CN103484187A - 混合电力变速器流体 - Google Patents
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Abstract
分散剂添加剂组合物、含有该分散剂添加剂的润滑剂组合物、含有该分散剂添加剂的变速器和提供通用润滑流体的方法。该分散剂包括烃基取代的羧酸或酸酐与胺的反应产物。该反应产物的氮含量最高为10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑剂组合物提供小于约1700pS/m的电导率。
Description
发明领域
本发明涉及润滑组合物、添加剂包和用于润滑变速器(transmission),特别是车辆用的混合电力变速器(hybrid electric transmission),的方法变速器。
发明背景和发明内容
用于车辆的传动系统适当地配置来提供改进的动力传递效率,和改进的燃料效率。常规的传动机构可以是手动变速器、传统的的步进式自动变速器、无级变速器、双离合变速器或者其他类型的车辆变速器。这样的变速器一般是与常规的汽油或者柴油机系统一起使用的。
与之相比,电力车辆装备有电动机,并且混合电力车辆可能具有与内燃机相组合的电动机。在这样的车辆中,提供了含有变速器流体的变速器,它与用于驱动该变速器的电动机和电动机油是分离的。
在混合电力变速器中,变速器流体可能与电动机的一些零件接触,或者类似的流体可能被用于变速器和用于冷却和润滑发动机二者。例如,用于发动机的润滑和冷却流体可能与定子中的电绕组接触,以有效地冷却该电动机和绝缘所述电零件来防止电动机短路。因此,这样的流体理想的是具有相对低的电导率,以使得电动机能够正确运行而无短路。
润滑剂添加剂(其有助于电导率的提高)是含金属的去污剂。这样的去污剂需要以这样的量存在,即,使得该流体能够提供合适的防锈性能。因此,在提供较低量的去污剂来实现所述流体的合适电导率与需要较高量的去污剂来提供合适的防锈性能之间存在着冲突。
在目前倾向更节能的车辆的趋势下,令人期望的是提供多用途或者双用途润滑流体,其能够用于润滑机械部件以及为电力车辆和/或混合电力车辆中的机电部件提供润滑和冷却。因此,令人期望的是提供这样的流体,其除了满足变速器例如手动变速器、自动变速器、无级变速器或者双离合变速器的润滑性要求之外,还能够满足电动机油要求,例如更低的电导率、冷却能力(高热容,高热导率)和低的Noack挥发性。
考虑到前述情况,本发明的实施方案提供分散剂添加剂组合物、含有该分散剂添加剂的润滑剂组合物、含有该分散剂添加剂的变速器和提供通用润滑流体的方法。该分散剂包括烃基取代的羧酸或酸酐与胺的反应产物。该反应产物的氮含量最高为10000ppm重量,并且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑剂组合物提供小于约1700pS/m的电导率。
本发明的另一实施方案提供一种变速器,其包括电动机和润滑流体。该润滑流体与所述的电动机接触;并且包括(1)润滑粘度的油;和(2)分散剂添加剂组合物,该组合物包括烃基取代的羧酸或酸酐与胺的反应产物。该反应产物的氮含量最高为10000ppm重量,并且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑流体提供小于约1700pS/m的电导率。
本发明的其他实施方案提供了一种用于混合动力车辆的润滑组合物。该润滑组合物包括:(1)润滑粘度的基础油;(2)源自烃基取代的羧酸或酸酐与胺的分散剂添加剂;和(3)含金属的去污剂。该分散剂添加剂的氮含量最高为10000ppm重量,并且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。该分散剂添加剂加上含金属的去污剂能够有效地为润滑组合物提供小于约1700pS/m的电导率。
本发明的另一实施方案提供一种提供用于润滑混合动力车辆的通用润滑流体的方法。该方法包括将润滑粘度的油与分散剂添加剂和含金属的去污剂混合,以提供电导率小于约1700pS/m的润滑剂组合物。该分散剂添加剂的氮含量最高为10000ppm重量,并且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。
在一种实施方案中,该分散剂是琥珀酰亚胺分散剂。
在另一种实施方案中,该含金属的去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供约60到小于约600ppm重量的金属。
本发明还提供了以下实施方案。
1.一种分散剂添加剂组合物,其包括(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的反应产物,其中该反应产物的氮含量最高为10000ppm重量,优选约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1,且其中该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑剂组合物提供小于约1700pS/m,优选从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
2.根据第1条所述的分散剂添加剂,其中该反应产物的氮含量为约5000-8000ppm重量。
3.根据第1条所述的分散剂添加剂,其中该反应产物的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于1.6。
4.一种润滑剂组合物,其包括权利要求1的分散剂添加剂组合物和碱金属或碱土金属去污剂,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供小于600ppm重量的金属。
5.根据第4条所述的润滑剂组合物,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供从约60到小于600ppm重量的金属。
6.根据第4条所述的润滑剂组合物,其中,基于该润滑剂组合物的总重量,来自该分散剂添加剂组合物的氮量小于930ppm重量,且来自该去污剂的金属量为约5-150ppm重量。
7.根据第4条所述的润滑剂组合物,其中该分散剂添加剂组合物的存在量足以为该润滑剂组合物提供约300-1000ppm重量的氮。
8.根据第4条所述的润滑剂组合物,其中该分散剂添加剂组合物的存在量足以为该润滑剂组合物提供约300-900ppm重量的氮。
9.一种变速器,其包括:
电动机;
润滑流体;
其中所述润滑流体与所述电动机接触;且
其中所述润滑流体包括:
(1) 润滑粘度的油;和
(2) 分散剂添加剂组合物,其包括(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的反应产物,其中该反应产物的氮含量最高为10000ppm重量,优选约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1,其中该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑流体提供小于约1700pS/m,优选从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
10.根据第9条所述的变速器,其中该分散剂添加剂组合物的氮含量为约5000-8000ppm重量。
11.根据第9条所述的变速器,其中该分散剂添加剂组合物的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于约1.6。
12.根据第9条所述的变速器,其中该润滑流体进一步包括含有金属的去污剂,其中该去污剂的存在量足以为该润滑流体提供小于600ppm重量的金属。
13.根据第9条所述的变速器,其中该去污剂的存在量足以为该润滑流体提供从约60到小于600ppm重量的金属。
14.一种用于混合动力车辆的润滑组合物,其包含:
(1) 润滑粘度的基础油;
(2) 源自(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的分散剂添加剂,其中该分散剂添加剂的氮含量最高为10000ppm重量,优选约2400-10000ppm重量,硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1;和
(3) 含金属的去污剂,
其中该分散剂添加剂加上该含金属的去污剂能够有效地为该润滑组合物提供小于约1700pS/m,优选从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
15.根据第14条所述的润滑组合物,其中该分散剂添加剂的氮含量为约5000-8000ppm重量。
16.根据第14条所述的润滑组合物,其中该分散剂包含琥珀酰亚胺分散剂。
17.根据第14条所述的润滑组合物,其中该分散剂添加剂的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于1.6。
18.根据第14条所述的润滑组合物,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供小于600ppm重量的金属。
19.根据第14条所述的润滑组合物,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供从约60到小于600ppm重量的金属。
20.一种提供用于润滑混合动力车辆的通用润滑流体的方法,其包括:
将润滑粘度的油与分散剂添加剂和含金属的去污剂混合,以提供电导率小于约1700pS/m,优选从约300pS/m到小于1700pS/m的润滑剂组合物,
其中该分散剂添加剂的氮含量最高为10000ppm重量,优选约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。
21.根据第20条所述的方法,其中该分散剂添加剂的氮含量为约5000-8000ppm重量。
22.根据第20条所述的方法,其中该分散剂添加剂的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于1.6。
23.根据第20条所述的方法,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供小于600ppm重量的金属。
24.根据第20条所述的方法,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供从约60到小于600ppm重量的金属。
本发明的其它特征和优点可以在后面的说明书中部分地阐明,和/或可以通过本发明的实践来领会。本发明的特征和优点可以依靠特别是附加的权利要求中所指出的元素和组合来进一步实现和获得。
应当理解前述的一般说明和下面的详细说明二者仅仅是示例性的和解释性的,并非对所要求保护的发明的限制。
具体实施方式
如在本文中所用的,术语“烃基取代基”或者“烃基”是以它通常的含义来使用的,其是本领域技术人员公知的。具体地,它指的是具有直接结合到分子的其余部分上的碳原子和具有主要为烃的性质的基团。烃基的例子包括:
(1)烃取代基,即,脂肪族(例如烷基或者烯基),脂环族(例如环烷基、环烯基)取代基,和芳族-、脂肪族-和脂环族-取代的芳族取代基,以及环取代基(其中该环是通过分子的另一部分来完成的(例如两个取代基一起形成脂环族基团));
(2)取代的烃取代基,即,含有非烃基团的取代基,其在本发明的情况下不改变占优的烃取代基(例如卤素(特别是氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基和磺基(sulfoxy));
(3)杂取代基,即,这样的取代基,其在具有主要为烃的性质的同时,在本发明的情况下,还在本应由碳构成的环或链中包含非碳的原子。杂原子包括硫、氧、氮,并且涵盖取代基,如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基。通常,在烃基中每10个碳原子上将存在着不大于2个,例如不大于1个的非烃取代基;典型地,在烃基中将不存在非烃取代基。
如在本文中所用的,除非另外明确说明,否则术语“重量百分比”表示所述组分占含有该所述组分的组合物总重量的百分比。
本文使用的术语“油溶性的”或者“可分散的”并不必然表示该化合物或者添加剂可以以各种比例溶于、离解于、混溶于或者能够悬浮于油中。但是,却表示了它们例如是以这样的程度可溶于或者稳定地分散于油中的,即,足以在应用所述油的环境中发挥它们的作用。此外,如果期望的话,其他添加剂的额外并入也可使得能够混入更高含量的特定添加剂,。
润滑粘度的油
适用于配制本发明的润滑剂组合物的基础油可以选自任何合适的合成的或者天然的油或者其混合物。天然油可以包括动物油和植物油(例如蓖麻油、猪油),以及矿物润滑油,例如液态石油,和溶剂处理过的或酸处理过的石蜡、环烷或者石蜡-环烷混合型的矿物润滑油。来源于煤或者页岩的油也可以是合适的。基础油典型地在100℃的粘度可以是约2-约15 cSt,或者作为进一步的例子,是约2-约10cSt。此外,来源于气变油方法的油也是合适的。
合适的合成基础油可以包括二羧酸的烷基酯、聚二醇和醇、聚α烯烃(包括聚丁烯)、烷基苯、磷酸类的有机酯和聚硅油。合成油包括烃油,例如聚合的和互聚的烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯异丁烯共聚物等);聚(1-己烯),聚-(1-辛烯),聚(1-癸烯)等及其混合物;烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基)苯等);聚苯(例如联苯、三联苯、烷基化聚苯等);烷基化二苯醚和烷基化二苯硫醚及其衍生物、类似物和同系物等。
环氧烷聚合物和互聚物及其衍生物(其中端羟基已经通过酯化、醚化等进行了改性)构成了另外一类已知的能够使用的合成油。这样的油的例子是通过环氧乙烷或者环氧丙烷的聚合所制备的油,这些聚氧亚烷基聚合物的烷基和芳基醚(例如平均分子量是约1000的甲基-聚异丙二醇醚,分子量是约500-1000的聚乙二醇的二苯醚,分子量是约1000-1500的聚丙二醇的二乙醚等)或其单-和多羧酸酯,例如四甘醇的乙酸酯、混合的C3-C8脂肪酸酯或者C13含氧酸二酯。
另外一类能够使用的合成油包括二羧酸(例如邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸、己二酸、亚油酸二聚体、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等)与各种醇(例如丁醇、己醇、十二烷醇、2-乙基己醇、乙二醇、二甘醇单醚、丙二醇等)的酯。这些酯的具体例子包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯,富马酸二正己基酯,癸二酸二辛基酯,壬二酸二异辛基酯,壬二酸二异癸基酯,邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二癸酯,癸二酸二十烷基酯,亚油酸二聚体的2-乙基己基二酯,通过1mol的癸二酸与2mol的四甘醇和2mol的2-乙基己酸等反应所形成的复合酯。
能够用作合成油的酯还包括通过C5-C12单羧酸与多元醇和多元醇醚,如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等,所制造的那些酯。
因此,所用的基础油(其能够用于制造本文所述的发动机润滑剂组合物)可以选自American Petroleum Institute(API) Base Oil Interchangeability Guidelines中所列举的I-V组的任何基础油。这样的基础油组如下:
表1
1组I-III是矿物油基础油。
该基础油可以包含少量或者大量的聚-α-烯烃(PAO)。一般,该聚-α-烯烃来源于具有约4-约30,或者约4-约20,或者约6-约16个碳原子的单体。可用的PAO的例子包括衍生自辛烯、癸烯、其混合物等的那些。PAO在100℃下的粘度可以是约2-约15,或者约3-约12,或者约4-约8 cSt。PAO的例子包括在100℃下粘度为4cSt的聚-α-烯烃、在100℃下粘度为6cSt的聚-α-烯烃及其混合物。可以使用矿物油与前述聚-α-烯烃的混合物。
该基础油可以是衍生自费-托合成烃的油。费-托合成烃是使用费-托催化剂,由含有H2和CO的合成气来制造的。这样的烃通常需要进一步加工来用作基础油。例如,该烃可以使用美国专利No.6103099或者6180575中公开的方法来加氢异构化;使用美国专利No.4943672或者6096940中公开的方法来加氢裂化和加氢异构化;使用美国专利No.5882505中公开的方法来脱蜡;或者使用美国专利No.6013171、6080301或6165949中公开的方法来加氢异构化和脱蜡。
上文公开类型的未精制的、精制的和再精制的油,无论是天然还是合成的(以及它们任意的两种或者多种的混合物),可以用于基础油中。未精制的油是直接获自天然或者合成来源的那些,其未经进一步的净化处理。例如,直接获自干馏操作的页岩油,直接获自初级蒸馏的石油或者直接获自酯化方法的酯油并且不经进一步处理就使用的将是未精制的油。精制油类似于未精制的油,只是它们已经在一个或多个净化步骤中进一步处理过以改进一种或多种性能。许多这样的净化技术是本领域技术人员已知的,例如溶剂萃取、二次蒸馏、酸或者碱萃取、过滤、沥滤等。再精制的油是通过对已经使用过的精制的油实施类似于用于获得精制的油的那些方法来获得的。这样的再精制的油也称作回收的油或者再加工的油,并且经常通过意在除去失效的添加剂、污染物和油分解产物的技术来另外地加工。
该基础油可以与这里公开的实施方案中的添加剂组合物相组合,来提供混合动力车辆用的通用流体组合物。相应地,该基础油在本文所述的流体组合物中的存在量可以是约50wt%-约95wt%,基于该流体组合物的总重量。
分散剂添加剂
在所公开的实施方案的一方面,该分散剂添加剂是烃基-二羧酸或酸酐与多胺的反应产物。该烃基-二羧酸或酸酐的烃基部分可以衍生自丁烯聚合物,如异丁烯的聚合物。用于此处的合适的聚异丁烯包括由具有至少约60%,例如约70%-约90%和更高,的端亚乙烯基含量的聚异丁烯或高反应性聚异丁烯约约约所形成的那些。合适的聚异丁烯可以包括使用BF3催化剂所制备的那些。聚烯基取代基的数均分子量可以在宽范围内变化,例如约100-约5000,例如约500-约5000,这是通过上述的凝胶渗透色谱法(GPC)来测量的。
该二羧酸或酸酐可以选自除了马来酸酐之外的羧基反应物,例如马来酸、富马酸、苹果酸、酒石酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、中康酸、乙基马来酸酐、二甲基马来酸酐、乙基马来酸、二甲基马来酸、己基马来酸等,包括相应的酸卤代物和低级脂肪族酯。在用于制造该烃基-二羧酸或酸酐的反应混合物中,马来酸酐与烃基部分的摩尔比可以变化很大。相应在,该摩尔比可以在约5:1-约1:5,例如约3:1-约1:3变化。一种特别合适的酸酐与烃基部分的摩尔比是约1:1-小于约1.6:1。
众多多胺中的任意多胺可以用于制备该分散剂添加剂。非限定性的示例性多胺可以包括氨基胍碳酸氢盐(AGBC)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA)、五乙烯六胺(PEHA)和重质多胺。重质多胺可以包含聚亚烷基多胺的混合物,其具有少量的低级多胺低聚物(如TEPA和PEHA),但主要是具有7个或更多个氮原子、每个分子上两个或更多个伯胺的低聚物,且具有比常规的多胺混合物更大的支化度。可用于制备烃基取代的琥珀酰亚胺分散剂的另外的非限定性多胺公开在美国专利No.6548458中,其公开内容通过引用完全并入本文。在本发明的一种实施方案中,该多胺可以选自四乙烯五胺(TEPA)。
在一种实施方案中,该分散剂添加剂可以是式(I)的化合物:
其中n表示0或1-5的整数,和R2是上述的烃基取代基。在一种实施方案中,n是3且R2是聚异丁烯基取代基,例如其衍生自具有至少约60%,例如约70%-约90%和更高的端亚乙烯基含量的聚异丁烯。式(I)的化合物可以是烃基取代的琥珀酸酐(如聚异丁烯基琥珀酸酐(PIBSA))与多胺(如四乙烯五胺(TEPA))的反应产物。
前述的式(I)的化合物的(A)聚异丁烯基取代的琥珀酸酐与(B)多胺的摩尔比在该化合物中可以在约4:3-约1:10的范围内。一种特别有用的分散剂包含数均分子量(Mn)为约500-5000(通过GPC测量)的聚异丁烯基取代的琥珀酸酐的聚异丁烯基和通式为H2N(CH2)m-[NH(CH2)m]n-NH2的(B)多胺,其中m是2-4,n是1-2。
本文所述的分散剂添加剂可以是硼酸化的(boronated)和/或磷酸化的。因此,在一种实施方案中,该分散剂添加剂的氮含量最高为10000ppm重量,例如约0.5-约0.8wt%,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。与下述去污剂添加剂相组合,该分散剂添加剂组合物能够有效地为该润滑剂组合物提供小于约1700pS/m的电导率。分散剂在流体组合物中的量以氮计可以为约300-约1000ppm重量,例如约400-约900ppm重量,基于该润滑剂组合物的总重量。
金属去污剂
能够与上述分散剂反应产物一起使用的金属去污剂通常包含极性头,并且具有长的疏水尾,其中极性头包含酸性有机化合物的金属盐。该盐可以包含基本上化学计量量的金属,在这种情况下,它们通常被描述为正盐或者中性盐,并且典型的总碱值或者TBN(通过ASTM D2896测量)是约0-小于约150。可以通过使过量的金属化合物(如氧化物或氢氧化物)与酸性气体(如二氧化碳)反应而包含大量的金属碱。所形成高碱性(overbased)去污剂包含包围着无机金属碱(例如水合的碳酸盐)核的中和的去污剂的胶束。这样的高碱性去污剂的TBN可以为约150或者更高,例如约150-约450或者更高。
能够适用于本发明的实施方案的去污剂包括金属的,特别是碱金属或者碱土金属(如钠、钾、锂、钙和镁),的油溶性高碱性的、低碱性的和中性的磺酸盐、酚盐、硫化的酚盐、和水杨酸盐。可以存在大于一种的金属,例如钙和镁二者。钙和/或镁与钠的混合物也会是合适的。合适的金属去污剂可以是TBN为150-450TBN的高碱性磺酸钙或磺酸镁,TBN为150-300TBN的高碱性酚酸钙或酚酸镁或者硫化酚酸钙或硫化酚酸镁,和TBN为130-350TBN的高碱性水杨酸钙或者水杨酸镁(TBN是130-350)。还可以使用这样的盐的混合物。
该含金属的去污剂在润滑组合物中的存在量能够足以改进该润滑流体的防锈性能。例如,去污剂在该润滑流体组合物中的量可以是约0.5wt%-约5wt%。作为另一例子,含金属的去污剂的存在量可以是约1.0wt%-约3.0wt%。含金属的去污剂在润滑组合物中的存在量足以为该润滑剂组合物提供约10-约5000ppm的碱金属和/或碱土金属,基于该润滑剂组合物的总重量。作为另一例子,含金属的去污剂在润滑组合物中的存在量能够足以提供约40-约900ppm的碱金属和/或碱土金属。去污剂在该润滑流体组合物中的特别合适的量能够为该润滑流体组合物提供约60-约600ppm的碱金属和/或碱土金属。
其他任选组分
除了上述组分之外,本文所述的润滑流体还可以包括用在自动变速器流体配方中类型的常规添加剂。这样的添加剂包括但不限于摩擦改进剂、抗氧化剂、极压添加剂、腐蚀抑制剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、金属钝化剂、消泡剂、倾点降低剂、引气剂、密封溶胀剂等。
摩擦改进剂
摩擦改进剂用于本文所述的润滑流体中来降低低速滑动的表面(例如变矩器离合器或者变档离合器的元件)之间的摩擦。结果产生具有正斜率的摩擦力-速度(u-v)曲线,其又导致平滑的离合器结合和最小化“粘滑运动”行为(例如抖动、噪音和刺耳的移位)。
摩擦改进剂包括这样的化合物,如脂肪族胺或者乙氧基化的脂肪族胺,醚胺,烷氧基化的醚胺,脂肪族脂肪酸酰胺,酰化胺,脂肪族羧酸,脂肪族羧酸酯,多元醇酯,脂肪族羧酸酯-酰胺,咪唑啉,叔胺,脂肪族膦酸酯,脂肪族磷酸酯,脂肪族硫代膦酸酯,脂肪族硫代磷酸酯等,其中该脂肪族基团通常包含一个或多个碳原子以赋予该化合物合适的油溶性。作为另一例子,该脂肪族基团可以包含约8个或者更多个碳原子。同样合适的是通过使一种或多种脂肪族琥珀酸或酸酐与氨伯胺(ammonia primary amines)反应所形成的脂肪族取代的琥珀酰亚胺。
一组摩擦改进剂包括N-脂肪族烃基取代的二乙醇胺,其中该N-脂肪族烃基取代基是至少一种直链脂肪族烃基,其无乙炔基不饱和度,并且具有约14-约20个碳原子。
合适的摩擦改进剂体系的一个例子包括至少一种N-脂肪族烃基取代的二乙醇胺和至少一种N-脂肪族烃基取代的三亚甲基二胺的组合,其中该N-脂肪族烃基取代基是至少一种直链脂肪族烃基,其无乙炔基不饱和度,并且具有约14-约20个碳原子。关于这种摩擦改进剂体系的进一步细节在美国专利No.5372735和5441656中有说明。
另一摩擦改进剂体系基于下面的组合:(i)至少一种二(羟烷基)脂肪族叔胺,其中该羟烷基相同或者不同,并且各自包含2-约4个碳原子,且其中该脂肪族基团是含有约10-约25个碳原子的非环烃基,和(ii)至少一种羟烷基脂肪族咪唑啉,其中该羟烷基包含2-约4个碳原子,且其中该脂肪族基团是含有约10-约25个碳原子的非环烃基。关于这种摩擦改进剂体系的进一步细节,应当参考美国专利No.5344579。
通常而言,本文所述的润滑组合物可以包含最高为约1.25wt%,或者作为另一例子,约0.05-约1wt%的一种或多种摩擦改进剂。
抗氧化剂
在一些实施方案中,抗氧化剂化合物可以包括在本文所述的润滑组合物中。抗氧化剂包括酚抗氧化剂、芳族胺抗氧化剂、硫化的酚抗氧化剂、和有机亚磷酸盐等。酚抗氧化剂的例子包括2,6-二叔丁基酚,叔丁基化的酚的液体混合物,2,6-二叔丁基-4-甲基酚,4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基酚),2,2'-亚甲基双(4-甲基6-叔丁基酚),混合的亚甲基-桥连的聚烷基酚,和4,4'-硫代双(2-甲基-6-叔丁基酚)。N,N'-二仲丁基-亚苯基二胺,4-异丙基氨基二苯胺,苯基-α-萘基胺,苯基-α-萘基胺,和环烷基化的二苯胺。例子包括空间位阻的叔丁基化酚、双酚和肉桂酸衍生物及其组合。
芳族胺抗氧化剂包括但不限于下式的二芳族胺:
其中R’和R’’各自独立地表示取代的或未取代的具有6-30个碳原子的芳基。用于芳基的取代基的例子包括脂肪族烃基,如具有1-30个碳原子的烷基、羟基、卤素基团、羧酸或者酯基,或者硝基。
该芳基优选是取代的或未取代的苯基或萘基,特别是其中芳基之一或者之二是用具有4-30个碳原子,优选4-18个碳原子,最优选4-9个碳原子的至少一个烷基取代的。优选的是芳基之一或者之二是取代的,例如单烷基化的二苯胺,二烷基化的二苯胺,或者单烷基化和二烷基化的二苯胺的混合物。
能够使用的二芳基胺的例子包括但不限于:二苯胺;不同的烷基化的二苯胺;3-羟基二苯胺;N-苯基-1,2-亚苯基二胺;N-苯基-1,4-亚苯基二胺;单丁基二苯胺;二丁基二苯胺;单辛基二苯胺;二辛基二苯胺;单壬基二苯胺;二壬基二苯胺;单十四烷基二苯胺;双十四烷基二苯胺,苯基-α-萘基胺;单辛基苯基-α-萘基胺;苯基-β-萘基胺;单庚基二苯胺;二庚基-二苯胺;对位定向的苯乙烯化的二苯胺;混合的丁基辛基二苯胺;和混合的辛基苯乙烯基二苯胺。
含硫抗氧化剂包括但不限于硫化的烯烃,其是通过它们的生产中所用的烯烃的类型和抗氧化剂的最终硫含量来表征的。优选的是高分子量烯烃,即,平均分子量是168-351g/mol的那些烯烃。可用的烯烃的例子包括α-烯烃、异构化的α-烯烃、支化的烯烃、环烯烃以及它们的组合。
α-烯烃包括但不限于任何的C4-C25 α-烯烃。α-烯烃可以在硫化反应之前或者在硫化反应过程中被异构化。还可以使用包含内双键和/或支化的α-烯烃的结构和/或构象异构体。例如,异丁烯是对应于α-烯烃1-丁烯的支化的烯烃。
能够用于烯烃的硫化反应中的硫源包括:元素硫、一氯化硫、二氯化硫、硫化钠、多硫化钠、和同时或者在硫化工艺的不同阶段中加入的这些的混合物。
不饱和油由于它们的不饱和度,也可以硫化和用作抗氧化剂。能够使用的油或脂肪的例子包括玉米油、芥花油、棉籽油、葡萄籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、椰子油、油菜籽油、红花籽油、芝麻油、大豆油、葵花籽油、牛脂以及它们的组合。
传递到最终的润滑剂中的硫化的烯烃或者硫化的脂肪油的量是基于硫化的烯烃或者脂肪油的硫含量和所期望的传递到最终的润滑剂中的硫水平。例如,含有20重量%的硫的硫化脂肪油或者烯烃当以1.0重量%的处理水平加入到最终的润滑剂时,将传递2000ppm的硫到最终的润滑剂。含有10重量%的硫的硫化脂肪油或者烯烃当以1.0重量%的处理水平加入到最终的润滑剂时,将传递1000ppm的硫到最终的润滑剂。令人期望的是该硫化的烯烃或者硫化的脂肪油将200ppm-2000ppm的硫传递到最终的润滑剂中。抗氧化剂在本文所述的润滑流体组合物中的总量可以是约0.01-约3.0wt%,基于该流体组合物的总重量。作为另一例子,抗氧化剂的存在量可以是约0.1wt%-约1.0wt%。
极压/抗磨添加剂
抗磨剂可以包括含磷抗磨剂,其可以包括磷酸、亚磷酸的有机酯,或者其胺盐。例如该含磷抗磨剂可以包括亚磷酸二烃基酯、亚磷酸三烃基酯、磷酸二烃基酯、磷酸三烃基酯、其任何的硫类似物和其任何的胺盐中的一种或多种。作为另一例子,该含磷抗磨剂可以包括亚磷酸氢二丁基酯和硫化的亚磷酸氢二丁基酯的胺盐中的至少一种。
该含磷抗磨剂的存在量可以足以和通过分散剂添加剂所可能提供的任何的磷一起在动力润滑流体组合物中提供约50-约500ppm重量的磷。作为另一例子,该含磷抗磨剂的存在量可以足以和通过分散剂添加剂所可能提供的任何的磷一起在变速器流体中提供约150-约300ppm重量的磷。
该润滑流体可以包括约0.01wt%-约1.0wt%的含磷抗磨剂。作为另一例子,该润滑流体可以包括约0.2wt%-约0.3wt%的含磷抗磨剂。作为一个例子,该润滑流体可以包括约0.1wt%-约0.2wt%的亚磷酸氢二丁酯或者0.3wt%-约0.4wt%的硫化的磷酸氢二丁酯的胺盐。
腐蚀抑制剂
在一些实施方案中,铜腐蚀抑制剂可以构成适于包含在本文所述的润滑组合物中的另外一类添加剂。这样的化合物包括噻唑、三唑和噻二唑。这样的化合物的例子包括苯并三唑,甲苯基三唑,辛基三唑,癸基三唑,十二烷基三唑,2-巯基苯并噻唑,2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑,2-巯基-5-烃基硫-1,3,4-噻二唑,2-巯基-5-烃基二硫-1,3,4-噻二唑,2,5-双(烃基硫)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(烃基二硫)-1,3,4-噻二唑。合适的化合物包括1,3,4-噻二唑,其许多是市售商品,以及三唑的组合例如甲苯基三唑与1,3,5-噻二唑如2,5-双(烷基二硫)-1,3,4-噻二唑的组合。1,3,4-噻二唑通常是由肼和二硫化碳通过已知的方法合成的。参见例如美国专利No.2765289;2749311;2760933;2850453;2910439;3663561;3862798和3840549。
锈蚀或者腐蚀抑制剂是用于本发明的实施方案中的另一类抑制剂添加剂。这样的材料包括单羧酸和多羧酸。合适的单羧酸的例子是辛酸、癸酸和十二酸。合适的多羧酸包括二聚和三聚酸,例如是由诸如妥尔油脂肪酸、油酸、亚油酸等酸来生产的。
另外一种可用类型的锈蚀抑制剂可以包括烯基琥珀酸和烯基琥珀酸酐腐蚀抑制剂,例如四丙烯基琥珀酸、四丙烯基琥珀酸酐、四癸烯基琥珀酸、四癸烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸、十六烯基琥珀酸酐等。同样可用的是在烯基中具有8-24个碳原子的烯基琥珀酸与醇(如聚二醇)的半酯。其他合适的锈蚀或者腐蚀抑制剂包括醚胺;酸性磷酸盐;胺;聚乙氧基化的化合物(如乙氧基化的胺,乙氧基化的酚和乙氧基化的醇);咪唑啉;氨基琥珀酸或其衍生物等。可以使用这样的锈蚀或者腐蚀抑制剂的混合物。腐蚀抑制剂在本文所述的变速器流体配方中的量可以是约0.01-约2.0wt%,基于该配方的总重量。
密封溶胀剂
本文所述的润滑组合物可以任选地包含密封溶胀剂,如导致弹性材料溶胀的醇、烷基苯、取代的环丁砜或者矿物油。醇类型的密封溶胀剂是低挥发性的直链烷基醇。合适的醇的例子包括癸醇、十三烷醇和十四烷醇。作为密封溶胀剂与本文所述的组合物一起使用的烷基苯的例子包括十二烷苯、十四烷苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯等。取代的环丁砜的例子描述在美国专利No.4029588中,其通过引入并入本文。用作密封溶胀剂的矿物油通常是低粘度矿物油,其具有高的环烷烃或者芳烃含量。当用于本文所述的润滑组合物中时,密封溶胀剂通常将占约1-约30wt%,优选约2-约20wt%,最优选约5-约15wt%,基于该润滑组合物的总重量。
消泡剂
在一些实施方案中,泡沫抑制剂可以构成适用于本文所述的润滑组合物的另一组分。泡沫抑制剂可以选自有机硅、聚丙烯酸酯等。消泡剂在本文所述的发动机润滑剂配方中的量可以是约0.001wt%-约0.1wt%,基于该配方的总重量。作为另一例子,消泡剂的存在量可以是约0.004wt%-约0.10wt%。
用于配制本文所述的组合物的添加剂可以单独地或者以不同的亚组合混入到基础油中。但是,合适的是使用添加剂浓缩物来同时混合全部的组分(即,添加剂加上稀释剂,如烃溶剂)。使用添加剂浓缩物利用了当处于添加剂浓缩物形式时,成分的组合所提供的相互相容性。同样,使用浓缩物减少了混合时间并降低了混合误差的可能性。
一般而言,合适的润滑流体可以包括下表中所列范围内的添加剂组分。
表2
组分 | Wt%(宽的) | Wt%(典型的) |
分散剂添加剂 | 0.5 –20.0 | 1.0–15.0 |
抗氧化剂 | 0–2.0 | 0.01–1.0 |
金属去污剂 | 0.1–10.0 | 0.5–5.0 |
腐蚀抑制剂 | 0–1.0 | 0–0.5 |
极压/抗磨剂 | 0.01–1.0 | 0.1–0.9 |
消泡剂 | 0–1.0 | 0.001–0.1 |
倾点降低剂 | 0.001–1.0 | 0.01–0.5 |
摩擦改进剂 | 0-2.0 | 0.05–1.0 |
反乳化剂 | 0-2.0 | 0.001–1.0 |
基础油 | 余量 | 余量 |
总计 | 100 | 100 |
实施例
提供了下面的非限定性实施例来进一步说明本发明的一种或多种实施方案的特征和优点。下表中所测试的全部流体都包括表2所示的组分,以提供全配制的润滑流体组合物。为了显示该分散剂如何影响流体的电导率,全部的测试流体都包含了一定量的高碱性磺酸钙去污剂,其含量足以为该润滑流体组合物提供120ppm重量的钙,基于该润滑流体组合物的总重量。表4的实施例中使用了以下分散剂。这些分散剂是通过分散剂的具体琥珀酸或酸酐与聚异丁烯的比率(SA/PIB)来识别的。
表3
分散剂编号 | SA/PIB重量比 | 磷 (ppm重量) | 硼 (ppm重量) | 氮 (ppm重量) | (B+P)/N比率 |
1 | 1.15 | 0 | 0 | 7270 | 0.000 |
2 | 1.15 | 384 | 28 | 7590 | 0.054 |
3 | 1.15 | 0 | 39 | 7650 | 0.005 |
4 | 1.15 | 450 | 0 | 7530 | 0.060 |
5 | 1.15 | 0 | 232 | 7260 | 0.032 |
6 | 1.15 | 1597 | 0 | 7290 | 0.219 |
7 | 1.15 | 1650 | 207 | 7400 | 0.251 |
8 | 1.15 | 1721 | 293 | 7140 | 0.282 |
9 | 1.15 | 3410 | 1786 | 7060 | 0.736 |
10 | 1.60 | 0 | 0 | 10100 | 0.000 |
11 | 1.15 | 0 | 0 | 20530 | 0.000 |
12 | 1.15 | 8088 | 0 | 18340 | 0.441 |
13 | 1.15 | 8060 | 3720 | 15500 | 0.760 |
14 | 1.15 | 0 | 8707 | 16490 | 0.528 |
15 | 1.15 | 6553 | 10173 | 16760 | 0.998 |
16 | N/A | 1402 | 730 | 2400 | 0.888 |
在表4中,全部分散剂都是本发明的分散剂。改变分散剂的量来向每种润滑流体组合物提供310、620和930ppm重量的氮。测量了这些润滑流体的电导率,为约300pS/m-约1500pS/m。
表4
分散剂编号 | 流体编号 | 来自分散剂的氮(ppm重量) | 润滑流体的电导率(pS/m) | (B+P)/N比率 |
1 | 1 | 310 | 600 | 0.000 |
1 | 2 | 620 | 400 | 0.000 |
1 | 3 | 930 | 300 | 0.000 |
2 | 1 | 310 | 700 | 0.054 |
2 | 2 | 620 | 600 | 0.054 |
2 | 3 | 930 | 500 | 0.054 |
3 | 1 | 310 | 800 | 0.005 |
3 | 2 | 620 | 600 | 0.005 |
3 | 3 | 930 | 500 | 0.005 |
4 | 1 | 310 | 700 | 0.060 |
4 | 2 | 620 | 600 | 0.060 |
4 | 3 | 930 | 500 | 0.060 |
5 | 1 | 310 | 600 | 0.032 |
5 | 2 | 620 | 400 | 0.032 |
5 | 3 | 930 | 400 | 0.032 |
6 | 1 | 310 | 500 | 0.219 |
6 | 2 | 620 | 600 | 0.219 |
6 | 3 | 930 | 600 | 0.219 |
7 | 1 | 310 | 500 | 0.251 |
7 | 2 | 620 | 600 | 0.251 |
7 | 3 | 930 | 600 | 0.251 |
8 | 1 | 310 | 700 | 0.282 |
8 | 2 | 620 | 800 | 0.282 |
8 | 3 | 930 | 1000 | 0.282 |
9 | 1 | 310 | 900 | 0.736 |
9 | 2 | 620 | 1300 | 0.736 |
9 | 3 | 930 | 1500 | 0.736 |
在表5中,使用对比分散剂10-16来向润滑流体组合物提供与表4相同量的氮。含有该对比分散剂的润滑流体的电导率是约1300pS/m-约6100pS/m。所述流体的目标电导率是不大于约1700pS/m。流体的电导率是在室温,约22℃下测量的。
表5
分散剂 编号 | 流体编号 | 来自分散剂的氮(ppm重量) | 润滑流体的电导率(pS/m) | (B+P)/N比率 |
10 | 1 | 310 | 2300 | 0.000 |
10 | 2 | 620 | 1600 | 0.000 |
10 | 3 | 930 | 1300 | 0.000 |
11 | 1 | 310 | 2400 | 0.000 |
11 | 2 | 620 | 1400 | 0.000 |
11 | 3 | 930 | 1300 | 0.000 |
12 | 1 | 310 | 1300 | 0.441 |
12 | 2 | 620 | 1800 | 0.441 |
12 | 3 | 930 | 2400 | 0.441 |
13 | 1 | 310 | 1800 | 0.760 |
13 | 2 | 620 | 2700 | 0.760 |
13 | 3 | 930 | 3700 | 0.760 |
14 | 1 | 310 | 3000 | 0.528 |
14 | 2 | 620 | 3600 | 0.528 |
14 | 3 | 930 | 4500 | 0.528 |
15 | 1 | 310 | 2600 | 0.998 |
15 | 2 | 620 | 4300 | 0.998 |
15 | 3 | 930 | 6100 | 0.998 |
16 | 1 | 310 | 1600 | 0.888 |
16 | 2 | 620 | 2100 | 0.888 |
16 | 3 | 930 | 2000 | 0.888 |
总起来说,以上表格表明随着分散剂添加剂在润滑组合物中的量的增加,并且(B+P)/N的比率越高,该润滑流体的电导率越高。在下面的实施例中,证实了含金属的去污剂对于提供这样的润滑流体的作用,该润滑流体通过了根据ASTM D-665A的24小时锈蚀测试,并且导电率是1700pS/m或者更低。表6中的全部流体全部都是这样配制的,即,仅仅改变去污剂和分散剂的量来得到所示每种润滑组合物的钙和氮总量。
表6
如前表所示,特定的分散剂和去污剂量对于决定润滑流体能否同时通过抗锈蚀测试和电导率测试而言是重要的。流体1-4是唯一的通过锈蚀测试,同时电导率不高于1700pS/m的流体。如流体5和6所示,当使用相对低量的去污剂时,提高氮在润滑流体中的量导致该流体没有通过抗锈蚀测试。如果提高去污剂的量如流体7-9那样以使得该流体通过抗锈蚀测试,则不管使用了多少分散剂添加剂都会导致流体7-9具有过高的电导率。
对于本领域技术人员而言,本发明的其他实施方案将通过考虑这里公开的本发明的说明书和实践而变得显而易见。如在整个说明书和权利要求中所用的,“一个”和/或“一种”可以表示一种或多于一种。除非另外说明,否则说明书和权利要求中用于表示成分、性能例如分子量、百分比、重量百分比、比率、反应条件等的量的全部数值被理解为在全部的情况中是用术语“约”修正的。因此,除非有相反指示,否则在说明书和权利要求中阐明的数值参数是近似的,其可以根据本发明寻求获得的期望性能而变化。绝非并且也不打算将本申请限制到权利要求范围的等价物的条框中,每个数值参数应当至少根据所报告的有效数字的个数和通过使用通常的舍入技术来解释。虽然阐明本发明的宽的范围的数值范围和参数是近似的,但是在具体实施例中所阐明的数值是尽可能精确地报告的。但是,任何数值都固有地包含了必然来自于在它们各自的测试测量中出现的标准偏差的某些误差。说明书和实施例应视为仅仅是示例性的,本发明真正的范围和主旨是通过下面的权利要求来表示的。
Claims (10)
1.一种分散剂添加剂组合物,其包括(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的反应产物,其中该反应产物的氮含量为约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1,且其中该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑剂组合物提供从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
2.权利要求1的分散剂添加剂,其中该反应产物的氮含量为约5000-8000ppm重量。
3.权利要求1的分散剂添加剂,其中该反应产物的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于1.6。
4.权利要求1的润滑剂组合物,其中该去污剂的存在量足以为该润滑剂组合物提供从约60到小于600ppm重量的金属。
5.权利要求1的润滑剂组合物,其中,基于该润滑剂组合物的总重量,来自该分散剂添加剂组合物的氮量小于930ppm重量,且来自该去污剂的金属量为约5-150ppm重量。
6.权利要求1的润滑剂组合物,其中该分散剂添加剂组合物的存在量足以为该润滑剂组合物提供约300-900ppm重量的氮。
7.一种变速器,其包括:
电动机;
润滑流体;
其中所述润滑流体与所述电动机接触;且
其中所述润滑流体包括:
(1) 润滑粘度的油;和
(2) 分散剂添加剂组合物,其包括(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的反应产物,其中该反应产物的氮含量为约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1,其中该分散剂添加剂组合物能够有效地为含有该分散剂添加剂组合物和金属去污剂的润滑流体提供从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
8.一种用于混合动力车辆的润滑组合物,其包含:
(1) 润滑粘度的基础油;
(2) 源自(a)烃基取代的羧酸或酸酐与(b)胺的分散剂添加剂,其中该分散剂添加剂的氮含量为约2400-10000ppm重量,硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1;和
(3) 含金属的去污剂,
其中该分散剂添加剂加上该含金属的去污剂能够有效地为该润滑组合物提供从约300pS/m到小于1700pS/m的电导率。
9.权利要求8的润滑组合物,其中该分散剂添加剂的酸或酸酐与烃基的摩尔比小于1.6。
10.一种提供用于润滑混合动力车辆的通用润滑流体的方法,其包括:
将润滑粘度的油与分散剂添加剂和含金属的去污剂混合,以提供电导率为从约300pS/m到小于1700pS/m的润滑剂组合物,
其中该分散剂添加剂的氮含量为约2400-10000ppm重量,且硼加上磷与氮((B+P)/N)的重量比为0:1-约0.8:1。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |