CN109370721B

CN109370721B - 剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN109370721B
Application number: CN201811294849.9A
Authority: CN
Inventors: 杨操; 严军表; 石俊峰
Original assignee: Longpan Lubrication New Material Tianjin Co ltd; Jiangsu Lopal Tech Co ltd
Current assignee: Longpan Lubrication New Material Tianjin Co ltd; Jiangsu Lopal Tech Co ltd
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2038-11-01
Also published as: CN109370721A

Abstract

本发明公开了一种剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物及其制备方法，组合物由以下重量百分比的组分组成：粘度指数改进剂16.5％‑30％，齿轮油复合剂4％‑8％，降凝剂0.3‑0.5％，余量为基础油；其中，所述粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯或/和高粘度聚酯，所述基础油为矿物油。本发明中，基础油采用矿物基础油，成本较低，且产品具有出色的抗剪切稳定性和粘度保持性，优良的低温流动性、热氧化稳定性和抗磨损保护性，优良的承载能力和抗擦伤能力，可满足高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩工况下的准双曲面齿轮的润滑需要，帮助延长换油周期，提高燃油经济性。

Description

剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油组合物，尤其涉及一种剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，属于化学技术领域。

背景技术

节能、环保和延长换油周期是推动润滑油升级换代的动力。近几十年来，汽车工业飞速发展，汽车燃料价格也在不断攀升。燃油经济性对发动机设计者、润滑油生产商和汽车用户来说已变得越来越重要。汽车的油耗主要取决于发动机和传动系统的技术状况。齿轮系统运转过程中，由于润滑油黏度不同，温度不同，油品添加剂及润滑方式的不同会产生不同的润滑效果，从而很大程度的影响了汽车的传动系统效率。相关研究表明，润滑油的运动黏度越大，齿轮啮合传动效率越大，但是搅油损失也越大；而润滑油黏度过低时不能形成正常的润滑油膜，使得齿轮啮合齿面直接接触，加剧了齿轮啮合面间的摩擦损失功率，导致效率逐渐降低。通过对齿轮油的基础油、添加剂和粘度进行优化，可实现提高燃油经济性达0.33％～1.98％。因此，齿轮油的低粘化也是必然趋势。

目前，我国商用车后桥用重负荷齿轮油的粘度等级仍以85W-140和85W-90为主，75W-90仅占3％，而北美市场中75W-90类别占到了约35％的市场份额。随着法规及OEM对车辆燃油经济性要求的不断提高，75W-90粘度油品的需求将不断增加。随着我国重负荷车辆齿轮油国标的修订与发布，对75W-90粘度级别油品也提出了更高的要求，尤其是20小时KRL试验后油品的粘度保持级别，即剪切稳定性。这也是为了确保油品低粘化的同时，具有较好的耐久性，满足重负荷车辆齿轮的润滑要求，并延长换油周期。据笔者了解，目前是市场上大多数75W-90齿轮油KRL20小时试验后的粘度不能达到新国标要求，即100℃运动粘度大于13.5mm²/s，这将导致油品在使用过程中粘度大幅度衰减，导致磨损，在用油中铁含量大幅增加，磨损不断加剧，导致出现硬件故障。此外，尽管有些75W-90粘度级别油品的剪切稳定性能达到要求，但基础油多采用的是PAO、双酯或多元醇酯等合成基础油，成本非常高，不能得到有效推广和应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和车辆齿轮油低粘度化发展的需求，提出一种成本低、剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物及其制备方法。

技术方案：一种剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，由以下重量百分比的组分组成：粘度指数改进剂16.5％-30％，齿轮油复合剂4％-8％，降凝剂0.3-0.5％，余量为基础油；其中，所述粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯或/和高粘度聚酯，所述基础油为矿物油。

进一步优选的，所述重负荷车辆齿轮油组合物由以下重量百分比的组分组成：粘度指数改进剂24％-30％，齿轮油复合剂4.9％-8％，降凝剂0.4-0.5％，余量为基础油；

以上组合物中，所述聚甲基丙烯酸酯的KRL20h的剪切稳定性指数≤35，优选的，所述聚甲基丙烯酸酯的KRL20h的剪切稳定性指数≤20。优选的，所述聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX 0-120、VISCOPLEX 0-051中的至少一种，进一步优选为VISCOPLEX 0-051。

所述高粘度聚酯为平均分子量为7000-20000的α-烯烃与马来酸酯共聚物，100℃的运动粘度为700-3000mm²/s，粘度指数为250-300；优选的，所述高粘度聚酯为平均分子量为20000的α-烯烃与马来酸酯共聚物，100℃的运动粘度为3000mm²/s，粘度指数为300。优选的，所述的高粘度聚酯为Italmatch KL23000。

所述齿轮油复合剂为HiTEC 3339、HiTEC 369、Lubrizol 1038中的一种或几种。

所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯；优选地，所述降凝剂为VISCOPLEX 1-248、VISCOPLEX 1-300中的一种或几种，更为优选地，所述降凝剂为VISCOPLEX 1-300。

优选的，所述基础油为Ⅱ类基础油500N、Ⅲ类基础油70N、Ⅲ类基础油100N、Ⅲ类基础油250N中的一种或几种。

本发明所述重负荷车辆齿轮油组合物的粘度级别为75W-90，100℃运动粘度为13.5～18.5mm²/s，且油品经过20小时KRL剪切后的100℃运动粘度≥13.5mm²/s(如一些实施例在13.5～14.5mm²/s)。

本发明还提供了所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物的制备方法，包括：将各配方量的组分进行调和。调和方法为本领域内常规方法。

有益效果：

本发明主要通过采用低廉的矿物油作为基础油，而采用矿物油很难达到75W-90的级别，即使达到这一级别，抗剪切稳定性也不能够达到新国标的要求，针对这一难题，发明人进行了大量的研究，通过采用适宜的粘度指数改进剂与基础油进行合理组配，使齿轮油具有较低的粘度和优异的低温流动性，抗剪切稳定性达到新国标的要求。除了基础油与粘度指数改进剂的匹配为核心外，发明人还对体系的其他成分、含量进行了优化，提升齿轮油的综合性能。具体，本发明的优点体现在：

(1)产品具有出色的抗剪切稳定性和粘度保持性，经过20小时KRL剪切试验后100℃运动粘度仍保持在13.5mm²/s以上，可为重负荷车辆齿轮提高长久可靠的润滑保护，并可延长换油周期；(2)具有较低的黏度和优异的低温流动性，相比传统的85W-140和85W-90的油品，可大大减小搅油损失(具抗磨损保护性)，提高车辆后桥齿轮的传动效率，帮助提高车辆的燃油经济性；(3)采用矿物油作为基础油，产品总体成本低，有利于市场推广和应用。(4)优良的承载能力、抗擦伤能力、热氧化稳定性，可满足高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩工况下的准双曲面齿轮的润滑需要，帮助延长换油周期，提高燃油经济性。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

下述实施例中所用原料如无特殊说明，均为市场所售。

II类基础油500N、III类基础油70N、III类基础油100N、III类基础油250N源自韩国SK公司；VISCOPLEX 0-051、VISCOPLEX 0-120源自德国赢创德固赛公司；ItalmatchKL23000源自意大利意特麦琪化工有限公司；齿轮油复合剂HITEC 369、HITEC 3339源自美国雅富顿公司；齿轮油复合剂Lubrizol 1038源自美国路博润公司；降凝剂VISCOPLEX 1-248、VISCOPLEX 1-300源自德国赢创德固赛公司。

实施例1

本实施例中的剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物GL-5 75W-90，由以下表1所示的重量百分含量的组分调和而成：

表1

组分	重量百分含量
		II类基础油500N	37.6％
III类基础油70N	30％
		VISCOPLEX 0-051	24％
齿轮油复合剂HITEC 369	8％
		降凝剂VISCOPLEX 1-248	0.4％

对比实施例1

本实施例中的所用聚甲基丙烯酸酯为Viscoplex 8-310，源自德国赢创德固赛公司，剪切稳定指数为45，并调配了重负荷车辆齿轮油组合物GL-5 75-90，由以下表2所示的重量百分含量的组分调和而成：

表2

组分	重量百分含量
		II类基础油500N	36.1％
III类基础油70N	42％
		VISCOPLEX 8-310	13.5％
齿轮油复合剂HITEC 369	8％
		降凝剂VISCOPLEX 1-248	0.4％

实施例2

本实施例中的剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物GL-5 75W-90，由以下表3所示的重量百分含量的组分调和而成：

表3

组分	重量百分含量
		III类基础油100N	64.6％
KL23000	30％
		齿轮油复合剂HITEC 3339	4.9％
降凝剂VISCOPLEX 1-300	0.5％

实施例3

本实施例中的剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物GL-5 75W-90，由以下表4所示的重量百分含量的组分调和而成：

表4

组分	重量百分含量
		II类基础油500N	40％
III类基础油250N	38.2％
		VISCOPLEX 0-120	16.5％
齿轮油复合剂Lubrizol 1038	5％
		降凝剂VISCOPLEX 1-300	0.3％

实施例4

本实施例中的剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物GL-5 75W-90，由以下表5重量百分含量的组分调和而成：

表5

组分	重量百分含量
		II类基础油500N	35.1％
III类基础油100N	35％
		VISCOPLEX 0-051	15％
VISCOPLEX 0-120	10％
		齿轮油复合剂HITEC 3339	4.4％
降凝剂VISCOPLEX 1-300	0.5％

对比实施例4

本实施例将实施例4中的降凝剂VISCOPLEX 1-300替换为VISCOPLEX 1-248，其他组分和含量均一样。

上述各实施例产品的主要性能指标列于表5。

表5各实施例油品的性能指标数据

由表中数据可以看出，对比实施例1使用剪切稳定性指数大于35的聚甲基丙烯酸酯粘指剂后，油品经过20hKRL剪切后100℃运动粘度下降到了只有9.78mm²/s，远小于13.5mm²/s，而在降凝剂选择方面，从实施例4和对比实施例4中的倾点和布氏粘度(-40℃)数据对比可以看出，选择Viscoplex 1-300可进一步有效改善油品的低温性能。由此可见，实施例1～4中所得剪切稳定性齿轮油GL-5 75W-90具有较小的100℃运动粘度(尤其是实施例1和实施例2)和良好的低温流动性，相比市场上现用GL-5 85W-90和GL-5 85W-140具有更好的低温冷启动性，并可有效降低齿轮传动时的搅动损失，提高传动效率，帮助提高车辆的燃油经济性。与此同时，油品经过20h的KRL剪切后的100℃运动粘度均大于13.5mm²/s，说明油品具有优异的抗剪切稳定性和粘度保持性，可为齿轮提高可靠的润滑保护，并具有较好的耐久性，能有效延长油品的使用寿命。此外，油品还具有优良的承载能力和抗擦伤能力，可满足高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩工况下的准双曲面齿轮的润滑需要。

Claims

1.一种剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：粘度指数改进剂16.5％-30％，齿轮油复合剂4％-8％，降凝剂0.3-0.5％，余量为基础油；其中，所述粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯或/和高粘度聚酯，所述基础油为矿物油；所述聚甲基丙烯酸酯的KRL 20h的剪切稳定性指数≤35；所述高粘度聚酯为平均分子量为7000-20000的α-烯烃与马来酸酯共聚物，100℃的运动粘度为700-3000mm²/s，粘度指数为250-300；所述基础油为Ⅱ类基础油500N、Ⅲ类基础油70N、Ⅲ类基础油100N、Ⅲ类基础油250N中的一种或几种；所述降凝剂为VISCOPLEX 1-248、VISCOPLEX 1-300中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯的KRL20h的剪切稳定性指数≤20。

3.根据权利要求1或2所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯为VISCOPLEX 0-120、VISCOPLEX 0-051中的至少一种；所述的高粘度聚酯为Italmatch KL23000。

4.根据权利要求1所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，所述齿轮油复合剂为HiTEC 3339、HiTEC 369、Lubrizol 1038中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物，其特征在于，所述重负荷车辆齿轮油组合物的粘度级别为75W-90，100℃运动粘度为13.5～18.5mm²/s，且油品经过20小时KRL剪切后的100℃运动粘度≥13.5mm²/s。

7.根据权利要求1-6任一项所述剪切稳定性优异的重负荷车辆齿轮油组合物的制备方法，其特征在于，包括：将各配方量的组分进行调和。