CN101802152A - 润滑油组合物的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供包含基油和一种或多种粘度指数改进剂的润滑油组合物用于改进液压系统中能量消耗的用途，其中所述润滑油组合物具有至少190的粘度指数(VI，根据ASTM D2280)。

Description

润滑油组合物的用途
技术领域
本发明涉及润滑油组合物的用途，特别是在液压系统中用作液压流体的用途。
背景技术
润滑油组合物广泛用作制造、建造和运输中的液压流体。
在配制“多级”液压流体(即可以在其中操作温度可能明显变化的设备中使用的具有相对高(＞150)的粘度指数(VI)的流体)中，通过适当选择基油和VI改进剂的种类和量，可使制剂获得所需的VI。
API第I类矿物油通常具有90-100的粘度指数。其它种类的基油例如聚-α-烯烃(PAO)和酯可能分别具有约135和160的VI。
“VI改进剂”、“VI调节剂”或“增稠剂”用于增大目标组合物的VI。VI调节剂的增稠或VI提高能力通常随它的分子量而增大。但随着VI改进剂分子量增大，剪切稳定性降低。“剪切稳定性”是使用期间大分子(通常是聚合物)通过液压系统时分解的趋势。
因此，配制人员需要仔细选择基油(或基油混合物)、增稠能力和剪切稳定性，以配制满足所需目标的组合物。
近来，特别是对于打算用于低温(低于0℃)下的液压系统中的润滑油组合物，趋势已经从配制具有相对高的VI指数但剪切稳定性差的高VI流体转变为配制满足所需的考虑操作气候条件的最低水平VI和最优剪切稳定性的流体。
这种远离高VI流体的趋势的原因之一是当前关于流体的能量消耗与流体的VI成反比变化的设想。也就是说，假定随着流体VI的增大，能量消耗增大(因为流体变得更粘)，导致当在液压系统中使用流体时需要更多的能量来完成作业。在这方面，参见例如S.N.Herzog、T.E.Marougy和P.W.Michael在2000年4月4-6日的InternationalExposition for Power Transmission and Technical Conference上提交的技术文章序列号为I00-9.12的“Fluid viscosity selection criteria forhydraulic pumps and motors”中的常规图1以及相关的讨论。因此，常规的理解是较低的VI导致更希望的能量消耗。
发明内容
本发明的目的是改进润滑油组合物特别是在低于0℃的温度下的能量消耗。
本发明的另一个目的是减少液压操作提升装置的提升时间。
本发明上述或其它目的中的一个或多个可以通过提供包含基油和一种或多种粘度指数改进剂的润滑油组合物用于改进液压系统中能量消耗的用途而实现，其中所述润滑油组合物具有至少190的粘度指数(VI，根据ASTM D2280)。
已经出人意料地发现，根据本发明，特别是在低于0℃的温度下，当使用VI高于190的流体时能量消耗下降。其结果是，例如在利用液压操作提升装置进行提升期间，需要更少的能量。
另外，已经发现，根据本发明，当利用VI为至少190的润滑油组合物时，在-60℃至+75℃、优选-40℃至+40℃、更优选-40℃至0℃、甚至更优选-20℃至0℃、特别是-20℃至-5℃和最优选-20℃至-10℃的整个温度范围内均可以获得所述能量消耗。
根据本发明，对本发明润滑油组合物中的基油没有特别的限制。优选地，所述基油是石油基、合成烃基和/或酯基的。必要时，可以使用两种或更多种基油的混合物。
本发润滑油组合物中的基油可以选自矿物和/或合成润滑剂基油。
所述基油存在量优选为至少50wt％、更优选至少60wt％和至多90％、更优选至多80％，基于润滑油组合物总重量计。
可以便利使用的矿物润滑剂基油包括可以通过加氢裂化和加氢精制法和/或脱蜡进一步精制的液体石油和溶剂处理后或酸处理后的链烷烃、环烷烃、或混合链烷烃/环烷烃类矿物润滑油。
环烷烃基油具有低的粘度指数(VI，通常是40-80)和低的倾点。这些基油由富含环烷烃和低蜡含量的原料制得，和主要用于其中颜色和颜色稳定性重要而VI和氧化稳定性次要的润滑剂。
链烷烃基油具有较高的VI(通常＞95)和高的倾点。所述基油由富含链烷烃的原料制得，和用于其中VI和氧化稳定性均重要的润滑剂。
费-托衍生基油可以便利地用作本发明润滑油组合物中的润滑油基油，例如EP 776 959、EP 668 342、WO 97/21788、WO 00/15736、WO 00/14188、WO 00/14187、WO 00/14183、WO 00/14179、WO00/08115、WO 99/41332、EP 1 029 029、WO 01/18156和WO 01/57166中公开的费-托衍生基油。
合成法能够由较简单的物质构建分子或使它们的结构改变从而获得所需的精确性质。
合成润滑剂基油包括烃油例如烯烃低聚物(也称为聚α-烯烃(PAO))。可以便利地使用由Shell Group以名称“XHVI”(商标)出售的合成烃基油。
本发明润滑油组合物中使用的优选润滑油基油是第I类、第II类、第III类、第IV类或第V类基油、聚α-烯烃、费-托衍生基油和它们的混合物。
本发明中的“第I-V类”基油的含义是根据美国石油协会(API)分类I-V定义的润滑油基油。这些API分类定义在API Publication 1509，第15版，附录E，2002年4月中。
第I类基油含有小于90％的饱和物(根据ASTM D2007)和/或大于0.03％的硫(根据ASTM D2622、D4294、D4927或D3120)以及粘度指数大于或等于80和小于120(根据ASTM D2270)。
第II类基油含有大于或等于90％的饱和物和小于或等于0.03％的硫以及粘度指数大于或等于80和小于120，根据前述ASTM方法。
第III类基油含有大于或等于90％的饱和物和小于或等于0.03％的硫以及粘度指数大于120，根据前述ASTM方法。
如US 6 180 575和US 5 602 086中所述，聚-α-烯烃和它们的制备是本领域中公知的。本发明润滑油组合物中可以使用的优选聚-α-烯烃可以衍生自C2-C32α-烯烃。
对于所述聚-α-烯烃来说，特别优选的原料是1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯和1-十四烯。
优选地，本发明润滑油组合物中可以便利地使用的润滑油基油在100℃下的运动粘度(根据ASTM D445)为1-300mm2/s，更优选1-100mm2/s。
优选地，本发明润滑油组合物在40℃下的运动粘度(根据ASTMD445)为15-150mm2/s，更优选为20-100mm2/s，和最优选为25-68mm2/s。
用于本文一个实施方案中的优选润滑基油是第V类基油，特别是环烷烃粗柴油。特别适合的是具有低倾点、通常是小于-50℃的环烷烃粗柴油。适合环烷烃粗柴油的实例可由Shell Petroleum Co.Ltd.以商标名Risella 907购得。
根据本发明，对本发明润滑油组合物中的粘度指数改进剂没有特别限制。
粘度指数改进剂的实例包括非分散类粘度指数改进剂(例如聚甲基丙烯酸酯和烯烃共聚物如乙烯/丙稀共聚物和苯乙烯/二烯共聚物)和分散类粘度指数改进剂(例如通过将这些物质与含氮单体共聚获得的那些)。它们的添加量可以便利地为0.1-35wt％，优选10-35wt％，更优选20-30wt％，基于总润滑油组合物计。
本发明润滑油组合物可以另外包含一种或多种添加剂例如耐磨添加剂、缓蚀剂、抗氧化剂、泡沫抑制剂、破乳剂、降凝剂等。润滑组合物中存在的所述添加剂的量取决于所使用的具体化合物。因为上述和其它添加剂是本领域中公知的，在本文中没有全面详细地描述它们。添加剂的添加总量可以便利地为0.1-15.0wt％，基于总润滑油组合物计。
耐磨添加剂的实例是锌基或无锌或无灰耐磨添加剂。
缓蚀剂的实例是N-烷基肌氨酸、烷基化苯氧基乙酸酯、咪唑啉、EP 0 801 116中公开的磷酸酯的碱土金属盐和烯基琥珀酸酯基缓蚀剂。
抗氧化剂的实例是胺基、硫基、酚基和磷基抗氧化剂。这些抗氧化剂可以单独使用，或可以多种组合使用。
泡沫抑制剂的实例是有机硅酸酯例如二甲基聚硅氧烷、二乙基硅酸酯和氟硅氧烷，和非硅氧烷泡沫抑制剂例如聚烷基丙烯酸酯。
破乳剂的实例是聚亚烷基二醇基非离子性表面活性剂例如聚氧亚乙基烷基醚、聚氧亚乙基烷基苯基醚和聚氧亚乙基烷基萘基醚。
降凝剂的实例是聚甲基丙烯酸酯基聚合物。
本发明的润滑油组合物可以便利地通过一起共混一种或多种基油、一种或多种VI改进剂和一种或多种另外的添加剂而制得。
在另外的方面，本发明提供润滑油组合物用于减少液压操作提升装置中提升重量的时间的用途。
液压操作提升装置的非限定实例是铲车、垃圾车、车载升降台、露天矿开采设备等。
本发明还提供通过利用如本文所述的润滑油组合物改进液压系统中能量消耗的方法。
另外，本发明提供通过利用如本文所述的润滑油组合物减少液压操作提升装置中提升重量的时间的方法。
下面参考以下实施例描述本发明，所述实施例不用于以任何方式限定本发明的范围。
实施例
所述制剂利用表1中规定的基油和添加剂以常规方式共混，以获得表2中概述的粘度性质。
表1的量以wt％表示，基于制剂的总重量计。
在表1和2的制剂中使用的基油1-4如下：
-基油1是API第V类基油，命名为“环烷烃粗柴油”，可由ShellPetroleum Co.Lt.以商标名Risella 907购得；
-基油2是API第V类环烷烃基油，其在40℃下的运动粘度(ASTMD445)为7.9-8.9mm2/s；
-基油3是可由Shell Petroleum Co.Ltd.以商标名“HVI 60”、“HVI100”和“HVI 160”获得的API第I类基油的共混物，调节所述共混物以获得表2中给出的粘度；和
-基油4是可由Fortnum Neste OY以商标名“Nextbase 3050”获得的API第III类基油。
表1和2的制剂中使用的粘度指数改进剂是可由Rohmax GmbH以商标名“Viscoplex 8-238”(VI改进剂1)和“Viscoplex 8-200”(VI改进剂2)获得的那些。
表1和2的制剂还包含常规量的常规添加剂的添加剂组合，以作为缓蚀剂、破乳剂、耐磨剂、抗氧化剂、降凝剂和泡沫抑制剂起作用。
表1和2中的实施例1根据本发明，而剩余实施例性质上是对比的(和称为对比例1-4)。
表1-制剂的组分
  组分[wt％]  实施例1  对比例1  对比例2  对比例3  对比例4
  基油1  69.9  -  -  -  -
  基油2  -  99.0  4.1  14.9  24.8
  基油3  -  -  90.8  66.5  21.3
  基油4  -  -  -  9.9  44.6
  VI改进剂1  29.0  -  -  7.8  8.4
  VI改进剂2  -  -  4.3  -  -
  添加剂包  1.1  1.0  0.8  0.9  0.9
  总计  100  100  100  100  100
表2-粘度
 性质  实施例1  对比例1  对比例2  对比例3  对比例4
 VI(ASTM D2280)  300  95  140  160  180
 在40℃下的运动粘度(ASTM D445)[mm2/s]  32  32  32  32  32
 在100℃下的运动粘度(ASTM D445)[mm2/s]  9.4  5.3  6.1  6.5  6.8
能量消耗测试/平均提升时间测试
测试表1和2中所述制剂的能量消耗。
为此，在提升能力为1.25吨的型号为EFG-DH 12,5 330的Jungheinrich铲车的电动液压系统中使用表1和2的制剂。
铲车控制为气动操作，和进行控制以确保对于每种制剂来说相同的操作精度。
在所述装置上依次测试每种制剂，即在下列环境温度下，提升和降低含有1吨水和防冻剂(使得容器的内容物在-20℃下保持为液体)的标准容器40次：-20℃，-15℃，-10℃，-5℃，0℃，5℃，10℃，20℃，40℃。
为允许铲车液压系统和制剂适合于下列温度，将温度顺序分成2个部分：a)-20℃开始上升至-5℃的冷顺序；和b)+40℃开始下降至0℃的暖顺序。每一顺序在一天内进行，第二天进行重复测试。
在控制装置、储罐处和在液压缸入口(“起重架”)处连续测量制剂的温度。在控制装置、泵出口和起重架处测量油压。
铲车操作速度和提升高度利用高精度距离传感器测量。对提升容器的每个周期进行计时，和测量通过泵的马达的直流电流以及泵的马达上的电压。如下所示，时间(秒)、电流(安培)和电压(伏特)的乘积给出了以kWh表示的总能量消耗：
能量＝电流×电压×时间/3600(kWh)
在测试温度下调节测试装置，直至制剂储罐在目标温度下。在后面的测试中，调节测试装置直至全部3个温度点在目标的±2℃内。
结果
下面的表3显示了对于每种制剂提升容器10次之后的累积电能量消耗(Wh)。
表4显示了以百分数差值表示的数据，其中利用对比例1(VI＝95)作为参比基准。
另外，表5显示了以秒表示的10个周期内的平均提升时间。
表3- 累积能量消耗[Wh]
  环境测试温度[℃]  实施例1  对比例1  对比例2  对比例3  对比例4
  -20  278.6  379.6  338.6  331.4  325.4
  -15  268.7  312.3  291.5  294.5  294.9
  -10  275.6  292.6  279.8  275.3  275.6
  -5  239.2  269.5  264.6  260.4  260.6
  0  236.0  253.3  251.5  243.4  255.4
  5  233.7  239.4  241.5  237.3  251.2
  10  232.1  236.8  237.9  235.7  241.9
  20  226.6  228.1  226.4  224.4  233.6
  40  215.9  216.4  216.3  216.2  224.7
表4- 相对于对比例1(VI＝95)以百分数差值表示的累积能量消耗[％]
  环境测试温度[℃]  实施例1  对比例1  对比例2  对比例3  对比例4
  -20  -26.6  100  -10.8  -12.7  -14.3
  -15  -14.0  100  -6.7  -5.7  -5.6
  -10  -12.0  100  -4.4  -5.9  -5.8
  -5  -11.3  100  -1.8  -3.4  -3.3
  0  -6.8  100  -0.7  -3.9  0.8
  5  -2.4  100  0.9  -0.9  4.9
  10  -2.0  100  0.4  -0.5  2.2
  20  -0.7  100  -0.7  -1.6  2.4
  40  -0.2  100  0.0  -0.1  3.8
表5-10个提升周期内的平均提升时间[s]
  环境测试温度[℃]  实施例1  对比例1  对比例2  对比例3  对比例4
  -20  14.6  17.8  16.3  16.1  15.3
  -15  14.0  14.9  14.4  14.6  14.2
  -10  13.7  14.4  14.0  14.0  13.6
  -5  13.0  13.8  13.6  13.7  13.2
  0  12.9  13.3  13.3  13.0  13.0
  5  13.0  13.0  13.0  13.0  13.0
  10  13.0  13.0  12.9  13.0  13.0
  20  13.0  13.0  13.0  13.0  12.9
  40  13.0  13.0  13.0  13.0  13.0
讨论
在表3和4中可以看到，如在本领域中已经假定的，在粘度或粘度指数与能量消耗之间不存在简单的线性相关性。例如，对比例2、3和4显示出的趋势是在一些温度下(高于0℃)观测到能量消耗的好处，和在一些温度下(高于0℃)是不利的或在测试方法的精度内不存在可分辨的好处(0.1％)。
但本发明的实施例1显示了在整个测试温度范围(-20至+40℃)内的好处。
已经发现，根据本发明，在大多数温度下，高于190的粘度指数出人意料地改进了能量消耗。该趋势在低于0℃下最明显。
对于表5的平均提升时间数据(表示铲车提升负荷(例如在仓库中)将花费的时间)，也发现了出人意料的好处。虽然如所预期的，为了更快地完成作业，将需要更多的能量，但是表5中的数据显示具有最高VI的制剂(实施例1)完成工作最快，特别是在低于0℃的温度下。
本领域技术人员将容易理解到，对于在例如仓库中的这种操作，减少提升时间是非常有利的，和因此提高了生产率。

Claims (13)

1.包含基油和一种或多种粘度指数改进剂的润滑油组合物用于改进液压系统中能量消耗的用途，其中所述润滑油组合物具有至少190的粘度指数(VI，根据ASTM D2280)。
2.权利要求1的用途，其中所述润滑油组合物的VI为至少200，优选至少210。
3.权利要求1或2的用途，其中所述润滑油组合物的VI为至多350，优选至多310，更优选至多300。
4.权利要求1-3任一项的用途，温度范围为-60℃至+75℃。
5.权利要求1-4任一项的用途，温度范围为-40℃至0℃。
6.权利要求1-5任一项的用途，温度范围为-20℃至0℃。
7.权利要求1-6任一项的用途，用于减少液压操作提升装置中提升重量的时间。
8.通过利用权利要求1-6任一项的润滑油组合物改进液压系统中能量消耗的方法。
9.通过利用权利要求1-6任一项的润滑油组合物减少液压操作提升装置中提升重量的时间的方法。
10.润滑油组合物，所述润滑油组合物包含50-90wt％的基油和10-35wt％的一种或多种粘度指数改进剂，其中所述润滑油组合物的粘度指数(VI，根据ASTM D2280)为至少190和其中所述基油为第V类基油。
11.权利要求10的润滑油组合物，其中所述第V类基油是环烷烃粗柴油。
12.权利要求10或11的润滑油组合物，其中所述基油的存在量为50-80wt％。
13.权利要求10-12任一项的润滑油组合物，其中所述粘度指数改进剂的存在总量为20-30wt％。
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