CN104277893A - 一种润滑油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种润滑油组合物；按占基础油总重量的百分比计由以下组分组成：金属类清净剂0.05%-0.2%、丁二酰亚胺类无灰分散剂0.5%-6%、含硫抗磨剂0.005%-0.1%、黏度指数改进剂5%-12%、磷酸盐或亚磷酸盐0.005%-0.05%、基础油100%；本润滑油组合物的100℃运动黏度为4-12mm2/s,更适宜为5.5-8.5mm2/s，黏度指数通常大于160，S含量100ppm，S/P比小于1，-40℃布氏黏度小于10,000mPas，具有优异的抗磨、抗疲劳特性，同时还具有非常好的低温流动特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑油组合物，特别是适用于自动传动系统的抗磨特性优异、低温流动特性好的润滑油组合物。
背景技术
近年来，对自动变速箱、双离合器变速箱和连续可变变速器等传动系统中使用的润滑油技术指标要求越来越高，这包括热氧化稳定性、抗摩擦特性、抗疲劳特性和低温黏度特性，特别是低温黏度的减小和低温流变性的改进。
随着变速箱向轻质化和小型化方向的发展，一些特殊的变速器正寻求能量传递能力的改进，以提高发动机的功率输出。应用在变速箱的传动液被要求减小轴承表面的磨损和疲劳，以保持高水平的润滑能力。对无级变速箱，由于发动机的输出功率的增加，金属滑轮和金属皮带之间的扭矩传递也得到增加，因此，变速器润滑油要求有防止金属表面磨损和疲劳的特性。对于双离合变速箱，由于同时兼有自动变速箱和手动变速箱的特点，除基本的自动传动液功能外，还要求具有较好的抗齿轮磨损能力以及良好的同步器性能。此外，自动变速箱、连续可变变速箱以及双离合变速箱都有可能在-10℃甚至更低的低温环境下运行，因此也要提高润滑油的低温性能，以改善在低温环境下的启动性能和燃油经济性。一般地，润滑油的低温性能可以通过降低基础油黏度或成品油黏度来改进，但基础油黏度的减小通常会降低油品的抗磨损性能。所以，兼具良好的低温性能和优异的抗磨性是润滑油技术急需解决的问题。虽然可以使用多种基础油及添加剂，如抗氧剂、清净分散剂、抗磨剂、摩擦改进剂、粘指剂、抗泡剂等来调和润滑油，提高低粘润滑油的抗磨性，但存在硫和磷的含量偏高，通常活性S原子含量大于0.02%,S/P原子比大于5等不足，低温性能也需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有硫和磷含量低、S/P比小、抗磨性强、低温流动性好的润滑油组合物。
本发明的技术解决方案是：一种润滑油组合物，其特征在于包括以下组分和含量（占基础油总重量的百分比）：金属类清净剂0.05%-0.2%、丁二酰亚胺类无灰分散剂0.5%-6%、含硫抗磨剂0.005%-0.1%、黏度指数改进剂5%-12%、磷酸盐或亚磷酸盐0.005%-0.05%、基础油100%；
其中：基础油的100℃黏度为3.2-5.5mm2/s，倾点小于-15℃，链烷烃含量大于50%，诺亚克法（NOACK法）蒸发损失小于10%；丁二酰亚胺类无灰分散剂为普通的丁二酰亚胺类无灰分散剂和含硼的丁二酰亚胺类无灰分散剂按任意比例混合而成，成品中的硼含量在100～200ppm之间；黏度指数改进剂的平均分子量大于50000。
所述的基础油是由2种或2种以上II/III类润滑油基础油按任意比例配制成混合基础油。
所述的基础油的倾点小于-20℃。
所述的金属类清净剂为磺酸盐清净剂或硫化烷基酚盐清净剂或水杨酸盐清净剂。
所述的丁二酰亚胺类无灰分散剂的分子结构中至少有一个烷基或烯基的丁二酰亚胺，其碳原子个数为40-400个。
所述的含硫抗磨剂为含噻二唑类基团的抗磨剂，包含1-30个碳原子的烃族化合物及衍生物，其中硫含量大于等于10%，其分子式为其中R1为C4-C16直链或支链烷基，R2为CH2N（CxH2x+1)2，x为4-12。
黏度指数改进剂为非分散型或∕和分散型的聚甲基丙烯酸酯。
在润滑油组合物中还可以添加摩擦改进剂或／和抗氧化剂或／和金属减活剂或／和防锈剂或／和降凝剂或／和橡胶膨胀剂，总添加量为基础油总重量的0.0-0.8%。
本发明提供的润滑油组合物，其基础油可以是一种或两种以上APIII/III类润滑油基础油的混合，最好是选用两种以上API II/III类润滑油基础油的混合，其100℃黏度不能超过5.5mm2/s，超过将影响低温黏度特性，也不能小于3.2mm2/s，黏度过低会影响油膜强度破坏摩擦特性，同时蒸发损失会增大。基础油的倾点在-15℃以下，更适宜为-20℃以下，使用倾点小于-20℃的基础油可以使润滑油具有更好的低温黏度特性。基础油的链烷烃含量大于50%，它能改善低温黏度特性和抗疲劳特性，得到更好的黏温性能。基础油的硫含量通常小于0.1%，氮含量通常小于5ppm，更适宜小于3ppm，以使润滑油产生更好的热/氧化安定性。基础油的黏度指数大于100。基础油的NOACK蒸发损失小于10%，通常NOACK蒸发损失在2%-10%。
所述的金属类清净剂为磺酸盐清净剂、硫化烷基酚盐清净剂、水杨酸盐清净剂，其含量是0.05%-0.2%，更适宜为0.08%-0.15%。配方中使用磺酸盐清净剂可以是中性、碱性、过碱性的金属磺酸盐或混合物，最好选用磺酸钙清净剂或磺酸镁清净剂，其碱值在0-500mgKOH/g范围内，适宜的碱值为100-450mgKOH/g，更适宜为200-300mgKOH/g，用以增强扭矩承载力和换挡特性。水杨酸盐清净剂的最好使用金属盐，尤其是碱性的金属盐，金属盐中应含有镁和钙以及一或两个烯基，碳原子含量为1-30个，其碱值通常为0-500mgKOH/g，更适宜为20-300mgKOH/g，特别适宜为100-200mgKOH/g，用以增强换挡特性和抗颤抖特性。硫化烷基酚类清净剂为碱性的金属盐，特别是烷基酚的镁盐和/或钙盐，其碱值通常为0-500mgKOH/g，更适宜为20-250mgKOH/g。用以增强抗磨性和抗氧化特性。根据油品的性能进行选择使用磺酸盐清净剂、水杨酸盐清净剂、硫化烷基酚盐或相互配伍实现油品的平衡，改善润滑油的性能，使润滑油具有更好的抗疲劳特性、扭矩承载力、换挡特性和抗颤特性。
对磺酸盐的结构没有特别的规定，这些磺酸盐可以包含碱性的金属或碱性的金属盐，尤其是镁盐和/或钙盐，烷基芳烃磺酸，通过磺化分子量在100-1500，尤其是200-700的烷基芳烃化合物得到，例如石油磺酸和合成磺酸。碱性的金属磺酸盐不仅包括上述提及的烷基芳烃化合物磺酸化得到的金属磺酸盐，也包括碱性金属的氧化物和氢氧化物，比如镁和/或钙或对碱性金属磺化得到的钠盐和钾盐。碱性的碱性金属磺酸盐通过加热溶于水中的中性碱性金属盐和过量的碱性金属盐或碱性金属的氧化物和氢氧化物获得。碳酸化的过碱性碱性金属磺酸盐和硼酸化的过碱性碱性金属磺酸盐通过中性的碱性金属磺酸盐与碱性金属碱在碳酸和/或硼酸混合物中反应获得。
丁二酰亚胺类无灰分散剂为普通的丁二酰亚胺类无灰分散剂和含硼的丁二酰亚胺类无灰分散剂按任意比例混合而成。将普通的丁二酰亚胺类分散剂与甲基苯三唑、硼酸、水按1000:15-45:40-80:15-45重量比混合，在100-200℃的温度条件下加热2-4小时，经减压脱除水挥发性物质后得到改性的含硼的丁二酰亚胺分散剂。丁二酰亚胺类无灰分散剂加剂量适宜为0.5%-6%，更适宜为3%-5.5%。成品中的硼含量在100～200ppm之间，它可以以一种平衡的方式改进润滑油的抗磨特性和抗疲劳周期，改善扭矩承载力、换挡特性和抗颤性能。
含硫类抗磨剂为含噻二唑类的基团、包含1-30个碳原子的烃族化合物及衍生物，其中硫含量大于10%。噻二唑衍生物具有多齿配位的功能，在离合器部件表面能形成吸附膜，从而提高抗磨性能，并且对铜等金属不易造成腐蚀。其中2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的衍生物应用最普遍，结构为
或
或等，R为C8-C18直链或支链烷基，均表现出优异的抗磨性能。本发明中含硫类抗磨剂是通过仲胺与2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或2-巯基-5-烷基硫代1,3,4-噻二唑在甲醛和酸催化剂的存在下，在25-150℃进行缩合反应得到的。产物中含有以下结构的化合物，其中R1为C4-C16直链或支链烷基，R2为CH2N（CxH2x+1)2，x为4-12。
黏度指数改进剂的含量为4%-12%，更适宜为6%-8%，平均分子量大于50000，黏度指数改进剂为非分散型或∕和分散型的聚甲基丙烯酸酯，最好由非分散型和分散型聚甲基丙烯酸酯按任意比例混合配制，以增强润滑油黏度指数、低温黏度特性和抗疲劳特性。
还可以在本发明的润滑油组合物中添加摩擦改进剂，进一步改善润滑油的摩擦特性，摩擦改进剂的含量为0.01%-5%，更适宜为0.03%-3.0%。可以是胺类或酰亚胺类或氨基化合物或脂肪酸类摩擦改进剂，其分子结构里至少包含一个6-30个碳原子的烷基或烯基或直链烷基或直链烯基。
还可以在本发明的润滑油组合物中添加抗氧化剂，抗氧化剂的加剂量为0.01%-5%。抗氧化剂包括烷基酚，如2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚；酚类，如亚甲基-4,4-二联酚（2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚）；萘胺，如苯基-α-萘胺；二苯胺；具有单元或多元醇的脂肪酸（丙酸）酯（3,5-二叔丁基-4-羟苯基），可用的醇包括甲醇、十八醇、1,6-己烷、新戊二醇、羟乙基硫醚、三甘醇和季戊四醇；吩噻嗪；有机金属抗氧化剂如钼、铜和锌；和它们的混合物。
还可以在本发明的润滑油组合物中添加金属减活剂，加剂量是0.005%-0.5%，包括苯三唑类和噻二唑类化合物，更适宜使用苯三唑类化合物，这些金属减活剂中，尤其适用的是甲基苯三唑衍生物。
还可以在本发明的润滑油组合物中防锈剂，加剂量0.005%-0.2%，包括丁烯二酸、丁烯二酸酯、多元醇酯、石油磺酸盐和二壬基萘磺酸盐。
还可以在本发明的润滑油组合物中降凝剂，加剂量0.005%-10%，包括应用于润滑油基础油的聚甲基丙烯酸酯
还可以在本发明的润滑油组合物中橡胶膨胀剂，加剂量0.005%-10%，包括芳香类和酯类的橡胶膨胀剂。
还可以在本发明的润滑油组合物中抗泡剂，加剂量0.0005%-0.01%，包括硅类抗泡剂如二甲基硅油、氟硅氧烷。
还可以在本发明的润滑油组合物中磷酸盐或亚磷酸盐，加剂量0.005%-0.2%。
本发明的特点是：采用磷酸盐或亚磷酸盐与噻二唑类化合物复配，并结合含硼的丁二酰亚胺类无灰分散剂，在基本保持磷含量的同时，有效的降低了硫含量，形成的硫和磷含量低、S/P比小的润滑油组合物具有优异的抗磨、抗疲劳特性，同时还具有非常好的低温流动特性。尤其适合在自动传动机构、双离合器和连续可变变速器以及手动变速箱等传动系统上使用。同时因具有优秀的传动液特性，也适用于自动和手动变速箱的润滑，以及其他汽车、建筑机械、农用机械的齿轮的润滑。试验表明，润滑油组合物的100℃运动黏度为4-12mm2/s,更适宜为5.5-8.5mm2/s。黏度指数通常大于160，S含量100ppm，S/P比小于1，-40℃布氏黏度小于10,000mPas，FZG抗磨等级优于12级，明显优于已有润滑油组合物。
具体实施方式
实施例中采用三种API标准润滑油基础油混合作为基础油，对每种API润滑油基础油的性能要求见表2.
表2实施例使用的API润滑油基础油的物性数据
实施例1-4的组分和按基础油总重量的百分比含量为见表3。
其他添加剂包括：摩擦改进剂、抗氧化剂、金属减活剂、防锈剂、降凝剂、橡胶膨胀剂。按上面给出的使用量选择加入，使用量控制在基础油总量的0.8%。
上述实施例配制成的产品中硼含量在100～200ppm之间。
本发明不限于上述实施例，可以在其限定的范围内配制。
根据上述配方配制的润滑油组合物以及市售双离合变速箱润滑油进行下列的测试，得出测试结果列于表4。
表4润滑油组合物的性能
润滑油组合物以及市售双离合变速箱润滑油进行下列的测试，得出测试结果。
（1）低温黏度特性
每一个样品的-40℃布氏黏度按照ASTM D2983方法测试。在测试中，布氏黏度越低的油样低温流变性越优秀。
（2）抗磨损特性
ASTM5182润滑油承载能力的评价FZG试验机法
实验条件：A/8.3/90
实验参数：
该方法使用FZG齿轮试验机评定润滑油的承载能力，试验机采用逐级增加载荷直至达到失效级别，第4级后需要控制启动时油温为90℃.以后各级载荷需要同时记录试验结束时油温，并检查小齿轮的表面损坏情况，记录齿面损坏类型和宽度。如果16个齿面所有总胶合磨损或擦伤宽度大于或等于一个齿面宽度（20mm），试验失效，该载荷级别为失效级。运行试验直到试验失效，如果运行12级后仍未失效，需终止试验，此时试验结果为12级未失效。
（3）NOACK蒸发损失
每一个样品的蒸发损失采用SH/T0059方法进行测量，实验条件修正为200°C，一个小时。蒸发损失越小，说明样品的质量越好。
Claims (8)
1.一种润滑油组合物，其特征在于：按占基础油总重量的百分比计由以下组分组成：金属类清净剂0.05%-0.2%、丁二酰亚胺类无灰分散剂0.5%-6%、含硫抗磨剂0.005%-0.1%、黏度指数改进剂5%-12%、磷酸盐或亚磷酸盐0.005%-0.05%、基础油100%；
其中：基础油的100℃黏度为3.2-5.5mm2/s，倾点小于等于-15℃，链烷烃质量大于等于50%，诺亚克法蒸发损失小于等于10%；丁二酰亚胺类无灰分散剂为普通的丁二酰亚胺类无灰分散剂和含硼的丁二酰亚胺类无灰分散剂按任意比例混合而成，成品中的硼质量在100～200ppm之间；黏度指数改进剂的平均分子量大于等于50000。
2.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：所述的基础油是由2种或2种以上II/III类润滑油基础油按任意比例配制成混合基础油。
3.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：所述的基础油的倾点小于等于-20℃。
4.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：所述的金属类清净剂为磺酸盐清净剂或硫化烷基酚盐清净剂或水杨酸盐清净剂。
5.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于；所述的丁二酰亚胺类无灰分散剂的分子结构中至少有一个烷基或烯基的丁二酰亚胺，其碳原子个数为40-400个。
6.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：所述的含硫抗磨剂为含噻二唑类基团的抗磨剂，包含1-30个碳原子的烃族化合物及衍生物，其中硫含量大于等于10%，其分子式为其中R1为C4-C16直链或支链烷基，R2为CH2N（CxH2x+1)2，x为4-12。
7.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：黏度指数改进剂为非分散型或∕和分散型的聚甲基丙烯酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种润滑油组合物，其特征在于：在润滑油组合物中添加摩擦改进剂或／和抗氧化剂或／和金属减活剂或／和防锈剂或／和降凝剂或／和橡胶膨胀剂，总添加量为基础油总重量的0.8%。
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