首页> 中国专利> 用于润滑剂组合物中的新型磷抗磨化合物

用于润滑剂组合物中的新型磷抗磨化合物

摘要

本公开描述了抗磨化合物,其改进了润滑剂组合物的包装稳定性,并且在保持有效的抗磨性能的同时对原位降解有抵抗力。

著录项

  • 公开/公告号CN105198924A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-12-30

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 雅富顿化学公司;

    申请/专利号CN201510340097.5

  • 发明设计人 D.R.爱德华兹;C.G.勒纳;

    申请日2015-06-18

  • 分类号C07F9/17;C10M137/10;C10N30/06;

  • 代理机构中国专利代理(香港)有限公司;

  • 代理人王伦伟

  • 地址 美国弗吉尼亚州

  • 入库时间 2023-12-18 13:18:56

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2017-11-24

    授权

    授权

  • 2016-01-27

    实质审查的生效 IPC(主分类):C07F9/17 申请日:20150618

    实质审查的生效

  • 2015-12-30

    公开

    公开

说明书

技术领域

本公开涉及新型高度稳定的抗磨润滑剂添加剂,其在保护免受磨损和腐蚀的同时,可用于提高润滑流体(lubricatingfluid)的包装稳定性(packstability)。

背景技术

润滑组合物用于在运行条件下防止机械损坏。通常,现代润滑剂含有执行多种保护功能的添加剂。添加剂实例包括抗氧化剂、极压剂(extremepressureagent)和抗磨剂。二硫代磷酸酯衍生物尤其已用作抗磨剂,以在边界(boundary)润滑条件下保护金属部件,由此使危害性的金属-金属接触最小化。

在实践中,经常在数天、有时数周的时间中长距离地运输润滑剂。此外,润滑剂产品在可销售至最终使用者之前可能位于多种贮存设施中。由于润滑剂组合物的复杂的化学性质,某些原位反应可能在润滑剂的运输或者贮存期间发生。使用二硫代磷酸酯组分的润滑剂组合物尤其易于原位反应,并由此产生“不合格”的润滑剂,即为不符合制造商的润滑剂性能规格的润滑剂组合物。使用“不合格”的润滑剂产生润滑剂有效性的不确定性,并且在某些情况下可能对于其中使用这些润滑剂的机器产生实际损坏。例如,原位分解的抗磨组分可能丧失其有效性,并且增大金属部件的磨损。因此,存在长久的认识(felt)需要具有更稳定的二硫代磷酸酯抗磨化学品(chemsitry),并且特别是在保持所需水平的抗磨性能的同时也对于原位降解有抵抗力的二硫代磷酸酯化学品。

一类二硫代磷酸酯抗磨化合物之前已公开于美国专利号5,922,657中。其它的二硫代磷酸酯抗磨化合物已描述于美国专利号5,362,419中。最后,O,O-二烷基-二硫代磷酸酯的若干润滑性能已由Huanmou等人描述(JournalofHunanUniversity,第23册,第3期,1996,第65-70页)。然而,这些抗磨剂中没有一种涉及之前对于该类化合物确认的稳定性问题。

如今已发现,某些如下描述的在二硫代磷酸酯上具有独特的烷基取代的新型化合物具有非常理想的稳定性性能,这使这些化合物对于原位降解有抵抗力,并且可以容易地配制到润滑组合物中,以提供优异的磨损性能。

发明概述

本公开描述了抗磨化合物,其提高润滑剂组合物的包装稳定性,并且在保持有效的抗磨性能的同时对于原位降解具有抵抗力。

在一个实施方案中,本发明包含式I的化合物:

式I

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂(proadditive),其中R1为C4-9烷基或者C4-9环烷基;并且其中R2为C1-3烷基。意外地发现,在对应于式I中的R2位置处的烷基取代导致式I类型的二硫代磷酸酯化合物的稳定性的显著提高(通过包装稳定性测量)。同时,式I的化合物的该提高的稳定性不减少磨损特性。

在另一个实施方案中,式I的化合物具有作为甲基的R2

在又一个实施方案中,式I的化合物具有作为C4-5烷基的R1

例如,式I的化合物可以具有作为C4-5烷基的R1和作为甲基的R2

在还一个实施方案中,式I的化合物选自:3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;和3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在另一个实施方案中,式I的化合物为:具有式II的3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸

式II

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在一个实施方案中,本发明为润滑剂组合物,其包含:a)主要基础油;和b)至少一种式I的化合物:

式I

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂,其中R1为C4-9烷基或者C4-9环烷基;并且其中R2为C1-3烷基。

在另一个实施方案中,润滑剂组合物具有至少一种式I的化合物,该式I的化合物具有甲基作为R2

在另一个实施方案中,润滑剂组合物具有至少一种式I的化合物,该式I的化合物具有C4-5烷基作为R1

例如,式I的化合物可以具有作为C4-5烷基的R1和作为甲基的R2

在另一个实施方案中,润滑剂组合物具有至少一种式I的化合物,该式I的化合物选自:3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;和3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在另一个实施方案中,润滑剂组合物具有至少一种式I的化合物,该式I的化合物为:具有式II的3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸,

式II

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在另一个实施方案中,本发明的润滑剂组合物进一步包含油溶性的无灰分散剂,其选自:琥珀酰亚胺分散剂、琥珀酸酯(succinicester)分散剂、琥珀酸酯-酰胺分散剂、曼尼希碱分散剂、它们的磷酸化形式和它们的硼化形式。

在还一个实施方案中,本发明的润滑剂组合物进一步包含添加剂组合物,其包含至少一种选自脱气(airexpulsion)添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、泡沫抑制剂、金属洗涤剂(metallicdetergent)、密封膨胀剂、粘度指数改进剂和极压添加剂的组分。

在一个实施方案中,本发明的润滑剂组合物包含至少一种式I的化合物,其以约0.010至约4重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

在另一个实施方案中,本发明的润滑剂组合物包含至少一种式I的化合物,其以约0.015至约1.0重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

在又一个实施方案中,本发明的润滑剂组合物包含至少一种式I的化合物,其以约0.015至约0.5重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

根据如上定义的式I的本发明化合物和本发明的润滑剂组合物可以用于润滑机械部件。它们可以额外或者替代地用于改进润滑剂组合物的包装稳定性。

在一个实施方案中,本发明为润滑机械部件的方法,其包括用包含以下物质的润滑剂组合物润滑该机械部件:a)主要基础油;和b)至少一种式I的化合物;

式I

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂,其中R1为C4-9烷基或者C4-9环烷基;并且其中R2为C1-3烷基。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中所述至少一种式I的化合物具有为甲基基团的R2

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中所述至少一种式I的化合物具有C4-5烷基作为R1

例如,式I的化合物可以具有作为C4-5烷基的R1和作为甲基的R2

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中所述至少一种式I的化合物选自:3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;和3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中所述至少一种式I的化合物为:具有式II的3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸

式II

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中至少一种如上定义的式I的化合物以约0.010至约4重量%或者约0.015至约1.0重量%或者约0.015至约0.5重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑机械部件的方法,其中该机械部件包括齿轮、轴、差速器、发动机、曲轴、变速器、离合器、液压装置、导轨装置和涡轮。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑变速器的方法,其中该变速器选自自动变速器、手动变速器、自动化的手动变速器、半自动变速器、双离合器变速器、无级变速器和环形变速器。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑变速器的方法,其中所述变速器包括连续滑动变矩器离合器(continuouslyslippingtorqueconverterclutch)、滑动变矩器(slippingtorqueconverter)、锁止式变矩器(lock-uptorqueconverter)、启动离合器(startingclutch)、一种或者多种换挡离合器(shiftingclutch)或者电子控制变换器离合器(electronicallycontrolledconverterclutch)。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑齿轮的方法,其中所述齿轮选自汽车齿轮、固定的齿轮箱和轴。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑齿轮的方法,其中所述齿轮选自准双曲面齿轮、直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗轮、齿条小齿轮齿轮(rackandpiniongear)、行星齿轮组和渐开线齿轮。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑差速器的方法,其中所述差速器选自直差速器(straightdifferential)、弯差速器(turningdifferential)、限滑差速器、离合器型限滑差速器和锁止式差速器。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑发动机的方法,其中所述发动机选自内燃发动机、转缸式发动机、燃气轮发动机、四冲程发动机和二冲程发动机。

在另一个实施方案中,本发明的方法包括润滑发动机的方法,其中所述发动机包含活塞、轴承、曲轴和/或凸轮轴。

在又一个实施方案中,本发明包含改进润滑剂组合物的包装稳定性的方法,其包括使润滑流体中包含有效量的一种或者多种式I的化合物:

式I

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂,其中R1为C4-9烷基或者C4-9环烷基;和其中R2为C1-3烷基。

在还一个实施方案中,用于改进润滑剂组合物的包装稳定性的本发明的方法包括使用具有有效量的式I的润滑流体,其中至少一种式I的化合物具有甲基作为R2

在还一个实施方案中,用于改进润滑剂组合物的包装稳定性的本发明的方法包括使用具有有效量的式I的润滑流体,其中至少一种式I的化合物具有C4-5烷基作为R1

例如,式I的化合物可以具有R1作为C4-5烷基和R2作为甲基。

在又一个实施方案中,用于改进润滑剂组合物的包装稳定性的本发明的方法包括使用具有有效量的式I的润滑流体,其中所述至少一种式I的化合物选自:3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((二丁氧基硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(戊氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(己氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(庚氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(辛氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双(壬氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;3-((双((2-甲基戊基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸;3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸;和3-((双((4-甲基戊-2-基)氧基)硫代磷酰基)硫基)戊酸或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在又一个用于改进润滑剂组合物的包装稳定性的本发明方法的实施方案中,所述至少一种式I的化合物为:具有式II的3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸

式II

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂。

在又一个实施方案中,用于改进润滑剂组合物的包装稳定性的本发明的方法包括使润滑流体中包含有效量的一种或者多种式I的化合物,其中所述至少一种式I的化合物以约0.010至约4重量%或者约0.015至约1.0重量%或者约0.015至约0.5重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

在另一个实施方案中,本发明包括用于改进润滑剂组合物在贮存于交通工具的润滑剂储存器中时的包装稳定性的方法,其包括:1)将润滑流体加入到交通工具润滑剂储存器中,该流体包含(a)主要基础油;和(b)有效量的一种或者多种式I的化合物:

式I

或者它们的摩擦学上可接受的盐、溶剂合物、水合物或者前添加剂,其中R1为C4-9烷基或者C4-9环烷基和R2为C1-3烷基,其中相对于含有除了式I那种以外的二硫代磷酸酯化合物的润滑组合物的性能而言,该润滑剂组合物的包装稳定性得到了改进。

附图说明

图1:比较例I的艾林图,条件是r2=0.999。

发明详述

本公开描述了高度稳定的式I的化合物。这些化合物可用作齿轮润滑组合物以及用于其它机械组件的其它润滑组合物中的抗磨剂。式I的化合物可以容易地与多种如下面阐述的其它添加剂配制,以获得具有包括持久包装稳定性在内的高度理想的稳定性性能的润滑组合物。令人意外地发现了,在对应于式I中的R2位置处的烷基取代导致式I类型的二硫代磷酸酯化合物的稳定性的显著改进(如通过包装稳定性测量)。在某些情况下,稳定性比之前的二硫代磷酸酯化合物提高了四倍。同时,式I的化合物的该提高的稳定性不减少磨损特性。尽管不受限于理论,据信本文中描述的R2位置的烷基取代导致不同的立体环境,其意外地提供了对于胺降解的更大保护。如也在本文中探讨的,该稳定性可以随着R1位置中的烷基取代而增大。

本公开的另一方面可以涉及用包含式I的化合物的润滑剂组合物润滑的变速器。例示性的变速器可以包括描述于“TransmissionandDrivelineDesign”,SAEPaper编号SP-108,SocietyofAutomotiveEngineers,WarrendalePA1995;“DesignofPractices:PassengerCarAutomotiveTransmissions”,第三版,SAEPublication#AE-18,SocietyofAutomotiveEngineers,WarrendalePA1994;和“AutomotiveTransmissionAdvancements”,SAEPaper编号SP-854,SocietyofAutomotiveEngineers,WarrendalePA1991中的变速器。

本公开还涉及式I的摩擦学上可接受的碱加成盐。可用作试剂以制备本身是酸性的式I的那些化合物的摩擦学上可接受的碱盐的化学碱是与此类化合物形成碱盐的化学碱。此类碱盐包括但是不受限于阳离子,例如碱金属阳离子(例如钾和钠)和碱土金属阳离子(例如钙和镁)、铵或者胺加成盐,例如N-甲基葡糖胺-(葡甲胺)、正辛胺,和烷醇铵(alkanolammonium)和摩擦学上可接受的有机胺的其它碱盐。

除非另外说明,本文中使用的短语“摩擦学上可接受的盐(一种或者多种)”包括可能存在于本公开的化合物中的酸性或者碱性基团的盐。本身是碱性的本公开的化合物能够与各种无机酸和有机酸形成多种的盐。可用于制备此类碱性化合物的摩擦学上可接受的酸加成盐的这些酸是形成酸加成盐的酸,酸加成盐即该酸加成盐含有摩擦学上可接受的阴离子的盐,例如盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、磷酸盐、酸式磷酸盐、异烟酸盐、乙酸盐、乳酸盐、水杨酸盐、柠檬酸盐、酸式柠檬酸盐、酒石酸盐、泛酸盐、酒石酸氢盐、抗坏血酸盐、琥珀酸盐、马来酸盐、龙胆酸盐、延胡索酸盐、葡糖酸盐、葡糖醛酸盐、蔗糖盐、甲酸盐、苯甲酸盐、谷氨酸盐、甲磺酸盐、乙磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐和双羟萘酸盐(即1,1'-亚甲基-双-(2-羟基-3-萘甲酸盐)盐。除了上述酸以外,包含碱性基团,例如氨基基团的本公开的化合物还可以与各种胺形成摩擦学上可接受的盐。

本公开还涵盖含有式I的化合物的前添加剂的润滑剂或者摩擦学组合物。具有游离的氨基、酰胺基、羟基或者羧基基团的式I的化合物可以转化为前添加剂。前添加剂包括此类化合物,其中氨基残基、碳酸酯、氨基甲酸酯、酰胺、烷基酯等共价地键合到式I的取代基上,但在常见的润滑剂使用条件下是足够不稳定的,以致该前添加剂产生式I的化合物。

本公开还涵盖含有保护基团的式I的化合物。本领域技术人员也将意识到本公开的化合物还能够用某些保护基团制备,该保护基团对于纯化或者贮存是有用的,并且可以在用于待润滑的器件中之前被去除。官能团的保护和去保护描述于J.W.F.McOmi编写的“ProtectiveGroupsinOrganicChemistry",PlenumPress(1973)和”ProtectiveGroupsinOrganicSynthesis“,第三版,T.W.Greene和P.G.M.Wuts,Wiley-Interscience(1999)中。

本公开的化合物包括式I的化合物的所有立体异构体(例如顺式和反式异构体)和所有光学异构体(例如R和S对映异构体)以及外消旋异构体、非对映异构体和此类异构体其它的混合物。

本公开的化合物、盐和前添加剂可以以若干种互变异构的形式存在,其包括烯醇和亚胺形式,以及酮类和烯胺形式,和几何异构体以及它们的混合物。所有此类互变异构形式包含于本公开的范围内。尽管可能描述一种互变异构体,本公开包括本化合物的所有互变异构体。

如本文中使用的术语“烷基”以及本文涉及的其它基团(例如烷氧基)的烷基基团可以是直链或者支链的(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基);任选地被1至3个如上定义的合适的取代基取代,例如氟、氯、三氟甲基、(C1-C6)烷氧基、(C6-C10)芳氧基、三氟甲氧基、二氟甲氧基或者(C1-C6)烷基。

如本文中使用的术语“环烷基”是指单环、双环或者三环的碳环(例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环戊烯基、环己烯基、二环庚基、二环辛基和二环壬基等);任选地含有1个或者2个双键和任选地被1至3个如上定义的合适的取代基取代,其包括但是不受限于氟、氯、三氟甲基、(C1-C6)烷氧基、(C6-C10)芳氧基、三氟甲氧基、二氟甲氧基或者(C1-C6)烷基。

如本文中使用的“实施方案”是指将化合物或者用途具体地分组为无联系的亚类。此类亚类可以根据一种特定的取代基,例如特定的R1或者R2基团来辨别。可根据各种取代基的组合,例如其中R2为氢且R1为(C1-C6)烷基的所有化合物来辨别其它亚类。

如本文中使用的术语“油组合物”、“润滑组合物”、“润滑油组合物”、“润滑油”、“润滑剂组合物”、“完整配制的润滑剂组合物”和“润滑剂”被看作是指代包含主要量的基础油加上次要量的添加剂组合物的成品润滑产品的同义、完全可互换的术语。这些润滑剂组合物在100°C下的粘度通常为2至30cSt,或者为4至30或者可以为4至25或者4至16或者4至12或者4至8cSt。

如本文中使用的术语“基础油”是指以下的油:由美国石油协会(API)分类组分类的组I-V油以及动物油、植物油(例如蓖麻油和猪油)、石油、矿物油、合成油和源自煤或页岩的油。美国石油协会已将这些不同的基本油料(basestock)类型如下分类:组I,大于0.03重量%硫和/或小于90体积%饱和物,粘度指数80至120;组II,小于或者等于0.03重量%硫和大于或者等于90体积%饱和物,粘度指数80至120;组III,小于或者等于0.03重量%硫和大于或者等于90体积%饱和物,粘度指数大于120;组IV,所有的聚-α-烯烃。加氢处理的基本油料和催化脱蜡的基本油料由于其低的硫和芳族化合物含量通常落入组II和组III分类中。聚-α-烯烃(组IV基本油料)为合成基础油,其由各种α-烯烃制备,并且基本上不含硫和芳族化合物。

组I、II和III为矿物油加工油料(processstocks)。组IV基础油含有真正的合成分子物种,其通过烯属不饱和烃的聚合产生。多种组V基础油也是真正的合成产物,并且可以包括二酯、多元醇酯、聚亚烷基二醇、烷基化的芳族化合物、多磷酸酯、聚乙烯醚和/或聚苯醚等,但是也可以是天然存在的油,例如植物油。应注意,尽管组III基础油源自矿物油,这些流体经受的严格处理导致其物理性能非常类似于某些真正的合成物,例如PAO。因此,源自组III基础油的油有时可以在工业中看作合成流体。

用于本公开的润滑油组合物中的基础油可以是矿物油、动物油、植物油、合成油或者它们的混合物。合适的油可以源自氢化裂解、氢化、加氢精制、未精炼、精炼和二次精炼(re-refined)的油,以及它们的混合物。

未精炼的油是源自天然、矿物或者合成来源的有或者无少许进一步纯化处理的油。精炼的油类似于未精炼的油,除了其已通过一个或者多个纯化步骤处理,这可能导致一种或者多种性能的改进。合适的纯化技术的实例为溶剂萃取、二次蒸馏、酸或者碱萃取、过滤、渗滤等。精炼至食用油品质的油可能是或者可能不是有用的。食用油也可以称为白油(whiteoil)。在某些实施方案中,润滑剂组合物不含食用油或者白油。

二次精炼的油也称为再生油或者再加工油。这些油以与用于获得精炼油类似的方式,使用相同或者类似工艺来获得。这些油通常额外地通过意于去除废添加剂和油分解产物的技术来加工。

矿物油可以包括通过钻孔、或者由植物和动物获得的油和它们的混合物。此类油例如可以包括但是不受限于蓖麻油、猪油、橄榄油、花生油、玉米油、大豆油和亚麻籽油以及矿物润滑油,例如液体石油和石蜡、环烷或者混合的石蜡-环烷类型的经溶剂处理或者经酸处理的矿物润滑油。如有需要,此类油可以是部分或者完全地氢化的。源自煤或者页岩的油也可能是有用的。

有用的合成润滑油可以包括烃油,例如聚合、低聚或者共聚的烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯异丁烯共聚物);聚(1-已烯)、聚(1-辛烯)、1-癸烯的三聚体或者低聚物,例如聚(1-癸烯),通常称为α-烯烃的此类物质,以及它们的混合物;烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基)-苯);聚苯(例如联苯、三联苯、烷基化的聚苯);二苯烷烃、烷基化的二苯烷烃、烷基化的二苯醚和烷基化的二苯硫和它们的衍生物、类似物和同系物或者它们的混合物。

其它的合成润滑油包括多元醇酯、二酯、含磷酸的液体酯(例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯和癸膦酸(decanephosphonicacid)的二乙基酯)或者聚合的四氢呋喃。合成油可以通过费托法反应制备,并且通常可以是氢异构化的费托法烃类或者蜡。在一个实施方案中,油可以通过费托法气至液的合成步骤以及来自其它的气至液的油来制备。

存在的润滑粘度的油的量可以是从100重量%中减去包括粘度指数改进剂(一种或者多种)和/或倾点下降剂(一种或者多种)和/或其它的顶部处理(toptreat)添加剂在内的性能添加剂的总量之后的剩余量。例如,可能存在于成品流体中的润滑粘度的油或者主要基础油可以是主要量,例如大于约50重量%,大于约60重量%,大于约70重量%,大于约80重量%,大于约85重量%或者大于约90重量%。

如本文中使用的术语“添加剂包”、“添加剂浓缩物”、“添加剂混合物”和“添加剂组合物”被看作是指代不包括主要量的基础油油料混合物的润滑组合物的部分的同义、完全可互换的术语。

如在整个说明书和权利要求书中使用的“一个”可以是指一个或者多于一个。除非另外说明,将说明书和权利要求书中使用的表达成分、性质的量,例如分子量、百分率、比率、反应条件等的数量的所有数字理解为,在所有情况中被术语“约”修饰。因此,除非相反地说明,陈述于说明书和权利要求书中的数字参数为近似值,其可以根据通过本公开寻求获得的所希望的性能而变化。至少并且不意于限制将等同原则应用到权利要求书的范围中,每个数字参数应至少根据报道的有效数字的数并且通过使用常规的凑整法来解释。尽管陈述本公开的宽范围的数字范围和参数是近似值,尽可能精确地报告陈述于具体实施例中的数值。然而,任何数值本身含有由于存在于其各自的测试测量中的标准偏差而必然导致的某些误差。

本公开的附加的对象和优点将陈述于说明书的以下部分中,和/或可以由本公开的实践来了解。本公开的对象和优点将通过在所附的权利要求书中特别指出的要素和组合来认识和获得。

将理解前述的一般描述和以下的详细说明均仅是例示性和解释性的,并且对于要求保护的本公开不是限制性的。

润滑组合物可以包含式I的化合物,其在某些实施方案中以约0.01至约1重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。在某些实施方案中,润滑组合物可以含有0.05至0.5重量%、或者约0.01至约0.4重量%、或者约0.01至约0.3重量%,或者约0.01至约0.2重量%、或者约0.01至约0.015重量%、或者约0.025至约0.2重量%、或者约0.05至约0.025重量%、或者约0.06至0.25重量%、或者约0.07至0.25重量%、或者约0.07至0.14wt%、或者约0.07至0.12重量%,基于该润滑剂组合物的重量计。在另外的实施方案中,式I的化合物以约0.01至约4重量%或者约0.015至约1.0重量%或者约0.015至约0.5重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的重量计。

如上所述,式I的化合物可以容易地配制到适合于多种机械部件和组件的润滑组合物中。含有式I的化合物的润滑组合物含有主要基础油和任选地含有一种或者多种其它的添加剂组分,其可以使本文中公开的组合物适合于多种用途。以下公开的添加剂组分不意于限制性的,并且也可以使用本文中未明确公开的添加剂组分。不受限地,可与式I的化合物一起使用的添加剂组分包括抗氧化剂、其它的抗磨剂、含硼的化合物、洗涤剂、分散剂、极压剂、摩擦改进剂、含钼组分、粘度指数改进剂和前述添加剂组分的组合。

任选的添加剂组分

抗氧化剂

本文中的润滑油组合物也可以任选地含有一种或者多种抗氧化剂。抗氧化剂化合物是已知的,并且包括例如酚盐、硫化酚盐(phenatesulfide)、硫化的烯烃、磷硫化的萜烯、硫化的酯、芳族胺、烷基化的二苯胺(例如壬基二苯胺、二-壬基二苯胺、辛基二苯胺、二-辛基二苯胺)、苯基-α-萘胺、烷基化的苯基-α-萘胺、受阻的非芳族的胺、酚、受阻的酚、油溶性的钼化合物、大分子的抗氧化剂或者它们的混合物。可以单独地或者以组合形式使用抗氧化剂。

所述的受阻酚抗氧化剂可以含有仲丁基和/或叔丁基基团作为空间位阻基团。酚基团可以进一步被连接到第二芳基基团上的烃基基团和/或桥连基团取代。合适的受阻酚抗氧化剂的实例包括2,6-二-叔丁基酚、4-甲基-2,6-二-叔丁基酚、4-乙基-2,6-二-叔丁基酚、4-丙基-2,6-二-叔丁基酚或者4-丁基-2,6-二-叔丁基酚或者4-十二烷基-2,6-二-叔丁基酚。在一个实施方案中,该受阻酚抗氧化剂可以是酯,并且可包括例如衍生自2,6-二-叔丁基酚和丙烯酸烷基酯的加成产物,其中该烷基基团可以含有约1至约18、或者约2至约12、或者约2至约8、或者约2至约6、或者约4个碳原子。

有用的抗氧化剂可以包括二芳基胺和高分子量的酚。在一个实施方案中,润滑油组合物可以含有二芳基胺和高分子量的酚的混合物,使得每种抗氧化剂可以最高约5重量%抗氧化剂的可充足提供的量存在,基于该润滑油组合物的最终重量计。在某些实施方案中,抗氧化剂可以是约0.3至约1.5重量%二芳基胺和约0.4至约2.5重量%高分子量的酚的混合物,基于该润滑油组合物的最终重量计。

可以被硫化以形成硫化烯烃的合适烯烃的实例包括丙烯、丁烯、异丁烯、聚异丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十一烯、十二烯、十三烯、十四烯、十五烯、十六烯、十七烯、十八烯、十九烯、二十烯或者它们的混合物。在一个实施方案中,十六烯、十七烯、十八烯、十九烯、二十烯或者它们的混合物和它们的二聚体、三聚体和四聚体是特别有用的烯烃。可替代地,该烯烃可为二烯例如1,3-丁二烯和不饱和的酯例如丙烯酸丁酯的Diels-Alder加成物。

另一类硫化的烯烃包括硫化的脂肪酸和它们的酯。该脂肪酸通常从植物油或者动物油获得,并且通常含有约4至约22个碳原子。合适的脂肪酸及其酯的实例包括甘油三酯、油酸、亚油酸、棕榈油酸或者它们的混合物。该脂肪酸通常从猪油、松浆油、花生油、大豆油、棉花籽油、葵花籽油或者它们的混合物获得。脂肪酸和/或酯可以与烯烃,例如α-烯烃混合。

所述一种或者多种抗氧化剂可以该润滑组合物的约0重量%至约20重量%、或者约0.1重量%至约10重量%、或者约1重量%至约5重量%存在。

抗磨剂

本文中的润滑油组合物也可以任选地含有一种或者多种抗磨剂。合适的抗磨剂的实例包括但是不受限于硫代磷酸酯金属盐;二烷基二硫代磷酸酯金属盐;磷酸酯(phosphoricacidester)或者其盐;磷酸酯(phosphateester)(一种或者多种);亚磷酸酯;含磷的羧酸酯、醚或者酰胺;硫化的烯烃;含硫代氨基甲酸酯的化合物,包括硫代氨基甲酸酯、亚烷基-偶联的硫代氨基甲酸酯和双(S-烷基二硫代氨基甲酰基)二硫化物;和它们的混合物。含磷的抗磨剂更完整地描述于欧洲专利号0612839中。二烷基二硫代磷酸酯盐中的金属可以是碱金属、碱土金属、铝、铅、锡、钼、锰、镍、铜、钛或者锌。有用的抗磨剂可以是二烷基二硫代磷酸锌。

该抗磨剂可以以该润滑组合物的总重量的约0重量%至约15重量%、或者约0.01重量%至约10重量%、或者约0.05重量%至约5重量%、或者约0.1重量%至约3重量%存在。

含硼的化合物

本文中的润滑油组合物可以任选地含有一种或者多种含硼的化合物。

含硼的化合物的实例包括硼酸酯、硼化的(borated)脂肪胺、硼化的环氧化物、硼化的洗涤剂和硼化的分散剂,例如硼化的琥珀酰亚胺分散剂,其描述于美国专利号5,883,057中。

如存在,含硼的化合物可以该润滑组合物总重量的最高约8重量%、约0.01重量%至约7重量%、约0.05重量%至约5重量%、或者约0.1重量%至约3重量%的可充足提供的量使用。

洗涤剂

该润滑剂组合物可以任选地包含一种或者多种中性、低碱性或者高碱性的洗涤剂和它们的混合物。合适的洗涤剂底物(substrate)包括酚盐、含硫的酚盐、磺酸盐、calixarates、salixarates、水杨酸盐、羧酸、含磷酸(phosphorusacid)、单-和/或二-硫代磷酸、烷基酚、硫偶联的烷基酚化合物和亚甲基桥连的酚。合适的洗涤剂及其制备方法更详细地描述于大量专利出版物中,包括美国专利号7,732,390和其中引用的参考文献。

该洗涤剂底物可以与碱金属或者碱土金属成盐,所述金属例如是但是不受限于钙、镁、钾、钠、锂、钡或者它们的混合物。在某些实施方案中,洗涤剂不含钡。合适的洗涤剂可以包括石油磺酸和长链的单-或者二-烷基芳基磺酸的碱金属或者碱土金属盐,所述芳基基团为苄基、甲苯基和二甲苯基之一。

高碱性的洗涤剂添加剂在本领域中广为人知,并且可以是碱金属或者碱土金属的高碱性的洗涤剂添加剂。此类洗涤剂添加剂可以通过金属氧化物或者金属氢氧化物与底物和二氧化碳气体的反应来制备。所述底物通常为酸,酸例如为脂族取代的磺酸、脂族取代的羧酸,或者为脂族取代的酚。

术语“高碱性”是指金属盐,例如磺酸盐、羧酸盐和酚盐的金属盐,其中存在的金属的量超过化学计量的量。此类盐可以具有超过100%的转化水平(即它们可以包含大于100%的将酸转化为其“正常”、“中性”的盐所需的金属理论量)。通常缩写为MR的表述“金属比率”用于表示根据已知化学反应性和化学计量的在高碱性盐中的金属总化学当量与在中性盐中的金属化学当量的比率。在正常或者中性盐中金属比率为1,并且在高碱性盐中MR大于1。此类盐常被称作高碱性、过碱性或者超碱性的盐,并且可以是有机含硫酸(organicsulfuracid)、羧酸或者酚的盐。

所述的高碱性洗涤剂可以具有1.1:1、或者2:1、或者4:1、或者5:1、或者7:1、或者10:1的金属比率。

在某些实施方案中,洗涤剂对于减少或者防止齿轮、轴或者发动机中的生锈是有效的。

该洗涤剂可以以约0重量%至约10重量%、或者约0.1重量%至约8重量%、或者约1重量%至约4重量%、或者大于约4重量%至约8重量%存在,基于该润滑剂组合物的总重量计。

分散剂

所述润滑剂组合物可以任选地进一步包含一种或者多种分散剂或者它们的混合物。分散剂通常已知为无灰类型的分散剂,因为在混合到润滑油组合物中之前,其不含有形成灰的金属,并且当加入到润滑剂中时,其通常不产生任何灰。无灰类型的分散剂的特征在于连接在相对高分子量的烃链上的极性基团。常见的无灰分散剂包括N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺。N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺的实例包括聚异丁烯琥珀酰亚胺,其聚异丁烯取代基的数均分子量为约350至约5000或者约500至约3000。琥珀酰亚胺分散剂及其制备例如公开于美国专利号7,897,696和美国专利号4,234,435中。琥珀酰亚胺分散剂通常为由多胺,通常由聚(亚乙基胺)形成的酰亚胺。

在某些实施方案中,润滑剂组合物包含至少一种聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂,其衍生自数均分子量为约350至约5000、或者约500至约3000的聚异丁烯。该聚异丁烯琥珀酰亚胺可以单独地或者以与其它分散剂的组合形式使用。

在某些实施方案中,如果包含的话,聚异丁烯(PIB)可以具有大于50mol%、大于60mol%、大于70mol%、大于80mol%或者大于90mol%含量的末端双键。此类PIB也称为高反应性PIB(“HR-PIB”)。数均分子量为约800至约5000的HR-PIB适合用于本公开的实施方案中。传统的非高反应性的PIB通常具有小于50mol%、小于40mol%、小于30mol%、小于20mol%或者小于10mol%含量的末端双键。

数均分子量为约900至约3000的HR-PIB可能是合适的。此类HR-PIB是商业可购的,或者如描述于美国专利号4,152,499和美国专利号5,739,355中那般,能够在非氯化的催化剂例如三氟化硼的存在下通过异丁烯的聚合来合成。当用于上述的热烯反应(thermalEnereaction)中时,HR-PIB由于提高的反应性而可能导致反应中较高的转化速率(conversionrate)以及更少量的沉淀形成。

一类合适的分散剂可以是曼尼希碱。曼尼希碱是通过较高分子量的烷基取代的酚、聚亚烷基多胺和醛例如甲醛的缩合而形成的物质。曼尼希碱更详细地描述于美国专利号3,634,515中。

合适的一类分散剂可以是高分子量的酯或者半酯酰胺。

该分散剂还可以通过传统方法通过与多种试剂中的任一种的反应来后处理。这些试剂包括硼、脲、硫脲、二巯基噻二唑、二硫化碳、醛、酮、羧酸、烃-取代的琥珀酸酐、马来酸酐、腈、环氧化物、碳酸酯、环状碳酸酯、受阻的酚酯和磷化合物。美国专利号7,645,726;U.S.7,214,649;和U.S.8,048,831描述了一些合适的后处理方法和后处理产物。

如存在的话,分散剂可以最高约20重量%的可充足提供的量使用,基于润滑油组合物的总重量计。可使用的分散剂的量可以是约0.1重量%至约15重量%、或者约0.1重量%至约10重量%、或者约3重量%至约10重量%、或者约1重量%至约6重量%、或者约7重量%至约12重量%,基于润滑油组合物的总重量计。在一个实施方案中,润滑油组合物使用混合的分散剂体系。

极压剂

本文中的润滑油组合物还可以任选地含有一种或者多种极压剂。可溶于油中的极压(EP)剂包括含硫和含氯硫的EP剂、氯化烃EP剂和磷EP剂。此类EP剂的实例包括氯化蜡;有机硫化物和聚硫化物,例如二苄基二硫化物、双(氯代苄基)二硫化物、二丁基四硫化物(dibutyltetrasulfide)、硫化的油酸甲酯、硫化的烷基酚、硫化的二戊烯、硫化的萜烯和硫化的Diels-Alder加成物;磷硫化的烃,例如磷硫化物与松脂或者油酸甲酯的反应产物;磷酯,例如亚磷酸二烃基酯和亚磷酸三烃基酯,例如亚磷酸二丁酯、亚磷酸二庚酯、亚磷酸二环己酯、亚磷酸戊基苯基酯;亚磷酸二戊基苯基酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸二硬脂基酯和聚丙烯取代的亚磷酸苯基酯;金属硫代氨基甲酸盐,例如二辛基二硫代氨基甲酸锌和庚基酚二酸钡(bariumheptylphenoldiacid);烷基磷酸和二烷基磷酸的胺盐,包括例如二烷基二硫代磷酸与环氧丙烷的反应产物的胺盐;和它们的混合物。

摩擦改进剂

本文中的润滑油组合物还可以任选地含有一种或者多种附加的摩擦改进剂。合适的摩擦改进剂可以包括含金属和不含金属的摩擦改进剂,并且可以包括但是不受限于咪唑啉、酰胺、胺、琥珀酰亚胺、烷氧基化的胺、烷氧基化醚胺、氧化胺、酰胺基胺、腈、甜菜碱、季胺、亚胺、胺盐、氨基胍、烷醇酰胺、膦酸酯、含金属的化合物、甘油酯、硫化的脂肪化合物和烯烃、葵花籽油和其它的天然存在的植物或者动物油、二羧酸酯、多元醇和一种或者多种脂族或者芳族羧酸的酯或者偏酯等。

合适的摩擦改进剂可以含有选自直链、支链的烃基基团或者芳族的烃基基团或者其混合物,并且可以是饱和或者不饱和的。该烃基基团可以由碳和氢或者杂原子例如硫或者氧构成。该烃基基团可为约12至约25个碳原子。在一个实施方案中,摩擦改进剂可以是长链脂肪酸酯。在一个实施方案中,该长链脂肪酸酯可以是单酯或者二酯或者(三)甘油酯。该摩擦改进剂可以是长链的脂肪酰胺、长链的脂肪酯、长链的脂肪环氧化物衍生物或者长链的咪唑啉。

其它合适的摩擦改进剂可以包括有机、无灰(不含金属)、不含氮的有机摩擦改进剂。此类摩擦改进剂可以包括通过羧酸和酸酐与烷醇的反应形成的酯,并且通常包含共价地键合到烯类烃链上的极性末端基团(例如羧基或者羟基)。有机的无灰的不含氮的摩擦改进剂的实例通常已知为甘油单油酸酯(GMO),其可以含有油酸的单酯、二酯和三酯。其它合适的摩擦改进剂描述于美国专利号6,723,685中。

胺类(aminic)摩擦改进剂可以包括胺或者多胺。此类化合物可以具有直链的饱和或者不饱和的烃基基团或者它们的混合,并且可以含有约12至约25个碳原子。合适的摩擦改进剂的其它实例包括烷氧基化的胺和烷氧基化的醚胺。此类化合物可以具有直链的饱和或者不饱和的烃基基团或者它们的混合。其可以含有约12至约25个碳原子。实例包括乙氧基化的胺和乙氧基化的醚胺。

所述胺和酰胺可以以本身或者以加成物或者与硼化合物的反应产物的形式使用,该硼化合物例如为氧化硼、卤化硼、偏硼酸盐、硼酸或者硼酸单烷基酯、硼酸二烷基酯或者硼酸三烷基酯。其它合适的摩擦改进剂描述于美国专利号6,300,291中。

摩擦改进剂可以约0重量%至约10重量%、或者约0.01重量%至约8重量%、或者约0.1重量%至约4重量%的量存在,基于该润滑剂组合物的总重量计。

含钼的组分

本文中的润滑油组合物还可以含有一种或者多种含钼的化合物。油溶性的钼化合物可以具有抗磨剂、抗氧化剂、摩擦改进剂的功能性能或者这些功能的任何组合。油溶性的钼化合物可以包括二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼、二硫代次膦酸钼、钼化合物的胺盐、黄原酸钼、硫代黄原酸钼、硫化钼、羧酸钼、钼醇盐、三核的有机-钼化合物和/或它们的混合物。所述的硫化钼包括二硫化钼。二硫化钼可以是稳定分散体的形式。在一个实施方案中,油溶性的钼化合物可以选自二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼、钼化合物的胺盐和它们的混合物。在一个实施方案中,油溶性的钼化合物可以是二硫代氨基甲酸钼。

可使用的钼化合物的合适实例包括来自R.T.VanderbiltCo.,Ltd.以例如Molyvan822?、Molyvan?A、Molyvan2000TM和Molyvan855TM的商品名称销售的商业物质和可获自AdekaCorporation的Sakura-Lube?S-165、S-200、S-300、S-310G、S-525、S-600、S-700和S-710,以及它们的混合物。合适的钼化合物描述于美国专利号5,650,381;和美国再公告专利号Re37,363E1、Re38,929E1和Re40,595E1中。

此外,钼化合物可以是酸性的钼化合物。包括钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾和其它碱金属钼酸盐和其它的钼盐,钼酸氢钠(hydrogensodiummolybdate)、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三氧化钼或者类似的酸性钼化合物。可选地,该组合物可以用例如描述于美国专利号4,263,152、4,285,822、4,283,295、4,272,387、4,265,773、4,261,843、4,259,195和4,259,194和WO94/06897中的碱性氮化合物的钼/硫络合物的钼来提供。

其它类的合适的有机-钼化合物是三核钼化合物,例如式Mo3SkLnQz的那些和它们的混合物,其中S表示硫、L表示独立选择的具有有机基团的配体,该有机基团具有足够数目的碳原子以使该化合物可溶于或者可分散于油中,n为1至4,k为4至7,Q选自中性的供电子化合物,例如水、胺、醇、膦和醚,并且z为0至5和包括非化学计量的值。总共至少21个碳原子、或者至少25个、至少30个、或者至少35个碳原子可以存在于所有的配体有机基团中。额外的合适的钼化合物描述于美国专利号6,723,685中。

所述的油溶性的钼化合物可以以润滑剂组合物中约0.5ppm至约2000ppm、约1ppm至约700ppm、约1ppm至约550ppm、约5ppm至约300ppm、或者约20ppm至约250ppm钼的可充足提供的量存在。

粘度指数改进剂

本文中的润滑油组合物还可以任选地含有一种或者多种粘度指数改进剂。合适的粘度指数改进剂可以包括聚烯烃、烯烃共聚物、乙烯/丙烯共聚物、聚异丁烯、氢化的苯乙烯-异戊二烯聚合物、苯乙烯/马来酸酯共聚物、氢化的苯乙烯/丁二烯共聚物、氢化的异戊二烯聚合物、α-烯烃马来酸酐共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯、氢化的烯基芳基共轭二烯共聚物或者它们的混合物。粘度指数改进剂可以包括星形聚合物,并且合适的实例描述于美国专利公开号2012/0101017A1中。

除了粘度指数改进剂或者代替粘度指数改进剂,本文中的润滑油组合物还可以任选地含有一种或者多种分散剂粘度指数改进剂。合适的分散剂粘度指数改进剂可以包括官能化的聚烯烃,例如已经用酰化剂(例如马来酸酐)和胺的反应产物官能化的乙烯-丙烯共聚物;用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯或者与胺反应的酯化的马来酸酐-苯乙烯共聚物。

粘度指数改进剂和/或分散剂粘度指数改进剂的总量可以为约0重量%至约20重量%、约0.1重量%至约15重量%、约0.1重量%至约12重量%、或者约0.5重量%至约10重量%,基于润滑组合物的总重量计。

其它任选的添加剂

可以选择其它的添加剂,以执行一种或者多种对于润滑流体要求的功能。进一步地,上述添加剂的一种或者多种可以是多功能的,并且提供除了或者不同于本文中所述功能的其它功能。

根据本公开的润滑组合物可以任选地包含其它的性能添加剂。该其它的性能添加剂可以是除了本公开指定的添加剂以外的,和/或可以包括金属去活剂、粘度指数改进剂、洗涤剂、无灰TBNbooster、摩擦改进剂、抗磨剂、腐蚀抑制剂、生锈抑制剂、分散剂、分散剂粘度指数改进剂、极压剂、抗氧化剂、泡沫抑制剂、反乳化剂、乳化剂、倾点下降剂、密封膨胀剂中的一种或者多种和它们的混合物。通常,完整配制的润滑油将含有这些性能添加剂中的一种或者多种。

可以将各自量的添加剂以可足以提供其所预期的性能的量共混到所选的基础油中。具体制剂的有效量可以容易地确定,但是为了解释目的,提供对于代表性的有效量的普遍指导。以完整配制的润滑流体的重量%给出以下的量。

组分实施例范围

分散剂0-20

摩擦改进剂(一种或者多种)0-10

洗涤剂0-5

粘度指数改进剂0-30

抗氧化剂0-2

生锈抑制剂0-1

腐蚀抑制剂0-5

抗磨剂0-5

密封膨胀剂0-10

消泡剂0-0.5

润滑基础油余量

式I的实施例化合物和比较化合物

所选的式I的化合物和比较化合物的合成及其在润滑组合物中的表征描述如下。通常,这些化合物的合成可以通过本领域中的已知方法来实现,如下所述。

式I的化合物

实施例1

3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸

使O,O'-二异丁基二硫代磷酸(775g,3.2mol)与巴豆酸(275g,3.2mol)在配有磁力搅拌棒的圆底烧瓶中结合。将烧瓶的内容物在氮气惰性气氛下加热至55℃72小时,以提供表1条目2下的物质。

比较化合物

比较例1

3-((二异丙氧基硫代磷酰基)硫基)丁酸

使O,O'-二异丙基二硫代磷酸与巴豆酸以类似于实施例1的方式反应,以生成比较例1的化合物。

比较例2

3-((双(癸-2-基氧基)硫代磷酰基)硫基)丁酸

使O,O’-二-2-癸基二硫代磷酸与巴豆酸以类似于实施例1的方式反应,以生成比较例2的化合物。

比较例3

3-((二异丙氧基硫代磷酰基)硫基)-4-甲基戊酸

如描述于OrganicLetters,2006,5745那般,由异丁醛和丙二酸制备4-甲基戊-2-烯酸。使O,O'-二异丙基二硫代磷酸(107g,0.5mol)与4-甲基戊-2-烯酸(58.2g,0.51mol)在圆底烧瓶中在室温下结合,并且然后加热至60℃若干天。通过31PNMR确定反应混合物,其在此时含有<3%未反应的O,O'-二异丁基二硫代磷酸并且未试图进行进一步纯化。

比较例4

3-((二异丙氧基硫代磷酰基)硫基)癸酸

使O,O'-二异丙基二硫代磷酸(74.8g,0.35mol)与(E)-癸-2-酸(60.2g,0.35mol)和乙腈(80mL)在圆底烧瓶中在室温下结合,并且然后加热至60℃48小时。在减压下浓缩反应内容物,以去除乙腈。

比较例5(参照化合物)

3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)-2-甲基丙酸

3-((二异丁氧基硫代磷酰基)硫基)-2-甲基丙酸是从BASF(以前的CibaGeigy)商业可得的,并且以商品名IRGALUBE353销售。

测试

将以上实施例中的式I的化合物和包括参照化合物的比较化合物配制到润滑组合物中,并且经受各种测试制度,以评估其作为抗磨剂的性能和确定其对于润滑剂稳定性的影响。测试包括FZGVerschleiss测试、4球磨痕测试和包装稳定性测试。使用的测试方法学和参数如下阐述。每个所述的测试用相同的制剂实施,仅改变对抗磨剂的选择。基于相等的磷将每种抗磨剂加入到制剂中。

EOTFe确定(FZGVerschleiss测试)

低速FZGVerschleiss测试用于确定测试最终铁含量(EOTFe),其表示由于磨损所致的来自齿轮中的金属齿轮材料损失量。新标准FZGC点蚀齿轮用于每个测试。该齿轮具有14mm的齿厚度、91.5mm的中心距离和0.3+/-0.1μm的粗糙度。测试步骤使用3个40小时周期,以确定齿轮磨损。每个周期具有13rpm的小齿轮(pinion)速度和1814N/mm2的压力。周期1和3在90℃下操作,并且周期2在120℃下操作。在该测试之前将齿轮称重至最接近的毫克。随后在每个周期之后将齿轮称重,相继地用Stoddard溶剂、丙酮和戊烷清洗,并且然后放置到干燥器中1小时以使其稳定。因此,每个齿轮称重三次。重复清洗周期,直至2次连贯的称重相等。用于FZGVerschleiss测试的成品流体含有相等的磷浓度的本发明实施例I和比较例1-5。基础润滑剂是相同的,并且含有0.005重量%倾点下降剂、0.3重量%的壬基化的二苯胺、0.3重量%的Na-Sul?729、0.06重量%的Irgamet39、0.5重量%的琥珀酰亚胺分散剂、3.0重量%的金属洗涤剂、0.2重量%的琥珀酰亚胺摩擦改进剂、5.6重量%的聚甲基丙烯酸酯粘度指数改进剂和余量的组III矿物油。成品润滑剂组合物在100°C下具有约10cSt的总运动粘度。

4球磨痕确定

用于4球磨痕确定的流体由6%的粘度指数改进剂、18%的600N基础油和76%的150N基础油组成。然后用源自本发明的实施例1和比较例1-5的化合物的1260ppm磷,顶部处理该液体。这些成品润滑剂组合物的运动粘度在100°C下为约7.5cSt。4球磨痕确定条件依照ASTM方法D4172(1200rpm,40KG,75℃,1小时)。

包装稳定性参数

(方程式1)

本文中描述的包装稳定性测试为R.Wolfenden报道于Chem.Rev.2006,106,3379-3396的改用。要求抗磨控制的常见润滑剂组合物含有分散剂、摩擦改进剂等形式的胺。这些胺倾向于使磷抗磨组分的组合物和尤其二硫代磷酸酯抗磨化学品降解。为了测量含有不同二硫代磷酸酯化合物的润滑剂组合物对于胺降解的抵抗力,设计包装稳定性参数测试以提供润滑剂组合物的相对排名。

方程式1展示了通用的O,O-二烷基S-烷基-二硫代磷酸酯化合物,即化合物A暴露于润滑剂组合物中的胺时降解为化合物B的图解。降解路径是不希望的,并且通常发生在浓缩的添加剂包或者含有二硫代磷酸酯的成品润滑剂的贮存期间。对于本发明实施例1和比较例1-5的化合物,在不同温度下测量该降解反应的速率,以确定其各个反应的艾林方程式。

例如,比较例1显示了90.3ppm下的31PNMR信号(C6D6,161.99MHz)。在具有辛胺的150SN88VI加工用油中处理该物质导致,观察到31PNMR谱中108.9ppm下的新的峰,其对应于阴离子的O,O'-二异丙基二硫代磷酸酯,等同于上面的方程式1中的化合物B。31PNMR谱中的这两个信号的相对强度可以用于度量反应程度。通过以下比率确定反应程度:

(方程式2)

在方程式2中,IA和IB分别表示得自比较例1(表示以上方程式1中的化合物A)和阴离子的O,O'-二异丙基二硫代磷酸酯(表示化合物B)的NMR信号强度。

然后,可以使用下面的方程式计算观察到的速率常数:

k=[ln(反应程度)]/时间(方程式3),

条件是满足准一级条件。

准一级反应条件可以用比化合物A浓度大至少十倍的胺浓度得以满足,从而使胺浓度在该测试过程中不显著变化。表1中的包装稳定性参数值通过将0.05M最初浓度的本发明的实施例1和比较例1-5的化合物引入到浓度为0.5M的辛胺中来产生。在一系列温度下确定速率常数k,并且数据如图1中绘制。

对于比较例I产生的数据的线性回归给出艾林方程式ln(k/T)=(-7.4±0.2)x103/T+(2.5±0.6);r2=0.999,其中T是开氏温度。该方程式可以用于计算描述任何温度下的分解过程的速率常数,并且因此可以对于任何给出的温度和时间条件计算反应程度。列于表1中的包装稳定性参数通过使用参照化合物,即比较例5在293K下的速率常数并除以其它化合物,即本发明实施例1和比较例1-4在293K下的速率常数来计算。因此,包装稳定性参数=kref/kX,其中kref为对于参照化合物,即比较例5测量的速率常数,并且kX为本发明实施例1和比较例1-4的速率常数。因此,将包装稳定性参数归一化至参照化合物,其中对于参照化合物,kref/kx=1。

包装稳定性时间

用于确定包装稳定性参数的方法还可以用于表达包装稳定性时间,其为在20℃下暴露于辛胺时热降解10%的O,O-二烷基S-烷基二硫代磷酸酯化合物所需的时间。10%分解的时间通过将方程式3重新排列为下式

时间=[ln(反应程度)]/k(方程式4)

和将项“反应程度”设为0.9来获得。在表1中,包装稳定性时间以天报道。

除了包装稳定性参数和包装稳定性时间测量以外,参照化合物和本发明实施例和比较例还经受如下详细描述的广为人知和公认的磨损测试。

含有式I的化合物的润滑组合物的提高的稳定性

包含描述于以上的本发明实施例和比较例中的化合物的润滑剂组合物经受稳定性测试。为了评估式I的化合物的性能和稳定性特性,将所选的式I的化合物(表1中的IE1)与之前报道于美国专利号5,922,657中的参照化合物(CE5,表1)和结构上与式I的化合物相关的比较化合物(CE1-4,表1)比较。测试结果总结在下表1中。对于每个测试,基础润滑剂是不同的,并且进一步描述于以上的测试说明中。然而,对于表1中的每个个体测试,以相等的磷浓度使用实施例化合物,并且用于相同的基础制剂中。因此,性能区别是由于对二硫代磷酸酯和R1、R2和R3处的各种取代基的不同选择。

表1:抗磨化合物和相关的性能测试和稳定性参数。

a包装稳定性参数值归一化至参照化合物

*参照化合物。

表1中的公开于美国专利号5,922,657中的CE5已经被用作参照化合物。表1中的IE1是代表性的式I的化合物。表1中的CE1-4为比较化合物。

4-球磨损测试和FZGVerschleiss测试的结果显示,用含有式I的化合物(IE1,表1)的润滑剂润滑的金属部件在具有显著改进的包装稳定性的同时,具有类似于参照化合物的磨损性能。

陈述于表1中的结果说明了根据式I的化合物的令人惊奇的稳定性。意外地发现,对应于R2的位置处的烷基取代导致,式I类型的二硫代磷酸酯化合物的稳定性(通过包装稳定性测量)相对于参照化合物而言四倍的改进。相比于参照化合物的仅154天,IE1显示了660天的包装稳定性。不受理论约束,据信R2位置的烷基取代导致不同的立体环境,其意外地提供了针对胺降解的更大保护。

此外还令人惊奇地,比较化合物,即表1中的CE1-4尽管结构上类似于式I的化合物,不显示与式I的化合物相同的包装稳定性。例如,在R1基团中仅一个碳不同于IE1的CE1,其具有二十分之一的包装稳定性。式I的化合物的提高的稳定性不影响其磨损特性。事实上如通过测试结果可看出,正如通过FZGVerschleiss测试和4球磨痕测试结果证实的,相比于参照和比较化合物的磨损特性而言,IE1在磨损测试中表现良好。

将意识到的是所用的个体组分可以分开地共混入基础流体中,或者如果需要的话,可以不同的子组合的形式共混入其中。通常,这种共混步骤的特定顺序是不重要的。此外,可以稀释剂中的分开的溶液的形式共混此类组分。然而可能优选的是,以浓缩物的形式共混所用的添加剂组分,因为这简化共混操作,减小共混差错的可能性并利用由整个浓缩物提供的兼容性和可溶性特性。

因此可以配制添加剂浓缩物,使其以与产生符合上述浓度的成品流体共混物的成比例的量,含有所有的添加剂组分和如需要的基础油组分中的一些。在大多数情况中,添加剂浓缩物将含有一种或者多种稀释剂例如轻矿物油,以促进操作和共混该浓缩物。因此,如果溶剂不以与低温和高温和闪点特性和成品动力传输流体组合物的性能相互影响的量存在,可以使用含有最高约50重量%的一种或者多种稀释剂或者溶剂的浓缩物。就此而言,根据本公开使用的添加剂组分可以这样选择和分配比例,从而使由此类组分配制的添加剂浓缩物或者包将具有使用ASTMD-92测试步骤所得的约170℃或者更高的闪点。

可以配制本文中的实施方案的润滑流体,以对于各种应用提供润滑和/或增强摩擦性能性质和/或改进包装稳定性性质。包含式I的化合物或者它们的摩擦学上可接受的盐或者溶剂合物的润滑剂组合物可以用于润滑机械部件,例如齿轮。根据本公开的润滑流体可以用在齿轮应用中,例如工业齿轮应用、汽车齿轮应用、轴和固定的齿轮箱中。齿轮类型可以包括但是不受限于直齿轮、螺旋齿轮、蜗轮、齿条小齿轮、渐开线齿轮、锥齿轮、斜齿轮、行星齿轮和准双曲面齿轮。

公开于本文中的润滑组合物还可以适用于自动或者手动变速器,包括有级自动变速器(stepautomatictransmission)、无级变速器、半自动变速器、自动化的手动变速器、环形变速器和双离合器变速器。本公开的润滑组合物还可以用于轴、分动箱、差速器,例如直差速器、弯差速器、限滑差速器、离合器型差速器和锁止式差速器等。

本公开的润滑流体可以用于各种发动机应用中,包括但是不受限于内燃发动机、转缸式发动机、燃气轮发动机、四冲程发动机和二冲程发动机。可以用本公开的添加剂润滑的发动机组件可以包括活塞、轴承、曲轴和/或凸轮轴。进一步地,其在金属加工应用中也可以是有用的。本公开的另一方面可以提供润滑剂组合物,其包含本文中描述的润滑剂添加剂,其中该润滑剂组合物适合于润滑卡车、机动车和/或一件机械化的农场设备,例如拖拉机或者收割机的活动的组件或者部件。

将理解的是,根据本公开的实施方案的润滑剂组合物和/或润滑剂添加剂可以进一步显示在摩擦性能中的足够的耐久性。

在整个说明书的多处,已经引用了多个美国专利、欧洲专利申请(已公开)、PCT国际申请出版物和参考文献。所有这些引用的文件如同在本文中完整陈述地那样明确地完全并入本公开中。

虽然本公开已经原则上在上文的实施例中作为齿轮润滑添加剂来进行论证,预料到本文中公开的润滑组合物的益处可以类似地应用于其它的润滑或者动力传输流体。包括在本公开的范围中的可以是,但不受限于齿轮油、液压流体、发动机油、重负荷液压流体、工业油、动力转向流体、泵油、拖拉机流体和通用拖拉机流体。装置实施方案可以包括但是不受限于引入根据本公开的润滑组合物的齿轮、发动机、液压机构、动力转向器件、泵等。

考虑到本说明书和本文中公开和建议的实施方案的实践,本公开的其它实施方案对于本领域技术人员而言将是明确的。意于将本说明书和实施例仅看作是例示性的,本公开的真正的范围和精神通过以下的权利要求书指明。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号