CN101298576B

CN101298576B - 齿轮润滑油添加剂组合物

Info

Publication number: CN101298576B
Application number: CN2007100989470A
Authority: CN
Inventors: 伏喜胜; 糜莉萍
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-04-30
Also published as: CN101298576A

Abstract

本发明提供了一种齿轮润滑油添加剂组合物，它包括(A)一定量的矿物油和(B)至少一种含硫的极压添加剂；(C)至少一种含磷的抗磨添加剂；(D)至少一种防锈添加剂；(E)至少一种摩擦改进剂；(F)至少一种金属钝化剂。将上述添加剂组合物按3.8～4.5wt％加入到基础油中，可制备达到GB13895—92(API GL—5)规格指标的车辆齿轮油。添加剂组合物按0.6～1.2wt％加入到基础油中，可制备达到GB5903-95规格指标的工业齿轮油。

Description

齿轮润滑油添加剂组合物

(一)技术领域

本发明涉及一种润滑油添加剂组合物，尤其是一种用于齿轮传动系统所用润滑油的添加剂组合物，属于润滑油添加剂技术领域。

(二)背景技术

齿轮润滑油的发展主要是提高齿轮油的热氧化稳定性及部件清净性，减少齿轮油在使用过程中油泥及沉积物的生成，以延长齿轮油的使用寿命，减少车辆及设备维修，节约费用。提高齿轮油的热氧化稳定性有如下几种途径：(1)选用深精制矿物油或合成油做齿轮油基础油；(2)齿轮油中引入高温抗氧剂；(3)齿轮油中引入清净分散剂。使用途径1、2可以适当改善齿轮油的热氧化稳定性，但大大增加了齿轮油的生产成本，使用途径3也可以适当改善齿轮油的热氧化稳定性，但对齿轮油的极压抗磨性能产生不利影响。本发明通过选用特殊结构的含磷抗磨添加剂，在不影响齿轮油极压抗磨性能的前提下，降低齿轮油中的磷含量，以达到改善齿轮油的热氧化稳定性、同时降低齿轮油生产成本的目的，使用本发明提供的齿轮油添加剂组合物调制的齿轮油为低磷、清洁型齿轮油。通过国内外专利查询，未发现有相关内容的公开专利。目前，国际市场上最具代表性的齿轮润滑油复合添加剂是Lubrizol公司的Anglamol6085、Anglamol1045，Exxon-Mobil公司的G252、G252B，Ethyl公司的Hitec343等，但使用以上复合添加剂调制的齿轮油均不属于低磷、清洁型齿轮油。国内最高水平的齿轮润滑油复合添加剂是中国石油润滑油公司研究开发中心研制、兰州炼油化工总厂生产的LAN4202(专利号为97112343·8)、LAN4204(专利号为01130777.3)，本发明提供的齿轮润滑添加剂组合物与LAN4202、LAN4204复合剂相比，有如下特点：①加剂量更低，技术经济性更优；②本发明提供的齿轮油复合剂为低磷型的齿轮油复合添加剂；③本发明提供的齿轮油复合剂比LAN4202、LAN4204具有更好的热氧化稳定性，用其调制的齿轮油为清洁型齿轮油。

(三)发明内容

本发明的目的是：提供一种低磷、清洁型的齿轮润滑油组合物，可适用于各种基础油，用其以较低加剂量调制的重负荷车辆齿轮油(API GL-5)满足GB13895-92规格要求；用其调制的中、重负荷工业齿轮油满足GB5903-95规格要求。

本发明为实现上述目的，对添加剂组合物中的各添加剂组分特别是含磷组分进行精心选择，通过选择特殊结构的含磷抗磨添加剂以降低齿轮油中的磷含量，提高齿轮油的热氧化稳定性及部件清净性，提供一种低磷、清洁型的齿轮润滑油，提高齿轮油的使用寿命，延长换油期。

本发明调配的齿轮油复合剂，产品的硫含量为35.0～40.0wt％，磷含量为0.70～1.40wt％，氮含量为0.25～1.00wt％，具有优良的热氧化稳定性、防锈防腐性、极压抗磨性、抗乳化性、摩擦耐久性及与基础油间的相容性。产品以3.8～4.5wt％加剂量调制的75W/90、80W/90、85W/90、80W/140、85W/140、90、140等粘度牌号的重负荷车辆齿轮油满足GB13895-92规格要求，车辆齿轮油硫含量为13000-20000ppm，磷含量为300-600ppm，氮含量为100-400ppm。产品以0.6～1.2wt％加剂量调制的100、150、220、320、460、680等粘度牌号的中、重负荷工业齿轮油满足GB5903-95规格要求，工业齿轮油硫含量为2000-10000ppm，磷含量为40-300ppm，氮含量为10-200ppm。本发明产品为低磷、清洁型齿轮油复合剂，加剂量低，生产成本低，应用范围广，具有很好的经济效益与社会效益。该复合剂组合物调配方便，性能优良，有广阔的推广应用前景。

本发明的齿轮润滑油添加剂组合物，它含有：(A)一定量的矿物油作稀释油；和(B)至少一种含硫的极压添加剂；(C)至少一种含磷的抗磨添加剂；(D)至少一种防锈添加剂；(E)至少一种摩擦改进剂；(F)至少一种金属钝化剂。所说的稀释油(A)为深度精制的中粘度指数(MVI)或高粘度指数(HVI，VI>120)矿物油，所说的添加剂组合物，含1～20wt％的稀释油(A)；所说的(B)为硫化烯烃，或烷基多硫化物，所说的添加剂组合物含(B)组分76～95wt％；所说的(C)为硫代亚磷酸酯及其胺盐衍生物，或硫代磷酸酯，或亚磷酸酯及其含氮衍生物，或它们任意组合的混合物，所说的添加剂组合物，含(C)组分1～15wt％；所说的(D)为脂肪酸酰胺，或丁二酰亚胺及其硼化物，或烯基丁二酸酯，或长链的脂肪胺，或磺酸盐，或它们任意组合的混合物，所说的添加剂组合物，含(D)组分1～10wt％；所说的(E)为硼化脂肪酸酯，或苯三唑脂肪胺盐，或长链的酸性亚磷酸酯，或长链的脂肪醇，或长链的脂肪胺，或它们任意组合的混合物，所说的添加剂组合物，含(E)组分0.1～5.0wt％；所说的(F)为噻二唑衍生物，或苯三唑衍生物，或它们任意组合的混合物，所说的添加剂组合物，含(F)组分0.1～5.0wt％。

更进一步，本发明的齿轮润滑油添加剂组合物中，(A)是深度精制的中粘度指数或高粘度指数(VI>120)矿物油，所说的添加剂组合物，含(A)组分的适宜含量为3～10wt％；

(B)组分较优选的是硫化异丁烯、或叔丁基多硫化物，或它们任意组合的混合物，组分(B)在添加剂组合物中的适宜含量为80～95wt％；

(C)组分较优选的是硫代亚磷酸酯胺盐，或酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合物，或它们任意组合的混合物，组分(C)在添加剂组合物中的适宜含量为2～13wt％；

(D)组分较优选的是脂肪酸酰胺，或硼化丁二酰亚胺，或烯基丁二酸酯，或十八胺，或烷基苯磺酸钙，或它们任意组合的混合物，组分(D)在添加剂组合物中的适宜含量为1～8wt％；

(E)组分较优选的是硼化油酸甘油酯，或苯三唑十八胺盐，或十二烷基酸性亚磷酸酯，或十八醇，或十八胺，或它们任意组合的混合物，组分(E)在添加剂组合物中的适宜含量为0.1～3.0wt％；

(F)组分较优选的是噻二唑衍生物，或苯三唑衍生物，或它们任意组合的混合物，组分(F)在添加剂组合物中的适宜含量为0.1～3.0wt％。

制法：上述齿轮油添加剂组合物的制备方法是：先将按比例所需要的稀释油(A)加入带搅拌器的搪瓷调合釜内，其次将按比例所需量的含硫极压添加剂(B)、含磷抗磨添加剂(C)、摩擦改进剂(E)加入到调合釜中，升温至60～70℃下搅拌2小时后，降温至50～60℃下加入防锈添加剂(D)、金属钝化剂(F)，50～60℃下继续搅拌2小时，至混合物均匀透明。

为了筛选添加剂组分和添加剂组合物，本发明在实验室采用了各种试验方法进行模拟评定。其中有烘箱氧化试验、模拟L-33试验、模拟L-37试验、模拟L-42试验。

为了评价添加剂组合物加入基础油后，是否符合GB13895-92的国家标准，进行石油产品铜片腐蚀试验法(GB/T5096或ASTM D130)，石油产品泡沫性质测定法(GB/T12579)，抗擦伤试验(CRC L-42或SH/T0519)，承载能力试验(CRC L-37或SH/T0518)，锈蚀试验(ASTM-STP-512A L-33或SH/T0517)，热氧化安定性试验(ASTM D5704或CRC L-60-1)热氧化安定性试验(CRC L-60或SH/T0520)。

为了评价添加剂组合物加入基础油后，是否符合GB/T5903—95的国家标准，进行了润滑油极压性能测定法(四球机法，GB/T3142)，润滑油抗磨性能测定法(四球机法，SH/T018)，石油产品铜片腐蚀试验法(GB/T5906或ASTMD130)，加抑制剂矿物油在水存在下防锈试验法(GB/T11143或ASTM D665B)，润滑剂抗乳化性能测定法(GB/T8022或ASTM D2711)，润滑油极压性能测定法(Timken试验)(GB/T11144)，润滑油承载能力测定法(CL—100)(SH/T0306或ASTM D5182)，极压润滑油氧化安定性测定法(SH/T0123，SH/T0024)。

(四)具体实施方式

本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。

实施例1：

添加剂组合物(I)，它包括：80.0wt％的硫化异丁烯(组分B)；10wt％的三烷基二硫代磷酸酯(组分C)；5wt％硼化丁二酰亚胺(组分D)；1wt％硼化油酸甘油酯(组分E)；1wt％噻二唑衍生物(组分F)；3wt％HVI500稀释油(组分A)。添加剂组合物(II)除组分(B)80.0wt％的硫化异丁烯被80wt％的叔丁基多硫化物替代外，其余均同组合物(I)，组合物(I)、(II)以4.5wt％加入75W/90基础油中，其评定结果列于表2中。

表1 75W/90基础油性质

项目	性质
		运动粘度(100℃)mm²/s-40℃表现粘度mPa·s闪点(开)水份％机杂％	14.5283000196痕迹0.005

表2 组合物(I)、(II)性能评定结果

项目	组合物(I)	组合物(II)	指标
				铜片腐蚀，121℃，级四球机试验 PB，NPD，ND，mm模拟L-42，通过负荷N模拟L-37，综合评分分	2b102939200.3353.385.08	3a1029大于60760.3667.755.61	不大于3不小于882不小于3920不大于0.40不小于53.38不大于15

实验结果表明，使用硫化异丁烯和叔丁基多硫化物，组合物的铜片腐蚀性能、极压抗磨性能均可满足指标要求，硫化异丁烯的防腐性能及抗磨性能优于叔丁基多硫化物，叔丁基多硫化物的极压性能优于硫化异丁烯。

实施例2：

添加剂组合物(III)，它包括：85.0wt％硫化异丁烯(组分B)；8wt％硫代亚磷酸酯胺盐(组分C)；1wt％脂肪酸酰胺(组分D)；0.1wt％长链酸性亚磷酸酯(组分E)；0.1wt％苯三唑衍生物(组分F)；5.8wt％的MVI500稀释油(组分A)。添加剂组合物(IV)除组分C8wt％硫代亚磷酸酯胺盐被8wt％的酸性磷酸酯胺盐替代外，其余均同组合物(III)。添加剂组合物(V)除组分C8wt％硫代亚磷酸酯胺盐被8wt％的中性硫代磷酸酯替代外，其余均同组合物(III)。添加剂组合物(VI)除组分C8wt％硫代亚磷酸酯胺盐被8wt％的膦酸酯胺盐替代外，其余均同组合物(III)。添加剂组合物(VII)除组分C8wt％硫代亚磷酸酯胺盐被8wt％的酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合物替代外，其余均同组合物(III)。组合物(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)均以4.2wt％加入80W/90基础油中，其评定结果列表4中。

表3 80W/90基础油性质

项目	性质
		运动粘度(100℃)mm²/s-26℃表现粘度mPa·s闪点(开)水份％机杂％	18.42135800208痕迹0.008

表4 组合物(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)性能评定结果

项目

组合物(III)

组合物(IV)

组合物(V)

组合物(VI)

组合物(VII)

指标

铜片腐蚀121℃，级烘箱氧化试验钢片，级沉积物模拟L-33

2b3中无锈

3a2中无锈

2c0无无锈

2e0无无锈

1a0无无锈

不大于3无锈

实验结果表明，酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合物含磷抗磨剂与其它含磷抗磨剂相比具有更好的防腐性能，中性硫代磷酸酯、膦酸酯胺盐、酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合物与其它含磷抗磨剂相比具有更好的热氧化稳定性。

实施例3：

添加剂组合物(VIII)，它包括：80wt％硫化异丁烯(组分B)；10wt％硫代亚磷酸酯胺盐(组分C)，3wt％酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合(组分C)；2wt％烯基丁二酸酯(组分D)；1wt％十八醇(组分E)；1wt％噻二唑衍生物(组分F)；3wt％HVI500稀释油(组分A)。添加剂组合物(VIII)以3.8wt％加入85W/90基础油中、以1.2wt％加入100号基础油中、以0.6wt％加入680号基础油中，其评定结果列表6、7、8。

表5 基础油主要性质

基础油	85W/90	100	680
				运动粘度(100℃)mm²/s运动粘度(40℃)mm²/s-12℃表现粘度mPa·s闪点(开)℃水分％机械杂质％	19.42/89600264痕迹0.003	/101.3/205痕迹0.004	/675.8/273痕迹0.003

表6 组合物(VIII)在85W/90基础油中评定结果

项目	85W/90GL-5油指标(GB13895—92)	评价结果
			硫含量％磷含量％氮含量％抗擦伤试验(L-42)承载能力试验(L-37)	///通过通过	1.480.0320.022通过通过
锈蚀试验(L-33)盖板锈蚀评分齿轮、齿面、轴承及其它部位锈蚀情况	不小于8.0不大于无锈	10.0无锈

热氧化安定性(L-60-1)100℃运动粘度增长％戊烷不溶物％甲苯不溶物％大齿轮平均漆膜/和炭评分四面平均油泥评分	不小于100不大于3不大于2不小于7.5不小于9.4	31.420.3210.1428.959.84
			热氧化安定性(L-60)100℃运动粘度增长％戊烷不溶物％甲苯不溶物％	不小于100不大于3不大于2	31.420.3210.142

表7 组合物(VIII)在100基础油中评定结果

项目	指标(GB5903—95)	实测值
			硫含量％磷含量％氮含量％铜片腐蚀(100℃，3h)/级防锈性(D665B)	///不大于1无锈	0.580.0130.0071b无锈
氧化安定性(121℃，312h)100℃运动粘度增长/％	不大于6	2.1
			抗乳化性(82℃)油中水，％乳化层，mL总分离水，mL	不大于2.0不大于1.0不小于80	0.10.180.5
Timken试验，通过负荷N	不小于267	289
			CL—100齿轮机试验失败级	不小于11	12

表8 组合物(VIII)在680基础油中评定结果

项目	指标(GB5903—95)	实测值
			硫含量％磷含量％氮含量％铜片腐蚀(121℃，3h)/级防锈性(D665B)	///不大于1无锈	0.250.0050.0021b无锈
氧化安定性(95℃，312h)100℃运动粘度增长/％	不大于10	8.9
			抗乳化性(82℃)油中水，％乳化层，mL总分离水，mL	不大于1.0不大于4.0不小于50	0.82.073.5
Timken试验，通过负荷N	不小于200	200
			CL—100齿轮机试验通过级	不小于11	12

实验结果表明，添加剂组合物(VIII)以3.8wt％加入85W/90基础油中调制的重负荷车辆齿轮油，不仅通过了L—42、L—37、L—33、L—60四个齿轮台架，达到了GB13895—92(API GL—5)规格指标，而且还通过了L—60—1台架、CL—100齿轮机试验，说明该组合物具有更好的热氧化稳定性，所调制的齿轮油为低磷、清洁型齿轮油。添加剂组合物(VIII)以1.2wt％加入100号基础油中调制的重负荷工业齿轮油达到了GB5903—95规格要求。添加剂组合物(VIII)以0.6wt％加入680号基础油中调制的中负荷工业齿轮油达到了GB5903—95规格要求。

Claims

1.一种齿轮润滑油添加剂组合物，其特征在于组合物由以下组分组成：

(A)深度精制的中粘度指数或高粘度指数矿物油，组合物含组分(A)1～20wt％，

(B)至少一种含硫极压添加剂，为硫化烯烃或烷基多硫化物，组合物含组分

(B)76～95wt％，

(C)至少一种含磷抗磨添加剂，为硫代亚磷酸酯胺盐与酸性亚磷酸酯含氮化合物缩合物的任意混合物，组合物含组分(C)1～15wt％，

(D)至少一种防锈添加剂，为烯基丁二酸酯，组合物含组分(D)1～10wt％，

(E)至少一种摩擦改进剂，为长链的脂肪醇，组合物含组分(E)0.1～5.0wt％，

(F)至少一种金属钝化剂，为噻二唑衍生物，组合物含组分(F)0.1～5.0wt％。

2.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(A)组分含量为3～10wt％。

3.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(B)组分为硫化异丁烯或叔丁基多硫化物，含量为80～95wt％。

4.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(C)组分含量为2～13wt％。

5.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(D)组分含量为1～8wt％。

6.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(E)组分为十八醇，含量为0.1～3.0wt％。

7.根据权利要求1所述的添加剂组合物，其特征在于(F)组分含量为0.1～3.0wt％。