CN101233218A - 齿轮油组合物 - Google Patents

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Abstract

本齿轮油组合物包含下述基油(A)和另一基油(B),以及至少一种齿轮油用添加剂,且在40℃下运动粘度为80mm2/s或更低:(A):在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油,和(B):在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。

Description

齿轮油组合物
1.发明领域
本发明涉及一种齿轮油组合物,更具体地一种用于车辆驱动系统,尤其是用于最终减速齿轮的齿轮油组合物。
2.相关技术描述
近来,随着保护全球环境的方法正成为不可避免的话题,开发/建立有助于消除车辆和其它发动机释放的全球环境负荷材料以及降低燃料消耗的节约燃料技术变得越来越重要。对于各种车辆润滑油,广泛尝试降低粘度和摩擦以提高里程。
在这些提高里程的努力中,对于润滑油重要的前提是甚至当它粘度降低时,它仍保持现有的工作特征。例如,对于作为车辆驱动系统,尤其是最终减速齿轮的一种润滑油的车辆齿轮油,必须保持耐负荷性能,首先是极压性能和耐磨性,如所理解的。
更具体地,与传动系统一起装在车辆驱动系统中的最终减速齿轮(差速齿轮)具有两种功能:(1)进一步降低已通过传动系统降低的动力和以直角偏移所降低动力的功能,和(2)甚至当车辆转弯时发生它的左右驱动轮以不同速度旋转时,保证车辆平滑驱动的差速功能。用作最终减速齿轮的齿轮传动机构的准双曲面齿轮会暴露于恶劣条件下并需要在恶劣润滑条件,例如高速度和高负荷下可工作的齿轮油。因此,准双曲面齿轮的齿轮油必须具有极好的耐负荷性能(例如抗咬死和摩擦)。因此,粘度的降低应在它保持能够在齿轮之间形成油膜的前提下实现。
因此,必须在齿轮油仍保持不受粘度降低影响的高温性能的前提下通过降低其粘度来实现里程提高。为此,它应具有在高温下形成和保持油膜所需要的特定粘度。
通常已用粘度指数改性剂与润滑油混合以确保在高温下的特定粘度。然而,粘度指数改性剂涉及一个问题:它不能保证比期望更厚的油膜,这是由于高分子量聚合物作为粘度指数改性剂组分有在高剪切应力条件下被定向的倾向。
因此,降低粘度的润滑油还没有商品化用于最终减速齿轮。大部分商业润滑油在40℃下的运动粘度为85mm2/s或更高,并且没有运动粘度降至80mm2/s或更低的润滑油可商购用于最终减速齿轮。
考虑到这些情况,日本专利2,555,284提出一种包含(A)具有低温流动性(在100℃下运动粘度为1.5-50cSt且倾点为-30℃或更低)的矿物基油、(B)0.5-20质量%的数均分子量为2,000-8,000的乙烯-α-烯烃共聚物和(C)极压剂、耐磨改进剂、油性改进剂和清净添加剂的润滑油组合物作为具有改善的温度相关性能的润滑油,其可防止混有粘度指数改性剂的多级通用润滑油的粘度永久降低,保持高温下的特定粘度并具有甚至在低温下的低粘度。
然而,日本专利2,555,284公开的润滑油组合物包含乙烯-α-烯烃共聚物作为具有2,000-8,000的高数均分子量的组分B。如实施例中所述,数均分子量为3600的共聚物的运动粘度为200mm2/s或更高。含具有如此高分子量的乙烯-α-烯烃共聚物的润滑油组合物存在由于它形成油膜的能力不足而难以保证轴承疲劳寿命性能的问题。
钼基摩擦改进剂和聚甲基丙烯酸酯基粘度指数改性剂的使用已研究作为一种节能技术,并有指出:甚至在混有它们的润滑油组合物由于氧化恶化之后,仍可以降低摩擦(日本专利2,906,024)。然而,许多摩擦改进剂具有耐久性不足的缺点。因此,使用摩擦改进剂节约燃料被认为会带来许多待解决的问题。
这些情况已强烈要求开发用于车辆驱动系统,尤其是最终减速齿轮的齿轮油,其可在高温下保证油膜,并甚至当它们粘度降低时保持轴承疲劳寿命性能;已知润滑油粘度的降低是燃料节约的最有效措施之一。
发明概述
本发明的目的是提供一种齿轮油组合物,更具体地一种用于车辆驱动系统,尤其是用于最终减速齿轮的齿轮油组合物,其可通过降低其粘度而改善节约燃料效果并同时保证轴承疲劳寿命性能。
在已广泛研究解决以上问题之后,本发明的发明人已发现以上目的可通过包含2种或更多种不同粘度的基油且在40℃下具有特定运动粘度的齿轮油组合物来完成,从而实现本发明,所述基油更具体地是在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的包含矿物基油和/或烃基合成油的低粘度基油和在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的包含矿物基油和/或烃基合成油的高粘度基油。
本发明提供一种包含下述基油(A)和另一基油(B),以及至少一种齿轮油用添加剂且在40℃下运动粘度为80mm2/s或更低的齿轮油组合物:
(A):在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油,和
(B):在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。
本发明还提供一种用于齿轮油组合物的基油,其包含(A)在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油,和(B)在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。
本发明还提供一种通过使用含(A)在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油和(B)在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油且在40℃下运动粘度为80mm2/s或更低的齿轮油组合物来降低车辆最终减速齿轮上的燃料消耗的方法。
本发明用于车辆齿轮,尤其用于最终减速齿轮的齿轮油组合物如上所述包含至少2种各自具有上述范围粘度的基油组合且在40℃下具有降低至80mm2/s或更低的特定运动粘度。此组合物的优点是改善节约燃料效果,同时保持往往与节约燃料效果相抵触的良好轴承疲劳寿命性能。
本发明包含一种包含矿物基油和/或烃基合成油的高粘度基油以包含特定的高粘度组分,和一种包含矿物基油和/或烃基合成油的低粘度基油以扩大分子量分布范围。此组合物可带来在高温下保持高粘度的高粘度指数效果以通过粘度降低来实现节约燃料。同时,它可形成并保持足够厚度的油膜以在摩擦表面上保持所谓的流体润滑条件。
增加到足够程度的油膜厚度可保护摩擦表面不受损害,从而极大改善轴承疲劳寿命性能。
附图简述
本发明的前述目的和其它目的、特征和优点将从如下参考附图的优选实施方案详述中变得明了,其中相似数字用来代表相似单元,并且其中:
图1示出了基于光干涉分析油膜的体系。
优选实施方案详述
本发明提供一种具有降低粘度的齿轮油组合物,如上所述,其包含具有特定运动粘度的高粘度基油,该高粘度基油被低粘度基油稀释至该组合物在40℃下具有80mm2/s或更低运动粘度的程度。本发明的优选实施方案包括如下项1)-8)。
1)上述齿轮油组合物,其中低粘度基油与高粘度基油在100℃下的运动粘度之间的差为13mm2/s或更多。
2)上述齿轮油组合物,其中低粘度基油包含一种或多种矿物基油和/或含聚α-烯烃或乙烯-α-烯烃共聚物的烃基合成油且在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s。
3)上述齿轮油组合物,其中高粘度基油包含一种或多种含聚α-烯烃和/或乙烯-α-烯烃共聚物的烃基合成油且在100℃下运动粘度为20-52mm2/s。
4)上述齿轮油组合物,其混有至少一种选自硫基添加剂、磷基添加剂、无灰分散剂、倾点下降剂、消泡剂、抗氧化剂、锈蚀抑制剂和摩擦改进剂的添加剂。
5)上述齿轮油组合物,其混有至少一种选自硫基添加剂和磷基添加剂的极压添加剂,和至少一种选自无灰分散剂、倾点下降剂、消泡剂、抗氧化剂、锈蚀抑制剂、腐蚀抑制剂和摩擦改进剂的添加剂。
6)上述齿轮油组合物,其中硫基添加剂为硫化烯烃添加剂,磷基添加剂为酸性磷酸酯或酸性亚磷酸酯的烷基胺盐添加剂。
7)上述齿轮油组合物,其进一步混有酯基增溶剂。
8)上述齿轮油组合物,其用于车辆最终减速齿轮。
详细描述本发明齿轮油组合物的构成组分。
本发明齿轮油组合物为(A)低粘度基油与(B)高粘度基油和根据需要(C)一种或多种齿轮油用添加剂的混合物,其中这些组分以受控制的比掺入以具有在40℃下不超过80mm2/s的组合物运动粘度。它具有在40℃下控制在80mm2/s或更低,优选70-80mm2/s,特别优选70-76mm2/s的运动粘度以改善节约燃料效果。
本发明齿轮油组合物的基油包含(B)在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的高粘度基油,该基油被(A)在100℃下运动粘度为20mm2/s以下,优选3.5-7mm2/s的低粘度基油稀释至包含组分(A)、(B)和(C)的组合物在40℃下运动粘度为80mm2/s或更低的程度。
如稍后讨论的,当通过常用润滑油混合程序设定(A)低粘度基油与(B)高粘度基油的混合比,同时考虑每一组分的粘度时,本发明齿轮油组合物可以具有所需的组成,因为添加剂对组合物粘度具有的影响有限。
本发明齿轮油组合物的开发基于发现在100℃下具有不同运动粘度的低粘度基油和高粘度基油的组合扩大组合物的分子量分布范围,带来在高温下保持高粘度的高粘度指数效果的优点,并且形成足够厚度的油膜以在摩擦表面上保持流体润滑条件,防止其损害。从改善粘度指数和轴承疲劳寿命性能方面看,低粘度基油与高粘度基油在100℃下的运动粘度差优选为13-48.5mm2/s,更优选13.5-43.5mm2/s。已观察到尽管对粘度指数具有小的影响,但50mm2/s或更大的差会使轴承疲劳寿命性能恶化。
要与低粘度基油混合的高粘度基油在100℃下的运动粘度在常规技术料想不到的特定范围内,以表现出高粘度指数和增加的油膜厚度,由此同时满足节约燃料效果和轴承疲劳寿命性能。
还发现在流体润滑条件下增加的油膜厚度可避免损害摩擦表面,并改善轴承疲劳寿命性能和齿轮油所需的耐负荷性能(例如极压性能和耐磨性)。
优选的低粘度基油包含在100℃下运动粘度为7mm2/s或更低,特别优选3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。掺入在100℃下运动粘度为7mm2/s以上的低粘度基油可能恶化齿轮油组合物的节约燃料效果。另一方面,当它在100℃下运动粘度为3.5mm2/s以下时,该组合物在高温下可能不具有足够的粘度指数,可能不能表现出不同粘度基油的混合效果,并显示恶化的轴承疲劳寿命性能。
优选的高粘度基油包含在100℃下运动粘度为20-52mm2/s,更优选20-40mm2/s的烃基合成油。该合成油特别优选包含聚α-烯烃和乙烯-α-烯烃共聚物。当掺入在100℃下运动粘度为20mm2/s以下的高粘度基油时,齿轮油组合物可能不会形成足够厚度的油膜,可能不能显示足够的轴承疲劳寿命性能。另一方面,掺入在100℃下运动粘度为52mm2/s以上的高粘度基油,本组合物可能具有意想不到恶化的油膜形成能力,可能不能保证轴承疲劳寿命性能。
用于制备低粘度基油和高粘度基油的各种基油如下所述。适用于低粘度基油和高粘度基油的矿物基油(包括GTL基的那种)包括通过一种或多种选自溶剂精制、加氢裂化、加氢处理、加氢精制、溶剂脱蜡、催化脱蜡、粘土处理等的方法处理的作为润滑油馏分的链烷烃、中间馏分和环烷烃原料的真空馏出物;通过溶剂脱沥青产生并通过一种或多种以上方法处理的脱沥青油;通过蜡异构化产生的矿物基油;及其混合物。
GTL基基油包括由天然气等作为起始原料而生产生的液体产物中分离的润滑油馏分,和通过加氢裂化所产生的石蜡链烷烃加氢裂化而生产生的润滑油馏分。从通过处理重质残余留物馏分如沥青的沥青至液体(ATL)方法生产生的液体产物中分离的润滑油馏分也适用作用于本发明的基油。
溶剂精制法使用芳族萃取剂,例如苯酚、糠醛或N-甲基-2-吡咯烷酮。溶剂脱蜡法使用溶剂,例如液化丙烷或甲基乙基甲酮(MEK)/甲苯。催化脱蜡法使用脱蜡催化剂,例如择形沸石。
上述矿物基基油根据取决于它们的粘度水平,作为轻质中性油、中间体中性油或重质中性油、光亮油等提供。
另一方面,合成基油可选自烃基那些,包括下列烃基聚合物和共聚物。
聚α-烯烃:
适用于本发明的聚α-烯烃包括聚1-己烯、聚1-辛烯、聚1-癸烯及其混合物。聚α-烯烃的单体不限于以上,但一般包括具有4-10个碳原子的烯烃,其可单独或组合作为聚合原料使用。
聚丁烯
乙烯-α-烯烃共聚物:
适用于本发明的乙烯-α-烯烃共聚物包括乙烯与具有3-20个碳原子的α-烯烃共聚物如丙烯、1-丁烯、1-辛烯或1-癸烯的共聚物。这些共聚物可单独或组合使用。
这些合成油为低聚合度,具有可通过控制聚合度来实现所需粘度的烃基那些。在100℃下运动粘度为10-3000mm2/s左右的那些为市售的,用于本发明的低粘度基油和高粘度基油可选自具有适合粘度的这些产品。
合成基油的原料包括烷基苯(十二烷基苯、十四烷基苯、二(2-乙基己基)苯和二壬基苯);聚苯(例如联苯和烷基化聚苯);和烷基化二苯醚、烷基化二苯硫醚及其衍生物。
特别优选作为本发明齿轮油组合物组分的低粘度基油包括通过溶剂精制、加氢处理等产生的矿物基油,和烃基合成油,例如聚α-烯烃(PAO)或乙烯-α-烯烃共聚物(EAO),其在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s,其中从经济效率考虑更优选矿物基油。
高粘度基油可以为矿物基或烃基合成油,特别优选后者。当使用两种或更多种油时,将它们适当混合以具有在100℃下20-52mm2/s,优选20-40mm2/s的运动粘度。优选的高粘度基油为烃基合成油,尤其是乙烯-α-烯烃共聚物或聚α-烯烃。
其次,描述适用于本发明齿轮油组合物的添加剂。
对于本发明齿轮油组合物,作为车辆驱动系统的齿轮油必须具有高的耐负荷性能。特别要求在最终减速齿轮的准双曲面齿轮的齿轮之间形成/保持厚的油膜,因此掺入硫基添加剂作为极压剂和/或磷基添加剂作为耐磨改进剂,以通过保持极压性能进一步改善耐负荷性能。
适用于本发明的硫基添加剂包括含至少一种硫化合物的那些,这些硫化合物选自硫化烃和硫化油/脂肪化合物,用硫化烯烃代表。
硫化烃化合物包括由通式(1)表示的硫化合物:
R1-Sx-R2                            (1)
在通式(1)中,R1和R2各自为线性或环状烃基,并且可以相同或不同。各自可例如为具有1-20个碳原子的线性或支化烷基;具有2-20个碳原子的线性或支化链烯基;具有6-26个碳原子的芳基;或具有3-26个碳原子的脂环基团。芳基可以由具有4-12个碳原子的烷基或链烯基取代。优选的烃基包括具有4-12个碳原子的烷基和链烯基。更具体地,烷基包括丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基及其支化异构体。链烯基包括丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基及其支化异构体。
在通式(1)中,“x”为1或更大,优选2或更大的整数。通式(1)表示的那些包括单-、二-、三-和多硫化合物。
因此,通式(1)表示的化合物优选包括二烷基多硫化物和二链烯基多硫化物。更具体地,二异丁基二硫化物、二异丁基多硫化物、二己基多硫化物、二辛基多硫化物、二叔壬基多硫化物、二癸基多硫化物、二(十二烷基)多硫化物、二异丁烯多硫化物、二辛烯基多硫化物和二苄基多硫化物,其中更优选的是硫化烯烃(例如二异丁基多硫化物)。硫化烯烃可通过将烯烃如聚异丁烯在硫化剂的存在下硫化而制备。用于本发明齿轮油组合物的多硫化物优选包括含1-5质量%,更优选1.5-3质量%元素硫的那些。
硫化油/脂肪包括油/脂肪与硫之间反应的产物,包含5-20质量%元素硫。
硫基添加剂以元素硫基于整个齿轮油组合物为1-5质量%掺入,特别优选1.5-3质量%。
适用于本发明的磷基添加剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯、酸性亚磷酸酯及其胺盐。可掺入至少一种选自以上化合物的物质。
磷酸酯可例如由通式(2)表示:
(R1O)mP(=O)(OH)3-m                (2)
亚磷酸酯可由通式(3)表示:
(R2O)nP(OH)3-n                     (3)
在通式(2)和(3)中,R1和R2各自为烃基,优选具有1个或多个,优选4个或更多个,特别优选4-20个碳原子的烷基、链烯基、芳基或烷基芳基。R1和R2可以相同或不同。烷基和链烯基可以为线性或支化的。在这些式中,“m”和“n”各自为1、2或3的整数。多个R1可以相同或不同,R2也是如此。
油酸磷酸酯[(C18H35O)P(OH)2O与(C18H35O)2P(OH)O的混合物]和亚磷酸氢二油烯基酯[(C18H35O)2P(OH)]可分别作为代表性的酸性磷酸酯和酸性亚磷酸酯引用。
酸性磷酸酯的烷基胺盐为酸性磷酸酯与烷基胺之间反应的产物,其例如由通式(4)表示:
Figure S2006800279066D00091
酸性亚磷酸酯的烷基胺盐例如由通式(5)表示:
(R5O)nP(OH)3-n·(NHpR7 3-p)3-n                    (5)
在通式(4)和(5)中,R4和R5各自为烃基,优选具有1个或多个,特别优选4-20个碳原子的烷基、链烯基、芳基或烷基芳基。烷基和链烯基可以为线性、支化或环状的。R6和R7各自为烃基,优选具有1个或多个,特别优选4-20个碳原子的烷基、链烯基、芳基或烷基芳基。烷基和链烯基可以为线性、支化或环状的。当存在多个R4时,它们可以相同或不同,当存在时R5-R7也是如此。
在通式(4)和(5)中,R4-R7各自尤其为丁基、己基、环己基、辛基、2-乙基己基、癸基、月桂基、肉豆蔻基、棕榈基、硬脂基、油烯基或二十烷基。
酸性磷酸酯和酸性磷酸酯的胺盐特别优选用于本发明齿轮油组合物。
二异辛基酸磷酸酯/油烯基胺盐[(i-C8H17O)2P(OH)O与(C18H35)NH之间的反应产物]和二-9-十八碳烯基酸磷酸酯/油烯基胺盐可作为代表性的酸性磷酸酯的烷基胺盐引用。
这些磷基添加剂可单独或组合使用。该添加剂以磷基于整个齿轮油组合物为0.05-0.3质量%,优选0.1-0.25质量%掺入。
磷基添加剂显示高的磨损抑制效果以及有助于促进硫基添加剂作为极压添加剂的效果。酸性磷酸酯和酸性亚磷酸酯的胺盐显示特别高的磨损抑制效果。
本发明齿轮油组合物可掺入酯作为增溶剂。适用于本发明的酯包括二元酸(例如邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、链烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸或己二酸,或亚油酸二聚体)与醇(例如丁醇、己醇、2-乙基己醇、十二烷醇,乙二醇,二乙二醇单醚或丙二醇)的酯;和具有5-18个碳原子的单羧酸与多元醇(例如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇)的酯。其它适用作增溶剂的化合物包括聚氧亚烷基二醇、聚氧亚烷基二醇酯、聚氧亚烷基二醇醚和磷酸酯。增溶剂可以以基于整个齿轮油组合物为10-25质量%,优选14-22重量%掺入。
本发明齿轮油组合物可根据需要适当掺入一种或多种除以上以外的常用添加剂,其范围要不危害本发明目的。
更具体地,本齿轮油组合物可另外掺入一种或多种适当选自无灰分散剂、倾点下降剂、消泡剂、抗氧化剂、锈蚀抑制剂、摩擦改进剂等的添加剂,以满足除如上已述的粘度性能以外的各种性能,例如涉及摩擦、氧化稳定性、清洁和消泡的那些。不需要掺入粘度指数改性剂,这是本发明独特特点之一。然而,当组合物对不会恶化轴承疲劳寿命的剪切应力具有足够稳定性时,它可以以适当含量掺入。
适用于本发明的无灰分散剂包括基于聚丁烯基琥珀酸酰亚胺、聚丁烯基琥珀酸酰胺、苄胺、琥珀酸酯、琥珀酸酯-酰胺及其硼衍生物的那些。无灰分散剂通常以0.05-7质量%掺入。
金属清净剂可选自含钙、镁、钡等的磺酸盐、酚盐、水杨酸盐的那些。它可任选选自具有不同酸值的高碱性、碱性、中性盐等。金属清净剂通常以0.05-5质量%掺入。
适用于本发明的倾点下降剂包括乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、氯化链烷烃和萘的缩合物、氯化链烷烃和酚的缩合物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯等。倾点下降剂通常以0.1-10重量%掺入。
可用于本发明的消泡剂包括二甲基聚硅氧烷、聚丙烯酸酯及其氟衍生物,和全氟聚醚。消泡剂通常可以以10-100质量ppm掺入。
可用于本发明的抗氧化剂包括胺基抗氧化剂,例如烷基化二苯胺、苯基-α-萘胺和烷基化苯基-α-萘胺;酚基抗氧化剂,例如2,6-二叔丁基酚、4,4’-亚甲基双-(2,6-二叔丁基酚)和异辛基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐/酯;硫基抗氧化剂,例如二月桂基-3,3’-硫代二丙酸盐/酯;和二硫代磷酸锌。抗氧化剂通常以0.05-5质量%掺入。
适用于本发明的锈蚀抑制剂包括脂肪酸、链烯基琥珀酸半酯、脂肪酸皂、烷基磺酸盐、多元醇/脂肪酸酯、脂肪酸胺、氧化链烷烃和烷基聚氧化烯醚。锈蚀抑制剂通常以0-3质量%掺入。
适用于本发明的摩擦改进剂包括有机钼基化合物、脂肪酸、高级醇、脂肪酸酯、油/脂肪、胺、聚酰胺、硫化酯、磷酸酯、酸磷酸酯、酸亚磷酸酯和磷酸酯的胺盐。摩擦改进剂通常以0.05-5质量%掺入。
本发明齿轮油组合物中添加剂的总含量没有限制。然而,一种或多种添加剂(包括上述增溶剂)可以以10-30质量%,优选15-25质量%掺入。
如上所述,本发明齿轮油组合物包含(A)低粘度基油、(B)高粘度基油和根据需要(C)一种或多种齿轮油用添加剂,其中这些组分(A)、(B)和(C)以受控制的比掺入,以具有在40℃下不超过80mm2/s的组合物运动粘度。
本发明提供一种齿轮油组合物,尤其是用于最终减速齿轮的齿轮油组合物。它也可以作为车辆驱动系统用的润滑油而用于人工操作传动系统(MT)和人工操作加速器(MTX)。因此,它可用作减速齿轮、MT和MTX的通用润滑剂。
[实施例]
通过实施例和比较例详细描述本发明,但这些实施例绝不限制本发明。在实施例中,乙烯-丙烯低聚物用作乙烯-α-烯烃共聚物(EAO),并且主要包含癸烯的α-烯烃低聚物用作聚α-烯烃共聚物(PAO)。在实施例中,“%”意指“质量%”。
测量运动粘度的方法和评估轴承疲劳寿命性能的方法如下所述。
运动粘度的测量
40℃下的运动粘度(KV40℃)和100℃下的运动粘度(KV100℃)根据ASTM D445测量。
轴承疲劳寿命性能的评估
在盘与辊之间形成的油膜在如下条件下使用流体膜分析器和Tribology Transactions,39,(3),720-725(1996)中所述的分析程序通过光干涉法观测。
图1示出了分析程序。
油膜温度:23℃
圆周速度:0.2m/s
平面压力(平均Hertz压力):0.6GPa
里程试验
试验使用SUV车在LA#+公路模式中进行。
实施例1
将11%在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的精制矿物油与61%在100℃下运动粘度为20mm2/s的乙烯-α-烯烃共聚物(EAO)的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(a)。它在40℃下运动粘度为73.4mm2/s,并通过节约燃料标准。因为它产生138μm厚油膜,它也通过轴承疲劳寿命标准。
实施例2
将26%在100℃下运动粘度为4.1mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)、46%在100℃下运动粘度为40mm2/s的乙烯-α-烯烃共聚物(EAO)、18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂的混合物制成油样(b)。油样(b)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
实施例3
将30%在100℃下运动粘度为5.8mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)和42%在100℃下运动粘度为40mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(c)。油样(c)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
实施例4
将35%在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的精制矿物油与37%在100℃下运动粘度为40mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(d)。它在40℃下运动粘度为73.4mm2/s,并通过节约燃料标准。油样(d)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
实施例5
将39%在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的精制矿物油与33%在100℃下运动粘度为50mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(e)。油样(d)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
实施例6
将实施例4中制备的作为本发明代表性油组合物的油样(d)和商品齿轮油(Toyota,Junsei Hypoid Gear Oil SX,85W90)根据上述程序测试以评估它们的节约燃料性能。已证实油样(d)节约燃料消耗1.0%或更多。
比较例1
将41%在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的精制矿物油与31%在100℃下运动粘度为60mm2/s的乙烯-α-烯烃共聚物(EAO)与聚α-烯烃共聚物(PAO)混合物的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(aa)。油样(aa)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
比较例2
将45%在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的精制矿物油与27%在100℃下运动粘度为103mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)的混合物中掺入18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂以制备油样(bb)。油样(bb)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
比较例3
将72%在100℃下运动粘度为16mm2/s的聚α-烯烃共聚物(PAO)、18%二异癸基己二酸酯(DIDA)、5%硫化烯烃、3%酸性磷酸酯的胺盐和2%其它添加剂的混合物制备为油样(cc)。油样(cc)与节约燃料和轴承疲劳性能相关的评估结果在表1中给出。
比较例4
对用于最终减速齿轮的商品齿轮油(API使用分类:GL-5,SAE粘度等级:75W90)测试其节约燃料和轴承疲劳性能。评估结果在表1中给出。
分别在实施例1、4和5中制备的各油样(a)、(d)和(e)包含在100℃下运动粘度为6.5mm2/s的低粘度基油和在100℃下运动粘度分别为20、40和50mm2/s的高粘度基油,并通过节约燃料和轴承疲劳标准。
此外,实施例1中制备的油样(a)包含运动粘度代表本发明有效粘度范围下限(在100℃下20mm2/s)的高粘度基油(EAO)。另一方面,在实施例5中制备的油样(e)包含运动粘度代表本发明有效粘度范围上限的高粘度基油(PAO)。
分别在比较例1和2中制备的油样(aa)和(bb)包含在100℃下运动粘度分别为60和103mm2/s的高粘度基油,该值超出本发明的有效粘度范围(20-52mm2/s)。它们通过节约燃料标准,但未通过轴承疲劳标准,表明当高粘度基油的运动粘度偏离在100℃下测量的特定粘度范围时产生恶化轴承疲劳性能的特异现象。
在比较例3中制备的油样(cc)包含在100℃下运动粘度为16mm2/s的聚α-烯烃共聚物作为唯一基油。它偏离了本发明使用至少两种基油,低粘度和高粘度油的技术构思。
比较例3的结果表明仅包含一种基油的齿轮油不能带来当使用至少2中基油时可得到的充分效果,即使它们具有在40℃下测得的相同运动粘度水平。
所测试的商品未能通过节约燃料标准并且具有不一定充分的轴承疲劳性能。
如上所述,已证实包含各自具有特定粘度的低粘度基油和高粘度基油的齿轮油组合物可同时满足节约燃料效果和轴承疲劳寿命性能。已证明本发明齿轮油组合物可形成厚度超过132μm的油膜,该油膜比最高品质的商品可以得到的油膜更厚,以及还显示显著改善的轴承疲劳性能。
表1
    组合物  1 2 3 4 5 6 7 8 9
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4
油样a 油样b 油样c 油样d 油样e 油样aa 油样bb 油样cc 用于最终减速齿轮的商品润滑油注释1)
基油   运动粘度@100℃(mm2/s)
    低粘度基油(PAO)注释3)     4.1 - 26 - - - - - -
    低粘度基油(PAO)     5.8 - - 30 - - - - -
    低粘度基油(矿物油)注释3)     6.5 11 - - 35 39 41 45 -
    高粘度基油(PAO)     16 - - - - - - - 72
    高粘度基油(EAO)注释3)     20 61 - - - - - - -
    高粘度基油(EAO)     40 - 46 - - - - - -
    高粘度基油(PAO)     40 - - 42 37 - - - -
    高粘度基油(PAO)     50 - - - - 33 - - -
    高粘度基油(PAO)     60 - - - - - 31 - -
    高粘度基油(PAO)     103 - - - - - - 27 -
    添加剂
    硫化烯烃 5 5 5 5 5 5 5 5
    酸性磷酸酯的胺盐(半中和产物) 3 3 3 3 3 3 3 3
    二异癸基己二酸酯(DIDA) 18 18 18 18 18 18 18 18
    其它添加剂注释2) 2 2 2 2 2 2 2 2
    评估结果
    节约燃料效果注释11)评估运动粘度@40℃(mm2/s) 通过73.4 通过73.1 通过73.0 通过73.5 通过73.0 通过72.7 通过73.4 通过67.7 未通过89.1
    轴承疲劳性能注释12)评估油膜厚度(mm) 通过138 通过137 通过136 通过136 通过133 未通过130 未通过122 未通过131 通过132
注释1)用于最终减速齿轮的商品润滑油(GL-5,75W90)
注释2)其它添加剂:硅酮化合物、聚甲基丙烯酸酯和琥珀酰亚胺
注释3)矿物油:溶剂精制矿物油
PAO:聚-α-烯烃
EAO:乙烯-α-烯烃共聚物
注释11)节约燃料标准:在40℃下运动粘度为80mm2/s
注释12)轴承疲劳寿命标准:油膜厚度为132nm0或更厚

Claims (7)

1.一种齿轮油组合物,其包含下述基油(A)和另一基油(B)以及至少一种齿轮油用添加剂,并且在40℃下的运动粘度为80mm2/s或更低:
(A)在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油,和
(B)在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。
2.根据权利要求1的齿轮油组合物,其中所述添加剂为至少一种选自硫基添加剂和磷基添加剂的极压剂,或至少一种所述极压剂和至少一种选自增溶剂、无灰分散剂、倾点下降剂、消泡剂、抗氧化剂、锈蚀抑制剂、腐蚀抑制剂和摩擦改进剂的添加剂。
3.根据权利要求1的齿轮油组合物,其中所述硫基添加剂为硫化烯烃,磷基添加剂为酸性磷酸酯或酸性亚磷酸酯的胺盐。
4.根据权利要求2的齿轮油组合物,其中所述增溶剂为酯。
5.根据权利要求1-4中任一项的齿轮油组合物,其中所述齿轮油组合物用于车辆最终减速齿轮。
6.一种用于根据权利要求1-4中任一项的齿轮油组合物的基油,其包含(A)在100℃下运动粘度为3.5-7mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油,以及(B)在100℃下运动粘度为20-52mm2/s的矿物基油和/或烃基合成油。
7.一种降低车辆最终减速齿轮上燃料消耗的方法,其中根据权利要求1-5中任一项的齿轮油组合物用于所述最终减速齿轮以进行润滑。
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