專利名稱：液壓流體和防止蒸氣腐蝕的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于水-二醇(W/G)的液壓流體和防止歸因于使用基于W/G的液壓流 體的蒸氣相腐蝕。更具體地說，本發(fā)明涉及基于W/G的液壓流體，其包含銨鹽作為蒸氣相腐 蝕抑制劑。液壓流體可被用于各種實際應用，包括食物相關的應用。
背景技術：
液壓流體用作用于各種實際應用的動力傳送介質。這些液壓流體必須滿足嚴格的 性能標準，如熱穩(wěn)定性、耐火性、在寬溫度范圍內對粘度變化的低敏感性、良好的水解穩(wěn)定 性和良好的潤滑性。若干液壓流體基于礦物油。這些基于烴的流體滿足性能標準，并且沒有造成嚴重 的腐蝕問題，因為該流體基本上沒有水。然而，基于烴的液壓流體確實造成了潛在的火災危 險。若干目前的液壓流體因此基于水-二醇混合物，其克服了火災憂慮，但金屬部件的腐蝕 變成了顯著的問題。基于W/G的液壓流體包含大量的水。一些流體中的水含量可以最高達60重量％， 和典型地為至少35重量％。在流體中存在高百分比的水，當在液壓系統(tǒng)中并且在空氣/氧 氣的存在下被加熱到150 °F或更高的操作溫度時，產生了由非不銹鋼或鑄鐵制成的金屬部 件的腐蝕的理想條件。各種添加劑被包括在基于W/G的液壓流體中以便抑制金屬部件的腐蝕。例如，嗎 啉及其它烷基烷醇胺已經在工業(yè)、非食物相關的應用中用作蒸氣相腐蝕抑制劑。然而，仍然 需要在基于W/G的液壓流體，特別地用于食物相關的應用的基于W/G的液壓流體中包括有 用的無機蒸氣相腐蝕(VPC)抑制劑。目前，沒有為基于W/G的液壓流體而設計的商品化VPC 抑制劑滿足食品與藥物管理局(FDA)用于食物相關的應用的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及基于W/G的液壓流體，其抑制暴露的金屬表面的蒸氣相腐蝕。更具體 地說，本發(fā)明涉及基于W/G的液壓流體，其包括銨鹽作為VPC抑制劑。本發(fā)明的流體適用于 食物相關的應用。用于食物相關的應用中的現有的基于W/G的液壓流體不包含VPC抑制劑， 并且因此缺乏重要的作業(yè)性能。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體克服了這個未解決的問題。因此，本發(fā)明的一個方面提供基于W/G的液壓流體，其抑制由液壓流體的氣化引 起的暴露的金屬表面的腐蝕。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體包括銨鹽作為VPC抑制劑。本發(fā)明的又一方面提供抑制、延遲或防止由液壓流體引起的暴露的金屬表面的蒸 氣相腐蝕的方法，包括在基于W/G的液壓流體中引入有效量的例如約0. 05重量％至約1重量％的銨鹽。本發(fā)明的另一方面提供基于W/G的液壓流體，其包括(a)約25重量％至約50重量％的二醇；(b)約0. 5重量％至約8重量％的部分中和的脂族C6-C16羧酸；(c)約15%重量至約40重量％的聚亞烷基二醇；(d)約0. 05重量％至約1重量％的銨鹽；(e)足夠量的緩沖堿以便提供至少約20ml的儲備堿度；(f)總計0重量％至約0. 5重量％的消泡劑、染料和金屬鈍化劑的一種或多種；和(g)約25 %至約50重量％的水。本發(fā)明的另一方面提供具有至少約20ml的儲備堿度的基于W/G的液壓流體，以便 延長所述液壓流體的使用壽命。本發(fā)明的這些及其它方面將由以下優(yōu)選實施方案的詳細描述變得明顯。


圖1包含暴露于對比的基于W/G的液壓流體的蒸氣(左側)或本發(fā)明的包含銨鹽 的基于W/G的液壓流體的蒸氣(右側)的鑄鐵板的照片。
具體實施例方式本發(fā)明涉及基于W/G的液壓流體。基于W/G的流體被廣泛使用，因為它們是耐火 的。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體可被用于各種實際應用，特別地包括食物相關的應用。根 據本發(fā)明的重要特征，暴露的金屬表面在提高的操作溫度下抵抗由基于W/G的液壓流體的 蒸發(fā)所引起的蒸氣相腐蝕。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體抑制、延遲和/或防止暴露的金屬表面的腐蝕。當 相比于由不含或基本上不含銨鹽的相同的基于W/G的液壓流體引起的相同金屬的直觀氧 化的量，金屬表面直觀上被包含銨鹽的基于W/G的液壓流體的蒸氣較少氧化時，金屬表面 的腐蝕被抑制、延遲或防止?！盎旧喜缓变@鹽的基于W/G的液壓流體包含小于約0. 05重量％的銨鹽。使用 本發(fā)明的組合物和方法，各式各樣的金屬表面的腐蝕可以被抑制、延遲或防止。例如，在金 屬表面，包括但不限于鐵、鈦、鋁、銅、鋅、鎳、鈷、鉻、鎂和其它金屬上可以抑制腐蝕。本發(fā)明 的組合物和方法也可用于保護合金，例如但不限于鋼。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體包括(a)約25重量％至約50重量％的二醇；(b)約0. 5重量％至約8重量％的部分中和的脂族C6-C16羧酸；(c)約15重量％至約40重量％的聚亞烷基二醇；(d)約0. 05重量％至約1重量％的銨鹽；(e)足夠量的緩沖堿以便提供至少約20ml的儲備堿度；(f)總計0重量％至約0. 5重量％的消泡劑、染料和金屬鈍化劑的一種或多種；和(g)約25重量％至約50重量％的水。本發(fā)明的液壓流體適用于各種實際應用，包括食物相關的應用。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體抑制、延遲和/或防止歸因于使用這些液壓流體的暴露的金屬表面的蒸氣相腐 蝕。本發(fā)明的重要特征是在食物相關的應用中使用本發(fā)明的液壓流體的能力。目 前，FDA沒有批準商品化VPC抑制劑以便防止源于使用液壓流體的VPC。在廣泛研 究后，發(fā)現合適的腐蝕抑制劑也可被用于偶然食品接觸潤滑劑中所用的組合物(21 C. F. R. § 178. 3570)。本發(fā)明的液壓流體包括約25重量％至約50重量％的二醇。在優(yōu)選實施方案中，本 發(fā)明的液壓流體包括約30重量％至約45重量％，和更優(yōu)選地約35重量％至約40重量％ 的二醇。二醇被包括在組合物中作為防凍劑和稀釋劑，并且用于提供一定的粘度控制。二 醇可以是例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、二甘醇、雙丙甘醇、一縮二己二醇、 三甘醇、二縮三丙二醇、二縮三己二醇和其混合物。也可以使用其它類似的二醇。本發(fā)明的液壓流體還包含約0. 5重量％至約8重量％，和優(yōu)選地約1重量％至約 6重量％的部分中和的脂族C6-C16直鏈或支鏈羧酸。部分中和的C6-C16羧酸用作邊界潤滑 劑以便改善基于W/G的液壓流體的性能，特別是耐磨性和污泥溶解性。例如，脂族C6-Q6羧酸可以是己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、i^一烷酸、 十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十三烷酸、2-乙基己酸和2-丙基己酸中的一種或多種。優(yōu) 選的C6-C16羧酸包含六至十個碳原子。中和劑以足以中和C6-C16羧酸的羧基中的至少一部 分的數量被添加到基于W/G的流體中。脂族C6-C16羧酸用中和劑中和，典型地為堿金屬氫氧化物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氫氧化鋰或其混合物。優(yōu)選的中和劑是氫氧化鉀。中和劑以足以中和至少約50%，和優(yōu)選 地至少約60%，和最高達約99%，但小于100%的C6-C16羧酸的羧基的數量添加。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體還包含約15重量％至約40重量％的聚亞烷基二 醇。在優(yōu)選實施方案中，聚亞烷基二醇以占流體約20重量％至約30重量％的數量存在。聚 亞烷基二醇用作增稠劑以提供期望的粘度。聚亞烷基二醇的身份不受限制，并且若干商品化聚亞烷基二醇可用于本發(fā)明的基 于W/G的液壓流體。聚亞烷基二醇典型地是EO與PO的比值為約10 1至約1 10的環(huán) 氧乙烷(EO)和環(huán)氧丙烷(PO)的共聚物。EO和PO的均聚物，即聚乙二醇和聚丙二醇，也可 被用作聚亞烷基二醇。聚亞烷基二醇的分子量例如為至少約5，000,典型地超過約10，000， 最高達約200，000。一種聚亞烷基二醇或聚亞烷基二醇的混合物可被用于本發(fā)明的基于W/ G的液壓流體?？捎糜诒景l(fā)明的基于W/G的流體的一類商品化的聚亞烷基二醇是PLURASAFE 產 品，可獲自 BASF Corp. ,Floral Park，NJ。有用的 PLURASAFE 產品的實例是 PLURASAFE WT 90000H, 一種包含60重量％的具有環(huán)氧乙烷的甲基-環(huán)氧乙烷聚合物(CAS號9003-11-6) 和40重量％水的組合物。PLURASAFE WT 90000H被批準用于偶然食品接觸。其它有用 的 PLURASAFE 產品是 WS-660、WS-2000、WS-5100、WT-1400、WT-9150 和 WT-150，000。這些 PLURASAFE 產品中的每一個被批準用于偶然食品接觸。根據本發(fā)明的重要特征，本發(fā)明的基于W/G的液壓流體包括足夠數量的銨鹽以便 抑制、延遲和/或防止暴露于基于W/G的液壓流體的蒸氣的金屬表面的蒸氣相腐蝕。典型 地，基于W/G的流體包含約0. 05重量％至約1重量％的銨鹽。在優(yōu)選實施方案中，基于W/G的流體包含約0. 1重量％至約0. 8重量％，和更優(yōu)選地，約0. 15重量％至約0. 6重量％的銨鹽。銨鹽的身份不受特別地限制。然而，銨鹽必須是以添加到液壓流體的量水溶性的 并且必須允許在操作溫度下氨的氣化以便保護暴露的金屬表面免受VPC的破壞。合適的銨 鹽包括但不局限于氫氧化銨、碳酸銨、乙酸銨和其混合物。這些銨鹽中的每一種被批準作為 用于人消費的食品添加劑。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體的另一組分是足夠量的緩沖堿以便提供至少約 20ml的儲備堿度。液壓流體磨損性能直接與流體pH有關，并且因此pH被維持在足夠高的 值。緩沖堿控制液壓流體的儲備堿度、PH和酸度。儲備堿度是以滴定IOOml的基于W/G的 液壓流體至PH 5. 5所需要的0. IM鹽酸的體積(單位毫升)報道的。在優(yōu)選實施方案中，存在足夠量的緩沖堿以便提供至少約22ml，和更優(yōu)選地至少 約25ml的殘余堿度，至多約35ml的儲備堿度。在這種儲備堿度水平下，基于W/G的流體 的使用壽命具有足夠的緩沖能力以便保持流體的PH值約等于或高于約9，例如，約10至約 12，并且避免大的快速的pH波動。優(yōu)選地，液壓流體的pH值被維持在約9至約11。有用的 緩沖堿因此包括但不局限于碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、四硼酸鹽、磷酸鹽和其混合物。緩沖 堿例如可以以鈉或鉀鹽的形式添加。本發(fā)明的基于W/G的流體進一步包括任選的液壓流體領域技術人員已知的成 分。這些任選的成分包括消泡劑、用于泄漏檢查的染料和用于防止與液體基于W/G的液壓 流體接觸的金屬腐蝕的金屬鈍化劑。這些任選的成分以總計占流體0重量％至約0. 5重 量％的數量存在。合適的金屬鈍化劑包括可獲自CIBA的IRGAMET 類型的金屬鈍化劑，如 IRGAMET 30、39、42、BTZ和TTS。消泡劑典型地是基于硅氧烷的消泡劑?；赪/G的液壓流體的載體是水，其以占流體約25重量％至約50重量％的數量 存在。水優(yōu)選地是去離子(DI)水，因為存在于飲用水中的鈣和鎂離子可以與流體添加劑反 應，引起形成絮狀物或沉淀物，從而不利地影響流體性能。為延長流體和元件壽命，W/G-液 壓流體中所包括的水的最大總硬度應為百萬分之五份(PPm)。本發(fā)明的組合物通過簡單地混合組合物成分直到提供均質溶液來制備。典型地， 預混合水、堿金屬氫氧化物(例如氫氧化鉀)和碳酸銨，隨后添加C6-C16羧酸。這種添加典 型地繼之以添加二醇和聚亞烷基二醇，隨后添加全部剩余的液壓流體成分。為證明本發(fā)明的基于W/G的液壓流體，和其抑制、延遲和/或防止暴露的金屬表面 受VPC的腐蝕的能力，制備以下液壓流體并且測試腐蝕抑制。對比例(現有技術)
權利要求
1.液壓流體，其包括(a)約25重量％至約50重量％的二醇；(b)約0.5重量％至約8重量％的部分中和的脂族C6-Q6羧酸；(c)約15重量％至約40重量％的聚亞烷基二醇；(d)0.05重量％至約1重量％的銨鹽；(e)足夠量的緩沖堿以便提供至少約20ml的儲備堿度；(f)總計約0重量％至約0.5重量％的消泡劑、染料和金屬鈍化劑的一種或多種；和(g)約25重量％至約50重量％的水。
2.權利要求1的流體，其中二醇選自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、二甘醇、 雙丙甘醇、一縮二己二醇、三甘醇、二縮三丙二醇、二縮三己二醇和其混合物。
3.權利要求1的流體，其中C6-Cni羧酸包括己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、 十一烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十三烷酸、2-乙基己酸和2-丙基己酸中的一種 或多種。
4.權利要求1的流體，其中C6-C16羧酸被中和至少50重量％至小于100重量％。
5.權利要求1的流體，其中聚亞烷基二醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙 烷共聚物或其混合物。
6.權利要求1的流體，其中聚亞烷基二醇具有最小約5000和最高達約200，000的分子量。
7.權利要求1的流體，其中聚亞烷基二醇包括甲基-環(huán)氧乙烷聚合物。
8.權利要求1的流體，其中銨鹽是碳酸銨、氫氧化銨和乙酸銨中的一種或多種。
9.權利要求1的流體，其中緩沖堿選自碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、四硼酸鹽、磷酸鹽和 其混合物。
10.傳送動力或攜帶負載的方法，其包括使權利要求1的液壓流體經受壓力。
11.權利要求9的方法，其中在食品加工設備、食品制備設備或食品供應設備中動力被 傳送或者負載被攜帶。
12.抑制、延遲或防止由液壓流體引起的暴露的金屬表面的蒸氣相腐蝕的方法，其包括 在基于水/二醇的液壓流體中引入有效量的銨鹽。
13.權利要求12的方法，其中基于水/二醇的液壓流體包括約0.5重量％至約1重量％ 的銨鹽。
14.權利要求12的方法，其中基于水/二醇的液壓流體包括(a)約25重量％至約50重量％的二醇；(b)約0.5重量％至約8重量％的部分中和的脂族C6-Q6羧酸；(c)約15重量％至約40重量％的聚亞烷基二醇；(d)0.05重量％至約1重量％的銨鹽；(e)足夠量的緩沖堿以便提供至少約20ml的儲備堿度；(f)總計約0重量％至約0.5重量％的消泡劑、染料和金屬鈍化劑的一種或多種；和(g)約25重量％至約50重量％的水。
全文摘要
公開了具有蒸氣相腐蝕抑制性能的基于金屬二醇的液壓流體。該液壓流體可被用于食物相關的應用。
文檔編號C10M173/02GK102137919SQ200980135091
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月28日
發(fā)明者L·E·施米德特克, S·哈米德 申請人:美國Basf公司