CN104119988A - 星形聚合物润滑组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种润滑组合物，所述润滑组合物包含(a)0.001-15重量％具有(i)重均分子量为50,000-1,000,000；和(ii)剪切稳定性指数为10-100的聚合物；(b)抗磨剂；(c)腐蚀抑制剂；和(d)润滑粘度的油。本发明另外提供了一种采用润滑组合物润滑机械装置的方法。
Description
本申请是申请日为2007年4月19日、申请号为200780023538.2、国际申请号为PCT/US2007/066950的名称为“星形聚合物润滑组合物”的中国发明专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及一种包含聚合物例如星形聚合物、抗磨损剂和腐蚀抑制剂的润滑组合物。本发明另外提供了一种使用润滑组合物润滑机械装置的方法。
发明背景
在润滑组合物中使用星型聚合物是已知的。下面总结了现有技术中润滑组合物中已知的星型聚合物。
国际申请WO 04/087850公开了包含由RAFT(可逆加成碎片转移)或ATRP(原子转移自由基聚合)聚合方法制备的嵌段共聚物的润滑组合物。聚合物具有摩擦特性。嵌段共聚物可以具有二嵌段、三嵌段、多嵌段、梳形和/或星形结构。但是，未指出适于制备星形共聚物的方法。还公开了适用于油脂、机油、齿轮箱油、涡轮机油、液压液、泵油、传热油、绝缘油、切削油和汽缸油的聚合物。
US专利申请US05/038146公开了衍生自(i)包含多价(甲基)丙烯酸类单体、其低聚物或聚合物或多价二乙烯基非丙烯酸类单体、其低聚物或聚合物的核部分；和(ii)至少两个聚合的(甲基)丙烯酸烷基酯的臂的星形聚合物。聚合物可通过RAFT、ATRP或硝基氧作为媒介的技术。
国际申请96/23012公开了由丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体制备的星形支化聚合物。该聚合物具有衍生自多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的核或中心。另外该聚合物具有使其可用于润滑油组合物的分子量和其它物理性能。所公开的星形支化聚合物通过阴离子聚合技术制备。
EP979 834的星形聚合物要求5-10重量％的(甲基)丙烯酸C16-C30烷基酯和5-15重量％的甲基丙烯酸丁酯。以5重量％或更多存在的具有(甲基)丙烯酸C16-C30烷基酯单体的粘度指数改进剂降低了低温粘度性能，因为该聚合物具有蜡质结构。
US专利5,070,131公开了主要包含齿轮油、粘度指数改进剂的具有改进的剪切稳定性指数的齿轮油组合物，所述粘度指数改进剂包含含有至少四个臂的氢化星形聚合物，所述臂在氢化之前包含聚合的共轭二烯单体单元并且所述臂的数均分子量为3,000-15,000。
以上的现有技术参考文献均未公开完整配制的润滑组合物，所述组合物在对于机械装置，例如液压系统而言保持适合的润滑性能的同时，同时获得可接受的粘度指数(VI)、油混合增稠性能、改进的燃料燃烧效率、剪切稳定性、良好的低温粘度性能和低粘度改性剂处理水平。
考虑到现有技术，有利的是得到一种包含聚合物的润滑组合物，所述组合物在对于机械装置而言保持适合的润滑性能的同时，能够提供可接受的粘度指数(VI)、油混合增稠性能、剪切稳定性、良好的低温粘度性能和低粘度改性剂处理水平。
本发明提供了一种润滑组合物，所述组合物在对于机械装置而言保持适合的润滑性能的同时，能够提供可接受的粘度指数(VI)、油混合增稠性能、剪切稳定性、良好的低温粘度性能和低粘度改性剂处理水平。
现有技术的参考文献，特别是WO96/23012和US5,070,131利用阴离子聚合技术制备聚合物。据信阴离子聚合技术包括复杂过程，所述过程要求体系基本上无水、无酸、无氧、干燥、干净并且具有未污染的容器。在一个具体的实施方案中，有利的是得到一种润滑组合物，所述润滑组合物不需要采用要求无氧、干燥、干净、未污染的容器的复杂过程制备的聚合物。在一个实施方案中，润滑组合物包含不需要通过阴离子聚合技术制备的聚合物。
发明概述
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；
(d)去垢剂；和
(e)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)约0.0001重量％-约5重量％的抗磨剂；
(c)约0.0001重量％-约5重量％的腐蚀抑制剂；
(d)约0重量％-约3重量％的去垢剂；和
(e)约87重量％-约99.98％的润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有放射状或星形结构的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有放射状或星形结构的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；
(d)去垢剂；和
(e)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有重均分子量为约50,000-约1,000,000的聚合物，其中聚合物具有放射状或星形结构；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有放射状或星形结构的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；
(d)去垢剂；和
(e)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有重均分子量为约50,000-约1,000,000的聚合物，其中聚合物具有放射状或星形结构；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；
(d)去垢剂；和
(e)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置包括内燃机、液压系统、涡轮系统、循环润滑系统、或工业用油系统、齿轮、齿轮箱或传送装置的至少一种，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置包括至少一个内燃机、液压系统、涡轮系统、循环润滑系统、或工业用油系统、齿轮、齿轮箱或传送装置的至少一种，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有放射状或星形结构的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置包括内燃机、液压系统、涡轮系统、循环润滑系统、或工业用油系统、齿轮、齿轮箱或传送装置的至少一种，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有重均分子量为约50,000-约1,000,000；其中聚合物具有放射状或星形结构；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置是液压系统，并且其中润滑组合物包括：
(a)衍生自约20重量％或更多单乙烯基单体，其中聚合物以润滑组合物的约0.001-约15重量％存在，其中聚合物具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
在一个实施方案中，本发明提供了一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置是液压系统，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有重均分子量为约50,000-约1.000,000的聚合物，其中聚合物具有放射状或星形结构；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
发明详述
如上所述，本发明提供了一种润滑组合物和一种润滑机械装置的方法。
如本文所述，术语“聚合物具有(或含有)由…构成的单体”意思是聚合物包括衍生自所引用的特定单体的单元。
在不同的实施方案中，聚合物可以含有约20重量％或更多，或大于50重量％，或约55重量％或更多，或约70重量％或更多，或约90重量％或更多，或约95重量％或更多，或约100重量％非二烯单体(即，非二烯单体单元或衍生自一种或多种非二烯单体的聚合的单元)。二烯单体的实例包括1,3-丁二烯或异戊二烯。非二烯或单乙烯基单体的实例包括苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
在一个实施方案中，聚合物可以衍生自约20重量％或更多的单乙烯基单体，其中聚合物的重均分子量为约50,000-约1,000,000，其中聚合物具有放射状或星形结构。
当聚合物为放射状或星形聚合物，如上所述的单乙烯基单体的量仅指的是聚合物臂的组成，即，所给出的重量％值是排除聚合物核中所见的任一种二官能(或更高级)单体的。
如下文所述，粘度改性剂的分子量使用已知方法，例如使用聚苯乙烯标样的GPC分析测定。测定聚合物分子量的方法是公知的。方法描述于，例如：(i)P.J.Flory，“Principles of Polymer Chemistry”,Cornell UniversityPress91953)，第VII章，第266-315页；或(ii)“Macromolecules，anIntroduction to Polymer Science”，F.A.Bovey and F.H.Winslow，Editors，Academic Press(1979)，第296-312页。如本文所用，本发明的聚合物的重均和数均分子量通过根据与本发明的聚合物相应的峰对面积积分获得，所述峰通常为主要的高分子量峰，排除与稀释剂、杂质、分解的聚合物链和其它添加剂相关的峰。通常，本发明的聚合物具有放射状或星形结构。
聚合物的重均分子量可以为约50,000-约1,000,000，或约100,000-约800,000，或约120,000-700,000。
如本文所述，剪切稳定指数(SSI)可以通过20小时KRL试验(Volkswagen Tapered Bearing Roller Test)测定。试验方法在CEC-L-45-A-99和DIN51350-6-KRL/C中列出。聚合物SSI可以是约20-约90，或约15-约75，或约30-约60。
在不同的实施方案中，聚合物可具有的重均分子量为约50,000-约1,000,000且SSI为约10-约100，或约20-约90；或聚合物可具有的重均分子量为约100,000-约800,000且SSI为约15-约75；或聚合物可具有的重均分子量为约120,000-700,000且SSI为约30-约60。
聚合物可以是均聚物或共聚物。在一个实施方案中，聚合物为共聚物。聚合物可以具有支化、梳状、放射状或星形结构。在一个实施方案中，聚合物可以是放射状或星形聚合物、或其混合物。聚合物可以是具有无规、锥形、二嵌段、三嵌段或多嵌段结构的聚合物。通常聚合物具有无规或锥形结构。
当聚合物具有支化、梳状、放射状或星形结构时，聚合物具有聚合物臂。对于这种材料而言，聚合物臂可以具有嵌段结构、或杂结构、或锥形嵌段结构。锥形臂结构沿聚合物臂的长度具有可变组成。例如，锥形臂可以由在一端相对纯的第一单体和在另一端相对纯的第二单体构成。臂的中间多为两种单体的梯度组成。
衍生自嵌段臂的聚合物通常含有衍生自相同臂内嵌段结构中的两种或多种单体的一个或多个聚合物臂。嵌段臂的更详细的描述在HenryHsieh和Roderic Quirk(Marcel Dekker，Inc，New York，1996)的“AnionicPolymerization，Principles and Practical Applications”的第13章(第333-368页)中给出(下文称作Hsieh等人)。
如以上引用的Hsieh等人中所定义，杂臂(hetero-arm or“mikto-arm”)聚合物臂结构通常含有分子量、组成、或两者彼此不同的臂。例如，所给出的聚合物的部分臂可以是一种聚合物类型和部分第二聚合物类型。更复杂的杂臂聚合物可以通过将部分三种或更多种聚合物臂与偶联剂混合形成。
当聚合物具有放射状或星形结构时，聚合物臂可以化学键接到核部分。核部分可以是多价(甲基)丙烯酸类单体、低聚物、聚合物、或其共聚物、或多价二乙烯基非丙烯酸类单体、低聚物、聚合物、或其共聚物。在一个实施方案中，多价二乙烯基非丙烯酸类单体为二乙烯基苯。在一个实施方案中，多价(甲基)丙烯酸类单体为多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯或多元胺的甲基丙烯酰胺，例如多元胺的酰胺，例如甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺。在不同的实施方案中，多价(甲基)丙烯酸类单体为(i)丙烯酸或甲基丙烯酸与多元醇的缩合反应产物或(ii)丙烯酸或甲基丙烯酸与多元胺的缩合反应产物。
可以在不同的实施方案中与丙烯酸或甲基丙烯酸缩合的多元醇可以含有约2-约20，或约3-约15，或约4-约12个碳原子；并且存在的羟基数目可以为约2-约10，或约2-约4，或约2。多元醇的实例包括乙二醇、聚(乙二醇)、链烷二醇例如1,6-己二醇或三元醇例如三羟甲基丙烷、低聚三羟甲基丙烷例如由Perstorp Polyols售卖的材料。多元胺的实例包括多亚烷基多胺例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺及其混合物。
多价不饱和(甲基)丙烯酸类单体的实例包括乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、甘露醇六丙烯酸酯、4-环己二醇二丙烯酸酯、1,4-苯二酚二甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、分子量约200-约4000的聚乙二醇的二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯、聚己内酯二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,1,1-三羟甲基三甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯或己二醇二甲基丙烯酸酯或亚烷基二(甲基)丙烯酰胺。
多价偶联剂的量可以是适于提供将先前作为臂制备的聚合物偶联到核上以提供星形聚合物的量，所述核包括呈单体、低聚物或聚合物形式的偶联剂。如上所述，即使可能包括多个变量，适合的量也可以通过本领域技术人员采用最少的试验容易地确定。例如，如果使用过量的偶联剂，或如果体系中保留来自于形成聚合物臂的过量的未反应单体，可能发生交联而不是形成星形。通常，聚合物臂与偶联剂的摩尔比可以为约50:1-约1.5:1(或1:1)，或约30:1-约2:1，或约10:1-约3:1，或约7:1-约4:1，或约4:1-约1:1。在其它实施方案中，聚合物臂与偶联剂的摩尔比可以为约50:1-约0.5:1，或约30:1-约1:1，或约7:1-约2:1。所需要的比率还可以根据臂的长度调节，较长的臂有时比较短的臂容许或需要更多的偶联剂。通常所制备的材料在润滑粘度的油中是可溶的。
在一个实施方案中，聚合物的聚合臂具有的多分散性为约2或更少，或约1.7或更少，或约1.5或更少，例如约1-约1.4，如在放射状或星形聚合物形成之前或在未偶联单元上所测。在一个实施方案中，总的聚合物组成，包括具有放射状或星形结构的聚合物，具有双峰或更高模态分布的多分散性。据信在总的聚合物组成中双峰或更高模态分布部分由于存在变化量的未偶联聚合物链和/或制备聚合物时形成的未偶联放射状或星形聚合物或星形对星形偶联。
具有放射状或星形结构的总的聚合物组成因此还可以具有存在的未偶联的聚合物臂(还称作聚合物链或线形聚合物)。聚合物链转化为放射状或星形聚合物的转化率可以为至少约10％，或至少约20％，或至少越40％，或至少约55％，例如至少约70％，至少约75％或至少约80％。在一个实施方案中，聚合物链转化为放射状或星形聚合物的转化率可以为约90％，或约95％，或约100％。在一个实施方案中，部分聚合物链未形成星形聚合物并且作为线形聚合物保留。在一个实施方案中，聚合物为(i)具有放射状或星形结构的聚合物和(ii)线形聚合物链(还称作未偶联的聚合物臂)的混合物。在不同的实施方案中，聚合物组合物中放射状或星形结构的量可以为聚合物的量的约10重量％-约85重量％，或约25重量％-约70重量％。在不同的实施方案中，线形聚合物链可以以聚合物的量的约15重量％-约90重量％，或约30重量％-约75重量％存在。
具有支化、梳状、放射状或星形结构的聚合物可具有2或更多个臂，或约5或更多个臂，或约7或更多个臂，或10或更多个臂，例如约12-约100，或约14-约50，或约16-约40个臂。具有支化、梳状、放射状或星形结构的聚合物可具有约120个臂或更少，或约80个臂或更少，或约60个臂或更少。
聚合物可由可控自由基聚合技术获得。可控自由基聚合技术的实例包括RAFT、ATRP或硝基氧作为媒介的方法。聚合物还可由阴离子聚合方法获得。在一个实施方案中，聚合物还可由RAFT、ATRP或阴离子聚合方法获得。在一个实施方案中，聚合物可由RAFT或ATRP聚合方法获得。在一个实施方案中，聚合物可由RAFT聚合方法获得。
使用ATRP、RAFT或硝基氧作为媒介的技术制备聚合物的方法公开于US专利申请US05/038146的实施例部分，实施例1-47中。
在由Krzysztof Matyjaszewski和Thomas P.Davis2002编辑，由JohnWiley和Sons Inc出版的自由基聚合手册(Handbook of RadicalPolymerization)中针对硝基氧作为媒介的聚合(第10章，第463-522页)、ATRP(第11章，第523-628页)和RAFT(第12章，第629-690页)讨论了聚合机理和相关的化学性质的更详细的描述(下文称作“Matyjaszewski等人”)。
ATRP聚合的聚合物机理的讨论示于Matyjaszewski等人的第524页上的反应示意图11.1、第566页的反应示意图11.4、第571页上的反应示意图11.7、第572页的反应示意图11.8和第575页的反应示意图11.9。
在ATRP聚合中，可通过自由基机理转移的基团包括卤素(来自含卤化合物)或各种配位体。可转移的基团的更详细综述描述于US6,391,996或US专利申请05/038146的第61-65段。
可用于ATRP聚合的含卤化合物的实例包括苄基卤化物例如对氯甲基苯乙烯、α-二氯二甲苯、α,α-二氯二甲苯、α,α-二溴二甲苯、六(α-溴甲基)苯、苄基氯、苄基溴、1-溴-1-苯基乙烷和1-氯-1-苯基乙烷；在α-位处卤化的羧酸衍生物，例如2-溴丙酸丙酯、2-氯丙酸甲酯、2-氯丙酸乙酯、2-溴丙酸甲酯和2-溴丙酸乙酯；甲苯磺酰卤化物例如对甲苯磺酰氯；烷基卤化物例如四氯甲烷、三溴甲烷、1-乙烯基乙基氯和1-乙烯基乙基溴；和磷酸酯，例如磷酸二甲酯的卤素衍生物。
在一个实施方案中，当使用卤素化合物时，还存在过渡金属例如铜。过渡金属可呈盐的形式。过渡金属能够形成金属至配位体的键并且配位体与金属的比率取决于配位体的配位基数目和金属的配位数目。配位体可以是含氮或含磷的配位体。
适合的配位体的实例包括三苯基膦、2,2-二吡啶、烷基-2,2-二吡啶，例如4,4-二-(5-庚基)-2,2-二吡啶、三(2-氨基乙基)胺(TREN)、N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺、4,4-二-(5-壬基)-2,2-二吡啶、1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺和/或四甲基亚乙基二胺。另外适合的配位体描述于，例如国际专利申请WO97/47661。配位体可单独使用或作为混合物使用。在一个实施方案中，在铜的存在下使用含氮配位体。在一个实施方案中，配位体是采用三苯基膦(PPh3)的含膦普通配位体。适用于三苯基膦配位体的过渡金属包括Rh、Ru、Fe、Re、Ni或Pd。
在RAFT聚合中，链转移剂是重要的。适合的链转移剂的更详细的综述见于US专利申请US05/038146的第66-71段。适合的RAFT链转移剂的实例包括1-(2-吡咯烷酮)二硫代甲酸苄酯、(1,2-苯二甲酰亚胺基)二硫代甲酸苄酯、1-吡咯二硫代甲酸2-氰基丙-2-基酯、1-吡咯二硫代甲酸2-氰基丁-2-基酯、1-咪唑二硫代甲酸苄酯、二硫代甲酸N,N-二甲基-S-(2-氰基丙-2-基)酯、二硫代甲酸N,N-二乙基-S-苄基酯、1-(2-吡咯烷酮)二硫代甲酸氰基甲基酯、二硫代苯甲酸枯基酯、2-十二硫烷基硫代羰基硫烷基-2-甲基-丙酸丁酯、黄原酸O-苯基-S-苄基酯、二硫代甲酸N,N-二乙基-S-(2-乙氧基-羰基丙-2-基)酯、二硫代苯甲酸、4-氯二硫代苯甲酸、黄原酸O-乙基-S-(1-苯基乙基)酯、黄原酸O-乙基-S-(2-(乙氧基羰基)丙-2-基)酯、黄原酸O-乙基-S-(2-氰基丙-2-基)酯、黄原酸O-乙基-S-(2-氰基丙-2-基)酯、黄原酸O-乙基-S-氰基甲基酯、黄原酸O-五氟苯基-S-苄基酯、3-苄基硫基-5,5-二甲基环己-2-烯-1-硫酮或3,3-二(苄基硫基)二硫代丙-2-烯酸苄酯、S,S’-二-(α,α’-二取代-α”-乙酸)-三硫代甲酸酯、S,S’-二-(α,α’-二取代-α”-乙酸)-三硫代甲酸酯或S-烷基-S’-(α,α’-二取代-α”-乙酸)-三硫代甲酸酯、二硫代苯甲酸苄酯、二硫代苯甲酸1-苯基乙酯、二硫代苯甲酸2-苯基丙-2-基酯、二硫代苯甲酸1-乙酰氧基乙基酯、六(硫代苯甲酰基硫代甲基)苯、4-二(硫代苯甲酰基硫代甲基)苯、1,2,4,5-四(硫代苯甲酰基硫代甲基)苯、1,4-二-(2-(硫代苯甲酰基硫代)-丙-2-基)苯、1-(4-甲氧基苯基)乙基二硫代苯甲酸酯、二硫代乙酸苄酯、二硫代乙酸乙氧基羰基甲基酯、二硫代苯甲酸2-(乙氧基羰基)丙-2-基酯、二硫代苯甲酸2,4,4,-三羟甲基戊-2-基酯、二硫代苯甲酸2-(4-氯苯基)丙-2-基酯、二硫代苯甲酸3-乙烯基苄基酯、二硫代苯甲酸4-乙烯基苄基酯、S-苄基二乙氧基磷酰基二硫代甲酸酯、叔丁基trithioperbenzoate、4-氯二硫代苯甲酸2-苯基丙-2-基酯、1-二硫代萘甲酸2-苯基丙-2-基酯、4-氰基戊酸二硫代苯甲酸酯、四硫代对苯二甲酸二苄酯、三硫代碳酸二苄酯、二硫代苯甲酸羧甲基酯或具有二硫代苯甲酸酯末端基团的聚(氧化乙烯)或其混合物。
在一个实施方案中，适合的RAFT链转移剂包括2-十二硫烷基硫代羰基硫烷基-2-甲基-丙酸丁酯、二硫代苯甲酸枯基酯或其混合物。
RAFT聚合的聚合物机理的讨论示于Matyjaszewski等人的第12.4.4部分第664-665页。
当聚合物由阴离子聚合技术制备时，引发剂包括，例如烃基锂引发剂例如烷基锂化合物(例如，甲基锂、正丁基锂、伯丁基锂)、环烷基锂化合物(例如，环己基锂和芳基锂化合物(例如，苯基锂、1-甲基苯乙烯基锂、对甲苯基锂、萘基锂和1,1-二苯基-3-甲基戊基锂。而且，有用的引发剂包括萘钠、1,4-二钠-1,1,4,4-四苯基丁烷、二苯基甲基钾或二苯基甲基钠。
聚合方法还可在不存在水分和氧气的情况下和在存在至少一种惰性溶剂的情况下进行。在一个实施方案中，阴离子聚合在不存在对阴离子催化体系有害的任何杂质的情况下进行。惰性溶剂包括烃、芳族溶剂或醚。适合的溶剂包括丁烷、戊烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二甘醇二甲醚、tetraglyme、邻联三苯、联苯、萘烷或四氢化萘。
阴离子聚合方法可在温度为0℃至-78℃下进行。
制备由阴离子方法衍生的聚合物的方法的更详细的描述在国际专利申请WO96/23012，第3页，第11行至第5页第8行中讨论。WO96/23012的第7页第25行至第10页第15行进一步描述了通过阴离子聚合技术制备聚合物的方法。阴离子聚合方法的详细描述在由Fred W.Billmeyer Jr.编辑的“Textbook of Polymer Science”，第三版，1984年，第4章，第88-90页中给出。
聚合物可包括(a)衍生自包括：(i)乙烯基芳族单体；和(ii)羧酸单体(通常为马来酸酐、马来酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸酐或衣康酸)或其衍生物的单体的聚合物；(b)聚(甲基)丙烯酸酯；(c)官能化聚烯烃；(d)乙烯醋酸乙烯酯共聚物；(e)富马酸酯共聚物；(f)衍生自(i)α-烯烃和(ii)羧酸单体(通常为马来酸酐、马来酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸酐或衣康酸)或其衍生物的共聚物；或(g)其混合物的至少一种。在一个实施方案中，具有侧链基团的聚合物包括聚甲基丙烯酸酯或其混合物。
当聚合物是聚甲基丙烯酸酯，聚合物可衍生自单体组合物，所述单体组合物包括：
(a)约50重量％-约100重量％(或约65重量％-约95重量％)的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基团具有约10-约30，或约10-约20，或约12-约18，或约12-约15个碳原子；
(b)0重量％-约40重量％(或约5重量％-约30重量％)的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基团具有约1-约9，或约1-约4个碳原子(例如甲基、丁基、或2-乙基己基)；和
(c)0重量％-约10重量％(或0重量％-约5重量％)的含氮单体。
如本文所用，术语(甲基)丙烯酸酯意思是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单元。(甲基)丙烯酸烷基酯包括例如衍生自饱和醇的化合物，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、2-甲基戊基、2-丙基庚基、2-丁基辛基、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基庚酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸5-异丙基十七烷基酯、(甲基)丙烯酸4-叔丁基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸5-乙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基二十烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基二十烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯和/或二十烷基三十四烷基(甲基)丙烯酸酯；衍生自不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸油烯基酯；和(甲基)丙烯酸环烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-乙烯基-2-丁基环己基酯或(甲基)丙烯酸冰片酯。
具有长链醇衍生的基团的(甲基)丙烯酸烷基酯可例如通过(甲基)丙烯酸(通过直接酯化)或甲基丙烯酸甲酯(通过酯交换)与长链脂肪醇的反应获得，在所述反应中通常获得具有各种链长的醇基团的酯例如(甲基)丙烯酸酯的混合物。所述脂肪醇包括Monsanto的OxoOxo和OxoICI的Condea(现在是Sasol)的 和Ethyl Corporation的和Shell AG的 和Condea Augusta，Milan的Henkel KGaA(现在为Cognis)的和乙基Ugine Kuhlmann的和
在一个实施方案中，星形聚合物采用含氮单体在核或聚合物臂中官能化。含氮单体可包括乙烯基取代的氮杂环单体、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯单体、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺单体、三(甲基)丙烯酰胺单体或其混合物。
在一个实施方案中，核或聚合物臂进一步包括可由下式表示的(甲基)丙烯酰胺或含氮(甲基)丙烯酸酯单体：
其中
Q为氢或甲基并且，在一个实施方案中，Q为甲基；
Z为N-H基团或O(氧)；
每个Rii独立地为氢或含有约1-约8，或约1-约4个碳原子的烃基基团；
每个Ri独立地为氢或含有1-2个碳原子的烃基基团并且，在一个实施方案中，每个Ri为氢；和
g为包括约1-约6，或约1-约3范围内的整数。
适合的含氮单体的实例包括N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基羧酸酰胺例如N-乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基正丙酰胺、N-乙烯基羟基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEA)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEMA)、二甲基氨基丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、二甲基氨基乙基丙烯酰胺或其混合物。
聚合物可以润滑组合物的约0.01-约12重量％，或约0.05重量％-约10重量％，或约0.075-约8重量％存在。
抗磨剂
抗磨剂是已知的。在一个实施方案中抗磨剂包括含磷的酸、盐或酯、或其混合物。在一个实施方案中，抗磨剂呈混合物的形式。
抗磨剂可以是含有灰分(即含有金属)或无灰分(即在与其它组分混合之前不含金属)的。
抗磨剂可以衍生自磷酸、膦酸、硫代磷酸、硫代膦酸、或其混合物。
抗磨剂包括(i)非离子磷化合物；(ii)磷化合物的胺盐；(iii)磷化合物的铵盐；(iv)磷化合物的单价金属盐，例如二烷基二硫代磷酸金属盐或二烷基磷酸金属盐；或(v)(i)、(ii)、(iii)或(iv)的混合物。
在一个实施方案中，抗磨剂包括二烷基二硫代磷酸金属盐或二烷基磷酸金属盐。二烷基二硫代磷酸金属盐和/或二烷基磷酸金属盐的烷基基团可以是含有约2-约20个碳原子的线形或支化的，条件是总的碳数足以使二烷基二硫代磷酸金属盐可溶于油。二烷基二硫代磷酸金属盐和/或二烷基磷酸金属盐的金属通常包括单价或二价金属。适合的金属的实例包括钠、钾、铜、钙、镁、钡或锌。在一个实施方案中，抗磨剂包括二烷基二硫代磷酸锌或其混合物。在一个实施方案中，抗磨剂包括二烷基磷酸锌或其混合物。
适合的二烷基磷酸锌(通常称作ZDDP、ZDP或ZDTP)的实例包括二-(2-甲基丙基)二硫代磷酸锌、二-(戊基)二硫代磷酸锌、二-(1,3-二甲基丁基)二硫代磷酸锌、二-(庚基)二硫代磷酸锌、二-(辛基)二硫代磷酸锌、二-(2-乙基己基)二硫代磷酸锌、二-(壬基)二硫代磷酸锌、二-(癸基)二硫代磷酸锌、二-(十二烷基)二硫代磷酸锌、二-(十二烷基苯基)二硫代磷酸锌、二-(庚基苯基)二硫代磷酸锌、二-(壬基)二硫代磷酸锌、或其混合物。
在一个实施方案中，抗磨剂不是二烷基二硫代磷酸金属盐。
在一个实施方案中，抗磨剂包括含磷的酸或酯的铵或胺盐。
磷酸或酯的胺盐包括含磷酸酯和其胺盐；二烷基二硫代磷酸酯和其胺盐；亚磷酸盐的胺盐；和含磷的羧酸酯、醚和酰胺的胺盐；和其混合物。
磷酸或酯的胺盐可单独或组合使用。在一个实施方案中，磷化合物的胺盐衍生自磷化合物的胺盐或其混合物。
在一个实施方案中，磷酸或酯的胺盐包括部分胺盐-部分金属盐化合物或其混合物。在一个实施方案中，磷酸或酯的胺盐另外在分子中包括硫原子。
可以适合用作胺盐的胺包括伯胺、仲胺、叔胺、和其混合物。胺包括具有至少一个烃基，或者，在某些实施方案仲，两个或三个烃基的那些胺。烃基可含有约2-约30个碳原子，或在其它实施方案中，约8-约26，或约10-约20，或约13-约19个碳原子。
伯胺包括乙胺、丙胺、丁胺、2-乙基己胺、辛胺和十二烷基胺，以及脂肪胺例如正辛基胺、正癸基胺、正十二烷基胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺和油烯基胺。其它有用的脂肪胺包括可商购的脂肪胺例如“”胺(购自Akzo Chemicals，Chicago，Illinois的产品)，例如Armeen C、Armeen O、Armeen OL、Armeen T、Armeen HT、ArmeenS和Armeen SD，其中字母标记指的是脂肪基团，例如椰子、油烯基、牛脂、和硬脂酰基团。
适合的仲胺的实例包括二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺、二戊基胺、二己基胺、二庚基胺、甲基乙基胺、乙基丁基胺和乙基戊基胺。仲胺可以是环状胺例如哌啶、哌嗪和吗啉。
胺还可以是叔脂肪基伯胺。在该情况下脂肪基可以是含有约2-约30，或约6-约26，或约8-约24个碳原子的烷基。叔烷基胺包括单胺例如叔丁基胺、叔己基胺、1-甲基-1-氨基环己烷、叔辛基胺、叔癸基胺、叔十二烷基胺、叔十四烷基胺、叔十六烷基胺、叔十八烷基胺、叔二十四烷基胺和叔二十八烷基胺。
在一个实施方案中，磷酸或酯的胺盐包括具有C11-C14个叔烷基伯基的胺或其混合物。在一个实施方案中，磷化合物的胺盐包括具有C14-C18个叔烷基伯胺的胺或其混合物。在一个实施方案中，磷化合物的胺盐包括具有C18-C22个叔烷基伯胺的胺或其混合物。
本发明中还可使用胺的混合物。在一个实施方案中，有用的胺混合物是“81R”和“JMT”。81R和JMT(均由Rohm&Haas生产和售卖)分别是C11-C14个叔烷基伯胺和C18-C22个叔烷基伯胺的混合物。
在一个实施方案中，磷酸或酯的胺盐是C14-C18烷基化的磷酸与Primene81RTM(由Rohm&Haas生产和售卖)的反应产物，所述Primene81RTM是C11-C14个叔烷基伯胺的混合物。
磷酸或酯的胺盐的实例包括异丙基、甲基-戊基(1,3-二甲基丁基或其混合物)、2-乙基己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基或二十烷基磷酸(或二硫代磷酸)与乙二胺、吗啉、2-乙基己胺或Primene81RTM的反应产物、和其混合物。在一个实施方案中，磷酸或酯是具有Primene81RTM或2-乙基己胺的C14-C18-烷基磷酸或酯。
在一个实施方案中，二硫代磷酸可与环氧化物或二醇反应。所述反应产物进一步与磷酸、酸酐或低级酯反应。环氧化物包括脂族环氧化物或氧化苯乙烯。有用的环氧化物的实例包括氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、氧化辛烯、氧化十二烯、氧化苯乙烯等等。在一个实施方案中，环氧化物为氧化丙烯。二醇可以是具有约1-约12，或约2-约6，或约2-约3个碳原子的脂族二醇。二硫代磷酸、二醇、环氧化物、无机磷试剂及使其反应的方法描述于U.S.专利3,197,405和3,544,465。所得到的酸随后可用胺盐化。适合的二硫代磷酸的实例通过在约45分钟的时间内在约58℃下将五氧化磷(约64克)加入到约514克O,O-二(1,3-二甲基丁基)二硫代磷酸羟丙酯(通过使二(1,3-二甲基丁基)二硫代磷酸与约1.3摩尔的氧化丙烯在约25℃下反应制备)中制备。混合物在约75℃下加热约2.5小时，与硅藻土混合并且在约70℃下过滤。滤出物含有约11.8重量％磷，约15.2重量％硫，并且酸值为约87(溴酚蓝)。
在一个实施方案中，抗磨剂包括含有酰胺的二硫代磷酸酯。对于含有酰胺的二硫代磷酸酯的更详细的描述见于US 4,938,884。分子结构的描述见于第2栏，第4-28行。适合的制备实施例公开于实施例1-7(US 4,938,884的第8栏第45行-第10栏第13行)。通常含有酰胺的二硫代磷酸酯通过将二硫代磷酸加入到丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯中制备。
在一个实施方案中，抗磨剂包括含有羧酸的二硫代磷酸酯，例如3-(二戊氧基硫代磷酰基硫基)丙酸甲酯、3-(二丁氧基硫代磷酰基硫基)丙酸甲酯、或其混合物。
在一个实施方案中，抗磨剂包括非离子磷化合物。通常非离子磷化合物可具有+3或+5的氧化值。不同的实施方案包括亚磷酸酯、磷酸酯、或其混合物。
在一个实施方案中，抗磨剂包括非离子磷化合物，所述非离子磷化合物是亚磷酸烃基酯。本发明的烃基取代的亚磷酸酯包括由下式表示的那些亚磷酸酯：
其中每个R”’可独立地为氢或烃基，条件是至少一个R”’是烃基。
R”’的每个烃基可含有至少约2或约4个碳原子。通常，两个R”’基团上存在的碳原子的混合总数可少于约45，少于约35或少于约25。两个R”’基团存在的碳原子数的适合的范围的实例包括约2-约40，约3-约24，或约4-约20。适合的烃基基团的实例包括丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、十二烷基、十四烷基、十六烷基或十八烷基。通常亚磷酸烃基酯在油中可溶或者至少可分散。在一个实施方案中，亚磷酸烃基酯可以是二丁基亚磷酸氢酯或C16-18烷基亚磷酸氢酯。非离子磷化合物的更详细的描述包括US6,103,673的第9栏第48行至第11栏第8行。
在一个实施方案中，抗磨剂包括磷酸酯。适合的磷酸酯的实例包括磷酸三芳基酯例如磷酸三甲苯基酯、磷酸三苯酯、磷酸三-二甲基苯基酯、磷酸三-丁基苯酯、或其混合物。
在一个实施方案中，抗磨剂包括硫代磷酸酯。适合的硫代磷酸酯的实例包括硫代磷酸三芳基酯例如硫代磷酸三甲苯酯、硫代磷酸三苯酯、硫代磷酸三-二甲基苯基酯、硫代磷酸三-丁基苯酯、或其混合物。
抗磨剂可以润滑组合物的约0.0001重量％-约5重量％，或约0.001重量％-约2重量％，或约0.05重量％-约1.5重量％，或约0.1重量％-约1重量％存在。
腐蚀抑制剂
本发明的腐蚀抑制剂还可描述为金属减活剂或黄铜钝化剂。
腐蚀抑制剂的实例包括苯并三唑、1,2,4-三唑、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并噻唑、2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)苯并噻唑、2,5-二(烷基-二硫代-)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)-1,3,4-噻重氮、2-烷基二硫代-5-巯基噻重氮或其混合物的至少一种。在一个实施方案中，腐蚀抑制剂为苯并三唑。在一个实施方案中，腐蚀抑制剂为2,5-二(烷基-二硫代-)-1,3,4-噻重氮。腐蚀抑制剂可单独使用或与其它腐蚀抑制剂组合使用。
苯并三唑可在如下环位置1-或2-或4-或5-或6-或7-的至少一个上含有烃基取代基。烃基基团可含有1-约30，或1-约15，或1-约7个碳原子。在一个实施方案中，腐蚀抑制剂为甲苯基三唑。在一个实施方案中，在位置4-或5-或6-或7-处取代的烃基苯并三唑可进一步与醛和仲胺反应。
进一步与醛和仲胺反应的适合的烃基苯并三唑的实例包括N,N-二(庚基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺、N,N-二(壬基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺、N,N-二(癸基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺、N,N-二(十一烷基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺、N,N-二(十二烷基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺、N,N-二(2-乙基己基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺和其混合物。在一个实施方案中，腐蚀抑制剂是N,N-二(2-乙基己基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-六亚甲基四胺。
在一个实施方案中，腐蚀抑制剂是2,5-二(烷基-二硫代)-1,3,4-噻重氮。2,5-二(烷基-二硫代)-1,3,4-噻重氮的烷基含有1-约30，或约2-约25，或4-约20，或约6-约16个碳原子。适合的2,5-二(烷基-二硫代)-1,3,4-噻重氮的实例包括2,5-二(叔辛基-二硫代)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(叔壬基-二硫代)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(叔癸基-二硫代)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(叔十一烷基-二硫代)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(叔十二烷基-二硫代)-1,3,4-噻重氮、或其混合物。
腐蚀抑制剂可以润滑组合物的约0.0001重量％-约5重量％，或约0.0001重量％-约0.5重量％，或约0.0001重量％-约0.1重量％，或约0.0005重量％-约0.05重量％存在。
润滑粘度的油
润滑组合物包括润滑粘度的油。所述油包括天然和合成的油、衍生自加氢裂化、氢化和加氢精制、未精炼、精炼和再精炼的油的油及其混合物。
未精炼的油是通常在不存在(或存在很少)另外的纯化处理的情况下由天然或合成来源直接获得的那些油。
精炼油类似于未精炼的油，除了他们在一个或多个纯化步骤中已进一步处理以提高一个或多个性能。纯化技术是本领域已知的并且包括溶剂提取、二次蒸馏、酸或碱提取、过滤、渗透等等。
再精炼的油还称作回收或再加工的油，并且通过类似用于获得精炼油的方法获得并且经常通过为了除去失效的添加剂和油裂化产品的技术另外加工。
制备本发明的润滑剂有用的天然油包括动物油、植物油(例如，蓖麻油、猪油)、矿物润滑油例如液体石油和石蜡、脂环烃或混合的石蜡-脂环烃类型的溶剂处理的或酸处理的矿物润滑油和衍生自煤或页岩的油或其混合物。
合成润滑油是有用的并且包括烃油例如聚合的共聚的烯烃(例如，聚丁烯、聚丙烯、丙烯异丁烯共聚物)；聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)、和其混合物。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)；聚苯(例如，联苯、联三苯、烷基化聚苯)；烷基化二苯基醚和烷基化二苯基硫醚和其衍生物、类似物和同系物或其混合物。
其它合成润滑油包括多元醇酯(例如)、二酯、含有磷的酸的液体酯(例如，磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、和癸烷磷酸的二乙酯)、和聚合四氢呋喃。合成油可通过Fischer-Tropsch反应生产并且通常可以是加氢异构化的Fischer-Tropsch烃或蜡。在一个实施方案中，油可以通过Fischer-Tropsch气体-液体合成方法以及其它气体-液体油制备。
润滑粘度的油还可以如American Petroleum Institute(API)Base OilInterchangeability Guidelines中所规定的那样定义。五类原油如下：第I类(硫含量>0.03重量％，和/或<90重量％饱和度，粘度指数80-120)；第II类(硫含量≤0.03重量％，和≥90重量％饱和度，粘度指数80-120)；第III类(硫含量≤0.03重量％，和≥90重量％饱和度，粘度指数≥120)；第IV类(所有的聚α烯烃(PAOs))；和第V类(所有未包括在第I、II、III或IV类中的其它原油)。润滑粘度的油包括API第I类、第II类、第III类、第IV类、第V类油或其混合物。通常润滑粘度的油是API第I类、第II类、第III类、第IV类油或其混合物。任选地，润滑粘度的油通常为API第II类、第III类或第IV类油或其混合物。
存在的润滑粘度的油的量通常为从100重量％中减去聚合物、抗磨剂、腐蚀抑制剂和其它性能添加剂之后剩余的差额。
润滑组合物可呈浓缩物和/或完全配制的润滑剂的形式。如果聚合物、抗磨剂和腐蚀抑制剂呈浓缩物(其可与另外的油组合形成完全或部分精制的润滑剂)的形式，组份(a)、(b)和(c)(即聚合物、抗磨剂；和腐蚀抑制剂)与润滑粘度的油和/或稀释油的比率包括1:99-99:1，或80:20-10:90，以重量计。
其它性能添加剂
本发明的组合物任选另外包括至少一种其它性能添加剂。其它性能添加剂包括分散剂、去垢剂、不同于聚合物(即本发明的组分(a))的粘度指数改进剂(即，粘度改性剂)、抗氧剂、泡沫抑制剂、破乳化剂、倾点下降剂、泡沫抑制剂、羧酸或酸酐、和其混合物。
在无油的基础上存在其它性能添加剂化合物的总的混合量可包括组合物的0重量％-约25重量％，或约0重量％-约10重量％，或约0.005重量％-约5重量％，或约0.005重量％-约1重量％，或约0.005重量％-约0.5重量％。尽管可能存在一种或多种其它性能添加剂，其它性能添加剂通常以相对彼此不同的量存在。
适合的分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂(例如N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺)、Mannich分散剂、含有酯的分散剂、脂肪烃基单羧酸类酰化剂与胺或氨的缩合产物、烷基氨基酚分散剂、烃基氨分散剂、聚醚分散剂、聚醚胺分散剂、在不同的实施方案中，分散剂可以是琥珀酰亚胺、琥珀酸酯或Mannich分散剂。
在一个实施方案中，琥珀酰亚胺分散剂包括聚异丁烯琥珀酰亚胺，其中聚异丁烯的数均分子量为约400-约5000。
琥珀酰亚胺分散剂及其制备方法在U.S.专利4,234,435和3,172,892中更完整地进行描述。
烃基胺分散剂是烃基取代的胺。烃基取代的胺可以如U.S.专利5,407,453中所述通过在碱例碳酸钠的存在下加热氯化烯烃或聚烯烃例如氯化聚异丁烯与胺例如乙二胺的混合物形成。
在一个实施方案中，本发明另外包括至少一种衍生自聚异丁烯的分散剂、胺和氧化锌以形成具有锌的聚异丁烯琥珀酰亚胺络合物。具有锌的聚异丁烯琥珀酰亚胺络合物可单独或组合使用。在一个实施方案中，分散剂包括具有锌的聚异丁烯琥珀酰亚胺络合物或其混合物并且在US3,163,603中更详细地描述。
分散剂还可以通过常规方法通过与各种各种试剂的任一种反应进行后处理。所述试剂是硼、脲、硫脲、二巯基噻重氮、二硫化碳、醛类、酮类、羧酸、烃取代的琥珀酸酐、马来酸酐、腈类、环氧化物、磷化合物和/或金属化合物。在一个实施方案中，分散剂为硼酸化分散剂。通常硼酸化分散剂包括琥珀酰亚胺分散剂，所述琥珀酰亚胺分散剂包括聚异丁烯琥珀酰亚，其中聚异丁烯的数均分子量为140-5000。
分散剂可以润滑组合物的0重量％-约5重量％，或约0.05-约2.5重量％，或约0.1-约1.5重量％存在。
抗氧剂包括钼化合物例如二硫代氨基甲酸钼、硫化烯烃、硫化物例如与氧化丙烯反应的叔壬基硫醇(摩尔比1:1)、位阻酚(2,5-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸丁酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸异辛酯或3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸2-乙基己酯)、胺化合物例如phenylaphanaphthylamine或烷基化二苯基胺(通常为二壬基二苯基胺、辛基二苯基胺、二辛基二苯基胺、丁基辛基二苯基胺、辛基苯乙烯基二苯基胺或二乙基二壬基二苯基胺)。
抗氧剂可以润滑组合物的0-约3重量％，或约0.01-约1.5重量％，或约0.05-约0.8重量％存在。
去垢剂可以是天然或合成的。在一个实施方案中，去垢剂是合成的。
去垢剂可以是苯酚盐、硫化的苯酚盐、磺酸盐、烷基水杨酸盐、salixarate、水杨醇、或其混合物。
在一个实施方案中，去垢剂包括苯酚盐或硫化苯酚盐。
在一个实施方案中，去垢剂包括磺酸盐去垢剂。磺酸盐去垢剂还可以具有腐蚀抑制剂的性能。
组合物的磺酸盐去垢剂包括由式：(R1)k-A-SO3M表示的化合物，其中每个R1为在一个实施方案中含有约6-约40，或约8-约35，或约8-约30，或约8-约20个碳原子的烃基；A可以独立地为环状或非环状的二价或多价烃基；M为氢、金属离子的化合价、铵离子或其混合物；并且k为0-约5的整数，例如0、1、2、3、4、5。在一个实施方案中，k为1、2或3，在另一个实施方案中为1或2并且在另一个实施方案中为2。
在一个实施方案中k为1并且R1为具有约6-约40个碳原子的支化烷基。在一个实施方案中，k为1并且R1为具有约6-约40个碳原子的线形烷基。
适合的R1线形烷基的实例包括辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十五烷基、十六烷基、二十烷基、或其混合物。
当M为金属离子的化合价时，金属可以是单价、二价、三价或所述金属的混合物。当金属为单价时，金属M包括碱金属如锂、钠或钾，并且当金属为二价时，金属M包括碱土金属例如镁、钙或钡。在一个实施方案中，金属为碱土金属。在一个实施方案中，金属为钙。
当A为环状烃基时，适合的基团包括亚苯基或稠合的二环基团例如亚萘基、亚茚基、亚茚满基、亚二环戊二烯基或其混合物。在一个实施方案中，A包括亚萘基环。
在不同的实施方案中，去垢剂为中性或高碱性。在一个实施方案中，去垢剂为中性。
适合的去垢剂的实例包括C8-20-烷基取代的苯磺酸钙、二壬基萘磺酸钙、二癸基萘磺酸钙、二十二烷基萘磺酸钙、二十五烷基萘磺酸钙或其混合物的至少一种。在一个实施方案中，去垢剂包括中性或稍强碱性的二壬基萘磺酸钙、或其混合物。
去垢剂在润滑组合物中以0-约3重量％，或约0.001-约1.5重量％，或约0.01-约0.75重量％存在。
粘度改性剂不同于本发明的聚合物(a)，包括苯乙烯-丁二烯的氢化共聚物、乙烯-丙烯共聚物、聚异丁烯、氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物、氢化异戊二烯聚合物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯、烯基芳基共轭二烯共聚物、聚烯烃、和马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯。常规聚(甲基)丙烯酸酯聚合物可衍生自基本上与针对聚合物臂所定义的相同的单体。但是，常规聚(甲基)丙烯酸酯通常不存在选自卤素、-O-N＝基团和-S-C(＝S)-基团的官能团。在一个实施方案中，本发明的聚合物与常规粘度改性剂混合物。
不同本发明的聚合物(a)的粘度改性剂可以润滑组合物的0重量％-约15重量％，或约0.01-约12重量％，或约0.05-约10重量％，或约0.075-约8重量％存在。
羧酸或其酸酐可含有约10-约400，或约20-约200，或约30-约150个碳原子。
羧酸或其算研可衍生自聚烯烃。聚烯烃可以是均聚物、共聚物或互聚物。聚烯烃可由含有约2-约16，或约2-约8，或约2-约6个碳原子的可聚合单体制备。通常可聚合单体包括丙烯、异丁烯、1-丁烯、异戊二烯、1,3-丁二烯或其混合物的一种或多种。
在一个实施方案中，羧酸或其酸酐、或其衍生物包括琥珀酸、其酸酐、或其羧酸酯。
在一个实施方案中，羧酸或其酸酐包括聚异丁烯琥珀酸或其酸酐。适合的羧酸或其酸酐的更详细的说明描述于EO93/03121，第33页第10行至第37页第20行。
在一个实施方案中，羧酸或其酸酐、或其衍生物包括十二烯基琥珀酸与氧化丙烯的反应产物。
羧酸或其酸酐可以润滑组合物的0重量％-约3重量％，或约0.0001-约3重量％，或约0.001-约1重量％，或约0.01-约0.5重量％存在。
本发明的组合物中还可以使用其它性能添加剂例如泡沫抑制剂，包括丙烯酸乙酯与丙烯酸2-乙基己酯和任选地醋酸乙酯的共聚物；破乳化剂，包括磷酸三烷基酯、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和(氧化乙烯-氧化丙烯)聚合物；倾点下降剂，包括马来酸酐-苯乙烯的酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺；和密封溶胀试剂，包括ExxonNecton-37TM(FN1380)和Exxon Mineral Seal Oil(FN3200)；和分散剂粘度改性剂(通常称作DVM)，包括官能化聚烯烃，例如采用马来酸酐和胺的反应产物官能化的乙烯-丙烯共聚物、采用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯或与胺反应的苯乙烯-马来酸酐共聚物。
工业实用性
本发明的方法用于润滑各种机械装置。机械装置包括内燃机(用于曲轴箱润滑)、液压系统、涡轮系统、循环润滑系统、工业用油系统、齿轮、齿轮箱、自动传送装置或人力操纵传送装置的至少一种。
在不同的实施方案中，机械装置包括液压系统、涡轮系统、循环润滑系统或工业用油系统的至少一种。
以下实施例提供本发明的解释说明。这些实施例是不完全的并且不意指限制本发明的范围。
实施例
制备实施例1(Prep1)在装配有以约28.3L/hr流动的氮气入口、中速机械搅拌器、热电偶和水冷却的冷凝器的容器中制备，所述容器装有约80g的甲基丙烯酸C12-15烷基酯、约20g的甲基丙烯酸甲酯、约0.55g的TrigonoxTM-21(引发剂)、约4.07g的2-十二烷基硫基硫代羰基硫基-2-甲基丙酸十二烷基酯(链转移剂)和约48.2g的油。将容器的内容物在氮气层下搅拌约20分钟以确保充分混合。将氮气流动降低至约14.2L/hr并对混合物进行设置以加热至约90℃约3小时。将约6.05g乙二醇二甲基丙烯酸酯加入到容器中并在约90℃下将该混合物搅拌另外约3小时。所得到的产物为聚合物的混合物并且随后将其冷却至室温。主要的产物馏分特征为重均分子量为约283,300g/mol并且数均分子量为约215,900g/mol。据信聚合物具有至少9个聚合物臂(含有约80重量％甲基丙烯酸C12-15烷基酯、约20重量％甲基丙烯酸甲酯)并且转化为星形聚合物的转化率为72％，具有28％未偶联的线形聚合物链。
比较例1(CE1)是在装配有以约28.3L/hr流动的氮气入口、中速机械搅拌器、热电偶和水冷却的冷凝器的容器中制备的线形聚甲基丙烯酸酯，所述容器装有约381.4g的甲基丙烯酸C12-15烷基酯、约62.28g的甲基丙烯酸甲酯、约110.9g的油、约3.12g的TrigonoxTM-21引发剂和3.12g的正十二烷基硫醇。将三分之一的容器内容物转移到另一个容器中，所述容器装配有机械塔顶搅拌器、水冷却的冷凝器、热电偶、外加漏斗和氮气入口。将容器的内容物在氮气层下搅拌约30分钟(流速为约28.3L/hr。然后在氮气流动速率为约14.2L/hr的情况下将容器加热至约110℃。在反应温度达到放热峰之后，在约90分钟的时间内将剩余三分之二的2/3单体混合物(来自第一个容器)通过外加漏斗加入，在将容器冷却至约110℃直至反应结束。将容器装入在约1.8g油中的约0.2gTrigonoxTM21并且搅拌约1小时。该步骤重复3次。将容器的内容物在冷却至室温之前搅拌约1小时。所得到的聚合物特征为重均分子量为36,600g/mol并且数均分子量为19,900g/mol。
制备含有Prep1或CE1的聚合物、其它添加剂和原油的液压系统润滑组合物。润滑组合物1(LC1)含有约6.18重量％Prep1并且进一步含有总量为约0.85重量％的所有的其它添加剂(即，含有锌的抗磨剂、苯并三唑腐蚀抑制剂、萘磺酸盐、抗氧剂、苯酚盐去垢剂、消泡剂、分散剂和约0.2重量％的聚丙烯酸酯倾点下降剂)。对比润滑组合物(RLC1)与LC1相同，除了使用约8.2重量％的CE1的聚合物并因此减少原油。
润滑组合物通过在约100℃和在约40℃下测定动态粘度(通过利用ASTM方法D445)进行评价。粘度指数(VI)还通过利用ASTM方法D2270测定。获得的结果如下：
| 测试 | LC1 | RLC1 |
| 100℃下的动态粘度(mm2/s) | 8.2 | 8.0 |
| 40℃下的动态粘度(mm2/s) | 47.3 | 45.1 |
| 粘度指数 | 149 | 153 |
润滑组合物还通过KRL锥形轴承剪切稳定性试验测定进行剪切。在约5000N载荷下在约140℃和在约1450rpm下使仪器运转约20小时。由试验获得的粘度数据在ASTM方法D445中描述。获得的结果为：
润滑组合物使用ASTM方法D4310进行评价。测试评价了抑制矿物油基汽轮机润滑剂和抗磨液压润滑剂腐蚀铜催化剂金属和在升温下在水、氧气和铜和铁金属的存在下在操作过程中形成淤泥的趋势。在约95℃下测试时间为约1000小时。获得的结果如下：
| 测量的D4310测试参数 | 测试合格极限 | LC1 | RLC1 |
| 淤泥堆积 | 100mg(max) | 82.6 | 80.8 |
| 油中的铜 | 144.7 | 140.4 | |
| 水中的铜 | 3 | 15.1 | |
| 淤泥中的铜 | 10.8 | 27.45 | |
| 铜的总量 | 200mg(max) | 158.5 | 182.95 |
| 铜等级 | 1B | 4A | |
| 钢等级 | 高度光泽 | 无光泽 |
获得的数据显示在保持适于液压系统的润滑性能的同时本发明的润滑组合物比比较例在较低处理速率下提供了改进的动态粘度。
在针对其各种实施方案对本发明进行解释时，在阅读说明书时应理解其各种改进对于本领域技术人员变得显而易见。因此，应理解本文公开的本发明意指覆盖诸如落入附加的权利要求的范围的改进。
Claims (35)
1.一种润滑组合物，所述润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
2.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物含有约20重量％或更多，或大于50重量％，或约55重量％或更多，或约70重量％或更多，或约95重量％或更多的单乙烯基单体。
3.权利要求1的润滑组合物，其中剪切稳定指数为约20-约90，或约30-约60。
4.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物的重均分子量为约100,000-约800,000，或约120,000-700,000。
5.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物为共聚物。
6.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物具有支化、梳状、放射状或星形结构。
7.权利要求6的润滑组合物，其中聚合物具有放射状或星形结构。
8.权利要求1的润滑组合物，其中润滑组合物另外包括线形聚合物链的组份。
9.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物具有无规、锥形、二嵌段、三嵌段或多嵌段结构。
10.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物衍生自20重量％或更多的单乙烯基单体，并且其中聚合物的重均分子量为约50,000-约1,000,000，并且其中聚合物具有放射状或星形结构。
11.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物由RAFT、ATRP、硝基氧作为媒介、或阴离子聚合方法获得。
12.权利要求11的润滑组合物，其中聚合物由RAFT、ATRP或阴离子聚合方法获得。
13.权利要求12的润滑组合物，其中聚合物由RAFT或ATRP聚合方法获得。
14.权利要求13的润滑组合物，其中聚合物由RAFT聚合方法获得。
15.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物包括(a)衍生自包括：(i)乙烯基芳族单体；和(ii)羧酸单体或其衍生物的单体的聚合物；(b)聚(甲基)丙烯酸酯；(c)官能化聚烯烃；(d)乙烯醋酸乙烯酯共聚物；(e)富马酸酯共聚物；(f)衍生自(i)α-烯烃和(ii)羧酸单体或其衍生物的共聚物；或(g)其混合物的至少一种。
16.权利要求15的润滑组合物，其中聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。
17.权利要求16的润滑组合物，其中聚甲基丙烯酸酯衍生自单体组合物，所述单体组合物包括：
(a)约50重量％-约100重量％的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基团具有约10-约20，或约12-约15个碳原子；
(b)0重量％-约40重量％的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基团具有约1-约9个碳原子；和
(c)0重量％-约10重量％的含氮单体。
18.权利要求1的润滑组合物，其中聚合物以润滑组合物的约0.01-约12重量％，或约0.075-约8重量％存在。
19.权利要求1的润滑组合物，其中抗磨剂可以是含有灰分的。
20.权利要求1的润滑组合物，其中抗磨剂可以是无灰分的。
21.权利要求1的润滑组合物，其中抗磨剂包括(i)非离子磷化合物；(ii)磷化合物的胺盐；(iii)磷化合物的铵盐；(iv)磷化合物的单价金属盐；或(v)(i)、(ii)、(iii)或(iv)的混合物的至少一种。
22.权利要求1的润滑组合物，其中抗磨剂包括二烷基二硫代磷酸金属盐或二烷基磷酸金属盐。
23.权利要求1的润滑组合物，其中抗磨剂可以润滑组合物的约0.0001重量％-约5重量％，或约0.1重量％-约1重量％存在。
24.权利要求1的润滑组合物，其中腐蚀抑制剂的实例包括苯并三唑、1,2,4-三唑、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并噻唑、2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)苯并噻唑、2,5-二(烷基-二硫代-)-1,3,4-噻重氮、2,5-二(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)-1,3,4-噻重氮、2-烷基二硫代-5-巯基噻重氮或其混合物的至少一种。
25.权利要求1的润滑组合物，其中腐蚀抑制剂包括苯并三唑或2,5-二(烷基-二硫代-)-1,3,4-噻重氮的至少一种。
26.权利要求1的润滑组合物，其中腐蚀抑制剂以润滑组合物的约0.0001重量％-约5重量％，或约0.0005重量％-约0.05重量％存在。
27.权利要求1的润滑组合物，其另外包括去垢剂。
28.权利要求27的润滑组合物，其中去垢剂包括苯酚盐、硫化苯酚盐或磺酸盐的至少一种。
29.权利要求28的润滑组合物，其中磺酸盐包含亚萘基环。
30.权利要求27的润滑组合物，其中磺酸盐包括二壬基萘磺酸钙、二癸基萘磺酸钙、二十二烷基萘磺酸钙、二十五烷基萘磺酸钙或其混合物的至少一种。
31.权利要求27的润滑组合物，其中磺酸盐以约0.001-约1.5重量％，或约0.01-约0.75重量％存在。
32.一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)约0.0001重量％-约5重量％的抗磨剂；
(c)约0.0001重量％-约5重量％的腐蚀抑制剂；
(d)约0重量％-约3重量％的去垢剂；和
(e)约87重量％-约99.98％的润滑粘度的油。
33.一种润滑组合物，该组合物包括：
(a)约0.1-约15重量％具有放射状或星形结构的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
34.一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置为液压系统，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有(i)重均分子量为约120,000-约700,000；和(ii)剪切稳定性指数为约30-约60的聚合物；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
35.一种包括将润滑组合物供给到机械装置的润滑机械装置的方法，其中机械装置为液压系统，并且其中润滑组合物包括：
(a)约0.001-约15重量％具有重均分子量为约50,000-约1,000,000的聚合物，其中聚合物具有放射状或星形结构；
(b)抗磨剂；
(c)腐蚀抑制剂；和
(d)润滑粘度的油。
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