CN102892873A - 减摩添加剂 - Google Patents

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Abstract

要求保护的是包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油和/或燃料。还要求保护的是通过将有机聚合物减摩添加剂加入到基础油料中来降低汽车发动机油和/或燃料中的摩擦的方法。

Description

减摩添加剂
本发明涉及用于油系统的包含有机聚合物减摩添加剂的非水性润滑油配制剂。特别是，本发明涉及包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油和/或燃料。本发明还涉及通过向基础油料中加入有机聚合物减摩添加剂来降低汽车发动机油和/或燃料的摩擦的方法。
汽车发动机油典型地包含润滑剂基础油料和添加剂包，它们二者均可对汽车发动机油的性质和性能起显著作用。
为了制造合适的发动机油，将添加剂调和到所选的基础油料中。所述添加剂提高了润滑剂基础油料的稳定性或者对发动机提供了附加保护。发动机油添加剂的实例包括抗氧化剂、耐磨剂、清净剂、分散剂、粘度指数改进剂、消泡剂、降倾点剂和减摩添加剂。
对汽车发动机的一个关注领域是围绕燃料消耗降低和能量效率。众所周知汽车发动机油在汽车发动机的总能量消耗中具有重要作用。可以认为汽车发动机由三个离散但相连的机械组件构成，所述组件即气阀机构、活塞组件和轴承一起构成发动机。机械部件的能量损失可按熟知的Stribeck曲线根据摩擦区域的性质进行分析。气阀机构的主要损失是边界和弹性流体力学，轴承的主要损失是流体力学，和活塞的主要损失是流体力学和边界。流体力学损失通过汽车发动机油粘度的降低而逐渐得到改进。弹性流体力学损失可通过仔细选择基础油料类型、考虑基础油料的牵引系数而得到改进。边界损失可通过仔细选择减摩添加剂得到改进。因此仔细选择基础油料和减摩添加剂是重要的，但并不是就流体力学和弹性流体力学性能选择最佳基础油料、和然后选择已知在边界区域有效的减摩添加剂那样简单。需要考虑基础油料、减摩添加剂和其它添加剂之间的相互作用。
用于改进燃料经济性的减摩添加剂共有三个主要的化学定义范畴，即有机、金属有机和油不溶性。有机减摩添加剂本身具有四个主要分类，即羧酸或它们的衍生物(包括偏酯)，含氮化合物例如酰胺、酰亚胺、胺和它们的衍生物，磷酸或膦酸衍生物，和有机聚合物。在当前商业实践中，减摩添加剂的实例是单油酸甘油酯和油酰胺，它们均衍生自不饱和脂肪酸。
上述减摩添加剂设计时所针对的最初燃料经济性要求仅集中于新鲜发动机油(如ILSAC GF-3规格中所定义)，发动机油规格现在已经进展到包括燃料经济长效性要求以及(GF-4)。如上文所提及的，当前系列的商业发动机减摩添加剂并没有设计成满足上文所提及的针对减摩添加剂的燃料经济性和燃料经济长效性要求的组合。例如已知单油酸甘油酯和油酰胺容易随时间氧化分解。此外，使用油酰胺的另一个缺点是它与当前所使用的配制基础油具有低的相容性。
对于GF-4规格，VI-B序列燃料效率发动机测试包括16和80小时的老化阶段以确定燃料经济长效性以及燃料经济性，这是先前GF-3规格的一部分。这些老化阶段等效于EPA地铁/高速公路燃料经济性测试之前所要求的4000-6000英里的里程积累。该测试用于确定车辆的企业平均燃料经济(CAFE)调节参数。当前开发GF-5规格的目标是在2010年得到采用。该规格提供了新的VI-D序列发动机燃料效率测试程序，其对于燃料经济性和燃料经济长效性将具有甚至更严格的要求。应指出，在GF-5中，术语燃料经济性和燃料经济长效性由资源节约取代。专门开发了VI-D序列燃料经济性测试以集中于减摩添加剂在发动机油中的有效性，据感觉所述有效性在GF-4的VI-B测试中并没有得到充分考虑。随着对燃料经济性和燃料经济效率的要求变得更加严格，预期在发动机油中将需要更高剂量水平的摩擦调节剂来获得所需的摩擦降低。因此需要对减摩剂进行设计，不仅要有效满足GF-5燃料经济性和燃料经济长效性要求，而且还要使其在高剂量水平下在发动机油和燃料油配制剂中稳定。在GF-5中也将会有这种稳定性测试，该测试是针对与10％蒸馏水和10％E85(85％乙醇，15％汽油)混合的油而言的乳液稳定性测试。已知单油酸甘油酯作为摩擦调节剂以高剂量水平(至少1.5％w/w)加入在发动机油和燃料油配制剂中导致乳液分离。
燃料经济性还可通过向燃料本身中加入减摩添加剂得到改进。据认为燃料将减摩添加剂传送到活塞环汽缸壁界面，已知此处摩擦高且油量有意保持较低。此外已经发现随着燃料中减摩添加剂在发动机油中积累，油润滑部件中的摩擦也得以降低。已经公开了柴油燃料中添加剂的存在应对了由硫化合物的减少和燃料加氢处理、以及当代发动机设计中燃料系统的注入压力提高导致的燃料润滑性问题。
降低边界摩擦也是其它非水性润滑油应用中的所期望的性能特性，所述应用包括汽车齿轮和传动油、工业齿轮油、液压油、压缩机油、透平油、切削油、压延油、钻井油、润滑脂等。
现在我们出乎意料地发现一系列有机聚合物材料与当前商业发动机油和燃料中的减摩添加剂相比可以提供改进的燃料经济性和燃料经济长效性。此外这些有机聚合物材料与当前商业减摩添加剂相比表现出优越的氧化稳定性。另外还发现本发明的有机聚合物材料在低速下提供良好的膜厚度覆盖并且它们在高剂量比率下在配制剂中稳定。
本发明提供了一种用于非水性润滑油的有机聚合物减摩添加剂，所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
有机聚合物减摩添加剂优选在汽车发动机油和燃料、汽车齿轮和传动油、工业齿轮油、液压油、压缩机油、透平油、切削油、压延油、钻井油、润滑脂等中用作减摩添加剂。
还提供了非水油配制剂作为润滑油或功能性流体的用途，所述配制剂包含本发明第一方面的有机聚合物减摩添加剂。
因此本发明还提供了包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的非水性润滑油，其中所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
优选地，所述非水性润滑油是汽车发动机油和/或燃料。
所述疏水性聚合物亚单元优选包含的疏水性聚合物是聚烯烃或聚α-烯烃，更优选聚烯烃。
所述聚烯烃优选衍生自具有2-6个碳原子的单烯例如乙烯、丙烯、丁烷和异丁烯、更优选异丁烯的烃聚合物，所述聚合物含有15-500个、优选50-200个碳原子的链。
所述亲水性聚合物亚单元包含选自聚醚、聚酰胺或聚酯的亲水性聚合物。聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚交酯和聚己内酯。聚醚的实例包括聚甘油和聚亚烷基二醇。在特别优选的实施方案中，所述亲水性聚合物亚单元包含的亲水性聚合物是水溶性亚烷基二醇的聚合物。优选的亲水性聚合物亚单元包含的亲水性聚合物是聚乙二醇(PEG)，优选分子量为300-5,000Da、更优选400-1000Da、特别是400-800Da的PEG。替代地，可以使用混合的聚(乙烯-丙烯二醇)或混合的聚(乙烯-丁烯二醇)，条件是它们达到所需的水溶性标准。用于本发明的示例性亲水性聚合物亚单元可以包含PEG400、PEG600和PEG1000。
其它合适的亲水性聚合物亚单元可以包含的亲水性聚合物是聚醚和聚酰胺，该聚醚和聚酰胺衍生自含有酸性基团例如羧酸基、磺酰基(如磺酰基苯乙烯基)、胺基(例如四亚乙基五胺(TEPA)或聚乙烯亚胺(PEI))、或羟基(例如基于单聚物或共聚物的糖)的二醇和二胺。
所述亲水性聚合物亚单元可以是线性或支链的。
在反应过程期间，一些疏水性聚合物亚单元和亲水性聚合物亚单元连接在一起形成嵌段共聚物单元。疏水性和亲水性聚合物亚单元之一或二者可以包含能够使它们与其它亚单元连接的官能团。例如可以通过与不饱和二酸或酸酐如马来酸酐反应使疏水性聚合物亚单元衍生化，从而使其具有二酸/酸酐基团。二酸/酸酐可通过与羟基封端的亲水性聚合物亚单元例如聚亚烷基二醇酯化进行反应。在其它实例中，可以通过与过酸例如过苯甲酸或过乙酸环氧化反应使疏水性聚合物亚单元衍生化。然后可使环氧化物与羟基和/或酸封端的亲水性聚合物亚单元进行反应。在其它实例中，可以通过与不饱和单羧酸例如乙烯酸、具体是丙烯酸或甲基丙烯酸酯化使具有羟基的亲水性聚合物亚单元衍生化。然后该衍生化的亲水性聚合物亚单元可与聚烯烃疏水性聚合物亚单元通过自由基共聚进行反应。
特别优选的疏水性聚合物亚单元包含聚异丁烯聚合物，该聚合物经历马来酸化以形成分子量为300-5000Da、优选500-1500Da、特别是800-1200Da的聚异丁烯琥珀酸酐(PIBSA)。聚异丁烯琥珀酸酐是通过在具有终端不饱和基团的聚(异丁烯)和马来酸酐之间的加成反应制得的可商购化合物。
这类嵌段共聚物单元(如果存在)可以彼此直接连接和/或它们可以通过至少一个主链部分连接在一起。优选地，它们通过至少一个主链部分连接在一起。对能够将嵌段共聚物单元连接在一起的主链部分的选择受单元的连接是否在两个疏水性聚合物亚单元之间、在两个亲水性聚合物亚单元之间或在疏水性聚合物亚单元和疏水性聚合物亚单元之间限制。通常多元醇和多羧酸形成合适的主链部分。多元醇可以是二醇、三醇、四醇和/或这类化合物的有关二聚体或三聚体或链增长聚合物。合适的多元醇的实例包括甘油、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇和山梨醇。在优选实施方案中，多元醇是甘油。合适地，至少一个主链部分衍生自多羧酸，例如二-或三羧酸。二羧酸是用于连接单元的优选多羧酸主链部分，特别是直链二羧酸，尽管支链二羧酸也是适合的。特别合适的是链长度为2-10个碳原子的直链二羧酸，例如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸。不饱和二羧酸例如马来酸也是适合的。特别优选的连接单元的多羧酸主链部分是己二酸。可供选择的连接主链部分是低分子量的链烯基琥珀酸酐(ASA)，例如C18ASA。
在任意一种有机聚合物减摩添加剂中，可使用不同或相同的主链部分将这类嵌段共聚物单元连接在一起。当存在时，有机聚合物减摩添加剂中嵌段共聚物单元数典型地为1-20个单元，优选1-15，更优选1-10，特别是1-7个单元。
当反应产物以反应性基团为端部(例如PEG中以OH为端部)时，在一些情况中可能期望或有用的是将链终止基团引入到反应产物的端部。例如，特别简单的是将羧酸通过酯连接到PEG上暴露的羟基上。在这方面任何脂肪羧酸都是合适的。合适的脂肪酸包括C12-22线性饱和、支链饱和、线性不饱和与支链不饱和的酸，包括但不限于月桂酸、芥酸、异硬脂酸、棕榈酸、油酸和亚油酸，优选棕榈酸、油酸和亚油酸。特别优选的用于与表面活性剂组合的脂肪酸是妥尔油脂肪酸(TOFA)，其为妥尔油衍生物，主要是油酸。
本发明的有机聚合物减摩添加剂具有1000-30000Da、优选1500-25000、更优选2000-20000Da的分子量。包含有机聚合物减摩添加剂的组合物通常可包含一系列不同长度的聚合物链，使得在特定组合物中具有一系列分子量。在这种情形中，理想的是大部分有机聚合物减摩添加剂分子在上述大小范围内。
本发明的有机聚合物减摩添加剂具有小于20、优选小于15的所需酸值。
在本发明的一个优选实施方案中，有机聚合物减摩添加剂是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；和
c)链终止基团。
对于这种实施方案，优选的分子量范围是1000-3000Da和所需酸值小于15。
在本发明的个别优选实施方案中，有机聚合物减摩添加剂是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；和
c)至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分。
对于这种实施方案，优选的分子量范围是3000-25000Da，更优选5000-20000Da。所需酸值优选小于10，更优选小于7。
在本发明的个别优选实施方案中，有机聚合物减摩添加剂是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)链终止基团。
对于这种实施方案，优选的分子量范围是2000-10000Da，更优选2000-5000Da。所需酸值优选小于15，更优选小于10。
将反应组分a)、b)、c)(当存在时)和d)(当存在时)可以以单步法混合或者它们可以以多步法混合在一起。
就汽车发动机油而言，术语基础油料包括汽油和柴油(包括重型柴油机(HDDEO)发动机油)。基础油料可以选自美国石油学会(API)所定义的I-VI类基础油(其包括III+类气体至液体)中的任意一种或它们的混合物。优选地，基础油料具有II类、III类或IV类基础油中的一种作为其主要组分，特别是III类基础油。主要组分是指基础油料的至少50重量％，优选至少65重量％，更优选至少75重量％，特别是至少85重量％。基础油料典型地为OW-15W。粘度指数优选为至少90，更优选至少105。按照ASTM D-5800测定的Noack挥发度优选小于20％，更优选小于15％。
基础油料还可以包含III+类、IV类和/或V类基础油料中的任意一种或它们的混合物作为次要组分，优选小于30％，更优选小于20％，特别是小于10％，所述次要组分没有在基础油料中用作主要组分。这种V类基础油料的实例包括：烷基萘，烷基芳族化合物，植物油，酯例如单酯、二酯和多元醇酯，聚碳酸酯，硅油和聚亚烷基二醇。可以存在多种V类基础油料。优选的V类基础油料是酯，特别是多元醇酯。
就发动机油而言，有机聚合物减摩添加剂以0.2-5wt％、优选0.3-3wt％、更优选0.5-2％的水平存在于汽车发动机油中。
汽车发动机油还包含其它类型的已知官能性添加剂，该添加剂的含量为发动机油总重量的0.1-30％，更优选0.5-20％，更特别是1-10％。这些可包括清净剂、分散剂、氧化抑制剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、耐磨添加剂、消泡剂、降倾点剂、粘度指数改进剂和它们的混合物。粘度指数改进剂包括聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、二烯聚合物、聚烷基苯乙烯、链烯基芳基共轭二烯共聚物和聚烯烃。消泡剂包括聚硅氧烷和有机聚合物。降倾点剂包括聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、卤化石蜡和芳族化合物的缩合产物、乙烯基羧酸酯聚合物、富马酸二烷基酯、脂肪酸的乙烯基酯和烷基乙烯基醚的三聚物。无灰清净剂包括羧酸分散剂、胺分散剂、Mannich分散剂和聚合物分散剂。耐磨添加剂包括ZDDP、无灰和含灰有机磷和有机硫化合物、硼化合物和有机钼化合物。含灰分散剂包括酸性有机化合物的中性和碱性碱土金属盐。氧化抑制剂包括受阻酚和烷基二苯胺。添加剂可以在单一添加剂中包括多种官能性。
就燃料而言，术语基础油料包括汽油和柴油燃料。
就燃料而言，有机聚合物减摩添加剂以10-1000ppm、优选50-250ppm(w/w)的水平存在。
所述燃料还包含其它类型的已知官能性添加剂，该添加剂典型地以燃料总重量的10-1000ppm、更优选50-400ppm的总含量存在。这些可包括十六烷值改进剂、抗氧化剂、金属减活剂、沉积改进剂、柴油稳定剂、抗静电剂、润滑剂、沉积控制剂、柴油流动剂、破乳剂、柴油清净剂、消泡剂、蜡质抗沉降剂、染料和抗阀座缩陷添加剂。
在本发明的其它方面，溶剂与有机聚合物减摩添加剂一起存在。本发明的有机聚合物减摩添加剂可具有高的粘度。在这样的情形中，为了使其一旦制得后更容易获取并输送到最终用户，则可以存在溶剂来降低粘度并提供可倾倒形式的有机聚合物减摩添加剂。合适的溶剂对于本领域技术人员而言是明显的。示例性溶剂包括取决于有机聚合物减摩添加剂的粘度以至多50wt％的水平存在的III类或IV类基础油。
在本发明的另一方面是使用汽车发动机油润滑汽车发动机的方法，所述汽车发动机油包含基础油料和聚合物减摩添加剂，其中所述添加剂具有1000-30,000Da的分子量和包含如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
在本发明的另一方面是使用汽车发动机油降低汽车发动机中摩擦的方法，所述汽车发动机油包含基础油料和聚合物减摩添加剂，其中所述添加剂具有1000-30,000Da的分子量和包含如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
相对于当前用于发动机油和燃料的商业摩擦调节剂，本发明的有机聚合物减摩添加剂提供了许多优点。例如它们表现出提高的燃料经济性和燃料经济长效性以及增强的氧化稳定性。
本发明的有机聚合物减摩添加剂使用小型牵引机在150℃下以至多0.05m/s的速度测量的摩擦系数优选小于或等于0.05。
本发明的有机聚合物减摩添加剂在低速下提供厚膜。燃料有效性发动机油倾向于具有低粘度以降低流体力学区域中的粘滞曳力，但是低粘度发动机油典型地很难在低速下成膜。因此本发明的有机聚合物减摩添加剂提供的优点是在低速下形成厚膜以降低发动机磨损以及它们提高的燃料经济性能力。
在不牺牲发动机油或燃料的乳液稳定性的情况下，可以以至多5wt％的高剂量比率加入本发明的有机减摩添加剂。
现将仅参照以下实施例以举例方式进一步描述本发明。
实施例
实施例1
有机聚合物减摩添加剂-添加剂A
疏水性聚合物亚单元是衍生自平均分子量为1000amu的聚异丁烯的可商购马来酸化聚异丁烯，其具有约78％的马来酸化度和85mg KOH/g的皂化值。
亲水性聚合物亚单元是可商购的聚(环氧乙烷)(PEG600)，其具有190mgKOH/g的羟基值。
添加剂A
将马来酸化聚异丁烯(113.7g)和甘油(5.5g)加入到配备有机械搅拌器、Isomantle加热器和顶部冷凝器的圆底玻璃烧瓶并且在氮气氛围下于100-130℃反应4小时。加入PEG600(71.8g)和酯化催化剂钛酸四丁酯(0.2g)，通过除去水和减压在200-220℃继续反应直到酸值＜6mg KOH/g。加入己二酸(8.8g)并在相同条件下继续反应直到酸值＜5mg KOH/g。最终产品聚酯即添加剂A是在100℃下粘度为约3500cP的深褐色液体。
有机聚合物减摩添加剂-添加剂B
疏水性聚合物亚单元是衍生自平均分子量为950amu的聚异丁烯的可商购马来酸化聚异丁烯，其具有约98mg KOH/g的皂化值。
亲水性聚合物亚单元是可商购的聚(环氧乙烷)(PEG600)，其具有190mgKOH/g的羟基值。
添加剂B
将马来酸化聚异丁烯(110g)、PEG600(72g)、甘油(5g)和妥尔油脂肪酸(25g)加入到配备有机械搅拌器、Isomantle加热器和顶部冷凝器的圆底玻璃烧瓶，并且通过除去水在200-220℃利用与酯化催化剂钛酸四丁酯(0.1g)进行反应直到最终酸值＜10mg KOH/g。最终产品聚酯即添加剂B是深褐色粘性液体。
有机聚合物减摩添加剂-添加剂C
疏水性共聚物反应物是衍生自平均分子量为1000amu的聚异丁烯的可商购马来酸化聚异丁烯，其具有约95mg KOH/g的皂化值。
亲水性共聚物反应物是可商购的聚(环氧乙烷)(PEG600)，其具有190mgKOH/g的羟基值。
添加剂C
将马来酸化聚异丁烯(100g)、聚环氧乙烷(70g)和妥尔油脂肪酸(25g)加入到配备有机械搅拌器、Isomantle加热器、顶部冷凝器和Dean-Stark分离器的圆底玻璃烧瓶中，并且通过利用夹带溶剂二甲苯(25g)在回流下除去水反应直到最终酸值＜10mg KOH/g。在反应结束时，在减压下汽提残留二甲苯以作为褐色粘性液体得到产物聚酯即添加剂C。
实施例2
在100℃和150℃下使用小型牵引机用3/4英寸的球在光滑圆盘上测定包含92％GpIV(INEOS Durasyn 166 PAO6)和8％GpV基础油料(Priolube 3970酯exCroda))并且还包含0.5％有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油的摩擦系数。所施加的载荷为36N(1GPa接触压力)以及旋转速度为0.01-0.05m/s。100℃的结果描述于表1中，和150℃的结果描述于表2中。
表1
表2
Figure BPA00001641101500111
实施例3
在100℃和150℃下重复实施例2，不同之处在于汽车发动机油替换为配制的Gp II 5W-40 HDDEO(Shell Catenex T121(13％)、Catenex T129(50％)和Catenex T145(18％)与6％Pantone 8002和13％无摩擦调节剂的添加剂包)。
结果描述于表3中。
表3
Figure BPA00001641101500112
实施例4
在100℃和150℃下重复实施例2，不同之处在于汽车发动机油替换为Gp II矿物油(Shell Catenex T129)。结果描述于表4中。
表4
Figure BPA00001641101500121
从实施例2、3和4中的数据可清楚地看出，本发明的聚合物减摩添加剂是有效的汽车发动机油摩擦调节剂和优越于当前的可商购产品。
实施例5
在PCS仪器超膜薄膜装置上使用光学干涉测量法原理，针对在实施例2的汽车发动机油中0.5wt％本发明的聚合物减摩添加剂即添加剂A来测量膜厚度，所述薄膜装置具有位于负载球上方的涂覆二氧化硅的玻璃圆盘。在60℃的温度下用20N的负载压力以0.004-5m/s的速度测量膜厚度(以nm计)。结果记录在表5中。
表5
上述数据描述了本发明的有机聚合物减摩添加剂在低速下形成厚膜的能力。
实施例6
根据IP307在100℃下测量本发明有机聚合物减摩添加剂的氧化稳定性超过164小时。测定最初酸值、氧化后的酸值和氧化后蒸馏水中挥发物的酸值并且计算酸值的变化。结果示于表6中。
表6
Figure BPA00001641101500131
结果表明本发明的有机聚合物减摩添加剂的氧化稳定性远大于当前商业产品。
实施例7
在23℃和4℃下测量0.5％的本发明有机聚合物减摩添加剂在GpII(CatenexT129 ex Shell)和GpIV(Durasyn 166 ex INEOS)基础油料中的相容性。结果示于表7中。
表7
Figure BPA00001641101500132
在这两种情形中，发现添加剂A在两个温度下均与所述基础油料相容，这不亚于当前商业产品。
实施例8
相据所提出的GF-5乳液保留试验，测量本发明有机聚合物减摩添加剂在GpII(Catenex T129)和Gp III(Shell XHVI 5.2)矿物油中的1％乳液保留。在每种情形中使用韦林氏搅拌器(Waring blender)在室温下将185ml矿物油与添加剂、18.5ml的E85和18.5ml的蒸馏水共混1分钟。然后在室温和0℃下将每种共混物储存24小时并且对分离进行评估。室温和0℃的结果分别记录在下表8和9中。
表8
Figure BPA00001641101500141
表9
Figure BPA00001641101500142
表8和9中的结果表明有机聚合物摩擦调节剂与当前商业产品相比在1％的高剂量水平下是稳定的。
实施例9
有机聚合物减摩添加剂-添加剂D
疏水性聚合物亚单元是马来酸化聚异丁烯，其具有约550amu的分子量。
亲水性聚合物亚单元是可商购的聚(环氧乙烷)(PEG600)，其具有190mgKOH/g的羟基值。
添加剂D
将马来酸化聚异丁烯(277g)、PEG600(606g)、己二酸(59g)和妥尔油脂肪酸(61g)加入到配备有机械搅拌器、Isomantle加热器和顶部冷凝器的圆底玻璃烧瓶，并且通过除去水在200-220℃下利用酯化催化剂钛酸四丁酯(0.1g)进行反应直到最终酸值＜10mg KOH/g。最终产品聚酯即添加剂D是深褐色粘性液体。
有机聚合物减摩添加剂-添加剂E
疏水性聚合物亚单元是马来酸化聚异丁烯，其具有约1000amu的分子量。
亲水性聚合物亚单元是可商购的聚(环氧乙烷)(PEG1000)其具有110mg KOH/g的羟基值。
添加剂E
将马来酸化聚异丁烯(438g)、PEG1000(445g)、甘油(20g)和妥尔油脂肪酸(97g)加入到配备有机械搅拌器、Isomantle加热器和顶部冷凝器的圆底玻璃烧瓶，并且通过除去水在200-220℃下利用酯化催化剂钛酸四丁酯(0.1g)进行反应直到最终酸值＜10mg KOH/g。最终产品聚酯即添加剂E是深褐色粘性液体。
实施例10
在100℃和150℃下使用小型牵引机用3/4英寸的球在光滑圆盘上确定包含92％ GpIV(INEOS Durasyn 166 PAO6)和8％GpV基础油料(Priolube 3970酯exCroda))并且还包含0.5％有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油的摩擦系数。所施加的载荷为36N(1GPa接触压力)以及旋转速度为0.01-0.05m/s。100℃的结果描述于表10中，150℃的结果描述于表11中。
表10
Figure BPA00001641101500161
表11
Figure BPA00001641101500162

Claims (17)

1.一种用于非水性润滑油的有机聚合物减摩添加剂，所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
2.包含权利要求1的有机聚合物减摩添加剂的非水油配制剂作为润滑油或功能性流体的用途。
3.一种包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的非水性润滑油，其中所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
4.权利要求3的非水性润滑油，其中所述非水性润滑油是汽车发动机油和/或燃料。
5.一种包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油和/或燃料，其中所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)链终止基团。
6.一种包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油和/或燃料，其中所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；和
c)至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分。
7.一种包含基础油料和有机聚合物减摩添加剂的汽车发动机油和/或燃料，其中所述添加剂的分子量为1000-30,000Da和是如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；和
c)链终止基团。
8.如权利要求1-7中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述疏水性聚合物亚单元包含的疏水性聚合物是聚烯烃。
9.如权利要求1-8中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述疏水性聚合物亚单元包含聚异丁烯聚合物，对该聚合物进行马来酸化以形成分子量为300-5000Da的聚异丁烯琥珀酸酐。
10.如权利要求1-9中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述亲水性聚合物亚单元包含聚乙二醇。
11.如权利要求1-6和8-10中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述主链部分选自多元醇、多羧酸和它们的混合物。
12.如权利要求1-4和8-11中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述链终止基团是任何脂肪羧酸。
13.如权利要求1-12中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述反应产物包含一些在反应期间由一些所述疏水性聚合物亚单元和亲水性聚合物亚单元连接在一起而形成的嵌段共聚物单元。
14.如权利要求13中所要求的添加剂、汽车发动机油和/或燃料，其中所述嵌段共聚物单元的数量为1-20、优选1-15、更优选1-7个单元。
15.如权利要求1-14中任一项所要求的添加剂、汽车发动机油，其中所述基础油料具有II类、III类或IV类基础油中的一种作为其主要组分。
16.一种使用汽车发动机油润滑汽车发动机的方法，所述汽车发动机油包含基础油料和聚合物减摩添加剂，其中所述添加剂具有1000-30,000Da的分子量和包含如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
17.一种使用汽车发动机油降低汽车发动机中摩擦的方法，所述汽车发动机油包含基础油料和聚合物减摩添加剂，其中所述添加剂具有1000-30,000Da的分子量和包含如下物质的反应产物：
a)疏水性聚合物亚单元，其包含选自聚烯烃、聚丙烯酸和聚苯乙烯的疏水性聚合物；
b)亲水性聚合物亚单元，其包含选自聚醚、聚酯、聚酰胺的亲水性聚合物；
c)任选的至少一个能够将聚合物亚单元连接在一起的主链部分；和
d)任选的链终止基团。
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