CN107460020A - 齿轮油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮油组合物，所述齿轮油组合物可以包含0.01至0.5重量％的结晶碳酸钙颗粒并且其余为基础油。

Description

齿轮油组合物

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月2日提交的韩国专利申请第10-2016-0068765号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及齿轮油组合物。

背景技术

由于汽车齿轮油在高速旋转和高负载使用的条件下操作，汽车齿轮油应当具有优异的抗卡死和抗磨损性质。具有美国石油组织(API)齿轮润滑剂(GL)-3、GL-4和GL-5品质等级的汽车齿轮油用在手动变速器中，并且具有GL-5品质等级的汽车齿轮油在高负载条件下用在最终减速齿轮中。

根据相关技术在GL-4和GL-5齿轮油中加入硫-磷基耐特压(EP)添加剂从而维持耐特压性能和抗磨损性质。对于代表性硫基添加剂，存在硫化烯烃、硫化脂肪和油等。对于代表性磷酸酯基添加剂，存在磷酸酯、磷酸酯胺盐等。

硫-磷基EP添加剂在齿轮表面中具有优异的保护性能，即抗针孔性能、抗刻痕性能等，从而润滑具有高负载的齿轮，因此硫-磷基EP添加剂已经用于客用车辆和商用车辆的齿轮油中。由于硫-磷基EP添加剂具有高的活性和热反应性，硫-磷基EP添加剂可能由于两个彼此接合的齿轮之间的接触表面附近的摩擦热而分解从而形成硫化铁或磷化铁的涂布膜，从而保护齿表面。

同时，在根据相关技术的客用车辆中，由于齿轮箱中良好的空气流动性可以有效进行冷却，齿轮油的温度可以维持相对低。然而，目前由于车辆(特别是客用车辆)中采用用于减少空气阻力的设计，用于冷却齿轮箱的空气的量减少，因此齿轮箱的冷却性能降低。特别地，在前轮客用车辆中，由于齿轮箱设置在发动机的下方，齿轮箱的冷却性能进一步降低，因此齿轮油倾向于在相对高的温度下操作。

由于齿轮油的温度的降低与车辆组件的耐久性和燃料效率密切相关，对降低齿轮油温度的技术进行了广泛研究。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种齿轮油组合物，所述齿轮油组合物的优点在于优异的耐特压性能和耐热性。

本发明的一个示例性实施方案提供一种齿轮油组合物，所述齿轮油组合物包含0.01至0.5重量％的结晶碳酸钙颗粒和基础油。

结晶碳酸钙颗粒可以为方解石颗粒、球霰石颗粒或霰石颗粒。

结晶碳酸钙颗粒可以为方解石颗粒，其中方解石颗粒具有板形状和1至10nm的直径。

齿轮油组合物可以进一步包含15至25重量％的粘度改进剂和5至7重量％的添加剂。

粘度改进剂可以为基于聚甲基丙烯酸酯的粘度改进剂。

添加剂可以为耐特压添加剂、摩擦改进剂、清洁剂、分散剂或抗氧化剂。

根据本发明的一个示例性实施方案，可以通过加入方解石改进齿轮油的耐特压性能和耐热性。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为显示本发明的示例性实施方案中使用的方解石及其分子结构的示意图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

通过下文参考附图详细描述的示例性实施方案说明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明不限于本文公开的示例性实施方案而是将以各种形式实施。提供示例性实施方案以阐述本发明的基本原理和实际应用，因此本领域技术人员可以容易地理解本发明的范围。因此，本发明将通过所附权利要求书的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

因此，为了避免本发明的模糊解释，示例性实施方案中将省略本领域公知的技术的详细说明。除非另有声明，本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以具有本发明所属领域的技术人员通常理解的一般含义。在整个说明书中，除非明确地相反描述，词语“包括(comprise)”和变化形式例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。除非有明确的相反描述，在本说明书中单数形式包括复数形式。

根据本发明的示例性实施方案的齿轮油组合物包含0.01至0.5重量％的结晶碳酸钙颗粒和基础油。

通常地，碳酸钙(CaCO₃)以无定形形式存在，由于这些无定形碳酸钙颗粒的粒径和布置不均匀，可分散性较低，因此这些无定形碳酸钙颗粒不分散。此外，这些无定形碳酸钙颗粒不具有润滑性，因此当将这些无定形碳酸钙颗粒加入齿轮油组合物中时，当使用齿轮油组合物时这些无定形碳酸钙颗粒可能造成严重的齿轮损坏。

根据本发明的示例性实施方案，齿轮油组合物可以包含结晶碳酸钙颗粒。在加入合适量的结晶碳酸钙颗粒时，可分散性可以优异，并且可以改进耐特压性能和耐热性。

更特别地，结晶碳酸钙颗粒可以为方解石颗粒、球霰石颗粒或霰石颗粒。方解石、霰石和球霰石分别具有独特的结晶形状。亦即，方解石的晶体具有矩形形状，霰石的晶体具有针形形状，球霰石的晶体具有圆形形状。此外，由于如上所述结晶碳酸钙颗粒的粒径和布置均匀，即使将结晶碳酸钙颗粒加入基础油中，仍然可以维持优异的可分散性。

例如，方解石以均匀的板形状形成。在此，板形状意指存在板表面和相对薄的厚度的形状(图1)。更详细地，板表面的直径可以为1至10nm，并且其厚度可以为0.1至0.5nm。更详细地，板表面的直径可以为3至4nm。

结晶碳酸钙颗粒可以通过各种方法制得。例如，可以通过将无定形碳酸钙颗粒加入极性溶剂中并且加热的方法制得方解石颗粒。

基于齿轮油组合物的100重量％，结晶碳酸钙颗粒可以以0.01至0.5重量％的含量加入。在加入的结晶碳酸钙颗粒的含量过低的情况下，耐特压性能和耐热性的改进可能不足。在加入的结晶碳酸钙颗粒的含量过高的情况下，耐特压性能和耐热性的改进有限，相反可分散性可能劣化，因此造成储存稳定性的问题。因此，结晶碳酸钙颗粒可以以上述含量范围加入。

作为基础油，可以使用任何基础油而无任何特定限制，只要其可用于齿轮油组合物。详细地，可以使用天然油、合成油或其混合物。作为天然油，可以使用动物油、植物油或矿物油。作为矿物油，可以使用通过氢化裂解或氢化精制过程额外精炼的液体石油，和链烷基矿物油，环烷基矿物油或链烷基/环烷基矿物油的混合物。可选地，还可以使用用溶剂或酸处理的矿物油。合成油的示例包括烃油和卤素取代的烃油，例如被称为聚α烯烃的聚合和互聚的烯烃；聚苯；烷基化二苯醚；和烷基化二苯硫醚，其衍生物、类似物和同系物。合成油的其它示例包括醇和二羧酸的各种酯和由(C4-C15)单羧酸、多元醇或多元醇醚制得的酯。

天然油和合成油可以是未精炼、精炼或再精炼的油。正如本文所使用的，术语“未精炼的油”意指无需额外纯化处理能够从天然或合成源直接获得的油。正如本文所使用的，术语“再精炼的油”意指在纯化步骤中额外处理至少一次从而改进一种或多种性质的油。例如，可以通过氢化和氧化制得具有改进的稳定性的油。

基础油的示例包括根据美国石油组织(API)的基础油交换指南(BOIG)的Ⅱ族油、Ⅲ族油、Ⅳ族油、V族油或其混合物。Ⅳ族油的示例为聚α烯烃，合适的V族油的示例为酯。

基础油可以是具有单个粘度范围的油，或具有高粘度范围的油和具有低粘度范围的油的混合物。

根据本发明的示例性实施方案的齿轮油组合物可以进一步包含粘度改进剂。粘度改进剂可以通过避免粘度在高温下降低而用于维持油膜，并且通过避免粘度在低温下过度升高而用于降低齿轮油的可流动性和空气阻力。详细地，可以使用基于聚甲基丙烯酸酯(PMA)的粘度改进剂作为粘度改进剂。在齿轮油组合物进一步包含粘度改进剂的情况下，基于齿轮油组合物的100重量％，齿轮油组合物可以包含15至25重量％含量的粘度改进剂。

根据本发明的示例性实施方案的齿轮油组合物可以进一步包含添加剂。添加剂可以是加入齿轮油组合物的普通添加剂。详细地，添加剂可以为耐特压添加剂、摩擦改进剂、清洁剂、分散剂或抗氧化剂。更详细地，作为耐特压添加剂，可以使用磷基耐特压添加剂、硫基耐特压添加剂或磷-硫基耐特压添加剂。例如，可以使用胺磷酸盐、非乙氧基化磷酸酯、乙氧基化磷酸酯、烷基酸磷酸盐、硫化脂肪酸酯和烷基多硫化物等。

摩擦改进剂的示例可以包括脂肪酸酰胺、脂肪环氧化物、脂肪胺、硼化甘油酯、烷氧基化脂肪胺、硼化烷氧基化胺、脂肪咪唑啉，和羧酸或其酸酐与多胺的缩合产物。

清洁剂的示例可以包括碱金属或碱土金属的油溶性中性或高碱性磺酸盐、苯酚盐、硫化苯酚盐、硫代膦酸盐、水杨酸盐、环烷酸盐和其它油溶性羧酸盐，所述碱金属或碱土金属例如为钠、钾、锂，特别是钙和镁。

作为分散剂，可以使用通过重均分子量为800至1200的聚异丁烯基取代的琥珀酸酐与多胺的反应制得的分散剂。

作为抗氧化剂，可以使用基于芳族胺或基于受阻酚的抗氧化剂。基于芳族胺的抗氧化剂的示例可以包括芳族三唑、吩噻嗪、二苯胺、(C1-C16)烷基二苯胺、苯基-α-萘基胺、苯基-β-萘基胺，或烷基取代或芳基取代的苯基-α-萘基胺。详细地，基于芳族胺的抗氧化剂可以包括用壬烯(C9)烷基化的二苯胺。该材料可以是单烷基化二苯胺和二烷基化二苯胺的混合物。在此，其取代基可以为支化壬烯基(C9)。

基于受阻酚的抗氧化剂的示例可以包括基于邻位烷基化的酚的化合物，例如2,6-二-叔丁基酚、4-甲基-2,6-二-叔丁基酚、2,4,6-三-叔丁基酚及其类似物和同系物。此外，基于受阻酚的抗氧化剂的示例可以包括丁基化羟基甲苯(BHT)、丁基化羟基苯甲醚(BHA)及其衍生物。基于受阻酚的抗氧化剂的其它可用示例可以包括亚甲基桥接的烷基酚，所述亚甲基桥接的烷基酚可以单独使用或者与其它受阻酚或基于立体受阻非交联酚的化合物组合使用。合适的亚甲基桥接的酚的示例包括4,4′-亚甲基双(6-叔丁基-邻-甲酚)、4,4′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)，和4,4′-亚甲基双(2,6-二-叔丁基酚)及其衍生物。可以合适地使用这些基于单核酚的化合物中的两种或多种。

在齿轮油组合物进一步包含添加剂的情况下，基于齿轮油组合物的100重量％，齿轮油组合物可以包含5至7重量％含量的添加剂。

在下文中，将详细描述本发明的优选实施例和对比实施例。本发明不限于本发明的优选实施例。

实施例

以下表1和2中显示的范围混合方解石颗粒(直径：约3nm)、添加剂(由耐特压添加剂、摩擦改进剂、清洁剂、分散剂、抗氧化剂等组成的GL-5等级添加剂，Lubrizol Corp.的A6043)、粘度改进剂(PMA型粘度改进剂，Evonik Industries的0-050)、基础油(YUBASEtechnology的Gr3)，由此制得齿轮油组合物。

使用如下性能测试方法评估齿轮油组合物，结果显示在下表1至5中。

[评估方法]

FZG耐久性测试之后的油温的测量：使用C齿轮以10负载阶段、2500rpm、40℃的初始温度进行测试30分钟。

4球耐特压(EP)测试：根据ASTM D 2783进行测试。

存在还是不存在沉淀物：使齿轮油组合物在室温下保持48小时之后观察存在还是不存在底部形成的沉淀物。

表1

表2

表3

表4

表5

如表1至5中所示，可以理解在包含特定含量的方解石的实施例1至17中，耐特压性能和耐热性都优异，不发生沉淀，并且可分散性也优异。

相反，可以确认在不加入方解石的对比实施例1至9中，耐特压性能和耐热性相对劣化。可以确认在过多加入方解石的对比实施例10至27中，耐特压性能和耐热性相比于实施例1至17未改进。此外，在对比实施例9-27中出现沉淀，表明可分散性劣化。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同可选形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种齿轮油组合物，所述齿轮油组合物包含：

0.01至0.5重量％的结晶碳酸钙颗粒；并且其余为基础油。

2.根据权利要求1所述的齿轮油组合物，其中：

结晶碳酸钙颗粒为方解石颗粒、球霰石颗粒或霰石颗粒。

3.根据权利要求1所述的齿轮油组合物，其中：

结晶碳酸钙颗粒为方解石颗粒，

所述方解石颗粒具有板形状和1至10nm的直径。

4.根据权利要求1所述的齿轮油组合物，所述齿轮油组合物进一步包含：

15至25重量％的粘度改进剂；和

5至7重量％的添加剂。

5.根据权利要求4所述的齿轮油组合物，其中：

粘度改进剂为基于聚甲基丙烯酸酯的粘度改进剂。

6.根据权利要求4所述的齿轮油组合物，其中：

添加剂包括耐特压添加剂、摩擦改进剂、清洁剂、分散剂或抗氧化剂。