CN106085559B - 用于自动变速器的润滑剂组合物 - Google Patents

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Abstract

提供了变速器润滑剂组合物、润滑机械部件的方法以及变速器，其使用选择的硼化且磷酸化的N取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂与含金属清净剂组合，以实现自动变速器的高摩擦耐久性和低磨损率。

Description

用于自动变速器的润滑剂组合物
技术领域
本公开内容总体上涉及自动变速器润滑剂、使用此类润滑剂的方法以及包括润滑剂的带有湿式离合器摩擦盘的变速器。更具体地，本公开内容涉及选择具有高水平的动摩擦、增加的摩擦耐久性和低磨损率的硼化且磷酸化的变速器润滑剂组合物。
背景技术
对燃料效率更高的车辆的持续追求要求自动变速器更为鲁棒(robust)和节能。自动变速器的类型有多种，包括有级自动变速器(stepped automatic transmission)、自动手动变速器(automated manual transmission)、无级变速器(continuously variabletransmission)以及双离合变速器。当用在车辆中时，每种类型的自动变速器都提供一些优于其它类型的优点；然而，无论是哪种类型，减小尺寸和重量同时保持所需的变速器特性的能力都提供益处。在其中使用流体润滑的离合器的任何自动变速器中(例如，有级自动变速器、无级变速器以及双离合变速器)，提高离合器中的摩擦水平具有增加可通过离合器传输的扭矩水平的所需效果，这转而要求较小的表面积以传递相同量的扭矩。
然而，为了最佳的性能，不同的变速器趋向于对润滑剂具有不同要求。例如，齿轮油通常需要良好的极压和承载(load-bearing)性质，通常是低的边界摩擦和低的薄膜摩擦。另一方面，用于无级变速器(CVT)的润滑剂趋向于要求低边界摩擦和高薄膜摩擦。与之相比，带有湿式离合器的自动变速器通常需要高的边界摩擦以用于最佳的扭矩传输，并且需要低的薄膜摩擦以有效地将流体泵送通过变速器。
在很多情况下，对自动变速器流体(ATF)的特殊关注点在于颤振(shudder)的最小化(即，防颤振性质)，其被认为是摩擦系数随着时间改变的函数(dμ/dt＜0)。此外，自动变速器的换挡特性主要取决于ATF的摩擦特性。ATF流体通常需要具有在流体的寿命期间的高且稳定的摩擦性能、良好的防颤振性能以及抗磨特性。使这些特性与当今的ATF润滑剂组合物还需要最大化保养周期，或甚至更好的是避免在设备的使用寿命期间进行换油保养(oilservice)的要求保持平衡通常是个挑战。这在行业中被称为终身免维护(lifetime fill或″fill-for-life″)流体。因此，维护随着时间过去的ATF的摩擦性质(即，摩擦耐久性)也可为流体的所需的性质。
尽管之前已经尝试了对改进ATF流体的摩擦性质做出一些努力，但许多涉及添加润滑剂组分或提高润滑剂组分的水平，所述润滑剂组分例如为摩擦改进剂、氧化改进剂(oxidization modifier)和/或粘度改进剂。添加组分或提高组分的水平加大了制造复杂性并且增加了产品成本。此外，在自动变速器流体的情况下添加摩擦改进剂或提高摩擦改进剂的水平可能是不合意的，因为这可能损害其它的重要的流体特性。例如，添加摩擦和/或粘度改进剂或提高摩擦和/或粘度改进剂的水平趋向于将静摩擦降低至导致不可接受的扭矩传输损失的水平，这在自动变速器(例如包括湿式离合器摩擦盘的那些)中可能是不合意的。
发明概述
本公开内容描述了变速器润滑剂组合物、使用此类润滑剂组合物来润滑机械部件的方法以及包括所述润滑剂组合物的变速器，所述润滑剂组合物在自动变速器(例如，双离合变速器)中提供高且稳定的动摩擦、优异的防颤振性能以及低磨损率。
在本公开内容的实施方案的一个方面中，变速器润滑剂组合物包含主要量的基础油或润滑油，选择的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，以及选择的含金属清净剂。所述润滑剂组合物具有约4.5至约25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂具有大于约1300至约2300的聚异丁烯的数均分子量(如通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的)，和在100℃下约2100至约2700cSt的聚异丁烯的粘度。所述分散剂还具有约44至约371ppm的硼，约0.21至约0.46的硼与磷的比率，以及约0.09至约0.19的硼与氮的比率。所述含金属清净剂将少于约455ppm的金属提供至润滑剂组合物，并且将约0.02到约0.15重量％的皂含量递送至润滑剂组合物。如在此以及在实施例中进一步讨论的，该特定的润滑剂组合物出人意料地提供鲁棒的润滑剂，其尽管包含润滑剂中常规水平的摩擦和粘度改进剂，但同时一并表现出高摩擦耐久性、高动摩擦以及低磨损率。
在可与前面段落的方面或实施方案结合的其它方面或实施方案中，变速器润滑剂组合物在-40℃下的布氏(Brookfield)粘度不超过约15,000cP；润滑油选自矿物油和合成油；主要量的润滑油选自II类基础油、III类基础油和/或IV类基础油以及它们的混合物；变速器润滑剂组合物包含约4.5至约12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂(在其它方法中，约4.5至约7.7重量％)；所述清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，且为碱金属或碱土金属盐；所述清净剂是直链或支链的磺酸盐；所述含金属清净剂包含约0至约281ppm的金属；所述润滑剂组合物包含约0.08至约1重量％的含金属清净剂；和/或所述含金属清净剂未被硼化。
在可与前面两段的任何方面或实施方案结合的另外其它方面或实施方案中，变速器润滑剂组合物还包含选自摩擦改进剂、空气驱逐(air expulsion)添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、金属清净剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的混合物的至少一种组分。
本公开内容还描述了通过向机械部件供应润滑剂组合物来润滑机械部件的方法，所述润滑剂组合物包含主要量的润滑油和约4.5至约25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的混合物，所述分散剂具有大于约1300至约2300的聚异丁烯的数均分子量(如通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的)，和在100℃下约2100至约2700cST的聚异丁烯的粘度，所述分散剂具有约44至约371ppm的硼，约0.21至约0.46的硼与磷的比率，以及约0.09至约0.19的硼与氮的比率。所述润滑剂组合物还包含含金属清净剂，其将少于约455ppm的金属提供至润滑剂组合物，并且将约0.02至约0.15重量％的皂含量递送至润滑剂组合物。
在可与前面段落的方面或实施方案结合的本文的方法的其它方面或实施方案中，所述方法中使用的润滑剂在-40℃下的布氏粘度不超过约15,000cP；润滑油选自矿物油和合成油；主要量的润滑油选自II类基础油、III类基础油和/或IV类基础油以及它们的混合物；变速器润滑剂组合物包含约4.5至约12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂(在其它方法中，约4.5至约7.7重量％)；所述清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，且为碱金属或碱土金属盐；所述清净剂是直链或支链的磺酸盐；所述含金属清净剂包含约0至约281ppm的金属；所述润滑剂组合物包含约0.08至约1重量％的含金属清净剂；和/或所述含金属清净剂未被硼化。
在可与前两段的任何方面或实施方案结合的本文的方法的另外其它方面或实施方案中，所述方法中使用的润滑剂可还包含选自摩擦改进剂、空气驱逐添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、金属清净剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的混合物的至少一种组分。
本公开内容还描述了包括湿式离合器摩擦盘和润滑组合物的变速器。所述润滑组合物包含主要量的润滑油和约4.5至约25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂具有大于约1300至约2300的聚异丁烯的数均分子量(如通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的)，和在100℃下约2100至约2700cST的聚异丁烯的粘度，所述分散剂具有约44至约371ppm的硼，约0.21至约0.46的硼与磷的比率，以及约0.09至约0.19的硼与氮的比率。所述变速器的润滑剂还包含含金属清净剂，其将少于约455ppm的金属提供至润滑剂组合物，并且将约0.02至约0.15重量％的皂含量递送至润滑剂组合物。
在可与前面段落的方面或实施方案结合的变速器的其它方面或实施方案中，所述变速器中使用的润滑剂在-40℃下的布氏粘度不超过约15,000cP；润滑油选自矿物油和合成油；主要量的润滑油选自II类基础油、III类基础油和/或IV类基础油以及它们的混合物；变速器润滑剂组合物包含约4.5至约12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂(在其它方法中，约4.5至约7.7重量％)；所述清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，且为碱金属或碱土金属盐；所述清净剂是直链或支链的磺酸盐；所述含金属清净剂包含约0到约281ppm的金属；所述润滑剂组合物包含约0.08至约1重量％的含金属清净剂；和/或所述含金属清净剂未被硼化。
在可结合前两段中的任何方面或实施方案的所述变速器的另外其它的方面或实施方案中，所述变速器中使用的润滑剂还可包含选自摩擦改进剂、空气驱逐添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的混合物中的至少一种组分。
前面段落中描述的变速器可以是双离合变速器。
附图简要说明
图1是用于评估本文中的润滑剂的摩擦性质的示例性测试装备(rig)的示意图。
发明详述
描述了在流体的寿命期间提供改进的摩擦性质和摩擦耐久性的变速器润滑剂。所述润滑剂特别适合用于自动变速器，例如但不限于，具有湿式离合器摩擦盘的双离合变速器。本文中的润滑剂同时一并提供高且稳定的动摩擦、良好的防颤振特性以及抗磨性能。这样的结果并不是通过提高摩擦或粘度改进剂的水平来获得的，而是通过发现变速器润滑剂内的选择的润滑剂分散剂与清净剂参数之间的关键相互作用而获得的，之前并未预料到所述相互作用会以如此显著的方式影响摩擦性质。可使用SAE #2测试装备或标准FZG抗磨测试来测量摩擦性质，如在本文中更全面地描述的。
在一个方面，润滑剂包含主要量的一种或多种基础油或润滑油、选择的量的特定的一种或多种硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，以及选择的一种或多种含金属清净剂。发现为了同时一并实现所需的摩擦性质、所需的摩擦耐久性以及良好的抗磨性能，需要同时满足分散剂和清净剂的多个参数之间的关键相互作用。例如，分散剂是硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯(PIB)琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂在润滑剂中的添加量(treat rate)为约4.5至约25重量％，其具有PIB取代基的特定参数以及氮、硼和磷的选择的关系。例如，PIB取代基的数均分子量大于约1300至约2300(如通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的)，并且在100℃下，PIB的粘度为约2100至约2700cSt。所述分散剂还具有约44至约371ppm的硼，约0.21到约0.46的硼与磷的比率，以及约0.09至约0.19的硼与氮的比率。不仅是分散剂的这些选择的特性是关键的，而且清净剂还必须提供少于约455ppm的金属，并且将约0.02到约0.15重量％的皂含量递送至润滑剂。分散剂或清净剂的这些关键组分中有任何一个出现偏差，都会导致润滑剂组合物无法实现摩擦性能、摩擦耐久性、抗磨性质或其组合中的一个。意外的是，在变速器润滑流体的情况下，分散剂和清净剂选择的关键程度(criticality)将如此显著地影响润滑剂的性能。
本文中所用的术语“油组合物”、“润滑组合物”、“润滑油组合物”、“润滑油”、“润滑剂组合物”、“全配方的润滑剂组合物”以及“润滑剂”被视作同义的、完全可互换的术语，指的是本文提到的包含主要量的基础油或润滑油加上次要量的选择的分散剂和清净剂的成品润滑产品。润滑剂还可包含任选的添加剂，如下文进一步描述的。在一些方法中，使用ASTM-2983，这些润滑剂组合物在-40℃下的布氏粘度通常不超过约15,000cP，并且在一些方法中，为约8,000至约15,000cP。在其它方法中，这些润滑剂在100℃下的运动粘度为约5.9至约7.0cSt。在本文中具有约4.5％至约12％分散剂的润滑剂表现出此类粘度。在其它实例中，在公开的分散剂的更高的添加量(例如，约20％至约25％，并且在其它情况下，约23％至约25％)的情况下，-40℃下的布氏粘度可接近72,500cP，并且100℃下的运动粘度可接近约14cSt。
基础油或润滑油
本文中所用的术语“基础油”或“润滑油”通常是指美国石油学会(API)所分类的类别组为I类至V类油的油以及动物油、植物油(例如，蓖麻油和猪油)、石油、矿物油、合成油以及源自煤或页岩的油。美国石油学会已将这些不同基本油料类型分类如下：I类，硫大于0.03wt％和/或饱和物小于90vol％，粘度指数为80至120；II类，硫小于或等于0.03wt％，并且饱和物大于或等于90vol％，粘度指数为80至120；III类，硫小于或等于0.03wt％，并且饱和物大于或等于90vol％，粘度指数大于120；IV类，所有聚-α-烯烃。经加氢处理的基础油料和经催化脱蜡的基础油料由于它们的低硫和芳族化合物含量通常落入II类和III类类别中。聚-α-烯烃(IV类基础油料)是由各种α-烯烃制备的合成基础油，并且基本上不含硫和芳族化合物。
I类、II类和III类是矿物油加工油料。IV类基础油含有真正合成(truesynthetic)的分子物类，其由烯属不饱和烃的聚合制备。很多V类基础油也是真正合成的产品，并且可包括二酯、多元醇酯、聚亚烷基二醇、烷基化的芳族化合物、聚磷酸酯、聚乙烯醚和/或聚苯醚等，但也可以是天然存在的油，例如，植物油。应注意，尽管III类基础油源自矿物油，但这些流体经历的严格处理导致它们的物理性质非常类似于一些真正合成品，例如PAO。因此，源自III类基础油的油在行业中有时可被称为合成流体。
所公开的润滑油组合物中使用的基础油可以是矿物油、动物油、植物油、合成油或者它们的混合物。合适的油可以源自加氢裂化、氢化、氢化精制、未精制、精制以及再精制的油，以及它们的混合物。
未精制油是源自天然、矿物或合成来源的那些，对其几乎不进行或不进行进一步的纯化处理。精制油类似于未精制油，除了已经通过一个或多个纯化步骤对它们进行处理之外，所述处理可导致一个或多个性质的改进。合适的纯化技术的实例是溶剂萃取、二次蒸馏、酸或碱萃取、过滤、渗滤等等。可以或可不使用精制到食用油品质的油。食用油可也被称为白油。在一些实施方案中，润滑剂组合物不含食用油或白油。
再精制油也称为再生油或再加工油。这些油是以与使用相同或相似过程来获得精制油所使用的类似的方式获得的。通常，使用针对除去用后的添加剂和油分解产物的技术来额外处理这些油。
矿物油可包括通过钻井而得到的油，或者来自植物和动物的油，以及它们的混合物。例如，此类油可包括但不限于蓖麻油、猪油、橄榄油、花生油、玉米油、大豆油和亚麻籽油，以及矿物润滑油，例如，液体石油以及链烷烃、环烷烃或混合的链烷烃-环烷烃类型的经溶剂处理或酸处理的矿物润滑油。根据需要，可将此类油部分或完全氢化。也可使用源自煤或页岩的油。
可用的合成润滑油可包括烃油，例如，聚合、低聚或共聚(interpolymerized)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)、1-癸烯的三聚物或低聚物，例如，聚(1-癸烯)，此类材料通常被称为α-烯烃，以及它们的混合物；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(polyphenyl)(例如，联苯、三联苯、烷基化的聚苯)；二苯基烷烃、烷基化的二苯基烷烃、烷基化的二苯醚以及烷基化的二苯硫醚和它们的衍生物、类似物和同系物或者它们的混合物。
其它合成润滑油包括多元醇酯、二酯、含磷的酸的液体酯(例如，磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯以及癸烷磷酸的二乙基酯)或者聚合的四氢呋喃类。合成油可由费-托(Fischer-Tropsch)反应制备，并且通常可以是加氢异构化的费-托烃或蜡。在一个实施方案中，油可由费-托气体至液体(gas-to-liquid)合成过程制备以及来自其它气体至液体油。
存在的基础油或润滑油的量可以是在从100wt％减去本文提到的特定分散剂和清净剂以及本文也提到的任何其它任选的性能添加剂的量的总和之后剩下的余量。例如，可存在于成品流体中的基础油或润滑油可为主要量，例如，大于约50wt.％、大于约60wt.％、大于约70wt.％、大于约80wt.％、大于约85wt.％或者大于约90wt.％。
分散剂
润滑剂组合物包含一种或多种选择的分散剂或其混合物。分散剂通常被称为无灰型分散剂，这是因为在润滑油组合物中混合之前，它们不含有成灰金属并且在添加到润滑剂时它们通常不贡献任何灰。无灰型分散剂的特征在于连接到相对高分子量的烃链的极性基团。针对本公开内容发现的特定无灰分散剂包括硼化且磷酸化的N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺。
N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺包含聚异丁烯(PIB)取代基，所述聚异丁烯取代基的数均分子量为约1300至约2300，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)将聚苯乙烯(数均分子量为180至约18,000)用作校准参比来确定的。分散剂中使用的PIB取代基在100℃下也具有约2100至约2700cSt的粘度，如使用ASTM D445来确定的。例如，在美国专利第7,897,696号和美国专利第4,234,435号(通过引用将其并入本文)中公开了琥珀酰亚胺分散剂及其制备。琥珀酰亚胺分散剂通常为由多胺(通常是聚(亚乙基胺)(poly(ethyleneamine)))形成的酰亚胺。分散剂通常包含由多胺连接的两个琥珀酰亚胺部分。所述多胺可以是四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺(TETA)、五亚乙基六胺(PEHA)、其它更高级的氮乙二胺(nitrogenethylene diamine)物类和/或它们的混合物。多胺可以是直链胺、支链胺和环胺的混合物。PIB取代基可以连接到每个琥珀酰亚胺部分。
本文中的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂也被硼化并且磷酸化，以实现所需的摩擦性质。这些分散剂通常是i)至少一种磷化合物和/或硼化合物和ii)至少一种无灰分散剂的反应产物。硼和磷需要以选择的量提供并且彼此之间的比率和与分散剂中的氮水平的比率在关键比率内，以在使用常规水平的摩擦和/或粘度改进剂的同时实现所需的摩擦性质。通过一种方法，所述分散剂包含约44至约371ppm的硼，硼与磷的比率为约0.21至约0.46，并且硼与氮的比率为约0.09至约0.19。来自这些参数的偏差导致摩擦特性的一个或多个未能实现，如在实施例中更多地论述的。
可用于形成本文中的分散剂的合适的硼化合物包括能够将含硼物类引入到无灰分散剂中的任何硼化合物或硼化合物的混合物。可使用能够经历此种反应的任何硼化合物(有机的或无机的)。因此，可使用氧化硼、水合氧化硼、三氟化硼、三溴化硼、三氯化硼、HBF4硼酸，例如，有机硼酸(boronic acid)(例如，烷基-B(OH)2或芳基-B(OH)2)、硼酸(即，H3BO3)、四硼酸(即，H2B5O7)、偏硼酸(即，HBO2)、此类含硼酸(boron acid)的铵盐以及此类含硼酸的酯。将硼反应物引入到反应混合物中的便利方式是使用三卤化硼与醚、有机酸、无机酸或烃的络合物。此类络合物是已知的，并且例示为三氟化硼-二乙基醚、三氟化硼-苯酚、三氟化硼-磷酸、三氯化硼-氯乙酸、三溴化硼-二噁烷以及三氟化硼-甲基乙基醚。
用于形成本文中的分散剂的合适的磷化合物包括能够将含磷物类引入到无灰分散剂中的磷化合物或磷化合物的混合物。因此，可使用能够经历此种反应的任何磷化合物(有机的或无机的)。因此，可以无机磷酸和无机磷氧化物(包括它们的水合物)的形式使用此类无机磷化合物。典型的有机磷化合物包括磷酸的全酯或偏酯，例如，磷酸的单酯、二酯和三酯；硫代磷酸、二硫代磷酸、三硫代磷酸和四硫代磷酸；亚磷酸的单酯、二酯和三酯；硫代亚磷酸，二硫代亚磷酸和三硫代亚磷酸；三烃基氧化膦；三烃基硫化膦；单烃基和二烃基膦酸酯(RPO(OR′)(OR″)，其中R和R′是烃基并且R″是氢原子或烃基)，以及它们的单硫代、二硫代和三硫代类似物；单烃基和二烃基亚膦酸酯(RP(OR′)(OR″)，其中R和R′是烃基并且R″是氢原子或烃基)，以及它们的单硫代、二硫代类似物；等等。因此，可使用此类化合物，例如，亚磷酸(H3PO3，有时描述为H2(HPO3)，并且有时称为原亚磷酸或膦酸)、磷酸(H3PO4，有时称为正磷酸)、连二磷酸(H4P2O6)、偏磷酸(HPO3)、焦磷酸(H4P2O7)、次磷酸(H3PO2，有时称为次膦酸)、焦亚磷酸(H4P2O5，有时称为焦膦酸)、三价膦酸(H3PO)、三聚磷酸(H5P3O10)、四聚磷酸(H5P4O13)、三偏磷酸(H3P3O9)、三氧化磷、四氧化磷、五氧化磷等等。部分或全部的硫类似物都可用于形成本发明的分散剂，例如为四硫代磷酸(phosphorotetrathioic acid)(H3PS4)、单硫代磷酸(phosphoromonothioic acid)(H3PO3S)、二硫代磷酸(phosphorodithioicacid)(H3PO2S2)、三硫代磷酸(phosphorotrithioic acid)(H3POS3)、三硫化四磷、七硫化四磷(phosphorus heptasulfide)以及五硫化二磷(P2S5，有时称为P4S10)。尽管较不优选，但也可使用无机卤化磷化合物，例如，PCl3、PBr3、POCl3、PSCl3等。
同样地，可以使用这样的有机磷化合物，例如，磷酸的单酯、二酯和三酯(例如，磷酸三烃基酯、磷酸氢二烃基酯、磷酸二氢单烃基酯以及它们的混合物)，亚磷酸的单酯、二酯和三酯(例如，亚磷酸三烃基酯、亚磷酸氢二烃基酯、亚磷酸二氢烃基酯以及它们的混合物)，膦酸的酯(“伯”RP(O)(OR)2和“仲”R2P(O)(OR)两者)，次膦酸的酯，膦酰卤(例如，RP(O)Cl2和R2P(O)Cl)，卤代亚磷酸酯(例如，(RO)PCl2和(RO)2PCl)，卤代磷酸酯(例如，ROP(O)Cl2和(RO)2P(O)Cl)，三级焦磷酸酯(tertiary pyrophosphate ester)(例如，(RO)2P(O)-O-P(O)(OR)2)，以及上述有机磷化合物中的任一个的全部或部分硫类似物等等，其中每个烃基含有多至约100个碳原子，优选多至约50个碳原子，更优选多至约24个碳原子，并且最优选多至约12个碳原子。尽管较不优选，但也可使用卤代膦卤化物(例如，烃基四卤化磷、二烃基三卤化磷以及三烃基二卤化磷)以及卤代膦(单卤代膦和二卤代膦)。
本文中的润滑剂可包含与非硼化且非磷酸化分散剂组合的上文阐述的一种或多种硼化且磷酸化分散剂的混合物，只要在润滑剂中仍满足上文阐述的所需求的分散剂要求。
也仔细控制润滑剂中的分散剂添加量以实现所需的结果。通常，在润滑剂中提供约4.5至约25重量％，且在其它方法中，约4.5至约12重量％，而在另外的其它方法中，约4.5至约7.7重量％的上述分散剂。
清净剂
润滑剂组合物还包含一种或多种选择的清净剂或其混合物，以将特定量的金属和皂含量提供至润滑组合物。通过一种方法，所述清净剂是含金属清净剂，例如，中性至高碱性的清净剂。合适的清净剂底物(detergent substrate)包括酚盐、含硫酚盐、磺酸盐、杯芳烃盐(calixarate)、萨利克拉特盐(salixarate)、水杨酸盐、羧酸、含磷酸、单硫代磷酸和/或二硫代磷酸、烷基酚、硫偶合的烷基酚化合物，以及亚甲基桥连的酚。在很多专利出版物(包括美国专利第7,732,390号以及本文中引用的参考文献)中更详细地描述了合适的清净剂及其制备方法。在一种方法中，清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，其为碱金属或碱土金属盐。清净剂可以是直链或支链的，例如为直链或支链的磺酸盐。直链清净剂是包含直链而不具有连接至其的侧链的那些，并且通常包含只键合至一个或两个其它碳原子的碳原子。支链清净剂是具有连接至分子骨架的一个或多个侧链的那些，并且可包含键合至一个、两个、三个或四个其它碳原子的碳原子。在一个实施方案中，磺酸盐清净剂可以是主要为直链的烷基苯磺酸盐清净剂。在一些实施方案中，直链烷基(或烃基)可在沿着烷基的直链的任何部位连接到苯环，但通常是在直链的2、3或4位，并且在一些实例中，主要是在2位。在其它实施方案中，烷基(或烃基)可为支链的，即由支链烯烃(例如，丙烯或1-丁烯或异丁烯)形成。也可使用具有直链和支链烷基的混合的磺酸盐清净剂。
可用碱金属或碱土金属来使清净剂底物成盐(salted)，所述金属例如但不限于钙、镁、钾、钠、锂、钡或其混合物。在一些实施方案中，清净剂不含钡。合适的清净剂可包括石油磺酸和长链单-或二烷基芳基磺酸的碱金属或碱土金属盐，其中所述芳基是苄基、甲苯基和二甲苯基中之一。
高碱性清净剂添加剂是本领域公知的，并且可以是碱金属或碱土金属高碱性清净剂添加剂。可通过使金属氧化物或金属氢氧化物与底物和二氧化碳气体反应来制备此类清净剂添加剂。底物通常是酸，例如为如脂族取代的磺酸、脂族取代的羧酸的酸或者为脂族取代的酚。一般而言，术语“高碱性”涉及金属盐，例如，磺酸盐、羧酸盐和酚盐的金属盐，其中存在的金属的量超过化学计算量。此类盐可具有超过100％的转化水平(即，它们可包含超过将酸转化成“正的”、“中性的”盐所需的理论量的100％的金属)。通常缩写为MR的措辞“金属比”用来指明根据已知的化学反应性和化学计量，高碱性盐中的金属的总化学当量与中性盐中的金属的化学当量的比率。在正盐或中性盐中，金属比是一，而在高碱性盐中，MR大于一。此类盐通常称为高碱性、过碱性或超碱性盐，并且可以是有机硫酸、羧酸或酚的盐。清净剂也可表现出约27至约307，且在其它方法中，约200到约307的总碱值(TBN)。
清净剂将少于约455ppm的金属提供至润滑剂组合物。更高的金属水平导致在本文阐述的摩擦耐久性或磨损测试中的一个或多个中失败。在其它方法中，清净剂提供约0至约281ppm的金属。在另外的其它方法中，清净剂将约0至约100ppm的金属提供至润滑剂组合物。
清净剂还将选择的水平的皂含量提供至润滑剂组合物，并且提供的皂的量与金属的水平平衡，使得如果金属不在所需范围内，那么增加皂含量不会实现所需的结果，这将在本文的实施例中更详细地论述。通过一种方法，清净剂将约0.02％至约0.15％的皂含量提供至成品润滑组合物，所述皂例如为磺酸盐皂、酚盐皂和/或羧酸盐皂。在其它方法中，清净剂提供约0.02％至约0.1％的皂，并且在另外的其它方法中，提供约0.02％至约0.05％的皂。
皂含量通常是指中性有机酸盐的量，并且反映出清净剂的清洁能力或清净性(detergency)以及污垢悬浮能力。皂含量可由下式确定，其使用示例性的磺酸钙清净剂(表示为(RSO3)vCaw(CO3)x(OH)y，其中v、w、x和y分别表示磺酸根基团的数量、钙原子的数量、碳酸根基团的数量以及氢氧根的数量)：
有效化学式量是组成式(RSO3)vCaw(CO3)x(OH)y的所有原子加上任何其它润滑剂组分的原子的组合量。关于确定皂含量的进一步论述可以在FUELS AND LUBRICANTSHANDBOOK，TECHNOLOGY，PROPERTIES，PERFORMANCE，AND TESTING，George Totten，编辑，ASTM International，2003(通过引用将其相关部分并入本文)中找到。
基于润滑剂组合物的总重量，清净剂的添加量可为约0.08重量％至约1重量％。在一些方法中，含金属清净剂未被硼化，使得润滑剂中的硼由分散剂单独提供。
为了在使用常规水平的其它性能添加剂(例如，摩擦和粘度改进剂)的同时实现润滑剂的所需摩擦性质，对上面提到的分散剂和清净剂的选择是关键的。为了实现用于自动变速器、且特别是双离合变速器的润滑剂性能，润滑剂需要同时一并实现最小动摩擦、一定的摩擦耐久性以及低抗磨率。如上文所提到的，这些性质不是通过增加粘度或摩擦改进剂的水平或改变其水平来实现的，而是通过同时平衡分散剂和清净剂的多个所发现的特性来实现的。最小动摩擦和摩擦耐久性可使用SAE 2号湿式摩擦装备和基于JASO M348：2002的改进的测试来进行测量，如实施例中更全面地描述的。SAE 2号摩擦测试是停止时间受控的高能发射摩擦测试。将离合器浸没到温度受控的润滑油浴中，其用循环泵送将成批的油移动穿过离合器接合面。离合器以固定的初始水平施加力水平，并然后自动调整以随着系统性能的变化来控制停止时间。获得数据显示μd(动摩擦)与施加的力之间的变化关系，以及μ-初始、μd和μ0(200rpm)之间的变化关系。文本中所需的润滑剂的最小平均动摩擦(μd)为约0.128(1400rpm下并且在μ0/μd＜1.0的情况下的μd平均值)，在μ0/μd＜1.0情况下的最小摩擦耐久性为至少约8000个循环，以及使用ASTM D4998得到的FZG抗磨重量损失不超过约30mg。
润滑剂还可包含根据特定应用所需的其它任选的添加剂，只要任选的组分不影响上文提到的分散剂和清净剂的基本特征。本文中提到了若干常用的任选添加剂。
任选的添加剂成分
除了上文阐述的基础油、分散剂和清净剂之外，本文中的自动变速器润滑组合物也可包含其它添加剂，以执行润滑流体所要求的一个或多个功能。此外，上文提及的添加剂中的一种或多种可以是多功能的，并且提供除了本文指定的功能之外或并非本文指定的功能的其它功能。
例如，本文中的组合物可包含一种或多种选自摩擦改进剂、空气驱逐添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的组合中的至少一种组分。除了上文指定的那些之外，其它性能添加剂也可包含金属钝化剂、无灰TBN增进剂(TBN booster)、破乳剂、乳化剂、降凝剂以及它们的混合物中的一种或多种。通常，全配方的润滑油将含有这些性能添加剂中的一种或多种。下文列出一些常用的任选的添加剂组分的实例。
摩擦改进剂
本文中的润滑油组合物也可任选地含有一种或多种摩擦改进剂。合适的摩擦改进剂可包含含金属和无金属摩擦改进剂，并且可包括但不限于咪唑啉类、酰胺、胺、琥珀酰亚胺、烷氧基化的胺、烷氧基化的醚胺、氧化胺、酰胺基胺、腈、内铵盐(betaine)、季胺、亚胺、胺盐、氨基胍、烷醇酰胺、膦酸酯/盐、含金属化合物、甘油酯、硫化的脂肪化合物和烯烃、葵花籽油和其它天然存在的植物或动物油、二羧酸酯、多元醇的酯或偏酯以及一种或多种脂族或芳族羧酸等。
合适的摩擦改进剂可含有选自直链、支链或芳族烃基或者它们的混合的烃基，并且所述烃基可为饱和或不饱和的。所述烃基可由碳和氢或者杂原子(例如，硫或氧)构成。烃基可在约12至约25个碳原子的范围内。在一个实施方案中，摩擦改进剂可为长链脂肪酸酯。在一个实施方案中，所述长链脂肪酸酯可为单酯或二酯或者甘油(三)酯。摩擦改进剂可为长链脂肪酰胺、长链脂肪酯、长链环氧化物衍生物或者长链咪唑啉。
其它合适的摩擦改进剂可包括有机、无灰(无金属)、无氮的有机摩擦改进剂。此类摩擦改进剂可包括通过使羧酸和酸酐与烷醇反应而形成的酯，并且通常包含共价键合至亲油烃链的极性端基(例如，羧基或羟基)。有机无灰无氮的摩擦改进剂的实例通常已知为可含有油酸的单酯、二酯和三酯的甘油单油酸酯(GMO)。其它合适的摩擦改进剂在美国专利第6,723,685号中描述。
胺类(aminic)摩擦改进剂可包括胺或多胺。此类化合物可具有饱和或不饱和的直链烃基或者它们的混合，并且可含有约12至约25个碳原子。合适的摩擦改进剂的另外的实例包括烷氧基化的胺和烷氧基化的醚胺。此类化合物可具有饱和或不饱和的直链烃基或者它们的混合。它们可含有约12至约25个碳原子。实例包括乙氧基化的胺和乙氧基化的醚胺。
胺和酰胺可以其本身使用或者以加合物或与硼化合物的反应产物的形式使用，所述硼化合物例如为氧化硼、卤化硼、偏硼酸盐、硼酸或者单烷基、二烷基或三烷基硼酸酯。其它合适的摩擦改进剂在美国专利第6,300,291号中描述。
抗氧化剂
本文中的润滑油组合物还可任选地含有一种或多种抗氧化剂。抗氧化剂化合物是已知的，并且包括例如酚盐、酚盐硫化物、硫化的烯烃、磷硫化的萜烯、硫化的酯、芳族胺、烷基化的二苯胺(例如，壬基二苯胺、二壬基二苯胺、辛基二苯胺、二辛基二苯胺)、苯基-α-萘胺、烷基化的苯基-α-萘胺、受阻非芳族胺、酚、受阻酚、油溶性钼化合物、大分子抗氧化剂或者它们的混合物。抗氧化剂可单独使用或组合使用。
腐蚀抑制剂
变速器润滑剂还可包含额外的腐蚀抑制剂(应注意的是其它所提及的成分中的一些也可具有铜腐蚀抑制性质)。合适的额外的铜腐蚀抑制剂包括醚胺、聚乙氧基化的化合物(例如，乙氧基化的胺和乙氧基化的醇)、咪唑啉类、单烷基和二烷基噻二唑，等等。
噻唑、三唑和噻二唑也可用在润滑剂中。实例包括苯并三唑；甲基苯骈三氮唑(tolyltriazole)；辛基三唑；癸基三唑；十二烷基三唑；2-巯基苯并噻唑；2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑；2-疏基-5-烃硫基-1，3，4-噻二唑(2-mercapto-5-hydrocarbylthio-1，3，4-thiadiazole)；以及2-疏基-5-烃二硫基-1，3，4-噻二唑。优选的化合物是1，3，4-噻二唑类，尤其是2-烃二硫基-5-疏基-1，3，4-二噻二唑(2-hydrocarbyldithio-5-mercapto-1，3，4-dithiadiazole)，其一些可作为商业制品获得。
抑泡剂/消泡剂
根据本发明，流体中还可包含消泡剂/表面活性剂。已知多种试剂用于此用途。尤其优选的是丙烯酸乙酯和丙烯酸己基乙酯的共聚物，例如，可获自Solutia的PC-1244。优选的是硅酮液(silicone fluid)，例如，4％DCF。尤其优选消泡剂的混合物。
密封膨胀剂
本公开内容的自动变速器流体还可包含密封膨胀剂。密封膨胀剂例如酯、己二酸酯、癸二酸酯、壬二酸酯、邻苯二甲酸酯、砜、醇、烷基苯、取代的环丁砜、芳族化合物或矿物油导致用作发动机和自动变速器中的密封件的弹性材料的膨胀。
醇类密封膨胀剂通常是低挥发性直链烷基醇，例如为癸醇、十三醇以及十四醇。可用作密封膨胀剂的烷基苯包括十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基-苯、二(2-乙基己基)苯等。根据本发明，取代的环丁砜(例如，美国专利第4,029,588号中描述的那些，通过引用将其并入本文)同样可用作根据本发明的组合物中的密封膨胀剂。可用作本发明中的密封膨胀剂的矿物油包括具有高环烃和芳族化合物含量的低粘度矿物油。芳族密封膨胀剂包括可商购的Exxon Aromatic 200ND密封膨胀剂。可商购的矿物油密封膨胀剂的实例包括 (FN 1380)和Mineral Seal Oil(FN 3200)。
粘度改进剂
本文中的润滑油组合物还可任选地含有一种或多种粘度指数改进剂。合适的粘度指数改进剂可包括聚烯烃、烯烃共聚物、乙烯/丙烯共聚物、聚异丁烯、氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物、苯乙烯/马来酸酯(maleic ester)共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯共聚物、氢化异戊二烯聚合物、α-烯烃马来酸酐共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯(polyalkyl styrene)、氢化烯基芳基共轭二烯共聚物，或它们的混合物。粘度指数改进剂可包括星形聚合物，并且美国公开第2012/0101017 A1号中描述了合适的实例。
除了粘度指数改进剂之外或者作为对粘度指数改进剂的替代，本文中的润滑油组合物还可任选地含有一种或多种分散剂粘度指数改进剂。合适的分散剂粘度指数改进剂可包括：官能化的聚烯烃，例如，已经用酰化剂(例如，马来酸酐)和胺的反应产物官能化的乙烯-丙烯共聚物；用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯，或者与胺反应的酯化的马来酸酐-苯乙烯共聚物。
防锈剂
已知各种已知的防锈剂或添加剂用于变速器流体，并且适于用在根据本公开内容的流体中。尤其优选的是烷基聚氧化烯醚(例如77)、C-8酸(例如8)、氧烷基胺(例如，Tomah PA-14)、3-癸氧基丙胺以及聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物(例如，L-81)。
极压剂
本文中的润滑油组合物还可任选地含有一种或多种极压剂。可溶于油的极压(EP)剂包括含硫和含氯硫的EP剂、氯代烃EP剂以及磷EP剂。此类EP剂的实例包括：氯化蜡；有机硫化物和多硫化物(polysulfide)，例如，二苄基二硫醚、双(氯苄基)二硫醚(bis(chlorobenzyl)disulfide)、二丁基四硫醚(dibutyl tetrasulfide)、硫化的油酸的甲基酯、硫化烷基酚，硫化二戊烯、硫化萜烯和硫化Diels-Alder加合物；磷硫化烃(phosphosulfurized hydrocarbon)，例如，硫化磷与松节油或油酸甲酯的反应产物；磷酯，例如，二烃基和三烃基亚磷酸酯，例如，亚磷酸二丁酯、亚磷酸二庚酯、亚磷酸二环己酯、亚磷酸戊基苯酯；亚磷酸二戊基苯酯、亚磷酸十三烷基酯、亚磷酸二硬脂基酯以及聚丙烯取代的亚磷酸苯酯；硫代氨基甲酸金属盐(metal thiocarbamate)，例如，二辛基二硫代氨基甲酸锌和庚基苯酚二酸钡；烷基和二烷基磷酸的胺盐，包括例如二烷基二硫代磷酸与环氧丙烷的反应产物的胺盐；以及它们的混合物。
基于上文的论述，下表1中列出了各种润滑组合物组分的示例性范围。
表1：变速器润滑剂组合物
本文中的润滑剂尤其适用于双离合变速器，例如，具有湿式摩擦离合器的那些。合适的湿式摩擦离合器变速器通常具有多个离合器片(可为至少三个并且可多至六个)，例如，具有基于纤维素的摩擦衬片的那些，并且各自具有在外壳中在操纵活塞与分离弹簧之间组装在一起的连带的钢反作用板。此类变速器也可包括其它常见组件，例如，波片或缓冲板、隔板和/或保持环(retention ring)。通过使用本文中的润滑变速器流体选择施加流体压力，以常规方式操作所述湿式摩擦离合器。
由以下实施例更好地理解本公开内容并可阐明其许多优点。以下实施例是说明性的，而并不限制其范围或精神。本领域技术人员将容易理解，可使用这些实施例中描述的组分、方法、步骤和装置的变体。除非另有提出，否则本公开内容中提出的所有百分比、比率和份数都以重量计。
实施例
实施例1
制备示例性的本发明的润滑剂和比较润滑剂，以论证分散剂添加量、PIB分子量、硼水平、硼与磷的比率，以及硼与氮的比率的关键程度，从而论证改变此类分散剂特性造成不可接受的摩擦耐久性或磨损率。制备的润滑剂包含具有如在下表2A和2B中阐述的特性的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂并且掺混了如表1中阐述的常规润滑剂添加剂。分散剂包含四亚乙基五胺(TEPA)作为琥珀酰亚胺部分之间的取代基。
表2A：本发明的分散剂
I1 I2 I3 I4
PIB的分子量 2300 2300 2300 2300
分散剂中的N，％ 0.76 0.77 0.77 0.77
分散剂添加量，％ 7.7 7.7 23.1 4.5
来自分散剂的N，ppm 585 593 1779 347
分散剂中的硼，％ 0.07 0.15 0.15 0.15
分散剂中的P，％ 0.33 0.35 0.35 0.35
B/P重量比 0.21 0.43 0.43 0.43
B/N重量比 0.09 0.19 0.19 0.19
成品流体中的B，ppm 58 124 371 72
表2B：比较分散剂
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
PIB的分子量 2300 1300 950 950 2300 2300 1300
分散剂中的N，％ 0.77 1.45 1.64 1.64 0.75 0.78 1.45
分散剂添加量，％ 2.567 4.09 1.85 3.7 7.7 7.7 0.89
来自分散剂的N，ppm 198 593 303 607 578 601 129
分散剂中的硼，％ 0.15 1.3 0.35 0.35 0 0.44 1.3
分散剂中的P，％ 0.35 0 0.76 0.76 0.33 0.34 0
B/P重量比 0.43 - 0.46 0.46 0 1.29 -
B/N重量比 0.19 0.90 0.21 0.21 0.00 0.56 0.90
成品流体中的B，ppm 44 557 70 130 0 395 111
在表2A和2B中，分子量是使用凝胶渗透色谱法(GPC)将聚苯乙烯(数均分子量为180至18,000)用作参比得到的PIB取代基的数均分子量。N是指氮，P是指磷，以及B是指硼。该实施例中的清净剂是直链磺酸盐，其具有307的TBN、约11.9重量％的金属以及25重量％的皂，它将约93ppm的金属提供到成品流体并且将约0.02％的皂提供到成品流体。
表2A和表2B中的每种变速器润滑剂还包含相同量且相同的清净剂、摩擦改进剂、粘度改进剂、抗氧化剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、密封膨胀剂、消泡剂、极压剂以及润滑油。上表1中阐述了这些另外的组分的量。因此，表2A和2B的油之间的唯一变化就是这些表中阐述的分散剂特征。
下表3提供了表2A和2B的各种本发明润滑剂和比较润滑剂的摩擦和抗磨测试结果。根据ASTM D 4998，使用FZG抗磨测试来确定抗磨特性。使用SAE#2湿式摩擦装备和下文描述的方法，使用改进的JASO M348：2002测试来确定摩擦性质。对于自动变速器，且特别是双离合变速器而言，可接受的润滑剂要求在使用FZG抗磨测试的情况下重量损失不超过约30mg，以及在μ0/μd＜1.0的情况下，摩擦耐久性为至少8000个循环(μ0是200rpm下的摩擦，且μd是1400下的摩擦)，并且在μ0/μd＞1.0之前，1400rpm下的最小平均动摩擦为0.128。本发明的润滑剂通过了全部三个性能标准。比较润滑剂未能通过这些测试中的一个或多个。比较样品C1和C7没有进一步测试摩擦耐久性，因为抗磨结果几乎是所需最小值的两倍。下表中突出显示了未通过项。
表3：测试结果
如上表2A、2B和3所示，分散剂添加量、PIB分子量、硼水平、硼与磷的比率或硼与氮的比率中的一个或多个中即使很小的偏差，都导致无法实现所需润滑剂参数中的一个或多个，从而使得润滑剂不适用于自动变速器，且特别是双离合变速器。
测试条件
测试程序是JASO M348：2002的改进版，其使用SAE No.2湿式摩擦装备来测量摩擦耐久性，以评估离合器系统的耐久性。图1以示意性的方式描绘了用于本文中的测试的示例性SAE No.2机器。
在图1中，SAE No.2组合湿式摩擦装备包括高速AC马达H，其在两端上具有轴外伸部位(shaft extension)。惯性端用法兰连接到飞轮(flywheel)J，以便为每次动态啮合提供所需的总能量。离合器端(B、C和E)延伸到测试头A中，在所述测试头A中使其适于驱动离合器(B和C)的花键轴套。测试头A通过轴承支撑在轴上，以允许独立于轴的转动。在给定的温度、负载和滑动速度下，通过负载传感器(load cell)G来测量摩擦力。负载通过气动活塞F施加。正在评估的特定测试油通过泵J从测试头A的底部借助软管L穿过热交换器K，通过空心驱动轴返回到测试头A而被循环，以被喷射通过离合器的花键轴套中的孔。
装载在两个钢板C之间的摩擦盘E的尺寸如下：材料类型：Borg Warner6100；凹槽：平行(在约20％的面积上凹槽完全平行)；内径(Di)120.5mm；外径(Do)146.0mm；有效平均半径(Rm)66.8mm；总面积[每侧，无凹槽](AG)5,337mm2。
将行业标准的钢隔板用作对偶件(mating plate)。两个钢板中的每个都径向钻有0.61mm的孔，其外边缘倒角到钢隔板的有效平均半径处的深度。将J型热电偶插入到每个板中，使得热电偶的尖端位于孔底部。用庚烷清洁钢隔板。将板在测试的润滑剂中浸泡十五(15)分钟并组装在SAE No.2头中，旋转摩擦盘位于固定钢板之间(见附图)。将油温热电偶TC3安装在测试头A中的7点钟位置处，距离钢隔板的外部1mm。安装垫件(spacer)B，以给出0.8±.2mm的离合器组件间隙(pack clearance)。通过将1L的无添加基础油料油冲过测试油循环泵J、热交换器K以及软管L来对它们进行清洁。用基础油冲洗之后，再将500ml的测试润滑剂冲过它们。将软管L连接到测试头A，并且通过ATF储器将1L测试油装入头组件中。将飞轮I安装在装备上，以给出1.27kg*m2的总惯性。
为了进行评估，将测试油循环泵J设置成约4.5±0.5L/min流量。在无负载施加到离合器并且马达H以100rpm运行的情况下，将测试油加热到60±3℃。当油温稳定时，测试开始20,000个连续的动态啮合，其条件在表4中描述。测试开始于施加0.76MPa的负载，并且调整施加负载，以控制停止时间。收集每个测试循环的数据。摩擦值(μ)是针对每个循环计算的，并且用来确定离合器系统的性能和耐久性。
表4：测试条件：
实施例2
制备另外的示例性的本发明润滑剂和比较润滑剂，以论证含金属清净剂与选择的分散剂添加量、PIB分子量、硼水平、硼与磷的比率以及硼与氮的比率组合时的进一步的关键程度。该进一步的实施例表明：在自动变速器润滑剂的情况下，改变清净剂的金属含量和皂含量也是保持可接受的摩擦耐久性和磨损率的关键。制备的润滑剂包含与中性至高碱性清净剂组合的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述清净剂将不同的金属量和皂含量提供到成品润滑剂。如下表6中的结果所示(突出显示未通过的项)，清净剂需要将少于455ppm的金属含量和0.02％至约0.15％的皂含量提供到润滑剂，以实现所需的结果。
下表5A(本发明)和表5B(比较)的每种变速器润滑剂也包含相同量且相同的分散剂、摩擦改进剂、粘度改进剂、抗氧化剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、密封膨胀剂、消泡剂、极压剂以及润滑油。上表1中阐述了这些另外的组分的量。因此，表5A和表5B的油之间的唯一变化就是这些表中阐述的清净剂特征。该实施例中使用的分散剂具有2300的PIB取代基的数均分子量、约0.77重量％的氮、约593ppm的氮、约0.15重量％的硼、约0.35重量％的磷，硼与磷的比率为0.43，硼与氮的比率为0.19，并且成品流体中的硼为约124ppm。
表5A：本发明的清净剂
表5B：比较清净剂
C8 C9 C10 C11
清净剂类型 无 磺酸盐 磺酸盐 磺酸盐
清净剂的TBN - 307 307 307
清净剂添加量，％ 0 0.4 0.6 0.8
清净剂中的金属，％ 0 11.9 11.9 11.9
成品流体中的金属，ppm 0 455 682.5 942
清净剂中的皂含量，％ 0 25 25 25
成品流体中的皂含量，％ 0 0.1 0.15 0.2
下表6显示使用与上述实施例1相同的程序确定的抗磨和摩擦耐久性测试的结果。鉴于抗磨结果几乎是所需最小值的两倍，比较样品C11没有进行摩擦耐久性测试。结果表明由成品润滑剂中的清净剂提供的金属含量和皂含量对于所需润滑剂性质的关键程度。任一因素的偏差都导致无法通过关键润滑剂性能标准中的一个或多个。
表6：清净剂结果
实施例3
进行另一实验来确定噻二唑腐蚀抑制剂中的硫水平是否进一步影响润滑剂性质。表7确认了改变含噻二唑的腐蚀抑制剂的水平的润滑剂。在表7的测试润滑剂中，被评估的每种组合物包含相同量且相同的分散剂、清净剂、摩擦改进剂、粘度改进剂、抗氧化剂、防锈剂、密封膨胀剂、消泡剂、极压剂以及基础润滑油。表1中阐述了这些其它组分的量。实施例2中描述了这些实施例中使用的分散剂，并且实施例1中描述了清净剂。因此，表7的润滑剂之间唯一的变化是腐蚀抑制剂的量，且因此为测试润滑剂中的硫的水平。如测试结果所示，表7的所有润滑剂都通过了摩擦和抗磨测试(与实施例1一致地进行)，这表明腐蚀抑制剂提供的硫的水平不影响结果。预期小于约1％的腐蚀抑制剂添加量，且特别是约0.005％至约0.5％的腐蚀抑制剂添加量将实现类似的结果。
表7：腐蚀抑制剂
将理解的是，在本文的说明书和权利要求书的原理和范围内，本领域技术人员可对本文中已经对其进行描述和举例说明以说明方法、组合物和变速器的性质的制剂和成分的细节、材料和布置进行各种改变。

Claims (18)

1.变速器润滑剂组合物，其包含：
主要量的润滑油；
4.5至23重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂具有大于1300至2300的聚异丁烯取代基的通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的数均分子量，和在100℃下为2100至2700cSt的聚异丁烯的粘度，所述分散剂具有0.21至0.46的硼与磷的比率，和0.09至0.19的硼与氮的比率，以及向所述变速器润滑剂组合物提供58至371ppm的硼的量的硼；以及
含金属清净剂，其将大于0ppm至281ppm的金属提供至所述变速器润滑剂组合物，并且将0.02至0.15重量％的皂含量递送至所述变速器润滑剂组合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述变速器润滑剂组合物在-40℃下的布氏粘度不超过15,000cP。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述主要量的润滑油选自：II类基础油、III类基础油和/或IV类基础油，以及它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述变速器润滑剂组合物包含4.5至7.7重量％的所述硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含金属清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，且为碱金属或碱土金属盐。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述含金属清净剂是直链或支链磺酸盐。
7.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含0.08至1重量％的所述含金属清净剂。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述含金属清净剂未被硼化。
9.根据权利要求1所述的组合物，其还包含选自摩擦改进剂、空气驱逐添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的混合物的至少一种组分。
10.润滑机械部件的方法，其包括向所述机械部件供应润滑剂组合物，所述方法包括：
用润滑剂组合物来润滑机械部件，所述润滑剂组合物包含以下项的混合物：
主要量的润滑油；
4.5至23重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂，所述分散剂具有大于1300至2300的聚异丁烯取代基的通过凝胶渗透色谱法将聚苯乙烯用作参比所确定的数均分子量，和在100℃下为2100至2700cSt的聚异丁烯的粘度，所述分散剂具有0.21至0.46的硼与磷的比率，和0.09至0.19的硼与氮的比率，以及向所述润滑剂组合物提供58至371ppm的硼的量的硼；以及
含金属清净剂，其将大于0ppm至281ppm的金属提供至所述润滑剂组合物，并且将0.02至0.15重量％的皂含量递送至所述润滑剂组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述润滑剂组合物在-40℃下的布氏粘度不超过15,000cP。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述主要量的润滑油选自：II类基础油、III类基础油和/或IV类基础油，以及它们的混合物。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述润滑剂组合物包含4.5至7.7重量％的所述硼化且磷酸化的N-取代的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述含金属清净剂是中性至高碱性的磺酸盐、酚盐或羧酸盐，且为碱金属或碱土金属盐。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述含金属清净剂是直链或支链磺酸盐。
16.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含0.08至1重量％的所述含金属清净剂。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述含金属清净剂未被硼化。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述润滑剂组合物还包含选自摩擦改进剂、空气驱逐添加剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、密封膨胀剂、粘度指数改进剂、防锈剂、极压添加剂以及它们的混合物的至少一种组分。
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