CN101070506B - 齿轮流体 - Google Patents

Abstract

一种用于极压应用的齿轮流体组合物，该组合物包括一种基础油组分和一种摩擦改进剂混合物。所述混合物由烷基膦酸二酯、烷基膦酸单酯以及磷酸偏酯的胺盐提供，所述烷基膦酸二酯具有如下通式：

其中R ¹为具有约8至约24个碳原子的烃基，R ²和R ³独立地选自具有约1至约8个碳原子的烃基；所述的烷基膦酸单酯具有以下通式：其中R ⁴为具有约8至约24个碳原子的烃基，R ⁵选自氢和约1至约8个碳原子的烃基；以及所述磷酸偏酯的胺盐具有通式如下：

其中每个R ⁶和R ⁸是烃基，R ⁷为氢或烃基，并且其中(i)与(ii)的比为约3至约5.5。

Description

齿轮流体

技术领域

本发明公开涉及齿轮和动力传动流体，该流体具有改进的特性，特别是用于极限压力应用。这里公开的流体可以包括在汽车和机械工业中广泛应用于齿轮和传动应用中的流体和添加剂。

背景技术

汽车工业已经发展了新的和先进的差速齿轮和传动系统。这些新的系统经常涉及高的能量需求。因此，必须发展零件保护技术以适合这些先进系统的日益增加的能量需求。

一个齿轮装置的例子是限滑差速器。在多数车辆中提供限滑差速器以克服经常发生的两个驱动轮胎或轮之一基本没有牵引力的状态。这可能是在松软的土壤中、沙地、淤泥或冰上。在标准的开放差速器中，失去牵引力的驱动轮胎接收的所有的动力传动系扭矩，但是旋转不能在期望的方向驱动车辆。在限滑差速器中，一个机构采用两驱动轮瓜分或均分由动力传动系传递的部分扭矩。通过瓜分可获得的转矩，具有一些牵引力的车轮接收足够的扭矩，进而使车辆向期望的方向移动。此外，高性能车辆具有如此高的扭矩以至于在转向的情况下一个车轮上的扭矩会超过有效牵引，因此，性能受损。限滑差速器在两轮间分配扭矩，进而提高了车辆性能。

限滑差速器具有多种机构以提供从小齿轮到驱动轴的扭矩传递。一种常用的机构是多盘湿式离合器，该离合器从差速架传递扭矩至侧齿轮。这些多盘离合器通常包括具有一种材料或护面材料的一组摩擦盘和一组钢盘。一组盘通过一些装置连接至差速架，而另一组盘通过类似装置连接至侧齿轮。由于侧齿轮驱动车轴，扭矩从而被传递到车轴进而传递到车辆的车轮和轮胎。这样给车辆一个驱动力。

在操作中，当车辆转弯或当一个车轮上的牵引力减少或消失时，限滑差速器摩擦盘和钢制离合器盘相对于彼此以不同的转速旋转。离合器盘的相对转动速度可以处于从接近零转至每分钟几百转的非常高的转速范围内。离合器盘在多数情况下通过将这两组盘推到一起的偏动簧片力以及差速器齿轮组分离力来运行。

限滑差速器需要具有合适摩擦特性的用于后桥的润滑剂，并且所述摩擦特性持续足够的行驶里程或耐久时间。合适的摩擦特性是摩擦系数随着转速的增加而升高，随着转速的降低而降低。

为了提供合适的摩擦特性和寿命，特定的添加剂可以以顶处理方式被添加到齿轮润滑剂中。这些添加剂可以从范围很广的摩擦改进剂和相关化合物中选择。但是，一种特别有效的添加剂在顶处理中不会溶解。

出于此目的，术语“齿轮流体”用于包括，但不限于，上述的齿轮和传动装置系统及其应用。

根据本发明配制的齿轮流体被适当地配制以保护金属与金属接触状态下的变速器和齿轮驱动元件。但是，提供这种改进性能的添加剂难以在用于添加至流体中的浓缩物中保持溶解。

在一实施方案中，提供了一种用于极压应用的齿轮流体组合物。该齿轮流体包括一种基础油成分和一种摩擦改进剂混合物。该摩擦改进剂包括：

(i)至少一种具有以下通式的烷基膦酸二酯：

其中R¹为具有约8至约24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有约1至约8个碳原子的烃基；

(ii)至少一种具有以下通式的烷基膦酸单酯：

其中，R⁴为具有约8至约24个碳原子的烃基，R⁵选自氢和约1至约8个碳原子的烃基；以及

(iii)至少一种通过以下通式表示的磷酸偏酯的胺盐：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基，并且其中(i)与(ii)的比在约3至约5.5的范围内。

在一种优选的实施方式中，其中所述基础油组分包括一种烷基化的萘掺混组分。更优选地，其中所述的基础油组分包括单烷基化的萘。

在另一种优选的实施方式中，其中所述的烷基膦酸二酯选自十八烷基膦酸二甲基酯、十八烯基膦酸二甲基酯、2-乙基癸基膦酸二乙基酯、1-丁基十六烷基膦酸乙基丙基酯、十八烷基膦酸甲基乙基酯、二十烷基膦酸甲基丁基酯、三十六烷基膦酸二甲基酯。

在另外一种优选的实施方式中，其中所述烷基膦酸单酯由所述烷基膦酸二酯得到。

在还有一种优选的实施方式中，其中所述胺盐由酸式磷酸2-乙基己基酯得到。

在一种优选的实施方式中，其中所述胺盐由油胺得到。

在一种优选的实施方式中，所述的添加剂组合物包括以重量计约1％-约10％的膦酸的单酯和二酯。

在一种优选的实施方式中，所述的添加剂组合物包括以重量计约10％-约30％的磷酸的胺盐。

在一种优选的实施方式中，所述的添加剂组合物包括以重量计约50％-约70％的基础油组分。

在一种优选的实施方式中，所述的添加剂组合物进一步包括抗氧化剂、抗磨剂、防沫剂以及粘度指数改进剂。

本发明还涉及一种包括有效量的权利要求1所述的添加剂组合物的齿轮流体。优选地，其中所述的齿轮流体包括以重量计约3％至约6％的所述添加剂组合物。

本发明还涉及一种包括如权利要求1所述的添加剂组合物的轴。优选地，其中所述轴包括限滑差速器。

在所述的添加剂组合物的一种优选的实施方式中，所述添加剂组合物被作为顶处理流体应用到限滑轴中。

在另一实施方案中，提供了一种改进摩擦改进剂成分在摩擦改进剂添加剂包中的溶解性的方法。该方法包括将至少一种具有如下通式的烷基膦酸二酯：

与至少一种具有如下通式的烷基膦酸单酯，

以及至少一种具有如下通式的磷酸偏酯的胺盐混合：

其中R¹和R⁴选自含有约8至约24个碳原子的烃基，R²、R³和R⁵独立地选自氢和具有约1至约8个碳原子的烃基；R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基。在混合物中烷基膦酸二酯与单酯的比为约3至约5.5，并且烷基膦酸二酯的总酸值(TAN)至多为约15。上述组分以足够稳定所有烷基膦酸二酯和单酯的量被掺入基础油组分中。

在一种优选的实施方式中，其中所述基础油组分包括一种烷基化的萘掺混组分。优选地其中所述基础油组分包括单烷基化的萘。

在一种优选的实施方式中，其中所述烷基膦酸二酯选自十八烷基膦酸二甲基酯、十八烯基膦酸二甲基酯、2-乙基癸基膦酸二乙基酯、1-丁基十六烷基膦酸乙基丙基酯、十八烷基膦酸甲基乙基酯、二十烷基膦酸甲基丁基酯、三十六烷基膦酸二甲基酯。

在一种优选的实施方式中，其中所述胺盐由酸式磷酸2-乙基己基酯得到。

在一种优选的实施方式中，其中所述胺盐由油胺得到。

在所述方法的一种优选的实施方式中，包括将以重量计约1％-约10％的烷基膦酸二酯与以重量计约0.5％-约1.5％的烷基膦酸单酯和以重量计约10％-约30％的磷酸偏酯的胺盐混入基础油组分中。

在所述方法的一种优选的实施方式中，包括将以重量计约50％-约70％的基础油组分与烷基膦酸单酯、烷基膦酸二酯以及磷酸偏酯的胺盐混合。

本发明还涉及一种由所述的方法制造的顶处理添加剂包。

本发明还涉及一种改进齿轮流体的摩擦性能的方法，包括给齿轮流体提供添加剂包，所述添加剂包包括一种基础油组分和一种摩擦改进剂混合物，该摩擦改进剂混合物包括：

(i)至少一种具有以下通式的烷基膦酸二酯：

其中R¹为具有约8至约24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有约1至约8个碳原子的烃基；

(ii)至少一种具有以下通式的烷基膦酸单酯：

其中，R⁴为具有约8至约24个碳原子的烃基，R⁵选自氢和约1至约8个碳原子的烃基；以及

(iii)至少一种由以下通式表示的磷酸偏酯的胺盐：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基，并且其中(i)与(ii)的比在约3至约5.5的范围内。

在所述的方法的一种优选的实施方式中，其中所述添加剂包适合用于限滑差速器。

在所述的方法的一种优选的实施方式中，其中所述齿轮流体包括占整个齿轮流体重量的约0.03％至约0.5％重量的烷基膦酸二酯。

在所述的方法的一种优选的实施方式中，其中将所述添加剂包以占整个齿轮流体重量的约1％-约10％的量加入齿轮流体中。

本发明还涉及一种改进齿轮添加剂组分在基础油中的溶解性的方法，包括下述步骤：

提供具有如下通式的烷基膦酸二酯：

其中R¹为具有约8至约24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有约1至约8个碳原子的烃基；

提供具有如下通式的烷基膦酸单酯，

其中R⁴与R¹相同，并且R⁵和R²相同；以及

将约3至约5.5份的所述二酯与约1份的所述单酯在基础油中混合。

在一种优选的实施方式中，所述的方法进一步包括将至少一种磷酸偏酯的胺盐添加到基础油组分中以提供齿轮添加剂组合物，该磷酸偏酯的胺盐用如下通式表示：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，并且R⁷为氢或烃基。

在所述的方法的一种优选的实施方式中，其中所述齿轮添加剂组合物包括以重量计约5％至约20％的胺盐。

这里所述的组合物和方法的优点在于，添加剂包中的组分在基础油组分中保持基本溶解或稳定，而不需要附加的溶解添加剂，从而该添加剂包基本防止了添加剂的析出。这里所述的添加剂包还使摩擦改进剂组分的高浓缩物加入齿轮流体中成为可能。这种添加剂包特别适用于，但不限于，广泛应用于各种齿轮和/或传动装置中，例如，汽车变速机构、工业变速机构、固定齿轮、后桥、限滑差速器、传统差速器和/或自动和手动变速器。此外，这种添加剂包适用于多盘差速器、锥形离合器差速器、扭曲面差速器(torsen differentials)和/或爪形离合器差速器。

附图简述

结合附图和详细描述，该示例性实施方案的其它优点将变得明显。

图1是加入齿轮流体的顶处理组合物在SAE#2试验装置上进行的摩擦耐久性试验的比较图。

实施方式的详细描述

这里应用的术语“烃基取代基”或“烃基”用的是其通常的含义，这些含义对所属技术领域人员来说是熟知的。具体地，其指的是具有直接连接在分子其他部分的碳原子并具有烃类的主要特征。烃基的例子包括：

(1)烃基取代基，也就是，脂肪族的(例如，烷基或烯基)、脂环族的(例如，环烷基、环烯基)取代基，以及芳香族-、脂肪族-、和脂环族-取代的芳香烃取代基，以及环状取代基，其中所述环通过分子的另一部分完成(例如，两取代基一起形成脂环族基团)。

(2)取代的烃基取代基，也就是，包括非烃基基团的取代基，在本发明中，该非烃基不改变主体的烃基取代基(例如，卤素(特别是氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基以及硫氧基)。

(3)杂取代基，也就是，在具有烃基的主要特性的同时，在本发明中，在环或其它由构成的碳原子链上还含有由非碳原子的取代基。杂原子包括硫、氧、氮以及包含取代基，例如吡啶基、呋喃基、噻吩基以及咪唑基。一般来说，不多于两个，作为另一例子，对于烃基的每十个碳原子会存在不多于一个非烃基取代基；通常，在所述烃基中没有非烃基取代基。

在下述的示例性实施方案中，齿轮流体添加剂可以包括基础油类组分和摩擦改进添加剂组合物，该添加剂组合物包括膦酸的酯和油溶性磷酸衍生物的胺盐。所述膦酸酯可以由下述通式表示：

其中R¹为具有8到24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自氢和具有1到8个碳原子的烃基。

更具体地，所述膦酸的酯可以包括膦酸单酯和膦酸二酯的全酯或偏酯。该膦酸二酯可以由上述通式中(I)来表示，其中R²和R³独立地选自具有1到8个碳原子的烃基。该膦酸单酯可以由下述通式表示：

其中R⁴为具有8到24个碳原子的烃基，R⁵选自氢和包括1到8个碳原子的烃基。在上述通式(I)和(II)中，R¹和R⁴可以是相同的烃基，R⁵可以是与R²相同的烃基。相应地，通式(II)中的单酯可以由通式(I)中的二酯根据美国公开号US2004/0230068A1的文献中公开的通过二酯的水解衍生，上述文献公开的内容在此引入作为参考。通式(II)中的单酯可以是水解了的全酯或偏酯。

无论单酯是由二酯衍生的或是单独制备的，单酯和二酯在添加剂浓缩物中的总量以浓缩物的总重量计通常为约2％-约6％。并且，选择用在添加剂浓缩物中的二酯与单酯的比以提高其在基础油组分中的稳定性。通常，很难保持二酯在添加剂浓缩物中的溶解性。但是，将二酯和单酯以在3到5.5范围内的比例混合大大增加了二酯在添加剂包中的长期稳定性，即使当浓缩物中二酯占总质量的百分比高于4％时。

膦酸酯的实施例包括，但不限于，己烷膦酸、辛烷膦酸、十二烷膦酸、十四烷膦酸、十六烷膦酸、十五烷膦酸、2-甲基戊烷膦酸、三甲基戊烷膦酸、十八烷膦酸、乙烷膦酸、丙烷膦酸、2-甲基丙烷膦酸、己烷膦酸、正庚基酯、辛烷膦酸2-乙基己基酯、十二烷膦酸乙基酯、十四烷膦酸甲基酯、十六烷膦酸丁基酯、十五烷膦酸甲基酯、2-甲基戊烷膦酸乙基酯、己烷膦酸4-甲基戊基-(2)酯、2，4，4三甲基戊烷膦酸乙基酯、十八烷膦酸异丙基酯、乙烷膦酸甲酯、乙烷膦酸乙酯、乙烷膦酸异丁基酯、丙烷膦酸乙基酯以及2-甲基丙烷膦酸异丁基酯。所述单酯通常具有范围在100到200的总酸值(TAN)。

膦酸二酯的实例包括，但不限于，己烷膦酸二正庚基酯、辛烷膦酸二-2-乙基己基酯、十二烷膦酸二乙基酯、十四烷膦酸二甲基酯、十六烷膦酸二丁基酯、十五烷膦酸二甲基酯、2-甲基戊烷膦酸二乙基酯、己烷膦酸二-4-甲基戊基-(2)酯、2，4，4三甲基戊烷膦酸二乙基酯、十八烷膦酸二异丙基酯、乙烷膦酸二甲酯、乙烷膦酸二乙酯、乙烷膦酸二-异丁基酯、丙烷膦酸二乙基酯、以及2-甲基丙烷膦酸二-异丁基酯。制造膦酸酯的方法在美国专利号2,724,718(属于Siles等)和专利号3,812,222(属于Kleiner等)的文献中公开。所述二酯通常具有至多约15的总酸数(TAN)。

摩擦改进剂添加剂组合物的另一组分从磷酸偏酯的胺盐中选择。这种化合物可用下述通式表示：

其中每个R⁶和R⁸独立地是烃基，R⁷为氢或烃基。

磷酸偏酯的胺盐的实例包括，但不限于下列：

丁基磷酸的十八烷基胺盐

异丁基磷酸的十八烷基胺盐

戊基磷酸的十八烷基胺盐

己基磷酸的十八烷基胺盐

庚基磷酸的十八烷基胺盐

2-乙基己基磷酸的十八烷基胺盐

辛基磷酸的十八烷基胺盐

壬基磷酸的十八烷基胺盐

癸基磷酸的十八烷基胺盐

十二烷基磷酸的十八烷基胺盐

十三烷基磷酸的十八烷基胺盐

十四烷基磷酸的十八烷基胺盐

十六烷基磷酸的十八烷基胺盐

十八烷基磷酸的十八烷基胺盐

油基磷酸的十八烷基胺盐

苯甲基磷酸的十八烷基胺盐

环己基磷酸的十八烷基胺盐

对甲苯基磷酸的十八烷基胺盐

二甲苯基磷酸的十八烷基胺盐

上述两列列出的十八烷基胺盐或加合物只是出于说明的目的。替代十八烷基胺盐，或附加地，可以使用壬胺、癸胺、十一烷基胺盐、十三烷基胺盐、十四烷胺、十五烷基胺盐、十六烷基胺盐、十七烷基胺盐、环己胺、苯胺、2，4，6三甲苯基胺、油基胺、椰子胺、大豆胺、C₈叔烷基伯胺、C_12-14叔烷基伯胺、C_22-24叔烷基伯胺、苯乙胺等，部分酯化的磷酸盐或加合物，包括任何这种化合物的混合物。通常来说，合适的胺盐是脂肪族的胺，特别是饱和的或烯属不饱和脂肪族的伯胺，例如，正十八烷基胺、2-乙基己基胺、叔辛基胺、正癸胺、所述的C₁₀、C₁₂、C₁₄以及C₁₆叔烷基伯胺(或他们中的单个或他们的组合，例如，C₁₂和C₁₄叔烷基伯胺的混合物)、正十一烷基胺、C₁₄至C₁₈叔烷基伯胺的混合物、十二烷基胺、十六烷基胺、十七烷基胺、十八烷基胺、C₂₂以及C₂₄叔烷基伯胺(或它们中的单个或它们的组合)、癸烯基胺、十二烯基胺、棕榈油基胺、油基胺、亚油基胺、二十碳烯基胺等。仲烃基胺和叔烃基胺还可以被单独应用或与伯胺相互混合应用。这样任何伯胺、仲胺和/或叔胺的组合，无论是单胺还是多胺，都可以被用来形成盐或加合物。

类似地，胺还可以以聚亚烷基多胺：官能取代的多胺，例如聚亚烷基多胺的琥珀酰亚胺或琥珀酰胺，如二亚乙基三胺的聚异丁烯基琥珀酰亚胺、三亚乙基四胺的聚异丁烯基琥珀酰亚胺、四亚乙基五胺的聚异丁烯基琥珀酰亚胺、五亚乙基六胺的聚异丁烯基琥珀酰亚胺(包括由可商购获得的聚亚乙基多胺混合物制成的琥珀酰亚胺，其包括线性的、分支的、环状的形式)；以及由刚刚描述的聚亚烷基多胺衍生的曼尼赫碱的形式应用。

此外，聚亚烷基多胺无论是以游离状态，还是以琥珀酰亚胺、琥珀酰胺或曼尼赫碱的状态，都可以被部分地硼化、部分地磷酸化或被试剂如如顺丁烯二酸酐、羟基丁二酸、甲叉丁二酸、甲叉丁二酸酐、硫羟苹果酸、反丁烯二酸等部分地酰化，条件是这种硼化的或磷酸化的或酰化的胺或胺部分包括至少足够的残留碱度以使其和部分酯化的磷酸形成盐。已被硼化或磷酸化的琥珀酰亚胺、琥珀酰胺或曼尼赫碱形式的亚烷基多胺在例如美国专利号US4,857,214中有说明。

伯胺的应用是合适的。其他合适的胺是分子中具有约8至约24个碳原子的烷基一元胺和烯基一元胺。

可以应用少于8个碳原子的胺，包括甲胺等，条件是所得的胺盐是油溶性的。同样地，可以应用多于24个碳原子的胺，条件也是所得的胺盐是油溶性的。

制造这些胺盐的方法是公知的并记载在了文献中。参见例如US2,063,629、2,224,695、2,447,288、2,616,905、3,984,448、4,431,552；以及国际申请公开号WO87/07638。

在摩擦改进剂添加剂组合物中，磷酸偏酯的胺盐的合适的量可以占添加剂组合物总重量的约20％到约40％，作为另一个例子，占约25％至约35％重量，在另一例子中占约28％至约32％重量。

合成的掺混组分

在一些实施方案中，基础油成分可以包括一种合成的掺混组分。用于上述摩擦改进剂添加剂组合物的合成掺混组分可以包括烷基化的芳香族化合物，例如，烷基化的萘。烷基化的萘可以由任何合适的现有技术中公知的方法，从萘或烷基取代的萘制备，该萘或烷基取代的萘可以包括一个或多个最多约8个碳原子的短链烷基，例如，甲基、乙基或丙基等。合适的烷基取代的萘包括α-甲基萘、二甲基萘以及乙基萘。然而，将非取代的萘烷基化可以比更高烷基化的物质提供更好的热稳定性和氧化稳定性。

美国专利号5,034,563，题为“萘烷基化方法”的文献中公开了一种制造烷基化的萘的方便的方法，上述文件在此引为参考，简要地，根据那种方法，长链烷基取代的萘可以将萘用一种烯烃例如是α-烯烃或其他烷基化的剂例如具有至少6个碳原子，或10到30个碳原子，或10到20个碳原子的醇或烷基卤化物在烷基化的催化剂的存在下烷基化而产生，所述烷基化催化剂包括沸石，所述沸石包括具有半径至少为2.5埃的阳离子。具有这种尺寸的阳离子可以由水合阳离子提供，所述水水合阳离子例如是水合铵、钠或钾阳离子，或由有机铵阳离子例如四烷基铵阳离子提供。所述沸石通常是大孔沸石USY。沸石中大体积阳离子的存在增加了催化剂优先于更高取代的产品对于生产长链单烷基取代的萘的选择性。

合成的掺混组分在摩擦改进添加剂组合物中的量可以占添加剂重量的约50％至约80％。

基础油

根据本发明的适合用于配制齿轮添加剂或流体组合物的基础油可以从任何的合成或天然油类或它们的混合物中选择。天然油类包括动物油和植物油(例如，蓖麻油、猪油)以及矿物润滑油，例如液体石油油类和溶剂处理的或酸处理的石蜡类型、环烷类型或混合的石蜡-环烷类型的矿物润滑油。从煤或页岩中得到的油类也是适合的。所述基础油在100℃的情况下通常具有约2到约15cSt的粘度，在另一实施例中具有约2至约10cSt的粘度。

合成基础油包括二羧酸的烷基酯、聚乙二醇类和醇类、聚α-烯烃类，包括聚丁烯类、烷基苯、磷酸的有机酯以及聚硅氧烷油类。合成油类包括烃油类例如聚合的和共聚合的烯烃(例如，聚丁烯类、聚丙烯类、丙烯-异丁烯共聚物等)；聚(1-己烯)、聚-(1-辛烯)、聚(1-癸烯)等以及它们的混合物；烷基苯类(例如，十二烷基苯类、十四烷基苯类、二-壬基苯类、二-(2-乙基己基)苯类)；聚苯类(例如，联苯类、三联苯类、烷基化的聚苯类等)；烷基化的二苯醚类和烷基化的苯硫醚类以及派生物、类似物和同系物等。

氧化烯聚合物和共聚物及其终端羟基被部分酯化、醚化的衍生物，构成了另一类公知的可以使用的合成油类。这种油类可以通过环氧乙烷或环氧丙烷聚合制备的油类、这些聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚(例如，平均分子量为约1000的甲基-聚异丙二醇醚、分子量约为500-1000的聚乙二醇的二苯醚、分子量约为1000-1500的聚丙二醇二乙基醚)或其一元和多元羧酸的酯，例如，乙酸酯、混合的C_3-8脂肪酸酯或四甘醇的C₁₃含氧酸二酯来举例说明。

可以使用的另一类合成油类包括二羧酸(例如，邻苯二甲酸、丁二酸、烷基丁二酸、烯基丁二酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、反丁烯二酸、已二酸、亚油酸二聚体、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等)和各种醇(例如，丁醇、己醇、十二烷醇、2-乙基己基醇、乙二醇、二甘醇单醚、丙二醇等)形成的酯。这些酯的具体实施例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、反式丁烯二酸二-正己基酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(二十烷基)酯以及亚油酸二聚体的2-乙基己基二酯、由1摩尔的癸二酸与2摩尔的四甘醇和2摩尔的2-二乙基己酸反应生成的复合酯等。

可用作合成油的酯还包括那些由C₅至C₁₂一元羧酸和多元醇以及多元醇醚制成的物质。所述多元醇和多元醇醚例如是新戊基二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、一缩二季戊四醇、三季戊四醇等。

进一步地，从气-液过程制备的油类也是合适的。

因此，这里所述的可以制造齿轮流体组合物的基础油可以从美国石油学会(API)基础油互换性指南中列出的I-V组中选择。这种基础油组如下：

¹I-III组是矿物油基础油。

上述包括膦酸的酯、磷酸偏酯的胺盐以及基础油组分的添加剂组合物可以作为齿轮流体的顶处理组分被提供。所述添加剂组合物或顶处理组分可以被以占整个齿轮流体重量的约3％到约10％范围内的量加入到齿轮流体中。

可以用这种添加剂或顶处理组分增强的齿轮流体通常包括大量的基础油和少量的添加剂组合物。所述添加剂组合物可以包括例如，无灰的分散剂、摩擦改进剂、抗氧化剂、粘度指数改进剂、腐蚀抑制剂、抗磨添加剂、金属减活剂、防沫剂、倾点下降剂、金属清洁剂和/或密封溶胀剂。

用于配制这里所述的流体组合物的添加剂可以独立地或以各种次组合被混入基础油中。用添加剂浓缩物(例如，添加剂加稀释剂，例如烃类溶剂)将所有组分同时混合也是合适的。当添加剂以浓缩物形式被混合时，使用添加剂浓缩物可以利用由组分的组合提供的共同相容性。并且，使用浓缩物缩短了混合时间并减少了混合错误的可能性。

这里公开的齿轮流体还包括适合多种齿轮和/或传动装置应用的流体，这里的齿轮和/或传动装置包括，但不限于，汽车齿轮、工业齿轮、固定齿轮、后桥、限滑差速器、传统差速器、和/或自动和手动变速器。而且，所述添加剂包适合应用于多盘差速器、锥形离合器差速器、扭曲面差速器、和/或爪式离合器差速器。

作为用于上述齿轮流体顶处理添加剂的示例性组合物可以包括下列成分，在所述添加剂成分中各成分的重量百分比如下表：

上述的添加剂或顶处理组合物可被以重量计约3％至约10％范围内的量加到齿轮流体中以改进流体的特性。前述添加剂或顶处理流体在包含非合成基础油、合成基础油以及非合成基础油和合成基础油的组合的传统齿轮流体中的摩擦耐久性试验已经显示出在SAE#2试验台上24小时后，摩擦系数随着滑动速度的增加而增加。

图1显示了两种传统顶处理添加剂(曲线B和C)和根据前述示例性组合物的顶处理添加剂(曲线D)的比较。每种添加剂都被加到传统的齿轮流体中并在SAE#2号试验台上在100转/分钟(rmp)，450千帕的压力条件下进行24小时的耐久性试验。图1显示了包含顶处理添加剂B、C或D的齿轮流体在转速100转/分钟(曲线A)的情况下的摩擦系数。曲线D是包括根据本发明公开的顶处理添加剂的流体的摩擦系数曲线，其显示在耐久性试验中摩擦系数增加；而包括传统顶处理添加剂的流体(曲线B和C)显示在试验循环过程中摩擦系数降低。因此，应当相信根据本发明的顶处理添加剂在更长的时间里会显著地优于传统的顶处理添加剂。

在本说明书的多个地方，引用了多篇美国专利。所有被引用的文献被完全结合到本说明书中，如同这些文献的内容在此完全列出。

在考虑这里公开的发明的说明书和实施方案的基础上本发明的其他实施方案对本领域技术人员来说将变得显而易见。在整个说明书和权利要求中应用的，“一种”和/或“一个”可以指一个或多个。除非有另外的说明，所有在说明书和权利要求书中表示成分数量，属性例如分子量、百分比、比率、反应条件等等的数字都应当理解为在所有情况下都可以被术语“约”修饰。相应地，除非有相反的说明，在说明书和权利要求书中的数字参数都是近似值，可以根据本发明的所希望获得的属性作相应的变化。至少，不是尝试将等同原则用于限定权利要求的保护范围，每一个数字参数至少应当根据数据报告的有效位和常规的舍入技术进行推定。尽管表明本发明较宽范围的数值和参数是近似值，但是，在特定的实施例中的数值都是尽可能的准确报道。然而，任何数值固有地包含误差，这源于各自的试验测量所具有的标准偏差。应当理解，说明书和实施例都是示例性的，本发明的真正的保护范围应当参照下面的权利要求。

Claims (5)

1.一种齿轮添加剂组合物，包括：

(a)一种基础油组分；以及

(b)一种摩擦改进剂混合物，包括：

(i)至少一种具有以下通式的烷基膦酸二酯：

其中，R¹为具有8至24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有1至8个碳原子的烃基；

(ii)至少一种具有以下通式的烷基膦酸单酯：

其中，R⁴为具有8至24个碳原子的烃基，R⁵选自氢和1至8个碳原子的烃基；以及

(iii)至少一种通过以下通式表示的磷酸偏酯的胺盐：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基，并且其中(i)与(ii)的比为3至5.5。

2.一种改进摩擦改进剂添加剂包中一种或多种摩擦改进剂成分的溶解性的方法，包括掺混至少一种具有如下通式的烷基膦酸二酯：

与至少一种具有如下通式的烷基膦酸单酯，

以及至少一种具有如下通式的磷酸偏酯的胺盐

其中R¹和R⁴选自具有8至24个碳原子的烃基，R²、R³和R⁵独立地选自氢和具有1至8个碳原子的烃基；每个R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基，其中上述组分被掺入足以基本上溶解所有的烷基膦酸单酯和二酯的量的基础油组分中，并且其中烷基膦酸二酯与烷基膦酸单酯的比在3至5.5的范围内。

3.一种改进齿轮流体的摩擦性能的方法，包括给齿轮流体提供添加剂包，所述添加剂包包括一种基础油组分和一种摩擦改进剂混合物，该摩擦改进剂混合物包括：

(i)至少一种具有以下通式的烷基膦酸二酯：

其中R¹为具有8至24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有1至8个碳原子的烃基；

(ii)至少一种具有以下通式的烷基膦酸单酯：

其中，R⁴为具有8至24个碳原子的烃基，R⁵选自氢和1至8个碳原子的烃基；以及

(iii)至少一种由以下通式表示的磷酸偏酯的胺盐：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，R⁷为氢或烃基，并且其中(i)与(ii)的比在3至5.5的范围内。

4.一种改进齿轮添加剂组分在基础油中的溶解性的方法，包括下述步骤：

提供具有如下通式的烷基膦酸二酯：

其中R¹为具有8至24个碳原子的烃基，R²和R³独立地选自具有1至8个碳原子的烃基；

提供具有如下通式的烷基膦酸单酯，

其中R⁴与R¹相同，并且R⁵和R²相同；以及

将3至5.5份的所述二酯与1份的所述单酯在基础油中混合。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括将至少一种磷酸偏酯的胺盐添加到基础油组分中以提供齿轮添加剂组合物，该磷酸偏酯的胺盐用如下通式表示：

其中每个R⁶和R⁸独立地为烃基，并且R⁷为氢或烃基。

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