[发明专利]在用于处理金属表面的组合物中作为EP剂/腐蚀抑制剂的胺官能化有机硅烷/有机磷酸酯组合体系

说明书

根据本发明，处理金属表面的组合物，尤其是金属加工流体，其包含至少一种胺官能化有机硅烷和至少一种有机磷酸酯的反应产物和/或所述反应产物的至少一种低聚物或聚合物，其中所述至少一种胺官能化有机硅烷的氨基与所述至少一种有机磷酸酯的摩尔比为1.0:0.4至1.0:1.2，并且其中所述至少一种胺官能化有机硅烷通过至少一个磷酸/胺盐键连接到所述至少一种有机磷酸酯上。本发明还包括制备所述组合物的方法、所述组合物的用途以及处理金属表面的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月18日提交的美国临时申请62/686,183的优先权，其内容全文引入本文中。

发明领域

本发明涉及一种用于处理金属表面的组合物，尤其是金属加工流体，其提供改善的高承载极压性能和腐蚀抑制，以及涉及一种用于制备所述组合物的方法和一种用所述组合物处理金属表面的方法。

发明背景

现代金属加工工艺变得越来越苛刻和复杂，并且需要具有增强的高承载能力的金属加工流体(MWF)，即其在极压下，换言之，在高载荷下起润滑剂的作用。因此，已经投入了大量的技术努力和研究活动来改善MWF的润滑性能，尤其是在高压、重载荷以及高温条件下，即所谓的边界润滑。

按照这些思路，现代MWF的高承载，即EP(极压)技术主要依赖于各种氯化石蜡、磷酸酯或硫化物化学品，它们在金属加工操作期间通过与金属或金属氧化物的化学反应在金属表面上形成摩擦膜。特定EP化学品的选择取决于金属加工操作的严格程度以及EP剂和金属表面之间反应的活化温度(氯化石蜡：约180-420℃，磷酸酯：约200-600℃，硫化物：600℃)。在活化温度下，EP剂开始在金属表面上形成摩擦膜。

在各种EP剂中，氯化石蜡(CP)由于许多优点而成为MWF配制剂中最流行的EP添加剂，所述优点包括无与伦比的成本效率、宽范围的活化温度谱、应用的多样性、容易配制和在水中的稳定性。然而，CP由于分解时潜在的毒性释放而表现出健康和环境问题。这就是为什么除了非常长链的CP(C20)之外，EPA法规在不久的将来可能禁止CP的原因。

因此，最近所有MWF生产商正在寻求CP替代品，并且他们中的大多数着眼于各种磷酸酯和硫化合物作为潜在的替代品。然而，含磷或含硫化合物具有在含水体系中累积过量营养素的固有缺点，从而引起微生物增殖，这反过来对MWF性能具有不利影响。

因此，开发一种可以最小化微生物生长的新型EP化学品将是在发现新的EP技术平台以替代MWF配制剂中的CP中最重要的课题之一。

腐蚀抑制在MWF领域也是重要的问题，因为金属表面在含水环境中倾向于被腐蚀，并且大多数现代MWF主要由水组成。因此，如果EP剂也表现出腐蚀抑制性能，这将是非常有利的。

如下文将解释的那样，本发明描述了与有机磷酸酯反应且具有最低磷含量的胺官能化有机硅烷在用于处理金属表面，特别是半合成MWF配制剂中作为新的不含CP的EP和腐蚀抑制技术的用途。

发明简述

根据本发明，用于处理金属表面的组合物，尤其是金属加工流体包含至少一种胺官能化有机硅烷和至少一种有机磷酸酯的反应产物和/或所述反应产物的至少一种低聚物或聚合物，其中所述至少一种胺官能化有机硅烷的氨基与所述至少一种有机磷酸酯的摩尔比为1.0:0.4至1.0:1.2，并且其中所述至少一种胺官能化有机硅烷通过至少一个磷酸/胺盐键连接到所述至少一种有机磷酸酯上。

烷氧基硅烷和磷酸酯官能团与经处理的金属表面反应，并且通过成盐与有机硅烷连接的磷酸酯的非极性烃链起到防止水、氧和腐蚀性化学品接触金属表面的阻隔的作用。

此外，烃链的疏水特性也通过防止过度水解和随后的缩合而抑制烷氧基硅烷基团的不希望的凝胶形成。通过改变烃链长度和结构可以控制所获得的阻隔厚度。