CN109477017A - 剪切稳定的油组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种油组合物，包含具有侧基的第一组分，具有两个或更多个末端碳链的第二组分，和任选的第三组分，其中第二组分的单个分子可与第一组分的两个分子通过在侧基和末端碳链之间的范德华力形成可剪切的稳定结构。如果将可剪切稳定结构的重质级分的总体浓度控制在低浓度，则可以提高油的剪切稳定性。

Description

剪切稳定的油组合物及其制备方法
优先权
本申请要求2016年7月20日提交的临时申请号为US62/364,628的美国专利申请和2016年9月2日提交的申请号为EP16187013.4的欧洲专利申请的优先权和权益。
技术领域
本发明涉及油组合物及其制备方法。具体而言，本发明涉及剪切稳定的润滑油组合物，其包含烃基础原料和共基础原料(co-base stock)或添加剂。本发明可用于例如制备具有增强的剪切稳定性的润滑基础原料掺混物，该掺混物特别适合用作齿轮箱油或在正常使用期间经受重复高剪切应力的其它油。
背景技术
目前商业上使用的润滑剂由各种天然和合成基础原料制备，根据其预期应用与各种添加剂包和溶剂混合。基础原料可包括例如第I，II和III级矿物油，气体至液体基础油(GTL)，第IV级聚α-烯烃(PAO)，包括但不限于通过使用茂金属催化剂制备的PAO(mPAO)。第V级烷基化芳族化合物(AA)，包括但不限于烷基化萘(AN)，硅油，磷酸酯，二酯，多元醇酯等。
润滑油组合物的制造商和使用者希望通过延长润滑油组合物的换油期限来改善性能。延长的换油期限是润滑油组合物的非常理想的营销特征，尤其是含有IV级/V级基础原料的那些。
润滑油组合物的剪切稳定性影响润滑油组合物的换油期限，尤其是在正常使用期间经历高剪切应力事况的那些，例如齿轮箱油。润滑油组合物的氧化降解可导致使用润滑油组合物的金属机械的损坏。这种降解可能导致金属表面上的沉积物，污泥的存在，或润滑油组合物的粘度降低或变化。对于齿轮箱油，在油的使用寿命期间显著的粘度损失可导致润滑效率降低，并因此导致齿轮的过早磨损和失效。
润滑油组合物的运动粘度与润滑油组合物的抗氧化性能和氧化程度直接相关。当润滑油组合物的运动粘度达到一定水平时，用于机械的润滑油组合物经历氧化降解，并且润滑油组合物需要在该水平上更换。通过增加润滑油组合物在更换之前可以使用的时间量，改善润滑油组合物的氧化稳定性和抗氧化性能改善了换油期限。各种方法用于改善抗氧化性能并延长IV级/V级润滑油组合物的换油期限。该方法通常涉及增加润滑油组合物的抗氧化剂添加剂浓度。
US2013/210996公开了一种PAO，其在100℃下的运动粘度为135cSt或更高，其衍生自不超过10摩尔％的乙烯和特征在于高剪切稳定性，该高剪切稳定性通过如下方式展示：在经受20小时的圆锥滚子轴承试验之后，运动粘度损失小于9％。在此专利参考文献的某些优选实施例中，PAO包含不超过5.0重量％的数均分子量大于45,000的聚合物。公开了在PAO基础原料中需要低浓度的大PAO分子(例如，具有至少45,000的数均分子量的那些)以获得高剪切稳定性，其特征在于在严格的剪切稳定性测试之后具有低的运动粘度损失。
上述参考文献主要涉及放入润滑油组合物中的单一基础原料的剪切稳定性。然而，令人惊讶地发现，当混合多种基础原料或其它油组分时，即使在严格的试验条件下在长时间的剪切稳定性试验中单独测试时它们中的每一种都表现出极低的剪切损失，它们的混合物可能表现出来在类似条件下测试时明显的剪切损失。这表明各种组分可能在油中彼此相互作用，形成剪切不稳定的对象。
因此，仍然需要包含多种油组分的油组合物，其除了其它所需的性质外，还具有高剪切稳定性。本发明满足了这个需要和其他需要。
发明内容
已经发现，通过将(i)包含高分子量级分和具有长侧基的分子的第一组分基础原料与(ii)包含多个长末端碳链的低分子量第二组分混合，通过控制高当量数均分子量复合结构的低浓度，该复合结构经由在侧基和末端碳链之间的范德华力通过第二组分的分子和第一组分的两个分子的组合来形成，人们可以实现油组合物的高剪切稳定性。
因此，本发明的第一方面涉及一种油组合物，其包含第一组分和不同于第一组分的第二组分。第一组分是包含多个第一类型分子的基础原料(base stock)，每个分子具有多个侧基，其中(i)第一类型所有分子的侧基中平均侧基长度最长的5摩尔％所具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，其中Lpg(5％)≥5.0；(ii)第一类型分子的一部分的数均分子量大于或等于20,000。第二组分包含多个第二类型分子，每个分子包含两个末端碳链，其中(a)第二组分的数均分子量不大于2,000；(b)两个末端碳链的链长等于或大于5.0并且不共享共同碳原子。第二类型的单个分子能够通过第一类型分子的侧基和第二类型单个分子中两个末端碳链之间的范德华力连接第一类型的两个分子，以形成第一复合结构。第一复合结构包含其第一重质级分，第一重质级分的当量数均分子量至少为45,000。基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度是C11(max)重量％；且Cll(max)≤20。
本发明的第二方面涉及制备上述油组合物的方法。
附图说明
附图1是显示包含不同浓度的多种不同类型基础原料的一系列油组合物的剪切粘度损失(SS192)的图表。
发明详述
如本文所用，“润滑剂”是指可以在两个或更多个移动表面之间引入并降低相对于彼此移动的两个相邻表面之间的摩擦程度的物质。润滑剂“基础原料”是一种材料，通常是润滑剂工作温度下的流体，用于通过将其与其它组分混合来配制润滑剂。适用于润滑剂的基础原料的非限制性实例包括API第I级，第II级，第III级，第IV级，第V级和第VI级基础原料。衍生自费-托法或气体至液体(“GTL”)法的流体是可用于制备现代润滑剂的合成基础原料的实例。GTL基础原料和制备它们的方法公开在例如国际专利申请说明书WO2005/121280A1和美国专利号US7,344,631；US 6,846,778；US 7,241,375；US 7,053,254。
除非另有说明，否则本文所述的所有流体“粘度”是指根据ASTM D445 100℃测量的以厘托(“cSt”)计的100℃运动粘度(“KV100”)。报告的KV40值是根据ASTM D445在40℃下测量的以厘托的运动粘度。所有粘度指数(“VI”)值根据ASTM D2270测量。
在本申请中，通过使用KRL圆锥滚子轴承测试(CEC L45-A99)测量油的剪切稳定性。通常测量20小时，100小时和192小时的剪切稳定性，并分别报告为SS20，SS100和SS192(为粘度损失的百分比)。该试验特别适用于测定由油组合物中所含的高分子量组分引起的剪切粘度损失量。
在本发明中，除非另有说明，否则侧基，末端碳链和侧链基团的所有百分比均以摩尔计。
在本说明书中，侧基或支链基团的长度是指其中直接键合到所讨论的分子的碳主链(例如，在PAO分子的情况下)或核(例如，在烷基萘分子的情况下)或杂原子(例如，在酯分子的情况下)的第一个碳原子开始，并且以其中连接至不超过一个碳原子的最后碳原子为结尾的碳链中碳原子总数目，不考虑链上的任何取代基。优选地，侧基或侧链基团不具有包含多于2个碳原子(或多于1个碳原子)的取代基，或不具有任何取代基。
在本发明中，末端碳链的长度是指从其中的末端碳原子开始并且在所讨论的分子中的任何任意非末端碳原子处结尾的碳链中的碳原子总数目，而不考虑链上的任何取代基。末端碳原子是与一个碳原子和三个氢原子连接的碳原子。优选，末端碳链不具有包含多于2个碳原子(或多于1个碳原子)的取代基，或不具有任何取代基。
在本说明书中，分子可包含两个或更多个不共享共同碳原子的末端碳链。据称这两条链在形成角度θ的方向上延伸。据称每个末端碳链具有一个轴线，假定该分子在25℃时取得最低能量的构象，这是一条理想直线，其与所讨论的末端碳链中所有碳原子具有总体最小平方距离。当平行和沿着两条链中的轴线从末端到非末端碳原子的方向相同时，则称这两个链形成0°的角度θ。当平行和沿着两个链中的轴从末端到非端子碳原子的方向彼此相反时，则称这两个链形成180°的角度θ。当不平行并且从末端碳原子末端延伸到非末端碳原子末端时，两个轴线形成的角度小于180°，这被认为是两个链之间的角度θ。
在本说明书中，除非另有说明，否则所有分子量数据均为数均分子量。所有分子量数据的单位是g·mol-1。“当量分子量”是由多个分子组分通过分子组分的部分之间的范德华力形成的复合结构的总摩尔质量。通过使用配备有基于多通道频带滤波器的红外检测器总成IR5(GPC-IR)的凝胶渗透色谱(GPC)测量本说明书中低聚物或聚合物材料(包括常规的，非茂金属催化的和茂金属催化的PAO材料)的分子量。由分子通过范德华力形成的复合结构的当量分子量可以从其组分分子所测量的分子量计算。
碳-13NMR(13C-NMR)用于测定本发明的PAO的立构规整度。碳-13NMR可用于分别确定三单元组，指示的(m,m)-三元组(即，内消旋,内消旋)，(m,r)-(即，内消旋,外消旋)和(r,r)-(即外消旋,外消旋)三元组的浓度。这些三单元组的浓度定义了聚合物是否为全同立构，无规立构还是间同立构。在本说明书中，以摩尔％计的(m,m)-三单元组的浓度记录为PAO材料的全同立构规整度。以下列方式获得PAO样品的光谱。将约100-1000mg的PAO样品溶解在2-3ml氯仿-d中用于13C-NMR分析。样品以60秒延迟和90°脉冲运行，具有至少512个瞬变。使用约35ppm的峰值(分支点旁边的CH2峰值)计算立构规整度。根据Kim,I.；Zhou,J.-M.；和Chung,H.Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry 2000,38第1687-1697页进行光谱分析。立构规整度的计算，对于(m,m)-三元组摩尔百分比为mm*100/(mm+mr+rr)，(m,r)三元组的摩尔百分比，为mr*100/(mm+mr+rr)，和对于(r,r)-三元组的摩尔百分比为rr*100/(mm+mr+rr)。(m,m)-三元组对应于35.5-34.55ppm，(m,r)-三元组对应于34.55-34.1ppm，(r,r)-三元组对应于34.1-33.2ppm。
本发明涉及油组合物(优选润滑油组合物)，其包含第一组分、和以下中的至少一种：第二组分和第三组分。这三种组分中的每一种可以是典型的基础原料，共基础原料或添加剂组分。一旦混合，这些组分的分子所需地形成基本上均匀的混合物例如溶液，其中它们通过诸如离子键，共价键，氢键，范德华力等的力量彼此相互作用。分子的相互作用可赋予混合物许多所需的性质，例如，在氧化稳定性，热稳定性，防锈性，发泡性能，粘度指数，抗磨损性等方面的增强性能。然而，还发现，与单个组分相比，相互作用可导致油的某些性能的劣化。例如，出乎意料地发现，在混合之前各自具有优异剪切稳定性的两种基础原料的混合物与单独组分相比可表现出较差的剪切稳定性。各种典型油组分的多种不同组合的实验导致的发现是在每种具有长链基团的某些不同类型组分的混合物中，不同组分可通过基团之间的范德华力连接以形成明显更大的复合结构，它们足够强和稳定，使得在高剪切应力条件下，复合结构中一种组分的分子的一部分可以在除了通过范德华力形成的接合点以外的位置断裂，如相同类型的较大分子所经历的那样，导致该组分的剪切损失，并且与独立存在的单独组分相比导致混合物的剪切稳定性总体降低。因此，本发明人提出了本发明。
第一组分
本发明油组分的第一组分可以是油基础原料，多种油基础原料的共混物，油组合物中典型的添加剂组分等。第一组分是包含多个分子的基础原料，所述分子可以相同或不同，每个分子在其结构上具有多个侧基。第一组分的优选的非限制性实例是可用于润滑油组合物的IV级PAO基础原料。其它基础原料，例如I，II，III或V级基础原料，可以形成第一组分的一部分或全部。
PAO是在催化剂体系存在下由α-烯烃单体分子的聚合反应产生的低聚物或聚合物分子，任选进一步氢化以除去其中残留的碳-碳双键。每个PAO分子具有碳原子数最多的碳链，其被称为分子的碳主链。除了连接到其非常端碳原子以外连接到碳主链的基团被定义为侧基。每个侧基中最长碳链中的碳原子数定义为侧基的长度。主链通常包含衍生自参与聚合反应的单体分子中碳-碳双键的碳原子，和来自形成主链两端的单体分子的额外碳原子。典型的氢化PAO分子可由下式(F-1)表示：
其中R1，R2，R3，R4和R5中每一个，R6和R7在每次出现时相同或不同，独立地表示氢或取代或未取代的烃基(优选烷基)基团，并且n是对应于聚合度的非负整数。
因此，当n＝0时，(F-1)表示在两个碳-碳双键之间的单个加成反应之后由两个单体分子的反应产生的二聚体。
当n＝m，m是正整数时，(F-1)表示在两个碳-碳双键之间的m步加成反应之后由m+2个单体分子的反应产生的分子。
因此，在n＝1的情况下，(F-1)表示在两个碳-碳双键之间的两个加成反应步骤之后由三个单体分子的反应产生的三聚体。
假设从R1开始并以R7结束的碳链在(F-1)中存在的所有碳链中具有最大数目的碳原子，从R1开始并以R7结尾具有最大碳原子数的该碳链构成PAO分子(F-1)的碳主链。R2，R3，R4和R5每一个,和R6，其可以是取代或未取代的烃基(优选烷基)基团，是侧基(如果不是氢)。
如果在聚合过程中仅使用α-烯烃单体，并且在聚合期间反应体系中不发生单体和低聚物的异构化，则R1，R2，R3，全部R4和R5，R6和R7中大约一半是氢，和R1，R2，R6和R7中之一是甲基，并且基团R1，R2，R3，全部R4和R5，R6，和R7中大约一半是从α-烯烃单体分子引入的烃基。在这种情况的具体实例中，假设R2是甲基，R3，全部R5，和R6是氢，并且R1，全部R4，和R7在其中包含的最长碳链中具有8个碳原子，并且n＝8，则(F-1)PAO分子的碳主链将包含35个碳原子，并且侧基(R2,和所有R4)的平均侧基长度均为7.22(即，(1+8*8)/9)。该PAO分子可以通过使用下面详述的某些茂金属催化剂体系聚合1-癸烯而制备，可以由下式(F-2)表示：
在这个分子中，最长的5％，10％，20％，40％，50％和100％的侧基分别具有的平均侧基长度Lpg(5％)为8，Lpg(10％)为8，Lpg(20％)为8，Lpg(50％)为8和Lpg(100％)为7.22。
然而，取决于所用的聚合催化剂体系，在聚合过程中在反应体系中可能发生不同程度的单体和/或低聚物的异构化，导致碳主链上的不同取代度。在这种情况的具体实例中，假设R2，R3，和所有R5是甲基，R6是氢，R1在其中包含的最长碳链中具有8个碳原子，所有R4和R7在其中包含的最长碳链中具有7个碳原子，并且n＝8，则(F-1)PAO分子的碳主链将包含34个碳原子，并且侧基(R2,所有R4,和R5)的平均侧基长度数为3.67(即，(1+1+7*8+1*8)/18)。该PAO分子可以通过使用下面更详细描述的某些非茂金属催化剂体系聚合1-癸烯而制备，可以由以下(F-3)表示：
在这个分子中，最长的5％，10％，20％，40％，50％和100％的侧基分别具有的平均侧基长度Lpg(5％)为7，Lpg(10％)为7，Lpg(20％)为7，Lpg(50％)为6.3和Lpg(100％)为3.67。
本领域技术人员根据用于制备PAO基础原料的聚合步骤中所用的分子结构或单体，工艺条件(例如，所用的催化剂，反应条件)和聚合反应机理的知识，可以确定PAO分子的结构，因此连接在碳主链上的侧基，和因此分别地确定Lpg(5％)，Lpg(10％)，Lpg(20％)，Lpg(50％)和Lpg(100％)。
可替换的是，本领域技术人员可通过使用对于高分子化学家而言可用的分离和表征技术确定给定PAO基础原料的Lpg(5％)，Lpg(10％)，Lpg(20％)，Lpg(50％)和Lpg(100％)值。例如，配备沸点柱分离器的气相色谱/质谱仪可用于分离和鉴定各种化学物质和级分；并且可以使用诸如NMR，IR和UV光谱的标准表征方法来进一步确认结构。
可用于本发明的油组合物的PAO基础原料可以是由单一α-烯烃单体制成的均聚物或由两种或更多种α-烯烃单体的组合制成的共聚物。
可用于本发明的油组合物的优选PAO基础原料由α-烯烃进料制备，所述α-烯烃进料包含一种或多种α-烯烃单体，所述α-烯烃单体在其最长碳链中的平均碳原子数在Ncl至Nc2的范围内，其中Ncl和Nc2可以是例如6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5，12.0，12.5，13.0，13.5，14.0，14.5，15.0，15.5或16.0，只要Ncl<Nc2。“α-烯烃进料”可以连续或分批供应到聚合反应器中。每种α-烯烃单体可在其中最长的碳链中包含4-32个碳原子。优选地，至少一种α-烯烃单体是线性α-烯烃(LAO)。优选地，LAO单体具有偶数个碳原子。在另一个实施方案中LAO的非限制性实例包括但不限于1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，1-庚烯，1-辛烯，1-壬烯，1-癸烯，1-十一碳烯，1-十二碳烯，1-十三碳烯，1-十四碳烯，1-十五碳烯，1-十六碳烯，1-十七碳烯，1-十八碳烯，1-十九碳烯，1-二十碳烯，1-二十一碳烯，1-二十二碳烯，1-二十三碳烯，1-二十四碳烯。优选的LAO进料是1-己烯，1-辛烯，1-癸烯，1-十二碳烯，1-十四碳烯，1-十六碳烯和1-十八碳烯。优选地，α-烯烃进料包含基于α-烯烃进料总重量的浓度不高于1.5重量％的乙烯。优选地，α-烯烃进料基本上不含乙烯。作为制备PAO用于本发明的油组合物的单体的优选的LAO混合物的实例包括但不限于：C6/C8；C6/C10；C6/C12；C6/C14；C6/C16；C6/C8/C10；C6/C8/C12；C6/C8/C14；C6/C8/C16；C8/C10；C8/C12；C8/C14；C8/C16；C8/C10/C12；C8/C10/C14；C8/C10/C16；C10/C12；C10/C14；C10/C16；C10/C12/C14；C10/C12/C16等等。
在聚合期间，α-烯烃单体分子与催化剂体系和/或彼此中的组分或从催化剂体系和/或彼此形成的中间体反应，导致在单体分子的碳-碳双键的碳原子之间形成共价键，并最终，由多个单体分子形成的低聚物或聚合物。催化剂体系可包含单一化合物或材料，或多种化合物或材料。催化效果可以由催化剂体系本身中的组分提供，或者由催化剂体系中组分之间的反应形成的中间体提供。
催化剂体系可以是诸如BF3或者AlCl3、或弗瑞德-克来福特催化剂之类的基于路易斯酸的常规催化剂。在聚合期间，一些烯烃分子中的碳-碳双键被催化活性剂活化，其随后与其他单体分子的碳-碳双键反应。已知这样活化的单体和/或低聚物可以异构化，导致碳-碳双键移动或迁移的净效应和在最终的低聚物或聚合物大分子的碳主链上形成多个短链侧基，例如甲基、乙基、丙基等。因此，通过使用这种常规路易斯酸基催化剂制备的PAO的平均侧基长度相对较低。
可替换地或另外，催化剂体系包含非茂金属的齐格勒-纳塔催化剂。可替换地或另外，催化剂体系包含负载在惰性材料上的金属氧化物，例如负载在二氧化硅上的氧化铬。在例如美国专利US4,827,073(吴)；US 4,827,064(吴)；US4,967,032(Ho等人)；US4,926,004(Pelrine等人)；和US4,914,254(Pelrine)中公开了这种催化剂体系及其在制备PAO的方法中的用途，其相关部分整体引入本文作为参考。
优选地，催化剂体系包含茂金属化合物和活化剂和/或助催化剂。这种茂金属催化剂体系和使用这种催化剂体系制备茂金属mPAO的方法公开在例如国际专利申请说明书WO2009/148685A1中，其内容通过整体引入本文作为参考。
通常，当使用负载的氧化铬或含茂金属的催化剂体系时，烯烃单体和/或低聚物的异构化(如果有的话)比使用常规的路易斯酸基催化剂如AlCl3或BF3时更少发生。因此，使用这些催化剂制备的PAO(即mPAO和氧化铬PAO或chPAO)的平均侧基长度可达到或接近理论最大值，即在聚合过程中不发生碳-碳双键的移动。因此，在本发明的油组合物中，假定使用相同的单体，优选使用茂金属催化剂或负载的氧化铬催化剂制备的PAO基础原料(即mPAO和chPAO)。
因此，在本发明的油组合物中，PAO基础原料包含多种低聚和/或聚合物PAO分子，它们可以相同或不同。每个PAO分子包含多个侧基，它们可以相同或不同，并且PAO基础原料的所有分子的侧基最长的5％，10％，20％，40％，50％和100％分别具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，Lpg(10％)，Lpg(20％)，Lpg(40％)，Lpg(50％)和Lpg(100％)。优选满足以下条件中的至少一个：
(i)a1≤Lpg(10％)≤a2，其中a1和a2可以独立地为7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5或12.0，只要al<a2；
(ii)b1≤Lpg(10％)≤b2，其中b1和b2可以独立地为7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5，或12.0，只要b1<b2；
(iii)c1≤Lpg(20％)≤c2，其中c1和c2可以独立地为6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5或11.0，只要c1<c2；
(iv)d1≤Lpg(40％)≤d2；其中d1和d2可以独立地为6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5或11.0，只要dl<d2；
(v)e1≤Lpg(50％)≤e2；其中e1和e2可以独立地为5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0或9.5，只要el<e2；和
(vi)f1≤Lpg(100％)≤f2，其中f1和f2可以独立地为5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5或9.0，只要f1<f2。
优选地，PAO基础原料中PAO分子上至少60％的侧基是具有至少6个碳原子的直链烷基。优选地，PAO基础原料中PAO分子上至少90％的侧基是具有至少6个碳原子的直链烷基。优选地，PAO基础原料中PAO分子上至少60％的侧基是具有至少8个碳原子的直链烷基。优选地，PAO基础原料中PAO分子上至少90％的侧基是具有至少8个碳原子的直链烷基。
可用于本发明的PAO基础原料可具有各种水平的区域规律性。例如，每个PAO分子可以是基本上无规立构的，全同立构的或间同立构的。然而，PAO基础原料可以是不同分子的混合物，每个分子可以是无规立构的，全同立构的或间同立构的。然而，不受特定理论的束缚，据信区域规整的PAO分子，尤其是全同立构的分子，由于侧基的规则分布，尤其是较长的分子，倾向于更好地与AA基础原料分子对齐，如下所述，因此是优选的。因此，优选按摩尔计至少50％，或60％，或70％，或80％，或90％，或甚至95％的PAO基础原料分子是区域规整的。进一步优选按摩尔计至少50％，或60％，或70％，或80％，或90％，或甚至95％的PAO基础原料分子是全同立构的。通过使用茂金属催化剂制备的PAO基础原料可具有如此高的区域规整性(间同立构规整度或全同立构规整度)，因此是优选的。例如，已知基于茂金属的催化剂体系可用于制备具有超过70％，75％，80％，85％，90％，95％或甚至基本上100％全同立构规整度的PAO分子。
可用于本发明的PAO基础原料可具有各种粘度。例如，它的KV100可以为1至5000cSt，例如1至3000cSt，2至2000cSt，2至1000cSt，2至800cSt，2至600cSt，2至500cSt，2至400cSt，2至300cSt，2至200cSt或5至100cSt。PAO基础原料的精确粘度可通过，例如所用单体，聚合温度，聚合停留时间，所用催化剂，所用催化剂浓度，蒸馏和分离条件，和混合具有不同粘度的多种PAO基础原料来控制。
通常，希望在本发明的油组合物中使用的PAO基础原料具有在从Nb(PAO)1至Nb(PAO)2的范围内的溴值，其中Nb(PAO)1和Nb(PAO)2可以独立地为0，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，只要Nb(PAO)1<Nb(PAO)2。为了达到如此低的溴值，可能希望在本发明的油组合物中使用的PAO经历氢化步骤，其中PAO在氢化催化剂，例如Co，Ni，Ru，Rh，Ir，Pt及其组合的存在下与含H2的气氛接触，使得PAO分子上存在的至少一部分残余碳-碳双键变得饱和。
可用于本发明的油组合物的商业PAO基础原料的实例包括但不限于：SpectraSynTM合成非茂金属PAO基础原料，SpectraSyn UltraTM系列基于氧化铬的PAO基础原料和SpectraSyn EliteTM系列mPAO基础原料，均可从位于美国德克萨斯州休斯顿的埃克森美孚化工公司获得。
由摩尔比为4：1的1-辛烯和1-十二碳烯α-烯烃单体的混合物制备的示例性mPAO的分子结构可以示意性地表示如下，其中n可以是任何整数。
两个C10侧基显示为彼此相邻。在真实分子中，它们可以随机分布在所有侧基中。该结构显示出100％的全同立构规整度，即结构中100摩尔％的(m,m)-三元组。在实际分子中，一小部分可以是(m,r)或(r,r)三元组。尽管如此，高度规则的侧基可以延伸以在溶液中形成基本上直链，并且与来自其他mPAO分子，共基础原料原子分子或添加剂分子的其它长碳链相互作用。如果两个长碳链在分子运动，振动和松弛过程中对齐，它们可以通过范德华力形成足够强的连接，非常类似于长链聚合物如聚乙烯，聚丙烯等中发生的状况。
第二组分
第二组分包含第二类型的多个分子，每个分子包含至少两个不共享共同碳原子的末端碳链，其中至少两个末端碳链具有等于或大于5.0的链长。“末端碳链”是指以不与多于一个碳连接的碳原子为末端的碳链。至少两个末端碳链各自能够与两个或更多个第一类型独立分子的侧基形成足够强的键合，从而形成包含至少两个第一类型分子和至少一个第二类型分子的复合结构。理想地，两个末端链没有在碳链上长度至少为5.0的取代基。当连接到第一类型分子的侧基时，长碳链具有较小的空间位阻。然而，有可能一个或两个末端链被短碳链，例如甲基，乙基，丙基等取代。复合结构显著大于第一类型和第二组分在它们连接在一起之前的每个分子。在第一类型和第二组分的基础组成分子足够大的情况下，复合结构可变得如此之大，以至于当经历极高的剪切应力事件时，例如通常在齿轮箱中看到通过齿轮表面之间的高压接触点，复合结构中的脆弱部分会破裂。
第二组分可以是基础原料，共基础原料，或与油组合物中的第一组分一起掺混的添加剂组分。第二组分通常不是脂族烃或其混合物(例如PAO)。PAO分子，虽然通常含有两个或更多个长碳链，但倾向于不通过碳链之间的范德华力彼此形成强复合结构。不希望受特定理论的束缚，这被认为是由于相对大的分子扫描体积，因此分子之间的偶联低效和相对弱。具体类型的第二组分是通常用于润滑油的烷基化芳族基础原料，如下所述。
烷基化芳族基础原料(“AA基础原料”)通常包含可由下式(F-4)表示的分子：
其中圆圈A表示芳环结构，例如取代或未取代的环结构，单环或稠合的苯，联苯，三苯，萘，蒽，菲，苯并呋喃等，和Rs，在每次出现时相同或不同，独立地表示与芳环结构连接的取代或未取代的烃基(优选烷基)，m是正整数。对于可用作本发明油组合物的第二组分的AA基础原料，m≥2。每个Rs被定义为侧链基团，其将构成不共享共同原子的末端碳链。在每个Rs中一端与芳环连接的最长碳链中的碳原子总数定义为侧链基团的长度或末端碳链的长度。因此，作为式(F-4)化合物的具体实例，2-正十二烷基-7-正十二烷基-萘的平均侧链基团长度为12，而1-甲基-7-正十二烷基-萘平均侧链基团长度为6.5。它们的结构分别如下式(F-5)和(F-6)所示：
(F-5)分子可用作本发明的油组合物的第二组分，因为每个末端碳链具有多于5个碳原子。(F-6)分子不能用作本发明的油组分的第二组分，因为其中一个末端碳链具有少于5个碳原子。
优选的AA基础原料包括具有萘环的烷基化萘基础原料(“AN基础原料”)，其上连接有一个或多个相同或不同的取代或未取代的烷基侧链基团。例如，优选的AN基础原料包含在萘核上的一个或多个位置的正-C16-烷基取代的萘，1-甲基-正-C15-烷基取代的萘的混合物。这种AN基础原料可从ExxonMobil Chemical Company，休斯敦，德克萨斯，U.S.A以Synnestic TMAN商购获得。为了本申请的目的，认为正-C16烷基侧链基团具有16的侧基长度(Lsc)，并且认为1-甲基-C15烷基具有15的Lsc。因此，对于l-正-C16-烷基-2-(1-甲基-1-正-C15-烷基)-萘，侧链基团的最长5％，10％，20％，40％，50％和100％的平均Lsc，分别称为Lsc(5％)，Lsc(10％)，Lsc(20％)，Lsc(40％)，Lsc(50％)和Lsc(100％)，分别为16，16，16，16，16，15.5。
通常，希望本发明共混物中的AA基础原料分子具有Lsc(5％)的5％最长的侧链基团的平均侧链基团长度，范围为Lsc(5％)l至Lsc(5％)2，其中Lsc(5％)l和Lsc(5％)2可以独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(5％)l<Lsc(5％)2。
通常，希望本发明的共混物中的AA基础原料分子具有10％最长的侧链基团的平均侧链基团长度Lsc(10％)，范围为Lsc(10％)l至Lsc(10％)2，其中Lsc(10％)l和Lsc(10％)2可以独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(10％)l<Lsc(10％)2。
进一步期望本发明的共混物中的AA基础原料分子具有20％最长的侧链基团的的平均侧链基团长度Lsc(20％)，其范围为Lsc(20％)1至Lsc(20％)2，其中Lsc(20％)l和Lsc(20％)2可独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(20％)l<Lsc(20％)2。
进一步期望本发明的共混物中的AA基础原料分子具有40％最长侧链基团的平均侧链基团长度Lsc(40％)，其范围为Lsc(40％)l至Lsc(40％)2，其中Lsc(40％)l和Lsc(40％)2可以独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(40％)l<Lsc(40％)2。
进一步期望本发明的共混物中的AA基础原料分子具有50％最长侧链基团的平均侧链基团长度Lsc(50％)，其范围为Lsc(50％)l到Lsc(50％)2，其中Lsc(50％)l和Lsc(50％)2可以独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(50％)l<Lsc(50％)2。
进一步期望本发明的共混物中的AA基础原料分子具有所有侧链基团的平均侧链基团长度Lsc(100％)，其范围为Lsc(100％)l至Lsc(100％)2，其中Lsc(100％)l和Lsc(100％)2可以独立地为10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，只要Lsc(100％)l<Lsc(100％)2。
本领域技术人员知道分子结构或制备AA基础原料的方法中使用的化学品，工艺条件(例如，使用的催化剂，反应条件)和反应机理，可以确定AA基础原料分子的分子结构，因此可以确定连接到芳环的侧链基团，和因此可以分别确定Lsc(5％)，Lsc(10％)，Lsc(20％)，Lsc(50％)和Lsc(100％)。
或者，本领域技术人员可通过使用有机化学家可实施的分离和表征技术确定给定AA基础原料原料的Lsc(5％)，Lsc(10％)，Lsc(20％)，Lsc(50％)和Lsc(100％)值。例如，配备沸点柱分离器的气相色谱/质谱仪可用于分离和鉴定各种化学物质和级分；并且可以使用诸如NMR，IR和UV光谱的标准表征方法来进一步确认结构。
理想地，在本发明的油组合物中，烷基化芳族基础原料的溴值在Nb(AA)1至Nb(AA)2的范围内，其中Nb(AA)1和Nb(AA)2可以独立地是0，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，只要Nb(AA)1<Nb(AA)2。
可用于本发明油组合物的AA基础原料可以通过例如在烷基化催化剂存在下用烷基化剂将芳族化合物进行烷基化来制备。例如，烷基苯基础原料可以通过在固体酸如沸石的存在下通过LAO，烷基卤化物，醇等使苯或取代苯进行烷基化来制备。同样，烷基化萘基础原料可以通过在固体酸如沸石存在下用LAO，烷基卤化物，醇等烷基化萘或取代苯进行烷基化来制备。
可用于本发明的油组合物的第二组分的其它材料包括在其分子中包含两个或更多个长直链烷基链的酯型基础原料。这些酯可以是，但不限于：多元醇的长链羧酸酯或多元酸的长链醇酯；长链醇的磷酸酯，硫酸酯和磺酸酯。可用作第二组分的示例性酯是：
(F-7)中的三个长直链末端烷基链，当延伸和松弛时，可以与上述第一类型一个或多个分子的侧基对齐。当完全松弛时，三个烷基在相对于彼此形成约109°的角度θ的方向上延伸。(F-9)中的两个长直端烷基链，当延伸和松弛时，也可以与第一类型一个或多个分子的侧基对齐。当完全松弛时，两个烷基在相对于彼此形成约60°的角度θ的方向上延伸。当完全松弛时，式(F-8)中的两个长直链端烷基链在相对于彼此形成约180°的角度θ的方向上延伸。可以看出，当(F-7)或(F-9)中的两个末端烷基链与第一组分，例如mPAO材料的第一类型的两个分子的两个侧基连接时，第一类型的两个分子的碳主链将经历显著的空间位阻，导致它们之间的非平行关系。然而，当(F-8)中的两个末端烷基链与第一组分，例如mPAO材料的第一类型的两个分子的两个侧基连接时，第一类型的两个分子的碳主链将经历与由上述(F-7)分子形成的结构相比显著更小的空间位阻，其可以基本上平行或不平行。在(F-8)结构的第一类型多个分子的两个大分子量分子之间出现的概率远高于(F-7)或(F-9)的多个分子出现的概率。
包含在第二组分中的第二类型分子期望具有不大于2000、优选不大于1500、1,000、800、600或甚至500的数均分子量。第二类型的小分子倾向于与两个或更多个第一类型分子更有效地相互作用以形成大的当量分子量、可剪切的复合结构。
第三组分
与第二组分相反，本发明的油组合物中任选的第三组分包含多个第三类型分子，其不能通过范德华力与第一类型的两个分子连接以形成稳定的复合结构，该复合结构包含数均分子量至少为45,000的其第一重质级分。然而，第三组分可能够连接第一类型的一个分子。
第三类组分可包含任何第I，II，III，IV或V级基础原料和用于润滑油组合物的添加剂组分。例如，第三组分可以部分或全部包含上述与第一组分或第二组分相关的PAO基础原料或AA基础原料。第三组分的分子可以包含两个基本上在空间上受阻的长链烷基，使得它们中仅一个可以与上述第一类型分子的侧基对齐以通过范德华力形成复合结构。当两个末端链之间的角度θ不大于45°时，空间位阻非常极大，可以认为该分子基本上不能通过与第一类型两个分子的两个侧基的相互作用经由范德华力连接第一类型两个分子。
第三组分可在其分子结构上仅包含一个直链长链烷基，例如具有上式(F-6)的那样。
PAO分子虽然通常含有两个或更多个长碳链，但倾向于不通过碳链之间的范德华力彼此形成强复合结构。不希望受特定理论的束缚，据认为由于相对大的分子扫描体积，因此分子之间的偶联低效和相对较弱。因此，PAO基础原料优选用于本发明的油组合物中的任选第三组分。
包含在第三组分中的第三类型分子理想具有不大于2000、优选不大于1500、1,000、800、600或甚至500的数均分子量。第三类型小分子不太可能与第一类型分子相互作用，形成具有大当量分子量的可剪切复合结构。
油组合物
可以混合不同类型的基础原料以形成配制的润滑剂组合物，以提供润滑剂组合物的所需性能。在某些情况下，这些不同类型的基础原料的分子可以相互作用以产生协同效应。例如，已知当与烷基化萘基础原料混合时，常规PAO基础原料可以实现提高的氧化稳定性。这种效果公开于例如美国专利US5,602,086中。
本发明的油组合物包含第一组分，例如PAO基础原料、第二组分和任选的第三组分，各自在上面详细描述。
润滑油组合物的剪切稳定性表示在长时间暴露于高剪切应力情况后油组合物的粘度变化。以紧密接触用于润滑表面，例如齿轮箱，汽车变速器，差速器，离合器箱等中的齿轮表面的润滑油组合物可能经受反复的高剪切应力事件。C-C单键的键能为约346kJ·mol-1。已知，在C-C键断裂之前的瞬态高剪切应力情况期间，小烃分子或具有非常纤细结构的那些(例如没有侧基的完全线性结构)可以在表面接触中滑过。非常大的烃分子，例如数均分子量高于60,000且其上具有多个侧链的那些导致分子的大尺寸的烃分子，在其正常使用期间会经受足以破坏分子中共价C-C单键的非常大的剪切应力，导致较小分子的形成，并最终损失具有最高分子量的组分，并因此降低油组合物的粘度。因此，传统上，润滑油组合物的剪切稳定性是按在受控测量条件下的粘度损失来测量的，该受控测量条件的特征在于在给定温度下预定的高剪切应力情况持续预定的持续时间，例如20小时，100小时或192小时。
以令人惊讶的方式，本发明人已经发现，两种基础原料的混合物，每种基础原料在严格的剪切稳定性试验条件下具有非常高的剪切稳定性，具有极低的剪切粘度损失，并且在这种严格的剪切稳定性试验条件下两者都不会与其它反应形成共价键，但是，可以证实该两种基础原料的混合物在相同的试验条件下表现出明显的剪切粘度损失，这取决于混合物中两种基础原料的性质和数量。这表明基础原料分子之间没有化学反应，它们之间的相互作用导致形成结构，该结构更容易受到高剪切应力条件的影响。经过更深入的研究，发现在它们分子中各自具有长链直链烷基的基础原料在混合时倾向于表现出这种剪切损失行为。得出的结论在于，这是因为通过在长链直链烷基之间的范德华力在分子之间形成相对大、强且稳定的复合结构导致在高剪切应力情况期间一些基础原子分子中C-C共价键断裂。类似于非常大的烃分子所发生的情况，例如完全通过共价键形成的数均分子量高于60,000的PAO分子。虽然这种复杂的结构最有可能在通过范德华力形成的链节的位置处断裂，因为这种力通常不如C-C共价键那么强，但特定百分比的这种复合结构，很可能存在通过长链基团相互作用而存在的范德华连接导致更大的整体结构，并最终破坏一些C-C键，因为它们暴露于比范德华连接更大的应力。还发现剪切粘度损失取决于具有高总体当量数均分子量的复合结构级分的总体最大理论浓度(其中第一复合结构被视为传统意义上的分子-即，所有原子通过共价键连接以形成第一复合结构整体)。
因此，在本发明的油组合物中，具有当量数均分子量至少45,000的第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度(C11)不大于25重量％(优选不大于20重量％，18重量％，15重量％，10重量％，8重量％，5重量％，3重量％或甚至1重量％)，基于第一组分和第二组分的总重量。甚至更优选地，具有当量数均分子量至少60,000的第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度(C21)不大于25重量％(优选不大于20重量％，18重量％，15重量％，10重量％，8重量％，5重量％，4重量％，3重量％，2重量％或甚至1重量％)，基于第一组分和第二组分的总重量。
第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度可以由第一组分和第二组分的分子量分布确定。当计算具有给定值(例如，45,000)的当量数均分子量的第一复合结构的总体最大理论浓度时，可以假设能够形成这样具有如此高当量数均分子量的复合结构的所有第一类型分子和所有第二类型分子都确实形成了这样的结构，使得用于这种形成的所有第一类型分子或所有第二类型分子都被消耗。实际上，由于范德华力的性质，在第一种复合结构与第一类型和第二类型的游离分子之间存在平衡。然而，最大理论浓度是包含第一组分和第二组分的混合物的油的剪切稳定性的良好指标。
因此，在一种情况下，假设第二组分是小分子基础原料原料(例如，平均数均分子量不超过500)，则第一复合结构的第一重质级分的总重量部分取决于第一组分中数均分子量至少为22,500的重质级分的总重量。在另一种情况下，假设第二组分也是低聚物或聚合物基础原料，则第一复合结构的第一重质级分的总重量取决于第一组分中重质级分和第二组分中重质级分的总重量。
如上所述，当第二类型分子上的两个末端碳链在形成0至180°范围内角度θ(在25℃的最低能态下)的方向上延伸时，两个链连接到第一类型的两个不同分子的两个侧基上的能力可能受到取决于角度θ的空间位阻的影响。通常，角度θ越大(即，越接近180°)，空间位阻越小，角度θ越小(即，越接近0°)，空间位阻越大。因此，除了上述所需的最大理论浓度浓度之外，还希望C11×tan(θ/4)不大于15重量％，12重量％，10重量％，8重量％，6重量％，5重量％，4重量％，3重量％，2重量％或1重量％，并且C21×tan(θ/4)不大于10重量％，8重量％，6重量％，5重量％，4重量％，3重量％，2重量％或1重量％，基于第一和第二组分的总重量。在角度θ不大于45°的情况下，空间位阻非常严重以至于可以认为该分子基本上不能通过与第一类型的两个分子的两个侧基的相互作用经由范德华力而与第一类型的两个分子连接。
当至少一些侧基，特别是第一类型和第二类型分子的侧链或末端碳链的最长5％，10％，15％或20％相对较长时，例如，它们在其最长的直链中包含至少5个碳原子(或至少6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29或30个碳原子)的情况下，长链的相互作用可导致相对较长链的紧密排列，导致它们之间的相对较强的总范德华力。此外，如果第一类型和第二类型分子的相互作用的侧基，侧链或末端碳链具有可比较的长度，例如，其中第一类型分子中侧基、侧链或末端碳链中碳链中碳原子总数与第二类型分子中该值的比例在r1至r2的范围内，其中r1和r2可以独立地为0.50，0.60，0.70，0.80，0.90，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0，只要rl<r2，可以相对容易地形成强范德华力连接。
此外，如果连接到PAO分子的碳主链上侧基，特别是较长的侧基(例如，最长的5％，10％，20％，40％或50％)的侧基长度(Lpg)，与连接到AA分子的芳环结构的侧链基团、尤其是较长的侧链基团(例如，最长的5％，10％，20％，40％或50％)的侧链基团长度(Lsc)可比较，则可以通过将PAO基础原料与AA基础原料混合来实现氧化稳定性的改善。通常，Lpg和Lsc之间的差异越小，共混物的氧化稳定性的改善越显著。以前从未观察到这种现象。
不受特定理论的束缚，据信PAO碳主链上的较长侧基和芳环结构上的侧链基团的可比较长度导致基团之间更好的排列、更强的亲和力或相互作用(例如，通过范德华力)，从而导致其更好地混合，更容易保护PAO分子上易于氧化的位点，和因此共混物的氧化稳定性得到更显著的改善。
因此，希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子的最长5％的侧基具有平均侧基长度Lpg(5％)；烷基化芳族基础原料的所有分子的所有侧链基团中最长5％具有平均侧链基团长度Lsc(5％)；和|Lsc(5％)-Lpg(5％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(5％)>Lpg(5％)。
进一步希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子的最长10％的侧基具有的平均侧基长度Lpg(10％)；所有烷基化芳族基础原料分子的所有侧链基团中最长的10％具有平均侧链基团长度Lsc(10％)；和|Lsc(10％)-Lpg(10％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(10％)>Lpg(10％)。
进一步希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子中最长的20％的侧基具有的平均侧基长度Lpg(20％)；烷基化芳族基础原料的所有分子的所有侧链基团中最长的20％具有平均侧链基团长度Lsc(20％)；和|Lsc(20％)-Lpg(20％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(20％)>Lpg(20％)。
进一步希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子中最长的40％的侧基具有的平均侧基长度Lpg(40％)；所有烷基化芳族基础原料分子的所有侧链基团中最长的40％具有平均侧链基团长度Lsc(40％)；和|Lsc(40％)-Lpg(40％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(40％)>Lpg(40％)。
进一步希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子的最长50％的侧基具有平均侧基长度Lpg(50％)；所有烷基化芳族基础原料分子的所有侧链基团中最长的50％具有平均侧链基团长度Lsc(50％)；和|Lsc(50％)-Lpg(50％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(50％)>Lpg(50％)。
进一步希望在本发明的共混物中，PAO基础原料的所有分子的侧基整体具有平均侧基长度Lpg(100％)；烷基化芳族基础原料的所有分子的所有侧链基团整体具有平均侧链长度Lsc(100％)；和|Lsc(100％)-Lpg(100％)|≤D，其中D可以是8.0，7.8，7.6，7.5，7.4，7.2，7.0，6.8，6.6，6.5，6.4，6.2，6.0，5.8，5.6，5.5，5.4，5.2，5.0，4.8，4.6，4.4，4.2，4.0，3.8，3.6，3.5，3.4，3.2，3.0，2.8，2.6，2.5，2.4，2.2，2.0，1.8，1.6，1.5，1.4，1.2，1.0，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0。优选Lsc(100％)>Lpg(100％)。
典型地，在使用茂金属催化剂体系制备PAO(茂金属PAO，“mPAO”)的线性α-烯烃(LAO)的聚合中，可以避免或减少引起碳-碳双键移动的LAO和低聚物的异构化。相反，当在聚合步骤中使用常规的非茂金属催化剂体系如路易斯酸基催化剂(如弗瑞德-克来福特催化剂)时，可发生明显的异构化。结果，与常规PAO(cPAO)碳主链上大量的这种短侧基相比，mPAO倾向于具有显著更少的与其碳主链连接的短侧基(甲基，乙基，C3，C4等)。因此，如果使用相同的LAO作为单体，则mPAO倾向于具有比cPAO显著更长的Lpg(10％)，Lpg(20％)，Lpg(40％)，Lpg(50％)，甚至Lpg(100)％)。假设具有Lsc(10％)，Lsc(20％)，Lsc(20％)，Lsc(40％)，Lsc(50％)和Lsc(100％)的AA基础原料与PAO混合，其中至少满足下列条件之一：Lsc(10％)≥Lpg(10％)，Lsc(20％)≥Lpg(20％)，Lsc(40％)≥Lpg(40％)，Lsc(50％)≥Lpg(50％)和Lsc(100％)≥Lsc(100％)，对于本发明目的而言，mPAO共混物优于cPAO基础原料。
用于本发明的油组合物的PAO的区域规整结构还可以促进侧基，侧链基团和末端碳链的排列，相互作用和亲和力。为此，优选连接到PAO分子的碳主链上的所有侧基的至少50％，或60％，70％，80％，90％，95％，甚至99％是区域-规整的，即PAO结构上三元组的至少50％，或60％，70％，80％，90％，95％，甚至99％是(m,m)三单元组或(r,r)三单元组。优选地，PAO分子基本上是全同立构的或间同立构的。
第一组分(例如PAO基础原料)相对于油组合物中第一组分和第二组分(例如AA基础原料)的总重量的重量百分比可以为：(I)P1重量％至P重量％，其中P1和P2可以独立地为10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，92，94，95，96，98或99，只要P1<P2；(II)优选为25重量％至95重量％；(III)更优选为30重量％至90重量％；(IV)更优选为35重量％至90重量％；(V)更优选为40％至90％重量；(VI)最优选为50重量％至85重量％。发现当PAO基础原料的重量百分比相对于所有PAO基础原料和AN基础原料的总重量时，如果在油组合物中使用，则在约70重量％至80重量％的范围内，可以观察到氧化稳定性的最显著协同效应(即，改善)。
第一组分(例如PAO基础原料)相对于共混物中所有第一组分和第二组分(例如AA基础原料)的总摩尔数的摩尔百分比可以为(I)P3摩尔％至P4摩尔％，其中P3和P4可以独立地为10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，92，94，95，96，98或99，只要P3<P4；(II)优选为20摩尔％至90摩尔％；(III)更优选为25摩尔％至90摩尔％；(IV)更优选为30摩尔％至90摩尔％；(V)更优选为40摩尔％至90摩尔％；(VI)最优选为50摩尔％至80摩尔％。或者，PAO分子与AN分子的摩尔比在R(1)至R(2)的范围内，其中R(1)和R(2)可以独立地为1，1.2，1.4，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.5，2.6，2.8，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，只要R(1)<R(2)。
还发现，在包含PAO基础原料和AA基础原料两者的本发明的油组合物中，其中每个PAO分子与更多数量的AA分子排列，氧化稳定性的改善相应增加。同样，不希望受特定理论的束缚，据信与PAO分子的主链排列的大量AA分子倾向于提供对易于氧化的位点的更好保护，PAO和AA分子之间更好的混合，它们之间的亲和力更强，最终都可以提高氧化稳定性。
润滑油组合物还可包括本领域常见的任何一种或多种添加剂。在一个实施方案中，润滑剂包含一种或多种添加剂，例如氧化抑制剂，抗氧化剂，分散剂，洗涤剂，腐蚀抑制剂，防锈剂，金属钝化剂，抗磨剂，极压添加剂，抗咬合剂，非烯烃基降凝剂，蜡改性剂，粘度指数改进剂，粘度调节剂，失水添加剂，密封相容剂，摩擦改进剂，润滑剂，防污剂，发色剂，消泡剂，破乳剂，乳化剂，增稠剂，润湿剂，胶凝剂，粘合剂，着色剂和它们的混合物。
由于本发明的基础原料油组合物的氧化稳定性的提高，在保持加入其中相同量的抗氧化剂的同时，含有该共混物的润滑剂组合物将具有改进的氧化稳定性。由于使用了总体高浓度的抗氧化剂，这可以降低润滑剂的总成本和对润滑剂整体性能的负面影响。或者，可以延长润滑剂的寿命，从而延长其换油间隔，同时保持其中包含相同量的抗氧化剂。因此，基于PAO基础原料和AA基础原料的总重量，共混物可包含浓度范围为C(ao)1ppm至C(ao)2ppm的抗氧化剂，其中C(ao)l和C(ao)2可以独立地为0，1，5，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160，170，180，190，200，只要C(ao)l<C(ao)2。
理想地，本发明的油组合物具有在Nb(b1)1至Nb(b1)2范围内的总溴值，其中Nb(b1)l和Nb(b1)2可以独立地为0，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，只要NB(b1)1<Nb(b1)2。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例
在以下实施例中，制备一系列油组合物并测试SS20，SS100和SS192。如所指出的，油组合物包含以下的一种或多种：
第一基础原料(BS1)：在茂金属催化剂体系存在下由1-辛烯和1-十二碳烯按重量比为70:30(摩尔比约为78:22)的单体混合物制成的mPAO基础原料，具有约300cSt的典型KV100，约6660的数均分子量(Mn)和如下的数均分子量分布：
<u>级分，其数均分子量高于</u> <u>累积浓度(重量％)</u>
40,000 1
30,000 4
25,000 7
22,500 10
20,000 14
15,000 26
10,000 46
该BS1mPAO基础原料包括主要是全同立构的大分子，和由上述(F-3a)示意性说明的结构。因此，BS1的每个分子包含多个C8侧基和多个C6侧基。所讨论的BS1分子的实际数均分子量越大，其包含的C8和C6侧基越多，并且它越可能通过显著强的范德华力与第二组分或第三组分的多个长链末端碳链相互作用以形成链接。
第二基础原料(BS2)：NA型基础原料，包含约90摩尔％的正十五烷基萘(单烷基部分，BS2-1)和约10摩尔％的α,β-二-正十五烷基萘(双烷基部分(BS2-2)，其中α，β表示萘环中的两个不同的苯环)。在该基础原料中，BS2-2被认为是本发明油组合物第二组分的候选物，已知两个长的直链C15烷基可以与油组合物第一类型(例如上述BS1)多个分子的侧基相互作用；BS2-1被认为是本发明油组合物第三组分的候选物，已知单个直链C15烷基可以与油组合物第一组分(例如上述BS1)的单个分子的侧基相互作用；
第三基础原料(BS3)：由上式(F-8)表示的酯基础原料。每个BS3分子包含两个C8末端链，其在形成大约180°的角度θ的方向上延伸，使其能够通过足够强的范德华力连接到油组合物第一类型(例如上述BS1)两个分子的侧链以形成相对稳定和强的第一复合结构，起到本发明油组合物有效第二组分的作用；
第四基础原料(BS4)：由上式(F-7)表示的酯基础原料。每个BS4分子包含三个C10末端链，其在任何两个之间形成大约109°的角度θ的方向上延伸。理论上，每个C10末端碳链能够通过范德华力与油组合物的第一组分第一类型(例如上述BS1)的两个分子的侧基连接。然而，连接到三个C10末端碳链中两个的第一类型(例如上述BS1)的任何两个分子的空间位阻，特别是当它们很大时，可能足以降低这种第一复合结构的稳定性并防止第一类型第三分子的连接。因此，BS4分子可以作为本发明的油组合物的第二组分，但其效能乘以tan(θ/4)因子，约为0.52；
第五基础原料(BS5)：由上式(F-9)表示的酯基础原料。每个BS5分子包含两个C8末端链，其在形成约60°的角度θ的方向上延伸。理论上，每个C8末端碳链能够通过范德华力与油组合物第一组分的第一类型(例如上述BS1)的两个分子的侧基连接。然而，连接到两个C8末端碳链的第一类型(例如上述BS1)的任何两个分子的空间位阻，特别是当它们很大时，由于空间位阻显著可能足以降低上述第一复合结构的稳定性。因此，BS4的分子可以作为本发明油组合物的第二组分，但其效能乘以tan(θ/4)因子，其为约0.27。
第六基础原料(BS6)：可从美国德克萨斯州休斯顿的埃克森美孚化学公司(ExxonMobil Chemical Company，Houston，Texas，U.S.A。)获得的非茂金属PAO基础原料，具有约6cSt的典型KV100和不大于800的数均分子量；该BS6PAO分子通常在碳主链的末端包含两个长末端碳链，并且在其碳主链上连接有多个短链侧基，例如甲基，乙基，丙基等；具有五个或更多个碳原子的长侧基也可以存在于它们的分子上。
各种添加剂包(AdPak)：除了基础原料之外，通常还将添加剂包添加到配制的润滑油组合物中，用于多种目的，例如增强的抗氧化性，耐磨性，发泡性等。用于不同油组合物(工业润滑油，车辆润滑脂油，机油等)的Adpak可能非常不同。
实施例A1-A5：车辆润滑脂油(AGO)配方
配制以下润滑油组合物并测试各种性能，尤其是剪切稳定性(SS20，SS100和SS192)。这些油组合物对应于AGO 90等级。在这些实施例中，以相同的处理比率(重量百分比的浓度)使用相同的典型Adpak-1。在所有这些组合物中，BS1以相同的处理比率使用。在实施例A2，A3，A4和A5中，四种不同的共基础原料BS2，BS3，BS4和BS5以约20重量％的相同处理比率被包含和相同的共基础原料BS6，基本上作为低粘度稀释剂按非常接近的处理比率被包含。在实施例A1中，仅使用BS6作为共基础原料。这些实施例显示组合物的SS192不同，这是由于BS1分子(特别是大分子量级分，例如数均分子量至少为22,500的那些)与BS2，BS3，BS4和BS5的分子之间的相互作用。因为在所示的处理比率下AN1，BS3，BS4和BS5分子的总摩尔数远大于BS1的总摩尔数，所以具有至少为例如40,000、或45,000、或50,000、或甚至60,000当量数均分子量的可剪切复合结构的最大理论浓度分别由BS1中重质级分的浓度和BS2，BS3，BS4和BS5的分子结构决定。
在实施例A3中，因为BS3中的两个末端碳链以约180°的角度θ横向扩展，所以每个BS3分子将具有连接两个BS1分子以形成具有最小空间位阻的复合结构的强大能力。这有助于实施例A3的最高SS192。
在实施例A2中，BS2包含约90摩尔％的具有单个长末端碳链(侧链连接到萘核)的分子，其不能经由范德华力通过与长侧基的相互作用连接两个BS1分子。BS2进一步包含约10摩尔％的具有两个长末端碳链的分子，所述分子以约180°的角度θ扩展。与BS3分子类似，这些双臂BS2分子具有很强的连接两个BS1分子以形成稳定复合结构的能力。然而，由于这种双臂分子的浓度显著小于实施例A3，实施例A2的油显示出比实施例A3小得多的SS192。
在实施例A4中，BS4包括在空间中相对于彼此以约109°的角度θ扩展的三个末端碳链。虽然理论上有可能所有三个都可以与BS1中的长侧基相互作用以形成可剪切的复合结构，但是因为这三个长臂接近，一旦它们中的一个与一个BS1分子的长侧基团对齐，第二个长臂与相同或不同BS1分子的第二个侧基对齐的可能性非常显著地降低。因此，实施例A4的油组合物显示出类似但小于实施例A2的SS192，并且远小于实施例A3的SS192。
在实施例A5中，BS5包含两个相对于彼此以约60°的角度θ扩展的末端碳链(考虑到酯键中O-C键的旋转可能性)。理论上，两者都可能与BS1中的长侧基相互作用形成可剪切的复合结构，因为两个长末端碳链的紧密性，一旦它们中的一个与一个BS1分子的长侧基团对齐，由于显著的空间位阻，第二长末端碳链与相同或不同BS1分子的第二侧基团对齐的可能性非常显著地降低。因此，实施例A5的油组合物的SS192低于实施例A2，A3和A4的SS192。
对于实施例A1，因为不包括具有能够连接到两个BS1分子的两个臂的另外基础原料原料，除了BS6和BS1本身之外，油组合物在所有实施例A1，A2，1C，A4和A5中显示出最低的SS192。实施例A1还显示就对SS192的贡献而言，与SB1分子和BS2，BS3，BS4和BS5的分子相比，SB1分子和SB7分子之间的相互作用可忽略不计。因为SB7和BS2，BS3，BS4和BS5本身都是相当稳定的小分子，所以认为它们的相互作用不会导致足够大且稳定的复合结构而在测试条件下导致显著的剪切破坏。
表I
<u>实施例</u> <u>A1</u> <u>A2</u> <u>A3</u> <u>A4</u> <u>A5</u>
<u>组成</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u>
BS6 68.9 48.7 46.8 48.1 48.2
BS1 23.6 23.8 25.7 24.4 24.3
AdPak-1 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
BS2 - 20.0 - - -
BS3 - - 20.0 - -
BS4 - - 0 20.0 -
BS5 - - - - 20.0
<u>性能</u> <u>A1</u> <u>A2</u> <u>A3</u> <u>A4</u> <u>A5</u>
KV40 95.05 94.84 86.08 88.74 97.00
KV100 15.38 15.05 15.28 14.93 15.27
VI 172 167 188 177 166
SS192 1.3 8.4 12.1 6.9 6.0
θ(°) - 180 180 109.75 60
Tan(θ/4) - 1 1 0.52 0.27
实施例B1-B5：工业润滑脂油(IGO)配方
与实施例A1-A5类似，由相同的基础原料形成一系列油配方B1-A5，并测试包括SS192在内的性质。这些油组合物对应于工业润滑脂油IGO VG100等级。使用了特定于该等级的不同添加剂包Adpak-2。组成和性质数据包括在下表II中。
表II
<u>实施例</u> <u>B1</u> <u>B2</u> <u>B3</u> <u>B4</u> <u>B5</u>
<u>组成</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u> <u>(重量％)</u>
BS6 73.6 53.5 50.9 52.7 52.7
BS1 24.9 25.0 27.6 25.8 25.8
AdPak-2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
BS2 - 20.0 - - -
BS3 - - 20.0 - -
BS4 - - 0 20.0 -
BS5 - - - - 20.0
<u>性能</u> <u>B1</u> <u>B2</u> <u>B3</u> <u>B4</u> <u>B5</u>
KV40 93.51 92.57 83.27 87.23 95.77
KV100 15.35 15.01 15.10 14.93 15.42
VI 174 171 192 180 171
SS192 6.8 5.1 7.9 5.6 4.2
θ(°) - 180 180 109 60
Tan(θ/4) - 1 1 0.52 0.27
与实施例A1-A5类似，在实施例B2，B3，B4和B5中，包含BS3作为共基础原料的实施例B3显示出最高的SS192，并且包含BS5的实施例B5显示出最低的SS192，而实施例B2和B5显示出在实施例B3和B5之间的类似SS192。然而，与实施例A1相比，实施例B1显示出显著更高的SS192，表明在其中不存在除BS1和BS6之外的共基础原料的实施例B1中Adpak-2产生显著的SS192。在实施例B2，B3，B4和B5中，Adpak-2的有效性变得非常不可见，因为SB1的大分子与BS2，BS3，BS4和BS5的分子之间的相互作用起主导作用。
实施例C1-C18：不含添加剂包的配方
为了研究共基础原料之间相互作用对SS192的影响，从SB1，SB7和BS2，BS3，BS4和BS5中之一的混合物制备一系列油组合物C1-C18，然后测试包括SS192的性质。数据在下面的表IIIa和表IIIb中报告。表IIIa和表IIIb中呈现的数据被绘制成图1中所示的柱形图。
从图1中可以清楚地看出，对于包含BS1/BS3混合物的油组合物，BS3的浓度越高，测得的SS192越大。这与上述理论一致：共基础原料具有在约180°的角度θ的方向上延伸的双臂的分子，其倾向于具有最强连接BS1大分子以形成大的、稳定的、可剪切的复合结构的能力。
对于包含BS1/BS2混合物的油组合物，当BS2的浓度从5重量％增加至约10重量％时，SS192显著增加。不希望受特定理论束缚，据信这是由于事实上当BS2浓度从5重量％增加到10重量％时，BS2中的双臂分子能够与大数均分子量BS1分子形成的显著更多数量的可剪切、稳定的复合结构。然而，随着BS2浓度从10重量％进一步增加至15重量％，然后至20重量％，然后至30重量％，所形成的可剪切，稳定的复合结构的总数实际上略微减少，因为BS2中包含的更多数量的一个臂分子与双臂分子竞争(稀释效应)，迫使更多的双臂分子与单个大的BS1分子连接，有效地降低了可剪切、稳定的复合结构的总摩尔数。
对于包含BS1/BS4混合物的油组合物，当BS4的浓度从5重量％增加至10重量％时，SS192显著降低。不希望受特定理论的束缚，据信这是由于：(i)在低浓度例如5重量％时，允许BS4分子连接所有大的BS1分子以形成稳定的、可剪切复合物。然而，在10重量％时，来自其它BS4分子的竞争(或稀释效应)导致可剪切复合结构的中心比5重量％时更低，因为大BS1分子倾向于连接于单个BS4分子。然而，随着浓度增加，从10重量％增加到15重量％，然后到20重量％，因为每个大的BS1分子具有更多个通过更多个侧基与之连接的BS4分子，所以一个或多个BS4分子连接于两个大的BS1分子的可能性再次增加，因此SS192增加。
对于包含BS1/BS5混合物的油组合物，从5重量％至10重量％，然后至15重量％，SS192保持基本稳定。这是因为大BS1分子和BS5分子之间的可剪切、大的复合结构的总量保持基本恒定，给定双臂在BS5分子上定位—只有一小部分BS1分子在15重量％之前交联。然而，BS1和BS5分子之间的可剪切、稳定的复合物的总量从15重量％至20重量％显著增加，因为现在每个大的BS1分子具有更多通过更多侧基与之连接的BS5分子，尽管存在空间位阻，但一个或多个BS4分子连接于两个大的BS1分子的可能性显著再次增加，因此SS192增加。
表IIIa
表IIIb
本说明书包括以下非限制性方面和/或实施方案：
A1.一种油组合物，其包含第一组分和不同于第一组分的第二组分，其中：
第一组分是包含多个第一类型分子的基础原料，每个分子具有多个侧基，其中(i)第一类型所有分子的侧基中平均侧基长度最长的5摩尔％所具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，其中Lpg(5％)≥5.0；和(ii)一部分第一类型分子的数均分子量大于或等于20,000；
第二组分包含多个第二类型分子，每个分子包含两个末端碳链，其中(i)第二组分的数均分子量不大于2,000；和(ii)两个末端碳链的链长等于或大于5.0和不共享共同碳原子；
单个第二类型分子能够通过在第一类型分子的侧基和第二类型单个分子中两个末端碳链之间的范德华力连接第一类型的两个分子以形成第一复合结构，第一复合结构包含其第一重质级分，该第一重质级分的当量数均分子量至少为45,000；
基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度是C11(max)重量％；和
C11(max)≤20，优选C11(max)≤15，优选C11(max)≤10，优选C11(max)≤8，优选C11(max)≤5，优选C11(max)≤3，优选C11(max)≤1。
A2.Al的油组合物，其中在第二类型分子中，假定第二类型分子在25℃处于最低能态，则两个末端碳链在形成角度θ不大于180°的方向上延伸；和
C11(max)·tan(θ/4)≤15，优选C11(max)×tan(θ/4)≤10，优选C11(max)×tan(θ/4)≤8，优选C11(max)×tan(θ/4)≤5，优选C11(max)×tan(θ/4)≤4，优选C11(max)×tan(θ/4)≤3，优选C11(max)×tan(θ/4)≤1。
A3.Al或A2的油组合物，其中：
第一复合结构的第一重质级分包含数均分子量至少为60,000的第二重质级分，和
基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第二重质级分的总体最大理论浓度为C12(max)重量％，和
C12(max)×tan(θ/4)≤5，优选C12(max)×tan(θ/4)≤4，优选C12(max)×tan(θ/4)≤3，优选C12(max)×tan(θ/4)≤2，优选C12(max)×tan(θ/4)≤1。
A4.A3的油组合物，其中
C12(max)≤5，优选C12(max)≤4，优选C12(max)≤3，优选C12(max)≤2，优选C12(max)≤1。
A5.A1至A4中任一项的油组合物，其中第一组分是具有至少50cSt，100cSt，150cSt，200cSt，250cSt，300cSt，350cSt或400cSt的KV100的PAO基础原料。
A6.A1至A5中任一项的油组合物，其中：
Lpg(5％)≥8.0，优选Lpg(5％)≥10.0，优选Lpg(5％)≥12.0，优选Lpg(5％)≥14.0，优选Lpg(5％)≥16.0。
A7.A1至A6中任一项的油组合物，其中：
对于第二类型分子，至少两个末端碳链的链长等于或大于0.80*Lpg(5％)。
A8.A7的油组合物，其中：
对于第二类型分子，至少两个末端碳链的链长等于或大于Lpg(5％)。
A9.A1至A8中任一项的油组合物，其中：
对于第二类型分子，至少两个末端碳链的链长等于或大于12。
A10.A1至A9中任一项的油组合物，其中：
第一类型分子是PAO分子，其平均全同立构度至少为60摩尔％。
A11.A1至A10中任一项的油组合物，其中：
100°≤θ≤180°。
A12.Al至All中任何一种的油组合物，其中：
第二组分是烷基化芳烃基础原料。
A13.A12的油组合物，其中：
第二组分是烷基化萘基础原料。
A14.A12或A13的油组合物，其中第二类型的多个分子包含连接到芳环的两个烷基，其在形成100°至180°范围的角度θ的方向上延伸，使得每个能够通过范德华力同时连接到两个不同的第一类分子的侧链上。
A15.A14的油组合物，其中两个烷基的长度为至少12。
A16.A1至A15中任一项的油组合物，其中第二组分是选自以下的润滑剂添加剂：长链烷基羧酸和多元醇的酯；和长链烷基醇与多元羧酸；磷酸；硫酸；或磺酸的酯。
A17.A1至A16中任一项的油组合物，具有如下剪切稳定性能：
SS20≤10％；和
SS100≤10％。
A18.A1至A17中任一项的油组合物，具有如下剪切稳定性能：
SS100≤5％；
SS192≤10％；和
SS192>SS100。
A19.A1至A18中任一项的油组合物，还包含不同于第一组分和第二组分的第三组分，其中第三组分包含多个第三类型分子，并且第三类型分子不能通过范德华力连接第一类型两个分子形成稳定的复合结构。
A20.A19的油组合物，其中：
第三类型分子仅包含链长等于或大于5.0的一个或零个末端碳链。
A21.A20的油组合物，其中：
第三类型分子仅包含链长等于或大于Lpg(5％)的一个或零个末端碳链。
A22.A19的油组合物，其中：
所述第三类型分子包含两个碳链，所述碳链在形成0°至45°范围的角度θ的方向上延伸并且不能通过范德华力同时连接到第一类型的两个不同分子的侧基上而基本上没有空间位阻。
A23.A19至A22中任一项的油组合物，其中：
第三类型分子是具有至少70摩尔％的全同立构规整度的PAO分子。
A24.A19至A23中任一项的油组合物，其中：
第三组分是烷基化芳烃基础原料。
A25.A19或A24的油组合物，其中第三类型的多个分子包含连接到芳环的两个烷基，从而在形成0°-45°范围的角度θ的方向上延伸，并且不能同时连接到第一类型的两个不同分子的侧基上而基本上没有空间位阻。
A26.A1至A25中任一项的油组合物，其中第三组分是润滑剂添加剂组分。
A27.A19至A26中任一项的油组合物，其中第三类型分子的数均分子量至多为2000。
B1.一种形成具有高剪切稳定性的油组合物的方法，包括以下步骤：
(I)提供包含多个第一类型分子的第一组分，每个分子具有多个侧基，其中(i)第一类型所有分子的侧基中平均侧基长度最长的5摩尔％所具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，其中Lpg(5％)≥5.0；和(ii)一部分第一类型分子的数均分子量大于或等于20,000；
(II)提供包含多个第二类型分子的第二组分，每个分子包含两个不共享共同碳原子的末端碳链，其中(i)第二组分的数均分子量不大于2,000；和(ii)两个末端碳链的链长等于或大于5.0；
单个第二类型分子能够通过在第一类型分子的侧基和第二类型单个分子中两个末端碳链之间的范德华力连接第一类型的两个分子以形成第一复合结构，第一复合结构包含其第一重质级分，该第一重质级分的当量数均分子量至少为45,000；和
(III)将第一数量的第一组分与第二数量的第二组分混合，使得基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度是C11(max)重量％；和
C11(max)≤20，优选C11(max)≤18，优选C11(max)≤15，优选C11(max)≤10，优选C11(max)≤8，优选C11(max)≤5，优选C11(max)≤3，优选C11(max)≤1。
B2.B1的方法，其中在第二类型分子中，假定第二类型分子在25℃处于最低能态，则两个末端碳链在形成角度θ不大于180°的方向上延伸；和
C11(max)·tan(θ/4)≤15，优选C11(max)×tan(θ/4)≤10，优选C11(max)×tan(θ/4)≤8，优选C11(max)×tan(θ/4)≤5，优选C11(max)×tan(θ/4)≤4，优选C11(max)×tan(θ/4)≤3，优选C11(max)×tan(θ/4)≤1。
B3.B1或B2的方法，其中：
第一复合结构的第一重质级分包含数均分子量至少为60,000的第二重质级分，和
基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第二重质级分的总体最大理论浓度为C12(max)重量％，和
C12(max)×tan(θ/4)≤5，优选C12(max)×tan(θ/4)≤5，优选C12(max)×tan(θ/4)≤5，优选C12(max)≤5，优选C12(max)≤3，优选C12(max)≤2，优选C12(max)≤1。
B4.B1至B3中任一项的方法，还包括：
(IV)提供不同于第一组分的第三组分，其中第三组分包含多个第三类型分子，并且第三类型分子基本上不能通过范德华力连接两个第一类型分子而形成稳定的第一复合结构，第一复合结构包含数均分子量至少为45,000的第一重质级分；
其中：
步骤(III)还包括将第三数量的第三组分与第一组分和第二组分混合。
B5.B4的方法，其中：
第三类型分子包含链长等于或大于5.0的一个或零个末端碳链。
B6.B5的方法，其中：
第三类型分子包含链长等于或大于Lpg(5％)的一个或零个末端碳链。
B7.B4的方法，其中：所述第三类型分子包含两个碳链，所述碳链在形成0°至45°范围的角度θ的方向上延伸并且不能通过范德华力同时连接到第一类型的两个不同分子的侧基上而基本上没有空间位阻。
B8.B1至B7的方法，其中第三组分是润滑剂添加剂。

Claims (25)

1.一种油组合物，包含第一组分和不同于第一组分的第二组分，其中：
第一组分是包含多个第一类型分子的基础原料，每个分子具有多个侧基，其中(i)第一类型所有分子的侧基中平均侧基长度最长的5摩尔％所具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，其中Lpg(5％)≥5.0；和(ii)一部分第一类型分子的数均分子量大于或等于20,000；
第二组分包含多个第二类型分子，每个分子包含两个末端碳链，其中(i)第二组分的数均分子量不大于2,000；和(ii)两个末端碳链的链长等于或大于5.0和不共享共同碳原子；
单个第二类型分子能够通过在第一类型分子的侧基和第二类型单个分子中两个末端碳链之间的范德华力连接第一类型的两个分子以形成第一复合结构，第一复合结构包含其第一重质级分，该第一重质级分的当量数均分子量至少为45,000；
基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度是C11(max)重量％；和
C11(max)≤20。
2.权利要求1的油组合物，其中当第二类型分子在25℃处于最低能态时，在第二组分第二类型分子中的两个末端碳链在形成角度θ不大于180°的方向上延伸；和
C11(max)×tan(θ/4)≤10。
3.权利要求1或2的油组合物，其中C11(max)≤10。
4.权利要求1-3中任一项的油组合物，其中：
第一复合结构的第一重质级分包含其第二重质级分，该第二重质级分的当量数均分子量为至少60,000，和
基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第二重质级分的总体最大理论浓度为C12(max)重量％，和
C12(max)×tan(θ/4)≤5。
5.权利要求4的油组合物，其中C12(max)≤5。
6.前述权利要求任一项的油组合物，其中：Lpg(5％)≥8.0。
7.前述权利要求任一项的油组合物，其中：
对于第二类型分子，至少两个末端碳链的链长等于或大于0.80*Lpg(5％)。
8.前述权利要求任一项的油组合物，其中：
对于第二类型分子，至少两个末端碳链的链长等于或大于12。
9.前述权利要求任一项的油组合物，其中：
第一类型分子包含平均全同立构规整度为至少60摩尔％的PAO分子。
10.权利要求2-9任一项的油组合物，其中：100°≤θ≤180°。
11.权利要求1-10任一项的油组合物，其中：第二组分包括烷基化芳烃基础原料。
12.权利要求11的油组合物，其中第二类型的多个分子包含连接至芳环的两个烷基，其在形成120°至180°范围的角度θ的方向上延伸，使得每个能够通过范德华力同时连接至第一类型的两个不同分子的侧基。
13.前述权利要求任一项的油组合物，其中第二组分选自：长链烷基羧酸和多元醇的酯；和长链烷基醇与多元羧酸；磷酸；硫酸；或磺酸的酯。
14.前述权利要求任一项的油组合物，其剪切稳定性能如下：
SS20≤10％；
SS100≤5％；
SS192≤10％；和
SS192>SS100。
15.前述权利要求任一项的油组合物，还包含与第一组分和第二组分不同的第三组分，其中第三组分包含多个第三类型分子，并且第三类型的单个分子能够通过范德华力连接不多于一个的第一类型分子以形成稳定的复合结构。
16.根据权利要求15的油组合物，其中：第三类型的分子仅包含链长等于或大于5.0的一个或零个末端碳链。
17.根据权利要求15或16的油组合物，其中：所述第三类型分子包含两个碳链，所述碳链在形成0°至45°范围的角度θ的方向上延伸并且不能通过范德华力同时连接到第一类型的两个不同分子的侧基上而基本上没有空间位阻。
18.权利要求15-17中任一项的油组合物，其中：第三组分是烷基化芳烃基础原料。
19.权利要求15-17任一项的油组合物，其中第三类型的多个分子包含连接到芳环的两个烷基，从而在形成0-45°范围的角度θ的方向上延伸，并且不能同时连接到第一类型的两个不同分子的侧基上而基本上没有空间位阻。
20.权利要求15-19任一项的油组合物，其中第三组分是润滑剂添加剂组分。
21.权利要求15-20任一项的油组合物，其中第三类型分子的数均分子量至多为2000。
22.一种形成具有高剪切稳定性性能的油组合物的方法，包括以下步骤：
(I)提供包含多个第一类型分子的第一组分，每个分子具有多个侧基，其中第一类型所有分子的侧基中平均侧基长度最长的5摩尔％所具有的平均侧基长度为Lpg(5％)，其中Lpg(5％)≥5.0；
(II)提供包含多个第二类型分子的第二组分，每个分子包含两个不共享共同碳原子的末端碳链，其中至少两个末端碳链的链长等于或大于5.0；第二类型的单个分子能够通过范德华力连接第一类型的两个分子以形成第一复合结构，第一复合结构包含其第一重质级分，该第一重质级分的当量数均分子量至少为45,000；和
(III)将第一数量的第一组分与第二数量的第二组分混合，使得基于第一组分和第二组分的总重量，第一复合结构的第一重质级分的总体最大理论浓度是C11(max)重量％；和
C11(max)≤20。
23.根据权利要求22所述的方法，其中当第二类型分子在25℃处于最低能态时，在第二类型分子中的两个末端碳链在形成角度θ不大于180°的方向上延伸，和
C11(max)×tan(θ/4)≤10。
24.权利要求23所述的方法，其中C11(max)≤10。
25.根据权利要求22至24中任一项的方法，还包括：
(IV)提供与第一组分不同的第三组分，其中第三组分包含多个第三类型分子，并且第三类型的单独分子能够通过范德华力连接不超过一个第一类型分子以形成稳定的第一复合结构；和
其中步骤(III)还包括将第三数量的第三组分与第一组分和第二组分混合。
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