CN101379395B - 检漏材料和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了检漏材料和将检漏材料引入流体体系如气候控制体系、发动机油体系或燃料体系的方法。该检漏材料可以是一种包含检漏染料与固体载体的混合物的染料递送组合物。

Description

检漏材料和方法
发明背景
本发明涉及在流体体系中检漏的材料和方法。
已开发出使用染料的检漏方法来分析流体体系如气候控制体系(climatecontrol system)(例如加热、冷却、通风、和空调体系)、液压传动装置、发动机油体系、自动传输体系、燃料体系、刹车体系、或散热器冷却剂体系。一些方法采用发光性物质，例如加入到气候控制体系的制冷剂和/或润滑剂中的荧光或磷光染料。
可以通过观察在渗漏点处由于使用具有特定照度特性(如照明波长或强度)的光源激发染料而形成的染料荧光，由此检测渗漏。适用于荧光检测的光源发出波长适合于激发染料的光，并且引起染料发光，发出的光的波长大于激发波长。通常，当由190～700nm波长范围内的光激发时染料发出明亮的荧光。已开发出多种体系来将检漏染料引入空调体系中，包括将含有染料的流体组合物置入运行的空调体系中的注射器。
发明概述
通常，检漏材料和方法利用了染料递送组合物(dye delivery coposition)。该染料递送组合物为在输送温度下熔融形成输送流体的固体。该染料递送组合物可以是检漏染料与固体载体的混合物。该混合物可以是染料颗粒在固体载体中的悬浮体或者染料在固体载体中的溶液。例如，染料可以部分或者全部溶解于固体载体中。固体载体为与流体体系的润滑剂或制冷剂相容的组合物或化合物。
一方面，染料递送组合物包括载体和检漏染料的溶液。该载体可溶于流体体系的润滑剂中。该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料。该组合物在低于30℃的温度下为固体和在高于80℃的温度下为液体。
另一方面，染料递送组合物包括载体和检漏染料。该载体包括蜡和聚醚。该组合物在低于30℃的温度下为固体。
另一方面，制备染料递送组合物的方法包括：使载体与检漏染料结合形成混合物。该组合物在低于30℃的温度下为固体和在高于80℃的温度下为液体。
另一方面，将检漏染料引入流体体系的方法包括：使包含载体与检漏染料的染料递送组合物与流体体系的组件表面接触；和在该组件表面上形成该染料递送组合物的固体涂层。该方法可以包括装配包含该组件的气候控制体系。该方法可以包括在与组件表面接触之前加热该染料递送组合物以形成流体。该方法可以包括在与组件表面接触之后加热该染料递送组合物以形成流体。
另一方面，流体体系的组件包含与固体染料递送组合物接触的表面，该组合物包含载体和检漏染料，该载体包含蜡和聚醚，该组合物在低于30℃的温度下为固体。
该染料递送组合物可以包含至少0.5wt％的检漏染料，至少2wt％、至少10wt％的检漏染料，至少25wt％的检漏染料，至少40wt％的检漏染料，至少50wt％的检漏染料，至少60wt％或至少70wt％的检漏染料。
该组合物可以在低于35℃或低于40℃的温度下为固体。该组合物可以在高于70℃、高于60℃或高于50℃的温度下为液体。
该载体可以包括蜡。该载体可以包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺如牛脂酰胺。该载体可以包括聚醚，如二醇醚。
由本发明优选实施方式的详细说明来看，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。
详细说明
染料递送组合物包含检漏染料和载体。该组合物中所选染料的含量使得该染料可在-40℃～100℃下能保持溶于载体中。特定实施例中，染料在低于0℃的温度下保持溶于载体一个月以上。该组合物在低于30℃的温度下为固体。特定实施例中，该组合物在低于35℃或低于40℃的温度下为固体。该组合物可以在相对低的温度下熔融。熔融时，该组合物可以容易流动或者被喷射。该组合物可以在高于80℃的温度下为液体。特别实施例中，该组合物可以在高于70℃、高于60℃、高于50℃的温度下为液体。该组合物的熔点可以为40℃～60℃。
检漏染料可以包括萘二甲酰亚胺、二萘嵌苯、香豆素、噻吨，或其衍生物，或者其它与体系(例如气候控制体系、发动机油、或燃料体系)相容的染料。该组合物可以含有大于0.5wt％的检漏染料。
选择载体以溶解染料。也选择载体以使载体与流体体系的流体相容。例如，载体可溶于流体体系的流体。流体体系的流体可以包括发动机油、与发动机或燃料体系相容的润滑油、合成油、聚亚烷基二醇、多元醇酯(polyolester)、矿物油、聚乙烯基醚、烷基苯、或其它合成的润滑材料。发动机油可以为10W40、15W50、5W30、或任意其它发动机油。适宜的聚亚烷基二醇或多元醇酯润滑剂包括例如Emery 2927a、Mobil Arctic EAL 68、Union Carbide UCON 488 Refrigeration Lubricant、Union Carbide UCONMLX-1197 Experimental Lubricant、Union Carbide 50-HB5100、MotorcraftYN-12B、Ford PAG、Chrysler PAG、或任意其它机动车PAG。UCON 488为40℃下粘度为约133厘沲的聚亚烷基二醇。Union Carbide 50-HB5100为40℃下粘度为约1020厘沲的聚亚烷基二醇。Motorcraft YN-12B为40℃下粘度为约56厘沲的聚亚烷基二醇。
载体可以包括蜡。蜡可以为脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、树脂组合物、多元醇酯、多元醇酰胺、聚亚烷基二醇、或烃、或其混合物。蜡可以为聚亚烷基二醇脂肪酸酯或聚亚烷基二醇脂肪酸酰胺、聚亚烷基二醇可以为聚乙二醇或聚丙二醇低聚物。该低聚物可以为5-聚体(5-mer)或更长聚合体。该低聚物可以为1000-聚体或更短聚合体。该低聚物可以为10-聚体至100-聚体。
载体可以包括烷醇酰胺(如N-烷基吡咯烷酮)，乙氧基化酰胺(例如通常符合分子式RC(O)-NH-(CH2CH2O)nH的牛脂酸的聚乙二醇酰胺，其中RC(O)-表示例如衍生自牛脂的脂肪酸，且n的平均值为50(也称为PEG-50牛脂酰胺))，氧化胺(例如氧化椰油酰胺基丙胺(cocamidopropylamine oxide))，乙氧基化羧酸(例如通常符合分子式CH3(CH2)10C(O)-(OCH2CH2)nO-C(O)(CH2)10CH3的月桂酸的聚乙二醇二酯，其中n的平均值为8(也称为PEG-8二月桂酸酯))，乙氧基化甘油酯(例如平均具有4摩尔环氧乙烷的蓖麻油的聚乙二醇衍生物(也称为PEG-4蓖麻油))，二醇酯(例如丙二醇蓖麻醇酸酯)，单甘油酯(例如甘油肉豆蔻酸酯)，多甘油基酯(例如多甘油基-4油烯基醚)，多羟基醇酯或醚(例如蔗糖二硬脂酸酯)，山梨聚糖或山梨聚糖酯(例如山梨聚糖倍半异硬脂酸酯)，磷酸的三酯(例如三油基聚氧乙烯(8)醚磷酸酯(trioleth-8 phosphate)(该材料主要为磷酸与乙氧基化油醇的三酯，平均具有8摩尔环氧乙烷))，乙氧基化醇(例如月桂基聚氧乙烯(4)醚(laureth-4)，乙氧基化羊毛脂(例如平均具有20摩尔环氧乙烷的羊毛脂的聚乙二醇衍生物(也称为PEG-20羊毛脂))，乙氧基化聚硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷共聚醇)，丙氧基化聚氧乙烯醚(例如通常符合分子式CH3(CH2)14CH2(OCH(CH3)CH2)x(OCH2CH2)yOH的鲸蜡醇的聚氧丙烯、聚氧乙烯醚，其中x的平均值为5且y的平均值为20(也称为PPG-5 ceteth-20(十六烷基聚丙烯(5)聚氧乙烯(20)聚醚)))，或者烷基多苷(例如月桂基葡萄糖)。
载体也可以包括低蒸气压的有机化合物。当所述组合物作为薄层涂覆在表面上时，该低蒸气压有机化合物可以有助于稳定该组合物。低蒸气压有机化合物可以为聚亚烷基醚，如烷氧基烷醇化合物。烷氧基烷醇可以为例如取代或未取代的C2-C16烷氧基-C2-C16-烷醇。例如，低蒸气压有机化合物可以为烷氧基乙氧基乙醇，如2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇。该载体可以包括多元醇酯如具有饱和或不饱和C4-C18链的甘油三酯或甘油二酯。该酯可以为C1-C18烷基酯。特别地，粘合剂可以包括硬脂酸、硬脂酸甲酯、椰子油、三癸精、hydrenol、Lorol(C16)、Lorol(C18)、可可油(cocoa butter)、月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、椰子脂肪酸、椰子脂肪酸甲酯(methyl coconate)、月桂醇、鲸蜡醇、花生油、氢化椰子油、和氢化花生油。三癸精为C12化合物。优选的粘合剂包括硬脂酸、硬脂酸甲酯、椰子油、和椰子脂肪酸。各种载体可以例如从Aldrich Chemical Co.、Abitec Corporation、Henkel、UniversalPreserve-A-Chem、或Scher Chemicals，Inc，of Clifton，NJ获得。
该染料递送组合物可以置于体系(即环境控制、燃料、或油体系)、或体系的组件中。该染料递送组合物可以例如在生产期间或者保养期间置于该体系的组件中。将染料递送组合物置于组件中可以包括，例如将染料递送组合物置于组件内侧或外侧表面的一部分上，或者将染料递送组合物加入组件内部。在作为组件表面上的膜或层置入该组件之前，该染料递送组合物可以熔融，并随后冷却形成固体。或者，可以使固体形式的染料递送组合物与组件表面接触，并随后加热以润湿该组件表面，然后冷却以形成固体。该方法包括在将该组合物置于组件之中或组件之上前装配该体系。其它实施方式中，可以将该染料递送组合物注入装配体系的组件中。例如，可以通过注射器或其它计量装置将液体形式的该组合物分配到体系中。
该流体体系可以为气候控制体系、发动机油体系、自动传输体系、燃料体系、刹车体系、或散热器冷却剂体系。该方法可以包括将染料递送组合物置于气候控制体系的组件中。该气候控制体系可以为移动的、固定的、窗口空调体系，如机动车的、便携式、住宅的、或商用空调体系，或者任意其它利用制冷剂与润滑剂的密封体系。
该体系可以包括制冷剂。制冷剂可以包括氯氟烃，氢氯氟烃，氢氟烃，二氧化碳，氨，甲烷或乙烷的卤代或醚衍生物，或者丙烷、丁烷、戊烷、或其它烃的卤代醚或环状衍生物。该体系也可以包含润滑剂。制冷剂、润滑剂、或制冷剂-润滑剂混合物可以溶解检漏染料并将其分布于整个体系中。检漏染料可溶于制冷剂、或制冷剂与润滑剂的组合。
可以选择将该组合物置入体系中的位置，由此增大该组合物的溶解速率。例如，可以选择具有较大制冷剂流动或较大润滑剂流动的组件，由此提供更快的溶解速率。同样，可以选择含有更高温度下的制冷剂或润滑剂的组件，由此提供更快的溶解速率。
在空调体系中，该组件可以为液体管线接收器、接收干燥器、过滤干燥器、累积器、压缩机、冷凝器、高压排出管线、排出消音器、液体管线热交换器、滤板、过滤介质、膨胀设备(例如膨胀阀或喷管)、吸入管线、吸入消音器、喷管、软管线、膨胀阀、装配套件、过滤套件、或蒸发器。在发动机油或燃料体系中，可以将该染料递送组合物置于体系组件中。该组件可以为滤油器、发动机组(engine block)、油盘、燃料箱、或燃油滤清器。
染料递送组合物可以具有足够高的熔点，以能使其直接置于体系或体系组件之上，而不会在平常的环境温度下从该组件中滴下或者流出。在装配该体系(即环境控制、燃料、或油体系)期间将检漏染料作为染料递送组合物引入，可以能够检测该体系的渗漏，由此提供在发货该体系之前的质量保证手段。其也可以便于在随后时间中、在现场检查该体系的渗漏而无需向该体系中加注其它检漏染料。该染料递送组合物可以提供一种将染料快速且干净地加入例如空调体系中的简便方法，无需在加入染料时向体系加注制冷剂。该染料递送组合物可以提供一种将染料快速且干净地加入例如发动机油或染料体系中的简便方法。该染料递送组合物可以快速地溶解于流体体系的流体中。
可以选择加入位置、组合物性能、和染料性能，由此改进成本、加入的容易性、处理的清洁度、主要设备成本、材料浪费、环境影响、加入体系之前的保存期、和引入体系之后的化学寿命。该组合物可以与已知体系充分相容，因为该组合物可以仅包括载体和检漏染料。
该染料递送组合物可以容易地处理和使用。由于该染料递送组合物在流体体系的组件表面上为固体，所以使用该组合物可以降低该染料污染工作环境的风险，该风险可以导致错误的检漏。另外，该组合物完全溶解于润滑剂与制冷剂的混合物或者油或燃料中。该染料递送组合物可以基本上无溶剂，并且可以基本上无另外会损坏体系的杂质。该组合物中可以包含少量其它添加剂如保存剂(例如抗氧剂或杀菌剂)。
将该组合物置入体系(例如空调、燃料、或油体系)中之后，运行该体系以循环制冷剂与润滑剂。循环的制冷剂、润滑剂、或制冷剂-润滑剂混合物溶解检漏染料，将其分散在整个体系中。一经溶解之后，该体系的染料含量可以低于约1.0％、小于0.5％、和小于约0.1％。已使该染料在体系内循环之后，可以使用发光波长为190-700nm的光源来检查体系组件、接头、配件、或附件的渗漏。渗漏的存在可以通过在用光源中的光线激发之后可检测到的显色可见信号(如荧光或其它发光)的存在来确定。
多种方法可用于制备该染料递送组合物。通常，将检漏染料的颗粒与载体结合由此形成混合物。可以将该混合物加热形成液体溶液，和冷却形成组合物。
下列实施例阐述了上述材料和方法。
实施例
制备具有下列组成的染料递送组合物：
5wt％萘二甲酰亚胺(CAS#19125-99-6)
10wt％2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇(CAS#112-34-5)
85wt％PEG-50-牛脂酰胺(CAS#68783-22-2)
将这些材料加热并混合，由此形成萘二甲酰亚胺染料在PEG-50-牛脂酰胺与二醇醚的载体中的溶液。冷却该混合物后，获得萘二甲酰亚胺在载体中的固体溶液。该染料递送组合物在60℃以上完全变为流体。当将该染料递送组合物冷却到-20℃下14天时，该染料保持溶于载体中。
其它实施方式在权利要求书范围之内。例如，可以使用该组合物将检漏染料引入自动传输体系、液压体系、机器润滑体系、刹车体系、或散热器冷却剂体系。

Claims (25)

1.一种染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于30℃的温度下为固体，在高于80℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
2.染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于35℃的温度下为固体，在高于80℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
3.染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于40℃的温度下为固体，在高于80℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
4.染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于30℃的温度下为固体，在高于70℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
5.染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于30℃的温度下为固体，在高于60℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
6.染料递送组合物，其含有载体和检漏染料的溶液，该载体可溶于流体体系的润滑剂中，该组合物具有一定含量的在-40℃～100℃下保持溶于载体的染料，且该组合物在低于30℃的温度下为固体，在高于50℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
7.权利要求1-6任一项的染料递送组合物，其中载体包括牛脂酰胺。
8.权利要求1-6任一项的染料递送组合物，其中染料包括萘二甲酰亚胺。
9.一种染料递送组合物，其包含载体和检漏染料，该载体包括蜡和聚醚，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述蜡包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺，该组合物在低于30℃的温度下为固体。
10.权利要求9的染料递送组合物，其中蜡包括牛脂酰胺。
11.权利要求9的染料递送组合物，其中聚醚包括二醇醚。
12.权利要求9的染料递送组合物，其中染料包括萘二甲酰亚胺。
13.一种染料递送组合物，其包含载体和检漏染料，该载体包括蜡和聚醚，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述蜡包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺，该组合物在低于35℃的温度下为固体。
14.权利要求9或13的染料递送组合物，其中该组合物在高于60℃的温度下为液体。
15.一种制备染料递送组合物的方法，其包括：
将载体与检漏染料结合形成混合物，该组合物在低于30℃的温度下为固体和在高于80℃的温度下为液体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺。
16.一种将检漏染料引入流体体系的方法，该方法包括：
使包含载体与检漏染料的染料递送组合物与流体体系的组件表面接触，该组合物在低于30℃的温度下为固体，其中所述检漏染料占组合物的至少2wt％，所述载体包括脂肪酸聚亚烷基二醇酯或脂肪酸聚亚烷基二醇酰胺；和
在该组件表面上形成该染料递送组合物的固体涂层。
17.权利要求16的方法，其中该流体体系为气候控制体系。
18.权利要求17的方法，其中该气候控制体系为空调体系。
19.权利要求17的方法，其中该组件为液体管线接收器、接收干燥器、过滤干燥器、累积器、压缩机、冷凝器、高压排出管线、排出消音器、液体管线热交换器、滤板、过滤介质、膨胀设备、吸入管线、吸入消音器、喷管、软管线、膨胀阀、装配套件、过滤套件、通路配件、装料孔、容器、或蒸发器。
20.权利要求17的方法，其进一步包括装配包含该组件的气候控制体系。
21.权利要求16的方法，其中该流体体系为发动机油体系或燃料体系。
22.权利要求21的方法，其中该组件为滤油器、发动机组、油盘、燃料箱、或燃油滤清器。
23.权利要求16的方法，其进一步包括在与组件表面接触之前加热该染料递送组合物以形成流体。
24.权利要求16的方法，其进一步包括在与组件表面接触之后加热该染料递送组合物以形成流体。
25.权利要求16的方法，其中该组合物在高于80℃的温度下为液体。
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