CN105026534A - 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，其包含：(i)基础油；(ii)非有机硅消泡剂；和(iii)一种或多种性能添加剂；其中所述组合物具有100℃下16.3mm2/s或更低的运动粘度(根据ASTM？D445)、-30℃下至多6600cP的低温启动粘度(ASTM？D5293)和根据CEC-L-40-93至多11％的NOACK挥发性。

Description

润滑组合物
本发明涉及一种特定用于内燃机、特别是客车或轻型厢式货车中使用的内燃机的曲轴箱中的润滑组合物，其包含基础油和一种或多种性能添加剂。
实践中已知用于曲轴箱发动机的各种润滑组合物。已知的曲轴箱发动机油的缺点在于，尤其是当它们是基于常规的矿物第III类基础油时，它们可能具有不期望的燃料经济学油性能值，这对于混合以降低SAE J300粘度等级是成问题的。已知的曲轴箱发动机油的又一问题在于，对于磨损性能和NOACK挥发性中的一者或多者，特别是当混合以降低SAE J300粘度等级时，它们可能具有不期望的性质。
已努力通过用非矿物油第III类基础油如费-托(Fischer-Tropsch)衍生基础油配制来克服上述问题。WO2010020653公开了在润滑组合物中使费-托基础油。WO2010020653的实施例1的组合物，当与对比例1的组合物(使用第III类矿物基础油)相比时，显示出令人惊奇地低的NOACK挥发性。
然而，已发现在低粘度制剂如OW-30和OW-40发动机油中，使用费-托基础油靠自身可能不足以提供此类制剂所需的低NOACK挥发性值。
进一步降低NOACK挥发性的一个途径是除费-托衍生基础油外还使用聚α烯烃基础油的组合。然而，聚α烯烃基础油较昂贵并因此希望找到一种降低OW-30和OW-40制剂、特别是包含费-托衍生基础油的那些制剂的NOACK挥发性的替代途径。
已令人惊奇地发现，通过在润滑制剂中包含非有机硅消泡剂，NOACK挥发性可被降低至所期望的水平。
因此，根据本发明，提供了一种润滑组合物，其包含：
(i)基础油；
(ii)非有机硅消泡剂；和
(iii)一种或多种性能添加剂；
其中所述润滑组合物具有100℃下16.3mm2/s或更低的运动粘度(根据ASTM D445)、-30℃下至多6600cP的低温启动粘度(crankingviscosity)(ASTM D5293)和根据CEC-L-40-93至多11％的NOACK挥发性。
根据本发明的另一个方面，提供了使用非有机硅消泡剂用于降低润滑组合物、特别是其中包含费-托基础油的润滑组合物的NOACK挥发性。
本发明的另一个重要优点在于所述润滑组合物具有期望地低的冷启动粘度(即，根据ASTM D 5293的动态粘度)，即，-30℃下至多6600cP的启动粘度(ASTM D5293)。
本发明的一个优点在于允许配制替代的SAE J300 OW-30和OW-40曲轴箱发动机油。
对用于根据本发明的润滑组合物中的基础油没有特别的限制，并可便利地使用各种常规的矿物油、合成油以及天然衍生的酯如植物油，前提条件是满足对根据本发明的润滑剂组合物的要求。
本发明中使用的基础油可适宜地包含一种或多种矿物油和/或一种或多种合成油的混合物；因此，根据本发明，术语“基础油”可指含有超过一种基础油的混合物。矿物油包括液体石油及溶剂处理的或酸处理的石蜡、环烷或混合石蜡/环烷类型的矿物润滑油，其可通过加氢精制过程和/或脱蜡进一步精制。
用于本发明的润滑油组合物中的合适的基础油为第III类矿物基础油、第IV类聚-α烯烃(PAO)、第III类费-托衍生基础油以及它们的混合物。
本发明中的“第III类”和“第IV类”基础油意指根据美国石油学会(API)对类别III和IV的定义的润滑油基础油。这些API类别定义在API出版物1509第15版附录E(2002年4月)中。
费-托衍生基础油是本领域已知的。术语“费-托衍生”意指基础油为费-托过程的合成产物或衍生自费-托过程的合成产物。费-托衍生基础油也可被称为GTL(天然气制油(gas-to-liquids))基础油。可便利地用作本发明的润滑组合物中的基础油的合适的费-托衍生基础油有例如EP 0 776 959、EP 0 668 342、WO 97/21788、WO 00/15736、WO 00/14188、WO 00/14187、WO 00/14183、WO 00/14179、WO00/08115、WO 99/41332、EP 1 029 029、WO 01/18156和WO 01/57166中所公开的那些。
合成油包括烃油如烯烃低聚物(包括聚α烯烃基础油；PAO)、二元酸酯、多元醇酯、聚亚烷基二醇(PAG)、烷基萘和脱蜡的蜡质异构体。可适宜地使用Shell Group以名称“Shell XHVI”(商标)出售的合成烃基础油。
聚-α烯烃基础油(PAO)及其制造是本领域熟知的。可用在本发明的润滑组合物中的合适的聚-α烯烃基础油可衍生自线形C2至C32、优选C6至C16的α烯烃。所述聚-α烯烃的特别优选的原料为1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯和1-十四烯。
优选地，用于根据本发明的润滑组合物中的基础油包含费-托衍生基础油。
鉴于PAO高的制造成本，对费-托衍生基础油比对PAO基础油有着更强的使用偏好。因此，优选地，基础油含超过50重量％、优选超过60重量％、更优选超过70重量％、甚至更优选超过80重量％、最优选超过90重量％的费-托衍生基础油。在一个尤其优选的实施方案中，不超过5重量％、优选不超过2重量％的基础油不为费-托衍生基础油。在本文中一个优选的实施方案中，润滑组合物基本上不含聚α烯烃基础油，即不超过2重量％的基础油为聚α烯烃基础油。在本文中一个特别优选的实施方案中，润滑组合物不含聚α烯烃基础油。在本文中另一个优选的实施方案中，100重量％的基础油是基于一种或多种费-托衍生基础油。
相对于润滑组合物的总重量，本发明的润滑组合物中引入的基础油的总量优选以60至99重量％的范围内的量、更优选以65至90重量％的范围内的量、并最优选以70至85重量％的范围内的量存在。
根据本发明，基础油(或基础油混合物)在100℃下优选具有至少3.5cSt、优选至少3.8cSt、最优选至少4.1cSt的运动粘度(根据ASTM D445)。
本发明的润滑组合物还包含非有机硅消泡剂。如本文所用，术语“消泡剂”为以低水平(通常以约10ppm至约500ppm的水平)加到润滑组合物中以帮助消散表面气泡的化合物。
优选地，非有机硅消泡剂选自丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(PMA)聚合物。用于本文中的优选的非有机硅消泡剂为聚丙烯酸酯消泡剂。如本文所用，术语聚丙烯酸酯消泡剂包括聚丙烯酸烷基酯消泡剂和丙烯酸类共聚物。
非有机硅消泡剂优选以润滑组合物的重量的10ppm至500ppm、优选30ppm至200ppm、更优选100ppm至200ppm的水平存在。
合适的聚丙烯酸烷基酯消泡剂的一个实例为可自Cytec商购的PC1644。PC1644为包含丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯共聚物的丙烯酸类共聚物。另一用于本文中的可商购的聚丙烯酸烷基酯消泡剂为可自Cytec商购的PC2544。PC2544为改性丙烯酸类共聚物。
如上面所提到，根据本发明的润滑组合物满足对-30℃下动态粘度、100℃下运动粘度和NOACK挥发性的某些特定要求。
通常，所述组合物的-30℃下动态粘度(根据ASTM D 5293)为至多6600cP。
通常，所述组合物的-35℃下动态粘度(根据ASTM D 5293)为至多6200cP。
通常，所述组合物的100℃下运动粘度(根据ASTM D 445)为至多16.3cSt，优选9.3至16.3cSt，更优选9.3至12.5cSt。
通常，所述润滑组合物的高温高剪切粘度(“HTHS”：根据ASTM D 4683)在2.9至3.7mPa.s的范围内，优选在2.9至3.5mPa.s的范围内。
通常，所述组合物的NOACK挥发性(根据CEC-L-40-93)为11重量％或以下，优选10.5重量％或以下，甚至更优选10.0重量％或以下。通常，NOACK挥发性(根据CEC-L-40-93)为至少8重量％。
根据本发明的润滑组合物还包含一种或多种添加剂如抗氧化剂、抗磨添加剂、分散剂、洗涤剂、高碱性清洁剂、极压添加剂、摩擦改进剂、粘度指数改进剂、倾点下降剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂、去乳化剂、消泡剂、密封相容剂和添加剂稀释剂基础油等。
由于本领域技术人员熟悉上述及其它添加剂，故这里不再详细讨论。此类添加剂的具体实例在例如Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology第三版第14卷第477-526页中有述。
优选的添加剂为基于有机硅的消泡剂，其可以其自身或作为性能添加剂包的一部分存在。基于有机硅的消泡剂优选以润滑组合物的重量的20至200ppm的水平存在。
优选的基于有机硅的消泡剂为聚硅氧烷。基于有机硅的消泡剂在本文中特别可用于与非有机硅消泡剂组合以提供具有降低的NOACK挥发性的润滑组合物。
可便利地使用的抗氧化剂包括苯基萘胺(如可得自CibaSpecialty Chemicals的“IRGANOX L-06”)和二苯胺类(如可得自Ciba Specialty Chemicals的“IRGANOX L-57”)如例如WO2007/045629和EP 1 058 720 B1中所公开的，酚类抗氧化剂等。WO2007/045629和EP 1 058 720 B1的教导以引用方式并入本文。
可便利地使用的抗磨添加剂包括含锌化合物如二硫代磷酸锌化合物，其选自选自二烷基二硫代磷酸锌、二芳基二硫代磷酸锌和/或烷基芳基二硫代磷酸锌的，含钼化合物、含硼化合物和无灰抗磨添加剂如取代或未取代的硫代磷酸类及其盐。
此类含钼化合物的实例可便利地包括二硫代氨基甲酸钼、三核钼化合物(例如，如WO 98/26030中所述)、钼的硫化物和二硫代磷酸钼。
可便利地使用的含硼化合物包括硼酸酯、硼酸化脂肪胺、硼酸化环氧化物、碱金属(或混合碱金属或碱土金属)硼酸盐和硼酸化高碱性金属盐。
使用的分散剂优选无灰分散剂。无灰分散剂的合适实例有聚丁烯琥珀酰亚胺聚胺和曼尼希(Mannich)碱类型分散剂。
使用的洗涤剂优选高碱性洗涤剂或含例如水杨酸盐、磺酸盐和/或石炭酸盐类型洗涤剂的洗涤剂混合物。
可便利地用于本发明的润滑组合物中的粘度指数改进剂的实例包括苯乙烯-丁二烯星状共聚物、苯乙烯-异戊二烯星状共聚物和聚甲基丙烯酸酯共聚物及乙烯-丙烯共聚物。分散剂-粘度指数改进剂可用在本发明的润滑组合物中。
优选地，所述组合物含至少0.1重量％的倾点下降剂。作为实例，可便利地使用烷基化萘和酚类聚合物、聚甲基丙烯酸酯、马来酸/富马酸共聚物酯作为有效的倾点下降剂。优选地使用不超过0.3重量％的倾点下降剂。
此外，可在本发明的润滑组合物中便利地使用化合物如链烯基琥珀酸或其酯部分、基于苯并三唑的化合物和基于噻二唑的化合物作为腐蚀抑制剂。
可便利地用于本发明的润滑组合物中作为密封修复剂或密封相容剂的化合物包括例如市售芳族酯。
本发明的润滑组合物可通过混合包括非有机硅消泡剂的一种或多种添加剂与一种或多种基础油来便利地制备。
上面提到的添加剂基于润滑组合物的总重量通常以在0.01至35.0重量％的范围内的量、优选地基于润滑组合物的总重量在0.05至25.0重量％、更优选1.0至20.0重量％的范围内的量存在。
优选地，所述组合物含10重量％至15重量％的添加剂包，所述添加剂包包含添加剂的组合，所述添加剂包括抗氧化剂、基于锌的抗磨添加剂、无灰分散剂、高碱性洗涤剂混合物和基于有机硅的消泡剂。
根据本发明的一个尤其优选的实施方案，组合物满足SAE J300OW-30或OW-40制剂的要求，优选地OW-30制剂的要求。
在另一个方面，本发明提供了使用非有机硅消泡剂用于降低润滑组合物(特别地其中所述润滑组合物包含费-托衍生基础油)的NOACK挥发性。
另外，本发明提供了一种改善NOACK挥发性性能的方法，所述方法包括用根据本发明的润滑组合物润滑发动机、特别是客车发动机的曲轴箱。
下面结合以下实施例描述本发明，这些实施例非意在以任何方式限制本发明的范围。
实施例
润滑油组合物
配制用于曲轴箱发动机中的各种发动机油。
表1示出了所用基础油的性质。
表1
基础油1(GTL4) 基础油2(GTL8)
100℃下运动粘度1[cSt] 4.2 8.5
VI指数2 120 120
NOACK挥发性3[重量％] 14 5
1根据ASTM D 445
2根据ASTM D 2270
3根据CEC L-40-A-93/ASTM D 5800
表2示出了被测试的全配方发动机油制剂的组成和性质；组分的量以基于所述全配方制剂的总重量计的重量％给出。
所有被测试的发动机油制剂均含基础油、添加剂包(添加剂包1)和补充添加剂包(添加剂包2)的组合，添加剂包在所有测试组合物中相同。
添加剂包1为可自Infineum商购的Infineum P6660，其含包含抗氧化剂、基于锌的抗磨添加剂、无灰分散剂、高碱性洗涤剂混合物和基于有机硅的消泡剂的添加剂的组合。
添加剂包2含分散剂、抗氧化剂和摩擦改进剂的组合。
实施例1至6含非有机硅消泡剂。所述非有机硅消泡剂为聚丙烯酸烷基酯消泡剂，商品名为PC1644和PC2544，可自Cytec商购获得。
对比例2至4包含含有机硅的消泡剂(Synative AC AMH-2，可自Cognis商购获得)。
在所有制剂中，使用常规的粘度调节剂浓缩物来调节粘度并使用常规的倾点下降剂来调节倾点。
“基础油1”为100℃下运动粘度(ASTM D445)为大约4cSt(mm2s-1)的费-托衍生基础油(“GTL 4”)。
“基础油2”为100℃下运动粘度(ASTM D445)为大约8cSt(mm2s-1)的费-托衍生基础油(“GTL 8”)。
这些GTL 4和GTL 8基础油可通过例如WO-A-02/070631(其教导以引用方式并入本文)中描述的方法便利地制备。
实施例1至6和对比例1至4的组合物通过使用常规的润滑剂混合程序混合基础油与添加剂包和消泡剂(当存在时)获得。
对比例1-4和实施例1-6的组合物满足根据SAE J300的OW-30制剂的要求。
使实施例和对比例的润滑组合物经受如表2中示出的各种测试方法以确定它们的NOACK挥发性、它们的-35℃下动态粘度以及它们的100℃下运动粘度。结果示于表2中。
讨论
如自表2可知，含有30ppm、100ppm和200ppm的非有机硅消泡剂的实施例1-6比对比例1-4(不含任何非有机硅消泡剂)具有显著更低的NOACK挥发性值。
本发明的一个重要优点在于可获得满足严格的NOACK挥发性要求(例如，低于或等于10％)的OW-30制剂而无需使用(较昂贵的)聚-α烯烃(PAO)基础油。

Claims (10)

1.一种润滑组合物，所述润滑组合物包含：
(i)基础油；
(ii)非有机硅消泡剂；和
(iii)一种或多种性能添加剂；
其中所述组合物具有100℃下16.3mm2/s或更低的运动粘度(根据ASTM D445)、-30℃下最高6600cP的低温启动粘度(ASTMD5293)和根据CEC-L-40-93最高11％的NOACK挥发性。
2.根据权利要求1所述的润滑组合物，其中所述组合物具有根据CEC-L-40-93最高10.5％的NOACK挥发性。
3.根据权利要求1或2所述的润滑组合物，其中所述非有机硅消泡剂选自丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(PMA)聚合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的润滑组合物，其中所述非有机硅消泡剂以所述组合物的重量的10ppm至500ppm的水平存在。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的润滑组合物，其中所述基础油包含一种或多种费-托衍生基础油。
6.根据权利要求5所述的润滑组合物，其中所述基础油包含所述基础油的重量的80％或更多的一种或多种费-托衍生基础油。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的润滑组合物，其中所述组合物基本上不含聚α烯烃基础油。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的润滑组合物，其中所述一种或多种性能添加剂包括基于有机硅的消泡剂。
9.非有机硅消泡剂用于降低润滑组合物的NOACK挥发性的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中所述非有机硅消泡剂为聚丙烯酸烷基酯消泡剂。
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