CN103890154A - 油溶性聚亚烷基二醇润滑剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包含至少90wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP)和至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂的润滑剂组合物,其中所述OSP包含至少40wt%的来源于环氧丁烷的单元和至少40wt%的来源于环氧丙烷的单元,由选自一醇、二醇和多元醇的一种或多种引发剂引发;其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm和50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。

Description

油溶性聚亚烷基二醇润滑剂组合物
技术领域
本发明涉及油溶性聚亚烷基二醇润滑剂组合物。
背景技术
液压液三个重要工作性质是耐磨性能、空气释放和沉积物控制。
可商购的液压液包括基于矿物油、聚α烯烃(PAO)、合成酯、磷酸酯、植物油和聚亚烷基二醇(PAG)的那些。不同类型的液压液提供不同的耐磨、空气释放和沉积物控制性质。结合了全部三种性质、其中空气释放和耐磨值低但是沉积物控制出色的配制的液压液是高度希望的。
发明内容
本发明是润滑剂组合物及在液压液、压缩机油和发动机油中使用其的方法。
在一种实施方式中,本发明提供了包含至少90wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP)和至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂的润滑剂组合物,其中所述OSP包含至少40wt%的来源于环氧丁烷的单元和至少40wt%的来源于环氧丙烷的单元,由选自一醇、二醇和多元醇的一种或多种引发剂引发;其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm和50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
具体实施方式
已经发现,来源于环氧丁烷(BO)衍生物并与耐磨添加剂一起配制的新的油溶性PAG可以提供非常低的耐磨值和出色的低空气释放值。另外,这些产品提供出色的沉积物控制。
本发明是润滑剂组合物。本发明的组合物包含至少90wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP)和至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂的润滑剂组合物,其中所述OSP包含至少40wt%的来源于环氧丁烷的单元和至少40wt%的来源于环氧丙烷(PO)的单元,由选自一醇、二醇和多元醇的一种或多种引发剂引发;其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm和50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
可用于所述润滑剂组合物实施方式中的油溶性聚亚烷基二醇(OSP)包含至少40重量%来源于环氧丁烷的单元。至少40重量%来源于环氧丁烷的单元的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,来源于环氧丁烷的单元的量的下限可以是40、45、50、55或60重量%。可用于所述润滑剂组合物实施方式中的油溶性聚亚烷基二醇包含至少40重量%来源于环氧丙烷的单元。至少40重量%来源于环氧丙烷的单元的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,来源于环氧丙烷的单元的量的下限可以是40、45、50、55或60重量%。
所述润滑剂组合物包含至少90重量%(wt%)这种油溶性PAG。至少90重量%油溶性PAG的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述润滑剂组合物中油溶性PAG的量的下限可以是90、92、94、95、96、98或100重量%。
可用于所述润滑剂组合物实施方式中的OSP由选自醇(即一醇)、二醇和多元醇中的一种或多种引发剂引发。示例性的醇(即一醇)引发剂包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、新戊醇、异丁醇、癸醇、2-乙基己醇等,以及来源于天然和石化来源的从11个碳原子至22个碳原子醇的高级非环醇。示例性的二醇引发剂包括一乙二醇、一丙二醇、丁二醇、二乙二醇或二丙二醇。示例性的多元醇引发剂包括新戊二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
所述润滑剂组合物的实施方式包含至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂。至少0.05重量%耐磨添加剂的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述润滑剂组合物中耐磨添加剂的量的下限可以是0.05、0.15、0.25、0.5、0.8或1重量%。
所述润滑剂组合物的实施方式表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm。小于或等于0.35mm的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述润滑剂组合物可以表现出四球耐磨值小于或等于0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.30或0.29mm。
所述润滑剂组合物的实施方式表现出50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。小于或等于1分钟的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述润滑剂组合物可以表现出50℃时的空气释放值小于或等于15秒、30秒、45秒、或1分钟。
所述润滑剂组合物的某些实施方式还表现出75℃时的空气释放值小于或等于1分钟。小于或等于1分钟的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述润滑剂组合物可以表现出75℃时的空气释放值小于或等于15秒、30秒、45秒、或1分钟。
在所述润滑剂组合物的一些实施方式中,所述至少一种OSP表现出苯胺点小于-20℃。小于-20℃的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述至少一种OSP的苯胺点的上限可以是-30、-28、-24或-20℃。
在所述润滑剂组合物的一些实施方式中,所述至少一种OSP表现出40℃时的运动粘度为15至250cSt。从15至250cSt的全部个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述至少一种OSP在40℃时的运动粘度可以从下限15、20、50、80、110、130、170、210或240cSt至上限30、60、90、120、150、180、220或250cSt。例如,所述运动粘度可以在从15至250cSt、或从15至220cSt、或从100至180cSt的范围内。
可用于所述润滑剂组合物的耐磨添加剂包括,例如,选自如下的一种或多种添加剂:二烷基二硫代磷酸锌、磷酸胺、二硫代氨基甲酸酯或盐、烷基磷酸酯、无灰型二硫代氨基甲酸酯或盐、其组合和其掺合物。
所述润滑剂组合物的一些实施方式还可以包含选自极压添加剂、黄色金属(yellow metal)钝化剂和抗氧化剂中的一种或多种添加剂。示例性的极压添加剂包括无灰型二硫代磷酸酯或盐、三芳基硫代磷酸酯(triaryl phosphothionates)、烷基二苯基亚磷酸酯、磷酸胺、二硫代磷酸酯或盐和三芳基硫代磷酸酯。黄色金属钝化剂的例子包括甲苯基三唑、苯并三唑和N-烷基化甲苯基三唑。抗氧化剂的例子包括辛基化二苯胺、烷基化苯基α萘胺、辛基化/丁基化二苯胺和酚型抗氧化剂。
所述润滑剂组合物可以用作液压液、压缩机油或发动机油。
不受任何特定理论的限制,据信极性基础油,例如PAG基础油,提供了良好的沉积物控制。基础油的极性通常与它的苯胺点相关。极性基础油通常具有低苯胺点(<50℃)。API(美国石油学会)I-IV类烃基础油的苯胺点通常大于或等于100℃。苯胺点通常从I至II至III和IV类基础油增加,如表1所示。
表1
基础油 典型的苯胺点,℃
I类 100
II类 130
III类 130
IV类–聚α烯烃(PAO) >140
合成酯 0至50
烷基化萘类 50–80
PO聚亚烷基二醇 <-30
PO/BO聚亚烷基二醇 <-20
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述至少一种OSP的每一种表现出苯胺点小于-20℃。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,只是所述至少一种OSP的每一种在40℃的运动粘度在15和250cSt之间。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述至少一种耐磨添加剂的每一种的存在量为0.1至0.25wt%。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述耐磨添加剂选自二烷基二硫代磷酸锌、磷酸胺、二硫代氨基甲酸酯或盐、烷基磷酸酯、无灰型二硫代氨基甲酸酯或盐、其组合和其掺合物。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述至少一种OSP的每一种表现出苯胺点小于-25℃。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述润滑剂组合物还包含选自极压添加剂、黄色金属钝化剂和抗氧化剂中的一种或多种添加剂。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述润滑剂组合物还表现出75℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
在可替代实施方式中,本发明根据任何前面的实施方式提供了润滑剂组合物、液压液、压缩机油或发动机油,所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.32mm。
在可替代实施方式中,所述润滑剂组合物基本由油溶性聚亚烷基二醇(OSP)和至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂组成,其中所述OSP包含40至60wt%的来源于环氧丁烷的单元和40至60wt%的来源于环氧丙烷的单元,由选自一醇和二醇中的一种或多种引发剂引发;其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm和50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
在另一个方面,本发明还提供了包含至少95wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP)和0.25至2wt%的至少一种极压添加剂的齿轮润滑剂组合物,其中所述OSP是选自如下的聚合物:包含来源于环氧丙烷和环氧丁烷的单元的共聚物、聚环氧丁烷均聚物及其组合,并且其中所述OSP表现出40℃时的运动粘度大于或等于100cSt;其中所述润滑剂组合物表现出四球EP焊接负荷为至少160kg和75℃时的空气释放值小于或等于3分钟。
至少90wt%的全部个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述OSP可以存在的下限为90、92、94、95、96、98或99wt%。
在可替代实施方式中,所述齿轮润滑剂组合物的OSP是选自如下的聚合物:包含来源于环氧丙烷和环氧丁烷的单元的共聚物、聚环氧丁烷均聚物及其组合。
在齿轮润滑剂组合物的又一种实施方式中,所述OSP包含30至70重量%来源于环氧丙烷的单元和70至30重量%来源于环氧丁烷的单元。从30至70重量%来源于环氧丙烷的单元的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,来源于环氧丙烷的单元的量可以在从下限30、40、50或60重量%至上限35、45、55、65或70重量%的范围。例如,来源于环氧丙烷的单元的量可以在30至70重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丙烷的单元的量可以在40至60重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丙烷的单元的量可以在40至70重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丙烷的单元的量可以在45至55重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丙烷的单元的量可以是50重量%。从30至70重量%来源于环氧丁烷的单元的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,来源于环氧丁烷的单元的量可在下限30、40、50或60重量%至上限35、45、55、65或70重量%的范围。例如,来源于环氧丁烷的单元的量可以在30至70重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丁烷的单元的量可以在40至60重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丁烷的单元的量可以在30至60重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丁烷的单元的量可以在45至55重量%范围内,或在可替代方案中,来源于环氧丁烷的单元的量可以是50重量%。
在可替代实施方式中,所述齿轮润滑剂组合物的OSP表现出40℃时的运动粘度大于或等于100cSt。所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,40℃时运动粘度的下限可以是100、200、300、400、500或600cSt。
所述齿轮润滑剂组合物包含0.25至2wt%的至少一种极压添加剂。从0.25至2重量%的所有值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,极压添加剂的量可以在从下限0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5或1.75重量%至上限0.5、0.75、1、1.25、1.5、1.75或2重量%的范围。例如,一种或多种极压添加剂的量可以从0.25至2重量%,或在可替代方案中,一种或多种极压添加剂的量可以从0.25至1重量%,或在可替代方案中,一种或多种极压添加剂的量可以从1至2重量%,或在可替代方案中,一种或多种极压添加剂的量可以从0.75至1.75重量%,或在可替代方案中,一种或多种极压添加剂的量可以从0.5至1重量%。
所述齿轮润滑剂组合物表现出四球EP焊接负荷为至少160kg。至少160kg的全部个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,所述四球EP焊接负荷的下限可以是160、170、180、190或200kg。
所述齿轮润滑剂组合物表现出75℃时的空气释放值小于3分钟。小于3分钟的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开;例如,75℃时的空气释放值的上限可以是3、2.5、2、1.5或1分钟。
虽然前面的论述是关于齿轮润滑剂组合物,但不打算将这种组合物的用途只限制在齿轮机制。相反地,所述齿轮润滑剂组合物由于它出色的空气释放和极压性质,特别适合于某些应用。然而,所述齿轮润滑剂组合物可以用于它的性质有用或有益的任何情况。
实施例
以下实施例说明本发明,但是不意欲限制本发明的范围。表2提供了用于发明例和比较例的基础油、耐磨添加剂、抗氧化剂、极压添加剂和黄色金属钝化剂、它们的组成、性质和商业供应商的列表。
表2
Figure BDA0000491521380000071
表3-7显示了发明例1-6的组成。
表3(发明例1的组成)
组分 Wt%
PAG-C 97.8
IRGANOX L06 1.0
IRGANOX L57 1.0
NALUBE AW-6110 0.1
甲苯基三唑 0.1
表4(发明例2和3的组成)
组分 发明例2,Wt% 发明例3,Wt%
PAG-B 98.15 -
PAG-C - 98.15
IRGANOX L57 0.75 0.75
IRGANOX L101 0.75 0.75
NALUBE AW6110 0.25 0.25
甲苯基三唑 0.1 0.1
表5(发明例4的组成)
组分 Wt%
PAG-B 96.9
IRGANOX L57 1.0
IRGANOX L06 1.0
NALUBE AW-6110 0.25
DURAD310M 0.75
甲苯基三唑 0.1
表6(发明例5的组成)
组分 Wt%
PAG-C 98.3
IRGANOX L57 0.75
IRGANOX L101 0.75
NALUBE AW6110 0.1
甲苯基三唑 0.1
表7(发明例6的组成)
组分 Wt%
PAG-D 96.9
IRGANOX L57 1.0
IRGANOX L06 1.0
NALUBE AW6110 0.25
DURAD310M 0.75
甲苯基三唑 0.1
比较例1-5分别是100wt%(没有添加剂)的PAG-A、PAG-B、PAG-C、PAG-D和UCON50-HB-260的每一种。
比较例6是99.75wt%UCON50-HB-260加上0.25wt%NALUBEAW6110。
比较例7是配制商业油,可在名称QUINTOLUBRIC888-46下得到,它是基于合成的多元醇酯的液压液,可得自Quaker ChemicalCorporation。
比较例8是配制商业油,可在名称QUINTOLUBRIC855下得到,它是基于天然酯(菜籽油)的液压液,可得自Quaker ChemicalCorporation。
比较例9是配制商业油,可在名称QUINTOLUBRIC703下得到,它是基于耐火的水二醇的液压液,可得自Quaker ChemicalCorporation。
比较例10是配制商业油,可在名称HYSPIN AWH-M32下得到,它是基于矿物油的液压液,可得自Castrol Ltd.。
比较例11是配制商业油,可在名称HYSPIN AWH-M46下得到,它是基于矿物油的液压液,可得自Castrol Ltd.。
比较例12是配制商业油,可在名称HYSPIN AWH-M68下得到,它是基于矿物油的液压液,可得自Castrol Ltd.。
比较例13是配制商业油,可在名称HYSPIN AWH-M100下得到,它是基于矿物油的液压液,可得自Castrol Ltd.。
比较例14是配制商业油,可在名称HYSPIN AWH-M150下得到,它是基于矿物油的液压液,可得自Castrol Ltd.。
比较例15是可生物降解的配制商业油,可在名称112B-32下得到,它是基于高油酸植物油和合成酯的液压液,可得自SchaefferManufacturing Co.(St.Louis,MO,USA)。
比较例16是可生物降解的配制商业油,可在名称112B-46下得到,它是基于高油酸植物油和合成酯的液压液,可得自SchaefferManufacturing Co.(St.Louis,MO,USA)。
比较例17是可生物降解的配制商业油,可在名称112B-68下得到,它是基于高油酸植物油和合成酯的液压液,可得自SchaefferManufacturing Co.(St.Louis,MO,USA)。
比较例18是配制合成商业油,可在名称NATURELLE HF-E32下得到,它是基于合成酯的液压液,可得自Shell Oil Company。
比较例19是配制合成商业油,可在名称NATURELLE HF-E46下得到,它是基于合成酯的液压液,可得自Shell Oil Company。
比较例20是可生物降解的配制商业油,可在名称CAT BIOHYDO下得到,它是基于合成酯的液压液,可得自CaterpillarCorporation。
比较例21是可生物降解的配制商业油,可在名称BIO-46HYD下得到,它是基于酯的液压液,可得自Renewable Lubricants,Inc.(Hartville,OH,USA)。
比较例22是可生物降解的配制商业油,可在名称SYMBIO生物液压液下得到,它是含有0.5wt磷酸胺和1wt%抗氧化剂包的基于高油酸植物油和PAG(基于丁醇引发的丙氧基化物)的液压液,可得自TheDow Chemical Company。
比较例23是合成PAG液压液,具有0.25wt%磷酸胺耐磨添加剂的EO/PO无规共聚物,可在名称UCON TRIDENT AW-46下得自The DowChemical Company。
比较例24是耐火液压液,可在名称ECOSAFE FR-46下得到,一种基于丁醇引发的丙氧基化物的PAG,来自American ChemicalTechnologies,Inc.(Fowlerville,MI,USA)。
比较例25是基于II类矿物油的液压液(ISO46),得自KingIndustries,Inc.(Norwalk,CT,USA)。
比较例26是与0.1wt%NALUBE AW-6110一起配制的基于II类矿物油的(ISO46)液压液,得自King Industries,Inc.(Norwalk,CT,USA)。
测试发明例1-6和比较例1-26的运动粘度、粘度指数、空气释放、四球耐磨、苯胺点和/或倾点。结果在表8中显示。
表8
Figure BDA0000491521380000121
*由于它的高粘度,空气释放值在75℃下测量(根据ASTM D3427)。
**制造商的文献中提供的值。
发明例7-14和比较例27-28说明了某些OSP作为基础油对获得极压和空气释放性质改善的润滑剂组合物的影响。表9提供了比较例27-28和发明例7-9的组成和性质。表10提供了发明例10-14的组成和性质。
表9
Figure BDA0000491521380000131
*空气释放值在50℃下测量。
表10
Figure BDA0000491521380000132
Figure BDA0000491521380000141
试验方法
试验方法包括以下:
40℃和100℃时的运动粘度根据ASTM D445测量。
粘度指数根据ASTM2272测量。
倾点根据ASTM D97测量。
四球耐磨值根据ASTM D4172在75℃、1200rpm、40kg负荷和60分钟试验时间的试验条件下测量。
空气释放根据ASTM D3427测量。对于40℃时通常是低粘度液体和在22至150cSt范围内的液压液而言,空气释放测量在50℃时进行。对于粘度较高的液体(即发明例6),测量在较高的温度例如75℃下进行。
极压焊接负荷利用ASTM D2783在温度18-36℃、速度1760+/-40rpm、持续时间10秒以及负荷递增下测量。
除非另有说明,从本领域背景或常规提示,否则所有份数和百分比是基于重量的。引用的所有申请、出版物、专利、试验程序和其他文献,包括优先权文件,充分地通过引用并入,并入的程度达到这样的公开内容不与所公开的组合物和方法不一致,以及对于所有的司法权允许这样的并入。
本发明可以体现为其他形式而不背离其精神和基本属性,因此应该参考所附的权利要求而不是上述说明书来指示本发明的范围。

Claims (12)

1.润滑剂组合物,其包含
至少90wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP),其中所述OSP包含至少40wt%的来源于环氧丁烷的单元和至少40wt%的来源于环氧丙烷的单元,由选自一醇、二醇和多元醇中的一种或多种引发剂引发;和
至少0.05wt%的至少一种耐磨添加剂;
其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.35mm和50℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
2.权利要求1所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种OSP的每一种表现出苯胺点小于-20℃。
3.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种OSP的每一种在40℃时的运动粘度在15和250cSt之间。
4.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种耐磨添加剂的每一种的存在量为0.1至0.25wt%。
5.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述耐磨添加剂选自二烷基二硫代磷酸锌、磷酸胺、二硫代氨基甲酸酯或盐、烷基磷酸酯、无灰型二硫代氨基甲酸酯或盐、无灰型二硫代磷酸酯或盐、其组合和其掺合物。
6.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种OSP的每一种表现出苯胺点小于-25℃。
7.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其还包含选自极压添加剂、黄色金属钝化剂和抗氧化剂中的一种或多种添加剂。
8.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述润滑剂组合物还表现出75℃时的空气释放值小于或等于1分钟。
9.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物,其中所述润滑剂组合物表现出四球耐磨值小于或等于0.32mm。
10.润滑剂组合物,其包含
至少90wt%的至少一种油溶性聚亚烷基二醇(OSP),其中所述OSP是选自如下的聚合物:包含来源于环氧丙烷和环氧丁烷的单元的共聚物、聚环氧丁烷均聚物及其组合,并且其中所述OSP表现出40℃时的运动粘度大于或等于100cSt;和
0.25-2wt%的至少一种极压添加剂;
其中所述润滑剂组合物表现出四球EP焊接负荷为至少160kg,和75℃时的空气释放值小于或等于3分钟。
12.权利要求10的润滑剂组合物,其还包含选自无灰型二硫代磷酸酯或盐、三芳基硫代磷酸酯、烷基二苯基亚磷酸酯、磷酸胺、二硫代磷酸酯或盐、三芳基硫代磷酸酯、其掺合物和其组合的极压添加剂。
13.包含前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物的液压液。
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