CN111511884A

CN111511884A - 制造流体

Info

Publication number: CN111511884A
Application number: CN201880079195.XA
Authority: CN
Inventors: 梁铭堂
Original assignee: Hai Jun International Trade Co ltd
Current assignee: Hai Jun International Trade Co ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2038-10-08
Also published as: EP3694961B1; US20200318030A1; KR102746397B1; TW201923055A; EP3694961A1; WO2019074814A1; CN111511884B; MY205386A; KR20200096757A; JP7414722B2; TWI793193B; US20250066684A1; EP3694961C0; CA3078786A1; EP3694961A4; JP2020537033A

Abstract

诸如金属切削流体浓缩物的制造流体组合物包含水、为阴离子表面活性剂的第一表面活性剂、为两性表面活性剂的第二表面活性剂、选自阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的第三表面活性剂和水以及防锈剂、着色剂和消泡剂中的至少一种，所述第三表面活性剂与所述第一表面活性剂和所述第二表面活性剂不同。浓缩物可以与水结合以提供制造流体，例如金属切削流体组合物，其可以以有效地使热量从被切削的金属散发的时间和量应用于被切削的金属的片。

Description

制造流体

相关申请的引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年10月10日提交的第62/570,617号美国临时专利申请的权益，所述申请通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及用于制造其中产生热量(例如金属或石材的切削)的材料的组合物、其浓缩物以及制备和使用所述组合物的方法。

背景

在制造(例如，切削)诸如石材或金属的固体材料(例如，在金属中钻削孔或将金属的片切削成较小的片)的过程中，通常利用流体来润滑切削或成型装置，以便减少制造中涉及的装置上的磨损和撕裂。流体(例如金属切削流体)被应用在其中材料(例如金属)被切削装置(例如刀片)切削的位置处。流体提供各种功能，包括帮助散发在制造过程(例如切削动作)期间产生的热量。在没有散发的情况下，热量可以引起对切削装置和被切削的材料(例如金属)中的一种或两种的翘曲和/或其它损坏。制造流体的其它优点包括增强工具寿命、改善表面光洁度和从切削区冲走碎屑。实际上，目前使用的所有切削流体都属于四种类型中的一种：1)直馏油，2)可溶性油，3)半合成流体，以及4)合成流体。

直馏油是不可乳化的，并且以未稀释的形式用于机械加工操作。它们由基础矿物油或石油构成，并且通常含有诸如脂肪、植物油和酯的极性润滑剂以及诸如如氯、硫和磷的极压添加剂。直馏油在切削流体中提供了最佳的润滑和最差的冷却特性。

当与水混合时，可溶性油流体形成乳液。浓缩物由基础矿物油和乳化剂构成以帮助产生稳定的乳液。它们以稀释形式(通常浓度＝3％至10％)使用，并且提供良好的润滑和传热性能。它们广泛使用在工业中并且在所有切削流体中都是最便宜的。

半合成流体基本上是合成油流体和可溶性油流体的组合，并且具有两种类型共有的特性。半合成流体的成本和传热性能介于合成油流体与可溶性油流体的成本和传热性能之间。

合成流体不含石油或矿物油基质，而是由碱性无机化合物和有机化合物与用于抑制腐蚀的添加剂一起配制。它们通常以稀释形式(通常浓度为3％至10％)使用。合成流体通常在所有切削流体中提供最佳的冷却性能并且在切削流体中提供最差的润滑特性。

需要改善的制造流体，例如改进的金属切削流体。本公开内容旨在满足这种需要。

概述

简而言之，本公开内容提供了制造流体浓缩物，例如金属切削、制造流体组合物，例如金属切削流体，它们是浓缩物的稀释形式，制造浓缩物和组合物的方法，以及在材料制造过程中使用浓缩物和组合物的方法，例如为了切削金属、石材、塑料等。

在一个实施方案中，本公开内容提供了包含水和非挥发性组分(在本文中也称为固体，即使一些非挥发性组分可以是纯态的液体)的组合物。固体包括一种或多种表面活性剂，其中示例性表面活性剂是阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。例如，所述固体可以包含选自两性表面活性剂的第一表面活性剂、选自阴离子表面活性剂的第二表面活性剂以及选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂，第三表面活性剂与第一表面活性剂和第二表面活性剂不同。所述固体还包括一种或多种选自防锈剂和防腐剂的试剂，其在本文中统称为防锈剂。

存在于所述组合物中的任选的非挥发性组分包括一种或多种增稠剂，也称为稠化剂，其适用于增加组合物的粘度或主体；在组合物中使用的浓度下是水溶性的无机盐；有机溶剂，其以组合物中使用的浓度与水混溶；脱泡剂，该术语包括消泡剂，其以有效减轻组合物在使用期间的发泡的量使用；以及着色剂，在本文中也称为色料，其赋予组合物着色。

如先前提及，本公开内容的组合物包含除了非挥发性的非水性成分之外的水。在一个实施方案中，所述组合物含有相对少的水，使得所述组合物具有高浓度的非挥发性组分。此类组合物在本文中可被称为浓缩物(或浓缩的)组合物，或金属切削浓缩物。浓缩物可以被提供给切削金属或以其它方式制造材料的设备，其中那些设备中的操作者可以用一定量的水稀释浓缩物，所述一定量的水提供具有用于特定制造情况(例如切削金属或其它材料)的合适特性的流体。例如，切削青铜可以受益于浓缩物的不同稀释，所述浓缩物用于切削不同的金属，例如不锈钢。在一个实施方案中，浓缩物为5重量％至50重量％的水。在另一个实施方案中，浓缩组合物为40重量％至50重量％的水和50重量％至60重量％的非水组分，包括表面活性剂、防锈剂，以及适用于水性组合物的增稠剂和无机盐中的至少一种。在另一个实施方案中，本公开内容提供了在金属切削操作中即用的金属切削流体。在此类即用组合物中，水含量通常为75重量％至99重量％、或75.0重量％至99.9重量％、或90重量％至99重量％的水、或90.0重量％至99.9重量％的水、或97.0重量％至99.9重量％的水、或98.0重量％至99.9重量％的水、或99.0重量％至99.9重量％的水。

在一个实施方案中，组合物包含水、选自两性表面活性剂的第一表面活性剂、选自阴离子表面活性剂的第二表面活性剂、选自两性和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂、无机盐、有机溶剂、增稠剂、防锈剂和消泡剂，第三表面活性剂不同于第一表面活性剂和第二表面活性剂。

以下编号的实施方案是本公开内容的组合物的另外的示例性实施方案：

1)制造流体组合物，包含水、第一表面活性剂、增稠剂和防锈剂。

2)制造流体组合物，包含水、第一表面活性剂、无机盐和防锈剂。

3)如实施方案1或2所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为阴离子表面活性剂。

4)如实施方案3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为包含磺酸根或包含硫酸根的阴离子表面活性剂。

5)如实施方案3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

6)如实施方案3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠。

7)如实施方案1或2所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为两性表面活性剂。

8)如实施方案7所述的组合物，其中所述两性表面活性剂包含甜菜碱基团。

9)如实施方案7所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为椰油酰氨基丙基甜菜碱。

10)如实施方案1或2所述的组合物，包含两种表面活性剂，所述两种表面活性剂中的每一种为阴离子表面活性剂。

11)如实施方案10所述的组合物，其中所述两种表面活性剂为含硫酸盐的表面活性剂和含磺酸盐的表面活性剂。

12)如实施方案10所述的组合物，其中所述两种表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

13)如实施方案1或2所述的组合物，包含两种表面活性剂，一种为阴离子表面活性剂并且另一种为两性表面活性剂。

14)如实施方案13所述的组合物，其中所述两种表面活性剂为含硫酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂。

15)如实施方案14所述的组合物，其中所述含硫酸盐的阴离子表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠并且所述含甜菜碱的两性表面活性剂为椰油酰氨基丙基甜菜碱。

16)如实施方案13所述的组合物，其中所述两种表面活性剂为含磺酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂。

17)如实施方案16所述的组合物，其中所述含磺酸盐的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠并且所述含甜菜碱的两性表面活性剂为椰油酰氨基丙基甜菜碱。

18)如实施方案1或2所述的组合物，包含三种表面活性剂，所述三种表面活性剂中的两种为不同的阴离子表面活性剂并且所述三种表面活性剂中的一种为两性表面活性剂。

19)如实施方案18所述的组合物，其中所述三种表面活性剂为含硫酸盐的表面活性剂、含磺酸盐的表面活性剂和含甜菜碱的表面活性剂。

20)如实施方案19所述的组合物，其中所述三种表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠和椰油酰氨基丙基甜菜碱。

21)如实施方案1或2所述的组合物，其中所述防锈剂为亚硝酸钠。

22)如实施方案20所述的组合物，其中所述防锈剂为亚硝酸钠。

23)如实施方案1或2所述的组合物，包含增稠剂，所述增稠剂为纤维素增稠剂。

24)如实施方案23所述的组合物，其中所述纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

25)如实施方案20所述的组合物，包含增稠剂，所述增稠剂为纤维素增稠剂。

26)如实施方案25所述的组合物，其中所述纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

27)如实施方案1或2所述的组合物，包含无机盐，所述无机盐为氯化钙。

28)如实施方案20所述的组合物，包含无机盐。

29)如实施方案28所述的组合物，其中所述无机盐为氯化钙。

30)如实施方案1或2所述的组合物，包含消泡剂。

31)如实施方案30所述的组合物，其中所述消泡剂为硅酮聚合物。

32)如实施方案20所述的组合物，包含消泡剂。

33)如实施方案32所述的组合物，其中所述消泡剂为硅酮聚合物。

34)如实施方案20所述的组合物，包含纤维素增稠剂、无机盐和消泡剂中的一种或多种。

35)如实施方案20所述的组合物，包含纤维素增稠剂、无机盐和消泡剂。

36)如实施方案1所述的组合物，包含水、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠、椰油酰氨基丙基甜菜碱、诸如纤维素增稠剂的增稠剂和防锈剂。

37)如实施方案2所述的组合物，包含水、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠、椰油酰氨基丙基甜菜碱、诸如氯化钙的无机盐和防锈剂。

所述组合物可以用于金属制造，并且可以替代地被称为金属制造组合物、或金属加工组合物、或金属冷却组合物、或金属切削组合物。所述组合物还可以用于制造由石材、塑料或玻璃，或其它固体材料制成的部件，所述部件可以通过在热量产生过程中进行加工来制造。

在一个实施方案中，本公开内容提供了通过结合如本文讨论的成分来制备浓缩组合物(例如金属切削流体浓缩物)的方法。任选地，所述成分可以以间歇方法结合。在这种实施方案中，通过包括下述的方法来制备组合物，例如金属切削流体浓缩组合物：向容器添加热水、一种或多种诸如阴离子表面活性剂的表面活性剂、两性表面活性剂以及任选地选自阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的第三表面活性剂，其中第三表面活性剂与已经添加的阴离子表面活性剂和两性表面活性剂不同。其它可选成分包括无机盐、有机溶剂、增稠剂、防锈剂或防腐剂、着色剂和消泡剂；其中在向容器添加组分之后，在添加下一组分之前，搅拌所得的混合物直到其达到完全或者几乎均匀的状态，例如搅拌约30分钟，其中产生最小量的泡沫。在一个实施方案中，将无机盐、有机溶剂、增稠剂、防锈剂或防腐剂和消泡剂添加至容器中。

例如，本发明提供了用于制备制造流体组合物(例如适用于金属切削的组合物)的方法，所述方法包括：

a)将水加热至约70-80℃以提供热水；

b)向所述热水添加阴离子表面活性剂；

c)向步骤b)的混合物添加两性表面活性剂；

d)向步骤c)的混合物添加热水；

e)任选地，向步骤d)的混合物添加第三表面活性剂，所述第三表面活性剂选自阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，所述第三表面活性剂与已经存在于所述混合物的阴离子表面活性剂和两性表面活性剂不同；

f)向步骤e)的混合物添加无机盐；

g)将步骤f)的混合物冷却至环境温度；以及

h)向步骤f)的所述混合物添加增稠剂；

其中在添加组分后，在添加下一组分之前，将所得的混合物搅拌有效获得均匀或者几乎均匀的混合物的时间，通常约30分钟，其中产生最小量的泡沫。可以用于所述方法的示例性可选成分包括无机盐、有机溶剂、增稠剂、防锈剂或防腐剂、着色剂和消泡剂。在一个实施方案中，将无机盐、有机溶剂、增稠剂、防锈剂或防腐剂和消泡剂添加至混合物中。

在一个实施方案中，本公开内容提供通过连续方法制备组合物(例如金属切削流体浓缩物)的方法。在这种实施方案中，通过以下来制备组合物(例如金属切削流体浓缩物)：提供连续反应器，将水注入连续反应器，向所述连续反应器中的水中添加a)阴离子表面活性剂、b)两性表面活性剂和任选地选自阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的c)第三表面活性剂，所述第三表面活性剂与已经注入所述反应器的阴离子表面活性剂和两性表面活性剂不同；以及混合组分a)、b)和任选的c)以提供均匀的混合物。任选地，将连续反应器中的水维持在超过50℃的温度。任选地，将其它成分添加至所述制剂中，例如有机溶剂、无机盐、增稠剂、防锈剂或防腐剂、着色剂和消泡剂。在一个实施方案中，将有机溶剂、无机盐、增稠剂、防锈剂或防腐剂和消泡剂中的每一种添加至混合物中。任选地，连续反应器中存在选自管路混合器(inline mixer)和静态混合器的混合器。

在一个实施方案中，本公开内容提供了用于由前体浓缩物形成制造流体的方法，例如由金属切削流体浓缩物形成金属切削流体组合物。根据这种实施方案，水和浓缩物以适合的水:浓缩物比率进行结合，并且两种组分混合在一起以形成金属切割流体组合物。在各种任选的实施方案中，浓缩物被稀释5倍、或10倍、或15倍。为了清楚起见，5倍的稀释度是指将100份浓缩物与500份水合并，其中部分可以是液体或固体测量形式，例如克、千克、升。

在一个实施方案中，本公开内容提供了用于切削金属的方法，其中所述方法包括将有效量的本公开内容的金属切削流体组合物应用于被切削的金属上。本公开内容的金属切削流体可以在其中金属被切削的过程期间应用于金属上。用于应用本公开内容的组合物的一个示例性方法是溢流应用，其中将溢流的切削流体应用于被切削的工件上。用于应用本公开内容的组合物的另一个示例性方法是喷射应用，其中将喷射的切削流体应用于工件上用于切削区域。用于应用本公开内容的组合物的另一个示例性方法是雾化应用，其中通过喷射空气使切削流体雾化并且将雾用于工件的切削区域。

参考前述组合物实施方案，以下编号的实施方案是本公开内容的机械加工用料的另外的示例性实施方案：

38)机械加工选自金属、石材、玻璃和塑料的材料的方法，包括将包含实施方案1至37中任一项所述的组合物的组合物以有效地使热量从机械加工的材料中散发的量和时间应用于机械加工的材料的片。

39)如实施方案38所述的方法，其中所述机械加工的材料为选自铝合金、黄铜、铸铁、青铜、低碳钢、不锈钢、合金钢和钛合金的金属。

40)如实施方案38所述的方法，其中所述机械加工的材料为石材。

41)如实施方案38所述的方法，其中所述机械加工的材料为玻璃。

42)如实施方案38所述的方法，其中所述机械加工的材料为塑料。

43)如实施方案38所述的方法，其中所述机械加工的材料的片经受选自拉削、攻丝、滚铣、切削、钻削、铣削、车削、锯削、珩磨和磨削的过程。

以下描述阐明了一个或多个实施方案的细节。可将与一个示例性实施方案相关的阐明或者描述的特征与其它实施方案的特征相结合。根据说明书和权利要求，其它特征、目的和优势将是显而易见的。此外，将本文参考的所有专利和专利申请的公开内容通过引用整体并入。

发明详述

一方面，本公开内容以浓缩和稀释(易于使用)的形式提供了材料制造组合物，例如金属切削流体组合物。另一方面，本公开内容提供了形成浓缩形式的制造流体并且然后将浓缩组合物稀释为稀释形式的方法。另一方面，本公开内容提供了在其中制造材料的方法(例如金属切削操作)中使用组合物的方法。因此，另一方面，本公开内容提供了形成浓缩形式的制造流体组合物(例如金属切削流体组合物)，然后将浓缩组合物稀释成稀释形式的方法。另一方面，本公开内容提供了在材料切削或成型工艺(例如金属切削操作)中使用组合物的方法。当本公开内容涉及金属切削流体或金属冷却液时，应理解，这些流体组合物通常可以用于材料制造，例如玻璃制造、石材制造和塑料制造，并且不限于用于金属制造。因此，金属切削或金属冷却组合物可以用于金属切削或制造，但也可以用于制造其它材料，例如石材或塑料或玻璃，其中制造产生在制造过程期间理想地散发的热量。

在一个实施方案中，本公开内容提供了包含水和非挥发性组分(在本文中也称为固体，即使一些非挥发性组分可以是纯态的液体)的组合物。固体包括一种或多种表面活性剂，其中示例性表面活性剂是阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。例如，固体可以包含选自两性表面活性剂的第一表面活性剂、选自阴离子表面活性剂的第二表面活性剂以及选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂，第三表面活性剂与第一表面活性剂和第二表面活性剂不同。所述固体还包括一种或多种选自防锈剂和防腐剂的试剂，其在本文中统称为防锈剂。

存在于所述组合物中的任选的非挥发性组分包括一种或多种增稠剂，也称为稠化剂，其适用于增加组合物的粘度或主体；在组合物中使用的浓度下是水溶性的无机盐；有机溶剂，其以组合物中使用的浓度与水混溶并且具有高于水的沸点的沸点，例如至少125℃、或至少150℃、或至少170℃的沸点；脱泡剂，该术语包括消泡剂，其以有效减轻组合物在使用期间的发泡的量使用；以及着色剂，在本文中也称为色料，其赋予组合物着色。

一方面，流体组合物不含碳-卤素键，并且因此比含有一种或多种具有此类键的组分的替代流体组合物更环境友好。

本公开内容的流体在材料制造期间，特别是在金属机械加工期间提供以下效果。主要效果包括主要在低切削速度下润滑切削过程，主要在高切削速度下冷却工件，以及从切削区域冲掉碎屑。第二种效果包括机械加工表面的腐蚀保护，以及通过冷却热表面实现部件处理。在机械加工中使用本公开内容的切削流体的工艺效果包括：更长的工具寿命、减小工件的热变形、更好的表面光洁度、以及碎屑和切屑处理的简易性。

本公开内容的组合物提供了良好的传热性能、良好的润滑性能、良好的碎屑冲洗性能、良好的流体雾的产生、良好的流体对碎屑的带走和良好的腐蚀抑制。乳液形式的组合物表现出良好的流体稳定性。

注意，如本说明书和意图保护的权利要求中所使用的，单数形式“一个/一种(a)”、“一个/一种(an)”和“所述(the)”包括复数指示物，除非上下文另外明确规定。因此，例如，提到的“两性表面活性剂”包括单一的两性表面活性剂以及一种或者多种相同或者不同的两性表面活性剂。

组分

本公开内容的组合物包括至少一种表面活性剂。在一个实施方案中，组合物含有两性表面活性剂。在另一个实施方案中，组合物含有阴离子表面活性剂。在一个实施方案中，组合物含有两种不同的两性表面活性剂，任选地与阴离子表面活性剂结合。在一个实施方案中，组合物含有两种不同的阴离子表面活性剂，任选地与两性表面活性剂结合。

两性表面活性剂

在一个实施方案中，本公开内容的组合物包含至少一种两性表面活性剂，以及任选地包括多种两性表面活性剂。如本文使用，两性表面活性剂为既包含带正电荷的原子又包含带负电荷的原子的分子。表面活性剂分子可以包含聚合物组分，并且还可以包括诸如钠和铵的反离子，但是并不认为反离子是使所述分子为两性表面活性剂的带正电荷或者带负电荷的原子之一。

带正电荷的原子可以为，例如，提供诸如铵基的氮原子，或者可以为提供诸如锍基的硫原子。特定原子上正电荷的存在可以随分子暴露于其中的pH的变化而变化。换言之，本公开内容的两性表面活性剂不需要在周围溶液的各pH下均含有带正电荷的原子和带负电荷的原子，而可以仅在pH范围内含有这些带电原子。例如，当分子含有带正电荷的氮原子时，所述电荷可以仅在周围溶液(水溶液)的pH足够低(氮原子变为质子化的)时存在。例如，这发生在氮原子为伯胺、仲胺或者叔胺的一部分时。可选地，氮原子可以是不管周围溶液的pH如何而维持其正电荷的季铵离子的一部分。

带负电荷的原子可以为，例如，可以是公认的官能团(例如，羧酸根、硫酸根、磺酸根或者磷酸根)的一部分的氧原子。与正电荷一样，特定原子上负电荷的存在可以随分子暴露于其中的pH的变化而变化。换言之，本公开内容的两性表面活性剂不需要在周围溶液的各pH下均含有带负电荷的原子和带正电荷的原子，而可以仅在pH范围内含有这些带电原子。例如，当分子含有带负电荷的氧原子时，电荷可以仅在周围溶液(水溶液)的pH足够高(氧原子变为去质子化的)时存在。例如，这可以发生在氧原子为例如羧酸基团的一部分时，其中仅羧酸基团的羧酸盐形式含有带负电荷的氧原子，而相应的羧酸形式含有中性氧原子。

总之，两性表面活性剂不需要在周围溶液的全部可能的pH范围内均含有带正电荷的原子和带负电荷的原子，而是将在一些pH范围内含有这两种带电原子，所述pH范围在本领域中有时被称为等电点pH范围。当两性表面活性剂既含有带正电荷的原子又含有带负电荷的原子时，可以说该表面活性剂处于其两性离子形式。当本文提供两性表面活性剂的化学结构时，术语X可以用于指代可能与在等电点pH范围内带正电或者带负电的原子有关的反离子。示例性的阳离子反离子为钠和铵。示例性的阴离子反离子为氯和磷酸根。值得注意的是，正电荷或者负电荷可以在多个原子内离域。例如，当负电荷在氧原子上并且所述氧原子为羧酸根的一部分时，负电荷在羧酸根的两个氧原子内离域。

此外，以及与所有表面活性剂一样，两性表面活性剂将含有亲脂性(亦称疏水的)区域和疏脂性(亦称亲水的)区域。亲脂性区域可以被称为脂肪区。脂肪区可以由烃部分组成，所述烃部分存在于天然存在的脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺等中，然而其可以可选地通过合成形成，即，其可以是合成产生的诸如聚乙烯、聚丙烯、聚(环氧丙烷)等的片段。如本文使用，以及当描述一类两性表面活性剂时，术语“R”将用于指代分子的脂肪区。在不同的实施方案中，R表示中链或者长链脂肪族基团，如：C₆-C₂₄片段，即，含有至少6个和多至24个碳原子和任选地任何其它原子(例如，氢、卤素(例如，F、Cl、Br)、氮和氧)的分子片段；C₆-C₂₄烃，即，含有6-24个碳原子和足以使碳原子的化合价完整的氢原子的分子片段；C₈-C₂₂片段；C₈-C₂₂烃；C₁₀-C₂₀片段；C₁₀-C₂₀烃；C₁₂-C₁₈片段；以及C₁₂-C₁₈烃。在不同的实施方案中，R含有至少6个、或者至少8个、或者至少10个、或者至少12个、或者至少14个或者至少16个碳原子。在不同的实施方案中，R含有不超过30个、或者不超过26个、或者不超过24个、或者不超过22个、或者不超过20个或者不超过18个碳原子。术语R可以表示烷基，其中术语烷基是指直链、支链或者环状饱和烃基，其通常含有以上所指定的碳原子范围中的任何数目的碳原子(例如，C6-C24指含有6个至24个碳原子的烷基)。烷基的实例包括3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、辛酸基团、癸酸基团、月桂酸基团、肉豆蔻酸基团、棕榈酸基团、硬脂酸基团、油酸基团、亚油酸基团、亚麻酸基团和山嵛酸基团。

以下若干段落提供了示例性的具体表面活性剂分类以及可以掺入本公开内容的流体组合物的具体两性表面活性剂的实例。应当注意，分类并不互相排斥，因为特定的两性表面活性剂可以落入多种分类中，即，两种分类可以在分类所涵盖的表面活性剂方面重叠。表面活性剂领域使用不同的命名法，以特别地对两性表面活性剂和一般地对表面活性剂的种类进行分类和识别，其中所述命名法通常不提供互相排斥的表面活性剂的分类。然而，以下提供了用于本公开内容的两性表面活性剂。为了方便起见，可以仅参照其带电部分来鉴定表面活性剂。例如，可将两性表面活性剂称为甜菜碱或者甜菜碱表面活性剂，以表明所述两性表面活性剂包含甜菜碱基团。作为另一实例，当两性表面活性剂包含羟基磺基甜菜碱基团时，可将此类表面活性剂称为羟基磺基甜菜碱表面活性剂，或者当上下文允许时，甚至更简化为羟基磺基甜菜碱。可选地，可以说两性表面活性剂包含明确鉴定的带电基团，如甜菜碱或者甜菜碱基团、羟基磺基甜菜碱基团、氧化胺基团等。

在一些下述化学结构中，将术语“L”用于指代连接基团。连接基团是将存在于两性表面活性剂中的两个显著官能团连接在一起的原子的短链。在一个实施方案中，L为亚甲基，即，-CH₂-。在一个实施方案中，L为亚乙基，即，-CH₂CH₂-。在一个实施方案中，L为亚丙基，即，-CH₂CH₂CH₂-。连接基团可以包含在亚烷基链上的取代基，其中所述取代基可以为，例如卤素、羟基或者短链(约C₁-C₄)烷基。在一个实施方案中，L为羟基取代的亚丙基，例如-CH₂CH(OH)CH₂-。在另一实施方案中，L为甲基取代的亚甲基，例如，-CH(CH₃)-。在一个实施方案中，L为亚甲基、亚乙基或者亚丙基，各自任选地经羟基取代。在一个实施方案中，L为二甲醚，即，-CH₂-O-CH₂-。在一个实施方案中，L为1-5个选自碳和氧的原子的链，其中所述链任选地经羟基或者卤化物取代。

可以将以下术语中的任一个用于明确陈述“两性表面活性剂”，以由此提供用于本公开内容的实施方案的两性表面活性剂的选择：烷基酰氨基丙基甜菜碱、烷基氧化胺、烷基两性乙酸盐、烷基甜菜碱、烷基羧基甘氨酸盐、烷基甘氨酸盐、烷基磺基甜菜碱、磺基甜菜碱、烷基两性丙酸盐、烷基两性甘氨酸盐、烷基酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱、酰基牛磺酰盐以及酰基谷氨酸盐。这些术语中的每一个都是本领域已知的，并且以下描述了这些术语中的许多。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为甜菜碱表面活性剂，其意为所述表面活性剂包含甜菜碱基团。甜菜碱表面活性剂可以是烷基酰氨基丙基甜菜碱，当所述烷基为直链烷基时，其可以由化学结构CH₃-(CH₂)_n-CONH-CH₂CH₂CH₂-N(CH₃)₂-CH₂-COOX表示。更一般地，酰氨基丙基甜菜碱可以由化学结构R-CONH-CH₂CH₂CH₂-N(CH₃)₂-CH₂-COOX表示。这些都是烷基酰氨基甜菜碱的实例。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基酰氨基硫代甜菜碱，其可以由化学结构R-CONH-L-N(CH₃)₂-(CH₂)_m-SO₂OX表示，其中L为亚丙基。该类的子集为通过用丙烷磺酸内酯(propanesulfone)将烷基苯二甲基胺季铵化而获得的烷基苯二甲基丙磺酸铵(alkylbenzene dimethyl ammonium propanesulfonate)。此外，亚丙基连接基团L可以是例如经羟基(其提供了2-羟基-1-丙磺酸盐衍生物)取代的，以提供适用于本发明的组合物的另一两性表面活性剂。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基氨基酸型两性表面活性剂，其可以由化学结构R-NH-L-COOX表示，其中R和L如上所定义。例如，R可以来自椰子油，L可以为亚乙基并且X可以为钠离子。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基甜菜碱两性表面活性剂，其可以由化学结构R-N(CH₃)₂-L-COOX表示，其中R为烷基并且L为连接基团。与本文公开的其它两性表面活性剂一样，R基团可以为脂肪族基团，而不限于烷基，然而在一个实施方案中，R表示烷基。如先前所述，在一个实施方案中，连接基团可以为亚甲基。然而，烷基甜菜碱还包含α-(N,N,N-三烷基铵)链烷酸盐，其具有结构R¹-N(R²)(R³)-C(R⁴)H-COOX，其中L为烷基取代的亚甲基。使用各种可选的以及有时更具体的名称来命名烷基甜菜碱，例如，N-烷基-N,N-二甲基甘氨酸；N-烷基-N,N-二甲基-N-羧基甲基铵甜菜碱；烷基-二甲基乙酸铵或者烷基-二甲基醋酸铵。Cosmetic,Toiletry and Fragrance Association,Inc.(CTFA)将这些产品命名为烷基-甜菜碱。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基咪唑啉衍生的两性表面活性剂，其可以由化学结构R-CONH-L-N(CH₂CH₂OH)CH₂COONa表示。在另一实施方案中，烷基咪唑啉衍生的两性表面活性剂为二酸，其可以由化学结构R-CON(CH₂CH₂OH)-L-N(CH2COONa)₂表示。在这些实施方案的任一个中，连接物L任选为亚乙基。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基亚氨基二酸两性表面活性剂，其可以由化学结构R-N(CH₂CH₂COONa)₂表示。在可选实施方案中，烷基亚氨基二酸两性表面活性剂由化学结构R-N(CH₂CH₂CH₂COONa)₂或者R-N(CH₂COONa)₂表示。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基硫代甜菜碱两性表面活性剂。烷基硫代甜菜碱的化学结构可以表示为R-N(CH₃)₂-L-SO₂OX(有时也表示为-L-SO₃X)，其中R为烷基并且L为亚甲基。以下为可以用于本发明的实践中的具体烷基硫代甜菜碱的示例：辛酰基硫代甜菜碱、十六烷基硫代甜菜碱、月桂基硫代甜菜碱、肉豆蔻基硫代甜菜碱、正辛基硫代甜菜碱、棕榈基硫代甜菜碱、十四烷基硫代甜菜碱。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为烷基磺基甜菜碱，其为CTFA优选的术语。烷基磺基甜菜碱为包含丙磺酸根的硫代甜菜碱两性表面活性剂，即，L-SO₃X，其中L为亚丙基。烷基磺基甜菜碱具有化学结构R-N(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₂OX。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为酰氨基丙基甜菜碱，其可以由化学结构R(C＝O)-NH-(CH₂)₃-N(CH₃)₂-CH₂COOX表示。这类酰氨基丙基甜菜碱还可以被称为烷基酰氨基丙基甜菜碱，因为R可以为烷基。通常通过下述来合成烷基酰氨基丙基甜菜碱表面活性剂：将脂肪酸(例如，来自诸如椰子油的天然油的脂肪酸)与3,3-二甲基氨基丙胺反应，以提供酰氨基丙基二甲胺中间体，所述中间体继而与一氯乙酸钠反应以提供相应的甜菜碱。甜菜碱表面活性剂通常以用于其制备的脂肪酸的来源进行命名，例如，椰子油提供椰油酰氨基丙基甜菜碱，并且异硬脂酸提供异硬脂酰氨基丙基甜菜碱。适用于本发明的许多烷基酰氨基丙基甜菜碱表面活性剂可以以固体和溶液形式商购获得，并且可以购买自不同的供应商。

以下为可以用于本发明的实践中的具体的示例性酰氨基丙基甜菜碱：杏仁油酰氨基丙基甜菜碱、野杏油酰氨基丙基甜菜碱(apricotamidopropyl betaine)、鳄梨油酰氨基丙基甜菜碱、巴巴苏油酰氨基丙基甜菜碱、山嵛酰氨基丙基甜菜碱、低芥酸菜子油酰氨基丙基甜菜碱、辛酰/癸酰氨基丙基甜菜碱(由辛酸和癸酸的混合物形成)、椰油/油酰氨基丙基甜菜碱、椰油/葵花籽油酰氨基丙基甜菜碱(由椰子油和葵花籽油的混合物形成)、大花可可脂肪酰氨基丙基甜菜碱(由大花可可树的浆制成)、异硬脂酰氨基丙基甜菜碱、月桂酰氨基丙基甜菜碱、白池花籽油酰氨基丙基甜菜碱(由白池花籽油形成)、牛奶酰氨基丙基甜菜碱、貂油酰氨基丙基甜菜碱(由貂油形成)、肉豆蔻基酰氨基丙基甜菜碱、燕麦油酰氨基丙基甜菜碱(由燕麦(Avena Sativa)(oal)仁油形成)、油酰氨基丙基甜菜碱、橄榄油酰氨基丙基甜菜碱、棕榈油酰氨基丙基甜菜碱(由棕榈油形成)、棕榈酰氨基丙基甜菜碱、棕榈仁油酰氨基丙基甜菜碱(由棕榈仁油形成)、蓖麻醇酸酰氨基丙基甜菜碱、芝麻酰氨基丙基甜菜碱、牛油树脂酰氨基丙基甜菜碱(由牛油果树(Butyrospermum Parkii)(牛油树脂)形成)、大豆油酰氨基丙基甜菜碱、硬酯酰氨基丙基甜菜碱、牛脂酰氨基丙基甜菜碱、十一碳烯酰氨基丙基甜菜碱以及麦胚芽油酰氨基丙基甜菜碱(由小麦胚芽中的油形成)。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为氧化胺两性表面活性剂，其可以由化学结构R-N(CH₃)₂-O-表示，其中R为亲脂性基团。示例性R基团为亲脂性烷基，其中含有R为烷基的氧化胺表面活性剂通常被称为烷基氨基氧化物。示例性的烷基为辛酸基团、癸酸基团、月桂酸基团、肉豆蔻酸基团、棕榈酸基团、硬脂酸基团、油酸基团、亚油酸基团、亚麻酸基团和山嵛酸基团。示例性的氧化胺两性表面活性剂包括椰油酰氨基丙基氧化胺和月桂基二甲基氧化胺(也称为十二烷基二甲基氧化胺、N,N-二甲基十二烷基胺N-氧化物和DDAO)、大豆油酰氨基丙基氧化胺以及肉豆蔻基氧化胺。胺基的氮原子可以如上所示与两个甲基键合，然而，作为替代方案，氮原子可以与两个羟乙基键合以提供结构R-N(CH₂CH₂OH)₂-O-。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为氨基酸型两性表面活性剂。这种类型的两性表面活性剂在某些pH范围内表现出两性离子结构，所述pH范围取决于表面活性剂的结构。这种类型的两性表面活性剂的常见实例为结构R-NH-CH₂CH₂-COOH的氨基酸，其中R为脂肪族基团。这些有时被称为脂肪族氨基酸，或者当处于相应的羧酸盐形式时，更确切地被称为脂肪族氨基丙酸盐。该结构的变型含有两个羧酸基团，即，具有结构R-N(CH₂CH₂COOH)₂，当处于相应的羧酸盐形式时，其被命名为脂肪亚氨基二丙酸盐。可以将这些种类的两性表面活性剂中的任一种用于本公开内容的组合物中。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为两性乙酸盐两性表面活性剂，其除了包含脂肪族基团和在适合的pH下将变为带正电荷的化学基团以外，还包含化学结构-CH₂-CO₂X。这些表面活性剂有时被称为两性甘氨酸盐。在一个实施方案中，两性乙酸盐两性表面活性剂可以由化学结构R(CO)NH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OH)(CH₂CO₂X)表示，其中R可以为烷基或者R(CO)可以为衍生自例如发现于椰子油中的脂肪酸的脂肪酰基，以提供例如椰油酰两性基乙酸盐。可以如在美国专利6232496中所公开的，通过将式R(CO)NH-CH₂CH₂-NHCH₂CH₂OH的化合物与甲醛和氰化物反应来制备此类两性乙酸盐表面活性剂。在适当条件下，这种两性乙酸盐可以互变为包含提供带正电荷的化学基团的咪唑鎓基团的相应的两性乙酸盐两性表面活性剂，如月桂酰两性基乙酸盐(钠盐)。

两性乙酸盐两性表面活性剂可以包含两种而非一种乙酸根，以提供具有化学结构R(CO)NH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OCH₂CO₂X)(CH₂CO₂X)的两性表面活性剂。示例性的两性乙酸盐两性表面活性剂包括椰油酰两性基二乙酸二钠、椰油酰两性基乙酸钠、月桂酰两性基乙酸二钠和月桂酰两性乙酸钠。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为两性丙酸盐两性表面活性剂，其除了包含脂肪族基团和在适合的pH下将变为带正电荷的化学基团以外，还包含化学结构-CH₂CH₂-CO₂X。如美国专利6030938所述的，可以由丙烯酸制备此类两性表面活性剂。示例性的两性丙酸盐两性表面活性剂为辛酰两性基丙酸钠、月桂亚氨基二丙酸钠、异硬脂醇两性基丙酸钠(sodium isostearyl amphopropionate)和椰油酰两性基丙酸钠。两性丙酸盐两性表面活性剂可以包含两种而非一种丙酸根，以提供具有化学结构R(CO)NH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OCH₂CH₂CO₂X)(CH₂CH₂CO₂X)的两性表面活性剂。这种子类的两性丙酸盐两性表面活性剂被称为两性二丙酸盐两性表面活性剂，其中示例性的两性二丙酸盐两性表面活性剂为椰油酰两性基二丙酸二钠盐(也称为N-(2-椰子油酰氨基乙基)-N-(2-(2-羧乙基)氧基乙基)-β-氨基丙酸，二钠盐)和辛酰两性基二丙酸二钠。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为甜菜碱表面活性剂。甜菜碱指既掺入带正电荷(阳离子)的官能团(例如无氢原子的鏻或者季铵基)又掺入带负电荷(阴离子)的官能团(例如羧酸根或者氧离子)的表面活性剂分子。在甜菜碱中，阳离子和阴离子基团并不彼此相邻。如本文所提的甜菜碱表面活性剂将符合前述定义，并且此外还将含有亲脂性部分。在一个实施方案中，阳离子为季胺。在一个实施方案中，阴离子为羧酸根。在另一实施方案中，阴离子为氧离子。在另一实施方案中，阴离子为硫酸根。在另一实施方案中，阴离子为磺酸根。在另一实施方案中，阴离子为磷酸根。许多可商购获得的甜菜碱含有二烷基取代的二甲基铵基。尽管这种基团在商业两性表面活性剂中很普遍，但是可用于本公开内容的两性表面活性剂不一定(尽管它们可以)含有二甲基铵基。更一般地，它们含有二烷基铵基，以便提供例如化学结构为R¹-N(R²)(R³)-CH₂COOX的三烷基铵链烷酸盐。换言之，R²和R³不一定是甲基。一些示例性甜菜碱为化学结构为R-N(CH₃)₂-CH₂-COO H的烷基二甲基甜菜碱和结构为R-CONH-CH₂CH₂CH₂-N(CH₃)₂-CH₂-COOH的烷基酰氨基丙基二甲基甜菜碱。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为具有化学结构R-N(CH₃)₂-CH₂CH(OH)-SO₃X的羟基磺基甜菜碱，其中R为脂肪族基团，例如，长链烷基。羟基磺基甜菜碱通常以R基团的来源进行命名，所以例如来自椰子油的羟基磺基甜菜碱可以命名为椰油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱(然而，其又被称为椰油羟基磺内酰胺(sulfaine)和CAHS)。其它示例性的羟基磺基甜菜碱两性表面活性剂包括月桂酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱、油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱、牛脂酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱、芥酸酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱和月桂基羟基磺基甜菜碱。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为咪唑啉衍生物两性表面活性剂，其有时被称为咪唑啉鎓盐衍生物。由于当暴露于水时咪唑啉特征性地水解的事实，表示咪唑啉衍生物两性表面活性剂的化学结构变得复杂。脂肪族咪唑啉在暴露于潮湿空气时缓慢水解，产生烷基酰氨基胺。因此，已经在本文别处所述的烷基酰氨基胺两性表面活性剂是咪唑啉鎓盐衍生物两性表面活性剂的实例。通常，有时被称为咪唑啉两性表面活性剂的咪唑啉鎓盐衍生物两性表面活性剂作为一类表面活性剂在本领域是众所周知的。在一个实施方案中，两性表面活性剂为咪唑啉衍生物，任选地为脂肪族烷基咪唑啉。这种类型的两性表面活性剂在酸性溶液中形成阳离子，在碱性溶液中形成阴离子，以及在中性pH范围的溶液中形成“两性离子”。中性pH范围，也被称为等电点范围，在此范围内咪唑啉表面活性剂带有中性电荷，其是化合物特异的，并且取决于所述化合物的精确结构，所述结构将影响氮原子的碱性和羧酸基团的酸性。示例性的适合的咪唑啉型两性表面活性剂包括但不限于2-椰油酰基-2-咪唑啉鎓氢氧化物-1-羧基乙氧基二钠(2-cocoyl-2-imidazolinium hydroxide-1-carboxyethyloxy disodium)。

可以通过氯乙酸钠与相应的2-烷基-1-(2-hydroxyethyol-)-2-咪唑啉的反应来制备咪唑啉鎓盐衍生物两性表面活性剂。这种反应产物通常被指定具有以下化学结构：

其中R为疏水性基团。可以容易地对产生这些环状咪唑啉鎓盐衍生物的反应进行扩展，以提供具有以下结构的相应的开链分子：RCO-NH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OH)CH₂COO-(具有一当量的氯乙酸钠)和RCO-NH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OH)(CH₂COO-)₂(具有两当量的氯乙酸钠)。此类开链结构通常被称为咪唑啉衍生物，或者烷基(当R为烷基时)酰氨基氨基酸(当将单一当量的氯乙酸钠用于其制备时)。

可商购获得的两性咪唑啉鎓盐可以是前述结构中的一种或者多种，其适用于本公开。应稍加谨慎地选择咪唑啉鎓盐衍生物，因为同一术语被稍微混乱地用于指代掺入咪唑啉或者由咪唑啉制备的阳离子(与两性的相反)表面活性剂，例如，具有以下结构的阳离子表面活性剂：

因此，本领域技术人员有时将特指两性咪唑啉鎓盐表面活性剂，以与所谓的阳离子型的咪唑啉鎓盐表面活性剂区分。

适合的两性咪唑啉鎓盐衍生物的实例具有选自C6-C22烷基的R基团，例如，辛酸基团、癸酸基团、月桂酸基团、肉豆蔻酸基团、棕榈酸基团、硬脂酸基团、油酸基团、亚油酸基团、亚麻酸基团和山嵛酸基团。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为次膦酸盐甜菜碱两性表面活性剂。次膦酸盐甜菜碱与羧基或者磺酸基已被膦基团替代的烷基甜菜碱和硫代甜菜碱类似。次膦酸盐甜菜碱可以由化学结构R-N(CH₃)₂-L-P(＝O)(R)OX表示。L可以是例如亚丙基。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为膦酸盐甜菜碱两性表面活性剂。膦酸盐甜菜碱与羧基或者磺酸基已被膦酸根替代的烷基甜菜碱和硫代甜菜碱类似。膦酸盐甜菜碱可以由化学结构R-N(CH₃)₂-L-P(＝O)(OR)OX表示。L可以是例如亚丙基。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为吡啶鎓链烷酸盐两性表面活性剂，其可以由化学结构

表示，其中R为脂肪族基团，例如，中链或者长链烷基。然而在适合的pH下，以羧酸形式显示的吡啶鎓链烷酸盐，其羧酸(-COOH)基团将转化为羧酸盐(COOX)基团。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为包含硫酸根离子的两性表面活性剂。可以将硫酸根离子基团容易地添加至诸如油胺(1-氨基-9,10-十八烯)的脂肪族不饱和胺中，以提供名为9-(10)-羟基十八胺的相应的包含硫酸根离子的两性表面活性剂。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为硫酸基甜菜碱，也被称为烷基二甲基铵烷基硫酸盐，其可以由化学结构R-N(CH₃)₂-L-OSO₃X表示。硫酸基甜菜碱为包含硫酸根离子并且还包含甜菜碱基团的两性表面活性剂的实例。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为硫代甜菜碱两性表面活性剂。基础化合物的化学结构可以表示为R-N(CH₃)₂-L-SO₂OX(有时也表示为–L-SO₃X)。因为可商购获得，许多硫代甜菜碱具有为亚丙基的L，并且可以将此类两性表面活性剂用于本公开内容的实施方案中。硫代甜菜碱为包含磺酸并且还包括甜菜碱基团的两性表面活性剂的实例。这类甜菜碱两性表面活性剂包括链烷磺酸铵和2-(N-烷基-N,N-二甲基铵)乙烷磺酸盐。硫代甜菜碱还包括与烷基甜菜碱类似但羧基被烷基磺酸根替代的三烷基铵化合物。当R为亲脂性烷基时，这类硫代甜菜碱可以被称为烷基硫代甜菜碱。烷基硫代甜菜碱表面活性剂通常以存在于其结构中的长链烷基命名。例如，当R在直连中含有12个碳原子时，即为月桂基时，相应的硫代甜菜碱被称为月桂基硫代甜菜碱。

存在许多为以上所示的典型结构的变型的硫代甜菜碱表面活性剂。例如，“L”指定的亚丙基可以被不同的官能团取代，例如，卤素、羟基和甲氧基。R基团不必为直链烷基，而可以是支链烃或者甚至是脂环族或芳族烃。实际上，R基团甚至不必为烃。主要地，R基团必须是亲脂性的，并且许多化学结构提供该性质。适用于本发明但未落入以上所示典型结构的范围内的硫代甜菜碱表面活性剂的实例为N-(3-椰油酰氨基丙基)-N,N-二甲基-N-(2-羟基-3-磺丙基)铵甜菜碱和3-[(3-氯酰氨基丙基)二甲基铵]-1-丙烷磺酸盐。

在一个实施方案中，两性表面活性剂为包含磺酸的两性表面活性剂。例如，两性表面活性剂可以为化学式为RNH-CH₂CH₂-SO₃H的N-烷基牛磺酸，其中R为烷基。在相关的实施方案中，R为脂肪族基团。可以通过下述来制备另一包含磺酸的两性表面活性剂：将1-羟乙基2-烷基咪唑啉的直链酰氨基胺前体进行磺化，以提供R-CONH-CH₂CH₂-N(CH₂CH₂OH)CH₂CH₂SO₃H，其中R可以为脂肪族基团，例如，烷基。

可以用于本发明的组合物的两性表面活性剂及其种类的具体实例包括但不限于椰油酰氨基丙基氧化胺、椰油酰氨基丙基甜菜碱、椰油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱、椰油二甲基磺基丙基甜菜碱、椰油酰两性基二丙酸二钠、月桂基氧化胺、月桂基酰氨基丙基甜菜碱；月桂基甜菜碱、月桂基羟基硫代甜菜碱、肉豆蔻基氧化胺、椰油酰两性基乙酸钠和硬脂基甜菜碱。如先前所述，这些术语不一定限定互相排斥的表面活性剂组，即，具体的两性表面活性剂可以落入各自限定所选术语之一的两组或者更多组两性表面活性剂的范围内。

阴离子表面活性剂

在一个实施方案中，本公开内容的流体组合物包含至少一种阴离子表面活性剂，并且任选地包含多种阴离子表面活性剂。适合的示例性阴离子表面活性剂包括但不限于：烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基琥珀酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、N-烷酰基肌氨酸盐(alkoylsarcosinate)、酰基牛磺酸盐、酰基羟乙基磺酸盐、烷基磷酸盐、烷基醚磷酸盐、烷基醚羧酸盐、α-烯烃磺酸盐，以及它们的碱金属和碱土金属盐以及铵和三乙醇胺盐。此类烷基醚硫酸盐、烷基醚磷酸盐和烷基醚羧酸盐可以每摩尔含有1个至10个环氧乙烷或者环氧丙烷单元，以及在一些实施方案中，每摩尔含有1个至3个环氧乙烷单元。为了方便起见，阴离子表面活性剂可以通过参考形成所述表面活性剂的带电部分的阴离子基团来表示。例如，包含磺酸根的阴离子表面活性剂可以被称为磺酸盐表面活性剂，或者在上下文允许时，甚至更简单地被称为磺酸盐。作为另一实例，包含硫酸根的阴离子表面活性剂可以被称为硫酸盐表面活性剂，或者在上下文允许时，甚至更简单地被称为硫酸盐。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为除了脂肪族基团以外还含有阴离子基团-C(O)-O-的羧酸或者羧酸盐。本文表示为R的脂肪族基团可以是烷基，在这种情况下，可以将羧酸盐称为烷基羧酸盐。示例性的烷基羧酸盐为诸如硬脂酸和油酸的脂肪酸的钠盐或钾盐或者铵盐。油酸钾为示例性的烷基羧酸盐。可选地，脂肪族基团可以为非水溶性的聚环氧烷基团。一些羧酸盐阴离子表面活性剂由烷基醇制备，如辛醇，然后辛醇与环氧乙烷反应，以在每个分子的环氧乙烷单元的平均数目为8时提供被称为聚氧乙烯(8)辛基醚羧酸的聚氧乙烯延伸的辛醇。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为二苯基氧化物。可以将二苯基氧化物视为磺酸盐阴离子表面活性剂的子类，因为二苯基前体的芳族环被磺化，以便提供二苯醚阴离子表面活性剂。联苯酚(diphenol)前体通常为二苯醚，即，Ar-O-Ar，其中可以用烷基取代芳族环(Ar)中的一个或者两个。二苯基氧化物阴离子表面活性剂可以由化学式XSO₃-Ar(R)-O-Ar(R)-SO₃X表示，其中R为未被磺化或者与醚氧键合的芳族环的各位点的氢或者烷基。示例性的二苯基氧化物阴离子表面活性剂包括烷基取代的二磺化二苯基氧化物，例如直链癸基取代的二磺化二苯基氧化物、直链十二烷基取代的二磺化二苯基氧化物、支链癸基取代的二磺化二苯基氧化物，其任何一个均可以用钠、钾或者铵进行中和。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为磷酸酯，即，其可以是化学结构为R-O-P(O)(OH)₂的单磷酸酯，或者是化学结构为R-O-P(O)(OH)-O-R的磷酸二酯，其中二酯中的两个R可以相同或者不同。R基团为脂肪族基团，即，非水溶性基团。R基团可以为烷基，并且具有R＝烷基的磷酸酯通常由相应的烷基醇来制备。在一个实施方案中，R基团为聚环氧烷基团，以提供式R-(OCH₂CH₂)_n-O-P(O)(OH)₂的聚醚磷酸酯。聚醚磷酸酯的通用命名规则提供表面活性剂中的聚氧乙烯基团的数目，例如，聚氧乙烯(10)。聚醚磷酸酯中的R基团可以为烷基(当聚醚磷酸酯衍生自烷基醇时)、芳基(当聚醚磷酸酯衍生自芳族醇时，例如苯酚)或者烷基芳基，例如烷基取代的苯酚，如壬基-苯酚。示例性的磷酸酯包括聚氧乙烯(10)壬基苯酚磷酸酯、聚氧乙烯(4)苯酚磷酸酯和C₈H₁₇磷酸酯。磷酸酯的商业制备通常提供磷酸单酯和磷酸二酯的混合物，其可以用于本公开内容的组合物中。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为肌氨酸盐，即，具有化学结构R-C(O)-N(CH₃)-CH₂-CO₂X的化合物，其中R为脂肪族基团。肌氨酸盐表面活性剂包含N-酰基，其中通常将酰基所来源的脂肪酸用于命名肌氨酸盐。示例性的肌氨酸盐包括月桂酰肌氨酸钠、椰油酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠以及铵离子等效物。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为硫酸盐，即，除了脂肪族基团以外还含有阴离子-O-SO₃X基团的化合物。脂肪族基团可以是长链烷基，其中表面活性剂中的烷基可以是支链或者直链。脂肪族基团不必是烷基，然而烷基可从许多植物油和动物油中常规获得，因此它们是用于表面活性剂的脂肪族基团的方便来源。示例性的硫酸盐阴离子表面活性剂包括月桂醇醚硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、辛基硫酸钠、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠、十三烷醇聚醚(rrideceth)硫酸钠、C₁₂–₁₄-叔烷基-乙氧基化硫酸钠以及聚(氧基-1,2-乙烷二基)、α-硫代-ω-(壬基苯氧基)铵盐。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为磺基乙酸盐，即，除了脂肪族基团以外还含有阴离子-CH₂-SO₃X基团的化合物。常见的脂肪族基团具有结构R-O-C(O)-，其中R为烷基，例如C₈-C₁₈直链烷基。示例性的磺基乙酸盐阴离子表面活性剂为月桂基磺基乙酸钠和十六烷基磺基乙酸铵。可以例如如第5616782号美国专利所述制备磺基乙酸盐。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为磺酸盐，即，除了脂肪族基团以外还含有阴离子-SO₃X基团的化合物。脂肪族基团可以为例如长链烷基。可以认为磺酸盐具有化学结构R-SO₃X。在一个实施方案中，R基团来自脂肪酸，并且为长直链烷基，如硬脂酰基和油基。通常将长链烯烃用作磺酸盐的前体，因为可以对双键进行处理以将其转变为磺酸根。通常以用于形成磺酸盐的前体命名此类磺酸盐，如C₁₄-C₁₆烯烃磺酸盐，其中C₁₄-C₁₆表示具有14个和16个碳的烯烃的混合物是提供阴离子表面活性剂的磺酸盐。在一个实施方案中，R基团为烷基苯基团，例如十二烷基苯基团。烷基(例如十二烷基)可以是直链烷基或者支链烷基。示例性的磺酸盐阴离子表面活性剂为直链十二烷基苯磺酸盐和支链十二烷基苯磺酸盐。按照惯例，可以用任何适合的阳离子中和阴离子基团，例如钠、钾、铵等。

在一个实施方案中，阴离子表面活性剂为磺基琥珀酸盐，即，具有基于磺化的琥珀酸的化学结构的化合物，即脂肪族基团-O-C(O)-CH2-CH(硫酸盐)-C(O)-O-R(其可以是脂肪族基团或者氢)。磺基琥珀酸盐通常为磺基琥珀酸的烷基酯的钠盐，所述钠盐为马来酸酐与脂肪醇缩合，随后用亚硫酸氢钠(NaHSO₃)磺化的结果。如前述化学结构所示，磺基琥珀酸盐将具有至少一个脂肪族基团，并且可以具有两个脂肪族基团。但是，当磺基琥珀酸盐具有一个脂肪族基团时，其也可以具有阴离子羧酸根而非第二脂肪族基团。示例性的磺基琥珀酸盐阴离子表面活性剂包括二辛基磺基琥珀酸钠(具有两个脂肪族基团)和月桂醇醚磺基琥珀酸二钠(其具有一个脂肪族基团、一个硫酸根和一个羧酸根，并且被称为DLS)。

阴离子表面活性剂的其它具体实例包括但不限于月桂基磺基琥珀酸铵、月桂基硫酸钠、月桂基醚硫酸钠、月桂基醚硫酸铵、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、月桂基肌氨酸钠、月桂基硫酸铵、油基琥珀酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

在一个实施方案中，本公开内容的流体浓缩物和组合物包含选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂。第三表面活性剂不同于第一(两性的)或者第二(阴离子的)表面活性剂，即与第一或者第二表面活性剂不同。任选地将先前公开的任何两性表面活性剂和阴离子表面活性剂在本发明的制剂中用作第三表面活性剂，只要其(第三表面活性剂)与第一或者第二表面活性剂不同。在一个实施方案中，第三表面活性剂的种类不同于第一或者第二表面活性剂，即，第三表面活性剂具有这样的官能团：其与提供存在于第一和第二两性表面活性剂或者阴离子表面活性剂中的带电官能性的官能团不同。例如，如果第二表面活性剂为硫酸盐阴离子表面活性剂，那么第三表面活性剂就不是硫酸盐，而是例如磺酸盐阴离子表面活性剂。

适用于本发明的两性表面活性剂和/或阴离子表面活性剂可以从以下示例性制造商和/或供应商中的一个或者多个获得：Aceto Corp.(Allendale,NJ)；Air Products(Allentown,PA)；Akzo Nobel Chemicals Co.(Chicago,IL)；Alzo International(Sayreville,NJ)；BASF Corp.(Florham Park,NJ)；Clariant Corp.(Frankfurt,Germany)；Croda,Inc.(Edison,NJ)；Dow Chemical(Midland MI)；E.I.du Pont deNemours&Co.,Inc.(Wilmington,DE)；Harcros Chemicals,Inc.(Kansas City,KS)；Huntsman Corp.(St.Lake City,UT)；Kaiser Industries Ltd.(Bahadurgarh,Haryana,India),Kao Chemicals.(Tokyo,Japan)；Lonza,Inc.(Basel,Switzerland)；NOFCorporation(Tokyo,Japan)；Pilot Chemicals(Cincinnati,OH)；Procter&Gamble(Cincinnati,OH)；Solvay-Rhodia(Courbevoie,France)；Stepan Co.(Northfield,IL)；以及Unilever PLC(London,England)。

可选组分

以下成分任选地存在于本公开内容的组合物中，然而，本公开还提供：以下各成分可以明确地排除存在于本公开内容的组合物中。

本公开内容的组合物可以包括防锈剂，其在本文中也可以被称为防腐剂。示例性防锈剂是亚硝酸钠。其它示例性防锈剂是苯甲酸钠、有机硼化合物、胺、氨基磷酸盐化合物、二烷基二硫代磷酸锌和妥尔油脂肪酸。防锈剂可以以组合物的小于10重量％的量存在于组合物中，所述组合物直接用作材料制造流体，例如用作金属切削流体。在任选的实施方案中、所述量小于9wt％、或小于8wt％、或小于7wt％、或小于6wt％、或小于5wt％、或小于4wt％、或小于3wt％、或小于2wt％、或小于1wt％、或小于0.5wt％、或小于0.1wt％。该量也可以用最小量表示，例如至少500ppm、或至少1000ppm、或至少1500ppm、或至少2000ppm、或至少2500ppm、0.5wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％。防锈剂是众所周知的商业材料。

本公开内容的组合物可以包括着色剂，例如染料或颜料。着色剂应以小量使用，刚好足以在将组合物应用于待切削或以其它方式成型的材料(例如金属)时赋予眼睛可见的颜色。着色剂是众所周知的商业材料。

本公开内容的组合物可以包括脱泡剂，其也可以被称为消泡剂。适合的消泡剂是硅酮聚合物。硅酮消泡剂是众所周知的商业材料。Dow Corning(Michigan,USA)销售这种消泡剂。另一种适合的消泡剂是磷酸三丁酯。

本公开内容的组合物可以包含增稠剂。如本文使用，在添加至或者包含在流体组合物水溶液或其浓缩物时，增稠剂增加了所述组合物的粘度。除了其他方面以外，包含增稠剂提供了组合物对表面的改善的粘附。这在当表面为非水平的，因而在不存在增稠剂时材料制造组合物将在重力下倾向于从表面掉落时，是特别有利的。增稠剂可以是水溶性的。水性组合物的增稠剂在本领域众所周知，可以被称为水性增稠剂，并且可以将任何此类增稠剂用于本发明的组合物中。

包含于组合物中的增稠剂的量将取决于增稠剂的确切特性和浓缩形式的材料制造流体组合物的期望粘度。对于选自纤维素材料或者聚酰胺增稠剂的增稠剂，并且为了达到与全脂奶或者橙汁的粘度类似的粘度，当组合物为具有约5-25％的总固体的浓缩物时，所述增稠剂将通常基于组合物的总重量以0.1重量％的重量百分数存在于组合物中。浓缩物的粘度可以主要通过掺入更多或者更少的增稠剂而变化。如果期望更粘的浓缩物，添加更多增稠剂将提供更粘的组合物。可选地，可以使用更有效的增稠剂，即，以更低的浓度实现相同的粘度增加的增稠剂。

一方面，增稠剂可以是多羟基聚合物，例如诸如纤维素材料或者功能化的纤维素材料的多糖。当增稠剂为多糖时，多糖可以具有至少50、或者至少100、或者至少150、或者至少200个糖单元/聚合物链。多糖的数均分子量可以为至少13,000，或者至少17,000，或者至少21,000或者至少25,000。

一方面，增稠剂为多羟基小分子，例如甘油。多羟基小分子具有低于500g/mol的分子量并且具有至少三个羟基。

一方面，增稠剂为纤维素材料，其包括纤维素树脂的衍生物。适合的纤维素材料为羟乙基纤维素(HEC)。HEC为-CH₂OH基团转化为-CH₂OCH₂CH₂OCH₂CH₂OH基团并且-OH基团转化为-OCH₂CH₂OH基团的纤维素的衍生物。可商购获得许多等级的HEC，其随着分子量和衍生化程度而变化，这继而导致不同的溶液粘度(通常在2％的固体水溶液下测量)。适合的HEC为来自Dow Chemical(Midland,MI)的Cellosize^TM和来自Ashland Chemical(Covington,KY)的Aqualon^TM。

其它适合的纤维素增稠剂包括甲基纤维素、乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羟丙基纤维素和阴离子(盐)形式(如羧甲基纤维素钠)、纤维素的二羟丙基醚(参见，例如，第4,096,326号美国专利)。

除了纤维素材料之外，适合的多羟基聚合物包括玉米淀粉或者改性的玉米淀粉、马铃薯淀粉或者改性的马铃薯淀粉以及果胶或者改性的果胶。

增稠剂可以是聚丙烯酰胺。适合的聚丙烯酰胺增稠剂可以选自丙烯酰胺和丙烯酸铵的共聚物；丙烯酰胺或者甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰基氧基乙基三甲基卤化铵(例如氯化物)的共聚物；以及丙烯酰胺和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸的共聚物。可以在交联剂存在下制备这些共聚物，其中示例性的交联剂包括二乙烯基苯、四烯丙氧基乙烷、亚甲基双丙烯酰胺、二烯丙基醚、聚烯丙基聚甘油醚或者糖系列的醇的烯丙基醚，所述糖系列的醇如赤藓糖醇、季戊四醇、阿糖醇、甘露醇、山梨醇和葡萄糖。参见，例如，第2,798,053号和第2,923,692号美国专利。聚丙烯酰胺可以是离子型的并且用中和剂进行中和，所述中和剂例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或者胺(如三乙醇胺或者单乙醇胺)。可以通过下述来制备离子型聚丙烯酰胺：使用偶氮二异丁腈类型的引发剂经由自由基路线，将丙烯酰胺与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸钠进行共聚合，以及从醇(例如叔丁醇)中沉淀。可以通过下述获得丙烯酰胺与甲基丙烯酰基氧基乙基三甲基氯化铵的交联共聚物：将丙烯酰胺与用氯代甲烷季铵化的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的共聚合，然后与包含烯属不饱和基(例如亚甲基双丙烯酰胺)的化合物交联。

增稠剂可以是聚丙烯酸。适合的聚丙烯酸增稠剂可商购获得。例如，Lubrizol(Wickliffe,Ohio)售卖其由聚丙烯酸制备的Carbopol^TM合成增稠剂。可以中和聚丙烯酸，以便调节其增稠性能。例如，可以使用例如氢氧化铵由铵离子中和聚丙烯酸。AshlandChemical出售其Carbomer^TM系列的交联的聚丙烯酸。再次，这些聚合物需要被中和，以提供有效的增稠性能。

增稠剂可以是树胶或其衍生物。实例包括槐豆胶和衍生物、瓜尔胶和衍生物以及黄原胶和衍生物。示例性的树胶衍生物包括磺化的树胶(例如磺化的瓜尔胶)、羟丙基衍生的树胶(例如羟丙基瓜尔胶)、阳离子衍生物(例如阳离子瓜尔胶)。

增稠剂可以是疏水改性的增稠剂。一方面，增稠剂包含诸如疏水性烷基链的疏水基团，其中此类增稠剂的适合的实例包括疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯(HEUR)聚合物、疏水改性的碱溶性乳液(HASE)聚合物、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)和疏水改性的聚丙烯酰胺(HMPA)。HEUR聚合物是二异氰酸酯与用疏水性烃基封端的聚氧乙烯的线性反应产物。HASE聚合物是(甲基)丙烯酸的均聚物，或者(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯或用疏水性乙烯基单体改性的马来酸的共聚物。HMHEC指用疏水性烷基链改性的羟乙基纤维素。HMPA指丙烯酰胺与用疏水性烷基链(N-烷基丙烯酰胺)改性的丙烯酰胺的共聚物。

一方面，本公开内容的流体组合物包括有机酸或无机酸的无机盐。适合的有机酸的无机盐包括柠檬酸铵、乙酸钙、乙酸铜、柠檬酸铜、柠檬酸镁、三聚氰胺磷酸盐、乙酸镍、乙酸钾、柠檬酸钾、乙酸钠、酒石酸氢钠、乙酸锶、磷酸脲以及乙酸锌。

存在于组合物中的无机组分的量可以在宽范围内变化。基于存在于组合物中的固体总重量，无机组分可以构成该重量的1％至约15％。在不同实施方案中，无机组分为组合物的固体组分的总重量的至少2％、或者至少3％、或者至少4％、或者至少5％、或者至少6％、或者至少7％、或者至少8％、或者至少9％、或者至少10％、或者至少11％、或者至少12％、或者至少13％、或者至少14％或者至少15％。在不同实施方案中，无机组分占存在于组合物中的固体的总重量的不超过30％、或者25％、或者20％、或者15％或者不超过10％。如先前所述，在一个实施方案中，无机组分为无机盐。

一方面，本公开内容的流体组合物包括可与水混溶的非挥发性有机溶剂。如本文使用，为液体的非挥发性材料或溶剂具有大于水的沸点，即大于100℃。示例性有机溶剂为乙二醇单丁基醚，也称为BUTYL CELLOSOLVE^TM。

如先前所述，本公开提供包含水和固体的浓缩组合物，所述固体包含选自两性表面活性剂的第一表面活性剂、选自阴离子表面活性剂的第二表面活性剂以及选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂，所述第三表面活性剂与第一表面活性剂和第二表面活性剂不同。任选地，第三表面活性剂(而非第一或者第二表面活性剂)为氟表面活性剂。第三表面活性剂可以为氟化或者全氟化的阴离子氟表面活性剂，而浓缩物的第二(阴离子的)表面活性剂是非氟化的。可选地，第三表面活性剂可以是氟化或者全氟化的两性表面活性剂，而浓缩物的第一(两性的)表面活性剂是非氟化的。氟化的表面活性剂将包含一些C-F键，并且可以仅包含C-F键(在这种情况下，其是全氟化的)，以及可以包含一些C-H键(在这种情况下，其是含氢氟烃的分子)。

除了本文确定的两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的氟化形式以外，可以包含于本公开内容的浓缩物或者组合物中的其它示例性氟表面活性剂包括Captstone^TM氟表面活性剂和Forafac^TM氟表面活性剂，它们二者都来自DuPont(Wilmington,DE)。其它示例性氟表面活性剂为在美国专利公开号US 20130112908；US 20120255651；US20110232924；US20110091408；US 20100168318以及美国专利号US 8,287,752；US 8,039,677；US 7,977,426和US 7,989,568中的任一个所公开的那些。

然而，在另一实施方案中，第三表面活性剂不是氟表面活性剂。应当谨慎使用含氟化合物，因为它们可能具有非期望的生物持久性特征和/或它们可以分解成有害材料。在一个实施方案中，本发明的浓缩物和组合物不包含任何氟烃，而在另一实施方案中，本发明的浓缩物和组合物不包含任何卤化碳。

制剂

本公开内容提供了呈浓缩形式以及呈稀释(即用的)形式的材料制造流体，例如金属切削流体。浓缩形式可以用各种组分的量来描述，其中这些量是相对于浓缩物中存在的表面活性剂的总量。

例如，对于每重量份的表面活性剂(例如，对于每1g，或每1kg等的表面活性剂)，浓缩物可以含有1重量份至10重量份的防锈剂。因此，如果浓缩物含有10克表面活性剂，则浓缩物也可以含有10克至100克防锈剂。任选地，浓缩物含有至少1重量份、或至少2重量份、或至少3重量份、或至少4重量份、或至少5重量份的防锈剂(相对于1重量份的表面活性剂)，并且可以含有少于10重量份、或少于9重量份、或少于8重量份、或少于7重量份、或少于6重量份、或少于5重量份的防锈剂。在示例性实施方案中，对于每1克存在于浓缩物中的总表面活性剂，浓缩物含有1重量份至10重量份、或2重量份至8重量份、或3重量份至7重量份、或4重量份至6重量份的防锈剂，例如亚硝酸钠。

对于每重量份的表面活性剂，浓缩物可以含有0.1重量份至0.5重量份的增稠剂。因此，如果浓缩物含有10克表面活性剂，则浓缩物也可以含有1克至5克增稠剂。任选地，浓缩物含有至少0.1重量份、或至少0.2重量份、或至少0.3重量份、或至少0.4重量份的增稠剂(相对于1重量份的表面活性剂)，并且可以含有少于0.5重量份、或少于0.4重量份、或少于0.3重量份的增稠剂。在示例性实施方案中，对于每1克存在于浓缩物中的总表面活性剂，浓缩物含有0.1重量份至0.5重量份、或0.2重量份至0.4重量份的增稠剂，例如羟乙基纤维素。

对于每重量份的表面活性剂，浓缩物可以含有0.05重量份至0.25重量份的无机盐。因此，如果浓缩物含有10克总的表面活性剂，则浓缩物也可以含有0.5克至2.5克无机盐。任选地，浓缩物含有至少0.05重量份、或至少0.1重量份、或至少0.15重量份、或至少0.2重量份的无机盐(相对于存在于浓缩物中的1重量份的表面活性剂)，并且可以含有小于0.25重量份、或小于0.2重量份、或小于0.15重量份、或小于0.1重量份的无机盐。在示例性实施方案中，浓缩物含有0.05重量份至0.25重量份、或0.1重量份至0.2重量份的无机盐，例如氯化钙。

对于每重量份的表面活性剂，浓缩物可以含有0.01重量份至0.1重量份的非挥发性的水溶性有机溶剂。因此，如果浓缩物含有10克总的表面活性剂，则浓缩物也可以含有0.1克至1克有机溶剂。任选地，所述浓缩物含有至少0.01重量份、或至少0.02重量份、或至少0.03重量份、或至少0.04重量份、或至少0.05重量份、或至少0.06重量份、或至少0.07重量份的有机溶剂(相对于存在于所述浓缩物中的1重量份表面活性剂)，并且可以含有小于0.1重量份、或小于0.09重量份、或小于0.08重量份、或小于0.07重量份、或小于0.06重量份、或小于0.05重量份的有机溶剂。在示例性实施方案中，浓缩物含有0.01重量份至0.1重量份、或0.02重量份至0.9重量份、或0.03重量份至0.8重量份的有机溶剂，例如乙二醇丁基醚。

对于每重量份的表面活性剂，浓缩物可以含有0.2重量份至1.0重量份的消泡剂。因此，如果浓缩物含有10克总的表面活性剂，则浓缩物也可以含有2克至10克消泡剂。任选地，浓缩物含有至少0.2重量份、或至少0.3重量份、或至少0.4重量份、或至少0.5重量份的消泡剂(相对于存在于浓缩物中的1重量份的表面活性剂)，并且可以含有小于1.0重量份、或小于0.9重量份、或小于0.8重量份、或小于0.7重量份、或小于0.6重量份的消泡剂。在示例性实施方案中，浓缩物含有0.2重量份至1.0重量份、或0.3重量份至0.8重量份、或0.4重量份至0.6重量份的消泡剂，例如硅酮消泡剂。

浓缩物还将还有水。水的量可以变化，但通常为浓缩物的5重量％至50重量％。换而言之，100克的浓缩物将包括5克至50克的水。在任选的实施方案中，浓缩物为至少5重量％、或至少10重量％、或至少15重量％、或至少20重量％、或至少25重量％水，而在其它任选的实施方案中，浓缩物为小于50重量％、或小于45重量％、或小于40重量％、或小于35重量％、或小于30重量％水。

本公开内容还提供了稀释形式的浓缩物，其准备用于材料制造工艺，例如金属切削操作。在任选的实施方案中，浓缩物的稀释形式已经被充分稀释，使得它们的水含量为75％至99％。浓缩物的稀释形式可以通过将浓缩物与等体积的水(1倍稀释)合并来稀释，或者通过2倍、或3倍、或4倍、或5倍、或6倍、或7倍、或8倍、或9倍、或10倍、或11倍、或12倍、或13倍、或14倍、或15x、或16倍、或17倍、或18倍、或19倍、或20倍稀释，以及通过选择这些值中的任两个提供的范围来制备。例如，稀释形式可以通过5倍至15倍的稀释来制备，即向每体积的浓缩物中添加5体积至15体积的水，或者向每重量的浓缩物中添加5重量至15重量的水。

在一个实施方案中，本公开提供包含水和固体的组合物，所述固体包含至少一种表面活性剂，例如两性第一表面活性剂、阴离子第二表面活性剂以及选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂，所述第三表面活性剂与第一表面活性剂和第二表面活性剂不同。在任选实施方案中：水占组合物的75wt％至95wt％；例如，水占组合物的75wt％至80wt％，或者水占组合物的80wt％至85wt％，或者水占组合物的85wt％至90wt％，或者水占组合物的95wt％至95wt％。在任选实施方案中：两性表面活性剂占固体的10wt％至30wt％，或者占固体的15wt％至25wt％；例如，两性表面活性剂占固体的10wt％至15wt％，或者两性表面活性剂占固体的15wt％至20wt％，或者两性表面活性剂占固体的20wt％至25wt％，或者两性表面活性剂占固体的25wt％至30wt％。在任选实施方案中，两性表面活性剂占组合物的1wt％至5wt％。在任选实施方案中，阴离子表面活性剂占固体的45wt％至85wt％；例如，阴离子表面活性剂占固体的45wt％-55wt％，或者阴离子表面活性剂占固体的55wt％-65wt％，或者阴离子表面活性剂占固体的65wt％-75wt％，或者阴离子表面活性剂占固体的75wt％-85wt％。在任选实施方案中，阴离子表面活性剂占组合物的5wt％至25wt％。

在其它任选实施方案中，两性表面活性剂为选自椰油二甲基磺基丙基甜菜碱、月桂基甜菜碱和椰油酰氨基丙基甜菜碱的一种或者多种甜菜碱；阴离子表面活性剂为选自下述的一种或多种表面活性剂：月桂基磺基琥珀酸铵、月桂基硫酸钠、月桂醇醚硫酸酯钠、月桂基醚硫酸钠、月桂基醚硫酸铵、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、月桂基肌氨酸钠、月桂基硫酸铵、油基琥珀酸钠、十二烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、辛基硫酸钠以及十二烷基苯磺酸钠；组合物还包含无机盐，其中任选地无机盐占固体的2wt％至20wt％；组合物还包含增稠剂，其中任选地增稠剂占固体的0.1wt％至5wt％。

如先前所述，本公开内容的组合物既包含两性表面活性剂(以及任选地多种两性表面活性剂)又包含阴离子表面活性剂(以及任选地多种阴离子表面活性剂)。一方面，一种或者多种两性表面活性剂在组合物中占的重量与一种或者多种阴离子表面活性剂大约相等。在其它方面，以及再次以重量为基础进行测量，两性表面活性剂比阴离子表面活性剂占组合物总重量的较少重量，其中在不同实施方案中，两性表面活性剂占阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的总重量的1％至50％、或者5％至40％、或者10％至30％或者15％至25％。

当组合物包含两种两性表面活性剂或者两种阴离子表面活性剂时，两种表面活性剂不一定以相等的重量存在。在不同实施方案中，组合物包含第一和第二阴离子表面活性剂，其中第一表面活性剂提供第一和第二表面活性剂的总重量的1％至50％。在其它实施方案中，第一表面活性剂提供第一和第二阴离子表面活性剂的总重量的1-40％、或者1％-30％、或者1％-20％、或者1％至10％或者1％至5％。同样地，在不同实施方案中，组合物包含第一和第二两性表面活性剂，其中第一两性表面活性剂提供第一和第二表面活性剂的总重量的1％至50％，以及在其它实施方案中，第一两性表面活性剂提供第一和第二两性表面活性剂的总重量的1％-40％、或者1％-30％、或者1％-20％、或者1％至10％或者1％至5％。

在一个实施方案中，本公开内容的材料制造流体(例如金属切割流体组合物)中包含两种两性表面活性剂的混合物。例如，可以使用任何先前所述的两性表面活性剂的混合物。当组合物中存在两种两性表面活性剂时，这两种表面活性剂将基于组合物中各表面活性剂的重量以相对量存在。例如，如果组合物包含相等重量的两种两性表面活性剂，那么这两种表面活性剂以1:1的重量比存在。如果组合物包含的第一表面活性剂是第二表面活性剂的两倍，那么这两种表面活性剂以1:2的重量比存在。如果第二表面活性剂以相对于第一表面活性剂的重量的可允许的重量范围内存在，并且所述范围为“等于第一表面活性剂的重量”至“是第一表面活性剂的重量的两倍”，则这两种表面活性剂以1:(1-2)的重量比存在。

如以上所述，在一个实施方案中，本公开提供组合物中两种两性表面活性剂的存在。在不同实施方案中，这两种两性表面活性剂可以以任何以下相对量存在：1:1；1:(1-5)；1:(1-10)；1:(1-15)；1:(1-20)；1:(1-25)；1:(1-30)；1:(5-10)；1:(5-15)；1:(5-20)；1:(5-25)；1:(5-30)；1:(10-15)；1:(10-20)；1:(10-25)；1:(10-30)；1:(15-20)；1:(15-25)；1:(15-30)；1:(20-25)以及1:(25-30)。

在一个实施方案中，本公开内容的材料制造流体(例如金属切割流体组合物)中包含两种阴离子表面活性剂的混合物。例如，可以使用任何先前所述的阴离子表面活性剂的混合物。当组合物中存在两种阴离子表面活性剂时，这两种表面活性剂将基于组合物中各表面活性剂的重量以相对量存在。例如，如果组合物包含相等重量的两种阴离子表面活性剂，那么这两种表面活性剂以1:1的重量比存在。如果组合物包含的第一表面活性剂是第二表面活性剂的两倍，那么这两种表面活性剂以1:2的重量比存在。如果第二表面活性剂以相对于第一表面活性剂的重量的可允许的重量范围内存在，并且所述范围为“等于第一表面活性剂的重量”至“是第一表面活性剂的重量的两倍”，则这两种表面活性剂以1:(1-2)的重量比存在。

如以上所述，在一个实施方案中，本公开提供组合物中两种阴离子表面活性剂的存在。在不同实施方案中，这两种阴离子表面活性剂可以以任何以下相对量存在：1:1；1:(1-5)；1:(1-10)；1:(1-15)；1:(1-20)；1:(1-25)；1:(1-30)；1:(5-10)；1:(5-15)；1:(5-20)；1:(5-25)；1:(5-30)；1:(10-15)；1:(10-20)；1:(10-25)；1:(10-30)；1:(15-20)；1:(15-25)；1:(15-30)；1:(20-25)以及1:(25-30)。

在一个实施方案中，本公开提供材料制造流体(例如金属切割流体浓缩组合物)，所述材料制造流体包含10wt％-25wt％的第一阴离子表面活性剂，任选地诸如十二烷基苯磺酸钠的磺酸盐表面活性剂，任选地12wt％-23wt％或者任选地15wt％-20wt％的第一阴离子表面活性剂；5wt％-15wt％的两性表面活性剂，任选地诸如椰油酰氨基丙基甜菜碱的甜菜碱表面活性剂，任选地7wt％-13wt％或者任选地7wt％-11wt％的甜菜碱表面活性剂；1wt％-10wt％的第二阴离子表面活性剂，任选地诸如月桂醇醚硫酸酯钠或者十二烷基硫酸钠的硫酸盐表面活性剂，任选地2wt％-8wt％或者3wt％-7wt％的第二阴离子表面活性剂；高至约5wt％的有机溶剂，任选地诸如乙二醇丁醚的乙二醇醚，任选地1wt％-4wt％或者2wt％-3wt％的乙二醇醚；2wt％-15wt％的诸如纤维素增稠剂的增稠剂，例如羟乙基纤维素，任选地4wt％-12wt％或者6wt％-10wt％的增稠剂；高至约10wt％的氯化钙，任选地2wt％-7wt％或者3wt％-6wt％的氯化钙。任选地，浓缩物可以包含高至约5wt％的量的第三阴离子表面活性剂，如辛基硫酸钠。水也将存在于浓缩物中。浓缩物的总的非水含量为约25wt％-75wt％、或者约30wt％-70wt％、或者约35wt％-55wt％、或者约40wt％-50wt％(在最后的情况下，水含量为50wt％-40wt％)。

在一个实施方案中，本公开内容提供了组合物，其包含浓度为0.1wt％-0.3wt％的第一阴离子表面活性剂(即，在100g组合物中0.1g-0.3g的第一阴离子表面活性剂，即，1000ppm-3000ppm的第一阴离子表面活性剂)、浓度为0.01wt％-0.10wt％的不同于第一阴离子表面活性剂的第二阴离子表面活性剂(即，100ppm-1000ppm的第二阴离子表面活性剂)、浓度为0.05-0.15的两性表面活性剂(即，500ppm-1500ppm的两性表面活性剂)和浓度为0.1wt％-0.3wt％的防锈剂(即，1000ppm-3000ppm的防锈剂)。组合物任选地还含有浓度为0.05wt％-0.15wt％的增稠剂(500ppm-1500ppm的增稠剂)，和/或浓度为0.01wt％-0.1wt％的无机盐(100ppm-1000ppm的无机盐)，和/或浓度为0.01wt％-0.1wt％的非挥发性有机溶剂(100ppm-1000ppm的非挥发性有机溶剂)，和/或浓度为0.05wt％-0.2wt％的消泡剂(即，500ppm-2000ppm的消泡剂)。在一个实施方案中，组合物含有这些组分中的每一种，即第一阴离子表面活性剂、第二阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、防锈剂、增稠剂、无机盐、非挥发性有机溶剂和消泡剂中的每一种。在一个实施方案中，所述组合物含有这些组分中的每一种，即第一阴离子表面活性剂(其为含磺酸盐的表面活性剂)、第二阴离子表面活性剂(其为含硫酸盐的表面活性剂)、两性表面活性剂(其为含甜菜碱的表面活性剂)、防锈剂、增稠剂(其为纤维素增稠剂)、无机盐、非挥发性有机溶剂和消泡剂中的每一种。在一个实施方案中，所述组合物含有这些组分中的每一种，即，第一阴离子表面活性剂(其为含磺酸盐的表面活性剂)、第二阴离子表面活性剂(其为含硫酸盐的表面活性剂)、两性表面活性剂(其为含甜菜碱的表面活性剂)、防锈剂(其为亚硝酸钠)、增稠剂(其为羟乙基纤维素)、无机盐(其为氯化钙)、非挥发性有机溶剂(其为乙二醇丁基醚)和消泡剂(其为硅酮消泡剂)中的每一种。

在一个实施方案中，本公开内容提供了组合物，其包含浓度为约0.2wt％的第一阴离子表面活性剂(即，在100g组合物中约0.2g的第一阴离子表面活性剂，即，约2000ppm的第一阴离子表面活性剂)、浓度为约0.05wt％的不同于第一阴离子表面活性剂的第二阴离子表面活性剂(即，约500ppm的第二阴离子表面活性剂)，浓度为约0.09wt％的两性表面活性剂(即，约900ppm的两性表面活性剂)、以及浓度为约0.2wt％的防锈剂(即，约2000ppm的防锈剂)。组合物任选地还含有浓度为0.05wt％-0.15wt％的增稠剂(500-1500ppm增稠剂)或约800ppm增稠剂，和/或浓度为0.01wt％-0.1wt％的无机盐(100ppm-1000ppm无机盐)或约400ppm无机盐，和/或浓度为0.01wt％-0.1wt％的非挥发性有机溶剂(100ppm-1000ppm非挥发性有机溶剂)或约200ppm非挥发性有机溶剂，和/或浓度为0.05wt％-0.2wt％的消泡剂(即，500ppm-2000ppm的消泡剂)或约1000ppm的消泡剂。在一个实施方案中，组合物含有这些组分中的每一种，即第一阴离子表面活性剂、第二阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、防锈剂、增稠剂、无机盐、非挥发性有机溶剂和消泡剂中的每一种。在一个实施方案中，所述组合物含有这些组分中的每一种，即第一阴离子表面活性剂(其为含磺酸盐的表面活性剂)、第二阴离子表面活性剂(其为含硫酸盐的表面活性剂)、两性表面活性剂(其为含甜菜碱的表面活性剂)、防锈剂、增稠剂(其为纤维素增稠剂)、无机盐、非挥发性有机溶剂和消泡剂中的每一种。在一个实施方案中，所述组合物含有这些组分中的每一种，即，第一阴离子表面活性剂(其为含磺酸盐的表面活性剂)、第二阴离子表面活性剂(其为含硫酸盐的表面活性剂)、两性表面活性剂(其为含甜菜碱的表面活性剂)、防锈剂(其为亚硝酸钠)、增稠剂(其为羟乙基纤维素)、无机盐(其为氯化钙)、非挥发性有机溶剂(其为乙二醇丁基醚)和消泡剂(其为硅酮消泡剂)中的每一种。

以下是本公开内容的组合物的一些另外的示例性实施方案，其中金属切削组合物和金属冷却组合物可互换地使用：

1)金属切削组合物，包含水、第一表面活性剂、诸如纤维素增稠剂的增稠剂和防锈剂。

2)金属切削组合物，包含水、第一表面活性剂、诸如氯化钙的无机盐和防锈剂。

3)如实施方案1至2中任一项所述的金属冷却组合物，其中所述第一表面活性剂为阴离子表面活性剂。

4)如实施方案1至3中任一项所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为包含磺酸根的阴离子表面活性剂。

5)如实施方案1至4中任一项所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

6)如实施方案1至5中任一项所述的组合物，包含第三表面活性剂，其中所述第二表面活性剂为两性表面活性剂。

7)如实施方案1至6中任一项所述的组合物，包含第二表面活性剂，其中所述第二表面活性剂为包含甜菜碱基团的两性表面活性剂。

8)如实施方案1至7中任一项所述的组合物，包含第二表面活性剂，其中所述第二表面活性剂为椰油酰氨基丙基甜菜碱。

9)如实施方案1至8中任一项所述的组合物，包含第三表面活性剂，其中所述第三表面活性剂为阴离子表面活性剂。

10)如实施方案1至9中任一项所述的组合物，包含第三表面活性剂，其中所述第三表面活性剂为包含硫酸根的阴离子表面活性剂。

11)如实施方案1至10中任一项所述的组合物，包含第三表面活性剂，其中所述第三表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠。

12)如实施方案1至11中任一项所述的组合物，其中所述防锈剂为亚硝酸钠。

13)如权利要求1至12中任一项所述的组合物，包含为纤维素增稠剂的增稠剂，其中所述纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

14)如实施方案1至13中任一项所述的组合物，包含消泡剂。

15)如实施方案1至14中任一项所述的组合物，包含消泡剂，其中所述消泡剂为硅酮聚合物。

16)如实施方案1至15中任一项所述的组合物，包含含有磺酸根的第一表面活性剂和含有硫酸根的第二表面活性剂。

如下讨论，本公开内容还提供了机械加工金属的方法，其包括将包含实施方案1至16中任一项所述的组合物的组合物以有效地使热量从机械加工的金属散发的量和时间应用于机械加工的金属的片。机械加工过程可以实现金属的切削，因此被称为切削过程。加工过程可以是拉削、攻丝、滚铣、切削、钻削、铣削、车削、锯削、珩磨或磨削中的任何一种，它们是可用于本公开内容的方法中的机械加工过程的实例。

以下是本公开内容的组合物的一些另外的示例性实施方案。组合物包含水、第一表面活性剂、增稠剂和防锈剂。第一表面活性剂可以是阴离子表面活性剂，例如含磺酸盐或硫酸盐的表面活性剂。任选地，第一表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。任选地，第一表面活性剂是月桂醇醚硫酸钠。不是阴离子表面活性剂，第一表面活性剂可以是两性表面活性剂，例如含甜菜碱的表面活性剂，例如椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中每一种都是阴离子表面活性剂，例如，其中两种表面活性剂是含硫酸盐的表面活性剂和含磺酸盐的表面活性剂，例如月桂醇醚硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中一种是阴离子表面活性剂，另一种是两性表面活性剂，例如含硫酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂，其中含硫酸盐的阴离子表面活性剂可以是月桂醇醚硫酸钠，含甜菜碱的两性表面活性剂可以是椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中一种是阴离子表面活性剂，另一种是两性表面活性剂，例如含磺酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂，其中含磺酸盐的阴离子表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠，含甜菜碱的两性表面活性剂可以是椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含三种表面活性剂，三种表面活性剂中的两种是不同的阴离子表面活性剂，三种表面活性剂中的一种是两性表面活性剂，其中这三种表面活性剂可以任选地是含硫酸盐的表面活性剂、含磺酸盐的表面活性剂和含甜菜碱的表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸钠，月桂醇醚硫酸钠和椰油酰氨基丙基甜菜碱。当存在时，含磺酸盐的表面活性剂可以以约1800ppm，例如1000ppm-3000ppm的浓度存在。当存在时，含硫酸盐的表面活性剂可以以约500ppm，例如100ppm-1000ppm的浓度存在。当存在时，两性表面活性剂可以以约900ppm，例如500ppm-1500ppm的浓度存在。组合物将含有有效量的如本文所述的防锈剂，其中防锈剂可以是例如亚硝酸钠。防锈剂的浓度可以是约100ppm-5000ppm、或约1000ppm-3000ppm、或约2000ppm。本文描述了增稠剂，并且增稠剂可以是例如纤维素增稠剂，例如羟乙基纤维素。增稠剂在组合物中的浓度可以是约100ppm-2000ppm、或约500ppm-1500ppm、或约800ppm。组合物可以任选地含有，并且在一个实施方案中确实含有如本文所述的消泡剂。示例性消泡剂是硅酮聚合物。当存在时，消泡剂可以以约100ppm-5000ppm、或约500ppm-2000ppm、或约1000ppm的浓度存在。

以下是本公开内容的组合物的一些另外的示例性实施方案。组合物包含水、第一表面活性剂、无机盐和防锈剂。第一表面活性剂可以是阴离子表面活性剂，例如含磺酸盐或硫酸盐的表面活性剂。任选地，第一表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。任选地，第一表面活性剂是月桂醇醚硫酸钠。不是阴离子表面活性剂，第一表面活性剂可以是两性表面活性剂，例如含甜菜碱的表面活性剂，例如椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中每一种都是阴离子表面活性剂，例如，其中两种表面活性剂是含硫酸盐的表面活性剂和含磺酸盐的表面活性剂，例如月桂醇醚硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中一种是阴离子表面活性剂，另一种是两性表面活性剂，例如含硫酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂，其中含硫酸盐的阴离子表面活性剂可以是月桂醇醚硫酸钠，含甜菜碱的两性表面活性剂可以是椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含两种表面活性剂，其中一种是阴离子表面活性剂，另一种是两性表面活性剂，例如含磺酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂，其中含磺酸盐的阴离子表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠，含甜菜碱的两性表面活性剂可以是椰油酰氨基丙基甜菜碱。任选地，组合物可以包含三种表面活性剂，三种表面活性剂中的两种是不同的阴离子表面活性剂，三种表面活性剂中的一种是两性表面活性剂，其中这三种表面活性剂可以任选地是含硫酸盐的表面活性剂、含磺酸盐的表面活性剂和含甜菜碱的表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸钠，月桂醇醚硫酸钠和椰油酰氨基丙基甜菜碱。当存在时，含磺酸盐的表面活性剂可以以约1800ppm，例如1000ppm-3000ppm的浓度存在。当存在时，含硫酸盐的表面活性剂可以以约500ppm，例如100ppm-1000ppm的浓度存在。当存在时，两性表面活性剂可以以约900ppm，例如500ppm-1500ppm的浓度存在。组合物将含有有效量的如本文所述的防锈剂，其中防锈剂可以是例如亚硝酸钠。防锈剂的浓度可以是约100ppm-5000ppm、或约1000ppm-3000ppm、或约2000ppm。本文描述了无机盐，并且无机盐可以例如为氯化钙。无机盐在组合物中的浓度可以是约50ppm-2000ppm、或约100ppm-1000ppm、或约400ppm。组合物可以任选地含有，并且在一个实施方案中确实含有如本文所述的消泡剂。示例性消泡剂是硅酮聚合物。当存在时，消泡剂可以以约100ppm-5000ppm、或约500ppm-2000ppm、或约1000ppm的浓度存在。

制造方法

一方面，本公开内容提供了制备材料制造流体的方法，例如金属切削流体浓缩物组合物和如本文所确定的相应的金属切削流体组合物。通常，通过将水与选自阴离子表面活性剂和两性表面活性剂的一种或多种表面活性剂以及可选成分组合来制备浓缩物。通过用水或者水溶液稀释浓缩物来制备组合物。

在一个实施方案中，通过将为两性表面活性剂的第一表面活性剂、为阴离子表面活性剂的第二表面活性剂以及选自两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的第三表面活性剂组合来制备浓缩物，其中所述第三表面活性剂不同于第一或者第二表面活性剂。浓缩物可以任选地包含其它表面活性剂，即，第四、第五等表面活性剂。此外，或者可选地，除了表面活性剂以外，浓缩物可以包含活性成分，例如无机组分、有机溶剂和增稠剂。组合物是基于水的，换言之，它们是水性组合物，因为载体主要为水。可以通过任何下述方法来制备组合物。

在一个实施方案中，提供盛水的容器。这种容器容纳约5Kg至20Kg的水。该方法可以按比例扩大或者缩小，以便提供期望量的流体浓缩物。水的起始量为浓缩物中水的总量的约5-40％，或者约10-30％。水可以处于环境温度下或者它可以处于升高的温度下。可以使用低于水的沸点的升高的温度，即，低于100℃、或者低于90℃、或者低于80℃、或者低于70℃。可以使用超过环境温度的升高的温度，例如，高于25℃、或者高于30℃、或者高于40℃、或者高于50℃、或者高于60℃、或者高于70℃。

然后将一种或多种表面活性剂添加至水中。在一个实施方案中，将两性表面活性剂添加至水中，然后顺序添加第一和第二阴离子表面活性剂。在可选实施方案中，首先向水中添加阴离子表面活性剂，然后添加两性表面活性剂，其后添加第二阴离子表面活性剂或者第二两性表面活性剂。在另一实施方案中，顺序添加第一和第二阴离子表面活性剂，然后添加两性表面活性剂。

在将表面活性剂添加至水中后，搅拌所得的混合物以提供均匀或者接近均匀的状态。可以缓慢或者剧烈地进行搅拌，但是，在任何一种情况下，优选不产生过量的泡沫。泡沫通常由混合物中截留空气所引起，其中当在混合过程期间产生显著的涡流时和/或当搅拌装置重复进出混合物时，空气倾向于被截留。当混合物的粘度较大时，泡沫保持也倾向于更强。优选避免这些情况，以使泡沫产生最小化。为了确保良好的混合，在添加各表面活性剂之后，可以采用约15-60分钟的搅拌时间。

根据制备浓缩物的容器周围的隔热物的存在或者不存在，混合物的温度可以在添加表面活性剂和搅拌步骤期间下降。可选地，可以通过例如对容纳浓缩物的容器的侧面和/或底部维持轻微加热，将混合物的温度维持在水的原始温度或者接近水的原始温度。可选地或者此外，可将加热线圈置于容器内，以根据需要增加或者回收来自浓缩物的热量。

由于向水中添加表面活性剂，混合物的粘度将趋于增加。在所有其它因素都等同的情况下，增加粘度的溶液将倾向于比较低粘度的溶液更易于截留空气。为了降低混合物的粘度，可以在添加第一、第二或者第三表面活性剂中的任一种之后将额外的水添加至混合物中。例如，可在第一次添加表面活性剂之后，将浓缩物中水的总量的约5-40％或者约10-30％的水量添加至混合物中。此外或者可选地，可在第二次添加表面活性剂之后，将浓缩物中水的总量的约5-40％或者约10-30％的水量添加至混合物中。

在所有添加剂都已经添加并且完全混入水中之后，可以将可选成分添加至所得的混合物中。例如，可以将诸如无机盐的无机组分添加至混合物中，然后搅拌以完全溶解无机组分。可以将可选成分添加至温的或者热的混合物中，或者在混合物已经冷却至室温后添加至其中。由于通常在室温下储存和使用浓缩物，通常在室温下将显著影响混合物的粘度或者流动特性的任何可选成分添加至混合物中。

可以将表面活性剂和可选成分以纯的形式(即，未与溶剂接触)添加至水中，或者以稀释的形式(即，与溶剂接触)进行添加，以提供所述成分的溶液、糊剂、分散剂等。在一个实施方案中，将表面活性剂以其在水中的固体含量的顺序添加至水中，其中首先添加更浓的成分。换言之，如果表面活性剂占50％的固体并且另一表面活性剂占25％的固体，则在将占25％固体的表面活性剂添加至混合物之前，将占50％固体的表面活性剂添加至水中。

可以以间歇、连续或者半连续模式制备浓缩物。在间歇模式中，将成分顺序地添加至盛有水的容器中，直到所有成分都已经添加，在这种情况下，已经制备了一批浓缩物。在连续模式中，通过管或者其它导管驱动水前进，并且沿着导管在不同的点将各成分添加至水中。例如，导管可以安装有T型阀，其中可以通过T型阀将成分送入水或者含水混合物中。导管也可以包含导管内的混合器(静态混合器或者管路混合器)，以在将成分添加至水或者含水混合物中之后促进产生均匀的混合物。例如，可以将水和第一表面活性剂送入管中并且通过混合器。通常，如果表面活性剂预先溶于水中，则静态混合器就足够了。否则，通常优选管路混合器。此后，将第二表面活性剂添加至混合器的导管下游，其再一次进行混合过程。最终，将第三表面活性剂添加至含水混合物中，然后根据需要进行混合，以提供包含三种表面活性剂的含水混合物。此后，可以通过例如T型阀将其它可选成分添加至导管中，然后适当地搅拌，以形成最终浓缩物。

为了促进不同成分的混合，并且使涡流形成最小化以及因此使泡沫形成最小化，可以在间歇反应器或者连续反应器内安装挡板。适合的混合设备(例如，搅拌器、叶轮、静态混合器、胶体磨和均化器)由例如Chemineer(Dayton,Ohio)和Sulzer(Winterthur,Switzerland)制备和售卖。

在连续方法的可选实施方案中，三个T型阀位于导管的始端，位于水被加入导管之后的位置。将第一、第二和第三表面活性剂通过三个T型阀之一各自递送进入导管。以这种方式，三种表面活性剂均基本上同时组合，然后所得的混合物通过导管内的管路混合器或者静态混合器，以提供均匀的含水混合物。然后根据需要将可选成分添加至均匀的含水混合物中，以提供最终浓缩物。

在连续或者间歇方法中，可以将水和/或含水混合物加热至超过环境温度的温度，例如，50℃至90℃的温度。可以通过本领域已知的常规方法完成加热。可以根据需要维持升高的温度，以促进成分的迅速混合，从而形成均匀的混合物。

因此，在一个实施方案中，本公开提供用于制备材料制造流体(例如金属切削流体浓缩组合物)的连续方法。该方法包括：提供连续反应器，将水注入连续反应器，向连续反应器中的水中添加期望的一种或多种表面活性剂，例如a)第一阴离子表面活性剂、b)第二两性表面活性剂以及c)选自阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的第三表面活性剂，所述第三表面活性剂与所述第一表面活性剂和所述第二表面活性剂不同；以及混合组分a)、b)和c)，以提供均匀的混合物。任选地，将连续反应器维持在超过50℃的温度下。还任选地，连续反应器中存在选自管路混合器和静态混合器的混合器。

使用方法

本发明提供了可用于材料制造(例如切削金属)过程中的制造流体，例如可用于金属切削的流体。在一个实施方案中，用水稀释本公开内容的流体浓缩物以提供可以应用于材料制造中涉及的工具的组合物，例如直接应用于金属的金属切削流体组合物。浓缩物将具有作为浓缩物中非水组分的总重量除以浓缩物的总重量测量的固体水平或者含量。当将水与浓缩物组合以形成金属切削流体组合物时，金属切削流体组合物将同样具有固体水平或者含量，其将低于浓缩物的固体水平或者含量。在不同实施方案中，通过将充足的水与浓缩物组合来形成组合物，以提供基于组合物的总重量具有以下固体重量百分数的金属切削流体组合物组合物：0.1％、或者0.5％、或者1％、或者1.5％、或者2％、或者2.5％、或者3％、或者3.5％、或者4％、或者4.5％、或者5％、或者5.5％、或者6％、或者6,5％、或者7％、或者7.5％、或者8％、或者8.5％、或者9％、或者9.5％、或者10％、或者10.5％、或者11％、或者11.5％、或者12％、或者12.5％、或者13％、或者13.5％、或者14％、或者14.5％、或者15％、或者15.5％、或者16％、或者16.5％、或者17％、或者17.5％、或者18％、或者18.5％、或者19％、或者20％，或者在任何两个上述固体百分值所提供的范围内的浓度，例如，0.5％至4％。

一方面，准备好的人将在储存中提供金属切削流体浓缩物，当需要切削金属时容易获得，并且获得将浓缩物与水结合以形成金属切削流体组合物的方法。任选地，如本文公开的金属切削流体浓度可以用水稀释以产生金属切削流体组合物。

切削流体维护包括检查可溶性油乳液的浓度(使用折射计)、pH(使用pH计)、杂油的量(液压油泄漏到切削流体系统中)和流体中微粒的量。保持流体所采取的动作包括添加补充浓缩物或水，撇除杂油，添加灭微生物剂以防止细菌生长，以及通过离心过滤颗粒。

冷却剂系统内的切削流体由于细菌生长而随时间降解，并且被来自机械加工操作的杂油和细金属碎屑污染。当通过常规的补充操作来保持流体变得不经济时，其被摒弃。在使流体流入下水道系统之前，应对其进行处理，以使流体组合物达到安全的处理水平。

一些金属比其它金属更难加工。不锈钢、外来合金和非常硬的金属需要来自切削流体的非常高水平的性能。其它金属(如黄铜和铝)易于用通用油加工。在涉及坚韧的低可加工性金属的情况下，使用具有优异的极压(EP)和抗焊接能力的高度添加的切削油是有利的。最常见地，这些油含有活性硫和氯以保护工具并确保良好的部件光洁度。在一个实施方案中，本发明的切削流体包括活性硫和/或氯。

对于黄铜、铝，许多碳钢和低合金钢，具有润滑添加剂，摩擦改性剂和温和EP/抗焊接性能的切削油是足够的。这些油通常用硫化脂肪(非活性)和/或氯化石蜡配制。活性切削油(含有活性硫)不应用于黄铜和铝，因为它们会使成品部件着色或变暗。为黄铜和铝配制的油通常被称为“非染色”油。在一个实施方案中，本发明的切削流体包括润滑添加剂、摩擦改性剂、硫化脂肪(非活性的)和氯化石蜡中的一种或多种。

容易的机械加工操作(车削、成形、钻削、铣削等)可以以较高的速度进行，并且仅适度的EP能力就需要高水平的冷却。可以用较低粘度、轻微添加的流体进行较温和的操作。难于机械加工的操作必须以较低的速度运行，并且需要大量的抗焊接保护。特别为最困难的操作设计(如线切削或拉削)的油通常粘度较高，并且装载有EP添加剂(如活性硫和氯)。

机器的类型也将决定一些切削油特性。例如，螺旋机器在润滑油和切削油之间经历严重的交叉污染。为此，这些机器经常在两用或三用油上运行，所述两用或三用油可用于润滑箱、液压系统和切削油槽。

研磨机、枪钻和深孔钻床机器需要较低粘度的油用于高冷却速率、良好的切屑和碎屑冲洗、通过工具的输送和高压应用而不起泡。CNC OEM可能由于切削流体与机器部件(例如密封件)之间的潜在不相容性而对切削油施加限制。无中心研磨机可能需要比表面研磨机更坚韧的流体。

通常，本公开内容的组合物可以以即用形式在材料制造过程期间应用。如本文使用，材料制造(也可以称为机械加工)是工具通过任何合适的方法与材料接触并用于改变材料的形状或表面，并且在材料和工具之间的接触点处产生热量的过程。实例包括用刀片切入材料中，用钻头在材料中钻孔，以及用车床去除材料的表面层。材料制造的另一个实例是冲压。组合物可以应用于正在制造的材料和/或与正在制造的材料接触的工具。应用过程的实例包括将组合物溢流、喷雾、滴落、雾化和擦刷到正在制造的部件和/或与正在制造的部件接触的相关工具上。正在制造的材料可以是例如金属、石材或塑料。在应用之后，组合物将使工具/材料界面保持在相对冷的温度下，使得对于制造的每种材料和进行制造的工具避免了损害，例如翘曲。组合物还可以提供润滑性质。

例如，当制造流体是金属切削流体时，流体根据金属加工过程(例如机械和冲压)的需要提供冷却剂和润滑剂性质。金属切削由于摩擦产生热量，这可以使材料变形。冷却剂对去除来自机器和材料的热量起作用，因此它可以加快切削过程，使机器更有效。除了冷却之外，切削流体还通过润滑刀具的切削刃和切屑之间的界面来帮助切削过程。通过防止在该界面处的摩擦，防止了一些热量产生。这种润滑还有助于防止将干扰随后切削的切屑被焊接到刀具上。根据工件材料，大多数金属加工和机械加工过程可以受益于切削流体的使用。

本公开内容的组合物在材料制造中提供以下益处中的一个或多个：将工件保持在稳定的温度(当加工至接近公差时这是关键的)；通过润滑加工边缘并减少顶部焊接，使切削尖端的寿命最大化；确保处理它(毒性、细菌和真菌)的人和处理后的环境的安全性；以及机器不建和刀具的防锈。

制造设备的一部分将与正在制造的工件接触。例如，制造设备可以具有在制造期间切削材料的刀片。刀片可以是金属，例如不锈钢，或者其可以是金刚石包壳的。或者，制造设备可以是车削工具，例如插销或钻，或抛光装置或砂磨装置。

因此，本公开内容提供如本文所述的递送制造流体(例如金属冷却组合物)的方法。在一个实施方案中，本公开内容提供了包括以下的方法：提供本公开内容的制造组合物，将所述组合物应用于正在制造的材料和用于制所述该材料的工具中的一个或两个上，以及在本公开内容的组合物的存在下用工具制造所述材料。所述方法在其中工具接触制造材料的界面处提供冷却和温度控制，和/或在该界面处提供润滑。

例如，本公开内容提供了用于制造固体材料(例如金属、石材、塑料)的方法，所述方法包括提供本公开内容的组合物，例如包含水、第一表面活性剂、增稠剂和防锈剂的组合物；将该组合物应用于正在制造的材料上，例如通过将组合物擦刷、喷涂或倾倒至材料上和/或进行制造的工具上，其中组合物将在制造工艺期间转移至工具/材料的界面；以及在所述组合物的存在下用工具制造所述材料。

作为另一个实例，本公开内容提供了用于制造固体材料(例如金属、石材、塑料)的方法，所述方法包括提供本公开内容的组合物，例如包含水、第一表面活性剂、无机盐和防锈剂的组合物；将该组合物应用于正在制造的材料上，例如通过将组合物擦刷、喷涂或倾倒至材料上和/或进行制造的工具上，其中组合物将在制造工艺期间转移到工具/材料的界面；以及在组合物的存在下用工具制造所述材料。

石材可以是例如花岗岩、石灰石、大理石、砂岩、板岩、玄武岩、石灰华或石英岩中的任一种。也可以使用本公开内容的组合物制造其它石材。

塑料可以是例如纯聚合物(例如聚丙烯和聚乙烯)、或塑料复合物(例如聚合物和石材的复合物，例如CORIAN^TM)。塑料可以是硅芯片或其它硅产品，例如半导体工业中使用的硅晶片或其它硅材料。

根据本公开内容的组合物及其使用方法实现以下中的一个或两个：a)减少在切削表面上产生的热量以改善产品的质量(例如，较少的毛刺、较平滑的切口、较少的变形(在塑料的情况下)；以及b)增加制造装置的寿命。在一个实施方案中，本公开内容的组合物含有少量油或不含油，因此它们的使用消除了与替代制造流体相关的基于有毒油的废物的处置问题。

提供以下实施例以说明本公开内容的实施方案，并且不应将其理解为限制本公开内容的实施方案。

实施例

在以下实施例中，所示的商业产品可以不具有如实施例中所使用的所示的固体含量或者中和。在这种情况下，可以用水稀释商业产品至指示的固体含量和/或根据需要用酸或者碱中和，以提供指示的中和形式。添加增稠剂以提供接近于全脂奶或者橙汁的粘度的最终粘度。

实施例1

向约10kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在用氢氧化钠中和后，在水中约9kg支链十二烷基苯磺酸钠(约60％固体)，例如来自Stepan Company的SULFONIC 100)、两性表面活性剂溶液(在水中约4.5kg椰油酰氨基丙基甜菜碱(约35％固体)，例如来自Stepan Company的AMPHOSOL CA)、热水(约9kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约11kg月桂基醚硫酸钠(约3％固体)，例如来自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703)以及无机盐溶液(在水中约2kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,Ashland Chemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的金属切削流体浓缩物。

实施例2

向约10kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约9kg十二烷基苯磺酸三乙醇胺(约53％固体)，CALSOFT T60(Pilot Chemical))、两性表面活性剂溶液(在水中约4.5kg椰油酰两性基乙酸钠(约35％固体)水溶液，AMPHITOL 20Y-B(Kao Chemicals))、热水(约6.5kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约14kg月桂基硫酸铵(约7％固体)，EMALAD-25R(Kao Chemicals))以及无机盐溶液(在水中约2kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如WALOCEL CRT,Dow Chemical)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例3

向约8kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约8.5kg月桂基磺基乙酸钠(约53％固体)，LATHANOL LAL flake(Stepan Co.))、两性表面活性剂溶液(在水中约6.3kg月桂基羟基磺基甜菜碱(约30％固体)，AMPHITOL 20HD,Kao Chemicals)、热水(约6.5kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约14kg辛基酚乙氧基化物硫酸钠(sodiumoctyl phenol ethoxylate sulfate)(约7％固体)，POE-3、POLY-STEP C-OP3S(StepanCo.))以及无机盐溶液(在水中约2kg氯化钙(约30％固体)水溶液，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,Ashland Chemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例4

向约8.5kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约9kg聚氧乙烯(10)壬基酚磷酸酯(约53％固体)，FOSFODET 9Q/22(Kao Chemicals))、两性表面活性剂溶液(在水中约5.3kg椰油酰两性基二丙酸二钠(约35％固体)，CRODATERIC CADP 38(Croda))、热水(约6kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约14kg二辛基磺基琥珀酸钠(约7％固体)，STEPWET DOS-70(Stepan Co.))以及无机盐溶液(在水中约3.3kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如WALOCEL CRT,Dow Chemical)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例5

向约15kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约5kg聚氧乙烯(8)辛基醚羧酸(约53％固体)，AKYPO LF2(Kao Chemical))、两性表面活性剂溶液(在水中约8.3kg椰油酰氨基丙基氧化胺(约30％固体)，CALOXAMINE CPO(Pilot Chemical))、热水(约14kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约7.5kg月桂酰肌氨酸钠(约20％固体)，MAPROSYL 30-B(Stepan Co.))以及无机盐溶液(在水中约3.3kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,Ashland Chemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例6

向约14kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约5.6kg油酸钾(约50％固体)，ICTEOL K-50(Kao Chemicals))、两性表面活性剂溶液(在水中约8.3kg椰油酰氨基丙基甜菜碱(约30％固体)，CALTAINE C-35(Pilot Chemical))、热水(约15kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约6kg的直链癸基取代的双磺化的二苯基氧化物(约20％固体)，DOWFAX C10L,(Dow Chemical))以及无机盐溶液(在水中约3.3kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如WALOCEL CRT,Dow Chemical)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例7

向约15kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约5kg十二烷基苯磺酸异丙胺(约50％固体)，NINATE 411(Stepan Co.))、两性表面活性剂溶液(在水中约10kg椰油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱(约30％固体)，AMPHOSOL CS-50(Stepan))、热水(约15kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约5kg十二烷基苯磺酸钠(约30％固体)，MELIOSOL 50X(Kao Chemical))以及无机盐溶液(在水中约3.3kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,Ashland Chemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例8

向约20kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约8.4kg烷基取代的双磺化的二苯基氧化物(约50％固体)，DOWFAX C10L(Dow Chemical))、两性表面活性剂溶液(在水中约6.7kg月桂酰氨基丙基甜菜碱(约30％固体)，AMPHITOL 20AB(Kao Chemicals))、热水(约12kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约4kgC14-C16烯烃磺酸钠(约20％固体)，ALFANOX 46(Kao Chemical))以及无机盐溶液(在水中约1.7kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如WALOCEL CRT,Dow Chemical)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例9

向约10kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约9kg直链十二烷基苯磺酸钠(约60％固体)，例如CALSOFT F90(Pilot Chemical))、两性表面活性剂溶液(在水中约4.5kg椰油酰氨基丙基甜菜碱(约35％固体)，例如来自Stepan Company的AMPHOSOL CA)、热水(约9kg)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约11kg月桂基醚硫酸钠(约3％固体)，例如来自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703)以及无机盐溶液(在水中约2kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,Ashland Chemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例10

向约10kg热水(约75℃)中顺序添加以下成分，各成分添加后，以使泡沫形成最小化的方式搅拌约30分钟的时间：第一阴离子表面活性剂溶液(在水中约9kg直链十二烷基苯磺酸钠(约60％固体)，例如CALSOFT F90(Pilot Chemical))、两性表面活性剂溶液(在水中约4.5kg椰油酰氨基丙基甜菜碱(约35％固体)，例如来自Stepan Company的AMPHOSOL CA)、含有溶解的乙二醇丁醚的热水(约9kg水和约1kg醚)、第二阴离子表面活性剂溶液(在水中约11kg月桂醇醚硫酸酯钠(约3％固体)，例如来自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703)以及无机盐溶液(在水中约2kg氯化钙(约30％固体)，其中固体和溶液形式的氯化钙均可从例如OxyChem,Ludington,MI获得)。允许所得的混合物冷却至环境温度(约8小时)，然后添加增稠剂(在水中约4kg羧甲基纤维素钠(约1.5％固体)，例如AQUALON,AshlandChemicals,Covington,KY)。向这种混合物中添加所需量的防锈剂，并且任选地进一步添加消泡剂和着色剂中的一种或两种，以提供最终的切削流体浓缩物。

实施例11

本公开内容提供了高固体含量(也称为高固体浓度)的切削流体，其被称为浓缩物(或切削流体浓缩物)，并且其可以在用于机械加工或制造操作之前用水稀释。表1标识了各种机械加工操作，其特征在于被加工的金属和被应用于金属的过程。所述过程是在金属加工中使用的示例性过程，例如拉削、攻丝、滚铣、切削、钻削、铣削、车削、锯削、珩磨和磨削。这些方法中的每一个都受益于在金属加工或机械加工过程期间向金属应用切削流体，其中切削流体的期望量不仅取决于特定的过程，而且还取决于经受该过程的金属的特性。除了确定各种过程之外，表1还确定了8种常见金属，即铝(Al)合金、黄铜、铸铁(也称为铸铁)、青铜、低碳钢、不锈钢、合金钢和钛(Ti)合金。对于所选择的每个过程和金属，表1表示可以添加至1份本公开内容的切削流体浓缩物中以产生有效切削流体的水的部分。例如，可以使用由10份水和1份本公开内容的切削流体浓缩物制备的切削流体来拉削青铜。作为另一个实例，可以使用通过将5份至10份水/1份本公开内容的切削流体浓缩物结合而制备的切削流体车削钛合金。

表1

表1基于用水稀释本公开内容的浓缩物。例如，当期望的操作是用青铜拉削时，推荐用10份至15份水稀释本公开内容的浓缩物。

例如，利用具有18wt％十二烷基苯磺酸钠、9wt％椰油酰氨基丙基甜菜碱、8wt％羟乙基纤维素、5wt％月桂醇醚硫酸钠、4wt％氯化钙、2wt％乙二醇丁基醚和54wt％水的浓缩物，将其用水稀释10倍。基于1:150比率的混合物以1.5倍浓缩物/10000ppm添加防锈剂。基于1:150比率的混合物以0.15倍浓缩物/1000ppm添加消泡剂。以1:150比率的混合物中的0.0000095倍浓缩物(升)/10ppm添加着色剂。防锈剂基于完全稀释的浓缩物(1:150比率的混合物)的1％。消泡剂基于完全稀释的浓缩物(1:150比率的混合物)的0.01％。可以任选地添加抗菌剂。

可以通过一种或多种测试方法来评估本公开内容的金属切削流体浓度和组合物的功效，所述测试方法指示了组合物在金属切削操作期间的有效性。

例如，进行振动测试，将实施例11中所述的切削流体组合物与市售乳化油进行比较。在铣削操作期间以3,000转/分钟和250mm/min的刀片运动进行切削。沿着x轴，对于市售的乳化油，测得振动为0.08179268，而对于实施例11的金属切削流体，测得振动为0.056828924，振动幅度降低了30.5％。沿着y轴，对于相同的商业乳化油，测得振动为0.07328386，而对于实施例11的金属切削流体，测得振动为0.044023185，振动幅度降低了39.9％。沿着z轴，对于相同的商业乳化油，测得振动为0.077851914，而对于实施例11的金属切削流体，测得振动为0.059323387，振动幅度降低了23.8％。

当在中碳钢上使用铣削操作进行粗糙度测试时，商业乳油提供4.972的粗糙度作为平均R_max(μm)，而实施例11的金属切削流体提供3.913R_max(μm)的粗糙度。因此，与基于商业乳液化油相比，本公开内容的金属切削流体提供了降低21.3％的切削部分的粗糙度。

实施例12

如表1所示，本公开内容的材料制造浓缩物的5倍至15倍稀释液适合用于多种金属和其它机械加工操作。在一个实施方案中，本公开内容提供了由本公开内容的浓缩物的5倍至15倍稀释液得到的组合物。在一个实施方案中，本公开内容提供了由本公开内容的浓缩物的5倍稀释液得到的组合物。在另一个实施方案中，本公开内容提供了由本公开内容的浓缩物的15倍稀释液得到的组合物。

在一个实施方案中，本公开内容提供了由本公开内容的浓缩物的10倍稀释液得到的组合物。这种组合物具有0.2wt％十二烷基苯磺酸钠、0.05wt％月桂醇醚硫酸钠、0.09wt％椰油酰氨基丙基甜菜碱、0.08wt％羟乙基纤维素、0.04wt％氯化钙、0.02wt％乙二醇丁基醚。向这种稀释的溶液中添加防锈剂至0.2wt％的量和添加消泡剂至0.1wt％的量。

这种组合物可以用于表1中所示的每个机械操作中，即铝(Al)合金、黄铜、铸铁(也称为生铁)、青铜、低碳钢、不锈钢、合金钢和钛(Ti)合金中任一种的拉削、攻丝、滚铣、切削、钻削、铣削、车削、锯削、珩磨或磨削。

可以将以上所述的各种实施方案中的任一项进行结合以提供其它实施方案。将本说明书涉及的和/或申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、国外专利、国外专利申请和非专利公开通过引用整体并入本文。若必要，可以修改实施方案的方面以采用各种专利、申请和公开的构思，从而提供其它实施方案。可以根据以上详细描述对实施方案作出这些和其它改变。通常，在以下权利要求书中，使用的术语不应被解释为将权利要求限制于本说明书和权利要求书中公开的具体实施方案，而是应解释为包括所有可能的实施方案连同此类权利要求所规定的等效物的所有范围。因此，权利要求不受本公开内容限制。

Claims

1.制造流体组合物，包含水、第一表面活性剂、增稠剂和防锈剂。

2.制造流体组合物，包含水、第一表面活性剂、无机盐和防锈剂。

3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为阴离子表面活性剂。

4.如权利要求3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂是包含磺酸根或包含硫酸根的阴离子表面活性剂。

5.如权利要求3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

6.如权利要求3所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠。

7.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为两性表面活性剂。

8.如权利要求7所述的组合物，其中所述两性表面活性剂包含甜菜碱基团。

9.如权利要求7所述的组合物，其中所述第一表面活性剂为椰油酰氨基丙基甜菜碱。

10.如权利要求1或2所述的组合物，包含两种表面活性剂，所述两种表面活性剂中的每一种均为阴离子表面活性剂。

11.如权利要求10所述的组合物，其中所述两种表面活性剂是含硫酸盐的表面活性剂和含磺酸盐的表面活性剂。

12.如权利要求10所述的组合物，其中所述两种表面活性剂为月桂醇醚硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

13.如权利要求1或2所述的组合物，包含两种表面活性剂，一种为阴离子表面活性剂并且另一种为两性表面活性剂。

14.如权利要求13所述的组合物，其中所述两种表面活性剂是含硫酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂。

15.如权利要求14所述的组合物，其中所述含硫酸盐的阴离子表面活性剂是月桂醇醚硫酸钠，并且所述含甜菜碱的两性表面活性剂是椰油酰氨基丙基甜菜碱。

16.如权利要求13所述的组合物，其中所述两种表面活性剂是含磺酸盐的阴离子表面活性剂和含甜菜碱的两性表面活性剂。

17.如权利要求16所述的组合物，其中所述含磺酸盐的阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠，并且所述含甜菜碱的两性表面活性剂是椰油酰氨基丙基甜菜碱。

18.如权利要求1或2所述的组合物，包含三种表面活性剂，所述三种表面活性剂中的两种为不同的阴离子表面活性剂并且所述三种表面活性剂中的一种为两性表面活性剂。

19.如权利要求18所述的组合物，其中所述三种表面活性剂是含硫酸盐的表面活性剂、含磺酸盐的表面活性剂和含甜菜碱的表面活性剂。

20.如权利要求19所述的组合物，其中所述三种表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠和椰油酰氨基丙基甜菜碱。

21.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述防锈剂为亚硝酸钠。

22.如权利要求20所述的组合物，其中所述防锈剂为亚硝酸钠。

23.如权利要求1或2所述的组合物，包含增稠剂，所述增稠剂为纤维素增稠剂。

24.如权利要求23所述的组合物，其中所述纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

25.如权利要求20所述的组合物，包含增稠剂，所述增稠剂为纤维素增稠剂。

26.如权利要求25所述的组合物，其中所述纤维素增稠剂为羟乙基纤维素。

27.如权利要求1或2所述的组合物，包含无机盐，所述无机盐为氯化钙。

28.如权利要求20所述的组合物，包含无机盐。

29.如权利要求28所述的组合物，其中所述无机盐为氯化钙。

30.如权利要求1或2所述的组合物，包含消泡剂。

31.如权利要求30所述的组合物，其中所述消泡剂为硅酮聚合物。

32.如权利要求20所述的组合物，包含消泡剂。

33.如权利要求32所述的组合物，其中所述消泡剂为硅酮聚合物。

34.如权利要求20所述的组合物，包含纤维素增稠剂、无机盐和消泡剂中的一种或多种。

35.如权利要求20所述的组合物，包含纤维素增稠剂、无机盐和消泡剂。

36.如权利要求1所述的组合物，包含水、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠、椰油酰氨基丙基甜菜碱、诸如纤维素增稠剂的增稠剂和防锈剂。

37.如权利要求2所述的组合物，包含水、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇醚硫酸钠、椰油酰氨基丙基甜菜碱、诸如氯化钙的无机盐和防锈剂。

38.机械加工选自金属、石材、玻璃和塑料的材料的方法，包括将包含权利要求1至37中任一项所述的组合物的组合物以有效地使热量从机械加工的材料中散发的量和时间应用于所述机械加工的材料的片。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述机械加工的材料是选自铝合金、黄铜、铸铁、青铜、低碳钢、不锈钢、合金钢和钛合金的金属。

40.如权利要求38所述的方法，其中所述机械加工的材料是石材。

41.如权利要求38所述的材料，其中所述机械加工的材料是塑料。

42.如权利要求38所述的材料，其中所述材料是玻璃。

43.如权利要求38所述的方法，其中所述机械加工的材料的片经受选自拉削、攻丝、滚铣、切削、钻削、铣削、车削、锯削、珩磨和磨削的过程。