Композиция смазочного материала для металлообработки
Использование: в процессах металлообработки, в частности, для операции холодной прокатки, операции горячей прокатки или операции вытягивания и для операций удаления металла, например шлифовки, фрезерования, резки, обточки и хонингования. Сущность: композиция смазочного материала содержит сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола, при этом по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 6-12 атомов углерода. Другие гидрокарбильные группы являются н-тридецилом, н-тетрадецилом, н-пентадецилом, н-гексадецилом, н-гептадецилом, н-октадецилом, н-нонадецилом, н-эйкозилом, изотридецилом, изотетрадецилом, изопентадецилом, изогексадецилом, изогептадецилом, изооктадецилом, изононадецилом или изоэйкозилом. Молярный эквивалент гидрокарбильных групп, имеющих 6-12 атомов углерода, на моль алифатического полиола в сложном полигидрокарбилэфире составляет от 1,5 до 4,0. Алифатический полиол содержит 2-12 групп ОН и 2-12 атомов углерода. Технический результат - создание композиции, сочетающей высокую вязкость (20-200 сСт при 40°C) и низкую температуру застывания (ниже 30°C). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к композициям смазочного материала для металлообработки на базе специфических сложных полигидрокарбилэфиров алифатических полиолов, в частности сложных тетрагидрокарбилэфиров пентаэритритола, в которых по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира и сложного тетрагидрокарбилэфира содержит 6-14 атомов углерода, а другие гидрокарбильные группы содержат 6-20 атомов углерода.
Уровень техники, предшествующий данному изобретению
Сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола известны в данной области и используются, например, в качестве компонента смазочного материала, например, в турбинных маслах и компрессорных смазочных материалах. Патент US 3526596 компании Quaker Chemical Corporation, включенный в данный документ посредством ссылки на него, раскрывает смазочный материал для использования при очень высоких температурах в процессе формования и обработки металлов, когда они нагреваются до температур, при которых становятся пластичными, например, при горячей прокатке. Металлом может быть сталь, медь, латунь, алюминий, магний и титан. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, смазочный материал является сложным пентаэритритолэфиром C12-C22 жирных кислот. Пример 2 патента US 3526596 раскрывает сложный тетрагидрокарбилэфир, полученный реакционным взаимодействием олеиновой кислоты (9-октадекановой кислоты) и пентаэритритола.
Патент US 4178260 компании Exxon Research & Engineering Co., включенный в данный документ посредством ссылки на него, раскрывает смазочные материалы для горячей и холодной прокатки стали и алюминия и для литья металлов, в частности алюминия. Указано, что смазочные материалы имеют улучшенные противоизносные и фрикционные свойства при прокатке. Предпочтительные смазочные материалы представляют собой смесь (i) сложных тетрагидрокарбилэфиров пентаэритритола и C16-C20 алифатических монокарбоновых кислот и (ii) ортофосфорной кислоты. Пример 5 раскрывает пентаэритритолтетракапроат (сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола и капроевой кислоты; при этом не указано явным образом, что капроевая кислота является н-капроевой кислотой) и сравнивает его с пентаэритритолтетраолеатом, указанный сложный эфир проявляет более высокий коэффициент трения, посредством чего специалисты в данной области могут полагать, что сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола и капроевой кислоты в меньшей степени подходит для прокатки и литья.
Патент US 4362634 компании Stauffer Chemical Company, включенный в данный документ посредством ссылки на него, раскрывает смазочные материалы для металлообработки, содержащие от примерно 60 до примерно 90 массовых процентов сложного эфира полиола, полученного эстерификацией алифатического полиола алифатической карбоновой кислотой. Полиол имеет от 3 до 15 атомов углерода и от 3 до 8 гидроксильных групп и предпочтительно является триметилолпропаном, пентаэритритолом, дипентаэритритолом, трипентаэритритолом и их смесями. Карбоновая кислота выбирается из группы, состоящей из алифатических монокарбоновых кислот и смесей алифатических монокарбоновых кислот и алифатических дикарбоновых кислот. Алифатическая монокарбоновая кислота содержит от 4 до 18 атомов углерода и ее подходящие примеры включают капроевую кислоту, гептановую кислоту, нонановую кислоту и их смеси. Смесь алифатических монокарбоновых кислот и алифатических дикарбоновых кислот используется, когда желательны увеличенные вязкости. Пример раскрывает Basestock 810™, который в соответствии с US 4530772 является сложным пентаэритритолэфиром C7 кислоты, сшитым азелаиновой кислотой.
Патент US 5761941 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho. и Kao Corporation раскрывает композицию смазочного материала для штамповки листов из алюминия или алюминиевого сплава, содержащую углеводород и C10-C24 неразветвленный или разветвленный жирный спирт. Данная композиция смазочного материала может также содержать компонент (c), указанный компонент (c) выбран из группы, состоящей из (1) масел и жиров, (2) сложных эфиров полиола и C12-C24 жирной кислоты и (3) сложных эфиров, имеющих молекулярную массу Mw от 750 до 7500, которые получены реакционным взаимодействием C12-C24 спирта или C12-C24 жирной кислоты с остаточными карбоксигруппами или гидроксигруппами соответственно сложного эфира димерной кислоты или полимерной кислоты, являющейся C16-C20 жирной кислотой, и полиола. Пример 1 раскрывает сложный эфир E, который является сложным тетраэфиром пентаэритритола и жирных кислот гидрогенизированного кокосового масла, которые состоят в основном из C12-C18 кислот, и сложный эфир D, который получен конденсацией сложного эфира димерной олеиновой кислоты и этиленгликоля со стеариловым спиртом.
Патент US 2004/0116308 компании Nippon Mitsubishi Oil Corp. раскрывает масла для резки и шлифовки, содержащие сложный эфир, который может быть получен из одноатомных или многоатомных спиртов и одноосновных или многоосновных кислот. Предпочтительными являются сложные эфиры от многоатомных спиртов и одноосновных кислот, например сложный триэфир неопентилгликоля и олеиновой кислоты, сложный триэфир триметилолпропана и олеиновой кислоты, сложный тетраэфир триметилолпропана и смеси н-капроевой кислоты, н-октановой кислоты и н-декановой кислоты (молярное соотношение 7: 59: 34) и сложный тетраэфир пентаэритритола и н-октановой кислоты.
Патент JP 2000073079 раскрывает жидкость для обработки металлов, содержащую сложный триэфир глицерина и C8-C12 кислот.
Патент US 6462001 компании Unichema раскрывает группу сложных эфиров, которые могут быть использованы для металлообработки и проката металлов. Данная группа сложных эфиров получена конденсацией полифункциональных спиртов, полифункциональных кислот и агента, обрывающего цепь; агент, обрывающий цепь, является жирной монокислотой или жирным моноспиртом.
Патент EP 1529828 компании Malaysian Palm Oil Board раскрывает сложный тетраэфир пентаэритритола и каприловой кислоты и сложный тетраэфир каприновой кислоты.
Патенты JP A 4117494, JP A 4117495 и JP A 4118101 компании Nihon Kueeka Kemikaru KK, включенные в данный документ посредством ссылки на них, раскрывают добавку к смазочно-охлаждающей жидкости для прокатки, содержащую смазочный компонент, например, сложный эфир многоатомного спирта и высших жирных кислот, который имеет вязкость 80 сСт или более при 40°C.
Патент RU 2163625 C2, включенный в данный документ посредством ссылки на него, раскрывает смазочный материал для горячей прокатки, содержащий сложный эфир «пентаэритрита» (этот термин является эквивалентом пентаэритритола) и синтетических C5-C9 жирных кислот. Однако структура сложных эфиров или жирных кислот не раскрыта.
Патент WO 2005/017078 компании ICI, Ltd. относится к композиции водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости для применения при холодной прокатке стали, содержащей неполный сложный эфир полиола, имеющий OH-величину 20 - 50 мг KOH/г и степень ненасыщенности 0,01-8% по массе. Неполный сложный эфир полиола получают реакционным взаимодействием между многоатомным спиртом, например пентаэритритолом, и монокарбоновыми кислотами, при этом часть этих монокарбоновых кислот является ненасыщенной. Сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола, однако, не раскрыты.
Общеизвестно, что композиции смазочного материала для металлообработки должны отвечать ряду требований, включая хорошие фрикционные свойства в широком интервале толщин пленки, хорошую совместимость с другими присадками, улучшающими смазочные свойства, высокую совместимость с водными системами, хорошие характеристики испарения и отжига, высокую устойчивость по отношению к коррозии и окислению, в частности, при повышенных температурах, сравнительно низкую температуру застывания, низкое пенообразование, тонкую обработку железа, поддержание чистоты листа и прокатного оборудования и т.п. (см., например, патенты US 4746448, US 4885104 и US 4889648, которые все включены в данный документ посредством ссылки). Хотя многие композиции смазочного материала для металлообработки раскрыты на известном уровне техники и даже осуществлено их промышленное внедрение, все еще остается потребность в данной области в предоставлении композиций смазочного материала для металлообработки, которые в более высокой степени отвечают указанным требованиям в отношении рабочих характеристик и применимы в широком интервале рабочих условий.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к композиции смазочного материала для металлообработки, представляющей собой композицию смазочного материала для металлообработки, содержащую сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола, при этом по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 6-14 атомов углерода, и алифатический полиол содержит 2-12 групп OH, и к применению сложного полигидрокарбилэфира алифатического полиола при операциях металлообработки, при этом по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 6-14 атомов углерода, и алифатический полиол содержит 2-12 групп OH.
Подробное описание изобретения
Глагол «содержать», как он использован в данном описании и формуле изобретения, и его спряжения используются неограничительным образом, чтобы обозначить то, что включены объекты, следующие за данным словом, однако при этом не исключаются конкретно неупомянутые объекты. Кроме того, ссылка на элемент при отсутствии определяющего прилагательного или местоимения не исключает возможность того, что присутствует более чем один такой элемент, если из контекста не следует явным образом, что имеется один, и только один элемент. Отсутствие определяющего прилагательного или местоимения перед существительными тем самым обычно означает «по меньшей мере один».
Алифатический полиол, используемый в данном изобретении для получения сложных полигидрокарбилэфиров предпочтительно содержит 2-12 атомов углерода. Алифатический полиол также предпочтительно содержит 2-8 групп OH, более предпочтительно 2-6 групп OH, еще более предпочтительно 2-4 группы OH, даже еще более предпочтительно 3-4 группы OH и особенно предпочтительно 4 группы OH. Следовательно, алифатический полиол включает диолы, триолы, тетраолы и т.п. Как это будет понятно специалистам в данной области, одна группа OH или более может быть замещена скрытой группой OH, например, эпоксидной или оксиранильной группой. В дополнение к этому, алифатический полиол может иметь исключительно первичную группу OH, исключительно вторичную группу OH или как первичную, так и вторичную группы OH.
Диолы могут, например, быть неразветвленными и иметь формулу HO(CH2)nOH в которой n=2-18. Примерами диолов этого типа являются 1,3-пропандиол, 1,2-этандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол и 1,6-гександиол. Диолы могут также иметь разветвленную структуру. Примерами неразветвленных и разветвленных диолов являются диметилолпропан, неопентилгликоль, 2-пропил-2-метил-1,3-пропандиол, 2-бутил-2-этил-1,3-пропандиол, 2,2-диэтил-1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-бутандиол, 2,2,4-триметилпентан-1,3-диол, триметилгексан-1,6-диол, 2-метил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленлгиколь и трипропиленлгиколь. Диолы могут также иметь циклическую структуру (т.е. являться циклоалифатическими диолами), например, циклогександиметанол и 1,3-диоксан-5,5-диметанол.
Триолы могут иметь общую формулу R-C(CH2OH)3, в которой R представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную группу с 1-12 атомами углерода. Примеры подходящих триолов включают триметилолпропан, триметилолэтан, триметилолбутан и 3,5,5-триметил-2,2-дигидроксиметилгексан-1-ол. Другим типом подходящих триолов являются те из них, которые имеют два вида гидроксильных групп, т.е. как первичную, так и вторичную гидроксильные группы, например глицерин и 1,2,6-гексантриол. Очевидно, что триол может иметь циклоалифатическую структуру. Алифатический полиол может также быть тетраолом, например пентаэритритолом, дитриметилолпропаном, диглицерином и дитриметилолэтаном.
В соответствии с данным изобретением наиболее предпочтительным алифатическим полиолом является пентаэритритол. В качестве варианта, алифатический полиол, используемый в данном изобретении для получения сложных полигидрокарбилэфиров, может также являться реакционным продуктом димерной жирной кислоты, содержащей 18-54 атомов углерода, предпочтительно димерной олеиновой кислоты и/или предпочтительно насыщенной, предпочтительно алифатической, дикарбоновой кислотой, например щавелевой кислотой, адипиновой кислотой, азелаиновой кислотой и себациновой кислотой, содержащей 2-50, предпочтительно 2-12 атомов углерода, и полиола, в котором в основном каждая группа карбоновой кислоты эстерифицирована одной группой OH полиола. Этот полиол является предпочтительно алифатическим и предпочтительно выбран из группы, состоящей из полиолов, содержащих 2-12 атомов углерода, более предпочтительно из полиолов, содержащих 2-8 групп OH, более предпочтительно 2-6 групп OH, еще более предпочтительно 2-4 группы OH, даже еще более предпочтительно 3-4 группы OH и, в частности, 4 группы OH. Соответственно, этот полиол может быть диолом, триолом, тетраолом и т.п., как рассмотрено выше. В частности, этот полиол является пентаэритритолом. Димерные жирные кислоты и/или дикарбоновые кислоты используются, если желательна повышенная вязкость.
Очевидно, полиол может также быть смесью алифатических полиолов, описанных выше. В дополнение к этому, димерная карбоновая кислота или дикарбоновая кислота может быть использована в виде ангидрида, галогенангидрида и т.п.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола представляет собой сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола, в котором по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного тетрагидрокарбилэфира содержит 6-14 атомов углерода.
В соответствии с данным изобретением предпочтительно, чтобы пентаэритритолтетракапроат был исключен из группы сложных тетрагидрокарбилэфиров пентаэритритола в соответствии с данным изобретением, если все гидрокарбильные группы сложного тетрагидрокарбилэфира содержат 6-14 атомов углерода и все идентичны, и если эти сложные эфиры используются при обработке металлов, особенно при горячей прокатке и холодной прокате металлов, а также при литье металлов.
Кроме того, в соответствии с данным изобретением различаются два вида металлообработки. Один вид металлообработки включает «обработку металлов», т.е. процесс, в котором металлы штампуются, и им придается определенная форма. Примеры таких процессов включают вытягивание, холодную прокатку и горячую прокатку. Другие виды металлообработки включают «удаление металла», т.е. процесс, в котором металла удаляется из металлического обрабатываемого изделия. Примеры таких процессов включают фрезерование, резку, обточку, шлифовку и хонингование. В этом описании термин «металлообработка» относится как к «обработке металлов», так и к «удалению металлов».
Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения композиция смазочного материала для металлообработки представляет собой композицию смазочного материала обработки металлов, содержащую сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола, в котором по меньшей мере одна гидрокарбильная группа содержит 6-14 атомов углерода, при условии, что сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола не является пентаэритритолтетракапроатом. В другом предпочтительном варианте осуществления данного изобретения композиция смазочного материала для металлообработки представляет собой композицию смазочного материала для обработки с удалением металла, содержащую сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола, в котором по меньшей мере одна гидрокарбильная группа содержит 6-14 атомов углерода. В соответствии с данным изобретением предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна гидрокарбильная группа содержала 6-12 атомов углерода, более предпочтительно 6-10 атомов углерода. Предпочтительно по меньшей мере одна гидрокарбильная группа содержит по меньшей мере 8 атомов углерода.
В сложном тетрагидрокарбилэфире пентаэритритола в соответствии с данным изобретением иные гидрокарбильные группы, чем гидрокарбильная группа, содержащая 6-14 атомов углерода, могут быть выбраны из разнообразных гидрокарбильных групп, например, насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных. Если присутствуют ненасыщенные гидрокарбильные, то они могут содержать один или несколько этиниленовых групп и/или этиниленовых составляющих. Однако в соответствии с данным изобретением предпочтительно, чтобы большинство гидрокарбильных групп являлись насыщенными гидрокарбильными группами, при этом термин «большинство» предполагает, что по меньшей мере 60% гидрокарбильных групп, в расчете на общую массу сложного тетрагидрокарбилэфира пентаэритритола, являются насыщенными гидрокарбильными группами. Более предпочтительно по меньшей мере 85 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% гидрокарбильных групп являются насыщенными гидрокарбильными группами. Степень насыщения сложных тетрагидрокарбилэфиров в соответствии с данным изобретением выражается, как это обычно имеет место в данной области, иодным числом, как это рассмотрено ниже. Высокая степень насыщения предпочтительна, поскольку она предоставляет высокую устойчивость к окислению и коррозии сложному тетрагидрокарбилэфиру пентаэритритола в соответствии с данным изобретением. Гидрокарбильные группы могут очевидным образом быть неразветвленными или разветвленными. Примеры насыщенных гидрокарбильных групп включают н-гексил, н-гептил, н-октил, н-нонил, н-децил, н-ундецил, н-додецил, н-тридецил, н-тетрадецил, н-пентадецил, н-гексадецил, н-гептадецил, н-октадецил, н-нонадецил, н-эйкозил, изогексил, изогептил, изооктил, изононил, изодецил, изоундецил, изододецил, изотридецил, изотетрадецил, изопентадецил, изогексадецил, изогептадецил, изооктадецил, изононадецил и изоэйкозил.
Сложные полигидрокарбилэфиры в соответствии с данным изобретением и сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения получают способами, известными в данной области, а именно посредством эстерификации пентаэритритола композицией жирных кислот, содержащей по меньшей мере 25 мол.% C6-C14 жирной кислоты, в расчете на общую массу композиции жирных кислот, опционально в присутствии подходящего катализатора. Предпочтительно композиция жирных кислот содержит 25-100 мол.% C6-C14 жирной кислоты и 0-75 мол.% C6-C20 жирной кислоты, в расчете на общую массу композиции жирных кислот. Опционально во время реакции эстерификации удаляют воду, опционально азеотропным образом. Сложные полигидрокарбилэфиры в соответствии с данным изобретением и сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения могут также быть получены переэтерификацией, при которой (неполный) сложный эфир полиола или пентаэритритола реагирует с композицией жирных кислот, содержащей по меньшей мере 25 мол.% C6-C14 жирной кислоты, в расчете на общую массу композиции жирных кислот, опционально в присутствии подходящего катализатора. Опционально в этих реакциях переэстерификации, если желательна увеличенная вязкость, могут быть использованы димерные жирные кислоты и/или дикарбоновые кислоты в качестве дополнительных реагентов предпочтительно в количестве 0,01-0,25 моля на моль полиола.
В соответствии с данным изобретением предпочтительно, чтобы сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола и сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола содержал более одной гидрокарбильной группы, содержащей 6-14 атомов углерода. Более предпочтительно, чтобы молярный эквивалент гидрокарбильных групп, имеющих 6-14 атомов углерода на моль пентаэритритола в сложном тетрагидрокарбилэфире, находился в интервале от 1,5 до 4,0, более предпочтительно от 1,6 до 4.0, еще более предпочтительно от 1,7 до 4,0. Это предполагает, что сложные полигидрокарбилэфиры алифатического полиола и сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола в соответствии с данным изобретением могут быть получены из полиола и пентаэритритола соответственно и композиции жирных кислот, содержащей смесь жирных кислот, являющейся исходным сырьем. В качестве варианта, сложные полигидрокарбилэфиры и сложные тетрагидрокарбилэфиры могут быть получены из единственного источника жирных кислот, например кокосового масла, или даже из единственной жирной кислоты, например из тетрадекановой, додекановой или декановой кислоты.
В соответствии с данным изобретением другие гидрокарбильные группы, а именно гидрокарбильные группы, которые не являются гидрокарбильными группами с 6-14 атомами углерода, содержат 6-20 атомов углерода, предпочтительно 6-18 атомов углерода. Также в этом случае предпочтительно, чтобы большинство этих других гидрокарбильных групп являлись ненасыщенными, а именно, по меньшей мере 70 мас.% этих гидрокарбильных групп, в расчете на общую массу сложного полигидрокарбилэфира полиола или сложного тетрагидрокарбилэфира пентаэритритола, более предпочтительно по меньшей мере 85 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 мас.%. Следовательно, сложный тетрагидрокарбилэфир в соответствии с данным изобретением может содержать молекулы общей формулы C[CH2-O-C(O)-C8H17][CH2-O-C(O)-C16H33]3. Эти другие гидрокарбильные группы наиболее предпочтительно содержат по меньшей мере 8 атомов углерода.
Как это будет очевидно специалистам в данной области, композиция смазочного материала для металлообработки в соответствии с данным изобретением может содержать смесь двух или более разных сложных полигидрокарбилэфиров полиола и/или сложных тетрагидрокарбилэфиров пентаэритритола. Композиция смазочного материала для металлообработки в соответствии с данным изобретением предпочтительно содержит сложные полигидрокарбилэфиры алифатического полиола, предпочтительно сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола, имеющие кинематическую вязкость (40°C) в соответствии с ASTM D 445 от 20 до 100 сСт, более предпочтительно от 25 до 80 сСт и наиболее предпочтительно от 35 до 55 сСт. В дополнение к этому, сложные полигидрокарбилэфиры алифатического полиола, предпочтительно сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола, имеют температуру застывания в соответствии с методом тестирования по ASTM D 97 ниже 30°C, более предпочтительно ниже 15°C и наиболее предпочтительно ниже 10°C. Кроме того, сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола имеют иодное число в соответствии с методом тестирования по APAG FA-015-1992 менее 60 г I2/100 г сложного тетрагидрокарбилэфира, более предпочтительно менее 30 г I2/100 г сложного тетрагидрокарбилэфира и наиболее предпочтительно менее 10 г I2/100 г сложного тетрагидрокарбилэфира.
В соответствии с данным изобретением композиция смазочного материала для металлообработки может содержать сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола и/или сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола в качестве основного компонента, а именно в количестве 50-100 мас.%, предпочтительно от 70 до 100 мас.%, более предпочтительно от 80 до 100 мас.%, в расчете на общую массу композиции смазочного материала для металлообработки, при этом остаток композиции смазочного материала для металлообработки содержит добавки, такие как противозадирные присадки, противоизносные добавки, присадки для понижения температуры застывания, антиоксиданты, другие смазочные компоненты и т.п. В качестве варианта, композиция смазочного материала для металлообработки может быть в форме эмульсии или водной дисперсии, при этом указанная эмульсия или водная дисперсия содержит сложный тетрагидрокарбилэфир пентаэритритола в соответствии с данным изобретением в количестве 0,025-30 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 10 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 5 мас.%, в расчете на общую массу эмульсии или водной дисперсии.
Как уже рассмотрено выше, композиция смазочного материала для металлообработки в соответствии с данным изобретением предпочтительно содержит одну или более добавок, в частности противозадирную присадку и/или противоизносную добавку.
Данное изобретение также относится к применению сложного полигидрокарбилэфира алифатического полиола, предпочтительно сложного тетрагидрокарбилэфира пентаэритритола, при операциях металлообработки, при этом по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного тетрагидрокарбилэфира содержит 6-14 атомов углерода. В этом отношении предпочтительно, чтобы пентаэритритолтетракапроат был исключен из группы сложных тетрагидрокарбилэфиров пентаэритритола в соответствии с данным изобретением, если все гидрокарбильные группы сложного тетрагидрокарбилэфира содержат 6-14 атомов углерода и все идентичны и если эти сложные эфиры используются при обработке металлов, особенно при горячей прокатке и холодной прокате металлов, а также при литье металлов.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения операции металлообработки включают операцию формования металла, операцию удаления металла или обе эти операции. В дополнение к этому, предпочтительно, чтобы операция формования металла включала операцию холодной прокатки, операцию горячей прокатки или операцию вытягивания. Кроме того, предпочтительно, чтобы операция удаления металла выбиралась из группы, состоящей из шлифовки, фрезерования, резки, обточки и хонингования.
Примеры
Пример 1
Следующие сложные тетрагидрокарбилэфиры пентаэритритола приготавливали из жирных кислот, являющихся исходным сырьем, и пентаэритритола в количествах, указанных в таблице 1. Свойства продукта приведены в таблице 2. Эстерификацию выполняли в присутствии катализатора, хорошо известного специалистам в данной области техники. Степень преобразования всегда составляла примерно 100%. Остаточные количества кислоты и спирта указаны в таблице 2 соответственно посредством кислотного числа и гидроксильного числа. «Примерно 100%» означает «очень низкое остаточное содержание в соответствии с промышленными стандартами».
Кислотное число в соответствии с ASTM D 974 (мг KOH/г)
Число омыления в соответствии с ASTM D 94 (мг KOH/г)
Вязкость в соответствии с ASTM D 445 (40°C, сСт)
Гидроксильное число в соответствии с AOCS CD-13-60 (1989)
Иодное число в соответствии с APAG FA-015-1992
Плотность в соответствии с ASTM D 1298 (г/см3 при 25°C)
Температура застывания в соответствии с ASTM D 97 (°C)
| Таблица 1 | |||||||||
| Реакционный компонент | Количествоa (моль) | Количество (г) | Реакционный компонент | Количествоa (моль) | Количест-во (г) | Реакционный компонент | Количествоa (моль) | Количество (г) | |
| Продукт | |||||||||
| Жирные кислоты кокосового масла | 2,0 | 50,0 | Жирные кислоты кокосового масла | 0,4 | 9,7 | Жирные кислоты кокосового масла | 2,9 | 62,0 | |
| Жирные кислоты пальмового масла | -- | -- | Жирные кислоты пальмового масла | 1,3 | 40,4 | Жирные кислоты пальмового масла | -- | -- | |
| C8-C10 жирные кислоты | 1,7 | 33,3 | C8-C10 жирные кислоты | 1,9 | 34,1 | C8-C10 жирные кислоты | -- | -- | |
| Олеиновая кислота | -- | -- | Олеиновая кислота | -- | -- | Олеиновая кислота | 0,7 | 21,4 | |
| Пентаэритритол | 4,0 | 16,7 | Пентаэритритол | 4,0 | 15,8 | Пентаэритритол | 4,0 | 14,6 | |
| Димерная кислота | -- | -- | Димерная кислота | -- | -- | Димерная кислота | 0,1 | 2,0 | |
| Суммарно | 100 | 100 | 100 | ||||||
| a Рассчитано: молекулярная масса жирных кислот кокосового масла 200,31; молекулярная масса жирных кислот пальмового масла 270,00; молекулярная масса C8-C10 жирных кислот 158,23; молекулярная масса олеиновой кислоты 282,45; молекулярная масса пентаэритритола 136,15; молекулярная масса димерной кислоты 565,00. |
| Таблица 2 | |||
| PPE-1 | PPE-2 | PPE-3 | |
| Свойства продукта | |||
| Вязкость (40 °C) (сСт) | 44 | 52 | 70 |
| Гидроксильное число (мг KOH/г) | 13 | 12 | 16 |
| I2 число (г I2/100 г) | 7 | 24 | 40 |
| Средняя молекулярная масса (г) | 744 | 787 | 863 |
| Кислотное число | 7,1 | 5,8 | 6,1 |
| Число омыления | 274 | 256 | 225 |
| Гидроксильное число | 13 | 12 | 16 |
| Плотность | 0,94 | 0,95 | 0,93 |
| Температура застывания | 6 | 12 | 9 |
1. Композиция смазочного материала для металлообработки, содержащая сложный полигидрокарбилэфир алифатического полиола, при этом по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 6-12 атомов углерода, другие гидрокарбильные группы сложного полигидрокарбилэфира являются н-тридецилом, н-тетрадецилом, н-пентадецилом, н-гексадецилом, н-гептадецилом, н-октадецилом, н-нонадецилом, н-эйкозилом, изотридецилом, изотетрадецилом, изопентадецилом, изогексадецилом, изогептадецилом, изооктадецилом, изононадецилом или изоэйкозилом, молярный эквивалент гидрокарбильных групп, имеющих 6-12 атомов углерода, на моль алифатического полиола в сложном полигидрокарбилэфире находится в интервале от 1,5 до 4,0, и алифатический полиол содержит 2-12 групп ОН и 2-12 атомов углерода.
2. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой алифатический полиол представляет собой 1,3-пропандиол, 1,2-этандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол и 1,6-гександиол, диметилолпропан, неопентилгликоль, 2-пропил-2-метил-1,3-пропандиол, 2-бутил-2-этил-1,3-пропандиол, 2,2-диэтил-1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-бутандиол, 2,2,4-триметилпентан-1,3-диол, триметилгексан-1,6-диол, 2-метил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, циклогексан-диметанол, 1,3-диоксан-5,5-диметанол, триметилолпропан, триметилолэтан, триметилолбутан, 3,5,5-триметил-2,2-дигидроксиметилгексан-1-ол, глицерин, 1,2,6-гексантриол, пентаэритритол, дитриметилолпропан, диглицерин или дитриметилолэтан.
3. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 8-12 атомов углерода.
4. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.3, в которой по меньшей мере одна гидрокарбильная группа сложного полигидрокарбилэфира содержит 6-10 атомов углерода.
5. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой композиция смазочного материала для металлообработки содержит смесь двух или более сложных полигидрокарбилэфиров.
6. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой по меньшей мере 60 мас.% гидрокарбильных групп являются насыщенными гидрокарбильными группами в расчете на общую массу сложного полигидрокарбилэфира.
7. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой сложный полигидрокарбилэфир имеет кинематическую вязкость (40°C) 20-100 сСт.
8. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой сложный полигидрокарбилэфир имеет температуру застывания в соответствии с ASTM D97 не выше 30°C.
9. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, в которой сложный полигидрокарбилэфир имеет иодное число менее 60 г I2/100 г.
10. Композиция смазочного материала для металлообработки по п.1, при этом композиция смазочного материала для металлообработки содержит 50-100 мас.% сложного полигидрокарбилэфира в расчете на общую массу композиции смазочного материала для металлообработки, остаток композиции смазочного материала для металлообработки состоит из добавок или других смазочных компонентов.
11. Композиция смазочного материала для металлообработки по любому из пп.1-10 в виде эмульсии или водной дисперсии.
12. Применение сложного полигидрокарбилэфира алифатического полиола по любому из пп.1-11 при операциях металлообработки.
13. Применение по п.12, в котором операция металлообработки включает операцию формования металла, операцию удаления металла или обе эти операции.
14. Применение по п.13, в котором операция формования металла включает операцию холодной прокатки, операцию горячей прокатки или операцию вытягивания.
15. Применение по п.13, в котором операция удаления металла выбрана из группы, состоящей из шлифовки, фрезерования, резки, обточки и хонингования.
