新的功能性流体组合物的制作方法

文档序号:9871379阅读:236来源:国知局
新的功能性流体组合物的制作方法
【专利说明】新的功能性流体组合物
[0001 ]本发明涉及一种功能性流体组合物,其包含:
[0002] (A)基于组合物的总重量计的0至94.99重量%的一种以上的具有通式(I)的烷氧 基二醇硼酸酯
[0003] [R1-0-(CH2CH2-0)n]3B (I)
[0004] 其中R1为&至(:8-烷基基团或所述基团的混合物,且η的值为2至6;
[0005] (Β)基于组合物的总重量计的5至99.99重量%的一种以上的具有通式(II)的烷氧 基二醇组分:
[0006] R2-〇-(CH2CH2-〇)m-H (II)
[0007] 其中R2为&至(:8-烷基基团或所述基团的混合物,且m的值为2至6,R2和/或m分别与 R1和/或η不同或相同;
[0008] (C)基于组合物的总重量计的0.01至5重量%的饱和或不饱和的羟基-取代的C8至 C22脂肪酸或其酯的烷氧基化物,位于所述烷氧基化物的脂肪酸侧链上的羟基被至少一个氧 亚烷基单元醚化;
[0009] (D)基于组合物的总重量计的0至10重量%的包含一种以上的具有腐蚀抑制剂作 用的添加剂的添加剂包(additive package)。
[0010] 所述功能性流体组合物在多种应用中有用且特别是用作制动液。这为装有该功能 性流体或液压流体(hydraulic fluid)的技术设备内的活动部件提供优异的润滑作用,所 述技术设备内的活动部件例如具有液压制动系统的车辆(如客车和小货车)的制动系统。
[0011] 在现代车辆制动系统中,制动控制通过液压单元来调节,所述液压单元包括比在 常规车辆制动系统中具有更长的运行时间的栗。在该液压单元中,该栗的常规运行时间为 约1,000h,与在具有常规ABS液压单元的车辆制动系统中约10h的栗运行时间形成对比。液 压单元中的栗包括经常受磨损的由橡胶或弹性材料制成的密封件。因此,现代功能性流体 应表现出优异的润滑作用并减小摩擦,以确保液压单元的部件不发生或仅发生非常低程度 的磨损。特别地,其应保护密封件的橡胶或弹性材料不发生变形和泄漏,否则会导致车辆行 驶中的误操作和缺乏安全性。
[0012] 此外,在具体的实施方案中,所述功能性流体组合物表现出低粘度,并因此用于新 的电动或自动防抱死制动系统,所述防抱死制动系统需要更低粘度的流体以满足低温下的 运行。
[0013] 基于硼酸酯的功能性流体组合物是本领域公知的。为用于例如DOT 4或DOT 5.1制 动液,这些基于硼酸酯的组合物应满足严格的物理特性和性能要求,特别是关于最小干平 衡回流沸点("ERBP")、最小湿平衡回流沸点("WERBP")和最大低温运动粘度(例如在-40°C 下测定)的严格的物理特性和性能要求,同时保持足够的抗腐蚀性、稳定性并满足其他物理 特性要求如pH、储备碱度(reserve alkalinity)和橡胶溶胀。此外,不含任何硼酸酯的功能 性流体组合物是本领域已知的并且用作例如DOT 3制动液。
[0014] W0 2013/171052记载了液压流体,其包含烷氧基二醇硼酸酯、烷氧基二醇和腐蚀 抑制剂,还包含烷基胺乙氧基化物。
[0015] WO 00/65001记载了液压流体,其包含烷氧基二醇硼酸酯、烷氧基二醇和腐蚀抑制 剂,还包含环状羧酸衍生物。
[0016] W0 02/38771记载了低粘度功能性流体组合物,其包含烷氧基二醇硼酸酯、烷氧基 二醇组分和添加剂如腐蚀抑制剂,其中烷氧基二醇硼酸酯和烷氧基二醇的烷氧基化度限于 特定的狭窄模式。
[0017] DE 696 07 247T2记载了液压流体,其包含乙氧基化单胺、乙氧基化二胺或乙氧基 化多胺或脂肪胺和脂肪羧酸或其酯与聚氧亚烷基乙二醇的反应产物(如由蓖麻油和二丙二 醇获得的酯交换产物)的混合物。所述混合物起腐蚀抑制体系的作用。
[0018] 英国专利说明书908,291记载了包含纯化的蓖麻油酸酯的液压流体,其通过以下 方法获得:使蓖麻油与聚亚烷基二醇(例如乙二醇)进行酯交换,随后通过穿过离子交换树 脂进行纯化,并借助含自由氧的气体对纯化的酯进行热鼓风。所述蓖麻油酸酯在液压流体 中表现出润滑特性。
[0019] 迫切需要改进的高性能液压流体组合物和制动液以提供优异的润滑作用(即减小 摩擦)。此外,迫切需要高性能液压流体组合物和制动液,以提供优异的润滑作用并具有低 温粘度,同时满足或超越由本领域记载的液压流体组合物和制动液所实现的最小ERBP以及 特别是WERBP温度需求。
[0020] 根据本发明,已发现上述定义的功能性流体组合物,其表现出优异的润滑作用和 优越的ERBP、WERBP和低温运动粘度的值,同时保持优异的抗腐蚀性、高的稳定性,并满足其 他物理特性要求如pH和储备碱度。此外,在低于-40°C的非常低的温度下例如_50°C下的运 动粘度值优于本领域的功能性流体组合物。
[0021] 在优选的实施方案中,组分(C)的烷氧基化物为以下物质的烷氧基化物:蓖麻油 酸、蓖麻油或任何其他蓖麻油酸酯,优选蓖麻油酸或蓖麻油,且非常优选蓖麻油。
[0022] 针对本说明书的目的,该蓖麻油为至少部分地且优选完全酯化的酰基甘油,其中 至少一个、优选至少两个酰基基团为蓖麻油酸或异蓖麻油酸,优选为蓖麻油酸。
[0023] 例如,脂肪酸的混合物优选包含两分子蓖麻油酸与不带羟基基团的脂肪酸的混合 物,所述不带羟基基团的脂肪酸优选选自油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸。
[0024]在一个优选的实施方案中,蓖麻油的0H值为160至173mg KOH/g。
[0025] 组分(C)的烷氧基化物优选通过饱和或不饱和的羟基取代的C8至C22脂肪酸或其酯 且特别是蓖麻油酸、蓖麻油或任意其他蓖麻油酸酯与至少一种环氧烷烃反应而制备,所述 组分(C)的烷氧基化物特别是蓖麻油酸、蓖麻油或任何其他蓖麻油酸酯的烷氧基化物。环氧 烷烃可为环氧丙烷、环氧丁烷、环氧苯乙烷(styrene oxide),或者优选为环氧乙烷。还可使 用产生环氧烷烃单元的统计或嵌段结构的所述环氧烷烃的混合物。
[0026] 具体而言,所述组分(C)的烷氧基化物的结构优选在分子中包含饱和或不饱和的 C8至C22脂肪一元羧酸单元或至少一种饱和或不饱和的C8至C 22脂肪一元羧酸单元,所述饱和 或不饱和的C8至C22脂肪一元羧酸单元在游离羧酸官能团上被一个以上的氧亚烷基单元酯 化一一条件是该游离羧酸官能团存在于分子中一一并带有羟基基团,所述羟基基团位于所 述烷氧基化物的脂肪酸侧链上且被一个以上的氧亚烷基单元醚化。
[0027] 作为组分(C)的烷氧基化物的基础,该饱和或不饱和的羟基-取代的C8至C22脂肪一 元羧酸或其单元、优选饱和或不饱和的羟基-取代的Cl4至C2Q脂肪一元羧酸或其单元的实例 为10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸且特别是蓖麻油酸。该不饱和的羟基-取代的C8至C22脂肪 一元羧酸可作为用于制备组分(C)的烷氧基化物的游离羧酸或相应的酯。在蓖麻油酸的情 况下,蓖麻油作为其天然存在的甘油三酸酯可有利地与环氧烷烃以酯交换形式反应,从而 生成所需的蓖麻油烷氧基化物和甘油。蓖麻油酸的任何其他酯(例如相应的甘油二酯或甘 油单酯或相应的甲酯、乙酯、丙酯或丁酯)可用作用于酯交换的反应物。根据与蓖麻油酸酯、 特别是与蓖麻油进行的烷氧基化反应的条件,酯且特别是甘油三酯还可保持其羧酸酯官能 团、特别是其甘油三酯官能团,并且仅在位于脂肪酸侧链上的羟基处烷氧基化,在此处被一 个以上的氧亚烷基单元醚化。
[0028]所述组分(C)的烷氧基化物,特别是蓖麻油酸、蓖麻油或任意其他蓖麻油酸酯的烷 氧基化物,通常包含2至200、优选4至100、更优选6至80、最优选10至50、且特别是20至40个 环氧烷烃单元,所述环氧烷烃单元优选环氧乙烷单元。"环氧烷烃单元的数目"意指每摩尔 饱和或不饱和的羟基-取代的C 8至C22脂肪一元羧酸或其单元(作为组分(C)的烷氧基化物的 基础)的环氧烷烃的摩尔数。使用为蓖麻油酸的甘油三酯的蓖麻油,用于烷氧基化的环氧烷 烃的量是指使3当量的蓖麻油酸或其单元被烷氧基化。为了更高的烷氧基化度,亚烷基单元 的数目为作为统计数的平均值,原因在于烷氧基化同系物在产物中的分布。在待烷氧基化 的分子中可存在两类羟基基团,即一类待被酯化(或酯交换)且另一类待被醚化,酯化可发 生或可不发生,醚化总是发生。
[0029]羧酸或其酯(如蓖麻油)的烷氧基化、特别是乙氧基化的方法是本领域中已知的, 因此,不需要在本申请中进一步描述。
[0030 ] 通式⑴的功能性流体组合物的组分(A)包括乙氧基化度为n = 2至n = 6、优选η = 2 至η = 4、更优选η = 3至η = 4且非常优选η = 3的物质。组分(Α)可为单一物质或在乙氧基化度 和/或基团R1方面不同的物质的混合物。基团R1优选地为心-至C 4-烷基基团并且可为甲基、 乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基和 2-乙基己基、乙基,非常优选正丁基或甲基,且特别优选甲基。
[0031] 所述硼酸酯及其制备方法是本领域公知的。特别用于本发明的功能性流体组合物 的硼酸酯可通过使硼酸与适当的烷氧基二醇组分
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