專利名稱：液壓流體和防止蒸氣腐蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)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(shuō)，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(shí)際應(yīng)用，包括食物相關(guān)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
液壓流體用作用于各種實(shí)際應(yīng)用的動(dòng)力傳送介質(zhì)。這些液壓流體必須滿足嚴(yán)格的 性能標(biāo)準(zhǔn)，如熱穩(wěn)定性、耐火性、在寬溫度范圍內(nèi)對(duì)粘度變化的低敏感性、良好的水解穩(wěn)定 性和良好的潤(rùn)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(biāo)準(zhǔn)，并且沒(méi)有造成嚴(yán)重 的腐蝕問(wèn)題，因?yàn)樵摿黧w基本上沒(méi)有水。然而，基于烴的液壓流體確實(shí)造成了潛在的火災(zāi)危 險(xiǎn)。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(zāi)憂慮，但金屬部件的腐蝕 變成了顯著的問(wèn)題?；赪/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(dá)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(dāng)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(shí)，產(chǎn)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(jīng)在工業(yè)、非食物相關(guān)的應(yīng)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(guān)的應(yīng)用的基于W/G的液壓流體中包括有 用的無(wú)機(jī)蒸氣相腐蝕(VPC)抑制劑。目前，沒(méi)有為基于W/G的液壓流體而設(shè)計(jì)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(guān)的應(yīng)用的要求。

發(fā)明內(nèi)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(shuō)，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(guān)的應(yīng)用。用于食物相關(guān)的應(yīng)用中的現(xiàn)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(gè)未解決的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的一個(gè)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(chǔ)備堿度；(f)總計(jì)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(chǔ)備堿度的基于W/G的液壓流體，以便 延長(zhǎng)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(shí)施方案的詳細(xì)描述變得明顯。


圖1包含暴露于對(duì)比的基于W/G的液壓流體的蒸氣(左側(cè))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(cè))的鑄鐵板的照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及基于W/G的液壓流體?；赪/G的流體被廣泛使用，因?yàn)樗鼈兪悄突?的。本發(fā)明的基于W/G的液壓流體可被用于各種實(shí)際應(yīng)用，特別地包括食物相關(guān)的應(yīng)用。根 據(jù)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(dāng) 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(shí)，金屬表面 的腐蝕被抑制、延遲或防止。“基本上不含”銨鹽的基于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(hù)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(chǔ)備堿度；(f)總計(jì)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(shí)際應(yīng)用，包括食物相關(guān)的應(yīng)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(guān)的應(yīng)用中使用本發(fā)明的液壓流體的能力。目 前，F(xiàn)DA沒(méi)有批準(zhǔn)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(xiàn)合適的腐蝕抑制劑也可被用于偶然食品接觸潤(rùn)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(shí)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(rùn)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(gè)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(shù)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(dá)約99%，但小于100%的C6-C16羧酸的羧基的數(shù)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(shí)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(shù)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(guò)約10，000， 最高達(dá)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(chǎn) 品，可獲自 BASF Corp. ,Floral Park，NJ。有用的 PLURASAFE 產(chǎn)品的實(shí)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(hào)9003-11-6) 和40重量％水的組合物。PLURASAFE WT 90000H被批準(zhǔn)用于偶然食品接觸。其它有用 的 PLURASAFE 產(chǎn)品是 WS-660、WS-2000、WS-5100、WT-1400、WT-9150 和 WT-150，000。這些 PLURASAFE 產(chǎn)品中的每一個(gè)被批準(zhǔn)用于偶然食品接觸。根據(jù)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(shù)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(shí)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(hù)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(zhǔn)作為 用于人消費(fèi)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(chǔ)備堿度。液壓流體磨損性能直接與流體pH有關(guān)，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(chǔ)備堿度、PH和酸度。儲(chǔ)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(bào)道的。在優(yōu)選實(shí)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(chǔ)備堿度。在這種儲(chǔ)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(dòng)。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(jìn)一步包括任選的液壓流體領(lǐng)域技術(shù)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(jì)占流體0重量％至約0. 5重 量％的數(shù)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。基于W/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(shù)量 存在。水優(yōu)選地是去離子(DI)水，因?yàn)榇嬖谟陲嬘盟械拟}和鎂離子可以與流體添加劑反 應(yīng)，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(zhǎng)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(yīng)為百萬(wàn)分之五份(PPm)。本發(fā)明的組合物通過(guò)簡(jiǎn)單地混合組合物成分直到提供均質(zhì)溶液來(lái)制備。典型地， 預(yù)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(cè)試腐蝕抑制。對(duì)比例(現(xiàn)有技術(shù))
權(quán)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(chǔ)備堿度；(f)總計(jì)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(dá)約200，000的分子量。
7.權(quán)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(quán)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(quán)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(dòng)力或攜帶負(fù)載的方法，其包括使權(quán)利要求1的液壓流體經(jīng)受壓力。
11.權(quán)利要求9的方法，其中在食品加工設(shè)備、食品制備設(shè)備或食品供應(yīng)設(shè)備中動(dòng)力被 傳送或者負(fù)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(quán)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(quán)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(chǔ)備堿度；(f)總計(jì)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(kāi)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(guān)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C10M173/02GK102137919SQ200980135091
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者L·E·施米德特克, S·哈米德 申請(qǐng)人:美國(guó)Basf公司