CN103725385B

CN103725385B - 一种全合成无级变速器传动液及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103725385B
Application number: CN201310741135.9A
Authority: CN
Inventors: 杜群贵; 李茂生
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN103725385A

Abstract

本发明属于汽车传动液技术领域，公开了一种全合成无级变速器传动液及其制备方法和应用。该传动液包括以下组分：IV类基础油100重量份；V类基础油0～20重量份；抗磨剂0.5～2.4重量份；粘度指数改进剂2～5重量份；碱土金属清净剂1～3重量份；分散剂2～6重量份；抗氧剂0.3～0.8重量份；摩擦改进剂1～3重量份。本发明的全合成无级变速器传动液具有优异的综合性能，不仅具有优异的粘度指数、氧化安定性、剪切安定性、抗磨性、耐低温性能，且具有很高的传动效率，能同时满足各种CVT的苛刻使用要求。

Description

一种全合成无级变速器传动液及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于汽车传动液技术领域，特别涉及一种全合成无级变速器传动液及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，相对AT、MT，汽车越来越多采用具有燃油更经济，废气排放更少，乘坐更舒适，成本更低的CVT。但CVT性能的发挥，传动油起着非常至关重要的作用，若采用专用CVTF，传动效率可从45%提升到97%以上，乘坐舒适、且可以节油约15%，减少废气排放约10%。相对其他传动油，CVT对传动液的要求更加苛刻，如高粘度指数、高剪切安定性、良好的抗磨性、良好低温流动性、高抗氧化安定性、优异的抗泡性和空气释放性，良好的传动效率，但这些性能间又是相互矛盾的，如抗磨性与传动效率，高粘度指数与剪切安定性、低温粘度与传动效率等。而全合成CVTF比矿物油型CVTF能更好满足CVT工作对传动液的苛刻要求。相对矿物油CVTF，全合成CVTF的平均传动效率85%以上，节油可达20%，减少废气排放约15%，使用寿命延长3～4倍。

由于合成基础油本身的性能远优于矿物油，如高粘度指数、闪点、抗氧性、剪切安定性，以及低挥发性与低温流动性等。相对传统矿物油型无级变速器传动液，全合成型传动液具有更高的粘度指数、更优异的剪切安定性、低温流动性、氧化安定性、润滑性、泡沫抑制性、空气释放性，以及更好的传动效率，而且更节能，如冷启动性能好，减少换油周期，可以用于终身用油。

国外关于CVT研究起步早，CVTF的配方相关研究专利较多，主要以矿物油（环烷基油与石蜡基油）作基础油并辅以粘度指数改进剂、抗氧剂、清净剂、分散剂、摩擦改进剂等多种添加剂的组合物，且牵引系数在0.1以下，配方CVTF只能满足V-CVT，如US5885943、US6465399B2、US6809069B2、US6746993，US6337309，US6329327，US6225266、US4950414等专利。只有JP2000239682，JP62001115178，JP2001019988，JP2000169866等几个专利仅以聚甲基苯乙烯合成油为基础油的CVTF配方，这些CVTF具有比矿物油型CVTF更高的牵引系数，牵引系数达0.12左右，能同时满足V-CVT与T-CVT的使用要求。

而国内关于CVT研究较迟，相应CVTF的研究甚少，未有全合成CVTF专利报道，仅见一篇CN100448964C关于无级变速器传动液的专利报道，主要说明以自制环烷基油作CVTF基础油及配方研究，最高牵引系数达0.12左右，并具有极高的粘度指数及低温流动性。

这些国内外专利中的传动液主要以矿物油作基础油的说明，并均采用牵引系数来评价CVTF性能优劣，能否真正很好体现CVTF在CVT实际工况中的应用性能，值得探讨，此外，现有专利只评价了CVTF的一些简单指标，如粘度指数、低温性能、粘度，且差异化大，更为关键的是未对CVTF的关键指标，如传动效率、抗氧性、剪切安定性等进行评定，有些专利给出的CVTF的综合性能不能满足无级变速器的特殊使用要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种全合成无级变速器传动液。该传动液粘度指数高、低温性好、氧化安定性好、抗剪切性好、空气释放性好、最大扭矩大、传动效率高，能同时满足B-CVT与T-CVT的使用要求。

本发明另一目的在于提供一种上述全合成无级变速器传动液的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述全合成无级变速器传动液在汽车中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种全合成无级变速器传动液，包括以下组分：

优选地，所述V类基础油的用量为5～20重量份。

所述的IV类基础油优选为聚-α烯烃PAO-5。

所述的V类基础油优选为40℃运动粘度为29mm²/s的烷基萘。

所述的抗磨剂为亚磷酸三壬苯基酯和二烷基二硫代磷酸酯胺盐中的至少一种。

优选地，所述的抗磨剂为质量比为1:（1～3）的亚磷酸三壬苯基酯和二烷基二硫代磷酸酯胺盐。

所述的粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯。

优选地，所述的粘度指数改进剂为100℃的运动粘度为300～450mm²/s的聚甲基丙烯酸酯。

所述的碱土金属清净剂为高碱值硫化烷基酚钙和硫磷化聚异丁烯钡盐中的至少一种。

优选地，所述碱土金属清净剂为质量比为（1～4）:1的高碱值硫化烷基酚钙和硫磷化聚异丁烯钡盐。

所述的分散剂优选聚异丁烯双丁二酰亚胺。

所述的抗氧剂为苯基-α-萘胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物与空间位阻酚衍生物（RC7115）中的至少一种。

优选地，所述的抗氧剂为苯基-α-萘胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物与空间位阻酚衍生物（RC7115）的组合物，三者的比例为1:1:1～1:3:2。

所述的摩擦改进剂为苯三唑脂肪酸铵盐和油酸咪唑啉硼酸酯的至少一种。

优选地，所述的摩擦改进剂为质量比为1:（1～3）的苯三唑脂肪酸铵盐与油酸咪唑啉硼酸酯的组合物。

上述全合成无级变速器传动液的制备方法，包括以下步骤：把100重量份IV类基础油、0～20重量份V类基础油混合，加热搅拌下加入2～5重量份粘度指数改进剂，搅拌溶解后，再加入0.5～2.4重量份抗磨剂、1～3重量份碱土金属清净剂、2～6重量份分散剂、0.3～0.8重量份抗氧剂和1～3重量份摩擦改进剂搅拌均匀后，得到全合成无级变速器传动液。

所述的加热搅拌条件为45～60℃，搅拌速率为500～800rpm。

所述搅拌溶解指在500～800rpm搅拌20～40min。

所述搅拌均匀指在500～800rpm搅拌60～90min。

上述全合成无级变速器传动液在汽车中的应用，特别适用于对传动液性能要求苛刻的各种CVT。

本发明的机理为：

本发明通过优选各添加剂，经优化配伍，获得的全合成无级变速器传动液具有优异的综合性能，不仅具有优异的粘度指数、氧化安定性、剪切安定性、抗磨性、耐低温性能，更为关键的是具有很高的传动效率，能同时满足各种CVT的苛刻使用要求。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明的全合成无级变速器传动液具有优异的综合性能，不仅具有优异的粘度指数、氧化安定性、剪切安定性、抗磨性、耐低温性能，且具有很高的传动效率，能同时满足各种CVT的苛刻使用要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：全合成无级变速器传动液的制备

将100Kg IV类基础油加热至45℃，在500rpm搅拌的速度下加入5Kg聚甲基丙烯酸酯，500rpm搅拌20min溶解完全；再加入0.6Kg亚磷酸三壬苯基酯、1.8Kg二烷基二硫代磷酸酯胺盐、0.6Kg硫磷化聚异丁烯钡盐、2.4Kg高碱值硫化烷基酚钙、6Kg聚异丁烯丁二酰亚胺、0.2Kg苯基-α-萘胺、0.4Kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、0.2Kg空间位阻酚衍生物、1Kg苯三唑脂肪酸铵盐和2Kg油酸咪唑啉硼酸酯500rpm搅拌60min，得到全合成无级变速器传动液。

实施例2：全合成无级变速器传动液的制备

将100Kg IV类基础油、5Kg V类基础油混合，加热至60℃，在800rpm搅拌的速度下加入3Kg聚甲基丙烯酸酯，600rpm搅拌60min溶解完全；再加入0.25Kg亚磷酸三壬苯基酯、0.25Kg二烷基二硫代磷酸酯胺盐、0.8Kg硫磷化聚异丁烯钡盐、1.2Kg高碱值硫化烷基酚钙、3.5Kg聚异丁烯丁二酰亚胺、0.1Kg苯基-α-萘胺、0.3Kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、0.2Kg空间位阻酚衍生物、0.8Kg苯三唑脂肪酸铵盐和1.2Kg油酸咪唑啉硼酸酯600rpm搅拌90min，得到全合成无级变速器传动液。

实施例3：全合成无级变速器传动液的制备

将100Kg IV类基础油、10Kg V类基础油混合，加热至60℃，在600rpm搅拌的速度下加入3Kg聚甲基丙烯酸酯，800rpm搅拌50min溶解完全；再加入0.8Kg亚磷酸三壬苯基酯、1.2Kg二烷基二硫代磷酸酯胺盐、1Kg硫磷化聚异丁烯钡盐、1.5Kg高碱值硫化烷基酚钙、2Kg聚异丁烯丁二酰亚胺、0.1Kg苯基-α-萘胺、0.25Kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、0.15Kg空间位阻酚衍生物、0.5Kg苯三唑脂肪酸铵盐和0.5Kg油酸咪唑啉硼酸酯800rpm搅拌70min，得到全合成无级变速器传动液。

实施例4：全合成无级变速器传动液的制备

将100Kg IV类基础油、20Kg V类基础油混合，加热至60℃，在600rpm搅拌的速度下加入2Kg聚甲基丙烯酸酯，800rpm搅拌50min溶解完全；再加入1Kg亚磷酸三壬苯基酯、1Kg二烷基二硫代磷酸酯胺盐、0.5Kg硫磷化聚异丁烯钡盐、0.5Kg高碱值硫化烷基酚钙、4Kg聚异丁烯丁二酰亚胺、0.1Kg苯基-α-萘胺、0.1Kg2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、0.1Kg空间位阻酚衍生物、0.6Kg苯三唑脂肪酸铵盐和1.8Kg油酸咪唑啉硼酸酯800rpm搅拌70min，得到全合成无级变速器传动液。

实施例5：全合成无级变速器传动液的性能测定

（1）传动效率的测定

测试不同速比下与不同扭矩下的传动效率。

传动效率=（负载电机扭矩×负载电机转速）/（驱动电机扭矩×驱动电机转速）。

某一速比下，按驱动扭矩从20～100Nm间隔20Nm依次递增，测传动效率。效率参数设定见表1。

表1效率参数设定表

速比	0.6	2.5
			主动轮转速（rpm）	2500	3000
主动缸压力（MPa）	实测	0
			从动缸压力（MPa）	1.5	3.2
油温（℃）	100±5	100±5

（2）最大扭矩容量的测定

使用表2的参数，测定能承受的最大扭矩，测试过程的滑移率应小于1%。

表2扭矩容量参数设定表

项目	参数
		速比	2.5
主动轮转速（rpm）	3000
		主动缸压力（MPa）	实测
从动缸压力（MPa）	2.5
		油温（℃）	100±5

目前某进口品牌的全合成CVTF的性能与实施例1～4所得的传动液的性能对比，结果如表3。

通过表3可见，本发明提供的汽车无级变速器传动油，具有适宜粘度、高粘度指数、高氧化安定性（即使用周期长）、高剪切安定性、良好的抗磨性、良好的低温性能与高传动效率等综合性能良好的通用CVTF，能完全满足V-CVT与T-CVT的苛刻使用要求。

表3全合成无级变速器传动液的性能参数

表4矿物油型无级变速器传动液的性能参数

相对目前市售具有代表性的进口矿物油型无级变速器传动液（具体见表4），本发明具有明显的关键技术优势（见表3），如润滑性（最大无卡咬负荷）大幅提升，倾点更低，抗氧性更是翻倍提高，抗剪切性亦成倍降低，最大扭矩与传动效率均有大幅提升，能更好满足CVT传动的苛刻要求以及性能的发挥，而且油品的使用寿命将成倍增加。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种全合成无级变速器传动液，其特征在于包括以下组分：

IV类基础油 100重量份

V类基础油 0～20重量份

抗磨剂 0.5～2.4重量份

粘度指数改进剂 2～5重量份

碱土金属清净剂 1～3重量份

分散剂 2～6重量份

抗氧剂 0.3～0.8重量份

摩擦改进剂 1～3重量份；

所述的IV类基础油为聚-α烯烃PAO-5；

所述的粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述的全合成无级变速器传动液，其特征在于：所述的V类基础油为40℃运动粘度为29 mm²/s的烷基萘。

3.根据权利要求1所述的全合成无级变速器传动液，其特征在于：所述的抗磨剂为亚磷酸三壬苯基酯和二烷基二硫代磷酸酯胺盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的全合成无级变速器传动液，其特征在于：所述的碱土金属清净剂为高碱值硫化烷基酚钙和硫磷化聚异丁烯钡盐中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的全合成无级变速器传动液，其特征在于：所述的分散剂为聚异丁烯双丁二酰亚胺；所述的抗氧剂为苯基-α-萘胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物与空间位阻酚衍生物中的至少一种；所述的摩擦改进剂为苯三唑脂肪酸铵盐和油酸咪唑啉硼酸酯的至少一种。

6.根据权利要求1所述的全合成无级变速器传动液，其特征在于：所述V类基础油的用量为5～20重量份；所述的抗磨剂为质量比为1:（1～3）的亚磷酸三壬苯基酯和二烷基二硫代磷酸酯胺盐；所述的粘度指数改进剂为100℃的运动粘度为300～450 mm²/s的聚甲基丙烯酸酯；所述碱土金属清净剂为质量比为（1～4）:1的高碱值硫化烷基酚钙和硫磷化聚异丁烯钡盐；所述的抗氧剂为苯基-α-萘胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物与空间位阻酚衍生物的组合物，三者的比例为1:1:1～1:3:2；所述的摩擦改进剂为质量比为1:（1～3）的苯三唑脂肪酸铵盐与油酸咪唑啉硼酸酯的组合物。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述的全合成无级变速器传动液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：把100重量份IV类基础油、0～20重量份V类基础油混合，加热搅拌下加入2～5重量份粘度指数改进剂，搅拌溶解后，再加入0.5～2.4重量份抗磨剂、1～3重量份碱土金属清净剂、2～6重量份分散剂、0.3～0.8重量份抗氧剂和1～3重量份摩擦改进剂搅拌均匀后，得到全合成无级变速器传动液。

8.根据权利要求7所述的全合成无级变速器传动液的制备方法，其特征在于：所述的加热搅拌条件为45～60℃，搅拌速率为500～800 rpm；所述搅拌溶解指在500～800 rpm搅拌20～40 min；所述搅拌均匀指在500～800 rpm搅拌60～90 min。

9.根据权利要求1～6任一项所述的全合成无级变速器传动液汽车中的应用。