[发明专利]工业流体

说明书

公开了一种工业流体。该流体包含油性组分、水性组分和表面活性剂。基本上所有表面活性剂都结合在油性组分的胶束中。这导致流体中基本上不存在未结合的表面活性剂。工业流体还基本上不含不溶性消泡剂或止泡化合物。

本发明涉及工业流体，特别是包含油性组分、水性组分和表面活性剂的工业流体。

工业流体在工业内找到许多应用，例如润滑流体、冷却剂和燃料。例如，这些的范围从驱动车辆、冷却钻井装置、润滑汽车发动机和变速箱，到海底机械、风力涡轮、发电机和材料加工(切割、研磨、轧制)，仅举几例。这些工业流体中的每一种共同具有油性组分、水性组分和表面活性剂(其分散在水性组分中以形成乳液)的基本组成。这样的油性组分通常通过例如原油或页岩油的精制，或酯化，衍生自烃源。

将水性组分包括在油性基质中或反之亦然，包括使用乳化剂来产生乳液，因为这样的水性和油性材料是天然不混溶的。包含水性乳液的工业流体的实例包括金属加工流体和其它基于水的流体。表面活性剂通常用于乳化水性和油性组分，其中包含足够的表面活性剂以确保乳液完全形成。理想地，应当没有残留的不混溶组分，且乳液应当是稳定的，使得各个组分在储存或使用期间不会分离出来。然而，使用过多的表面活性剂会导致乳化混合物在混合时或在使用期间立即发泡。为了降低这种情况发生的可能性，消泡剂或止泡化合物也包括在工业流体中，以防止由于表面活性剂导致的泡沫的形成或减少所述泡沫的量。这种组合产生稳定的乳液，其发泡倾向降低。

然而有利的是，能够生产作为完全稳定的乳液的工业流体，而没有过剩的表面活性剂或消泡剂的使用。

本发明的目的是通过在第一方面提供油性组分、水性组分和表面活性剂来满足这种需要；其中所述油性组分和表面活性剂形成胶束，其中所述表面活性剂结合在胶束内，使得工业流体中基本上不存在未结合的表面活性剂，且其中，在使用中，工业流体未稀释、用稀释剂稀释或作为载体流体的添加剂而使用。

另一方面，本发明提供一种形成工业流体的方法，包括：形成包含表面活性剂的第一流体；形成包含油性化合物的第二流体；在剪切力下混合第一流体和第二流体以产生中间流体；和在层流下混合水性流体和中间流体以产生工业流体。

又一方面，本发明提供使用这种方法制备的工业流体。

现在将参考说明性实施方案，仅通过示例的方式描述本发明。本发明的实施方案采用工业流体可包含油性组分和水性组分的方法。只要存在分散在水性组分中的表面活性剂，油性组分如矿物油和基础油料可以用水性组分如水乳化。这种水性乳液用于各种应用，包括润滑和金属加工。这些乳液可以不稀释或使用稀释剂如水稀释而使用。或者，乳液可以用作添加剂以在与载体流体混合时赋予各种性质。载体流体可选自润滑流体、能量耗散流体或能量产生流体，使得工业流体成为这些载体流体的添加剂，这些流体本身包含乳液。然而，通过形成胶束结构，其中基本上所有表面活性剂都结合在胶束结构中，在工业流体内基本上不存在未结合的表面活性剂。这消除了使用不溶性消泡剂和/或止泡化合物来补偿由过量表面活性剂引起的发泡的需要，使得工业流体基本上不含消泡剂或止泡化合物。当工业流体用作乳液或其它载体流体的添加剂时也是这种情况。此外，工业流体不增加任何发泡行为，和/或可具有减少载体流体的任何发泡的趋势。

胶束是分散在胶体中的表面活性剂分子的聚集体，其中第一材料的颗粒悬浮在第二材料中，产生两相体系。与在溶液中不同，第一材料在第二材料中不溶或不混溶，因此变成乳液。在水溶液中，胶束形成聚集体，其中表面活性剂分子的疏水性尾部向内且表面活性剂分子的亲水性头部朝外。这形成正相胶束，产生水包油相混合物。反相胶束具有相反结构，其中表面活性剂分子的亲水性头部向内且疏水性尾部向外。这产生油包水相混合物。表面活性剂分子的包裹行为导致在胶束核心周围的单层表面活性剂分子，其在表面能的考虑之后通常形成球体。