羥基烷基或C1-12烷基。
3.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中R1為C6-20烷基或烯基。
4.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中二元羧酸含有至少一種飽合或不飽合和C4-24脂族酸或酐，或者至少一種芳族酸或酐。
5.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中酸的銨鹽衍生自至少一種鏈烷醇胺、吡啶嗎啉、哌啶或烷基單胺、聚亞烷基多胺、羥基聚亞烷基多胺或雜環(huán)多胺。
6.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中酸的金屬鹽衍生自至少一種堿金屬或堿土金屬化合物。
7.按照權(quán)利要求1所述的組合物，其中還包含(C)至少一種下式所示的酸或者這種酸的銨鹽或金屬鹽
式中R6、R7、R8和R9分別為氫或烴基，n＝1～10;(D)至少一種由至少含有大約8～28個(gè)碳原子的烷基或烯基琥珀酸或酐與至少一種鏈烷醇胺衍生的酯-鹽;或者(C)與(D)的混合物。
8.按照權(quán)利要求7所述的組合物，其中R6和R7分別為氫或C1-20烷基，R8和R9分別為氫或C1-6烷基。
9.按照權(quán)利要求7所述的組合物，其中酸的銨鹽衍生自至少一種鏈烷醇胺、吡啶、嗎啉、哌啶或烷基單胺、聚亞烷基多胺、羥基聚亞烷基多胺或雜環(huán)多胺。
10.按照權(quán)利要求7所述的組合物，其中酸的金屬鹽衍生自至少一種堿金屬或堿土金屬化合物。
11.按照權(quán)利要求7所述的組合物，其中琥珀酸或酐(D)含有大約10-20個(gè)碳原子，其中酯鹽(D)由二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、甲乙基乙醇胺或單乙醇胺衍生而成。
12.一種官能流體，其中含有水與以緩蝕有效量分散于水中的權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的組合物。
13.一種借助官能流體防止金屬零件在液壓系統(tǒng)中銹蝕的方法，其中包括將權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的組合物以緩蝕有效量加至該官能流體中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種緩蝕劑組合物以及含有這種緩蝕劑的濃縮物和官能流體。
文檔編號(hào)C10M141/06GK1049532SQ90106648
公開日1991年2月27日 申請(qǐng)日期1990年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月4日
發(fā)明者理查德·W·章克, 保爾·E·阿達(dá)幕斯, 索島·O·約翰森, 喬·W·富斯伯格 申請(qǐng)人:魯布里佐爾公司