新的低粘度功能性流体组合物

摘要

一种低粘度功能性流体组合物或制动液，其表现出最小260℃的干平衡回流沸点(ERBP)和/或最小180℃的湿平衡回流沸点(WERBP)，其包括：(A)15至90重量％的烷氧基二醇硼酸酯[R1-O-(CH2CH2-O)n]3B，其中R1为C1-至C8-烷基基团且n为2至6的值。(B)5至90重量％的烷氧基醇化合物R2-O-(CH2CH2-O)m-H，其中R2为C1-至C8-烷基基团且m为2至6的值。(C)0.1至10重量％的包括具有缓蚀作用的添加剂的添加剂包，其中添加剂包中含有的至少一种添加剂选自烷基胺乙氧基化物。

权利要求

1.一种功能性流体组合物，其包括：

(A)基于全部组成的重量计，30至75重量％的一种或多种具有通式(I)的烷氧基二醇硼酸酯：[R1-O-(CH2CH2-O)n]3B    (I)

其中R1为C1-至C8-烷基基团或所述基团的混合物，且n具有2至6的值，(B)基于全部组成的重量计，20至65重量％的具有通式(II)的烷氧基二醇组分的混合物：2

R-O-(CH2CH2-O)m-H    (II)

其中R2为C1-至C8-烷基基团或所述基团的混合物，且m具有2至6的值，R2和/或m分别与R1和/或n不同或相同，该烷氧基二醇组分的混合物包括至少60重量％的其中m＝3的物质，(C)基于全部组成的重量计，0.5至7重量％的包含一种或多种具有缓蚀作用的添加剂的添加剂包，其中组分(C)的添加剂包中含有的至少一种添加剂选自烷基胺乙氧基化物，该烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C6至C13烷基链和1.5至15个EO单元，所述功能性流体组合物表现出小于700厘沲的低温运动粘度，在-40℃下测定，并且表现出至少为270℃的干平衡回流沸点ERBP和至少为180℃的湿平衡回流沸点WERBP。

2.权利要求1的功能性流体组合物，其中，组分(C)中含有的至少一种烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C7至C12烷基链以及1.8至9个环氧乙烷单元。

3.权利要求1或2的功能性流体组合物，其中，组分(C)中含有的至少一种烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C8至C11烷基链以及2至6个环氧乙烷单元。

4.权利要求1或2的功能性流体组合物，其中，组分(C)中含有的至少一种烷基胺乙氧基化物包括具有2个环氧乙烷单元的辛胺。

5.权利要求1的功能性流体组合物，其中，组分(A)包括至少一种通式(I)的烷氧基二醇硼酸酯，在该通式(I)中n值为2至4。

6.权利要求1或5的功能性流体组合物，其中，组分(A)包括至少一种通式(I)的烷氧基二醇硼酸酯，在该通式(I)中n值为3且R1为甲基。

7.权利要求1的功能性流体组合物，其中，组分(B)的其中m＝3的烷氧基二醇的混合物为仅由甲基三甘醇和正丁基三甘醇组成的混合物。

8.权利要求7的功能性流体组合物，其中，甲基三甘醇与正丁基三甘醇在该混合物中的重量比为5:1至1:2。

9.权利要求1至8中任一项的功能性流体组合物作为制动液的用途。

说明书

新的低粘度功能性流体组合物

[0001] 本发明涉及一种低粘度功能性流体组合物，其包括

[0002] (A)基于全部组成的重量计，15至90重量％的一种或多种具有通式(I)的烷氧基二醇硼酸酯：

[0003] [R1-O-(CH2CH2-O)n]3B    (I)

[0004] 其中R1为C1-至C8烷基基团，优选C1-至C4-烷基基团或

[0005] 所述基团的混合物，且n具有2至6的值，

[0006] (B)基于全部组成的重量计，5至80重量％的一种或多种具有通式(II)的烷氧基二醇组分：

[0007] R2-O-(CH2CH2-O)m-H   (II)

[0008] 其中R2为C1-至C8-烷基基团或所述基团的混合物，且m具有2至6的值，R2和/或m分别与R1和/或n不同或相同，

[0009] (C)基于全部组成的重量计，0.1至10重量％的包含一种或多种具有缓蚀作用的添加剂的添加剂包(additive package)，其中组分(C)的添加剂包中含有的至少一种添加剂选自烷基胺乙氧基化物。

[0010] 所述低粘度功能性流体组合物可用于多种应用中且作为制动液尤其有用，特别是用于新型的电动或自动的防锁死制动系统(anti-lock brake system)中，该系统需要较低粘度的液体以满足在低温下的操作。

[0011] 基于硼酸酯的功能性流体组合物是本领域已知的。为了可用于例如DOT 4或DOT 5.1制动液，这些基于硼酸酯的组合物必须严格满足特别是关于最小干平衡回流沸点(minimum dry equilibrium reflux boiling point，“ERBP”)、最小湿平衡回流沸点(minimum wet equilibrium reflux boiling point，“WERBP”)和最大低温运动粘度(maximum low temperature kinematic viscosity，例如在-40℃下测定)的物理性质和性能要求，并同时保持足够的耐腐蚀性、稳定性和满足其他物理性能要求如pH、储备碱度(reserve alkalinity)和橡胶溶胀。

[0012] WO 00/65001描述了液压油(hydraulic fluid)，其包括烷氧基二醇硼酸酯、烷氧基二醇和缓蚀剂，进一步包含环状羧酸衍生物。

[0013] WO 02/38771描述了低粘度功能性流体组合物，其包括烷氧基二醇硼酸酯、烷氧基二醇组分和添加剂如缓蚀剂，其中烷氧基二醇硼酸酯和烷氧基二醇的烷氧基化程度限于特定的狭窄模式。

[0014] 迫切需要改进的高性能液压油组合物和具有低温粘度的制动液，并使其同时满足或超越本领域中的液压油组合物和制动液所实现的最小ERBP以及特别是WERBP温度需求。

[0015] 根据本发明，已经发现上文定义的功能性流体组合物表现出优良的ERBP、WERBP和低温运动粘度的值，并同时保持优异的的耐腐蚀性、高的稳定性和满足其他物理性能要求如pH、储备碱度和橡胶溶胀。特别地，可获得非常高的WERBP值。此外，在低于-40℃的非常低的温度下，例如-50℃，运动粘度值优于本领域的功能性流体组合物。

[0016] 作为组分(C)的部分的烷基胺乙氧基化物及其与本发明功能性流体组合物的其他成分和添加剂的相互作用被认为是产生优良性能且尤其是非常高的WERBP值的主要原因。

[0017] 所述烷基胺乙氧基化物的烷基胺残基可以为能够被乙氧基化的一种脂族的一元仲胺或优选为脂族的一元伯胺。通常可使用脂族的一元仲胺或优选使用脂族的一元伯胺，然而，也可使用能够被乙氧基化的具有至少一个仲氨基和/或伯氨基的多胺。键合至氮原子的烷基残基通常包括饱和的线性或支化的烷基，然而，术语“烷基”也可包括不饱和的线性或支化的烷基残基或饱和的或不饱和的环烷基残基。

[0018] 在一个优选的实施方案中，所述烷基胺乙氧基化物包括至少一种线性或支化的C3至C20烷基链，优选至少一种线性或支化的C6至C13烷基链，更优选至少一种线性或支化的C7至C12烷基链，最优选至少一种线性或支化的C8至C11烷基链。优选地，此处的术语“烷基链”意指饱和的和非环状的烃残基。烷基胺乙氧基化物也可以包括这些烷基链的混合物，例如烷基残基同系物的混合物，取决于所用烷基胺的特定技术或天然来源。

[0019] 适合用于单个烷基胺分子的实例为能够乙氧基化的分子，因此，适合用于本发明的表面活性剂是正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、叔丁胺、正戊胺、叔戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、2-乙基己胺、正壬胺、正癸胺、2-丙基庚胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺、正十三烷基胺、异十三烷基胺、正十四烷基胺、正十五烷基胺、正十六烷基胺、正十七烷基胺、正十八烷基胺、正十九烷基胺、正二十烷基胺、二(正己基)胺、二(正庚基)胺、二(正辛基)胺、二(2-乙基己基)胺、二(正壬胺)胺、二(正癸基)胺、二(2-丙基庚基)胺、二(正十一烷基)胺、二(正十二烷基)胺、二(正十三烷基)胺、二(异十三烷基)胺、二(正十四烷基)胺、二(正十五烷基)胺、二(正十六烷基)胺、二(正十七烷基)胺、二(正十八烷基)胺、二(正十九烷基)胺、二(正二十烷基)胺、正己基甲胺、正庚基甲胺、正辛基甲胺、2-乙基己基甲胺、正壬胺甲胺、正癸基甲胺、2-丙基庚基甲胺、正十一烷基甲胺、正十二烷基甲胺、正十三烷基甲胺、异十三烷基甲胺、正十四烷基甲胺、正十五烷基甲胺、正十六烷基甲胺、正十七烷基甲胺、正十八烷基甲胺、正十九烷基甲胺和正二十烷基甲胺。

[0020] 所述烷基残基可完全衍生自石油化学产品，例如工业C8-C15烷基混合物、2-乙基己基或2-丙基庚基，或可完全或部分地基于可再生的原材料，例如可使用脂肪胺如硬脂酸胺、油胺或牛脂胺作为烷基胺乙氧基化物的基础。

[0021] 乙氧基化程度通常为每个烷基胺分子1至35个EO单元，即至少一个烷基胺乙氧基化物包括1至35个EO单元，优选为1.5至15个EO单元，更优选为1.8至9个EO单元，最优选为2至6个EO单元。所述乙氧基化程度是一个统计值，即烷基胺乙氧基化物通常被认为是具有不同数量的EO单元的物质(同系物)的混合物。

[0022] 在本发明一个特别优选的实施方案中，至少一个烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C3至C20烷基链和1至35个EO单元；更优选地，至少一个烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C6至C13烷基链和1.5至15个EO单元；最优选地，至少一个烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C7至C12烷基链和1.8至9个EO单元，尤其是至少一个烷基胺乙氧基化物包括至少一个线性的C8至C11烷基链和2至6个EO单元。

[0023] 这些烷基胺乙氧基化物可为一种通式为烷基-NH-(CH2CH2O)m-H的具有氧化乙烯链的伯胺、或通式为烷基-N[(CH2CH2O)p-H][(CH2CH2O)q-H]的具有两个氧化乙烯链的伯胺、或通式为(烷基)2N-(CH2CH2O)m-H的仲胺、或所述具有一个氧化乙烯链的伯胺和所述具有两个氧化乙烯链的伯胺的混合物、或所述伯胺与仲胺的混合物，其中m和(p+q)分别为总的乙氧基化程度。上述通式中的“烷基”通常是指如上定义的C3至C20烷基，优选C6至C13烷基，更优选C7至C12烷基，最优选C8至C11烷基。剩余的烷基胺种类也可以较低量存在，尤其是总乙氧基化程度低于2的烷基胺。

[0024] 一种常用的适当的烷基胺乙氧基化物为市售的具有2个EO单元的辛胺(caprylamine)。

[0025] 所述烷基胺乙氧基化物可通过本领域技术人员已知的常规方法制备，如通过烷基胺与环氧乙烷在碱金属氢氧化物或双金属氰化物的催化作用下反应制备。

[0026] 根据本发明，所述烷基胺乙氧基化物分别对功能性流体组合物和制动液具有一定程度上的缓蚀性和一定程度上的溶解性。

[0027] 通式(I)的功能性流体组合物的组分(A)包括乙氧基化程度为n＝2至n＝6的物质，优选n＝2至n＝4，更优选n＝3的物质。组分(A)可为一种单一物质或具有不同乙氧基化程度1 1
和/或R基团的物质的混合物。R基团为C1-至C8烷基基团，优选地为C1-至C4烷基基团并可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基和2-乙基己基，优选乙基尤其是甲基。

[0028] 上述硼酸酯和它们的制备方法为本领域公知的。在本发明的功能性流体组合物中特别适用的硼酸酯可通过硼酸与适当的烷氧基二醇组分反应制备，其中该烷氧基二醇组分与组分(B)中的烷氧基二醇组分不同或相同。一般而言，该烷氧基二醇组分为具有不同乙氧基化程度和/或R1基团的物质的混合物。

[0029] 可用的硼酸酯的实例包括包含甲基三甘醇硼酸酯(其也被命名为三-[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙氧基]-乙基]原硼酸酯)、乙基三甘醇硼酸酯、正丁基三甘醇硼酸酯以及它们的混合物的那些。有用的硼酸酯进一步包括包含甲基四甘醇硼酸酯、甲基二甘醇硼酸酯、乙基四甘醇硼酸酯、乙基二甘醇硼酸酯、正丁基四甘醇硼酸酯、正丁基二甘醇硼酸酯以及它们的混合物的那些。

[0030] 在一个优选的实施方案中，组分(A)包括至少一种具有通式(I)的烷氧基二醇硼酸酯，其中乙氧基化程度的值为n＝3且R1是甲基。

[0031] 通式(II)的功能性流体组合物的组分(B)包括乙氧基化程度为m＝2至m＝6，优选m＝2至m＝4的物质。组分(B)可为一种单一组分或具有不同乙氧基化程度和/或R2基团的物质的混合物。R2基团优选地为C1-至C4烷基基团并可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基和2-乙基己基，优选乙基尤其是甲基。

[0032] 用于本发明的组分(B)的可用的烷氧基醇的实例包括甲基二甘醇、甲基三甘醇、甲基四甘醇、甲基五甘醇、甲基六甘醇、乙基二甘醇、乙基三甘醇、乙基四甘醇、乙基五甘醇、乙基六甘醇、正丙基二甘醇、正丙基三甘醇、正丙基四甘醇、正丙基五甘醇、正丙基六甘醇、正丁基二甘醇、正丁基三甘醇、正丁基四甘醇、正丁基五甘醇、正丁基六甘醇、正戊基二甘醇、正戊基三甘醇、正戊基四甘醇、正戊基五甘醇、正戊基六甘醇、正己基二甘醇、正己基三甘醇、正己基四甘醇、正己基五甘醇、正己基六甘醇、2-乙基己基二甘醇、2-乙基己基三甘醇、2-乙基己基四甘醇、2-乙基己基五甘醇、2-乙基己基六甘醇以及它们的混合物。为了避免引起疑惑，“甘醇”通常是指“乙二醇”。

[0033] 在一个优选的实施方案中，组分(B)包括通式(II)的烷氧基二醇的混合物，其仅包含或主要地包含其中m＝3的物质。“主要地”将意味着至少60重量％，更优选至少为75重量％，最优选至少为90重量％的组分(B)包含其中m＝3的物质。在最后一种情况下，可存在少量的其中m＝2和/或m＝4和/或m＝5和/或m＝6的烷氧基二醇物质。

[0034] 组分(B)的这类其中m＝3的烷氧基二醇的混合物优选为仅由或主要由甲基三甘醇和正丁基三甘醇组成的混合物。通常，甲基三甘醇与正丁基三甘醇在该混合物中的重量比为5:1至1:2，尤其是2:1至1：1。

[0035] 本发明的功能性流体组合物的组分(C)除了包括烷基胺乙氧基化物之外，还可包括至少一种具有缓蚀作用的添加剂，尽管烷基胺乙氧基化物本身表现出缓蚀性能。具有缓蚀性能的适当的常规添加剂包括脂肪酸如月桂酸、棕榈酸、硬脂酸或油酸；磷酸与脂肪醇的脂；亚磷酸酯如磷酸乙酯、磷酸二甲酯、磷酸异丙酯、磷酸正丁酯、磷酸三苯酯和磷酸二异丙酯；含氮杂环的有机化合物，如苯并三唑、甲基苯并三唑(tolutriazole)、1,2,4-三唑、苯并咪唑、嘌呤、腺嘌呤以及这些杂环有机化合物的衍生物；烷基胺如单-和二-(C4-至C20-烷基)胺，例如正丁胺、正己胺、正辛胺、2-乙基己胺、异壬胺、正癸胺、正十二烷基胺、油胺、二正丙基胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二正戊基胺、环己基胺以及这些烷基胺的盐；烷醇胺如单-、二-和三甲醇胺，单-、二-和三乙醇胺，单-、二-和三正丙醇胺和单-、二-和三异丙醇胺。当然，可使用上述具有缓蚀作用的添加剂的混合物。

[0036] 在组分(C)的添加剂包中使用烷基胺和/或烷醇胺作为具有缓蚀作用的化合物常导致本发明功能性流体组合物的黏度额外的减小。

[0037] 除了烷基胺乙氧基化物和可能地具有缓蚀作用的添加剂之外，组分(C)的添加剂包中可存在其他的常规添加剂，例如稳定剂如pH稳定剂、抗氧化剂如吩噻嗪和酚类化合物(例如羟基苯甲醚(hydroxyanisol)和双酚A)、消泡剂和染料。

[0038] 优选地，包括一种或多种烷基胺乙氧基化物的组分(C)的添加剂包由或基本上由大部分的具有缓蚀作用的添加剂和少部分的具有抗氧化作用的添加剂以及可能的消泡剂和染料组成。各自基于组分(C)的添加剂包的重量计，在组分(C)的添加剂包中烷基胺乙氧基化物的部分通常为1至100重量％，优选10至99重量％，更优选25至98重量％，最优选40至97重量％。

[0039] 还可考虑将除组分(A)、(B)和(C)以外的其他材料配制到本发明的功能性流体组合物中，只要小心避免将ERBP或WERBP温度降低至低于本发明较优的高水平或将低温黏度增加至超过可接受的水平，例如，基于组合物的总重量计，本发明的功能性流体组合物可包括0至20重量％的稀释剂或润滑剂如多环氧乙烷、多环氧丙烷、多(C4-至C10-亚烷基)氧化物、二烷氧基二醇或硼酸酯共酯(borate co-esters)。

[0040] 根据本发明，三种组分(A)、(B)和(C)在该功能性流体组合物中的存在量如下：

[0041] (A)15至90重量％，优选30至75重量％，更优选45至65重量％，最优选56至62重量％；

[0042] (B)5至80重量％，优选20至65重量％，更优选32至52重量％，最优选36至42重量％；

[0043] (C)0.1至10重量％，优选0.5至7重量％，更优选1至4重量％，最优选1.5至2.5重量％。

[0044] 以上(A)、(B)和(C)的全部％值是指本发明的功能性流体组合物的全部组成，或——如果还存在除组分(A)、(B)和(C)以外的其他材料，例如以上提及的稀释剂和/或润滑剂——是指(A)加(B)加(C)的总重量。在每种情况下(A)、(B)和(C)的％值的总和为100重量％。

[0045] 本发明的功能性流体组合物表现出在ERBP或WERBP温度上的优良性能并同时表现出优良的低温粘度性能。优选地，其表现出的ERBP为至少260℃，更优选为至少265℃，最优选为至少270℃，和/或WERBP为至少180℃，更优选为至少182℃，仍然更优选为至少184℃，最优选为至少187℃。

[0046] 本发明的功能性流体组合物表现出的低温运动粘度优选地小于700厘沲(“cSt”)(＝mm2/s)，更优选地小于685cSt，最优选地小于675cSt，各自均在-40℃下测定。

[0047] 本发明的功能性流体组合物表现出的低温运动粘度优选地小于4000cSt，更优选地小于3000cSt，最优选地小于2600cSt，各自均在-50℃下测定，而本领域常用的功能性流体组合物在-50℃下表现出的低温运动粘度在约4500cSt至6000cSt的范围区域内。

[0048] 本发明的低粘度功能性流体组合物作为制动液特别有用，例如用于车辆如客车和卡车，特别是用于新型的电动或自动防锁死制动系统，该系统需要低粘度的流体以满足低温下的操作。

[0049] 除了在ERBP和WERBP温度上的优良性能以及它的低温粘度性能之外，本发明的功能性流体组合物还表现出良好的防腐性、良好的水相容性、温和的pH值、在低温和高温下的良好稳定性、良好的氧化稳定性、良好的化学稳定性、对橡胶和弹性体的良好性能以及良好的润滑性。

[0050] 以下实施例旨在证明本发明的低温功能性流体组合物的行为和性能且对其不做限制。实施例

[0051] 本发明的以下功能性流体组合物(“FFC1”和“FFC2”)的ERBP和WERBP温度和运动粘度值是根据运输部门标准FMVSS 116(对应于SAE J 1704)中描述的测试程序测定的。为了对比，将WO 02/38711的实施例8(“FFC3”)所对应的值，其也是根据FMVSS 116测定的并且是该文献中具有最大的WERBP(即186℃)的实施例，与FFC1和FFC2对比。

[0052] FFC1、FFC2和FFC3的组成[重量％]：

[0053]

[0054] FFC1、FFC2和FFC3的ERBP、WERBP以及运动粘度：

[0055]