專利名稱：：天然和合成磺酸鈉的乳化劑共混物的制作方法天然和合成磺酸鈉的乳化劑共混物相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2005年2月15日提交并要求優(yōu)先權(quán)的美國臨時申請序列號60/653,685的優(yōu)先權(quán)，將其在此引入作為參考。背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種包括天然和合成磺酸鈉的共混物的乳化劑組合物。2.技術(shù)背景在配制用于切削液、液壓流體、金屬加工潤滑劑等的可乳化的潤滑組合物過程中，石油磺酸鈉被廣泛用作主要的乳化劑。石油磺酸鈉通常作為其中制得某些高度精煉的石油產(chǎn)品例如白色潤滑油、藥用油和某些等級的變壓器油的精煉工藝的副產(chǎn)物制得。通過用發(fā)煙硫酸處理精煉的石油餾出物或提余液而制得高度精煉的石油產(chǎn)品，該發(fā)煙硫酸與油的某些組分反應(yīng)制得磺酸，一些磺酸是油溶性的并且一些磺酸是水溶性的，由此形成兩相體系。該兩相分離成兩層，其中一層是含油溶性的紅棕色或赤褐色磺酸的油層，并且一層是被普遍稱為酸渣層的水溶性層，該層含有樹脂狀材料、未反應(yīng)的硫酸和水溶性的或綠色的磺酸。然后將這些層分離并且將油溶性磺酸通常以它們的鈉鹽形式從油層中回收。已發(fā)現(xiàn)優(yōu)選為油溶性的赤褐色磺酸可廣泛用于制備可乳化的石油產(chǎn)品，例如可溶性的切削油、液壓流體、用于形成金屬的金屬加工潤滑液等。將該酸性油層中和以制得鈉鹽并且用極性溶劑，通常是醇萃取以分離出大多數(shù)油相并且提高磺酸鈉的活性。這類方法在美國專利No.1,930,488中進行了概述性的論述。經(jīng)由上述方法的白油的生產(chǎn)已經(jīng)日益變得不經(jīng)濟，并且因此作為白油精煉的副產(chǎn)物的磺酸鹽的產(chǎn)量顯著下降。這使得石油磺酸鈉明顯短缺。伴隨著天然石油磺酸鹽的另一個主要缺點是它們質(zhì)量的不一致和因此它們的乳化性能的變化。為了提高乳化性能，通常加入不同類型的次級表面活性劑例如脂肪酸鹽。使用的次級表面活性劑的數(shù)量取決于使用的磺酸鹽的質(zhì)量而變化。美國專利No.4，140，642描述了一種改進的乳化劑組合物其中將烷基芳基磺酸與有機或無機堿一起使用，并且其中酸的當量根據(jù)函數(shù)C-f(M)分配，其中C表示濃度并且M表示各種酸的當量，該函數(shù)具有兩個不同的當量最大值Mi和M2，N^〈M2。令人驚奇地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種能夠提供具有一致乳化性能的乳化劑組合物并且經(jīng)濟的磺酸鹽共混物。該共混物包括至少一種不作為油精煉工藝的副產(chǎn)物制備并且可以不被萃取的天然堿金屬石油磺酸鹽，和被如下選擇的其它高活性合成磺酸鹽或磺酸的共混物使得能夠制得具有60%或更高活性物質(zhì)含量的乳化體系并且使得能夠平衡油溶性和乳化性能而由此提供優(yōu)良的表面活性劑體系。發(fā)明概述本文中提供了一種乳化劑組合物，其包括至少一種天然堿金屬石油磺酸鹽和至少一種合成堿金屬磺酸鹽的共混物。優(yōu)選地，該共混物包括至少約30wt。/。的合成堿金屬磺酸鹽，該磺酸鹽包括至少約30wt%的當量約500-約550的支化十二烷基二甲苯磺酸堿金屬鹽。優(yōu)選實施方案的詳述本發(fā)明涉及一種天然和合成堿金屬磺酸鹽，優(yōu)選磺酸鈉的共混物。天然磺酸鈉通過衍生自天然存在的原油的石油級分的磺化制備。合成磺酸鈉通過所選擇的烴化合物例如線型或支化的烷基或烷基芳族化合物的磺化制備。以下表1中的磺酸鹽列表是可共混以制得具有與ShellReg(465)相當或者更好的乳化性能的產(chǎn)品的各種磺酸鹽的例舉。這些磺酸鹽可商購獲得，并且在本文中出于對應(yīng)于下面實施例中的試驗結(jié)果而鑒別這些磺酸鹽的目的而用下述名稱提供。表1磺酸鹽說明磺酸鹽A當量約510-約530,優(yōu)選約520的直鏈單-和二烷基苯磺酸鈉鹽磺酸鹽B當量約420-約440,優(yōu)選約430的直鏈單-和二烷基苯磺酸鈉鹽磺酸鹽C當量約450-約470,優(yōu)選約460的直鏈單-和二烷基苯磺酸鈉鹽磺酸鹽D當量約480-500，優(yōu)選約490的合成磺酸鈉鹽磺酸鹽E得自600SUS礦物油、d「CH二烷基苯磺酸鹽和當量約510-約530,優(yōu)選約520的(:2。-(:24單烷基苯磺酸鹽的磺酸鹽共混物的鈉鹽磺酸鹽F當量約370-約390,優(yōu)選約380的線型C,2-C"烷基二曱^t酸鈉鹽磺酸鹽G當量約450-約470,優(yōu)選約460的線型,酸鈉鹽磺酸鹽H得自600SUS礦物油、C,2-C"二烷基苯磺酸鹽和當量約510-約530,優(yōu)選約520的CfC"單烷基苯磺酸鹽的磺酸鹽共混物的鈉鹽磺酸鹽I得自產(chǎn)生當量約540-約560,優(yōu)選約550的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽J合成磺酸鈉鹽磺酸鹽K合成磺酸鈉鹽橫酸鹽L磺酸鈉鹽磺酸鹽M得自當量約440-約460，優(yōu)選約450的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽N得自當量約490-約510，優(yōu)選約500的礦物油的磺酸鈉鹽橫酸鹽0當量約330-約350,優(yōu)選約340的十三烷基苯磺酸鈉鹽磺酸鹽P當量約460-約480,優(yōu)選約470的二壬基萘磺酸鈉鹽磺酸鹽Q得自產(chǎn)生當量約450-約470,優(yōu)選約460的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽R得自產(chǎn)生當量約450-約470,優(yōu)選約460的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽S得自產(chǎn)生當量約410-約430,優(yōu)選約420的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽T得自600SUS礦物油和當量約515-約535,優(yōu)選約527的直鏈二烷基(C12-C14)苯磺酸鹽的共磺化的磺酸鈉鹽磺酸鹽U與十二烷基苯磺酸鈉以及當量約420-約440,優(yōu)選約430的直鏈單-和二烷基笨磺酸鹽共混的礦物油和線型十二烷基二甲苯共磺化的鈉鹽磺酸鹽V得自產(chǎn)生當量約580-約600,優(yōu)選約590的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽W得自產(chǎn)生當量約450-約460,優(yōu)選約455的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽X得自600SUS礦物油、CCn二烷基苯磺酸鹽和當量約510-約530，優(yōu)選約520的(:2-(:24單烷基苯碌酸鹽的碌酸鹽共混物的鈉鹽磺酸鹽Y得自產(chǎn)生當量約560-約570,優(yōu)選約565的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽Z得自產(chǎn)生當量約.450-約470，優(yōu)選約460的礦物油的磺酸鈉鹽磺酸鹽AA當量約510-約530,優(yōu)選約520的烷基芳族磺酸鈉鹽磺酸鹽AB當量約380-約400,優(yōu)選約390的支化十二烷基鄰二曱恭績酸鈉鹽適用于這類共混物中的合成磺酸鈉包括磺酸鹽AA—當量("EW")約520的烷基芳族磺酸鈉鹽，和/或磺酸鹽AB—當量約390的支化十二烷基鄰二甲苯磺酸鈉鹽。優(yōu)選的共混物包括至少約30wt。/。的磺酸鹽AA的鈉鹽，優(yōu)選約40%-90%,并且仍然更優(yōu)選約50%-80%。天然磺酸鈉的合適例子可以包括，例如磺酸鹽S—低分子量(420EW)石油磺酸鈉，和磺酸鹽R—中等分子量(460EW)石油磺酸鈉。同樣適合作為天然磺酸鈉源的是磺酸鹽T一600SUS石油(56-59wt%)和直鏈d廣CH二烷基苯烷基化物的共混物的磺化產(chǎn)物。化。一般而言，根據(jù)本發(fā)明制備的乳化劑共混物可以包含約10-約70,優(yōu)選約20-約60，更優(yōu)選約30-約50wtn/。的天然石油磺酸鹽乳化劑(一種或多種)，該乳化劑共混物的剩余物由合成乳化劑(一種或多種)組成。為了制備水可混溶的潤滑油濃縮物，將足夠數(shù)量的如上所述的乳化劑共混物基本上均勻地與一定數(shù)量的潤滑油("基礎(chǔ)油")混合，以使得當將含水介質(zhì)加入其中時將得到穩(wěn)定的水包油乳液。優(yōu)選的潤滑油在40i:溫度下具有1-約i，ooocst的運動粘度。合適的潤滑油包括礦物油和合成油。礦物油的例子包括可以通過在大氣壓下將石蠟基原油、中間基原油或環(huán)烷基原油蒸餾或者通過將在大氣壓下蒸餾時的殘油在減壓下蒸餾得到的蒸餾油，和將該蒸餾油精煉得到的精煉油。精煉油的例子包括溶劑精煉油、氫化精煉油、脫蠟油和粘土處理的油。合成油的例子包括低分子量聚丁烯、低分子量聚丙烯、含8-14個碳原子的a-烯烴的低聚物和其氬化物、烷基苯、和烷^iU吏用。'、。、、-,、、^、優(yōu)選的是潤滑油包含約20-約60wt。/。的在40'C溫度下具有約30-約80OcSt運動粘度的高度精煉的基礎(chǔ)油，例如通過加氬精制工藝處理的石克含量約500ppm或更小，優(yōu)選約100ppm或更小的礦物油，和/或烯烴(共)聚合物，因為高度精煉的基礎(chǔ)油的使用往往會抑制加工的制品上污點和銹跡的生成。當然，將加入給定重量的潤滑油中的乳化劑共混物的數(shù)量將取決于乳化劑共混物的性質(zhì)、潤滑油的性質(zhì)和本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將容易理解的其它因素?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的測試方法確定特定的乳化劑共混物和特定的潤滑油的最佳數(shù)量。一般而言，根據(jù)本發(fā)明的潤滑油濃縮物可以在其中包含約1-約50，優(yōu)選2-約30，更優(yōu)選約5-約20wt。/。的乳化劑共混物。除了乳化劑共混物之外，潤滑油可以含有至多約10wt%的脂肪酸皂(一種或多種)、至多約10wto/。的極壓潤滑劑(一種或多種)、至多約5wt。/。的緩蝕劑(一種或多種)和至多3wt。/。的一種或多種生物抑制劑和/或殺生物劑。這些添加劑是本領(lǐng)域那些技術(shù)人員公知的并且可商購獲得。當加入到含水介質(zhì)，通常是水中時，這里的水可混溶的潤滑油濃縮物形成適用于多種應(yīng)用(在它們當中主要是金屬加工)的穩(wěn)定的含水乳液。在這里，可以借助于加入約1-約50，優(yōu)選約2-約30，并且更優(yōu)選約3-約20重量份的潤滑油濃縮物/100重量份水而形成水包油和油包水類型的含水乳液。以下試驗結(jié)果闡明了本發(fā)明的多個方面，包括成功實施的共混物和沒有形成令人滿意的乳液的共混物。多種共混物的乳液性能的評價根據(jù)以下方法進行。將樣品以6%磺酸鹽含量稀釋在白色礦物油中。對于乳液性能，將該白油中的磺酸鹽單獨(100%)測試和以10wt。/。的間隔從10至90%測試磺酸鹽的共混物。該乳液測試方法通過振蕩塞好的有刻度的量筒使用在90ml去離子水中乳化的10ml測試共混物。在24小時后將乳液定級。所采用的定級體系為0-5，O表示在任何乳劑(cream)與乳液層之間沒有明顯分離的乳液。定級為5表示油和水幾乎完全分離，在水層中幾乎沒有或者沒有渾濁。采用以下數(shù)字的定級標度。表2乳液定級標度說明極優(yōu)一幾乎沒有或沒有分離的完全的白色乳液定級00.511.522.533.544.55優(yōu)良一帶有白色乳狀乳液層的白色乳劑好一微量油，帶有白色乳狀乳液層一般一小的油層，弱的乳狀乳液層差一油層，脫脂乳狀乳液層否定一油層，可能的小的白色乳劑層，含水的乳液層未共混的磺酸鹽的乳液結(jié)果和當量在表2中給出。在測試的未共混的22種磺酸鹽中，只有磺酸鹽AA和磺酸鹽U得到乳液。考慮到它的高分子量(520)，磺酸鹽AA出乎意料地好，并且它與石油衍生的產(chǎn)品比如磺酸鹽S或磺酸鹽Q相似。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>測試多種二元共混物的乳液性能。表4說明了那些被測試的具有最好性能的共混物，并且表4是表3和表5-14的匯編。表4最好的二元共混物<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在以上列出的磺酸鹽當中，磺酸鹽I、磺酸鹽M、磺酸鹽N、磺酸鹽V、磺酸鹽W和磺酸鹽Y是天然石油磺酸鈉。表5示出了磺酸鹽AB與上面列出的各種磺酸鹽的結(jié)合物的乳液測試結(jié)果?？梢钥闯觯撬猁}AB當以一定比例與磺酸鹽AA、磺酸鹽I、磺酸鹽E、磺酸鹽U、磺酸鹽Y、磺酸鹽X和磺酸鹽V共混時制得了穩(wěn)定乳液。表6示出了磺酸鹽AA與上面列出的各種磺酸鹽的結(jié)合物的乳液測試結(jié)果?；撬猁}AA當以一定比例與磺酸鹽B、磺酸鹽I、磺酸鹽P、橫酸鹽E、磺酸鹽F、磺酸鹽Y、磺酸鹽L、磺酸鹽X、磺酸鹽V、磺酸鹽W、磺酸鹽J、磺酸鹽K、磺酸鹽M和磺酸鹽N共混時制得了穩(wěn)定乳液。表7-15示出了分別與磺酸鹽F、磺酸鹽Y、磺酸鹽A、磺酸鹽J、磺酸鹽X、磺酸鹽K、磺酸鹽M、磺酸鹽V和磺酸鹽G結(jié)合的磺酸鹽結(jié)合物的乳液測試結(jié)果?？梢钥闯觯@些磺酸鹽共混物中沒有一種提供了令人滿意的乳化劑組合物?，F(xiàn)在參考下表16，當將磺酸鹽R與磺酸鹽AA結(jié)合時，含有磺酸鹽R的二元共混物是最好的，盡管磺酸鹽AB以及磺酸鹽F、磺酸鹽J、磺酸鹽M和磺酸鹽N也提供了令人滿意的乳液測試結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表6<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>(-)相同的磺酸鹽(x)結(jié)果在另一張表上<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>(-)相同的磺酸鹽(x)結(jié)果在另一張表上表7關(guān)于含磺酸鹽F的共混物的乳液200680004942.0勢溫也^12/22:sf鋪翁資>鋪翁,鋪翁,40XX50XX60XX70XX80XX90XXXXXXXX(-)相同的磺酸鹽(x)結(jié)果在另一張表上表8關(guān)于含磺酸鹽Y的共混物的乳液200680004942.0勢溫齒被13/22:a;f鋪^聲XXXXXXX%A鄰智,ooo表9<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>(-)相同的磺酸鹽(x)結(jié)果在另一張表上<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表13關(guān)于含磺酸鹽M的共混物的乳液<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><u<QX>刮詢詢鋪鋪鋪鋪鋪鋪誠詢詢詢譜磁磁繼翁磁茲磁訪翁該該，聲資資聲弩聲聲資資資資資資資資資資10XX55XXXX20XX555XXXX-30XX555XXXX40XX555XXXX-5CXX555XXXX60X555XXXX-70XX555XXXX80XX555XXXX-90XX555XXXX—(-)相同的碌酸鹽(x)結(jié)果在另一張表上200680004942.0勢溢齒被18/22m<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>還可以將天然堿金屬石油磺酸鹽與多于一種的合成堿金屬磺酸鹽結(jié)合成三元混合物。例如，下表17示出了磺酸鹽R(天然石油磺酸鈉)與磺酸鹽X和磺酸鹽0的不同結(jié)合物的乳液測試結(jié)果。符號"B&C"是指共混的質(zhì)量和清澈度。"Hazy/Sep"表示伴隨著乳液分離的混濁條件。乳液定級如下所示。表17有關(guān)磺酸鹽R的三元共混物橫酸鹽R磺酸鹽X磺酸鹽O油共混物清澄度乳液10000B&C2.5卯010B&C285015B&C280020Hazy/Sep4.580515B&C2801010B&C380200B&C4.575520B&C2.570525Hazy2.5701020B&C2702010B&C651025B&C2.5601030Hazy5601525B&C3.5602020B&C4.5552025B&C3.5501535Hazy/Sep2.5502030Hazy/Sep2.5502525B&C3.5503020B&C4.5503515B&C504010B&C50500B&C5可以看出，最好的三元混合物是其中天然石油磺酸鹽R占混合物的至少約50%并且磺酸鹽0的數(shù)量超過磺酸鹽X的數(shù)量的那些。盡管以上描述包含了許多特定情形，但這些特定情形不應(yīng)該被看作是本發(fā)明的限制，而僅僅作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的例舉。權(quán)利要求1.一種乳化劑組合物，其包含以下物質(zhì)的共混物a)至少一種天然堿金屬石油磺酸鹽；和b)至少一種合成堿金屬磺酸鹽。2.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其中堿金屬是鈉。3.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其中合成堿金屬磺酸鹽通過線型或支化的烷基或烷基芳族化合物的磺化制備。4.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其包含至少30wt。/。的合成堿金屬磺酸鹽。5.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其中合成堿金屬磺酸鹽包括當量約500-約550的合成支化十二烷基二曱苯磺酸鈉。6.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其包含至少約40wt。/。的至少一種當量約350-約400的合成烷基芳族磺酸鈉，并且其中天然堿金屬磺酸鹽包括至少一種天然石油磺酸鈉。7.權(quán)利要求1的乳化劑組合物，其進一步包含c)混合的天然和合成磺酸鹽共混物的堿金屬鹽。8.權(quán)利要求7的乳化劑組合物，其中天然堿金屬磺酸鹽占該乳化劑組合物的至少50wt%，并且天然堿金屬磺酸鹽包括得自產(chǎn)生當量約450-約470的礦物油的磺酸鈉鹽。9.權(quán)利要求8的組合物，其中混合的天然和合成磺酸鹽共混物的堿金屬鹽包括得自礦物油、d廣d4二烷基苯磺酸鹽和當量約510-約530的C2。-C單烷基苯磺酸鹽的磺酸鹽共混物的鈉鹽。10.權(quán)利要求9的組合物，其中合成堿金屬磺酸鹽包括當量約330-約350的十三烷基苯磺酸鈉鹽。11.權(quán)利要求10的組合物，其中合成的十三烷基苯磺酸鈉鹽的數(shù)量超過混合的天然和合成磺酸鹽共混物的鈉鹽的數(shù)量。12.—種水可混溶的潤滑油濃縮物，其包含a)至少一種潤滑粘度的油，和b)與油混合的乳化劑共混物，其數(shù)量當將含水介質(zhì)加入其中時足以提供穩(wěn)定的含水乳液，該乳化劑共混物包含(i)至少一種天然堿金屬石油磺酸鹽；和(n)至少一種合成堿金屬磺酸鹽。13.權(quán)利要求12的水可混溶的潤滑油濃縮物，其中潤滑粘度的油包括選自以下的礦物和/或合成潤滑油通過蒸餾石蠟基原油、中間基原油、環(huán)烷基原油、石油殘油得到的油，溶劑精煉油，氫化精煉油，脫蠟油，粘土處理的油，低分子量聚丁烯，低分子量聚丙烯，含約8-約14個碳原子的ct-烯烴的低聚物，烷基苯，烷基萘和其結(jié)合物。14.權(quán)利要求13的水可混溶的潤滑油濃縮物，其中乳化劑共混物占該濃縮物的約l-約50wt%。15.權(quán)利要求13的水可混溶的潤滑油濃縮物，其進一步包含選自以下物質(zhì)的一種或多種添加劑脂肪酸皂、極壓添加劑、緩蝕劑、生物抑制劑和殺生物劑。16.權(quán)利要求13的水可混溶的潤滑油濃縮物，其中合成堿金屬磺酸鹽包括支化十二烷基二甲苯磺酸鈉、二壬基萘磺酸鈉、十三烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或二烷基苯磺酸鈉的一種或多種。17.—種含水的含潤滑油的乳液，其包含a)水;和b)水可混溶的潤滑油濃縮物，其包含i)至少一種潤滑粘度的油，和ii)與油混合的乳化劑共混物，其數(shù)量當將含水介質(zhì)加入其中時足以提供穩(wěn)定的含水乳液，該乳化劑共混物包括至少一種天然堿金屬石油磺酸鹽和至少一種合成堿金屬磺酸鹽。18.權(quán)利要求16的含水的含潤滑油的乳液，其中該乳化劑共混物進一步包括混合的天然和合成磺酸鹽共混物的堿金屬鹽。19.權(quán)利要求16的含水的含潤滑油的乳液，其中所述乳液是金屬加工潤滑劑。全文摘要一種乳化劑組合物包括至少一種天然堿金屬石油磺酸鹽和至少一種合成堿金屬磺酸鹽。該乳化劑組合物可與潤滑油結(jié)合以提供水可混溶的潤滑油濃縮物，該濃縮物當向其中加入含水介質(zhì)時形成穩(wěn)定的含水乳液。文檔編號C10M169/00GK101119794SQ200680004942公開日2008年2月6日申請日期2006年2月10日優(yōu)先權(quán)日2005年2月15日發(fā)明者I·里夫,J·A·韋弗,M·T·科斯特洛,R·F·塞伯特申請人:科聚亞公司