CN110651028A - 润滑剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于施加到驱动元件的表面上的润滑剂组合物，其中所述润滑剂组合物含有基础油和硅倍半氧烷。所述组合物适合用于防止、减少或避免在驱动元件的材料中的疲劳现象，例如形成点蚀、假布氏硬化和白色蚀刻裂缝。

Description

润滑剂组合物
技术领域
本发明涉及一种用于施加到如滚动支承件、传动装置、滑动支承件和链条的驱动元件的表面上的润滑剂组合物。所述润滑剂组合物适合用于防止、减少或避免在驱动元件材料中的疲劳现象，如形成点蚀、假布氏硬化和白色蚀刻裂缝。本发明的另一主题是润滑剂组合物用于处理驱动元件的表面的用途以及这种驱动元件的其他用途。
背景技术
驱动元件在过高的机械负载的情况下发生两种类型的损坏：
1)侵蚀和磨损，其中损坏从接触面的表面开始。
2)疲劳损坏，所述疲劳损坏在加载荷的表面下方的结构开始，并且最终以断裂(如点蚀、假布氏硬化和白色蚀刻裂缝)结束。
为了防止磨损和侵蚀，存在大量添加剂和固体润滑剂，所述添加剂和固体润滑剂是众所周知的并且被广泛使用。
对于阻止疲劳损伤，仅已知极少的有效措施。一种措施是增大润滑膜厚度。
疲劳磨损通过周期性的压缩应力所引起的材料的局部过载而产生。材料疲劳通过在材料表面上的点蚀(grey staining点蚀,surface fatigue表面疲劳,micro-pitting微点蚀)或凹坑而变得可见。通常最初在表面下方20至40μm处，在金属网格中存在细小裂缝，这引起材料断裂。在齿面上的称为微点蚀或形成点蚀的小的在显微镜下可见的断裂，能够在宏观上被识别为暗灰色的区域。对于齿部而言，通常能够几乎在所有速度范围内观察到齿面上的点蚀。即使在滚动支承件中，在滑动接触的区域中也会发生非常浅的断裂，如在运行轨上的点蚀。这些情况在DE 10 2007 036 856 A1和其中给出的文献中详细描述。
白色蚀刻裂纹(WEC)会引起疲劳损坏，在给定的负载参数下，所述疲劳损坏预期在驱动元件中明显更早地发生。在金相学上，在此能够证实在结构深度中存在白色裂缝。在此，白色变色基于：显现为白色的裂缝不经受在样品制备时所需的蚀刻。所述裂缝能够在其他摩擦负载的情况下引起材料中的断裂以及引起构件的失效。作为原因，探讨了多种因素，如滑动、有害电流和扩散的氢。
已知这种损坏尤其在电动机或风力发电厂的发电机的支承件以及在汽车领域中发生(也参见论文H.Surborg，2014，Otto von Guericke
Figure BDA0002216447590000021
Magdeburg奥托·冯·格里克马格德堡大学，Shaker Verlag Shaker出版社，Aachen亚琛，2014)。
假布氏硬度是在看似静止的支承件中发生的损坏形式。通过振动(例如在机器中，但是也在借助于机动车辆、轨道车辆或船舶进行运输时)或弹性变形，将微运动引入接触面中，这在几次载荷变化之后足以引起损坏。这能够引起不安定的运行行为以及即时的或早期的构件失效。
原则上，上述由于所产生的裂缝而导致的损坏机制属于最严重的材料损伤。
为了避免该疲劳损坏，在实践中通常采取下述措施：
-降低接触力，
-适宜地选择润滑剂，
-足够的润滑剂供应，
-润滑部位的有利的定位和构型
-避免没有润滑的状态。
此外，为了改进润滑剂的粘度特性，使用不同的添加剂，以便避免或至少最小化在滚动支承件、齿轮、传动装置等中的上述损坏。
此外，为了避免疲劳现象而进行不同的研究，首先尝试通过添加不同的添加剂来改进润滑剂的润滑作用。特别地尝试下述添加剂：借助所述添加剂能够减小在构件之间的摩擦或者所述添加剂具有改进的粘度。
因此，DE-OS 1 644 934描述了有机磷酸酯作为润滑剂中的添加剂，将所述有机磷酸酯作为抗疲劳添加剂来添加。
上文已经提及的DE 10 2007 036 856 A1公开了添加具有酯基的聚合物，所述聚合物用作润滑剂中的抗疲劳添加剂。
在US 2003/0092585 A1中公开了将噻唑作为添加剂，所述噻唑能够防止对表面的损坏。
EP 1 642 957 A1涉及MoS2和二硫代氨基甲酸钼的用途，所述MoS2和二硫代氨基甲酸钼作为用于铰接轴的尿素脂肪中的添加剂。
在现有技术中已知的上述添加剂，例如有机磷酸酯和噻唑，作为有机物质不是热稳定的。此外，它们可能在运行条件下蒸发，或者它们可能作为经典的抗磨添加剂而特别地与金属表面发生反应，意即，它们主要在接触的粗糙度峰值处起反应，因为在该处通过所出现的闪温而存在用于与金属摩擦层进行化学反应的足够的能量。因此，它们至少能够以从属的方式抵消疲劳损坏。而固体润滑剂，如二硫化钼，由于它们的密度而倾向于从油制剂中沉淀出来并且还能起腐蚀性的作用。因为使用具有在微米范围内的微粒大小的固体粒子，因此引起对流动行为和粘度增加的强烈影响以及引起与牛顿流动行为的偏差。这种行为使添加剂在润滑间隙中的可用性变差。在金属摩擦配合物的表面处的REM研究示出，所述结构具有带有尺寸明显小于1μm的凹部。所述凹部对于具有在微米范围内大小的固体润滑剂微粒是不可接近的。
DE 102011103215 A1描述了含有表面改性的纳米粒子和载体材料的组合物的用途，所述组合物施加到驱动元件的表面上，以防止或减少疲劳损坏。据推测，纳米粒子的作用机制是基于其积聚在驱动元件的表面并使其平滑的能力。所述平滑增大了接触表面并降低了表面压力。
JP 2006144827 A提出具有二氧化硅纳米粒子的组合物，以用于抑制WEC损坏。
在DE 10201103215 A1和JP 2006144827 A中描述的组合物的缺点在于，可用的技术通常难以使OH基团充分占据在纳米粒子的表面上。这可能引起在储存时的稳定性问题。此外，空气的进入会导致发泡。最后，过滤润滑剂可能会引起过滤问题。
发明内容
从现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种润滑剂组合物，所述润滑剂组合物能够被施加到驱动元件的表面上，以便防止、减少或避免疲劳现象(如形成点蚀、假布氏硬化和白色蚀刻裂缝)，并且至少部分地消除现有技术中出现的上述缺点。
本发明的主题是用于施加到驱动元件的表面上的润滑剂组合物，其中所述润滑剂组合物含有基础油和硅倍半氧烷。所述组合物适合用于防止、减少或避免在驱动元件的材料中的疲劳现象，如形成点蚀、假布氏硬化和白色蚀刻裂缝。所述润滑剂组合物的正面影响在此是令人惊讶的，因为硅倍半氧烷明显小于在文献DE 102011103215 A1和JP2006144827A中描述的纳米粒子，因此不能假设它们能够像所述粒子那样经由表面平滑导致疲劳现象的减少。
在实际实验中发现，根据本发明的组合物能够与不同极性的基础油均匀混合，因为例如经由选择硅倍半氧烷的取代基而能够简单地调整组合物的极性。此外，由于其制造工艺，能够确保硅倍半氧烷的OH基团充分饱和。此外发现，使用硅倍半氧烷能够实现高的储存稳定性，而且不会损害发泡特性或可过滤性。在实际实验中还发现，能够有利地实现在室温(20℃)下为液态的和/或具有低熔点(优选低于100℃，DIN EN ISO 11357-2(版本：2014-07))的硅倍半氧烷。
硅倍半氧烷(也称为硅倍半硅氧烷、倍半硅氧烷或半硅氧烷)是有机硅化合物，并且形成具有Si-O-Si键和四面体Si角的笼状结构。硅倍半氧烷能够以具有6至12个Si角的分子形式和/或作为低聚物和/或聚合物存在。根据本发明，优选的是分子硅倍半氧烷，更优选具有6至12个，更优选7至10个，尤其具有7或8个Si角的分子硅倍半氧烷。在此，在一个优选的实施方案中，每个Si中心键合至三个氧代基团，所述氧代基团又与其它Si中心连接。
在另一优选的实施形式中，硅中心仅部分地键合至与其它Si中心连接的三个氧代基团上，并且优选地，三个Si中心仅键合到与其它Si中心连接的两个氧代基团上。第三个基团在此优选为取代基，更优选为羟基取代基。
在Si上的第四个基团同样优选为取代基，由此能够获得表面改性的硅倍半氧烷，所述硅倍半氧烷是根据本发明优选的。适宜的取代基是，例如，烷基(C1-C20)、环烷基(C3-C20)、烯基(C2-C20)、环烯基(C5-C20)、炔基(C2-C20)、环炔基(C5-C20)、芳基(C6-C18)或杂芳基、氧基、羟基、烷氧基(C4-C10)、环氧乙烷聚合物(具有4至20个重复单元的聚合度)、羧基、甲硅烷基、烷基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、硅氧基、烷基硅氧基、烷氧基硅氧基、甲硅烷基烷基、烷氧基甲硅烷基烷基、烷基甲硅烷基烷基、卤素、环氧基(C2-C20)、酯、芳基醚、氟代烷基、封端异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巯基、腈基、胺基和/或膦基，上述基团各自是取代的或未取代的。在此，硅倍半氧烷可具有相同的取代基或不同取代基的混合物。
优选的取代基是羟基、烷基(C4-C10)、芳基(C6-C12)，尤其是苯基和甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)、环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)、环氧基(C2-C10)和/或环烷基(C5-C10)，上述基团各自是取代的或未取代的。
特别优选的取代基是羟基、烷基(C4-C10)、苯基、甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)和/或环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)，上述基团各自是取代的或未取代的。
在本发明的另一实施方式中，R可附加地以单独的或组合的方式具有官能基团，尤其是硫代基团、磷酸酯基团。任选存在的硫代基团或磷酸酯基团能够附加地与待保护的金属表面发生反应。
根据本发明，硅倍半氧烷也可以是在结构上不同的硅倍半氧烷的混合物。
硅倍半氧烷例如能够通过有机三氯硅烷的水解来合成(理想化的：8RSiCl3+12H2O→[RSiO3/2]8+24HCl)。取决于取代基(R)，可进一步对笼的外部进行改性。当R＝H时，Si-H基团可发生氢化硅烷化或氧化而成为硅烷醇。桥联的聚硅倍半氧烷最容易由含有两个或更多个三官能甲硅烷基团的簇制成，所述三官能甲硅烷基团键合到不可水解的硅-碳键上。乙烯基取代的硅倍半氧烷可通过烯烃复分解来联接。
在一个优选的实施方式中，所述硅倍半氧烷具有化学式[RSiO3/2]n，其中：n＝6、8、10、12；优选n＝8、10、12并且尤其为8，其中R彼此独立地＝烷基(C1-C20)、环烷基(C3-C20)、烯基(C2-C20)、环烯基(C5-C20)、炔基(C2-C20)、环炔基(C5-C20)、芳基(C6-C18)或杂芳基、氧基、羟基、烷氧基(C4-C10)、环氧乙烷聚合物(具有4至20个重复单元的聚合度)、羧基、甲硅烷基、烷基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、硅氧基、烷基硅氧基、烷氧基硅氧基、甲硅烷基烷基、烷氧基甲硅烷基烷基、烷基甲硅烷基烷基、卤素、环氧基(C2-C20)、酯、芳基醚、氟代烷基、封端异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巯基、腈基、胺基和/或膦基，上述基团各自是取代的或未取代的。
在此，残基R可以是相同或不同的。
优选的是，R彼此独立地＝羟基、烷基(C4-C10)、芳基(C6-C12)，尤其是苯基和甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)、环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)、环氧基(C2-C10)和/或环烷基(C5-C10)，上述基团各自是取代的或未取代的。
特别优选的是，R彼此独立地＝羟基、烷基(C4-C10)、苯基、甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)和/或环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)，上述基团各自是取代的或未取代的。
在本发明的另一实施形式中，R可附加地以单独的或组合的方式具有官能团，尤其是硫代基团、磷酸酯基团。任选存在的硫代基团或磷酸酯基团能够附加地与待保护的金属表面发生反应。
在另一优选的实施形式中，所述硅倍半氧烷具有衍生自化学式[RSiO3/2]n的结构，其中一个或多个，优选一个硅单元RSi被其它单元取代。所述硅倍半氧烷优选具有式[RSiO3/2]n(R2SiO)3，其中基团R彼此独立地选自如上所述的那些，并且n＝2、4、6、8，优选n＝2、4、6，尤其是4。
同样可考虑的是使用桥联的分子硅倍半氧烷。
在一个特别优选的实施方式中，所述硅倍半氧烷是根据式(I)的硅倍半氧烷：
Figure BDA0002216447590000071
其中：R彼此独立地＝环氧乙烷聚合物，优选为聚乙二醇、聚丙二醇，聚丁二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，优选10至15个重复单元的聚合度)，尤其是-CH2CH2(OCH2CH2)mOCH3，并且m＝10至15，其中所述硅倍半氧烷任选地为与其它硅倍半氧烷的混合物的形式。这种硅倍半氧烷可以以与其它硅倍半氧烷的混合物的形式(例如以HybridPlastics的商品名：PEG
Figure BDA0002216447590000072
Cage Mixture)获得。
在另一特别优选的实施方式中，硅倍半氧烷是根据上式(I)的硅倍半氧烷，其中：R彼此独立地＝烷基(C4-C10)、芳基(C6-C12)，优选为异辛基、异丁基和/或苯基，尤其是异辛基，其中所述硅倍半氧烷任选地为与其它硅倍半氧烷的混合物的形式。这种硅倍半氧烷可以以与其它硅倍半氧烷的混合物的形式(例如以Hybrid Plastics的商品名：IsooctylCage Mixture和Octalsobutyl
Figure BDA0002216447590000074
)获得。
在另一特别优选的实施方式中，所述硅倍半氧烷是根据式(II)的硅倍半氧烷：
Figure BDA0002216447590000075
其中：R彼此独立地＝烷基(C4-C10)，优选为异辛基。这种硅倍半氧烷可例如以Hybrid Plastics的商品名：TriSilanollsobutyl
Figure BDA0002216447590000076
获得。
已发现润滑剂组合物也可以含有结构不同的硅倍半氧烷的混合物。
在另一优选的实施形式中，硅倍半氧烷存在于纳米粒子载体材料上，优选存在于氧化物纳米粒子上，尤其是存在于无定形的二氧化硅纳米粒子上。这种硅倍半氧烷可例如以Hybrid Plastics的商品名：
Figure BDA0002216447590000081
Nanosilica Dispersion获得。对此有利的是，纳米粒子在不同介质中的极好的稳定性以及两种不同的粒子尺寸的组合。
硅倍半氧烷可直接与润滑剂的基础油混合或者以预混物的形式混合。在以预混物的形式引入的情况下，其有利地含有载体材料，所述载体材料优选选自：矿物油、合成烃、其中更优选聚α-烯烃(PAO)和茂金属催化的PAO(m-PAO)、聚乙二醇、酯、全氟聚醚(PFPE)、硅油、天然油和天然油的衍生物、含芳烃的油(如苯基醚、烷基化萘)和上述载体材料的混合物。特别优选使用聚乙二醇、酯和合成烃作为载体材料。
润滑剂组合物的基础油优选选自：聚乙二醇、硅油、PFPE、矿物油、酯、合成烃，其中尤其优选PAO、m-PAO、含芳烃的油，如苯醚、烷基化二苯醚、烷基化萘、苯基醚、天然油和天然油的衍生物、以及上述基础油的混合物。特别优选使用聚乙二醇、酯和/或合成烃，其中特别优选聚α-烯烃(PAO)和茂金属催化的PAO(m-PAO)作为基础油。特别优选的酯选自脂族或芳族的二羧酸、三羧酸或四羧酸(优选C6至C60)与一种C7至C22醇或C7至C22醇的混合物的酯；三羟甲基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇与脂族C7至C22羧酸的酯；C18二聚酸与C7至C22醇的酯；络合酯；上述作为单个组分或以任意的混合物存在。
润滑剂组合物还能够含有其他常用的添加剂，例如增稠剂(金属皂、金属络合物皂、膨润土、脲、硅酸盐、磺酸盐、聚酰亚胺等)，固体润滑剂(PTFE、金属氧化物、石墨、氮化硼、二硫化钼等)和添加剂(磷酸盐、硫代磷酸盐、芳香胺、酚类、硫酸盐等)。优选的增稠剂是锂皂、锂络合物皂、脲、钙络合物皂、磺酸钙增稠剂、膨润土、铝络合物皂。特别优选的增稠剂是锂皂、锂络合物皂、铝络合物皂、膨润土和脲。
所提及的添加剂可以是可溶性添加剂，尤其作为抗腐蚀保护剂，作为用于减少摩擦的试剂，作为用于防止金属影响的试剂和作为UV稳定剂。
对于传动装置应用已被证明为特别有利的是，润滑剂组合物的粘度为ISO VG 68-680，特别优选为ISO VG 220-460。在此，所使用的基础油一方面优选为聚乙二醇，而另一方面优选为合成烃的混合物，其中更优选为PAO与m-PAO的混合物、酯的混合物，或含有合成烃和酯的混合物作为基础油的组合物。同样适合的是药用白油。
对于风力发电厂中的油脂润滑应用，已经证明特别有利的是，润滑剂组合物具有0至3，优选1或2的根据DIN 51818的NLGI等级。在此，基础油的粘度优选在50至460mm2/sec的范围内。优选使用的基础油是PAO、m-PAO、酯及其混合物。优选的增稠剂是锂皂、锂络合物皂和脲。
对于汽车领域的应用被证明为特别有利的是，润滑剂组合物具有1至3的根据DIN51818的NLGI等级。优选使用的基础油是矿物油、PAO、m-PAO、酯及其混合物。优选的增稠剂是锂皂、锂络合物皂、钙络合物皂和脲。在此，基础油的粘度优选在30-300mm2/sec的范围内，优选在50-200mm2/sec的范围内。
润滑剂组合物含有硅倍半氧烷，所述硅倍半氧烷的量优选为0.01至40重量％，更优选为0.05至20重量％，更优选为0.07至15重量％，并且尤其为0.1至10重量％，所述量基于润滑剂组合物的总重量。在另一优选的实施方式中，润滑剂组合物含有0.05至5重量％的量的硅倍半氧烷。
润滑剂组合物含有基础油，所述基础油的量优选为99.99至50重量％，更优选为99至60重量％，更优选为98至65重量％，所述量基于润滑剂组合物的总重量。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，润滑剂组合物含有聚乙二醇作为基础油与式[RSiO3/2]n的硅倍半氧烷的组合，其中：n＝6、8、10、12，优选n＝8、10、12，尤其为8，其中R彼此独立地＝环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)。
同样可设想的是，聚乙二醇作为基础油与式[RSiO3/2]n(R2SiO)3的硅倍半氧烷的组合，其中：n＝2、4、6、8，优选：n＝2、4、6，尤其为4，其中R彼此独立地＝烷基(C4-C10)，优选为异辛基。
尤其优选的是，聚乙二醇作为基础油与
Figure BDA0002216447590000091
Cage Mixture的组合。
在本发明的另一特别优选的实施形式中，润滑剂组合物含有酯、烃、烷基化二苯醚作为基础油与根据式[RSiO3/2]n的硅倍半氧烷组合，其中：n＝6、8、10、12，优选n＝8、10、12，尤其为8，其中R＝烷基(C1-C20)、或芳基(C6-C8)、更优选为异辛基、异丁基和/或苯基。
在本发明的另一特别优选的实施方式中，润滑剂组合物含有酯、烃、烷基化二苯醚作为基础油与根据上式(I)的硅倍半氧烷的组合，其中：R＝异辛基或异丁基和/或苯基。尤其优选的是酯、烃、烷基化二苯醚作为基础油与
Figure BDA0002216447590000101
Cage Mixture、
Figure BDA0002216447590000102
的组合。
根据本发明的组合物通常含有0.01至40重量％，更优选0.05至20重量％，更优选0.07至15重量％，并且尤其为0.1至10重量％的硅倍半氧烷；99.99至50重量％，更优选为99至50重量％，更优选为99至60重量％，并且尤其是98至65重量％的基础油；3至40重量％，优选为5至40重量％，并且尤其是7至25重量％的增稠剂；0重量％至30重量％，更优选0至20重量％的固体润滑剂；以及0重量％至15重量％，更优选0至10重量％，尤其是2至10重量％的添加剂，所述量各自基于润滑剂组合物的总重量。
在本发明的一个优选的实施方式中，润滑剂组合物含有：
-作为基础油的5至80重量％，优选10至80重量％，更优选20至70重量％，尤其是25至60重量％的聚亚烷基二醇，所述聚亚烷基二醇优选选自：无规分布的聚氧乙烯和/或聚氧丙烯单元和/或其它聚氧化烯单元、聚氧乙烯和/或聚氧丙烯单元和/或其它聚氧化烯单元的嵌段聚合物；和/或
-作为基础油的5至80重量％，优选10至80重量％，更优选20至70重量％，尤其25至60重量％的羧酸酯，和/或
-作为基础油的2至80重量％，优选10至80重量％，更优选20至70重量％，尤其25至60重量％的脂肪醇乙氧基化物，
-大于10重量％，优选15至85重量％，更优选20至60重量％，尤其25至50重量％的水，
-0.01至40重量％，更优选0.05至20重量％，更优选0.07至15重量％，和/或0.1至5重量％，和/或0.1至10重量％的硅倍半氧烷，
其中所述量各自基于所述润滑剂组合物的总重量。
由于其水含量，所述润滑剂组合物可被视为是水基润滑剂组合物。
在本发明的一个优选的实施方式中，润滑剂组合物作为水基齿轮油配方存在，用所述齿轮油配方在根据DIN ISO 14635-3进行FZG测试时，通过具有在齿轮和小齿轮处的总磨损<150mg的力级12，并且优选在力级10的情况下后续的50小时的延长测试中不会生成显著的额外磨损。
用于水基润滑剂组合物的优选基础油是水溶性聚亚烷基二醇、水溶性羧酸酯和/或水溶性脂肪醇乙氧基化物。在此，根据本发明将“水溶性”理解为，在室温(25℃)下将基础油与水(搅拌1小时)以在水中至少5重量％的基础油的浓度比混合后为透明液体。
对于水基润滑剂组合物，特别优选的羧酸酯基础油选自链长为C4至C40且乙氧基化程度为2-15的乙氧基化的单羧酸或二羧酸。
优选的脂肪醇乙氧基化物包括链长为C6至C22且乙氧基化程度大于3的脂肪醇。
用于水基润滑剂组合物的优选的添加剂选自：
-0.5至20重量％，优选0.5至10重量％的发泡的或不发泡的乳化剂，所述乳化剂选自阴离子、非离子或阳离子表面活性剂，优选选自脂族或芳族乙氧基化物、羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐或铵盐，
-0.5至50重量％，优选1至10重量％的防冻剂，所述防冻剂选自亚烷基二醇、甘油或离子液体，
-0.5至20重量％，优选5至20重量％的防腐蚀添加剂，所述防腐蚀添加剂选自链烷醇胺、磷酸和羧酸衍生物，
-0.001至2重量％，优选0.01至1重量％的防发泡添加剂，所述防发泡添加剂选自聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯聚合物，
-0.05至10重量％，优选1至5重量％的水溶性防侵蚀和磨损保护剂，所述水溶性防侵蚀和磨损保护剂选自含硫或含磷的化合物，
-0.001至0.5重量％，优选0.05至0.4重量％的生物灭杀剂，所述生物灭杀剂选自取代的异噻唑啉酮和溴硝醇，
-和以上物质的混合物。
在本发明的另一优选的实施方式中，水基润滑剂组合物含有0.5-40重量％的润滑剂增稠剂，所述润滑剂增稠剂选自：单羧酸和/或二羧酸的金属皂、脲、层状硅酸盐、固体润滑剂和硅溶胶。
在本发明的一个优选的实施方式中，润滑剂组合物为齿轮油配方的形式，借助所述齿轮油配方在根据FVA信息页54/7用注射润滑进行FZG的点蚀测试C/8.3/60时，不超过在分级运行时的7.5μm的轮廓偏差和/或在持续运行时20μm的轮廓偏差。
在本发明的一个优选的实施方式中，润滑剂组合物的特征在于，在借助于SNR FEB2测试仪在室温、8000N的负载、枢转角为3°和24Hz的振荡频率下进行假布氏测试时，实现至少50h的运行时间，并且所述驱动元件的磨损在此优选低于100mg，尤其低于20mg。
在本发明的另一优选的实施方式中，润滑剂组合物的特征在于，驱动元件的由振动引起的质量损失减少至少50％，优选减少至少90％和/或直至失效的持续时间至少加倍。
本发明的另一主题是根据本发明的润滑剂组合物的用途，所述润滑剂组合物用于处理驱动元件的表面，优选滚动支承件、传动装置、滑动支承件和/或链条的表面，尤其是滚动支承件和传动装置的表面。同样适宜的是，根据本发明的润滑剂组合物用于润滑旋转轴上的密封件。
特别有利的是在用作齿轮支承件的滚动支承件和/或暴露于振动的传动装置中的应用。还特别有利的是，在主支承件、叶片支承件、调节支承件、风力发电厂的发电机支承件中的应用。特别有利的是在滚动支承件中的应用，所述滚动支承件用于电驱动车辆的电动马达。特别有利的是在离合器的滚动支承件中的应用，特别是在混合动力车辆中。此外特别有利的是在工业设备和汽车的辅助设备中的支承装置中的应用。在辅助设备中的支承装置的特征在于，所述辅助设备通常不连续运行，而是仅暂时启动而使振动作用到静止的支承件上。在汽车中的辅助设备也经常由滑轮驱动。还特别有利的是在汽车应用中的铰接件中的用途，如同步铰接件、Azipod铰接件、三脚铰接件、底盘铰接件和/或球形铰接件，其中已知材料疲劳/断裂(ebenfalls)为损坏。
上述驱动元件对于上述损坏机制特别敏感，从而使得对所述驱动元件具有有利影响的硅倍半氧烷的使用是特别有效的。
此外，特别优选的是，处理用于生产食品的机器和传送系统中的驱动元件的表面，其中润滑剂组合物与食品的直接接触是可能的，并且需要润滑剂组合物的相应的食品监管许可(USDA或NSF、犹太教、清真)。
本发明的另一主题是驱动元件的用途，所述驱动元件优选为滚动支承件、传动装置、滑动支承件和/或链条，其表面已经用根据本发明的润滑剂组合物进行处理，所述驱动元件存在于工厂和机器中以用于制造和输送食品、存在于风力发电厂中、存在于汽车中、存在于滑轮支承件中、存在于轨道车辆中、存在于船中、存在于电动机、发电机、辅助设备、铰接件中。
所使用的测试方法：
在SNR-FEB 2(滚动支承件公司SNR的假布林测试台)，确定在小的摆动滚动和滑动运动与恒定的载荷下润滑剂组合物在滚动支承件中的磨损行为。SNR的关断标准是磨损路径。如果在支承件中所述值超过30mm，那么自动结束运行或者达到预设的运行时间。支承件类型FAG 51206用作测试支承件。所产生的磨损不经由磨损路径确定，而是通过在测试之前和之后对清洁过的支承环进行称重来确定。支承环的沟槽完全用要测试的润滑剂组合物填充，刮掉多余的油脂。因此根据密度获得每个支承环约1g的润滑剂组合物的量。
Flender泡沫测试GG-V 425Rev.1
测试装置由带有观察窗的闭合的传动装置壳体构成。两个相同大小的齿轮(外径54mm)居中地安置在浸入测试油中的垂直的轴上方，使得齿轮的一部分没有被油覆盖。在1450rpm的转速下，驱动齿轮对5分钟。在此，所谓的空气被混入油中。体积的变化/增加能够经由置于观察窗中的刻度尺来记录。标准的极限值是：在运行齿轮对后在1分钟静止后总计≤15％，并且在5分钟静止后总计≤10％。不允许超过泡沫体积。
粘度
借助于Stabinger粘度计SVM 3000(Anton Paar安东帕)进行粘度测量(DIN51562)。
泡沫测试ASTM D 892
在该方法中，在室温下，然后在94℃下，并且然后再次在室温下，空气以恒定的体积流经由浸入的烧结球发泡1分钟。测量a)形成多少泡沫(以ml为单位)，和b)需要多长时间直至泡沫在结束空气导入后再次被降解。说明是(a，b)。极限值：在所有三个温度序列下不允许超过(最大75ml/10min)。b再次以x：y min的形式给出。这表示：泡沫在x分钟和y秒后溶解。
点蚀测试
根据FVA信息页54/7，借助注射润滑执行C/8.3/60。标准的极限值是：轮廓偏差在分级运行时不允许超过7.5μm并且在持续运行时不允许超过20μm。测试部分地也在90℃和飞溅润滑的情况下不同地进行。
FZG测试方法A/2.8/50，以用于确定传动装置流动油脂的相对蠕变阻力和磨损行 为
借助飞溅润滑根据标准DIN ISO 14635-3执行。标准的极限值是：
所达到的力级＝在16个小齿轮齿的有效齿面上损坏的总和(所有凹槽和侵蚀的宽度)多于一个齿宽或20mm。
附加地评估齿轮和小齿轮的磨损。
附加地，在此在测试结束之后在50h的时间段内在力级10下进行延长的测试，以确定在齿轮和小齿轮处的磨损。
过滤测试台：
可加热的储油容器(60℃)用约10L油填充，其具有可调节的泵(Vogel FluidtecGmbH公司/流量传感器)调节，所述油在回路中(6L/min)通过具有准确限定的孔径的过滤器(Mahle PI 2105PS 3μm/Mahle PI 3105PS 10μm)泵送。在过滤器之前和之后，通过传感器测量压力。如果在此压差超过2.2bar，那么关闭装置。在此，测试持续时间直至840h。
实施例1：用于改进假布氏硬化保护的测试
将NLGI类别2的锂皂基脂与具有约46mm2/sec的粘度的聚乙二醇基础油在40℃和添加剂包(腐蚀、氧化稳定性、载荷承载能力、磨损)的情况下掺入5.85％
Figure BDA0002216447590000141
CageMixture并且与Speedmixer(公司Hausschild，型号DAC 700.1FVZ)均质化(示例脂1)。
Figure BDA0002216447590000142
Cage Mixtur在40℃下具有的粘度约为80mm2/sec。为了补偿稀释效应，制造比较脂1，在比较脂1中将基于EO:PO的聚乙二醇的油脂5.85％约1:1地以类似的粘度以相同的方式稀释和均质化。两种油脂在8000N的载荷下，旋转角度为3°，振动频率为24赫兹，在20℃下置于SNR FEB 2测试台。示例脂1在支承件的质量损失很小的情况下达到50h的预期测试持续时间。而比较脂1在约19h之后达到所允许的最大磨损，所述过程必须被中断。
Figure BDA0002216447590000151
实施例2：用于抑制在传动装置的酯油中形成点蚀的硅倍半氧烷的作用
Figure BDA0002216447590000152
Figure BDA0002216447590000161
结果示出，在添加
Figure BDA0002216447590000162
时，酯基齿轮油的运动粘度和发泡行为无变化。而点蚀的构成被强烈抑制，
Figure BDA0002216447590000163
Cage Mixture的添加意味着能够在整个测试时间内进行测试运行，并且轮廓偏差保持明显低于极限值。
实施例3：用于在聚乙二醇基的齿轮油中减少起泡和点蚀性的硅倍半氧烷的作用
Figure BDA0002216447590000171
通过混入
Figure BDA0002216447590000172
Cage Mixture，粘度和ASTM泡沫测试无明显改变，而在弗兰德泡沫测试中产生明显改进，并且几乎完全抑制了点蚀的出现。
实施例4：含有硅倍半氧烷的油与含有SiO2纳米粒子的油相比的过滤性
Figure BDA0002216447590000173
Figure BDA0002216447590000181
参照油4能够毫无问题地在3μm下过滤。
Figure BDA0002216447590000182
Cage Mixture的添加对粘度和良好的过滤和发泡行为没有影响。
通过使用同样可用于减少点蚀性的SiO2纳米粒子，需要高压以获得高效过滤。在具有含硅的添加剂的两种油中，无机SiOx的比例大致相同。
即使在10μm的较粗的过滤器中，也不可能在低压下过滤含有SiO2的油，所述油立即建立超过2.2bar的压力，测试中断。而含有
Figure BDA0002216447590000183
Cage Mixture的油能够毫无问题地被过滤。
实施例5：用于减少在水基的齿轮油中的磨损的硅倍半氧烷的作用
Figure BDA0002216447590000184
通过混入Cage Mixture，粘度无显著变化，而在传动装置应用中的磨损行为具有显著改进，尤其是在中等负载(力级10)下。

Claims (20)

1.一种用于施加到驱动元件的表面上的润滑剂组合物，其中所述润滑剂组合物含有基础油和硅倍半氧烷。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于所述硅倍半氧烷具有化学式[RSiO3/2]n，其中：n＝6、8、10、12；其中R彼此独立地＝烷基(C1-C20)、环烷基(C3-C20)、烯基(C2-C20)、环烯基(C5-C20)、炔基(C2-C20)、环炔基(C5-C20)、芳基(C6-C18)或杂芳基、氧基、羟基、烷氧基(C4-C10)、环氧乙烷聚合物(具有4至20个重复单元的聚合度)、羧基、甲硅烷基、烷基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、硅氧基、烷基硅氧基、烷氧基硅氧基、甲硅烷基烷基、烷氧基甲硅烷基烷基、烷基甲硅烷基烷基、卤素、环氧基(C2-C20)、酯、芳基醚、氟代烷基、封端异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巯基、腈基、胺基和/或膦基，上述基团各自取代的或未取代的。
3.根据权利要求2所述的润滑剂组合物，其特征在于，R彼此独立地＝羟基、烷基(C4-C10)、芳基(C6-C12)，尤其是苯基和甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)、环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)、环氧基(C2-C10)和/或环烷基(C5-C10)。
4.根据权利要求2或3所述的润滑剂组合物，其特征在于，R彼此独立地＝羟基、烷基(C4-C10)、苯基、甲苯基、烷氧基(C4-C10)、烯基(C2-C10)和/或环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)。
5.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷具有化学式[RSiO3/2]n(R2SiO)3，其中：n＝2、4、6、8，其中R彼此独立地＝烷基(C1-C20)、环烷基(C3-C20)、烯基(C2-C20)、环烯基(C5-C20)、炔基(C2-C20)、环炔基(C5-C20)、芳基(C6-C18)或杂芳基、氧基、羟基、烷氧基(C4-C10)、环氧乙烷聚合物(具有4-20个重复单元的聚合度)、羧基、甲硅烷基、烷基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、硅氧基、烷基硅氧基、烷氧基硅氧基、甲硅烷基烷基、烷氧基甲硅烷基烷基、烷基甲硅烷基烷基、卤素、环氧基(C2-C20)、酯、芳基醚、氟代烷基、封端异氰酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、巯基、腈基、胺基和/或膦基，上述基团各自是取代的或未取代的。
6.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷是根据下式的所述硅倍半氧烷：
Figure FDA0002216447580000021
其中：R彼此独立地＝环氧乙烷聚合物，优选为聚乙二醇、聚丙二醇，聚丁二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，优选10至15个重复单元的聚合度)，并且尤其是-CH2CH2(OCH2CH2)mOCH3，并且m＝10至15，其中所述硅倍半氧烷任选地以与其它倍半硅氧烷的混合物的形式存在。
7.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷是根据式(I)的硅倍半氧烷，其中：R彼此独立地＝烷基(C4-C10)、芳基(C6-C12)，优选为异辛基、异丁基和/或苯基，其中所述倍半硅氧烷任选地以与其它倍半硅氧烷的混合物的形式存在。
8.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷是根据下式的所述硅倍半氧烷：
Figure FDA0002216447580000031
其中：R彼此独立地＝烷基(C4-C10)，优选为异辛基。
9.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷存在于纳米粒子的载体材料上，优选存在于氧化纳米粒子上，尤其是存在于无定形的二氧化硅纳米粒子上。
10.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述基础油选自：聚乙二醇、硅油、PFPE、矿物油、酯、合成烃，尤其是PAO，m-PAO、含芳烃的油，如苯醚、烷基化二苯醚、烷基化萘、苯基醚、天然油和天然油衍生物、和它们的混合物。
11.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述润滑剂组合物含有：
-5-80重量％的聚亚烷基二醇作为基础油，所述聚亚烷基二醇优选选自：无规分布的聚氧乙烯和/或聚氧丙烯单元和/或其它聚氧化烯单元、聚氧乙烯和/或聚氧丙烯单元和/或其它聚氧化烯单元的嵌段聚合物，和/或
-5至80重量％的羧酸酯作为基础油，和/或
-2至80重量％的脂肪醇乙氧基化物作为基础油，
-大于10重量％的水，和
-0.01至40重量％的硅倍半氧烷，
其中所述量各自基于所述润滑剂组合物的总重量。
12.根据权利要求11所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述聚亚烷基二醇、羧酸酯和/或脂肪醇乙氧基化物是水溶性的。
13.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷的量为0.01至40重量％，更优选为0.05至20重量％，更优选为0.07至15重量％，并且尤其为0.1至10重量％，所述量各自基于所述润滑剂组合物的总重量。
14.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，聚乙二醇作为基础油与式[RSiO3/2]n的硅倍半氧烷组合，其中：n＝6、8、10、12，其中R彼此独立地＝环氧乙烷聚合物，尤其是聚乙二醇、聚丙二醇和/或它们的共聚物(具有4至20个，尤其是10至15个重复单元的聚合度)。
15.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，酯、烃、烷基化二苯醚作为基础油与根据式[RSiO3/2]n的硅倍半氧烷组合，其中：n＝6、8、10、12，其中R彼此独立地＝烷基(C1-C20)、或芳基(C6-C8)、更优选为异辛基、异丁基和/或苯基。
16.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述硅倍半氧烷的量为0.01至40重量％，更优选0.05至20重量％，更优选0.07至15重量％，并且尤其为0.1至10重量％；基础油的量为99.99至50重量％，更优选为99至50重量％，更优选为99至60重量％，并且尤其是98至65重量％；增稠剂的量为3至40重量％，优选为5至40重量％，并且尤其是7至25重量％；以及固体润滑剂的量为0重量％至30重量％，更优选0至20重量％；以及添加剂的含量为0重量％至15重量％，更优选0至10重量％，尤其是2至10％重量，所述量各自基于所述润滑剂组合物的总重量。
17.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，所述润滑剂组合物作为齿轮油配方存在，并且在根据FVA信息页54/7借助注射润滑执行FZG的点蚀测试C/8.3/60时，不超过在分级运行时的7.5pm的轮廓偏差和/或在持久运行时20pm的轮廓偏差。
18.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物，其特征在于，在借助于SNRFEB 2测试仪在室温、8000N的负载、枢转角为3°和24Hz的振荡频率下进行假布氏测试时，实现至少50h的运行时间，并且所述驱动元件的磨损在此优选低于100mg。
19.根据上述权利要求中一项或多项所述的润滑剂组合物的用途，所述润滑剂组合物用于处理驱动元件的表面，优选滚动支承件、传动装置、滑动支承件和/或链条的表面，其中所述驱动元件优选存在于工厂和机器中以用于制造和输送食品、存在于风力发电厂中、存在于汽车中、存在于滑轮支承件中、存在于轨道车辆中、存在于船中、存在于电动机、发电机、辅助设备、铰接件中。
20.驱动元件在如下中的用途：在工厂和机器中以用于制造和输送食品、在风力发电厂中、在汽车中、在滑轮支承件中、在轨道车辆中、在船中、在电动机、发电机、辅助设备、铰接件中，所述驱动元件优选为滚动支承件、传动装置、滑动支承件和/或链条，它们的表面已经用根据权利要求1至18中一项或多项所述的润滑剂组合物进行处理。
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