CN102482605A - 内燃机润滑剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含有润滑粘度的油和N-取代苹果酰亚胺的组合物。本发明另外涉及该润滑组合物在内燃机中的用途。

Description

内燃机润滑剂
发明领域
本发明提供了一种含有润滑粘度的油和N-取代苹果酰亚胺的组合物。本发明另外涉及该润滑组合物在内燃机中的用途。
发明背景
众所周知润滑油含有许多表面活性添加剂(包括抗磨剂、分散剂或清洁剂)，这些表面活性添加剂用于保护内燃机不至于磨损、灰尘沉积和酸积累。通常，所说的表面活性添加剂可能对轴承的腐蚀或摩擦性能具有有害影响。随着腐蚀增加，燃料经济性倾向于下降。通常用于发动机润滑油的抗磨剂是二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)。据信添加已知的摩擦改性剂(例如甘油单油酸酯或者油基酒石酰亚胺)可以平衡或降低摩擦系数。但是，摩擦改性剂可能具有有害影响，并且与抗磨剂或者轴承腐蚀抑制剂(通常轴承含有铅和铜)竞争。
已经做出各种尝试减少由无灰添加剂产生的腐蚀。所说的尝试包括下述参考文献中公开的那些。概括的说，文献中描述了各种衍生自羧酸或羟基羧酸的添加剂。
U.S.专利5,338,470公开了作为柠檬酸与烷基醇或胺的反应产物而获得的烷基化柠檬酸衍生物。该烷基化柠檬酸衍生物作为摩擦改性剂是有效的。
U.S.专利4,237,022公开了在润滑剂和燃料中作为添加剂以有效减少刺耳声音和摩擦以及改善燃料经济性的酒石酰亚胺(tartrimide)。
U.S.专利4,952,328公开了用于内燃机的润滑油组合物，该组合物包含(A)润滑粘度的油、(B)琥珀酰化剂与某些胺反应产生的羧酸衍生物、和(C)磺酸或羧酸的碱式碱金属盐。
U.S.专利4,326,972公开了用于改善内燃机燃料经济性的润滑剂组合物。该组合物包含特定的硫化组合物(基于羧酸酯)和碱式碱金属磺酸盐。
U.S.专利申请60/862534(PCT/US07/082057)公开了丙二酸酯。
国际公开WO 2005/087904公开了含有羟基羧酸和羟基多羧酸酯与含磷添加剂组合的润滑剂。羟基多羧酸酯包括酒石酸和柠檬酸。
国际公开WO 2006/044411公开了含有每个酯基或酰胺基具有1-150个碳原子的酒石酸酯或酰胺的低硫、低磷、低灰分润滑剂组合物。该润滑剂组合物适于润滑内燃机。
EP 1 642 954公开了包含至少一种羟基取代的羧酸的流体组合物。所述羟基取代的羧酸提供了选自防锈、腐蚀抑制、改善的润滑性和改善的铅兼容性的至少一种性能。羟基取代的羧酸通常选自羟基肉桂酸、3-(4-羟基苯基)丙酸、6-羟基己酸、2-羟基肉桂酸和3-(2-羟基苯基)丙酸。另外描述了此文中公开的组合物适合用于传动液。传动液用于自动变速传动、连续变速传动和/或手动变速传动。
发明概述
本发明的发明人已发现如本文所公开的润滑组合物和方法能够提供可接受水平的(i)铅腐蚀抑制性能和(ii)摩擦控制(引起燃料燃烧经济性的提高)的至少一种。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包含润滑粘度的油和N-取代苹果酰亚胺、或其混合物的润滑组合物。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑内燃机的方法，该方法包括给内燃机提供一种包含润滑粘度的油和N-取代苹果酰亚胺、或其混合物的润滑组合物。
在一个实施方案中，本发明提供了N-取代苹果酰亚胺在发动机润滑剂中用以提供燃料经济性(通常提高燃料经济性)、摩擦控制或铅腐蚀控制(通常通过降低铅腐蚀或使铅腐蚀最小化)的至少一种的用途。在一个实施方案中，在发动机润滑剂中使用N-取代苹果酰亚胺在燃料经济性和降低铅腐蚀或使铅腐蚀最小化两方面均有益处。
发明详述
本发明提供了本文中如上所公开的润滑组合物和方法。
N-取代苹果酰亚胺
如本文所用，术语“烷(烯)基”包括烷基和烯基。
本文所公开的润滑组合物含有N-取代苹果酰亚胺(还可称作malimide)或其混合物。N-取代苹果酰亚胺具有N-烃基取代基，其可以是烷(烯)基。烷(烯)基可以含有1-30，或8-20个碳原子，条件是当N-取代苹果酰亚胺包括具有少于8个碳原子的烃基的分子时，N-取代苹果酰亚胺呈N-取代苹果酰亚胺的混合物的形式并且在所述混合物中烃基具有的碳原子平均总数为至少6个或者至少10个。
N-取代烃基苹果酰亚胺可以由如本文所述的式(1)或式(2)表示。通常N-取代烃基苹果酰亚胺可以由式(1)表示。
在一个实施方案中，N-取代烃基苹果酰亚胺可以由式(1)表示：
式(1)
其中R可以是含有1-30，或8-20个碳原子的直链、支化或环状烃基(通常为直链或支化烃基)，条件是当N-取代苹果酰亚胺包括具有少于8个碳原子的烃基的分子时，N-取代苹果酰亚胺呈N-取代苹果酰亚胺的混合物的形式并且在所述混合物中烃基具有的碳原子平均总数为至少6个，或者至少7个，或者至少10个。
在一个实施方案中，R烃基可包括烷基例如2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、或其混合物。
当R烃基是烯基时，实例包括顺式和反式，包括8-十八烯基、9-十八烯基、10-十八烯基、8-十六烯基、9-十六烯基、10-十六烯基、8-二十烯基、9-二十烯基、10-二十烯基、或其混合物。
在一个实施方案中，R烃基包括油基(顺式-9-十八烯基)、椰油、牛油、月桂基、硬脂基、或其混合物。具有这些R基团的N-取代烃基苹果酰亚胺化合物可称作N-取代油基苹果酰亚胺、N-取代椰油苹果酰亚胺、N-取代牛油苹果酰亚胺、N-取代月桂基苹果酰亚胺和N-取代硬脂基苹果酰亚胺。
N-取代烃基苹果酰亚胺可通过一种包括使伯胺与苹果酸或其酯反应的方法制备。伯胺具有通常含有1-30个、6-30个或8-20个碳原子的烷(烯)基。
伯胺的实例可以选自通常可描述为取代的烃基胺的胺类。胺的烃基，即与氨基氮相连的烃基可以描述为通常意义上含有8-30个、或者8-20个、或者12-22个碳原子的烃基的长链烃基。烃基可以包括具有通常8-30个、或者8-20个、或者12-20个碳原子的多种碳数的不同分子上各基团的混合物，尽管具有不在上述范围内的烃基的分子也可存在。如果存在烃基的混合物，它们可以主要是偶数碳数(例如12、14、16、18、20、22)，如以衍生自许多天然存在物质的基团为特征的，或者它们可以是偶数和奇数碳数的混合物，或者是奇数碳数、或者奇数碳数的混合物。它们可以是支化、直链或环状的并且可以是饱和或不饱和的、或其组合。在某些实施方案中，烃基可以含有16-18个碳原子，并且有时主要是16个或者主要是18个。具体实例包括来自椰油胺(主要是C12和C14胺)的混合“椰油”基团和来自牛油胺的混合“牛油”基团(主要是C16和C18基团)、和异硬脂基。
伯胺与苹果酸或酯的反应可在多种不同反应条件下进行。该反应可在反应温度为50℃-200℃，或120℃-180℃，或130℃-170℃下进行。该反应可在惰性气氛中，例如在氮气、或者氩气，通常氮气的条件下进行。该反应可在存在或不存在溶剂(通常包括溶剂)的情况下进行。溶剂包括或可以包括芳烃溶剂。
芳烃溶剂的实例包括
Figure BDA0000130374800000051
(商购自Shell Chemical Company)；和均商购自Exxon Chemical Company的甲苯提取物、二甲苯Aromatic200、Aromatic 150、Aromatic 100、Solvesso 200、Solvesso 150、Solvesso100、
Figure BDA0000130374800000052
或其混合物。其它芳烃溶剂包括二甲苯、甲苯或其混合物。
在一个实施方案中，本文公开的润滑组合物包含N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺或其混合物。
在一实施方案中，N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺可由式(2)表示：
Figure BDA0000130374800000053
其中
R1可以是通常含有1-6个、1-4个、2-3个或3个碳原子的亚烃基；并且
R2和R3可以是氢或烃基(含有1-30个、或8-20个碳原子的直链、支化或环状烃基(通常烃基可以是直链或支化的))；
条件是当N-取代苹果酰亚胺包括具有少于8个碳原子的烃基的分子时，N-取代苹果酰亚胺呈N-取代苹果酰亚胺的混合物的形式并且在所述混合物中烃基具有的碳原子平均总数为至少6个、或者至少7个、或者至少10个，并且
条件是R2和R3不同时为氢。
在一个实施方案中，式(2)的N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺具有均定义为烃基(通常为相同的烃基，例如R2和R3均为月桂基、或均为硬脂基、或均为椰油、或均为牛油)的R2和R3。
N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺可通过一种包括使苹果酸或酯与由下式表示的胺反应的方法制备：
Figure BDA0000130374800000061
其中R1、R2和R3如上定义。
胺可以是以“Duomeen”系列的名义购自Akzo Nobel的多胺。多胺可以通过使一元胺R2R3NH加成到丙烯腈上，随后用例如H2在Pd/C催化剂上使所得到的腈化合物催化还原以得到二胺来制备。
N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺化合物的实例包括N(N′，N′-二椰油氨基丙基)苹果酰亚胺、N(N′，N′-二月桂基氨基丙基)苹果酰亚胺、N(N′，N′-二油基氨基丙基)苹果酰亚胺、N(N′，N′-二硬脂基氨基丙基)苹果酰亚胺，N(N，N-椰油-牛油氨基丙基)苹果酰亚胺、N(N′，N′-月桂基-油基氨基丙基)苹果酰亚胺和N(N，N-椰油-硬脂基氨基丙基)苹果酰亚胺。
制备N-取代1-(2-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺的反应条件(涉及反应温度、溶剂和气氛)包括反应温度为50℃-少于140℃，或者90℃-135℃，或者100℃-130℃。反应可以在惰性气氛下，例如在氮气或氩气下，通常在氮气下进行。反应可以在存在或不存在溶剂(通常包括溶剂)的情况下进行。溶剂可以包括芳烃溶剂。溶剂可类似于以上所述，除了制备N(N′，N′-二烃基氨基烷基)苹果酰亚胺时甲苯是特别有用的。
N-取代苹果酰亚胺可以润滑组合物的0.1重量％-5重量％，或者0.2重量％-3重量％，或者高于0.2重量％-3重量％的用量存在于润滑组合物中。
润滑粘度的油
润滑组合物包含润滑粘度的油。所述油包括天然和合成的油、衍生自加氢裂化、加氢和加氢精制的油、未精炼、精炼、再精炼的油或其混合物。未精炼、精炼和再精炼的油的更为详细的描述提供于国际公开WO2008/147704第-段。天然和合成的润滑油的更为详细的描述分别描述于WO2008/147704第-段。合成的油还可以通过Fischer-Tropsch反应生产并且通常可以是加氢异构化的Fischer-Tropsch烃类或蜡。在一个实施方案中，油可以通过Fischer-Tropsch气体-液体的合成步骤制备，也可以是其它气至液油。
润滑粘度的油还可如2008年4月版本的“Appendix E-API Base OilInterchangeability Guidelines for Passenger Car Motor Oils and DieselEngine Oils”第1.3部分副标题1.3.“Base Stock Categories”中的规定所定义。在一个实施方案中，润滑粘度的油可以是API第II类或第III类的油。
润滑粘度的油的用量通常为从100重量％中减去本发明的化合物和其它性能添加剂的用量的总和之后剩余的余量。
润滑组合物可以呈浓缩的和/或完全配制的润滑剂的形式。如果本发明的润滑组合物(包含本文公开的添加剂)呈浓缩物的形式，所述浓缩物可与另外的油组合形成，完全或部分地，成品润滑剂，所述添加剂与润滑粘度的油和/或稀释油的比率在以重量计1∶99-99∶1，或者以重量计80∶20-10∶90的范围内。
其它性能添加剂
组合物任选包含其它性能添加剂。其它性能添加剂包括至少一种金属钝化剂、粘度改性剂、清洁剂、摩擦改性剂(除本发明的N-取代苹果酰亚胺以外)、抗磨剂、腐蚀抑制剂、分散剂、分散剂粘度改性剂、极压添加剂、抗氧剂、泡沫抑制剂、破乳剂、降倾点剂、密封膨胀剂及其混合物。通常完全配制的润滑油含有一种或多种上述性能添加剂。
在一个实施方案中，润滑组合物另外包含其它添加剂。在一个实施方案中，本发明提供了一种另外包含至少一种抗磨剂、分散剂、分散剂粘度改性剂、摩擦改性剂、粘度改性剂、抗氧剂、高碱性清洁剂、或其混合物的润滑组合物。
在一个实施方案中，本发明的润滑组合物另外包含分散剂粘度改性剂。分散剂粘度改性剂可以润滑组合物的0重量％-5重量％，或0重量％-4重量％，或0.05重量％-2重量％存在。
分散剂粘度改性剂可包括官能化聚烯烃，例如已采用酰化剂例如马来酸酐和胺官能化的乙烯-丙烯共聚物、采用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯或与胺反应的苯乙烯-马来酸酐共聚物。分散剂粘度改性剂更为详细的描述公开于国际公开WO2006/015130或U.S.专利4,863,623、6,107,257、6,107,258和6,117,825中。在一个实施方案中，分散剂粘度改性剂可包括描述于U.S.专利4,863,623(参见第2栏第15行-第3栏第52行)或国际公开WO2006/015130(参见第2页第段)中的那些。
U.S.专利4,863,623的分散剂粘度改性剂可描述为通过使烯类羧酸酰化剂接枝到15-80摩尔％乙烯、25-85摩尔％C3-10α单烯烃和0-15摩尔％非共轭二烯或三烯的聚合物上，所述聚合物的平均分子量为5000-500,000，并且使所述接枝聚合物与胺进一步反应制备。聚合物与至少一种烯类羧酸酰化剂反应形成一种或多种具有羧酸酰化功能的酰化反应中间产物并且通过使所述反应中间产物与胺例如氨基芳族多元胺化合物反应形成添加剂，所述氨基芳族多元胺化合物选自N-芳基苯二胺、氨基噻唑、氨基咔唑、氨基吲哚、氨基吡咯、氨基咪唑啉酮、氨基巯基三唑和氨基嘧啶。
国际公开WO2006/015130的分散剂粘度改性剂可描述为下述物质的反应产物：(a)包含羧酸官能团或其反应等价物的聚合物，所述聚合物的数均分子量大于5,000；和(b)包含至少一种含有至少一个氨基的芳胺的胺组分，所述氨基能够与所述羧酸官能团缩合提供侧链基团和至少一个包含至少一个氮、氧或硫原子的外加基团，其中所述芳胺选自(i)硝基取代的苯胺、(ii)包含两个通过-C(O)NR-基团、-C(O)O-基团、-O-基团、-N＝N-基团或-SO2-基团相连的芳族部分的胺，其中R为氢或烃基，所述芳族部分之一带有所述可缩合的氨基、(iii)氨基喹啉、(iv)氨基苯并咪唑、(v)N，N-二烷基苯二胺和(vi)环取代的苄胺。通常，WO2006/015130的聚合物可以是乙烯-丙烯共聚物或者乙烯和高级烯烃的共聚物，其中高级烯烃是具有3-10个碳原子的α-烯烃。国际公开WO2006/015130的分散剂粘度改性剂如第-段(这些段落涉及实施例1-9)中所公开的制备。
在一个实施方案中，本发明提供了一种另外包含含磷抗磨剂的润滑组合物。通常含磷抗磨剂可以是二烷基二硫代磷酸锌或其混合物。二烷基二硫代磷酸锌在现有技术中是已知的。抗磨剂可以润滑组合物的0重量％-5重量％，或0.1重量％-3重量％，或0.5重量％-2重量％存在。
在一个实施方案中，本发明提供了一种另外包含钼化合物的润滑组合物。钼化合物可选自二烷基硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼、钼化合物的胺盐及其混合物。钼化合物可提供具有5-1000ppm，或10-750ppm，或5ppm-300ppm，或20ppm-250ppm的钼的润滑组合物。钼化合物可用作摩擦改性剂或者抗氧剂。
在一个实施方案中，本发明提供了一种另外包含高碱性清洁剂的润滑组合物。高碱性清洁剂可选自不含硫酚盐、含硫酚盐、磺酸盐、salixarate、水杨酸盐及其混合物。通常，高碱性清洁剂可以是钠、钙或镁的酚盐、含硫酚盐、磺酸盐、salixarate和水杨酸盐。高碱性酚盐和水杨酸盐通常具有的总碱值为180-450TBN。高碱性磺酸盐通常具有的总碱值为250-600或者300-500。高碱性清洁剂在现有技术中是已知的。在一个实施方案中，磺酸盐清洁剂可以是金属比率为至少8的主要是线性的烷基苯磺酸盐，其描述于US专利申请2005065045(并且作为U7,407,919S已授权)的第-段。主要是线性的烷基苯磺酸盐可以特别有助于改善燃料经济性。高碱性清洁剂可以润滑组合物的0重量％-15重量％，或0.1重量％-10重量％，或0.2重量％-8重量％存在。
分散剂
本发明的分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂或其混合物。在一个实施方案中，分散剂可以作为单一分散剂存在。在一个实施方案中，分散剂可以以两种或三种不同分散剂的混合物的形式存在，其中至少一种可以是琥珀酰亚胺分散剂。
琥珀酰亚胺分散剂可以得自脂族多元胺或其混合物。脂族多元胺可以是诸如亚乙基多元胺、亚丙基多元胺、亚丁基多元胺或其混合物的脂族多元胺。在一个实施方案中，脂族多元胺可以是亚乙基多元胺。在一个实施方案中，脂族多元胺可以选自乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、多元胺蒸馏釜残液(polyamine still bottoms)、及其混合物。
分散剂可以是N-取代长链烯基琥珀酰亚胺。N-取代长链烯基琥珀酰亚胺的实例包括聚异丁烯琥珀酰亚胺。通常衍生聚异丁烯琥珀酸酐的聚异丁烯具有的数均分子量为350-5000，或550-3000，或750-2500。琥珀酰亚胺分散剂及其制备公开于，例如US专利3,172,892、3,219,666、3,316,177、3,340,281、3,351,552、3,381,022、3,433,744、3,444,170、3,467,668、3,501,405、3,542,680、3,576,743、3,632,511、4,234,435、Re 26,433和6,165,235、7,238,650和EP专利申请0 355 895 A中。
分散剂还可以通过与各种试剂反应用常规方法进行后处理。其中，这些试剂是硼化合物、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、环氧化物和磷化合物。
分散剂可以润滑组合物的0重量％-12重量％，或0.75重量％-8重量％，或1重量％-6重量％存在。
在一个实施方案中，润滑组合物包含抗氧剂或其混合物。抗氧剂可以润滑组合物的0重量％-15重量％，或0.1重量％-10重量％，或0.5重量％-5重量％存在。
抗氧剂包括硫化烯烃、烷基化二苯基胺(通常是二壬基二苯基胺、辛基二苯基胺、二辛基二苯基胺)、位阻酚、钼化合物(例如二硫代氨基甲酸钼)或其混合物。
位阻酚抗氧剂通常含有仲丁基和/或叔丁基作为空间位阻基团。酚基可以被烃基(通常是直链或支化烷基)和/或连接第二个芳基的桥基进一步取代。适合的位阻酚抗氧剂的实例包括2，6-二叔丁基苯酚、4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚、4-乙基-2，6-二叔丁基苯酚、4-丙基-2，6-二叔丁基苯酚或4-丁基-2，6-二叔丁基苯酚、或4-十二烷基-2，6-二叔丁基苯酚。在一个实施方案中，位阻酚抗氧剂可以是酯并且可包括例如购自Ciba的IrganoxTM L-135。适合的含酯位阻酚抗氧剂化学方面更详细的描述见于US专利6,559,105。
适合的其它摩擦改性剂的实例包括胺、酯或环氧化物的脂肪酸衍生物；脂肪咪唑啉例如羧酸与多亚烷基多元胺的缩合产物；烷基磷酸的胺盐；脂肪烷基酒石酸酯；脂肪烷基酒石酰亚胺；或脂肪烷基酒石酰胺。
摩擦改性剂还可包括诸如硫化脂肪化合物和烯烃、二烷基二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼、向日葵油或多元醇与脂族羧酸的一元酯的材料。
如本文所用，术语“脂肪”通常具有至少6个或者至少8个至30个，或20个碳原子。
在一个实施方案中，摩擦改性剂可以选自胺的脂肪酸衍生物、脂肪酯、脂肪环氧化物、脂肪咪唑啉、烷基磷酸的胺盐、脂肪烷基酒石酸酯；脂肪烷基酒石酰亚胺；或脂肪烷基酒石酰胺及其混合物。
在一个实施方案中，摩擦改性剂可以是脂肪酸酯。在另一个实施方案中，脂肪酸酯可以是单酯，并且在另一个实施方案中长链脂肪酸酯可以是(三)甘油酯。
其它性能添加剂例如腐蚀抑制剂包括描述于作为WO2006/047486公开的US申请US05/038319第5-8段中的那些、辛酸辛胺(octylamineoctanoate)，十二烯基琥珀酸或酸酐和脂肪酸例如油酸与多元胺的缩合产物。在一个实施方案中，腐蚀抑制剂包括
Figure BDA0000130374800000111
腐蚀抑制剂。
Figure BDA0000130374800000112
腐蚀抑制剂可以是氧化丙烯的均聚物或共聚物。
Figure BDA0000130374800000113
腐蚀抑制剂更为详细地描述于由Dow Chemical Company出版的印刷号为118-01453-0702AMS的产品手册中。产品手册的标题为“SYNALOX Lubricants，High-Performance Polyglycols for Demanding Applications”。
金属钝化剂包括苯并三唑的衍生物(通常是甲苯基三唑)、二巯基噻二唑衍生物、1，2，4-三唑、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪唑或2-烷基二硫代苯并噻唑；泡沫抑制剂包括丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯和任选地丙烯酸乙烯酯的共聚物；破乳剂包括磷酸三烷基酯、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和(氧化乙烯-氧化丙烯)聚合物；降倾点剂包括马来酸酐-苯乙烯的酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺是有用的。可用于本发明的组合物中的泡沫抑制剂包括丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯和任选地丙烯酸乙烯酯的共聚物；破乳剂包括磷酸三烷基酯、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和(氧化乙烯-氧化丙烯)聚合物。
可用于本发明的组合物中的降倾点剂包括聚α烯烃、马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺。
在不同的实施方案中，润滑组合物可具有如下表所述的组成：
工业应用
润滑组合物可用于内燃机。内燃机可以或可以不具有废气再循环系统。内燃机可以装备有排放控制系统或涡轮增压器。排放控制系统的实例包括柴油机微粒过滤器(DPF)或利用选择性催化还原的系统(SCR)。
在一个实施方案中，内燃机可以是以柴油为燃料的发动机(通常是重型柴油机)、以汽油为燃料的发动机、以天然气为燃料的发动机或以混合的汽油/乙醇为燃料的发动机。在一个实施方案中内燃机可以是以柴油为燃料的发动机并且在另一个实施方案中是以汽油为燃料的发动机。
内燃机可以是2-冲程或4-冲程发动机。适合的内燃机包括船用柴油机、航空活塞式发动机、轻载荷柴油机和汽车和卡车发动机。
在一个实施方案中，内燃机包含铁或钢元件、或铝合金元件、或其混合物。铁元件包括钢、FeO、Fe3O4或其它含铁材料。铝合金包括硅酸铝、氧化铝或其它陶瓷材料。在一个实施方案中，铝合金是硅酸铝表面。通常内燃机包含可采用本文公开的润滑组合物润滑的铁元件。
用于内燃机的润滑组合物可适用于任何发动机的润滑而不需考虑硫、磷或硫酸盐灰分(ASTMD-874)。发动机油润滑剂的硫含量可以是1重量％或更少，或0.8重量％或更少，或0.5重量％或更少，或0.3重量％或更少。在一个实施方案中，硫含量可以为0.001重量％-0.5重量％，或0.01重量％-0.3重量％。磷含量可以为0.2重量％或更少，或0.12重量％或更少，或0.1重量％或更少，或0.085重量％或更少，或0.08重量％或更少，或甚至是0.06重量％或更少，0.055重量％或更少，或0.05重量％或更少。在一个实施方案中，磷含量可以为100ppm-1000ppm，或200ppm-600ppm。总的硫酸盐灰分可以为2重量％或更少，或1.5重量％或更少，或1.1重量％或更少，或1重量％或更少，或0.8重量％或更少，或0.5重量％或更少，或0.4重量％或更少。在一个实施方案中，硫酸盐灰分可以为0.05重量％-0.9重量％，或0.1重量％-0.2重量％或至0.45重量％。
在一个实施方案中，润滑组合物可以是发动机油，其中润滑组合物的特征可以在于具有(i)硫含量为0.5重量％或更少、(ii)磷含量为0.1重量％或更少和(iii)硫酸盐灰分为1.5重量％或更少至少之一。
下面的实施例提供了本发明的解释说明。这些实施例是非穷举性的并且不意指限定本发明的范围。
实施例
制备实施例1(EX1)制备油基苹果酰亚胺。将175g苹果酸和131g二甲苯添加到4颈1升装配有氮气入口、机械搅拌棒、Dean-Stark装置、Friedrichs冷凝器和热电偶套管的圆底烧瓶中。将所得到的混合物加热至140℃并且在4小时的时间内经加料漏斗逐滴添加349g油胺。然后将烧瓶保持在140℃下另外10小时，之后除去43g水。然后在真空(2.67Pa或20mmHg)下经2小时于140℃下除去溶剂。反应产生419g产物。
制备实施例2(EX2)制备椰油烷基苹果酰亚胺。所用方法如EX1中所述，除了使332g椰油胺与216g苹果酸反应。反应产生449g产物和52g水。
制备实施例3(EX3)制备十二烷基苹果酰亚胺。所用方法如EX1中所述，除了使298g十二烷基胺与216g苹果酸反应。反应产生426g产物和52g水。
制备实施例4(EX4)制备N-(N′，N′-二牛油氨基丙基)苹果酰亚胺。将74.5g苹果酸和250cm3甲苯添加到4颈1升装配有氮气入口、机械搅拌棒、Dean-Stark装置、Friedrichs冷凝器和热电偶套管的圆底烧瓶中。将所得到的混合物加热至110℃并且在6小时的时间内经加料漏斗逐滴添加324.3g DuomeenTM2HT(N，N-二牛油丙二胺)。将烧瓶的内容物在110℃下搅拌另外2小时。然后将烧瓶加热至约115℃至少16小时。然后在真空(2.67Pa或20mmHg)下经2小时于110℃下除去溶剂。
制备实施例5(EX5)制备N-(N′，N′-二椰油氨基丙基)苹果酰亚胺。反应类似于EX4，除了用238.6g N，N-二椰油丙二胺代替N，N-二牛油丙二胺。
SAE 5W-30发动机润滑剂组合物
制备一系列含有0.5重量％EX1-EX5获得的产物的SAE 5W-30发动机润滑剂(EL1-EL5)。
比较例发动机润滑剂1(CEL1)是类似EL1-EL5的SAE 5W-30润滑剂，除了不存在苹果酰亚胺(即CEL1不含有EX1-EX5的产物)。
比较例发动机润滑剂2(CEL2)是类似EL1-EL5的SAE 5W-30润滑剂，除了它含有0.5重量％的油基酒石酰亚胺。
试验1：HFRR下的摩擦性能
采用购自PCS Instruments的程序温度高频往复试验机(programmedtemperature high frequency reciprocating rig，HFRR)评价SAE 5W-30润滑剂的边界润滑摩擦性能。用于评价的HFRR条件是200g载荷、75分钟持续时间、1000微米冲程、20赫兹频率和在40℃下15分钟，随后以2℃/分钟的速率升温至160℃的温度曲线。上部试样是6mm直径的钢球(ANSIE-52100，Rockwell‘C’硬度为58-66和表面抛光Ra＜0.05μm)，下部试样为扁平的钢片(ANSI E-52100，Vickers“HV30”硬度为190-210和表面抛光Ra＜0.02μm)。上部和下部试样均购自PCS Instruments(Part NumberHFRSSP)。然后测量摩擦系数。摩擦系数通过所测的平行于往复方向的摩擦力除以所施加的载荷来计算。针对CEL1、CEL2和EL1-EL3获得摩擦系数的结果并列于下表中。
  实施例   摩擦系数
  CEL1   0.153
  CEL2   0.144
  EL1   0.139
  EL2   0.127
  EL3   0.126
所列数据表明，本发明的润滑组合物能够减少发动机内的摩擦。相信摩擦减少有助于提高燃料经济性。
试验2：铅腐蚀
然后用ASTM方法D6594-06中定义的铅腐蚀试验评价5W-30发动机润滑剂的铅腐蚀。测量试验最后油中铅(Pb)的量并且与测试开始时的量相比较。油中较低的铅含量表明铅腐蚀减少。获得每种润滑剂CEL1、CEL2和EL1-EL3的总体结果并列于下表：
  实施例   Pb(ppm)
  CEL1   21
  CEL2   34
  EL1   20
  EL2   25
  EL3   16
所列数据表明与含有油基酒石酰亚胺的比较例相比，在本发明的润滑组合物中存在N-取代苹果酰亚胺使得铅腐蚀最小化。
已知在最终的配制剂中一些上述材料可能互相作用，因此最终配制剂的成分可能与开始添加的有所不同。由此形成的产品，包括在将本发明的润滑组合物用于其最终用途时形成的产品，可能无法简单地描述。尽管如此，所有上述改进和反应产物均包括在本发明的范围之内；本发明包括通过将上述成分混合制备的润滑剂组合物。
以上引用的每份文献均在本文引用以作参考。除了在实施例中或者在特别说明的情况下，说明书中限定材料用量的所有数量、反应条件、分子量、碳原子数等等均用字“约”修饰。除非另外说明，本文所用每个化学品或组合物均应理解为可含有异构体、副产物、衍生物和其它通常认为存在于商品等级中的所述材料的商品等级材料。但是，除非特别指出，每种化学成分的用量以不包括任何溶剂或稀释油的形式存在，所述溶剂或稀释油目前通常可存在于商购材料中。应理解本文中所列上限和下限用量、范围和比率限量可独立组合。类似地，本发明每种组份的范围和用量可与任一种其它组份的范围和用量一起使用。
如本文所用，术语“烃基取代基”或“烃基基团”以通常意义使用，其对于本领与技术人员而言是公知的。具体地说，它指的是具有直接连接到分子的残余部分的碳原子并且具有主要是烃特征的基团。烃基基团的实例包括：烃取代基，包括脂族、脂环族和芳族取代基；取代的烃取代基，即含有在本发明的上下文内不改变取代基的主要是烃的性质的非烃基团的取代基；和杂取代基，即类似地具有主要是烃的性质但在环或链中含有不同于碳的取代基。术语“烃基取代基”或“烃基基团”更为详细的定义描述于国际公开WO2008147704的第-段。
尽管已参考其优选实施方案对本发明进行解释，但应理解其各种改进对于本发明技术人员而言在阅读本说明书时是显而易见的。因此，应理解本文公开的发明意指涵盖落入权利要求书的范围内的上述改进。

Claims (16)

1.一种润滑组合物，包含润滑粘度的油和N-取代苹果酰亚胺、或其混合物。
2.权利要求1的润滑组合物，其中N-取代苹果酰亚胺具有N-取代基，所述N-烃基取代基是烷(烯)基。
3.权利要求2的润滑组合物，其中烷(烯)基含有1-30，或8-20个碳原子，条件是当N-取代苹果酰亚胺包括具有少于8个碳原子的烃基的分子时，N-取代苹果酰亚胺呈N-取代苹果酰亚胺的混合物的形式并且在所述混合物中烃基具有的碳原子平均总数为至少6个或者至少10个。
4.前述权利要求1-3任一项的润滑组合物，其中N-取代苹果酰亚胺由式(1)表示：
Figure FDA0000130374790000011
式(1)
其中R可以是含有1-30，或8-20个碳原子的烃基，条件是当N-取代苹果酰亚胺包括具有少于8个碳原子的烃基的分子时，N-取代苹果酰亚胺呈N-取代苹果酰亚胺的混合物的形式并且在所述混合物中烃基具有的碳原子平均总数为至少6个，或者至少10个。
5.前述权利要求1-4任一项的润滑组合物，其中N-取代苹果酰亚胺以润滑组合物的0.1重量％-5重量％，或者0.2重量％-3重量％，或者高于0.2重量％-3重量％的用量存在。
6.前述权利要求1-5任一项的润滑组合物，其中润滑组合物的特征在于(i)硫含量为0.5重量％或更少、(ii)磷含量为0.1重量％或更少和(iii)硫酸盐灰分为1.5重量％或更少。
7.前述权利要求1-6任一项的润滑组合物，其另外包含至少一种抗磨剂、分散剂、分散剂粘度改性剂、摩擦改性剂、粘度改性剂、抗氧剂、高碱性清洁剂、或其混合物。
8.权利要求7的润滑组合物，其中摩擦改性剂选自胺的脂肪酸衍生物、脂肪酯、脂肪环氧化物、脂肪咪唑啉、烷基磷酸的胺盐、脂肪烷基酒石酸酯、脂肪烷基酒石酰亚胺、脂肪烷基酒石酰胺及其混合物组成的组。
9.前述权利要求1-8任一项的润滑组合物，其另外包含分散剂粘度改性剂。
10.前述权利要求1-9任一项的润滑组合物，其另外包含含磷抗磨剂。
11.前述权利要求1-10任一项的润滑组合物，其另外包含高碱性清洁剂。
12.权利要求11的润滑组合物，其中高碱性清洁剂选自酚盐、含硫酚盐、磺酸盐、salixarate、水杨酸盐及其混合物组成的组。
13.前述权利要求1-12任一项的润滑组合物，其另外包含钼化合物，通常其中钼化合物可选自二烷基二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼、钼化合物的胺盐及其混合物组成的组。
14.一种润滑内燃机的方法，该方法包括给内燃机提供前述权利要求1-13任一项的润滑组合物。
15.权利要求14的方法，其中内燃机包括用润滑组合物润滑的铁或钢元件。
16.N-取代苹果酰亚胺的用途，用于在发动机润滑剂中提供摩擦控制或铅腐蚀控制。
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