用于抑制堵塞的润滑组合物和使用其抑制堵塞的方法与流程

用于抑制堵塞的润滑组合物和使用其抑制堵塞的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月8日向韩国知识产权局(kipo)提交的第10-2020-0170190号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于抑制堵塞(plugging)的润滑组合物和使用该润滑组合物抑制堵塞的方法。


背景技术：

4.乙烯-丙烯酸共聚物等乙烯-羧酸共聚物用于如密封材料、粘合材料、包装材料和光学膜等各种应用，并在工业上得到广泛应用。
5.乙烯-羧酸共聚物可以通过将乙烯与作为共聚单体的羧酸基化合物如丙烯酸和甲基丙烯酸通过连续反应器聚合来制备，并且由于羧酸基化合物具有比乙烯更高的自聚合反应性(self-polymerization reactivity)，因此羧酸基化合物在由流路(flow path)、泵、压缩机等供给的过程中暴露于高温时可能发生自聚合。
6.在这种情况下，可能会导致上述设备如泵、压缩机和流路等的设备故障(defect)，例如闭塞(clogging)以及流路阻塞(flow path blocking)等，因此降低共聚物的产量(production yield)，从而使工艺难以均匀、连续和重复地进行，增加事故风险，给工人的安全带来问题。
7.正在研究使用添加剂来抑制具有较高的自聚合反应性的羧酸基单体之间的自聚合的方法，但是仍然存在设备故障的问题，例如由于单体泄漏而导致的上述设备的堵塞和结垢(fouling)等。
8.因此，目前需要开发可以通过直接阻止由上述具有高聚合反应性的羧酸基单体的泄漏引起的设备故障的用于抑制堵塞的润滑组合物来提高工作产量并进一步提高工作稳定性。
9.[相关技术文献]
[0010]
[专利文献]
[0011]
(专利文献0001)韩国专利特许公布第10-2016-0093679号(2016年8月8日)


技术实现要素：

[0012]
本发明的一个实施方案旨在提供一种用于抑制堵塞的润滑组合物，该润滑组合物可以抑制由于羧酸基单体泄漏到润滑组合物中以及单体自聚合导致的摩擦系数增加而引起的设备故障，例如结垢和堵塞等。
[0013]
本发明的另一个实施方案涉及提供一种用于抑制堵塞的润滑组合物，该润滑组合物可以阻止上述设备故障，以进一步提高工艺产量和工作稳定性。
[0014]
在一个总的方面，用于抑制堵塞的润滑组合物包括：基础油和选自脂肪酸和乳化
剂中的任意一种，其中当相对于基础油引入羧酸基单体时，润滑组合物形成单一相。
[0015]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，脂肪酸可以是c15至c30不饱和脂肪酸。
[0016]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，相对于润滑组合物总重量(total lubricating composition)，脂肪酸的含量可以为2重量％至20重量％。
[0017]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，相对于润滑组合物总重量，乳化剂的含量可以为0.1重量％至15重量％。
[0018]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，用于抑制堵塞的润滑组合物可以包括脂肪酸和乳化剂二者。
[0019]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，用于抑制堵塞的润滑组合物在40℃至85℃的温度范围内可以是单一相。
[0020]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，引入到用于抑制堵塞的润滑组合物中的羧酸基单体的含量可以为0.1重量％至50重量％。
[0021]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，用于抑制堵塞的润滑组合物在引入羧酸基单体时的驱动摩擦系数(drive friction coefficient)可以小于0.3。
[0022]
在根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物中，用于抑制堵塞的润滑组合物可以在55℃下在30n以上时抑制排出部的堵塞。
[0023]
在另一个总的方面，抑制堵塞的方法包括：在制备衍生自羧酸基单体的共聚物的过程中，将上述润滑组合物注入到排出羧酸基单体的排出部并抑制羧酸基单体的自聚合。
[0024]
在根据本发明的抑制堵塞的方法中，用于抑制堵塞的润滑组合物向排出部的注入速率可以是2千克/小时至50千克/小时。
[0025]
在根据本发明的抑制堵塞的方法中，排出部中的温度可以是20℃至85℃，并且排出部的排出压力可以是1000巴至3000巴。
[0026]
根据以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
[0027]
图1a和图1b为示出根据本发明的示例性实施方案的润滑组合物的堵塞抑制原理的示意图。
[0028]
图2为摩擦测量设备的盘和球的真实图像。
具体实施方式
[0029]
在下文中，将参照包括附图的具体实例和示例性实施方案更详细地描述本发明。然而，以下具体实例或示例性实施方案仅作为详细描述本发明的参照，本发明不限于此，并且可以以各种形式实现。
[0030]
此外，除非另有定义，否则所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。本文所使用的术语仅仅用于有效地描述某个具体的实例，并不用于限制本发明。
[0031]
此外，除非上下文中另有说明，否则说明书和所附权利要求中所使用的单数形式也旨在包括复数形式。
[0032]
此外，除非有特别相反的描述，否则“包括(comprising)”任何要素将被理解为暗示进一步包括其他要素，而不是排除任何其他要素。
[0033]
本发明中使用的术语“(甲基)丙烯酸”是包括“甲基丙烯酸”和“丙烯酸”二者的术语。
[0034]
为实现上述目的，本发明提供了一种用于抑制堵塞的润滑组合物和使用该组合物抑制堵塞的方法。
[0035]
本发明人深入研究了一种润滑组合物，在制备衍生自羧酸基单体的共聚物的过程中，该组合物抑制了在注入单体的高压泵中单体泄漏到润滑油上导致的堵塞或结垢，以抑制例如高压泵堵塞等设备故障。因此，本发明人证实，通过制备包含基础油和选自脂肪酸和乳化剂中的任意一种的润滑组合物，即使在羧酸基单体从排出部泄漏以及在上述过程中引入的情况下，也能够形成单一相，并且能够降低摩擦系数以实现上述效果，从而完成本发明。
[0036]
在下文中，将详细描述根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物。
[0037]
根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物包括基础油和选自脂肪酸和乳化剂中的任意一种，其中当将羧酸基单体相对于基础油引入到润滑组合物中时，润滑组合物保持单一相。
[0038]
可以将基础油作为润滑组合物的基础溶剂、稀释剂或介质包括在内。基础油的种类没有特别限制，可以使用聚合设备、石化设备等中使用的润滑油，并且作为实例，可以使用选自矿物油、聚α-烯烃(pao)、烷基苯、烷基萘、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇、聚碳酸酯、多元醇酯、乙烯-α-烯烃共聚物、聚丁烯、聚乙二醇、芳香酯、受阻酯、二元酯、石蜡基矿物油、环烷基矿物油或它们的混合物中的任意一种。
[0039]
作为脂肪酸，可以使用c15至c30不饱和脂肪酸，并且作为具体的实例，可以使用选自肉豆蔻油酸(myristoleic acid)、棕榈油酸、油酸、亚油酸、二十碳五烯酸(epa)、二十二碳六烯酸(dha)等中的任意一种或两种以上的混合物，但是本发明不限于此。
[0040]
根据优选的示例性实施方案的润滑组合物可包括基础油和脂肪酸，其中脂肪酸的相对于润滑组合物总重量的含量为2重量％至20重量％，具体为3重量％至15重量％，更具体为5重量％至10重量％。在该含量范围内，即使在润滑组合物中引入羧酸基单体的情况下，也不会发生相分离(phase separation)，组合物具有优异的单一相混溶性(miscibility of asingle phase)，并且减少了由于羧酸基单体的引入而导致的摩擦系数的增加，从而抑制了特定区域中泄漏的羧酸基单体的积累和羧酸基单体在高温高压条件下的自聚合以防止堵塞，其因此是优选的。
[0041]
乳化剂可以是非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，可以使用已知的乳化剂而没有限制，但优选地，可以使用聚合物型表面活性剂，具体地，可以使用选自具有聚乙烯亚胺基团和膦酸酯基团(phosphonate group)的阳离子聚合物和具有聚异丁烯琥珀酰亚胺(pibsi)基团的聚烯烃基聚合物中的一种或两种以上的混合物。作为具有聚乙烯亚胺基团和膦酸酯基团的阳离子聚合物，可以优选使用可从suez购得的thermoflo 7049，并且作为具有聚异丁烯琥珀酰亚胺基团的聚烯烃基聚合物，可以优选使
用可从suez购得的prochem 3f18。
[0042]
根据优选示例性实施方案的润滑组合物可包括基础油和乳化剂，其中乳化剂相对于润滑组合物总重量的含量为0.1重量％至15重量％，具体为1重量％至15重量％。在该含量范围内，当相对于基础油引入0.1重量％至50重量％，具体地，0.1重量％至30重量％的羧酸基单体时，不会发生相分离，形成具有优异混溶性的单一相乳液，并且减少了由于羧酸基单体的引入而引起的摩擦系数的增加，从而抑制特定区域中泄漏的羧酸基单体的积累和羧酸基单体在高温高压条件下的自聚合以防止堵塞，其因此是优选的。
[0043]
作为非限制性示例性实施方案，用于抑制堵塞的润滑组合物可以包括脂肪酸和乳化剂二者，其中相对于总润滑组合物，脂肪酸的含量可以为1重量％至15重量％，乳化剂的含量可以为0.1重量％至15重量％。在该含量范围内，当相对于基础油引入1重量％至30重量％的羧酸基单体时，不会发生相分离，形成具有优异混溶性的单一相乳液，并防止特定区域中泄漏的羧酸基单体的积累，以抑制羧酸基单体在高温和高压条件下的自聚合，以防止堵塞，其因此是优选的。
[0044]
根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物可以在20℃至85℃的温度范围内，具体地，在50℃以上的温度下，更具体地，在70℃以上的温度下，还更具体地，在75℃以上的温度下具有单一相。此处，单一相可以指均匀的一相而不分离成两相或更多相。
[0045]
更具体地，在常规润滑组合物的情况下，如图1a中所示，当丙烯酸单体泄漏引起相分离时，发生了由摩擦能(friction energy)引起的丙烯酸单体自聚合形成聚丙烯酸(paa)而导致堵塞、结垢等；然而，根据本发明的示例性实施方案的润滑组合物形成连续的单一相，即使在丙烯酸单体如图1b所示的泄漏的情况下也没有相分离，从而在高温和高压条件下的工艺中抑制聚丙烯酸(paa)在设备的特定区域中的产生和积累，以抑制堵塞、结垢等的发生，其因此是优选的。
[0046]
本发明中泄漏的羧酸基单体的含量可以指在工艺过程中泄漏的含量，具体地，例如，可以大于0重量％，或0.01重量％至30重量％，但不限于此。根据示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物在引入羧酸基单体时的摩擦系数可以小于0.36，具体地小于0.3，更具体地小于0.28，并且还更具体地小于0.25，但是本发明不限于此。
[0047]
根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物在55℃下，在球/盘之间30n的地接触载荷(ground contact load)的条件下测得的驱动摩擦系数(mtm试验)可以小于0.4，并且在55℃下，在球/盘之间60n的地接触载荷的条件下测得的驱动摩擦系数(mtm试验)可以小于0.3，具体地，0.28以下，更具体地，0.26以下。
[0048]
根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物在55℃下，在30n以上的地接触载荷下，可以抑制排出部中的堵塞，其中排出部可以指下文描述的排出部。
[0049]
根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物在制备衍生自羧酸基单体的共聚物的过程中，当在高压泵、气缸等中泄漏的羧酸基单体作为分离相(separated phase)存在而不与排出部中的润滑油相(lubricating oil phase)混合时，具有抑制由在泵的活塞或盘根部(packing part)中发生的摩擦系数为0.3以上的摩擦加速自聚合而导致的例如阻塞(blockage)、堵塞和结垢等问题发生的效果。
[0050]
因此，本发明还提供了一种包括基础油和选自脂肪酸和乳化剂中的任意一种或两
种的堵塞抑制剂。
[0051]
在下文中，将描述使用根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物抑制堵塞的方法。
[0052]
根据本发明的示例性实施方案的抑制堵塞的方法包括：在制备衍生自羧酸基单体的共聚物的过程中，将上述润滑组合物注入到排出羧酸基单体的排出部，并抑制羧酸基单体的自聚合。
[0053]
衍生自羧酸基单体的共聚物可以具体指衍生自烯烃和羧酸基单体的共聚物，烯烃单体可以是选自乙烯、丙烯、丁烯等中的任意一种或两种以上，但不限于此。
[0054]
羧酸基单体可以包括能够进行链式聚合反应(chain polymerization reaction)的不饱和羧酸，并且作为具体实例，可以是选自(甲基)丙烯酸、其酯等中的任意一种或两种以上。特别地，优选地，共聚物可以是乙烯-丙烯酸共聚物，并且本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物可以优选地应用于制备乙烯-丙烯酸共聚物的工艺中，但是本发明不限于此。
[0055]
制备衍生自羧酸基单体的共聚物的工艺中的排出部可以包括活塞和盘根部，并且通过排出流路(discharge flow path)供给的羧酸基单体可以通过活塞的盘根部内的往复运动被泵送或排出(ejected)。盘根部(packing part)可以是密封件(sealing member)，例如衬套(bushing)和汽缸(cylinder)。当羧酸基单体泄漏到盘根部的活塞与盘根部等之间的间隙(gap)中时，羧酸基单体可能局部积聚，并且在间隙中反复发生活塞与盘根部的摩擦，因此，羧酸基单体自聚合形成例如聚丙烯酸(paa)的自聚合物，从而导致结垢、堵塞等。
[0056]
将根据本发明的示例性实施方案的用于抑制堵塞的润滑组合物注入到上述排出部，因而即使当羧酸基单体泄漏时也具有优异的混溶性(miscibility)，以形成单一相，从而抑制羧酸基单体的局部浓度升高和自聚合，以抑制堵塞、结垢等。
[0057]
此处，用于抑制堵塞的润滑组合物向排出部注入的速率可以是2千克/小时至50千克/小时，排出部的温度可以是20℃至85℃，并且排出部的排出压力可以是1000巴至3000巴，但不限于此。
[0058]
根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物抑制了在形成衍生自羧酸基单体的共聚物的过程中的不必要的或未引发的聚合反应，从而抑制了上述设备如泵、压缩机和流路的闭塞(clogging)、流路阻塞、结垢、堵塞(plugging)等的发生，以减少设备故障并提高生产工艺效率。
[0059]
在下文中，将参照实施例和比较例更详细地描述本发明。然而，以下实施例和比较例仅是用于更详细描述本发明的实例，而不以任何方式限制本发明。
[0060]
[实验方法]
[0061]
1.微型牵引机(mtm)测试
[0062]
将丙烯酸(aa)(纯度为99％，由西格玛奥德里奇(sigma aldrich)公司生产)混合于制造的润滑组合物，以制备样品溶液。此时，通过蒸馏除去先前包含在丙烯酸中的阻聚剂，以排除阻聚剂产生自聚合抑制因子的可能性。使用如图2所示的摩擦测量设备(微牵引力测定仪(mtm)2)在旋转盘和球的同时，观察制得的样品溶液中是否存在自聚合物。在55℃的初始温度下，将样品溶液与球一起通过入口供应到盘中，然后在使盘和球一起旋转的同时使盘和球与样品溶液接触。当改变盘与球之间的载荷以及球与盘之间的滑动滚动比(srr)时，观察是否产生自聚合物。
[0063]
[实施例1]
[0064]
在室温下使用磁棒将67.9克作为基础油的hypercomp-1000(由sk新技术株式会社生产)与2.1克油酸在100ml容器中混合30分钟以上，以制备油酸含量为3重量％的润滑组合物。
[0065]
[实施例2]
[0066]
除了将63.7克基础油与6.3克油酸混合使得油酸含量为9重量％之外，以与实施例1中相同的方式制备润滑组合物。
[0067]
[实施例3]
[0068]
在室温下使用磁棒将68.32克作为基础油的hypercomp-1000(由sk新技术株式会社生产)与1.68克乳化剂(可从suez购得的thermoflo7049)在100ml容器中混合30分钟以上，以制备乳化剂含量为2.4重量％的润滑组合物。
[0069]
[实施例4]
[0070]
除了将64.82克基础油与5.18克乳化剂(可从suez购得的thermoflo7049)混合，使得乳化剂含量为7.4重量％之外，以与实施例3中相同的方式制备润滑组合物。
[0071]
[实施例5]
[0072]
在室温下在使用磁棒将67.2克作为基础油的hypercomp-1000(由sk新技术株式会社生产)与2.1克油酸和0.7克乳化剂(可从suez购得的thermoflo 7049)在100ml容器中混合30分钟以上，以制备油酸含量为3重量％且乳化剂含量为1重量％的润滑组合物。
[0073]
[比较例1]
[0074]
将hypercomp-1000(sk新技术株式会社生产)单独用作基础油。
[0075]
将实施例1至实施例5和比较例1中制得的润滑组合物用于评价如下性能。
[0076]
[实验例1]取决于润滑组合物的温度和丙烯酸的含量的相分离特性
[0077]
将实施例1至实施例5中制得的润滑组合物与30克丙烯酸混合，相分离特性示于下表1中。
[0078]
此外，将实施例1和实施例2中制得的润滑组合物与17.5克丙烯酸混合得到的组合物分别设定为实施例6和实施例7，在下表1中同时示出了相分离特性。
[0079]
[表1]
[0080][0081]
[实验例2]润滑组合物的mtm试验评价
[0082]
如下表2所示，通过mtm试验对实施例1至实施例7和比较例1的包含丙烯酸的润滑
组合物进行评价，结果显示在表2中。
[0083]
此处，将没有与丙烯酸混合的基础油hypercomp1000(由sk新技术株式会社生产)用作对照组。
[0084]
[表2]
[0085][0086]
如表2所示，发现不包括丙烯酸并且单独使用基础油的对照组保持0.1的摩擦系数，但是当包括丙烯酸时，摩擦系数增加。此处，发现与比较例1相比，在包括油酸和/或乳化剂的实施例中摩擦系数较低，特别地，在相同温度下更大载荷的苛刻条件下，摩擦系数的降低幅度更大。此外，发现与丙烯酸含量较高的实施例1至实施例5相比，丙烯酸含量较低的实施例6和实施例7具有较低的摩擦系数。这意味着，尽管将丙烯酸引入润滑组合物，但摩擦系数的快速增加受到抑制，从而抑制了特定区域中丙烯酸自聚合引起的堵塞的发生。此外，当引入的丙烯酸的含量较低时，摩擦系数降低并且混溶性足够稳定，因此润滑性能提高到对照组的水平，并且能够进一步抑制paa的形成。
[0087]
更具体地，如表1和表2所示，当丙烯酸和基础油作为单一相具有优异的混溶性时，证实了在55℃30n以上的条件下抑制并延迟了由丙烯酸的自聚合物聚丙烯酸(paa)的产生而引起的堵塞。此外，当如实施例3和实施例4所示通过乳化剂也形成乳液相的单一相时，证实较少产生聚丙烯酸(paa)。
[0088]
此外，如表2所示，在包括基础油与足够油酸的实施例2中，证实了即使在高达60n的苛刻条件下也可以在不产生paa的情况下实现优异的润滑，并且在包括乳化剂的实施例3和实施例4中，证实了在高达75n的苛刻条件下也可以在不产生paa的情况下实现优异的润滑。相反，在仅使用基础油的比较例1中，已经证实，当包含丙烯酸时，容易产生paa并发生堵塞，因此，在mtm试验中无法进行测量。
[0089]
根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物抑制了由于羧酸基单体泄漏到润滑组合物中而导致的摩擦系数的增加，并改善了混溶性以实现作为优异的润滑组合物的效果，并且还降低了摩擦系数并抑制了由于羧酸基单体的泄漏和特定区域中摩擦的增加而导致的自聚合加速，以抑制并延迟羧酸基单体的自聚合，从而显著抑制堵塞、结垢等的发生。
[0090]
此外，根据本发明的用于抑制堵塞的润滑组合物应用于形成衍生自羧酸基单体的共聚物的过程，以抑制由于羧酸基单体泄漏到润滑组合物中而导致的不必要的羧酸基单体的聚合反应或者未引发的羧酸基单体的聚合反应，从而抑制上述设备如泵、压缩机和流路发生闭塞、流路阻塞、结垢、堵塞等，以减少设备故障并提高生产工艺效率。
[0091]
在上文中，尽管已经通过具体的内容、有限的示例性实施方案和附图描述了本发明，但是提供它们仅仅是为了帮助对本发明的整体理解，本发明不限于示例性实施方案，并且本发明所属领域的技术人员可以根据说明书进行各种修改和改变。
[0092]
因此，本发明的精神不应受限于上述示例性实施方案，并且以所附权利要求以及与权利要求等同或等效的所有修改均旨在落入本发明的范围和精神内。