專利名稱：保護(hù)性組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護(hù)性組合物的制造方法，其包括在高于石蠟轉(zhuǎn)變溫度下 混合油和蠟以形成均質(zhì)組合物，以及將上述均質(zhì)組合物淬火至環(huán)境溫度獲 得具有觸變性質(zhì)的組合物。該組合物非常適于保護(hù)金屬物體不受腐蝕，尤 其是軸承。
背景技術(shù)：
在存放和運(yùn)輸金屬物體(例如軸承)的期間，通常要通過(guò)一層保護(hù)性 組合物對(duì)金屬物體進(jìn)行保護(hù)，例如，通過(guò)保護(hù)油或油脂組合物來(lái)保護(hù)金屬 物體免受腐蝕及其他有害因素的損害。但是，保護(hù)油和油脂組合物有一些 缺點(diǎn)。盡管在金屬物體上涂布保護(hù)油組合物易于進(jìn)行，但保護(hù)油組合物易 于從金屬化合物上滴落，結(jié)果其不能再對(duì)金屬物體提供足夠的保護(hù)作用。特別是由于該滴落導(dǎo)致保護(hù)油的保護(hù)性涂層厚度通常小于lpm。避免該問(wèn) 題的方法是使用油脂。但是，保護(hù)性油脂組合物的薄涂層非常難以實(shí)施， 該涂層厚經(jīng)常具有100~500^im的厚度，這說(shuō)明需要使用非常多的保護(hù)性材 料。很明顯，這在成本上很浪費(fèi)。在本領(lǐng)域中使用的另一個(gè)解決滴落問(wèn)題的方法是應(yīng)用具有觸變性質(zhì)的 保護(hù)油組合物，該組合物包含觸變性材料，例如高分子量的苯乙烯-丁二烯 -苯乙烯三元共聚物。然而，該保護(hù)油組合物具有很厚的涂層，如超過(guò)100pm 的涂層。而且，這種保護(hù)油組合物的制備需要將油和觸變性添加物的混合 物加熱到很高溫度以便使觸變性添加物溶解或分散在油中。US 3. 080. 330公開(kāi)了一種基于防銹油的組合物，其中該油通過(guò)聚乙烯 和微晶蠟的混合物增稠。該組合物如下制備在油中加入約1 2重量％聚 乙烯和約1~3重量％微晶蠟，在攪拌的狀態(tài)下加熱至150°C將蠟熔化并分 散在油中，從而制備得到。然后在使用前將該組合物在正常條件下冷卻至 室溫。該組合物可以隨意地含有防銹添加物。該專利并未公開(kāi)或提及該基 于防銹油的組合物具有觸變性質(zhì)。US 5. 106. 415公開(kāi)了一種保護(hù)性涂布組合物以及將該組合物涂布在
金屬物體上的方法。該保護(hù)性涂布組合物包含具有0.5~400^im粒子大小的 細(xì)微分散的蠟粒子在油中的分散相，該組合物具有涂布在金屬物體上隨即形成固體涂層的性質(zhì)。該組合物制備如下按照蠟粒子與油的重量比為2:1~3: l的范圍內(nèi)，將約10~90重量％的細(xì)微分裂的蠟粒子混合到約90 10重量％的油中制得產(chǎn)品。另外，根據(jù)其實(shí)施例，該組合物含有填充物，如有機(jī)粘土Bentone 38或未處理的煙霧硅膠Cabosil M-5以提供觸變性質(zhì)。 在所述方法中，使用噴霧將保護(hù)性涂布組合物涂布在金屬物體上，之后加 熱金屬物體至高于蠟熔化溫度的溫度下，獲得金屬物體上的均質(zhì)涂層。然 后將金屬物體冷卻至環(huán)境溫度獲得金屬物體上的保護(hù)性涂層組合物的均質(zhì) 固化層。該冷卻步驟在正常環(huán)境下進(jìn)行，盡管可以通過(guò)將金屬物體投入到 冷水中進(jìn)行。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供具有高穩(wěn)定性和使用有效期長(zhǎng)的保護(hù)性組合 物，該組合物提供優(yōu)異的抗腐蝕作用和展示出優(yōu)異的潤(rùn)滑作用。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供為了節(jié)省材料成本，能夠在金屬物體上 方便地施以相對(duì)薄的涂層的抗腐蝕組合物。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于為這些物質(zhì)提供雖然很薄但連續(xù)的涂層，該 涂層沒(méi)有明顯的沉降或者一定時(shí)間后的品質(zhì)降低。本發(fā)明提供保護(hù)性組合物的制備方法，該方法包括在高于石蠟轉(zhuǎn)變溫 度下混合油和蠟以形成均質(zhì)組合物，以及再以至少15XV秒鐘的速率將上 述均質(zhì)組合物淬火至環(huán)境溫度的步驟。本發(fā)明還提供該保護(hù)性組合物在保 護(hù)金屬物體中的使用，特別是保護(hù)軸承不受腐蝕。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供基于油的保護(hù)性組合物的制造方法，該組合物具有防腐蝕 作用和很好的潤(rùn)滑作用，混合蠟和油并加熱至高溫，形成均質(zhì)組合物。根 據(jù)本發(fā)明，將0.001~ 20重量°/0、 tfc選0.01-17.5重量％、更優(yōu)選0.1 10.0重量％的蠟與油混合。加熱步驟包括加熱至高于石蠟轉(zhuǎn)變溫度但低于蠟的 熔化溫度的溫度。然后，再以至少15。C/秒鐘、優(yōu)選至少2(TC/秒鐘的速率 迅速地冷卻均質(zhì)組合物、例如"淬火"至環(huán)境溫度。有趣的是，發(fā)現(xiàn)如果以 正常的冷卻速率冷卻該均質(zhì)組合物，則終產(chǎn)物沒(méi)有如將均質(zhì)組合物淬火獲得的終產(chǎn)物所具有的優(yōu)良性質(zhì)。盡管術(shù)語(yǔ)"環(huán)境溫度"對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，例如淬火步 驟實(shí)施位置的一般溫度，在荷蘭，該術(shù)語(yǔ)通常是指大約15°~大約25°的范 圍。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，有時(shí)也可以不必將均質(zhì)組合物淬火到環(huán)境溫度，而是淬火至稍高的溫度、例如50°C即可。例如，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的作用，即提供觸變的保護(hù)性組合物，淬火至低于石蠟轉(zhuǎn)變溫度如40°C即可。另外，從實(shí)際應(yīng)用的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為淬火至環(huán)境溫度是 實(shí)施本發(fā)明最方便的途徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，均質(zhì)混合物的淬火會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同于那些通過(guò)以正常 冷卻速度進(jìn)行冷卻獲得的本領(lǐng)域已知的組合物。而且，本發(fā)明的"凍結(jié)的" 保護(hù)性組合物在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)穩(wěn)定，作為金屬化合物的潤(rùn)滑層延長(zhǎng)了其 使用期限。另外，發(fā)現(xiàn)淬火獲得的保護(hù)性組合物在不需要添加那些提供觸變性質(zhì) 的特殊觸變性添加劑的情況下顯示觸變性質(zhì)。因此，本發(fā)明的保護(hù)性組合 物可以不需要預(yù)熱步驟穩(wěn)定地涂布在金屬物體上。而且，獲得了連續(xù)的保 護(hù)層，該層的厚度明顯薄于用已知油脂或含有高分子量聚合物的已知觸變 油所獲的厚度，因而在成本上有利。另外，本發(fā)明的保護(hù)性組合物的涂層 由于蠟不會(huì)從組合物中沉降，因此會(huì)保持很長(zhǎng)的時(shí)間。本發(fā)明的保護(hù)性組合物具有凝膠狀的性質(zhì)且為半透明。凝膠化可以通 過(guò)測(cè)定屈服應(yīng)力來(lái)測(cè)定，即用來(lái)破壞凝膠狀組合物的剪切力。屈服應(yīng)力會(huì) 提高直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的水平，在此點(diǎn)認(rèn)為該組合物會(huì)凝膠化、表現(xiàn)觸變 性。然后，在剪切力的作用下，凝膠化的本發(fā)明組合物會(huì)保持其固體狀性 質(zhì)直至施加在凝膠上的壓力達(dá)到其屈服應(yīng)力，此后凝膠破壞。當(dāng)該剪切力 繼續(xù)，可見(jiàn)該組合物的粘度降低，只有當(dāng)不再施加剪切力時(shí)，上述現(xiàn)象才 會(huì)消失。粘度和凝膠化性質(zhì)恢復(fù)到其原有狀態(tài)。參考附圖
l。根據(jù)本發(fā)明，均質(zhì)組合物必須被加熱至高于石蠟轉(zhuǎn)變溫度的溫度。該 石蠟轉(zhuǎn)變溫度在蠟的等溫冷卻曲線(time-temperature cooling curve)的較 低拐點(diǎn)出現(xiàn)，其中較高拐點(diǎn)處表示熔點(diǎn)。石蠟轉(zhuǎn)變溫度的意義與周知的聚 合物的玻璃化溫度相近。冷卻曲線可以通過(guò)例如ASTM D 87、 ASTM D 127 和BS 4695決定。石蠟轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選在30° 150°C的范圍。在將均質(zhì)組合物淬火至環(huán)境溫度后，優(yōu)選對(duì)該組合物進(jìn)行一定時(shí)間的 退火，其原因在于退火可以提高保護(hù)性組合物的觸變性質(zhì)。優(yōu)選的是，退
火步驟在環(huán)境溫度下進(jìn)行1小時(shí) 2天。根據(jù)本發(fā)明，油的性狀和性質(zhì)并非非常有關(guān)。因此，可以使用所有類型的油，但優(yōu)選油的動(dòng)力粘度在一定范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，動(dòng)力粘度(40。C) 優(yōu)選為l~500mm2/s、更優(yōu)選為5~300mm2/s。在較低的粘度下，保護(hù)性組 合物太易于揮發(fā)，而且由于它們的可燃性，出于安全原因，這些組合物在 實(shí)用中并不優(yōu)選。在較高的粘度下，該保護(hù)性組合物的可操作性太差。上述油可以是合成的或天然的油。合適的合成油包括本領(lǐng)域技術(shù)人員 所公知的聚a-烯烴、酯，例如多元醇酯、磷酸酯、聚乙二醇類、聚丁烯類； 如石腦油溶劑的輕質(zhì)油，例如ExxsolD 240;具有高粘度指數(shù)的聚硅氧烷 類。合適的合成油還包括通過(guò)費(fèi)-托法(Fisher-Tropschprocess)獲得的油。合 適的天然油包括礦物油、植物或動(dòng)物油。礦物油的例子包括錠子油、葉輪 機(jī)油、汽油和光亮油，這些物質(zhì)可以隨意地進(jìn)行處理或精制，例如進(jìn)行去 蠟處理。植物油的合適例子為菜籽油。動(dòng)物油的合適例子為動(dòng)物脂油。根 據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選上述油為石蠟基油或環(huán)烷基油，其具有中等 很高的粘度 指數(shù)、中等 很高的密度、中等 很高的傾點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，上述油的閃燃點(diǎn)至少為110 °C、優(yōu)選至少為120°C。所 述閃燃點(diǎn)根據(jù)ASTMD92決定。如上所述，優(yōu)選上述油具有中等 很高的粘度指數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，通 過(guò)ASTM D 2270測(cè)定的上述油的粘度指數(shù)優(yōu)選為80-200。本發(fā)明中使用的石蠟的性狀和性質(zhì)并非關(guān)鍵因素。因此，石蠟可以是 天然的、也可以是合成的。天然石蠟包括地蠟、動(dòng)物蠟、蟲(chóng)白蠟、植物蠟， 合成蠟包括聚a-烯烴和某些費(fèi)-托法的產(chǎn)物、從植物油中制得的具有10 50 碳原子的"直鏈低級(jí)醇，。'地蠟的合適例子包括石蠟、微晶蠟和凡士林油(常 指為微晶蠟、礦物油和石蠟無(wú)定形混合物的凡士林或石油凝膠，凡士林油 以商品名凡士林⑧眾所周知)，這些蠟可以根據(jù)通過(guò)如蠟的屈光指數(shù)以及A STM D938測(cè)得的凝點(diǎn)而分類。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，石蠟含有一個(gè) 高級(jí)直鏈?zhǔn)灣煞忠约跋鄬?duì)高的熔點(diǎn)。而另一方面，微晶蠟主要含有導(dǎo)致 較低熔點(diǎn)的支鏈?zhǔn)灪铜h(huán)烷烴，其通過(guò)精制凡士林油而獲得。動(dòng)物和植物 蠟包括本領(lǐng)域公知的脂肪酸的酯。蟲(chóng)白蠟包括長(zhǎng)鏈醇和脂肪酸的酯。例如 蜂蠟來(lái)自于軟脂酸蜂花酯，其為蜂蠟醇與棕櫚酸的酯。但是根據(jù)本發(fā)明， 優(yōu)選上述蠟為微晶蠟或凡士林油。上述保護(hù)性組合物還可以含有普通的添加物，例如抗腐蝕添加劑(例
如長(zhǎng)鏈磷酸酯和金屬磺酸鹽)、粘度指數(shù)改進(jìn)劑(例如苯乙烯-異丙烯-苯乙 烯星形聚合物)、表面活性劑(例如水楊酸鹽)、緩蝕劑(例如取代的吡 咯化合物)、極壓抗磨劑(例如二烴基二硫代磷酸鋅和鉬化合物)、無(wú)灰分 散添加劑(例如來(lái)自于聚丁烯、馬來(lái)酸酐和多胺的丁二酰亞胺類)等。相 對(duì)于上述保護(hù)性組合物的總質(zhì)量，添加劑在該保護(hù)性組合物中的總量為0 1 0重量％。本發(fā)明還涉及保護(hù)性組合物在保護(hù)金屬物體、特別是軸承中的使用。 本發(fā)明還涉及保護(hù)金屬物體、特別是軸承不受腐蝕的方法，該方法為 金屬物體提供一層保護(hù)性涂層。該方法包括使本發(fā)明的保護(hù)性組合物承受剪切力使其與金屬、特別是軸承的表面接觸。該方法優(yōu)于US 5.106.415所公 開(kāi)的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于在應(yīng)用于金屬物體之前不需要對(duì)保護(hù)性組合物進(jìn)行 預(yù)熱并且在施以保護(hù)涂層后還要冷卻涂布的金屬物體。上述的退火步驟的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)保護(hù)性組合物的粘度仍然很低時(shí)即可 將該組合物涂布在金屬物體上。而且，即便發(fā)生凝膠化，本發(fā)明的保護(hù)性 組合物仍然可以利用其觸變性質(zhì)，通過(guò)承受剪切力將粘度降至工作環(huán)境而 容易地適用于金屬物體的表面。優(yōu)選的是，基于油的保護(hù)性組合物在涂布 前的一個(gè)小時(shí)和/或涂布之中承受剪切力。在用保護(hù)性組合物涂布金屬物體時(shí)，可以使用所有沉積技術(shù)，但最優(yōu) 選浸漬、噴霧或?qū)⒔饘傥矬w放入到保護(hù)性組合物中。當(dāng)使本發(fā)明的保護(hù)性 組合物接觸要涂布的金屬物體時(shí)，可以繼續(xù)剪切保護(hù)性組合物，或者在馬 上進(jìn)入涂布步驟之前停止剪切。一旦上述保護(hù)性組合物不再受到剪切，則組合物返回到其最初的凝膠 結(jié)構(gòu)，形成一層很薄、連續(xù)的保護(hù)涂層，沒(méi)有滴落現(xiàn)象。該薄涂層優(yōu)選具 有l(wèi) 100]im、優(yōu)選5 50(im的厚度，沒(méi)有任何滴落現(xiàn)象。該涂層的實(shí)際厚度 可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)改變蠟在組合物中的量來(lái)進(jìn)行精密地調(diào)整。本發(fā)明還涉及帶有本發(fā)明保護(hù)性組合物的穩(wěn)定層的金屬物體，優(yōu)選具 有上述厚度。實(shí)施例使用帶有螺旋槳葉片的控速混合機(jī)混合動(dòng)力粘度在40。C時(shí)為8mm"s的 液狀石蠟和2重量％石蠟(石蠟轉(zhuǎn)變溫度為約60。C)，加熱至75。C直至獲得 均質(zhì)混合物。然后，將該均質(zhì)組合物澆注、展開(kāi)在鋁板(厚度35mm)上， 達(dá)到大約20。C/秒鐘的冷卻速率。收集淬火的產(chǎn)物進(jìn)行剪切，直至獲得所需粘度。剪切應(yīng)力使用Brookfidd粘度計(jì)(圓錐和板)測(cè)定。結(jié)果示于表l中。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)性組合物的制備方法，所述方法包括在高于石蠟轉(zhuǎn)變溫度下混合油和蠟以形成均質(zhì)組合物，再以15℃/秒鐘的速率將上述均質(zhì)組合物淬火至環(huán)境溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，與所述油混合的所述蠟占均 質(zhì)組合物的總質(zhì)量的0.001~20%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在淬火至環(huán)境溫度后， 在環(huán)境溫度下對(duì)所述均質(zhì)組合物進(jìn)行退火。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，退火所述均質(zhì)組合物l小時(shí) ~2天。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述油的動(dòng)力粘 度在40。C時(shí)為1~ 500 mm2/s。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述油為石蠟基 油或環(huán)烷基油。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)AS1M D 92， 所述油的閃燃點(diǎn)至少為110。C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)ASTM D 22 70，所述油的粘度指數(shù)為80-200。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 7任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中石蠟轉(zhuǎn)變溫度 為30 150。C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述蠟為微晶蠟、 直鏈低級(jí)醇蠟或凡士林油。
11. 通過(guò)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法獲得的保護(hù)性組合物。
12. 權(quán)利要求l l所述的保護(hù)性組合物在保護(hù)金屬物體免受腐蝕中的應(yīng)用。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的應(yīng)用，其特征在于，所述金屬物體是軸承。
14. 保護(hù)金屬物體免受腐蝕的方法，其特征在于，為金屬物體提供一層權(quán)利 要求ll所述的保護(hù)性組合物。
15. 帶有一層權(quán)利要求ll所述保護(hù)性組合物的金屬物體，其特征在于，所述 層的平均厚度為l 100iam。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的金屬物體，其特征在于，所述金屬物體是軸承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護(hù)性組合物的制備方法，該方法包括在高于石蠟轉(zhuǎn)變溫度下混合油和蠟以形成均質(zhì)組合物，再以15℃/秒鐘的速率將上述均質(zhì)組合物淬火至環(huán)境溫度。本發(fā)明還提供保護(hù)金屬物體免受腐蝕的方法，該方法為金屬物體提供一層本發(fā)明的保護(hù)性組合物。
文檔編號(hào)C09D191/06GK101128538SQ200680002156
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者迪克·梅吉爾 申請(qǐng)人:瑞典Abskf公司