CN108884412A - 矿物油系基础油、润滑油组合物、机器、润滑方法、和润滑脂组合物 - Google Patents
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Abstract
提供矿物油系基础油,其100℃下的运动粘度为7mm2/s以上且低于10mm2/s,粘度指数为100以上,使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的‑5℃与‑15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|为240mPa·s/℃以下。通过使用该矿物油系基础油,能够容易地制备在保证添加剂的选择的自由度的同时、具有优异的氧化稳定性的润滑油组合物和润滑脂组合物。
Description
技术领域
本发明涉及矿物油系基础油、含有该矿物油系基础油的润滑油组合物、使用该润滑油组合物的机器和润滑方法、以及含有该矿物油系基础油的润滑脂组合物。
背景技术
蒸气涡轮机、燃气涡轮机等涡轮机、旋转式气体压缩机、油压机器、和机床等机器中使用的润滑油组合物在高温环境下的体系内长时间循环的同时使用,因此发现抗氧化性能逐渐降低,引起机器的故障的可能性变高。
对这样的机器中使用的润滑油组合物,要求即使对高温环境下长时间的使用也优异的氧化稳定性。
作为用于得到提高氧化稳定性、且能够适合用于涡轮机、旋转式气体压缩机、油压机器、机床等的润滑油组合物的一个手段,研究了各种添加剂的组合的最优化。
例如,专利文献1中,公开了包含基础油、芳族胺抗氧化剂、和二硫代氨基甲酸酯耐磨耗剂、且将芳族胺抗氧化剂和二硫代氨基甲酸酯耐磨耗剂的各含量以及总计含量调整为特定的范围的润滑油组合物。
此外,专利文献2中,公开了作为抗氧化剂而组合使用并含有未取代的苯基-萘基胺和二(烷基苯基)胺、进一步作为耐磨耗剂而含有硫代磷酸酯的润滑油组合物。
专利文献1和2中记载的润滑油组合物中,通过组合包含作为抗氧化剂的芳族胺抗氧化剂和作为耐磨耗剂的含硫原子的化合物,实现了抗氧化性能的协同提高效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2014-515058号公报
专利文献2:日本特表2002-528559号公报。
发明内容
发明要解决的课题
然而,专利文献1和2中记载的润滑油组合物含有含硫原子的化合物,因此特别是伴随高温环境下的使用,容易诱发淤渣的产生。
产生的淤渣例如附着于旋转体的轴承,从而常常发热而有可能导致轴承的损伤,成为循环管线中设置的过滤器发生阻塞、控制阀中淤渣堆积而导致控制系统的动作不良等的原因。
此外,润滑油组合物中配合的各种润滑油用添加剂为了提高与用途相应的特性而适当选择,根据需要组合使用2种以上。
通过如专利文献1和2中记载那样的特定的润滑油用添加剂的组合而实现提高氧化稳定性的润滑油组合物中,无法变更贡献于提高氧化稳定性的特定润滑油用添加剂的组合,润滑油用添加剂的选择的自由度受到限制。此外,为了提高除了氧化稳定性之外的特性,还可以认为有时存在无法变更规定的润滑油用添加剂的配比的情况。
此外,不仅润滑油组合物,关于润滑脂组合物,也存在相同的要求。
本发明的目的在于,提供在保证添加剂的选择的自由度的同时、具有优异的氧化稳定性的润滑油组合物和润滑脂。
用于解决课题的手段
本发明人等为了提高润滑油组合物和润滑脂组合物的氧化稳定性,着眼于该润滑油组合物中包含的基础油。
并且发现,通过在具有规定的运动粘度和粘度指数的同时、进行调整以使得-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|达到规定值以下的矿物油系基础油能够解决上述课题,所述复数粘度的温度梯度Δ|η*|可以称为综合表示构成矿物油系基础油的各种成分所涉及的各种各样的特性(例如支链的异链烷烃与直链链烷烃的存在比例;芳族成分、硫成分、氮成分、环烷烃成分等的含量;矿物油系基础油的精制状态)的平衡的指标。
即,本发明提供下述[1]~[5]。
[1]矿物油系基础油,其100℃下的运动粘度为7mm2/s以上且低于10mm2/s,
粘度指数为100以上,
使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|为240mPa·s/℃以下。
[2]润滑油组合物,其含有上述[1]所述的矿物油系基础油。
[3]机器,其选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床,使用上述[2]所述的润滑油组合物。
[4]润滑方法,其中,在选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床中的机器中使用上述[2]所述的润滑油组合物。
[5]润滑脂组合物,其含有上述[1]所述的矿物油系基础油、和增稠剂。
发明的效果
通过使用本发明的矿物油系基础油,能够制备在保证添加剂的选择的自由度的同时、具有优异的氧化稳定性的润滑油组合物和润滑脂组合物。
具体实施方式
本说明书中,规定的温度下的运动粘度和粘度指数是指按照JIS K2283:2000测定的值。
本说明书中,规定的温度下的复数粘度η*是使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量的值,更具体而言,是指通过实施例中记载的方法而测定的值。
应予说明,使用旋转型流变仪的复数粘度η*的测量中,“应变量”根据测定温度而适当设定,例如后述的实施例中,在-5℃下的测定中设定为“3.4~3.5%”,在-15℃下的测定中设定为“1.1%”。
[矿物油系基础油]
作为本发明的矿物油系基础油,可以举出例如将链烷烃系矿物油、中间系矿物油、环烷烃系矿物油等原油进行常压蒸馏而得到的常压渣油;将该常压渣油进行减压蒸馏而得到的馏出油;对该馏出油实施溶剂脱沥青、溶剂萃取、加氢精制、溶剂脱蜡、催化脱蜡、异构化脱蜡、减压蒸馏等精制处理之中的一种以上的处理而得到的矿物油或蜡(GTL蜡等)等。
这些矿物油可以单独使用、或者组合使用2种以上。
本发明的矿物油系基础油满足下述要件(I)~(III):
·要件(I):100℃下的运动粘度为7mm2/s以上且低于10mm2/s。
·要件(II):粘度指数为100以上;
·要件(III):使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|为240mPa·s/℃以下。
此外,本发明的一个方式的矿物油系基础油优选进一步满足下述要件(IV)。
·要件(IV):使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-15℃下的复数粘度η*为3000mPa·s以下。
应予说明,本发明的一个方式的矿物油系基础油为组合2种以上的矿物油而得到的混合油的情况中,该混合油满足上述要件即可。
以下,针对上述要件(I)~(IV)进行说明。
<要件(I)>
要件(I)规定了矿物油系基础油的蒸发损失与燃耗改善效果的平衡。
即,如果本发明的矿物油系基础油的100℃下的运动粘度低于7mm2/s,则油膜厚度变薄,磨耗量有可能增加。另一方面,如果100℃下的运动粘度为10mm2/s以上,则还导致能量损失的增大。
本发明的一个方式的矿物油系基础油的100℃下的运动粘度从增厚油膜厚度的观点出发,优选为7.1mm2/s以上、更优选为7.2mm2/s以上、进一步优选为7.3mm2/s以上,从抑制能量损失、节能性的观点出发,优选为9.9mm2/s以下、更优选为9.8mm2/s以下、进一步优选为9.6mm2/s以下。
<要件(II)>
要件(II)是用于制成粘度的温度依赖性小的矿物油系基础油的规定。
即,如果本发明的矿物油系基础油的粘度指数低于100,则因温度环境而导致的粘度的变化大,在使用该矿物油系基础油的润滑油组合物的性能无法一致的方面具有问题。
从该观点出发,本发明的一个方式的矿物油系基础油的粘度指数优选为110以上、更优选为120以上、进一步优选为130以上,此外,通常160以下。
<要件(III)>
本发明的矿物油系基础油如要件(III)所规定那样,需要使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|(以下在没有特别说明的情况下也简称为“复数粘度的温度梯度Δ|η*|”)为240mPa·s/℃以下。
上述“复数粘度的温度梯度Δ|η*|”是表示下述的值:各自独立地测定、或者使温度由-5℃至-15℃或由-15℃至-5℃连续变化的同时测定-5℃下的复数粘度η*的值和-15℃下的复数粘度η*的值,将该值置于温度-复数粘度的坐标平面中时,-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的每单位的变化量(斜率的绝对值)。更具体而言,是由下述计算式(f1)算出的值。
·计算式(f1):复数粘度的温度梯度Δ|η*|=|([-15℃下的复数粘度η*]-[-5℃下的复数粘度η*])/(-15-(-5))|。
要件(III)所规定的“复数粘度的温度梯度Δ|η*|”可以称为综合表示能够对矿物油系基础油所具有的氧化稳定性造成影响的、构成矿物油系基础油的各种成分所涉及的各种各样的特性(例如支链的异链烷烃与直链链烷烃的存在比例;芳族成分、硫成分、氮成分、环烷烃成分等的含量;矿物油系基础油的精制状态)的平衡的指标。
例如,矿物油中包含蜡成分,因此如果使矿物油的温度逐渐降低,则矿物油中的蜡成分析出,形成凝胶状结构。蜡成分包含链烷烃、环烷烃等,但根据它们的结构、含量,蜡成分的析出速度不同。
根据本发明人等的研究,可知存在例如下述倾向:大量包含直链链烷烃(正链烷烃)的蜡成分的析出速度快,复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值变大,另一方面,大量包含支链的异链烷烃的蜡成分的析出速度慢,复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值变小。
并且,本发明人等认为,例如蜡成分的析出速度越慢的矿物油,矿物油本身所具有的氧化稳定性越高,进一步添加抗氧化剂而制成润滑油组合物时,与使用以往的矿物油的情况相比,能够格外地提高作为所添加的抗氧化剂的抗氧化性能。
此外,存在下述倾向:要件(III)所规定的复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值越大的矿物油系基础油,该矿物油系基础油中存在的芳族成分、硫成分的含量越多。芳族成分、硫成分的存在容易成为伴随使用而产生淤渣的原因。
因此,进行调整以使得复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值满足要件(III)的矿物油系基础油容易抑制伴随使用而产生淤渣,可以称氧化稳定性优异。
即,满足要件(III)的该矿物油系基础油综合调整了能够对氧化稳定性造成影响的各种成分所涉及的特性,因此其本身的氧化稳定性也高。此外,即使在该矿物油系基础油中添加抗氧化剂而制成润滑油组合物的情况中,也可以认为容易发挥出能够格外提高所添加的抗氧化剂的抗氧化性能的效果。
从上述观点出发,本发明的一个方式的矿物油系基础油中,要件(III)所规定的复数粘度的温度梯度Δ|η*|优选为220mPa·s/℃以下、更优选为210mPa·s/℃以下、进一步优选为200mPa·s/℃以下、更进一步优选为190mPa·s/℃以下、特别优选为170mPa·s/℃以下。
此外,本发明的一个方式的矿物油系基础油中,要件(III)所规定的复数粘度的温度梯度Δ|η*|优选为0.1mPa·s/℃以上、更优选为1mPa·s/℃以上、进一步优选为5mPa·s/℃以上、更进一步优选为10mPa·s/℃以上。
<要件(IV)>
要件(IV)所规定的-15℃下的复数粘度η*低的矿物油系基础油中直链链烷烃的存在比例低,存在其本身所具有的氧化稳定性高的倾向。因此,在向该矿物油系基础油中进一步添加抗氧化剂而制成润滑油组合物的情况中,与使用以往的矿物油的情况相比,容易发挥出能够格外提高作为所添加的抗氧化剂的抗氧化性能的效果。
从上述观点出发,本发明的一个方式的矿物油系基础油中,作为要件(IV)所规定的-15℃下的复数粘度η*,优选为3000mPa·s以下、更优选为2700mPa·s以下、进一步优选为2500mPa·s以下、更进一步优选为2300mPa·s以下、特别优选为1900mPa·s以下。
此外,要件(IV)所规定的-15℃下的复数粘度η*针对下限值没有特别限制,优选为50mPa·s以上、更优选为100mPa·s以上、进一步优选为200mPa·s以上。
作为本发明的一个方式的矿物油系基础油的环烷烃成分(%CN),优选为10~30、更优选为13~30、进一步优选为16~30。
通过制成环烷烃成分为上述范围的矿物油系基础油,溶解伴随使用而产生的淤渣,能够防止由淤渣引起的故障。
此外,作为本发明的一个方式的矿物油系基础油的芳族成分(%CA),从减少可能产生的淤渣量的观点出发,优选低于1.0、更优选为0.1以下。
应予说明,本说明书中,矿物油系基础油的环烷烃成分(%CN)和芳族成分(%CA)是指通过ASTM D-3238环分析(n-d-M法)测定得到的环烷烃成分和芳族成分的比例(百分数)。
作为本发明的一个方式的矿物油系基础油的硫成分,从制成能够制造抑制了淤渣的产生的润滑油组合物的矿物油系基础油的观点出发,优选低于10质量ppm。
应予说明,本说明书中,矿物油系基础油的硫成分是指按照JIS K2541-6:2003“原油和石油制品-硫成分试验方法”测定的值。
作为本发明的一个方式的矿物油系基础油的氮成分,从制成在提高矿物油系基础油本身的氧化稳定性、能够更有效地表现出添加抗氧化剂时的抗氧化性能的矿物油系基础油的观点出发,优选低于100质量ppm、更优选低于10质量ppm、进一步优选低于1质量ppm。
应予说明,矿物油系基础油的氮成分是按照JIS K2609:1998 4.测定的值。
从制成能够制造活塞的高温清净性优异的润滑油组合物的矿物油系基础油的观点出发,本发明的一个方式的矿物油系基础油优选芳族成分(%CA)为0.1以下,且硫成分低于10质量ppm。
<满足要件(I)~(IV)的矿物油系基础油的制备例>
满足上述要件(I)~(IV)、特别是上述要件(III)和(IV)那样的矿物油系基础油可以通过例如适当考虑以下的事项而容易地制备。应予说明,以下事项是制备方法的一个例子,还可以考虑除此之外的事项来制备。
(1)成为矿物油系基础油的原料的原料油的选择
本发明的一个方式的矿物油系基础油优选为将原料油进行精制而得到的物质。
作为该原料油,从制成上述要件(I)~(IV)、特别是满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为包含源自石油的蜡的原料油、以及包含源自石油的蜡和塔底油的原料油。此外,还可以使用包含溶剂脱蜡油的原料油。
使用包含源自石油的蜡和塔底油的原料油时,作为该原料油中的蜡与塔底油的含量比[蜡/塔底油],从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,以质量比计优选为30/70~98/2、更优选为55/45~97/3、进一步优选为70/30~96/4、更进一步优选为80/20~95/5。
应予说明,如果上述原料油中的塔底油的比例变多,则存在要件(III)所规定的复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值上升的倾向,此外,要件(IV)所规定的-15℃下的复数粘度η*的值也容易上升。
作为塔底油,可以举出在以原油作为原料的通常的燃料油的制造步骤中,将由减压蒸馏装置得到的包含重质燃料油的油进行加氢裂化、并分离去除石脑油和煤柴油后残留的塔底馏分。
此外,作为蜡,除了将上述塔底馏分进行溶剂脱蜡而分离的蜡之外,还可以举出对将链烷烃系矿物油、中间系矿物油、环烷烃系矿物油等原油进行常压蒸馏并分离去除石脑油和煤柴油后残留的常压渣油进行溶剂脱蜡而得到的蜡;对将该常压渣油进行减压蒸馏而得到的馏出油进行溶剂脱蜡而得到的蜡;对将该馏出油进行溶剂脱沥青、溶剂萃取、加氢精制所得物质进行溶剂脱蜡而得到的蜡;通过费托合成得到的GTL蜡等。
另一方面,作为溶剂脱蜡油,可以举出将上述塔底馏分等进行溶剂脱蜡并将上述蜡分离去除后的渣油。此外,溶剂脱蜡油实施了溶剂脱蜡的精制处理,与上述塔底油不同。
作为通过溶剂脱蜡得到蜡的方法,优选为例如将塔底馏分与甲乙酮和甲苯的混合溶剂混合、在低温区域下搅拌的同时移除析出物而得到的方法。
应予说明,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,作为溶剂脱蜡中的低温环境下的具体的温度,优选与常规的溶剂脱蜡中的温度相比更低,具体而言,优选为-25℃以下、更优选为-30℃以下。
作为原料油的油成分,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为5~55质量%、更优选为7~45质量%、进一步优选为10~35质量%、更进一步优选为13~32质量%、特别优选为15~25质量%。
作为原料油的100℃下的运动粘度,从制成满足要件(I)的矿物油系基础油的观点出发,优选为2.5~12.0mm2/s、更优选为3.0~11.0mm2/s、进一步优选为3.5~10.0mm2/s。
作为原料油的粘度指数,从制成满足要件(II)的矿物油系基础油的观点出发,优选为100以上、更优选为110以上、进一步优选为120以上,此外,通常为200以下。
(2)原料油的精制条件的设定
本发明的一个方式的矿物油系基础油优选为将包含源自石油的蜡的原料油进行精制而得到的物质,更优选为将上述包含源自石油的蜡和塔底油的原料油进行精制而得到的物质。
优选对上述原料油实施精制处理,制备为满足上述要件(I)~(IV)的矿物油系基础油。
作为精制处理,优选包含加氢异构化脱蜡处理和加氢处理中的至少一者。应予说明,优选根据所使用的原料油的种类,适当设定精制处理的种类、精制条件。
更具体而言,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选根据所使用的原料油的种类,如下所述地选择精制处理。
·使用以上述含量比包含源自石油的蜡和塔底油的原料油(α)时,优选对该原料油(α)进行包括加氢异构化脱蜡处理和加氢处理两者的精制处理。
·使用包含溶剂脱蜡油的原料油(β)时,优选对该原料油(β)不进行加氢异构化脱蜡处理,而进行包括加氢处理的精制处理。
上述原料油(α)包含塔底油,因此存在芳族成分、硫成分、和氮成分的含量变多的倾向。芳族成分、硫成分、和氮成分的存在容易成为制成润滑油组合物时淤渣产生的原因。
通过加氢异构化脱蜡处理,去除了芳族成分、硫成分、和氮成分,能够实现减少这些含量。
加氢异构化脱蜡处理通过将蜡中的直链链烷烃制成支链的异链烷烃,能够制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油。
另一方面,上述原料油(β)包含蜡,但通过溶剂脱蜡处理,在低温环境下使直链链烷烃析出并分离去除,因此对要件(III)和(IV)所规定的复数粘度的值造成影响的直链链烷烃的含量少。因此,进行“加氢异构化脱蜡处理”的必要性低。
(加氢异构化脱蜡处理)
加氢异构化脱蜡处理如上述那样,是以将原料油中包含的直链链烷烃制成支链的异链烷烃的异构化、使芳族成分开环并转化为链烷烃成分、以及去除硫成分、氮成分等杂质为目的而进行的精制处理。
特别地,直链链烷烃的存在成为增大要件(III)所规定的复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值的原因之一,因此本处理中,将直链链烷烃异构化为支链的异链烷烃,将复数粘度的温度梯度Δ|η*|的值调整为低。
加氢异构化脱蜡处理优选在加氢异构化脱蜡催化剂的存在下进行。
作为加氢异构化脱蜡催化剂,可以举出例如在硅磷酸铝(SAPO)、沸石等载体上负载镍(Ni)/钨(W)、镍(Ni)/钼(Mo)、钴(Co)/钼(Mo)等的金属氧化物、铂(Pt)、铅(Pd)等贵金属的催化剂。
作为加氢异构化脱蜡处理中的氢气分压,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为2.0~220MPa、更优选为2.5~100MPa、进一步优选为3.0~50MPa、更进一步优选为3.5~25MPa。
作为加氢异构化脱蜡处理中的反应温度,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选设定为与常规的加氢异构化脱蜡处理中的反应温度相比更高,具体而言,优选为320~480℃、更优选为325~420℃、进一步优选为330~400℃、更进一步优选为340~370℃。
通过使该反应温度为高温,能够促进原料油中存在的直链链烷烃异构化为支链的异链烷烃,满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的制备变得容易。
此外,作为加氢异构化脱蜡处理中的液时空速(LHSV),从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为5.0hr-1以下、更优选为2.0hr-1以下、进一步优选为1.0hr-1以下、更进一步优选为0.6hr-1以下。
此外,从提高生产率的观点出发,加氢异构化脱蜡处理中的LHSV优选为0.1hr-1以上、更优选为0.2hr-1以上。
作为加氢异构化脱蜡处理中的氢气的供给比例,相对于所供给的原料油1千升,优选为100~1000Nm3、更优选为200~800Nm3、进一步优选为250~650Nm3。
应予说明,对进行了加氢异构化脱蜡处理的生成油,为了去除轻质馏分,可以实施减压蒸馏。
(加氢处理)
加氢处理是以原料油中包含的芳族成分的完全饱和化、和去除硫成分、氮成分等杂质等为目的而进行的精制处理。
加氢处理优选在加氢催化剂的存在下进行。
作为加氢催化剂,可以举出例如在二氧化硅/氧化铝、氧化铝等非晶质、沸石等结晶质载体上负载镍(Ni)/钨(W)、镍(Ni)/钼(Mo)、钴(Co)/钼(Mo)等的金属氧化物、铂(Pt)、铅(Pd)等贵金属的催化剂。
作为加氢处理中的氢气分压,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选设定为与常规的加氢处理中的压力相比更高,具体而言,优选为16MPa以上、更优选为17MPa以上、进一步优选为20MPa以上,此外,优选为30MPa以下、更优选为22MPa以下。
作为加氢处理中的反应温度,从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为200~400℃、更优选为250~370℃、进一步优选为280~350℃。
作为加氢处理中的液时空速(LHSV),从制成满足要件(III)和(IV)的矿物油系基础油的观点出发,优选为5.0hr-1以下、更优选为2.0hr-1以下、进一步优选为1.2hr-1以下,此外,从生产率的观点出发,优选为0.1hr-1以上、更优选为0.2hr-1以上、进一步优选为0.3hr-1以上。
作为加氢处理中的氢气的供给比例,相对于作为处理对象的供给油1千升,优选为100~1000Nm3、更优选为200~800Nm3、进一步优选为250~650Nm3。
应予说明,对进行了加氢处理的生成油,为了去除轻质馏分,可以实施减压蒸馏。作为减压蒸馏的各条件(压力、温度、时间等),适当调整以使得矿物油系基础油的100℃下的运动粘度达到期望的范围内。
[润滑油组合物]
本发明的润滑油组合物至少含有上述本发明的矿物油系基础油,在不损害本发明的效果范围内,可以与该矿物油系基础油一起含有合成油。
作为该合成油,可以举出例如聚α-烯烃(PAO)、酯系化合物、醚系化合物、聚二醇、烷基苯、烷基萘等。
这些合成油可以单独使用、或者组合使用2种以上。
本发明的润滑油组合物中的合成油的含量相对于该润滑油组合物中的本发明的矿物油系基础油的总量100质量份优选为0~30质量份、更优选为0~20质量份、进一步优选为0~15质量份、更进一步优选为0~10质量份、特别优选为0~5质量份。
本发明的一个方式的润滑油组合物中包含的本发明的矿物油系基础油的含量以该润滑油组合物的总量(100质量%)为基准计通常为50质量%以上、优选为55质量%以上、更优选为60质量%以上、进一步优选为65质量%以上、更进一步优选为70质量%以上,此外,优选为100质量%以下、更优选为99质量%以下、进一步优选为95质量%以下。
本发明的一个方式的润滑油组合物包含满足上述要件(I)~(III)的矿物油系基础油,因此不仅可以提高矿物油系基础油本身所具有的氧化稳定性,还通过使用矿物油系基础油,可以格外地提高所添加的抗氧化剂的抗氧化性能。
其结果是,该润滑油组合物通过含有抗氧化剂,与使用以往的基础油的润滑油组合物相比,能够得到格外提高氧化稳定性的润滑油组合物。
作为抗氧化剂,可以从用作以往润滑油的抗氧化剂的公知抗氧化剂之中,适当选择任意物质使用,可以举出例如胺系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、钼系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂等。
作为胺系抗氧化剂,可以举出例如二苯基胺、具有碳原子数为3~20的烷基的烷基化二苯基胺等二苯基胺系抗氧化剂;α-萘基胺、苯基-α-萘基胺、具有碳原子数为3~20的烷基的取代的苯基-α-萘基胺等萘基胺系抗氧化剂等。
作为酚系抗氧化剂,可以举出例如2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯等单酚系抗氧化剂;4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)等二酚系抗氧化剂;受阻酚系抗氧化剂等。
作为钼系抗氧化剂,可以举出例如三氧化钼和/或钼酸与胺化合物反应而得到的钼胺络合物等。
作为硫系抗氧化剂,可以举出例如3,3'-硫代二丙酸二月桂基酯等。
作为磷系抗氧化剂,可以举出例如亚磷酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基膦酸二乙酯等。
本发明的一个方式中,这些抗氧化剂可以单独使用或组合使用2种以上,优选组合使用2种以上。
本发明的一个方式的润滑油组合物中,抗氧化剂的含量以该润滑油组合物的总量(100质量%)为基准计优选为0.01~10质量%、更优选为0.05~8质量%、进一步优选为0.10~5质量%。
此外,本发明的润滑油组合物在不损害本发明的效果范围内,根据需要,除了抗氧化剂之外,还可以含有常规使用的润滑油用添加剂。
作为这样的润滑油用添加剂,可以举出例如降凝剂、粘度指数改进剂、耐磨耗剂、极压剂、消泡剂、摩擦调节剂、防锈剂、金属惰化剂、抗乳化剂等。
此外,也可以使用具有多种作为上述添加剂的功能的化合物(例如具有作为耐磨耗剂和极压剂的功能的化合物)。
进一步,各润滑油用添加剂可以单独使用或组合使用2种以上。
这些润滑油用添加剂的各含量在不损害本发明的效果范围内可以适当调整,以润滑油组合物的总量(100质量%)为基准计通常为0.001~15质量%、优选为0.005~10质量%、更优选为0.01~8质量%。
应予说明,本发明的一个方式的润滑油组合物中,这些润滑油用添加剂的总计含量以该润滑油组合物的总量(100质量%)为基准计优选为0~30质量%、更优选为0~25质量%、进一步优选为0~20质量%、更进一步优选为0~15质量%。
(降凝剂)
作为降凝剂,可以举出例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯化石蜡与萘的缩合物、氯化石蜡与苯酚的缩合物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯等,优选使用聚甲基丙烯酸酯。
(粘度指数改进剂)
作为粘度指数改进剂,可以举出例如非分散型聚甲基丙烯酸酯、分散型聚甲基丙烯酸酯、烯烃系共聚物(例如乙烯-丙烯共聚物等)、分散型烯烃系共聚物、苯乙烯系共聚物(例如苯乙烯-二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物等)等聚合物。
作为这些粘度指数改进剂的质均分子量(Mw),通常为500~1,000,000、优选为5,000~800,000、更优选为10,000~600,000,根据聚合物的种类而适当设定。
应予说明,用作粘度指数改进剂的非分散型和分散型聚甲基丙烯酸酯中,优选为5,000~1,000,000、更优选为10,000~800,000、进一步优选为20,000~500,000。
此外,用作粘度指数改进剂的烯烃系共聚物中,优选为800~300,000、更优选为10,000~200,000。
本说明书中,各成分的质均分子量(Mw)是通过凝胶渗透色谱(GPC)法测定的标准聚苯乙烯换算的值。
(耐磨耗剂、极压剂)
作为耐磨耗剂或极压剂,可以举出例如二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)、磷酸锌、二硫代氨基甲酸锌、二硫代氨基甲酸钼、二硫代磷酸钼、二硫化物类、硫化烯烃类、硫化油脂类、硫化酯类、硫代碳酸酯类、硫代氨基甲酸酯类、多硫化物类等含硫化合物;亚磷酸酯类、磷酸酯类、膦酸酯类、和它们的胺盐或金属盐等含磷化合物;硫代亚磷酸酯类、硫代磷酸酯类、硫代膦酸酯类、和它们的胺盐或金属盐等含硫和磷的化合物。
(消泡剂)
作为消泡剂,可以举出例如硅酮油、氟硅酮油和氟烷基醚等。
(摩擦调节剂)
作为摩擦调节剂,可以举出例如二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二硫代磷酸钼(MoDTP)、钼酸的胺盐等钼系摩擦调节剂;在分子中具有至少1个碳原子数为6~30的烷基或烯基的脂肪族胺、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、脂肪酸、脂肪族醇、脂肪族醚等无灰摩擦调节剂;油脂类、胺、酰胺、硫化酯、磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯胺盐等。
(防锈剂)
作为防锈剂,可以举出例如脂肪酸、烯基丁二酸半酯、脂肪酸皂、烷基磺酸盐、多元醇脂肪酸酯、脂肪酸胺、氧化石蜡、烷基聚氧乙烯醚等。
(金属惰化剂)
作为金属惰化剂,可以举出例如苯并三唑系化合物、甲苯基三唑系化合物、噻二唑系化合物、咪唑系化合物、嘧啶系化合物等。
本发明的一个方式中,这些金属惰化剂可以单独使用,或者组合使用2种以上。
(抗乳化剂)
作为抗乳化剂,可以举出例如蓖麻油的硫酸酯盐、石油磺酸盐等阴离子性表面活性剂;季铵盐、咪唑啉类等阳离子性表面活性剂;聚氧亚烷基聚二醇和其二羧酸的酯;烷基酚-甲醛缩聚物的环氧烷烃加成物等。
<润滑油组合物的制造方法>
作为本发明的润滑油组合物的制造方法,没有特别限制,作为含有上述润滑油用添加剂的润滑油组合物的制造方法,优选为具有向包含本发明的矿物油系基础油的基础油中配合该润滑油用添加剂的步骤的方法。
应予说明,上述步骤中,所配合的各润滑油用添加剂的适合化合物、各成分的含量如上所述。
向包含本发明的矿物油系基础油的基础油配合润滑油用添加剂后,优选通过公知的方法,搅拌并使润滑油用添加剂在基础油中均匀分散。
此外,从使润滑油用添加剂均匀分散的观点出发,更优选将包含本发明的矿物油系基础油的基础油升温至40~70℃后,配合润滑油用添加剂,搅拌并使其均匀分散。
<润滑油组合物的各种物性>
作为本发明的一个方式的润滑油组合物的100℃下的运动粘度,优选为7mm2/s以上、更优选为7.1mm2/s以上、进一步优选为7.2mm2/s以上,此外,优选低于10mm2/s、更优选低于9.9mm2/s、进一步优选低于9.8mm2/s、更进一步优选低于9.6mm2/s。
作为本发明的一个方式的润滑油组合物的粘度指数,优选为100以上、更优选为110以上、进一步优选为120以上,此外,通常为160以下。
<润滑油组合物的用途、润滑方法>
本发明的一个方式的润滑油组合物可以适合用作泵、真空泵、送风机、涡轮压缩机、蒸气涡轮机、核动力涡轮机、燃气涡轮机、水力发电用涡轮机等各种涡轮机的润滑中使用的涡轮机油;旋转式压缩机、往返动式压缩机等压缩机的润滑中使用的轴承油、齿轮油和控制系致动油;油压机器中使用的油压致动油;高速冲压机、高速压延机、高速打桩机等机床中使用的机床用润滑油等。
即,本发明还提供下述(1)的机器、和下述(2)的润滑方法。
(1)机器,其选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床,使用上述本发明的润滑油组合物。
(2)润滑方法,其中,在选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床中的机器中使用上述本发明的润滑油组合物。
[润滑脂组合物]
本发明的润滑脂组合物至少含有上述本发明的矿物油系基础油、和增稠剂。
本发明的润滑脂组合物包含氧化稳定性高的上述本发明的矿物油系基础油,因此与以往的润滑脂相比,能够进一步提高氧化稳定性。
本发明的一个方式的润滑脂组合物从制成进一步提高氧化稳定性的润滑脂组合物的观点出发,优选进一步含有抗氧化剂。
此外,本发明的一个方式的润滑脂组合物在不损害本发明的效果范围内,可以含有除了抗氧化剂之外的添加剂、与本发明的矿物油系基础油一起含有合成油。
作为本发明的一个方式的润滑脂组合物中能够含有的合成油,可以举出与上述本发明的润滑油组合物中能够含有的合成油相同的物质。
本发明的润滑脂组合物中的合成油的含量相对于该润滑脂组合物中包含的本发明的矿物油系基础油的总量100质量份优选为0~30质量份、更优选为0~20质量份、进一步优选为0~15质量份、更进一步优选为0~10质量份、特别优选为0~5质量份。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中包含的本发明的矿物油系基础油的含量以该润滑脂组合物的总量(100质量%)为基准计通常为20质量%以上、优选为40质量%以上、更优选为50质量%以上、进一步优选为60质量%以上、更进一步优选为70质量%以上,此外,优选为99质量%以下、更优选为97质量%以下、进一步优选为95质量%以下、更进一步优选为93质量%以下。
<增稠剂>
作为本发明的一个方式的润滑脂组合物中包含的增稠剂,优选为选自金属皂和脲系化合物中的1种以上。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中,增稠剂的含量以该润滑脂组合物的总量(100质量%)为基准计优选为1~40质量%、更优选为1~35质量%、进一步优选为3~30质量%、更进一步优选为5~25质量%。
(金属皂)
作为用作增稠剂的金属皂,可以为由1元脂肪酸的金属盐组成的金属皂,也可以为由1元脂肪酸的金属盐和2元脂肪酸的金属盐组成的金属复合皂。
作为构成金属皂和金属复合皂的金属原子,优选为选自碱金属原子和碱土金属原子中的金属原子,更优选为碱金属原子,进一步优选为锂原子。
即,作为本发明的一个方式中使用的金属皂,优选为选自锂皂和锂复合皂中的1种以上。
作为构成金属皂和金属复合皂的1元脂肪酸的金属盐的1元脂肪酸,可以举出例如月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山嵛酸、木蜡酸、牛脂脂肪酸等饱和脂肪酸;9-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、9,10-羟基硬脂酸、蓖麻油酸、反式蓖麻油酸等含羟基脂肪酸;十二碳烯酸、十六碳烯酸、十八碳烯酸(包含油酸)、二十碳烯酸、二十一碳烯酸、二十三碳烯酸、二十四碳烯酸等不饱和脂肪酸等。
这些之中,作为1元脂肪酸,优选为碳原子数为12~24(优选为12~18、更优选为14~18)的饱和脂肪酸,更优选为硬脂酸、9-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、和十八碳烯基酸,进一步优选为硬脂酸、12-羟基硬脂酸、和油酸。
这些1元脂肪酸可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为构成金属复合皂的2元脂肪酸的金属盐的2元脂肪酸,可以举出例如丁二酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸等。
这些之中,作为2元脂肪酸,优选为壬二酸或癸二酸,更优选为壬二酸。
金属皂通常通过使脂肪酸与金属氢氧化物反应而得到。
即,可以向上述本发明的矿物油系基础油中配合成为原料的脂肪酸,加热溶解,制备脂肪酸的溶液后,添加金属氢氧化物,使其反应,由此合成。
应予说明,金属氢氧化物优选以溶解于水中的水溶液的形态添加。
以水溶液的形态添加金属氢氧化物时,优选升温至100℃以上,去除水后,进一步加热而使反应进行。
(脲系化合物)
作为用作增稠剂的脲系化合物,只要为具有脲键的化合物即可,优选为具有2个脲键的二脲,更优选为下述通式(b1)所示的化合物。
R1-NHCONH-R3-NHCONH-R2 (b1)。
上述通式(b1)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数为6~24的1价烃基,R1和R2可以相同,也可以彼此不同。R3表示碳原子数为6~18的2价芳族烃基。
作为能够选作前述通式(b1)中的R1和R2的1价烃基的碳原子数,为6~30,优选为6~24、更优选为6~20。
此外,作为能够选作R1和R2的1价烃基,可以举出饱和或不饱和的1价链式烃基、饱和或不饱和的1价脂环式烃基、1价芳族烃基,优选为饱和或不饱和的1价链式烃基、以及饱和或不饱和的1价脂环式烃基。
作为1价饱和链式烃基,可以举出碳原子数为6~24的直链或支链的烷基,具体而言,可以举出己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十八碳烯基、十九烷基、二十烷基等。
作为1价不饱和链式烃基,可以举出碳原子数为6~24的直链或支链的烯基,具体而言,可以举出己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、油烯基、香叶基、法呢基、亚油烯基等。
应予说明,1价饱和链式烃基和1价不饱和链式烃基可以为直链,也可以为支链。
应予说明,1价饱和链式烃基和1价不饱和链式烃基的碳原子数优选为6~20、更优选为12~20、进一步优选为14~20。
作为1价饱和脂环式烃基,可以举出例如环己基、环庚基、环辛基、环壬基等环烷基;甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、二乙基环己基、丙基环己基、异丙基环己基、1-甲基-丙基环己基、丁基环己基、戊基环己基、戊基-甲基环己基、己基环己基等被碳原子数为1~6的烷基取代的环烷基(优选为被碳原子数为1~6的烷基取代的环己基)等。
作为1价不饱和脂环式烃基,可以举出例如环己烯基、环庚烯基、环辛烯基等环烯基;甲基环己烯基、二甲基环己烯基、乙基环己烯基、二乙基环己烯基、丙基环己烯基等被碳原子数为1~6的烷基取代的环烯基(优选被碳原子数为1~6的烷基取代的环己烯基)等。
1价饱和脂环式烃基和1价不饱和脂环式烃基的碳原子数优选为6~20、更优选为6~18、进一步优选为6~15、更进一步优选为6~13。
作为1价芳族烃基,可以举出例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、二苯基甲基、二苯基乙基、二苯基丙基、甲基苯基、二甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基等。
1价芳族烃基的碳原子数优选为6~20、更优选为6~18、进一步优选为6~15、更进一步优选为6~13。
作为能够选作前述通式(b1)中的R3的2价芳族烃基的碳原子数,为6~18、优选为6~15、更优选为6~13。
作为能够选作R3的2价芳族烃基,可以举出例如亚苯基、二苯基亚甲基、二苯基亚乙基、二苯基亚丙基、甲基亚苯基、二甲基亚苯基、乙基亚苯基等。
这些之中,优选为亚苯基、二苯基亚甲基、二苯基亚乙基、或二苯基亚丙基,更优选为二苯基亚甲基。
二脲化合物通常通过使二异氰酸酯与单胺反应而得到。
即,可以在上述本发明的矿物油系基础油中的一部分中,配合二异氰酸酯,加热溶解,制备二异氰酸酯的溶液后,向其中添加在剩余的矿物油系基础油中配合单胺而溶解得到的单胺的溶液,使其反应,由此得到。
例如,合成前述通式(b1)所示的化合物时,作为二异氰酸酯,使用具有与前述通式(b1)中的R3所示的2价芳族烃基对应的基团的二异氰酸酯,作为单胺,使用具有与R1和R2所示的1价烃基对应的基团的胺,通过上述方法,可以合成期望的二脲化合物。
<抗氧化剂>
本发明的一个方式的润滑脂组合物优选还含有抗氧化剂。
即,本发明的一个方式的润滑脂组合物包含满足上述要件(I)~(III)的矿物油系基础油,因此不仅可以提高矿物油系基础油本身所具有的氧化稳定性,还通过使用矿物油系基础油,可以格外地提高所添加的抗氧化剂的抗氧化性能。
其结果是,该润滑脂组合物通过含有抗氧化剂,与使用以往的基础油的润滑脂组合物相比,能够得到格外提高氧化稳定性的组合物。
作为抗氧化剂,可以从用作以往润滑油的抗氧化剂的公知抗氧化剂之中,适当选择任意物质使用,可以举出例如胺系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、钼系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂等,具体而言,可以举出与上述润滑油组合物中能够含有的抗氧化剂相同的物质。
应予说明,抗氧化剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中,抗氧化剂的含量以该润滑脂组合物的总量(100质量%)为基准计优选为0.01~10质量%、更优选为0.05~8质量%、进一步优选为0.10~5质量%。
<添加剂>
本发明的一个方式的润滑脂组合物除了上述抗氧化剂之外,在不损害本发明的效果范围内,可以含有常规的润滑脂中配合的添加剂。
作为这样的添加剂,可以举出例如防锈剂、极压剂、粘度提高剂、固体润滑剂、清净分散剂、防腐蚀剂、金属惰化剂等。
这些添加剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为防锈剂,可以举出例如脱水山梨糖醇脂肪酸酯、胺化合物等。
作为极压剂,可以举出例如磷系化合物等。
作为粘度提高剂,可以举出例如聚甲基丙烯酸酯(PMA)、烯烃共聚物(OCP)、聚烷基苯乙烯(PAS)、苯乙烯-二烯共聚物(SCP)等。
作为固体润滑剂,可以举出例如聚酰亚胺、三聚氰胺氰脲酸酯(MCA)等。
作为清净分散剂,可以举出例如丁二酰亚胺、硼系丁二酰亚胺等无灰分散剂。
作为防腐蚀剂,可以举出例如苯并三唑系化合物、噻唑系化合物等。
作为金属惰化剂,可以举出例如苯并三唑系化合物等。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中的添加剂各自的含量根据添加剂的种类、用途而适当调整,以该润滑脂组合物的总量(100质量%)为基准计通常为0~10质量%、优选为0.001~7质量%、更优选为0.01~5质量%。
<润滑脂组合物的制造方法>
作为本发明的润滑脂组合物的制造方法,没有特别限制,可以举出例如具有下述步骤(1)~(2)的方法。
·步骤(1):向本发明的矿物油系基础油添加成为增稠剂的原料从而合成增稠剂的步骤。
·步骤(2):在步骤(1)之后根据需要配合抗氧化剂等添加剂的步骤。
针对步骤(1),作为增稠剂,在使用金属皂的情况和使用脲系化合物的情况中,具体的操作不同,但如上所述。
并且,步骤(2)中,在步骤(1)之后根据需要配合抗氧化剂等添加剂时,该添加剂可以在步骤(1)的反应结束后的冷却至室温的过程中配合,也可以在冷却至室温后配合。
此外,在步骤(2)之后,优选使用胶体磨、辊磨机等实施研磨处理。
<润滑脂组合物的各种物性>
本发明的一个方式的润滑脂组合物的25℃下的工作锥入度从制成具有适度的硬度、作业性和润滑性能优异的润滑脂的观点出发,优选为175~475。
应予说明,本说明书中,润滑脂的工作锥入度是指按照JIS K2220.7测定的值。
针对本发明的一个方式的润滑脂组合物,作为通过后述实施例中记载的薄膜氧化试验而测定的在150℃下经过24小时后的润滑脂组合物的蒸发率,优选为25%以下、更优选为20%以下、进一步优选为10%以下、更进一步优选为5%以下、特别优选为1%以下。
<润滑脂组合物的用途>
本发明的润滑脂组合物还能够适合用于例如滑动轴承、滚动轴承、含油轴承、流体轴承等各种轴承、减速器、齿轮、内燃机、制动器、扭矩传递装置用部件、流体联接器、压缩装置用部件、链条、油压装置用部件、真空泵装置用部件、钟表部件、硬盘用部件、冷冻机用部件、切削机用部件、压延机用部件、拉深抽伸机用部件、滚压机用部件、汽车用部件、锻造机用部件、热处理机用部件、热介质用部件、清洗机用部件、减震器用部件、密封装置用部件等。
特别地,本发明的润滑脂组合物具有优异的氧化稳定性,因此适合于要求氧化稳定性的用途。
实施例
接着,通过实施例进一步详细说明本发明,但本发明不因这些例子而受到任何限定。应予说明,各种物性的测定方法或评价方法如下所述。
<矿物油系基础油或润滑油组合物的各种物性的测定方法>
(1)40℃和100℃下的运动粘度
按照JIS K2283:2000测定。
(2)粘度指数
按照JIS K2283:2000测定。
<矿物油系基础油的各种物性的测定方法>
(3)-5℃和-15℃下的复数粘度η*
使用Anton Paar公司制旋转型流变仪“Physica MCR 301”,按照以下的流程测定。
首先,在调整至-5℃和-15℃中的任一测定温度的锥板(直径为50mm,倾斜角为1°)中,插入测定对象的矿物油系基础油或润滑油组合物,在相同温度下保持10分钟。应予说明,此时,要注意不要对插入的溶液施加应变。
并且,使用上述旋转型流变仪,在角速度为6.3rad/s的条件下,以振动模式测定各测定温度下的复数粘度η*。应予说明,使用旋转型流变仪的复数粘度η*的测定中,“应变量”在-5℃下的测定中设为“3.4~3.5%”,在-15℃下的测定中设为“1.1%”。
并且,由-5℃和-15℃下的复数粘度η*的值,根据前述计算式(f1),算出“复数粘度的温度梯度Δ|η*|”。
(4)芳族成分(%CA)、环烷烃成分(%CN)
通过ASTM D-3238环分析(n-d-M法)测定。
(5)硫成分
按照JIS K2541-6:2003测定。
(6)氮成分
按照JIS K2609:1998 4.测定。
<润滑油组合物的各种物性的测定方法>
(7)RPVOT值
按照JIS K 2514-3的旋转压力容器式氧化稳定度试验(RPVOT),在试验温度为150℃、加温前的压力为620kPa的条件下进行,测定压力从最高压力降低至175kPa为止的时间(RPVOT值)。该时间(RPVOT值)越长,则可以称为氧化稳定性越优异的润滑油组合物。
<润滑脂组合物的各种物性的测定方法>
(8)工作锥入度
按照ASTM D 217法,在25℃下测定。
(9)薄膜氧化试验
在JIS G 3141(SPCC、SD)所规定的钢板(厚度8mm、横60mm、纵80mm)的表面上,重叠厚度为2mm且切除了横45mm×纵65mm的长方形的中空橡胶板,在从橡胶板的中空部分中露出的钢板的表面上,用刮板涂布成为试验对象的润滑脂组合物。并且,去除橡胶板,在钢板上形成由润滑脂组合物形成的厚度为2mm的薄膜,制作试验样品。
应予说明,测定制作后的试验样品的质量,由试验样品的质量与钢板的质量之差,算出试验前的润滑脂组合物的质量。
并且,将该试验样品放入150℃的恒温槽,在150℃下加热处理24小时,进行薄膜氧化试验,测定试验后的试验样品的质量,与上述同样地,算出试验后的润滑脂组合物的质量,根据下述式算出润滑脂组合物的蒸发率。该蒸发率越小,则越难以蒸发,可以称为氧化稳定性越优异的润滑脂组合物。
·蒸发率(%)=[(试验前的润滑脂组合物的质量)-(试验后的润滑脂组合物的质量)]/(试验前的润滑脂组合物的质量)×100。
实施例和比较例中使用的“塔底油”和“疏松蜡”的制造方法如下所述。
制造例1(塔底油的制造)
在通常的燃料油的制造步骤中,取出将由减压蒸馏装置得到的包含重质燃料油的油进行加氢裂化而制造石脑油-煤柴油时得到的塔底馏分,得到“塔底油”。
应予说明,该塔底油中,油成分为75质量%,硫成分为82质量ppm,氮成分为2质量ppm,100℃下的运动粘度为4.1mm2/s,粘度指数为134。
制造例2(溶剂脱蜡油和疏松蜡的制造)
对如上述那样得到的塔底油,使用甲乙酮和甲苯的混合溶剂,在-35℃~-30℃的低温区域中进行溶剂脱蜡而分离蜡,得到“溶剂脱蜡油”。并且,分离的蜡记作“疏松蜡”。
应予说明,该溶剂脱蜡油中,油成分为100质量%,硫成分为70质量ppm,氮成分为2质量ppm,100℃下的运动粘度为4.1mm2/s,粘度指数为121。
此外,该疏松蜡中,油成分为15质量%,硫成分为12质量ppm,氮成分低于1质量ppm,100℃下的运动粘度为4.2mm2/s,粘度指数为169。
实施例1(矿物油系基础油(A)的制造)
将制造例2中得到的疏松蜡95质量份、和制造例1中得到的塔底油5质量份进行混合,用作原料油(a)。应予说明,该原料油(a)中,油成分为15质量%,硫成分为19质量ppm,氮成分低于1质量ppm,100℃下的运动粘度为4.2mm2/s,粘度指数为175。
对上述原料油(a),使用加氢异构化脱蜡催化剂,在氢气分压为4MPa、反应温度为340℃、LHSV为0.5hr-1的条件下实施加氢异构化脱蜡。
接着,对经加氢异构化脱蜡的生成油,使用镍钨系催化剂,在氢气分压为20MPa、反应温度为280~320℃、LHSV为1.0hr-1的条件下实施加氢处理。
将经加氢处理的生成油进行减压蒸馏,回收100℃下的运动粘度达到7.2~7.7mm2/s的范围的馏分,得到矿物油系基础油(A)。
针对矿物油系基础油(A),芳族成分(%CA)=0.0,环烷烃成分(%CN)=16.7,硫成分=低于10质量ppm,氮成分=低于1质量ppm。
实施例2(矿物油系基础油(B)的制造)
将制造例2中得到的疏松蜡90质量份、和制造例1中得到的塔底油10质量份进行混合,用作原料油(b)。应予说明,该原料油(b)中,油成分为21质量%,硫成分为22质量ppm,氮成分低于1质量ppm,100℃下的运动粘度为4.0mm2/s,粘度指数为162。
对上述原料油(b),使用镍钨系催化剂,在氢气分压为4MPa、反应温度为340℃、LHSV为1.0hr-1的条件下实施加氢处理。
将经加氢处理的生成油进行减压蒸馏,回收100℃下的运动粘度达到7.2~7.7mm2/s的范围的馏分,得到矿物油系基础油(B)。
针对矿物油系基础油(B),芳族成分(%CA)=0.0,环烷烃成分(%CN)=26.5,硫成分=低于10质量ppm,氮成分=低于1质量ppm。
比较例1(矿物油系基础油(C)的制造)
对通常的燃料油的制造步骤中由减压蒸馏装置得到的重质燃料油,使用糠醛溶剂,在溶剂比为1.0~2.0的条件下进行溶剂萃取,得到抽余油。
并且,对该抽余油,使用加氢异构化脱蜡催化剂,在氢气分压为4MPa、反应温度为260~280℃、LHSV为1.0hr-1的条件下实施加氢异构化脱蜡。
接着,对经加氢异构化脱蜡的生成油,使用镍钨系催化剂,在氢气分压为4~5MPa、反应温度为280~320℃、LHSV为1.0hr-1的条件下实施加氢处理。
将经加氢处理的生成油进行减压蒸馏,回收100℃下的运动粘度达到6.2~6.7mm2/s的范围的馏分,得到矿物油系基础油(C)。
针对矿物油系基础油(C),芳族成分(%CA)=2.8,环烷烃成分(%CN)=27.3,硫成分=1000质量ppm。
实施例和比较例中制造的矿物油系基础油(A)~(C)的各种性状示于表1。
[表1]
。
实施例3~8、比较例2~4
如表2~4所述那样,对实施例和比较例中制造的矿物油系基础油(A)~(C)中任一者,配合表2~4所示的种类和配合量的各种添加剂,分别制备润滑油组合物(P1)~(P6)和(Q1)~(Q3)。
应予说明,润滑油组合物的制备中使用的表2~4所述的各种添加剂的详情如下所述。
·酚系抗氧化剂:2,6-二叔丁基-对甲酚。
·胺系抗氧化剂(1):双(辛基苯基)胺。
·胺系抗氧化剂(2):丁基苯基辛基苯基胺。
·胺系抗氧化剂(3):辛基苯基萘基胺。
·磷系抗氧化剂:3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基膦酸二乙酯。
·摩擦调节剂:异硬脂酸与四亚乙基五胺的缩合酰胺。
·耐磨耗剂:磷酸酯的胺盐。
·极压剂:磷酸三甲苯酯。
·粘度指数改进剂:聚甲基丙烯酸酯。
·防锈剂:烯基丁二酸半酯。
·金属惰化剂(1):噻二唑。
·金属惰化剂(2):苯并三唑。
·消泡剂:硅酮系消泡剂。
针对制备的润滑油组合物(P1)~(P6)和(Q1)~(Q3),按照上述测定方法,测定40℃和100℃下的运动粘度、粘度指数、和RPVOT值。这些结果示于表2~4。
[表2]
。
实施例3~4中制备的润滑油组合物(P1)~(P2)、和比较例2中制备的润滑油组合物(Q1)预想用于蒸气涡轮机、通用油压机器,向矿物油系基础油中适当选择并配合各种添加剂。
根据表2可知,实施例3~4中制备的润滑油组合物(P1)~(P2)与比较例2中制备的润滑油组合物(Q1)相比,RPVOT值高,氧化稳定性优异。
[表3]
。
实施例5~6中制备的润滑油组合物(P3)~(P4)、和比较例3中制备的润滑油组合物(Q2)预想用于高压负载的油压机器,向矿物油系基础油中适当选择并配合各种添加剂。
根据表3可知,实施例5~6中制备的润滑油组合物(P3)~(P4)与比较例3中制备的润滑油组合物(Q2)相比,RPVOT值高,氧化稳定性优异。
[表4]
。
实施例7~8中制备的润滑油组合物(P5)~(P6)、和比较例4中制备的润滑油组合物(Q3)预想用于燃气涡轮机、压缩机,向矿物油系基础油中适当选择并配合各种添加剂。
根据表4可知,实施例7~8中制备的润滑油组合物(P5)~(P6)与比较例4中制备的润滑油组合物(Q3)相比,RPVOT值高,氧化稳定性优异。
实施例9~12、比较例5~6
向1L的金属容器中,添加表5所示的种类的矿物油系基础油、以及表5所示的配合量的12-羟基硬脂酸和油酸,升温至95℃并溶解。
并且,以水溶液的形态添加表5所示的配合量(固体成分量)的氢氧化锂,升温至120℃,蒸发去除水。
去除水后,进一步将温度升温至195~205℃,在80~100rpm的转速下搅拌1小时,使反应进行。
反应结束后,作为冷却油而添加与上述相同的矿物油系基础油后,通过自然放置冷却,冷却至60℃。应予说明,冷却后,实施例10、12和比较例6中,作为抗氧化剂添加表5所示的配合量的二壬基二苯基胺后,充分混合。
其后,用三辊磨进行研磨处理,得到润滑脂组合物(G1)~(G4)和(g1)~(g2)。
所得润滑脂组合物中作为增稠剂而包含的锂皂的含量如表5所述。此外,基于上述方法,进行所得润滑脂组合物的工作锥入度的测定和薄膜氧化试验。这些结果也一并示于表5。
[表5]
。
实施例9和11中制备的润滑脂组合物(G1)和(G3)即使不含抗氧化剂,也得到了具有优异的氧化稳定性的结果。另一方面,比较例5中制备的润滑脂组合物(g1)得到氧化稳定性差的结果。
此外,根据实施例10和12可知,在润滑脂组合物(G1)和(G2)中还含有抗氧化剂的润滑脂组合物(G3)和(G4)通过配合抗氧化剂,进一步提高了氧化稳定性。
另一方面,根据比较例6,向润滑脂组合物(g1)中进一步配合抗氧化剂而得到的润滑脂组合物(g2)没有特别表现出提高氧化稳定性的效果。
实施例13~16、比较例7~8
向1L的金属容器的反应釜内,添加表6所示的种类的矿物油系基础油、和表6所示的配合量的二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI),升温至70℃,同时在80~100rpm的转速下加热溶解,制备包含MDI的溶液(1)。
此外,向另行准备的1L的金属容器中,添加相同种类的矿物油系基础油、和表6所示的配合量的硬脂基胺和环己基胺,升温至70℃,同时在80~100rpm的转速下加热溶解,制备包含硬脂基胺和环己基胺的溶液(2)。
并且,向装有溶液(1)的金属容器内,在70℃下缓慢添加溶液(2),在80~100rpm的转速下搅拌1小时并使其均匀化。
其后,将反应液升温至160℃,以15分钟1次的比例剧烈搅拌并将全体均匀化,并保持2小时,使反应进行。
反应结束后,通过自然放置冷却,冷却至25℃。应予说明,冷却后,实施例14、16和比较例8中,作为抗氧化剂添加表6所示的配合量的二壬基二苯基胺后,充分混合。
其后,用三辊磨进行研磨处理,得到润滑脂组合物(G5)~(G8)和(g3)~(g4)。
应予说明,这些润滑脂组合物中包含的增稠剂属于前述通式(b1)中的R1和R2中的一者为硬脂基(十八烷基)、另一者为环己基、且R3为二苯基亚甲基的脲系化合物。
此外,所得润滑脂组合物中作为增稠剂而包含的脲系化合物的含量如表6所述。此外,基于上述方法,进行所得润滑脂组合物的工作锥入度的测定和薄膜氧化试验。这些结果也一并示于表6。
[表6]
。
实施例13和15中制备的润滑脂组合物(G5)和(G7)即使不含抗氧化剂,也得到了具有优异的氧化稳定性的结果。另一方面,比较例7中制备的润滑脂组合物(g3)得到氧化稳定性差的结果。
此外,根据实施例14和16可知,在润滑脂组合物(G5)和(G7)中还含有抗氧化剂的润滑脂组合物(G6)和(G8)通过配合抗氧化剂,进一步提高了氧化稳定性。
另一方面,根据比较例8,向润滑脂组合物(g3)中进一步配合抗氧化剂而得到的润滑脂组合物(g4)没有特别表现出提高氧化稳定性的效果。
Claims (11)
1.矿物油系基础油,其100℃下的运动粘度为7mm2/s以上且低于10mm2/s,
粘度指数为100以上,
使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-5℃与-15℃这2点间的复数粘度的温度梯度Δ|η*|为240mPa·s/℃以下。
2.根据权利要求1所述的矿物油系基础油,其中,使用旋转型流变仪在6.3rad/s的角速度下测量得到的-15℃下的复数粘度η*为3000mPa·s以下。
3.根据权利要求1或2所述的矿物油系基础油,其中,芳族成分(%CA)为0.1以下,且硫成分低于10质量ppm。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的矿物油系基础油,其是对包含源自石油的蜡的原料油进行精制而得到的。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的矿物油系基础油,其是对包含源自石油的蜡和塔底油、且该蜡与该塔底油的含量比[蜡/塔底油]以质量比计为30/70~98/2的原料油进行精制而得到的。
6.润滑油组合物,其含有权利要求1~5中任一项所述的矿物油系基础油。
7.根据权利要求6所述的润滑油组合物,其中,100℃下的运动粘度为7mm2/s以上且低于10mm2/s,粘度指数为100以上。
8.机器,其选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床,使用权利要求6或7所述的润滑油组合物。
9.润滑方法,其中,在选自涡轮机、压缩机、油压机器、和机床中的机器中使用权利要求6或7所述的润滑油组合物。
10.润滑脂组合物,其包含权利要求1~5中任一项所述的矿物油系基础油、和增稠剂。
11.根据权利要求10所述的润滑脂组合物,其中,所述增稠剂为选自金属皂和脲系化合物中的1种以上。
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