CN102803452A - 润滑组合物 - Google Patents

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Abstract

润滑组合物用于在动能回收系统或混合动力车辆中冷却和/或电绝缘电池的用途，其中所述润滑组合物包含：(i)选自矿物油、合成油或植物油及它们的混合物的基油，(ii)至少一种抗氧化剂添加剂，和(iii)少于60ppm的水，和其中所述润滑组合物的比热容为至少2.06kJ/Kg/K和在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s。

Description

润滑组合物
技术领域
本发明涉及润滑组合物用于冷却和/或电绝缘电池或电动机的用途。特别地，本发明涉及润滑组合物用于冷却和/或电绝缘在动能回收系统(KERS)或混合动力车辆中存在的电池的用途。
背景技术
缩写“KERS”代表动能回收系统。KERS设备回收车辆制动过程产生的废热中存在的动能。它贮存这种能量并将其转化为可以用来促进加速的电或机械动力。
有两种类型的KERS系统即电池(电的)和飞轮(机械的)。电力系统应用结合在车辆变速器中的电动机-发电机，它将机械能转化为电能或者相反。一旦能量已经被捕获，则被贮存在锂离子电池组中和在需要时被释放。
KERS系统已被用于一级方程式赛车。一级方程式的规则允许KERS系统输出最大60kW的额外功率(约80bhp)，而贮存容量限制为400千焦。对于每圈至多6.67s可获得额外60kW的功率(相当于发动机峰值功率的10%)，该功率可在按压加速按钮时一次释放,或在赛车跑道的不同位置释放。因此，所述KERS系统可以使每圈时间提高约0.1-0.4秒。
有利地,KERS系统促进在一级方程式赛车中环境友好和道路车辆相关技术的开发，并帮助驾驶员超车。追逐的驾驶员可以应用他的加速按钮帮助他超过前面的车辆，而领先的驾驶员可以应用他的加速按钮甩掉后面的车辆。
在道路车辆中对于车用燃料效率的探求致使许多汽车公司开发了混合动力车辆。正如这里所应用的，术语“混合动力车辆”指具有两种推进装置的车辆，例如(1)以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机和(2)由车载电池接收动力的电动机，所述车载电池由发动机(1)或再生制动充电。在道路车辆中应用KERS系统将有助于减少它们的燃料消耗。
冷却KERS系统中电池的典型方法是用空气冷却。但空气冷却不总是足够的，并且液体如水被认为是不合适的。本发明人现在已经令人意外地发现当在KERS系统的电池或电动机中应用时，包含某些组分和具有某些物理性能的润滑组合物提供非常好的冷却和/或绝缘好处。另外已经发现所述润滑组合物在混合动力车辆的电池或电动机中可以提供非常好的冷却和/或绝缘好处。
发明内容
按照本发明，提供了润滑组合物用于在动能回收系统或混合动力车辆中冷却和/或电绝缘电池或电动机的用途，其中所述润滑组合物包含：(i)选自矿物油、合成油、植物油及它们的混合物的基油，(ii)至少一种抗氧化剂，和(iii)少于60ppm的水，和其中所述润滑组合物的比热容(按照ASTM E 1269)为至少2.06kJ/Kg/K和在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s。
按照本发明，进一步提供一种用于在动能回收系统或混合动力车辆中冷却和/或绝缘电池或电动机的润滑组合物，其中所述润滑组合物包含：(i)选自矿物油、合成油、植物油及它们的混合物的基油，(ii)至少一种抗氧化剂，和(iii)少于60ppm的水，和其中所述润滑组合物的比热容(按照ASTM E 1269)为至少2.06kJ/Kg/K和在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s。
具体实施方式
这里的润滑组合物包含基油、抗氧化剂和少于60ppm的水。
对于在润滑组合物中应用的基油没有特别限制，只要所述润滑组合物在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s和所述润滑组合物在40℃下的比热容按ASTM E 1269为至少2.06kJ/Kg/K。可以方便地应用各种常规的矿物油、合成油以及天然衍生酯如植物油。
所述基油可以方便地包括一种或多种矿物油和/或一种或多种合成油的混合物；因此，术语“基油”可以指含多种基油的混合物。矿物油包括液态石油和溶剂处理或酸处理的链烷烃、环烷烃或混合链烷烃/环烷烃类矿物润滑油，后者可以进一步通过加氢精制方法和/或脱蜡精制。
在润滑油组合物中应用的合适基油为第I-III类矿物基油、第IV类聚α-烯烃(PAO)、第V类环烷烃矿物油、第II-III类费-托衍生基油和它们的混合物。
“第I类”、“第II类”、“第III类”、“第IV类”和“第V类”基油指按American Petroleum Institute(API)针对第I-V类的定义的润滑油基油。这些API分类在2007年4月的APIPublication1509第16版附录E中定义。
费-托衍生基油是现有技术中已知的。术语“费-托衍生的”指基油是或衍生自费-托方法的合成产品。费-托衍生基油还可以被称为GTL(气至液)基油。可在润滑组合物中方便地用作基油的合适费-托衍生基油为例如在如下专利中公开的那些：EP 0776959、EP 0668342、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 1029029、WO 01/18156和WO 01/57166。
合成油包括烃油如烯烃低聚物(包括聚α-烯烃基油；PAO)、二元酸酯、多元醇酯、聚亚烷基二醇(PAG)、烷基萘和脱蜡的蜡质异构体。可以方便地应用Shell Group以商品名"Shell XHVI"(商标)出售的合成烃基油。
聚α-烯烃基油(PAO)和它们的制备在现有技术中是公知的。可以在润滑组合物中应用的优选聚α-烯烃基油可以衍生自直链C2-C32、优选为C6-C16α-烯烃。对于所述聚α-烯烃来说特别优选的原料为1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯和1-十四碳烯。
用于这里的润滑组合物的优选基油为聚α-烯烃基油如PAO-2。
用于这里的润滑组合物的另一种优选基油为费-托衍生基油，例如GTL 3(在100℃下的运动粘度为约3mm2/s)，其可以按WO 02/070631中描述的方法制备。
用于这里的润滑组合物的另一种优选基油为第III类矿物油，例如由SK Energy,Ulsan,South Korea以商品名Yubase 3和Yubase 4商购的那些。
以润滑组合物的总重量计，在润滑组合物中加入的基油总量优选为60-99wt%，更优选为65-98wt%，和最优选为70-95wt%。
在这里应用的基油在15℃下的密度按ASTM D 1298优选为780-820kg/m3，更优选为790-810kg/m3。
如上所述，成品润滑组合物在40℃下的运动粘度(按ASTM D445测量)为至多20mm2/s，优选为至多15mm2/s，甚至更优选为至多12mm2/s，和特别为至多11mm2/s。成品润滑组合物在40℃下的运动粘度优选为至少3mm2/s，更优选为至少4mm2/s，甚至更优选为至少5mm2/s。
如上所述，成品润滑组合物在40℃下的比热容(按ASTM E1269)为至少2.06kJ/Kg/K，优选为至少2.08kJ/Kg/K，更优选为至少2.10kJ/Kg/K。成品润滑组合物在40℃下的比热容优选为至多3.5kJ/Kg/K，更优选为至多3kJ/Kg/K，甚至更优选为至多2.5kJ/Kg/K。
优选的是成品润滑组合物的闪点(按ASTM D93)为至少135℃，更优选为至少150℃。
按IEC 60156测量，这里的润滑组合物的击穿电压优选为至少1kV，更优选为至少30kV。
利用标定的热性能表测量，这里的润滑组合物在20℃下的热导率优选为至少0.130W/m/K，更优选为至少0.134W/m/K。
这里的润滑组合物的粘度指数优选大于120。
这里的润滑组合物包含不大于60ppm的水，优选不大于50ppm，甚至更优选不大于30ppm。
在这里的润滑组合物中的另一种主要成分为抗氧化剂。以所述润滑组合物的总重量计，所述抗氧化剂的存在总量通常可以为0.08-3wt%，优选为0.08-1wt%，更优选为0.08-0.4wt%。
可以方便地应用的抗氧化剂为所谓的受阻酚类或胺类抗氧化剂，例如萘酚、空间位阻一元、二元和三元酚、空间位阻双核、三核和多核酚、烷基化或苯乙烯化二苯胺或紫罗兰醇(ionol)衍生受阻酚。
特别有兴趣的空间位阻酚类抗氧化剂可以选自：2,6-二-叔-丁基酚(以商品名“IRGANOX TM L140”由CIBA获得)、二-叔-丁基化羟基甲苯(“BHT”)、亚甲基-4,4'-双-(2,6-叔-丁基酚)、2,2'-亚甲基双-(4,6-二-叔-丁基酚)、1,6-亚己基-双-(3,5-二-叔-丁基-羟基氢化肉桂酸酯)(以商品名"IRGANOX TM L109"由CIBA获得)、((3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基)甲基)硫)乙酸C10-C14异烷基酯(以商品名"IRGANOX TM L118"由C IBA获得)、3,5-二-叔-丁基-4-羟基氢化肉桂酸C7-C9烷基酯(以商品名"IRGANOX TM L135"由CIBA获得)、四-(3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟苯基)-丙酰氧基甲基)甲烷(以商品名"IRGANOX TM 1010"由CIBA获得)、硫二亚乙基双(3,5-二-叔-丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯(以商品名"IRGANOX TM 1035"由CI BA获得)、十八烷基3,5-二-叔-丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯(以商品名“IRGANOX TM1076"由CIBA获得)和2,5-二-叔-丁基氢醌。
这里应用的特别优选的抗氧化剂为二-叔-丁基化羟基甲苯("BHT")。
可以方便地应用的胺类抗氧化剂的例子包括芳族胺抗氧化剂，例如：N,N'-二-异丙基-p-苯二胺、N,N'-二-仲-丁基-p-苯二胺、N,N'-双(1,4-二甲基-戊基)-p-苯二胺、N,N'-双(1-乙基-3-甲基-戊基)-p-苯二胺、N,N'-双(1-甲基-庚基)-p-苯二胺、N,N'-双环己基-p-苯二胺、N,N'-二苯基-p-苯二胺、N,N'-二(萘基-2-)-p-苯二胺、N-异丙基-N'-苯基-p-苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-p-苯二胺、N-(1-甲基庚基)-N'-苯基-p-苯二胺、N'-环己基-N'-苯基-p-苯二胺、4-(p-甲苯-磺氨基)二苯胺、N,N'-二甲基-N,N'二-仲-丁基-p-苯二胺、二苯胺、N-烯丙基二苯胺、4-异丙氧基-二苯胺、N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、辛基化二苯胺例如p,p'-二-叔-辛基二苯胺、4-正丁基氨基酚、4-丁酰基氨基酚、4-壬酰基氨基酚、4-十二酰基氨基酚、4-十八酰基氨基酚、二(4-甲氧苯基)胺、2,6-二-叔-丁基-4-二甲基-氨基甲基酚、2,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯甲烷、N,N,N',N'-四甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-二(苯基氨基)乙烷、1,2-二[(2-甲基苯基)氨基］乙烷、1,3-二-(苯基氨基)丙烷、(o-甲苯基)双胍、二[4-(1',3'-二甲基丁基)苯基]胺、叔-辛基化-N-苯基-1-萘胺、单-和二烷基化的叔-丁基-/叔-辛基二苯胺的混合物、2,3-二氢-3,3-二甲基-4H-1,4-苯并噻嗪、吩噻嗪、N-叔-辛基化吩噻嗪、3,7-二-叔-辛基吩噻嗪。另外，也可以方便地应用EP-A-1054052中通式VIII和IX的胺类抗氧化剂，这些化合物也在US-A-4,824,601中进行了描述。
所述润滑组合物还可以包含附加的添加剂，如耐磨添加剂、降倾点剂、防腐剂、铜钝化剂、消泡剂和密封固定或密封相容剂。
本领域熟练技术人员熟悉适合于润滑组合物的添加剂。这些添加剂的具体例子例如在Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology，第三版，第14卷477-526页中有述。
例如，本发明的润滑组合物可以包含一种或多种金属钝化剂，特别是一种或多种铜钝化剂。
可以方便地应用的金属钝化剂或静电放电抑制剂（有时也称为金属钝化剂）包括N-亚水杨基乙胺、N,N'-二亚水杨基乙二胺、己二胺、乙二胺四乙酸、磷酸、柠檬酸和葡糖酸。更优选的化合物为卵磷脂、噻二唑、咪唑和吡唑和它们的衍生物。甚至更优选的化合物为苯并三唑和它们的衍生物。
最优选的是通式(I)的化合物，或者甚至更优选的为由通式(II)表示的任选取代的苯并三唑化合物：
Figure BDA00002144830200061
其中R4可以为氢或由通式(III)表示的基团：
或由通式(IV)表示的基团：
Figure BDA00002144830200072
其中:
c为0、1、2或3；
R1和R2为氢或相同或不同的1-18个碳原子的直链或支链烷基，优选为1-12个碳原子的支链烷基；R3为直链或支链的C1-4烷基，R3优选为甲基或乙基和C为1或2；R5为亚甲基或亚乙基；R6和R7为相同或不同的3-15个碳原子、优选4-9个碳原子的烷基。
优选的化合物为1-[双(2-乙基己基)-氨基甲基]苯并三唑、甲基苯并三唑、二甲基苯并三唑、乙基苯并三唑、乙基甲基苯并三唑、二乙基苯并三唑和它们的混合物。其它优选的化合物包括(N-双(2-乙基己基)-氨基甲基-甲苯三唑、未取代的苯并三唑和5-甲基-1H-苯并三唑。如上所述的铜钝化剂添加剂的例子在US-A-5912212、EP-A-1054052和US-A-2002/0109127中有述。
如上所述的那些金属钝化剂添加剂可以以商品名"BTA"、"TTA"、"IRGAMET 39"、"IRGAMET 30"和"IRGAMET 38S"由瑞士巴塞尔的CIBALtd商购获得，也可以以商品名"Reomet"由CIBA获得。
在这里的润滑组合物中上述金属钝化剂的含量优选大于1mg/kg和更优选大于5mg/kg。实际的上限可以依据润滑组合物的具体用途变化。该浓度可以高达3wt%,但优选为0.001-1wt%。但这种化合物可以有利地以低于1000mg/kg和更优选低于300mg/kg的浓度应用。
优选的降倾点剂为烃类或含氧烃类降倾点剂。
虽然在这里的润滑组合物中有可能包含附加的添加剂，但特别优选的是除上述抗氧化剂外，包含不大于2wt%添加剂。在这里一个特别优选的实施方案中，所述润滑组合物除了上文所述的主要的抗氧化剂外，不包含任何附加的添加剂。
所述润滑组合物可以方便地通过混合例如前文所述的添加剂与矿物和/或合成基油制备。
这里描述的润滑组合物适合用于冷却和/或绝缘动能回收系统的电池和/或电动机，以及用于冷却和/或绝缘混合动力车辆的电池和/或电动机。
下面参考如下实施例描述本发明，所述实施例不以任何方式限制本发明的范围。
实施例
实施例1
制备含99.7wt%PAO-2和0.3%BHT抗氧化剂的润滑组合物。
对比例1和2
对比例1为由Shell Lubricants商购的电绝缘用油，它由环烷烃基油和0.3%BHT组成。
对比例2为Thermia(RTM)B，其为由Shell Lubricants商购的传热用油。
物理特性的测量
分别应用测试方法ISO 3104和ASTM E1269在不同温度下测量实施例1及对比例1和2的粘度和比热容。这些测量结果在下表1和2中给出。另外应用用于密度测量的测试方法ASTM D1298和用于热导率测量的标定热性能表在不同温度下测量实施例1及对比例1和2的密度和热导率。这些测量结果在下表3和4中给出。
表1
Figure BDA00002144830200091
表2
Figure BDA00002144830200092
表3
Figure BDA00002144830200093
表4
由表1-4的结果可以看出，实施例1的润滑组合物(本发明)具有比对比例1和2(非本发明)(在20-100℃下)更高的比热容。另外，实施例1的粘度比对比例1和2的粘度低。低粘度意味着实施例1表现出更强的湍流，和因此比对比例1和2传递更多的热。另外，实施例1的热导率比对比例1和2的更好。较低粘度与更好的热导率的组合意味着实施例1提供比对比例1和2更好的冷却性能。
当在KERS系统的电池中用作润滑组合物时，发现实施例1的润滑组合物表现出电绝缘和冷却性能。

Claims (14)

1.润滑组合物用于在动能回收系统或混合动力车辆中冷却和/或电绝缘电池或电动机的用途，其中所述润滑组合物包含：(i)选自矿物油、合成油和植物油及它们的混合物的基油，(ii)至少一种抗氧化剂添加剂，和(iii)少于60ppm的水，和其中所述润滑组合物在40℃下的比热容按ASTM E 1269为至少2.06kJ/Kg/K和在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s。
2.权利要求1的用途，其中所述基油选自聚α-烯烃、费-托衍生基油和它们的混合物。
3.权利要求2的用途，其中所述费-托基油在100℃下的运动粘度为至多4mm2/s。
4.权利要求1-3任一项的用途，其中所述润滑组合物的比热容为至少2.08kJ/Kg/K。
5.权利要求1-4任一项的用途，其中所述润滑组合物在40℃下的运动粘度为至多12mm2/s。
6.权利要求1-5任一项的用途，其中所述润滑组合物的击穿电压为至少1kV。
7.权利要求1-6任一项的用途，其中所述润滑组合物的闪点为至少135℃。
8.权利要求1-7任一项的用途，其中所述润滑组合物的粘度指数大于120。
9.权利要求1-8任一项的用途，其中所述基油为PAO-2。
10.权利要求1-8任一项的用途，其中所述基油为GTL-3。
11.权利要求1-10任一项的用途，其中所述抗氧化剂添加剂选自胺类或酚类抗氧化剂。
12.权利要求1-11任一项的用途，其中所述基油的存在量为润滑组合物的98-99.02wt%。
13.权利要求1-12任一项的用途，其中所述抗氧化剂的存在量为润滑组合物的0.08-2wt%。
14.用于在动能回收系统或混合动力车辆中冷却和/或电绝缘电池或电动机的润滑组合物，其中所述润滑组合物包含：(i)选自矿物油、合成油和植物油及它们的混合物的基油，(ii)至少一种抗氧化剂添加剂，和(iii)少于60ppm的水，和其中所述润滑组合物在40℃下的比热容按ASTM E 1269为至少2.06kJ/Kg/K和在40℃下的运动粘度为至多20mm2/s。
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