CN102575189A - 润滑脂组合物 - Google Patents

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Abstract

润滑脂组合物在质量飞轮应用中的用途，其中所述润滑脂组合物包含：(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和(ii)密度为850-1050Kg/m3的脲化合物；其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。本发明的润滑脂组合物特别适用于在双质量飞轮应用中减少油析出和提高剪切稳定性。

Description

润滑脂组合物
技术领域
本发明涉及润滑脂组合物，特别是用于飞轮应用中的润滑脂组合物，特别是用于双质量飞轮应用中的润滑脂组合物。
背景技术
润滑的主要目的是分隔相对移动的固体表面，从而最小化摩擦和磨损。最常用于此目的的物质是油和脂。润滑剂的选择主要由特定用途决定。
润滑脂是双质量飞轮应用中选择的润滑剂。双质量飞轮消除了过度的传动齿轮响声，减少了换挡/变速工作，和增加了燃料经济性。双质量飞轮通常适合于具有标准手动变速的轻型柴油卡车，和适合于消减传动链中振动的高性能豪华车。这使得车辆可在较长周期内操作而没有长期损坏。
对于用于飞轮应用来说，基于锂皂复合物的润滑脂是已知的。已经发现这种润滑脂提供令人满意的润滑性能。但由于对更高性能的要求不断提高，理想的是提供具有改进的润滑性能和特别是具有改进的油析出和剪切稳定性性能的用于质量飞轮应用中的润滑脂。
发明内容
按照本发明，提供了润滑脂组合物在质量飞轮应用中的用途，其中所述润滑脂组合物包含：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为800-1000Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
按照本发明，还提供如下润滑脂组合物在减少油析出方面的用途：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为800-1000Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
按照本发明的另一个方面，还提供如下润滑脂组合物在提高剪切稳定性方面的用途：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为800-1000Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
具体实施方式
在本发明中使用的润滑脂组合物包含基油作为主要成分。
对于在本发明的润滑组合物中应用的基油没有特别限制，和可以方便地应用各种常规基油。所述基油可以为矿物或合成来源，或者可以包括一种或多种矿物油和/或一种或多种合成油的混合物。
矿物来源的基油可以为矿物油，包括液态石油和链烷烃、环烷烃或混合链烷/环烷烃类的溶剂处理或酸处理的矿物润滑油，它们可以通过加氢精制或脱蜡进一步精制。
在本发明的润滑油组合物中应用的合适基油为第I类、第II类或第V类基油、聚α-烯烃、费-托衍生基油和它们的混合物。
在本发明中″第I类″基油、″第II类″基油和″第V类″基油指按美国石油协会(API)分类I、II和V定义的润滑油基油。这种API类别在API出版物1509，第15版，附录E，2002年4月中定义。
在这里应用的合适的第I类基油为溶剂处理的高粘度指数基油，如由Royal Dutch/Shell Group公司以商标名″HVI″出售的那些，例如HVI 160B。
在这里应用的合适的第II类基油包括深度氢化处理的高粘度指数基油，如可由Motiva Enterprises LLC，Houston，Texas，USA商购的以商标名Motiva Star 12出售的那些物质，和可由ChevronCorporation USA商购的以商标名Chevron 600R出售的那些物质。
在这里应用的合适的第V类基油包括来自溶剂或氢化处理生产路线的环烷类基油，例如可由Royal Dutch/Shell Group公司商购的以商标名MVIN 170出售的那些物质。
在本发明的润滑油组合物中可以方便地用作基油的合适的费-托衍生基油为那些例如在EP 0 776 959、EP 0 668 342、WO 97/21788、WO 00/15736、WO 00/14188、WO 00/14187、WO 00/14183、WO 00/14179、WO 00/08115、WO 99/41332、EP 1 029 029、WO 01/18156和WO 01/57166中公开的物质。
合成油包括烃油如烯烃低聚物(PAO)、二元酸酯、多元醇酯和脱蜡的蜡质提余液。可以方便地应用由Shell Group以名称″XHVI″(商标)出售的合成烃基油。
合适的PAO包括包含8-16个碳原子的直链α-烯烃的直链α-烯烃(氢化)的低聚物。
其它合适的合成基油包括PAO的酯化衍生物，如可由ItalmatchChemicals S.P.A.，Italy商购的商标名为Ketjenlube 230和Ketjenlube 2700的那些物质，和烷基化萘，如可由ExxonMobilCorporation商购的商标名为Synesstic 5和Synesstic 12的那些物质。
基油优选为矿物源基油，如由Royal Dutch/Shell Group公司以名称“HVI”出售的那些物质，如HVI 170，和由Motiva Enterprises，Houston，Texas，USA以商标名Motiva Star 12出售的那些物质。
以润滑组合物的总重量为基准，润滑组合物优选包含至少30wt％的基油，优选为至少50wt％，更优选为至少70wt％。
在这里应用的基油的密度为800-1000Kg/m3，优选为850-950Kg/m3，更优选为850-920Kg/m3。
除基油外，在本发明中应用的润滑脂组合物还包含一种或多种脲化合物。在润滑脂中用作增稠剂的脲化合物在其分子结构中包括脲基(-NHCONH-)。决定于脲连接键的个数，这些化合物包括单、二或多脲化合物。另外，也可以应用包含脲化合物的各种增稠剂如脲-氨基甲酸酯化合物和脲亚氨基化合物。以润滑组合物的总重量计，所述润滑组合物优选包含2-20wt％、更优选为5-20wt％的脲增稠剂。
在这里应用的脲化合物的密度为850-1050Kg/m3，优选为900-1000Kg/m3，更优选为900-970Kg/m3。
从减少油析出性能的观点来看，基油(i)与脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3，优选少于30Kg/m3，更优选少于10Kg/m3。
对本发明的润滑组合物中应用的脲化合物没有特别限制，只要符合上述密度要求即可。
在本发明的润滑脂组合物中的一种或多种脲增稠剂可以选自脲化合物如单脲、二脲、三脲、四脲或其它多脲。优选在这里应用的是二脲化合物。
所述二脲化合物为二异氰酸酯与单胺的反应产物，其中所述单胺可以为脂族胺、脂环族胺和/或芳族胺。
在这里的优选实施方案中，所述单胺为脂族胺。
用于制备二脲化合物的脂族单胺优选为具有8-24个碳原子的饱和或不饱和脂族胺，和其可以以支链或直链形式应用，但直链形式是特别优选的。
可以方便地应用的单胺的例子包括辛胺、癸胺、十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、油胺、苯胺、对-甲苯胺、环己胺。优选的单胺的例子包括辛胺、癸胺、十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺和油胺。
另外，可以方便地应用的二异氰酸酯的例子包括脂族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯和芳族二异氰酸酯。例如，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、萘二异氰酸酯、对-亚苯基二异氰酸酯、反式-1，4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、1，3-双-(异氰酸基甲基-苯)、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、1，3-双-(异氰酸基甲基)-环己烷(H6XDI)、二异氰酸己二酯(HDI)、3-异氰酸基甲基-3，3，5′-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)、亚苯基二异氰酸酯、间-四甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)和对-四甲基二甲苯二异氰酸酯(p-TMXDI)。特别地，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)是优选的。
三脲化合物可以由下列通式(1)表示：
Figure BDA0000145740230000051
其中R1和R2代表亚烃基，R3和R4代表烃基。
这些化合物是2摩尔脂族、脂环族或芳族二异氰酸酯、1摩尔脂族、脂环或芳族二胺、1摩尔脂族、脂环族或芳族胺和1摩尔脂族、脂环族或芳族醇的反应产物。它们通过在基油中混合上述化合物以达到各上述比例并实施所述反应而获得。例如，它们可以通过使2mol甲苯二异氰酸酯、1mol亚乙基二异氰酸酯、1mol十八烷基胺和1mol十八醇在基油中反应而获得。
可以方便地用于制备三脲化合物的脂族、脂环族或芳族二异氰酸酯的例子包括上面针对制备二脲化合物所列的那些二异氰酸酯。特别地，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、反式-1，4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)是优选的。
可以方便地用于制备三脲化合物的单胺的例子包括上面针对制备二脲化合物所列的那些单胺。
对于在制备三脲化合物中可以方便地应用的脂族、脂环族或芳族二胺，脂族二胺有乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺和癸二胺；脂环族二胺有二氨基环己烷；和芳族二胺有苯二胺、联苯胺、二氨基芪和联甲苯胺，其中所有的二胺均具有2-12个碳原子。
在这里的优选实施方案中，二胺为脂族二胺。优选的脂族二胺的例子有乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺和癸二胺。
在制备三脲化合物中可以方便地应用的一元醇的例子有脂族、脂环族或芳族的支链或直链醇。可以方便地应用的脂族醇为C8-C24饱和或不饱和脂族醇。直链形式是特别优选的。
在这里的优选实施方案中，一元醇为脂族一元醇。
特别地，辛醇、癸醇、十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇和油醇是优选的。
可以方便地应用的脂环族醇的例子有环己醇。可以方便地应用的芳族醇的例子包括苯甲醇、水杨醇、苯乙醇、肉桂醇和苯丙醇。
四脲化合物可以由下列通式(2)表示：
Figure BDA0000145740230000061
其中R1和R2代表亚烃基，R3代表烃基。
这些化合物是2摩尔脂族、脂环族或芳族二异氰酸酯、1摩尔脂族、脂环族或芳族二胺和2摩尔脂族、脂环族或芳族胺的反应产物。它们通过在常规基油中混合上述化合物以达到各上述比例并实施所述反应而获得。例如，它们通过使2mol甲苯二异氰酸酯、1mol乙二胺、2mol十八烷基胺在基油中反应而获得。
可以方便地应用的二异氰酸酯的例子包括上面针对制备二脲化合物所列的那些二异氰酸酯。特别地，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、反式-1，4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)是优选的。
可用于制备四脲的合适的脂族、脂环族或芳族二胺包括上面针对制备三脲化合物所列的那些二胺。
可用于制备四脲的合适的单胺包括上面针对制备二脲化合物所列的那些单胺。
作为脂环族单胺的例子，可以提到环己胺。
作为芳族单胺的例子，可以提到苯胺和对甲苯胺。
对于制备四脲来说，脂族单胺在这里是优选的。
从减少油析出和改进剪切稳定性的观点来看，优选的是在这里使用的脲化合物为通过使二异氰酸酯与单胺混合物反应而制备的二脲化合物，其中所述单胺混合物包含C6-C10脂族胺和C14-C20脂族胺。甚至更优选的是所述单胺混合物包含C8-C10脂族胺和C16-C18脂族胺。特别优选的是单胺混合物包含C8脂族胺和C18脂族胺。二异氰酸酯优选为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
可以以本应用领域通常应用的用量向本发明的润脂脂中加入各种常用的润滑脂添加剂，从而为所述润滑脂提供一些希望的特性如氧化稳定性、粘着性、极压性能和腐蚀抑制性。合适的添加剂包括：一种或多种极压剂/耐磨剂，例如锌盐如二烷基或二芳基二硫代磷酸锌、硼酸盐、取代噻二唑、例如通过二烷氧基胺与取代的有机磷酸盐反应而制备的聚合的氮/磷化合物、胺磷酸盐、天然或合成来源的硫化鲸油、硫化猪油、硫化酯、硫化脂肪酸酯和类似的硫化物质、例如通式为(OR)3P＝O的有机磷酸酯(其中R为烷基、芳基或芳烷基)和三苯基硫代磷酸酯；一种或多种过碱性的含金属清净剂，如烷基水杨酸钙或镁或烷芳基磺酸钙或镁；一种或多种无灰分散剂添加剂，如聚异丁烯基琥珀酸酐与胺或酯的反应产物；一种或多种抗氧化剂，如受阻酚或胺如苯基-α-萘胺；一种或多种防锈剂；一种或多种摩擦调节剂；一种或多种粘度指数改进剂；一种或多种降倾点剂；和一种或多种增粘剂。也可以添加固体物质如石墨、粉碎的二硫化钼、滑石、金属粉末和各种聚合物如聚乙烯蜡，以赋予特殊的性能。
为了降低摩擦水平，本领域的熟练技术人员已经大量寻求应用有机钼基配方，和在这类润滑组合物的专利文献中已经有许多建议。
下面参考如下实施例描述本发明：
实施例
实施例1-4和对比例A、B、C、D和E
应用如下所述制备方法制备本发明的润滑脂组合物和对比润滑脂组合物。所述润滑脂组合物如表1中所示。
润滑脂样品的制备
将一部分基油注入高压釜。然后向高压釜中加入异氰酸酯。封闭高压釜。在单独的混合容器中稀释并混合基油和胺。将异氰酸酯加热至高于熔点。也将基油和胺的混合物加热至高于熔点。在搅拌条件下将胺和基油的混合物泵送至高压釜。取决于异氰酸酯和胺，将高压釜加热至80-140℃。在异氰酸酯与胺已经反应后，通过红外线光谱和胺值测量异氰酸酯和胺的剩余量。如果反应完全，则可以加入性能添加剂。如果反应不完全，则可以通过加入合适的反应物即异氰酸酯或胺完成反应。在包括性能添加剂后，可以通过例如均化和脱气获得润滑脂。
油分离测试方法
应用如下所述测试方法测量润滑脂样品的油分离性能。
质量飞轮润滑脂的油分离可以应用动态扭矩测试装备来测量。对于质量飞轮的所有内件，必须应用符合材料规格的全新组分。按测试部件的填充指导，用润滑脂(实施例或对比例的)填充质量飞轮。然后使质量飞轮经受如下条件：150℃的温度，在无摆动下6000rpm持续3小时。然后使质量飞轮静置1小时。通过测量1小时后所回收的分离油的质量，获得润滑脂的油分离值。
质量飞轮中剪切稳定性的测量
可以应用动态扭矩测试装备确定质量飞轮润滑脂的剪切稳定性。对于质量飞轮的所有内件，必须应用符合材料规格的全新组分。按测试部件的填充指导，用润滑脂(实施例或对比例的)填充质量飞轮。然后使质量飞轮经受如下条件：150℃的温度，摆动角为+/-20°下在10Hz下以6000rpm进行0,5磨循环。润滑脂的剪切稳定性值为冷却润滑脂样品的针入度值(按ASTM D217测量)。
油分离和剪切稳定性测试的结果示于下表1中。
Figure BDA0000145740230000091
Figure BDA0000145740230000101
Figure BDA0000145740230000111
讨论
从表1的结果可以看出，相比于应用C8单胺和C12单胺的混合物制备的二脲润滑脂(对比例A、B、C)或相比于只应用C8单胺(对比例D)或只应用C18单胺(对比例E)制备的二脲润滑脂，应用C8单胺和C18单胺的混合物(实施例1、2、3和4)制备的二脲润滑脂表现出明显减少的油分离。在上述的油分离测试方法中，据认为少于10g的油分离值是可接受的。
从表1的剪切稳定性结果也可以看出，应用C8单胺和C18单胺的混合物制备的二脲润滑脂表现出良好的剪切稳定性以及减少的油分离。特别地，实施例2(由C8单胺和C18单胺的混合物制备的二脲润滑脂)具有329(×0.1mm)的剪切稳定性值(相比于通常具有大于500(×0.1mm)的剪切稳定性值的常规脲润滑脂)。对比例B(由C8单胺和C12单胺的混合物制备的二脲润滑脂)具有好的剪切稳定性，但油分离性能不够好，这一点可由油分离值远大于10g得到证实。
另外，实施例4(由C8单胺和C18单胺的混合物制备的二脲润滑脂)具有好的剪切稳定性(剪切稳定性值为312(×0.1mm))。与此相反，对比例C(只由C8单胺制备的二脲润滑脂)则具有边界剪切稳定性，和对比例D(只由C18单胺制备)则具有差的剪切稳定性。除了没有好的剪切稳定性外，对比例C和D也没有好的油分离性能，这一点可由油分离值远大于10g得到证实。

Claims (10)

1.润滑脂组合物在质量飞轮应用中的用途，其中所述润滑脂组合物包含：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为850-1050Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
2.权利要求1的润滑脂组合物的用途，其中所述脲化合物选自二脲、三脲和四脲化合物以及它们的混合物。
3.权利要求1的润滑脂组合物的用途，其中所述脲化合物为二脲化合物。
4.权利要求3的用途，其中所述二脲化合物通过二异氰酸酯与单胺混合物反应而获得，所述单胺混合物包含C6-C10脂族胺和C14-C20脂族胺。
5.权利要求4的润滑脂组合物的用途，其中所述单胺混合物包含C8-C10脂族胺和C16-C18脂族胺。
6.权利要求4或5的润滑脂组合物的用途，其中所述单胺混合物包含C8脂族胺和C18脂族胺。
7.权利要求4-6任一项的润滑脂组合物的用途，其中所述二异氰酸酯是4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯。
8.权利要求1-7任一项的润滑脂组合物的用途，其中所述基油是矿物油。
9.润滑脂组合物用于减少油析出的用途，其中所述润滑脂组合物包含：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为850-1050Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
10.润滑脂组合物用于提高剪切稳定性的用途，其中所述润滑脂组合物包含：
(i)密度为800-1000Kg/m3的基油；和
(ii)密度为850-1050Kg/m3的脲化合物；
其中所述基油(i)与所述脲化合物(ii)的密度差少于50Kg/m3。
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