[发明专利]一种包含水溶性的基于甘油的聚亚烷基二醇的水性组合物及其用途

说明书

本发明涉及包含水溶性的基于甘油的聚亚烷基二醇作为合成基础油的水性组合物，以及所述组合物和所述基于甘油的聚亚烷基二醇作为金属加工液在金属加工液中的用途，其中所述甘油以下述顺序连续烷氧基化：首先环氧丙烷，其次环氧乙烷和第三环氧丙烷。

技术领域

本发明涉及包含水溶性的基于甘油的三嵌段聚亚烷基二醇的水性组合物及其作为金属加工液的用途，其中所述甘油首先用环氧丙烷进行烷氧基化，然后用环氧乙烷进行烷氧基化，最后用环氧丙烷进行烷氧基化。

背景技术

基础油通常是通过蒸馏提炼原油而产生的。虽然较轻油用于燃料，但较重馏分则适合作为基础油。通过加氢处理，在高压下使用氢气除去硫和芳烃以获得精制的基础油，在质量要求特别严格时，就需要将基础油提纯精制。根据性质和精炼方法，美国石油协会(API)将基础油分为五类。

合成基础油被指定为第III-IV类油，其由定义明确的化合物的合成反应而得到的油组分组成，所述化合物通常是基于石油的，而不是由现有的石油原油或植物油精炼的。合成工艺能够精确调节油性质。当在极端温度或宽温度范围下操作时，合成润滑剂用作石油精炼油的替代物。例如，飞行器喷气式发动机需要使用合成基础油，而飞行器活塞式发动机则不需要。合成基础油也用于金属加工中以提供传统石油和动物油脂不具备的对环境和其他方面的益处。

第III类油：该等级包含通过原油的加氢裂化完全生产的油，这使得这些油更纯。API将第III类油定义为“基础油料含有大于或等于90百分比的饱和物和小于或等于0.03百分比的硫并且具有大于或等于120的粘度指数”。该类油可以描述为合成工艺油或加氢裂化合成油。

第IV类油：该类由聚α-烯烃(PAO)制成的合成油组成。PAO油在极端温度下是稳定的，这使得它们同样适用于非常冷的天气(如在北欧所发现的)以及非常热的天气(如在中东地区)。

第V类油：除了在前面定义的组中提及的之外的任何类型的基础油都被定义为第V类基础油。除其他外，第V类基础油尤其包括环烷基油和酯类油。

酯类油是V类油中最突出的合成油。它们通过选择性取代的羧酸与诸如醇或酚的羟基化合物反应而生产。

另一重要类型的第V类油是聚亚烷基二醇(PAG)。术语聚亚烷基二醇和聚二醇可互换使用。聚亚烷基二醇基础油通过水或醇与一种或多种环氧烷烃反应形成：环氧丙烷提供水不溶性，环氧乙烷提供水溶性。

工业乙氧基化主要针对脂肪醇进行，以产生脂肪醇乙氧基化物(FAE's)，其为非离子表面活性剂(例如八甘醇单十二烷基醚)的常见形式。这些脂肪醇可以通过来自种子油的脂肪酸的氢化或通过在Shell高级烯烃工艺中的氢甲酰化获得。该反应例如通过在诸如180℃的高温下、典型地在1至2巴的压力下并且在诸如氢氧化钾(KOH)的催化剂的帮助下将环氧乙烷鼓入通过醇来进行。

起始物料通常是伯醇，因为它们比仲醇反应快约10至30倍。典型地，向每个醇分子中添加5至10个环氧乙烷单元，然而乙氧基化醇可能比起始醇更易于乙氧基化，使得反应难以控制并且导致形成具有宽烷氧基化度分布的产物。通过使用可用于产生窄范围乙氧基化物的更复杂的催化剂可建立更好的控制。

乙氧基化可以与丙氧基化结合，该反应类似于使用环氧丙烷作为单体的乙氧基化反应。这两个反应通常在同一反应器中进行并且可以同时进行以得到无规聚合物，或者交替地或顺序地进行以获得嵌段共聚物。环氧丙烷比环氧乙烷更疏水，并且含量很低时即会显著影响表面活性剂的性能。特别是已经用至少一个环氧丙烷单元进行烷氧基化的乙氧基化脂肪醇作为消泡剂而广泛地销售。

环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)之间的混合比例，加上化学结构中结合的氧的类型，对聚二醇的性能有着至关重要的影响。在齿轮箱中，通常使用EO/PO比为50:50至60:40的聚二醇。这类组合物的聚二醇通常也称为水溶性聚二醇。