CN111032839A - 极压金属磺酸盐润滑脂 - Google Patents

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Abstract

一种高碱性金属洗涤剂润滑脂，其包括聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸中的至少一个。如通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(四球法)ASTM D2596所测量的，所述润滑脂具有改善的极压性能。制备高碱性金属洗涤剂润滑脂的方法，其包括使用聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸中的至少一个。使用所述润滑脂来润滑机械部件的方法，其包括使所述机械部件与所述润滑脂接触。机械部件可以包含齿轮、传动系统元件、轴承、铰链或其组合。

Description

极压金属磺酸盐润滑脂
技术领域
所公开技术的领域总体上涉及一种高碱性金属洗涤剂润滑脂，其包括至少一个聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸。
背景技术
传统上，通过将高碱性磺酸钙的无定形颗粒转化为结晶态(也被称为凝胶化)来制备高性能润滑性磺酸钙基润滑脂。在凝胶过程中，使用碳酸钙与一种或多种使磺酸盐的微孔结构不稳定的促进剂(如水、酸、醇、胺等)将无定形颗粒转化为方解石或球霰石的结晶颗粒。在凝胶过程中使用的促进剂也被称为转化剂。典型的转化剂的使用量范围为润滑脂的总产率的1到10重量百分比(“wt％”)。
润滑脂通常具有用于防止或减少滑动金属表面在严重接触条件下卡住的添加剂，其被称为极压添加剂或试剂。传统上，已经添加了极压添加剂(如二硫化钼或磷酸)来改善润滑脂的极压性能。这些极压添加剂可能很昂贵，并且在一些情况下对环境不利。这些极压添加剂也可能不利于润滑脂的其它期望性能。例如，磷酸可能会干扰润滑脂的抗腐蚀性能。
发明内容
令人惊讶地发现，使用聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸制备的高碱性金属洗涤剂润滑脂在不使用二硫化钼或磷酸或其衍生物的情况下具有改善的极压性能。因此，公开了一种高碱性金属洗涤剂润滑脂，其包括聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸中的至少一个。
在一些实施例中，所述聚亚烷基二醇的数均(Mn)分子量可以为190到9000、350到1000或350到750。在另一个实施例中，所述聚亚烷基二醇的数均分子量为350到750。在一个实施例中，所述聚亚烷基二醇具有至少一个选自聚乙烯(Mn为190到9000)、甲氧基聚乙烯(Mn为350到750)或其混合物的聚亚烷基。在另一个实施例中，所述聚亚烷基二醇可以是甲氧基聚乙二醇。所述聚亚烷基二醇的存在量范围可以为所述润滑脂的总产率的0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.3到1.5、或0.3到1.0或0.5到1.0重量百分比。
在其它实施例中，所述酸的存在量范围为所述润滑脂的总产率的0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.2到0.7或0.3到0.6重量百分比。在一个实施方案中，所述酸可以是具有至少一个胺和/或酰胺官能团的磺酸。在另一个实施例中，所述磺酸可以包括氨基磺酸、2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸或其组合中的至少一个。
在另一个实施例中，所述润滑脂可以包括酸和聚亚烷基二醇的加合物。酸与聚亚烷基二醇的重量比可以为4:1到1:4、3:1到1:3、2:1到1:2或1.5:1到1:1.5。在又一个实施例中，所述加合物可以是氨基磺酸和甲氧基聚乙二醇的加合物。
在一些实施例中，所述高碱性金属洗涤剂的总碱值TBN可以为150到700、或200到600、或300到500。在其它实施例中，所述高碱性金属洗涤剂可以为高碱性金属磺酸盐、水杨酸盐、萘、萘酸盐、酚盐或油酸盐洗涤剂，或其混合物。所述高碱性金属洗涤剂的存在量范围可以为所述润滑脂的总产率的15到75或20到60重量百分比。在其它实施例中，所述润滑脂是食品级润滑脂。
在一些实施例中，所述润滑脂包括至少一种选自高度精炼的矿物油(“液体石蜡”或“白油”)、聚α-烯烃、聚亚烷基二醇、种子油、植物油(“酯”)或其混合物的基础油。在其它实施例中，所述润滑脂可以包括选自至少一种API I类油、II类油、III类油、IV类油或V类油、环烷油、硅油、酯或其混合物的具有润滑粘度的油。
如通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(“四球法”)ASTM D2596所测量的，如以上实施例中任一个所述的润滑脂的极压性能可以为合格的，或至少为620kg-f。在又一个实施例中，使用所述四球法的润滑脂的烧结点可以为至少800kg-f。在一些实施例中，使用ASTM D4048测得的润滑脂的铜腐蚀值可以为1B或更高。在其它实施例中，使用ASTMD2266，润滑脂的磨损测试结果可以小于或等于0.60mm。
可以使用多种方法来制造所公开的润滑脂。一种方法可以包括凝胶步骤和络合步骤，并且其中在所述络合步骤中使用具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸。
还公开了一种使用上述润滑脂润滑机械部件的方法。所述方法可以包括使机械部件与润滑脂接触。机械部件可以包含齿轮、传动系统元件、轴承、铰链或其组合。
还公开了改善高碱性金属磺酸盐润滑脂的极压性能的方法。可以通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(四球法)ASTM D2596来测量极压性能。
具体实施方式
本文所提到的每份文件均通过引用并入，包含被要求优先权的任何先前申请，无论本文是否具体列出。提及任何文件并不意味着承认所述文件有资格作为现有技术或构成任何司法管辖区内的技术人员的一般知识。除了在实例中或在它处以其它方式明确指出外，本说明书中指定材料量、反应条件、分子量、碳原子数等的所有数值应理解为由词语“约”修饰。应理解，本文阐述的上限和下限量、范围和比例限制可以独立地组合。类似地，本发明的每个要素的范围和量可以结合任何其它要素的范围和量使用。
如本文所使用的，与“包含(including)”、“含有(containing)”或“特征在于(characterized by)”同义的过渡术语“包括(comprising)”是包含性或开放式的，并且不排除另外的未列举的要素或方法步骤。然而，在本文中对“包括”的每个陈述中，意图是所述术语还涵盖作为替代性实施例的短语“基本上由……组成”和“由……组成”，其中“由……组成”排除未指定的任何要素或步骤并且“基本上由……组成”允许包含另外的未列举的不会实质上影响所考虑的组合物或方法的基本和新颖特性的要素或步骤。
下文将通过非限制性描述和实例的方式描述各个特征和实施例。在一个实施例中，公开了一种高碱性金属洗涤剂润滑脂，其包括聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸中的至少一个。
聚亚烷基二醇
合适的聚亚烷基二醇(“PAG”)没有太多限制，并且包含以羟基封端的聚醚。在一个实施例中，PAG可以包含式(I)的化合物：
Figure BDA0002378525240000041
其中：R1可以为氢(H)、-R4OH或-(C＝O)R4或具有1到30个碳原子的烃基；R2可以为H或具有1到10个碳原子的烃基；并且R3可以为具有1到6个碳原子的直链或支链烃基；R4可以为具有1到20个碳原子的烃基；并且m可以为1到30的整数。
如本文所使用的，术语“烃基取代基”或“烃基”以其普通含义使用，这是本领域技术人员众所周知的。具体地，它是指具有直接与分子的其余部分连接的碳原子且主要具有烃特性的基团。烃基的实例包含：
烃取代基，即脂肪族取代基(例如，烷基或烯基)、脂环族取代基(例如，环烷基、环烯基)和经芳香族、脂肪族和脂环族取代的芳香族取代基以及环状取代基，其中环通过分子的另一部分完成(例如，两个取代基一起形成环)；
经取代的烃取代基，即含有非烃基团的取代基，在本发明的上下文中，所述非烃基团不改变取代基的主要烃性质(例如，卤素(特别是氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基和亚砜氧基)；
杂取代基，即在本发明的上下文中，尽管主要具有烃特性，但在环或链中不包含碳(否则所述环或链由碳原子构成)且涵盖如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基等取代基的取代基。杂原子包含硫、氧和氮。通常，在烃基中，每十个碳原子将存在不超过两个或不超过一个非烃取代基；可替代地，在烃基中可以不存在非烃取代基。
在其它实施例中，R1可以为具有1到20个或1到10个碳原子的烃基，并且在一些实施例中为具有1到6个、或1到4个、或1到2个碳原子的烃基。在又一个实施例中，R1可以为H或甲基。在其它实施例中，R2可以为具有1到8个或1到6个碳原子的烃基。在一个实施例中，R2可以是H或甲基，即单个碳的烃基。在另一个实施方例中，R3可以为具有1到4个、或1到2个碳原子或甚至1个碳原子的直链或支链烃基。在另一个实施例中，R3可以为亚甲基。在另一个实施例中，R4可以为具有1到10个碳原子的烃基，并且在一些实施例中为具有1到6个、或1到4个、或1到2个碳原子的烃基。在又一个实施例中，R4可以为CH2CH(CH3)。在其它实施例中，m可以为1到20、或1到10、或1到3或7的整数。
聚亚烷基二醇的数均(Mn)分子量可以为190到9000、350到1000或350到750。在一个实施例中，聚亚烷基二醇可以具有至少一个选自聚乙烯(Mn为350到9000)、甲氧基聚乙烯(Mn为350到750)或其混合物的聚亚烷基。在其它实施例中，聚亚烷基二醇的存在量范围为润滑脂的总产率的0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.3到1.5、或0.3到1.0或0.5到1.0重量百分比。在其它实施例中，聚亚烷基二醇可以是聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇。合适的聚亚烷基二醇没有太多限制。市售的聚亚烷基二醇包含TPEG-550、TPEG-990、Carbowax Sentry Grade4000、Carbowax Sentry Grade 8000、MPEG 500Sentry Grade和聚乙二醇P-4000。
酸的存在量范围可以为润滑脂的总产率的0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.2到0.7或0.3到0.6重量百分比。在一些实施例中，酸可以是氨基磺酸。
在一些实施例中，润滑脂可以包括酸和聚亚烷基二醇的加合物。酸与聚亚烷基二醇的重量比可以为4:1到1:4、3:1到1:3、2:1到1:2或1.5:1到1:1.5。在其它实施例中，润滑脂包括氨基磺酸和聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇的加合物。
酸
用于制造润滑脂的酸具有氮原子和硫原子两者中的至少一种。合适的酸没有太多限制，并且可以是具有至少一个胺和/或酰胺官能团的磺酸。在另一个实施例中，所述磺酸可以包括氨基磺酸、2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸或其组合中的至少一个。
2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸可以具有以下结构。
Figure BDA0002378525240000061
高碱性金属洗涤剂
可以使用本领域中已知的任何高碱性金属洗涤剂来制备润滑脂。高碱性金属洗涤剂也被称为高碱性洗涤剂、含金属的高碱性洗涤剂或超碱性盐，其特征在于根据金属的化学计量，金属含量超过中和反应所必需的金属含量，并且特定的酸性有机化合物(即底物)与金属反应。高碱性洗涤剂可以包括一种或多种非含硫的酚盐、含硫的酚盐、磺酸盐、水杨酸盐及其混合物。可替代地，高碱性金属洗涤剂可以包括至少一种高碱性金属磺酸盐、水杨酸盐、萘、萘酸盐或油酸盐洗涤剂，或其混合物。
通常以底物与金属的比率表示过量金属的量。术语“金属比”在现有技术和本文中使用，并且用于定义高碱性盐中金属的总化学当量与所述盐中金属的化学当量的比率，预期这是由经烃基取代的有机酸之间的反应引起的；根据已知的化学反应性和两种反应物的化学计量，经烃基取代的苯酚或其混合物将是高碱性金属化合物和碱性金属化合物。因此，在普通或中性盐(即肥皂)中，金属比为1，而在高碱性盐中，金属比为大于1，具体地说，大于1.3。高碱性洗涤剂的金属比可以为5到30、或7到22或至少11。
含金属的洗涤剂还可以包含由混合的表面活性剂体系形成的“杂化”洗涤剂，所述混合的表面活性剂体系包含酚盐和/或磺酸盐组分，例如酚盐-水杨酸盐、磺酸盐-酚盐、磺酸盐-水杨酸盐和磺酸盐-酚盐-水杨酸盐。例如，在使用杂化的磺酸盐/酚盐洗涤剂的情况下，杂化洗涤剂被视为等同于分别引入相同量的酚盐和磺酸盐皂的不同酚盐和磺酸盐洗涤剂的量。高碱性酚盐和水杨酸盐的总碱值通常为180到450TBN。高碱性磺酸盐的总碱值通常为250到600或300到500。
烷基酚通常用作高碱性洗涤剂中的成分和/或基本构成要素。烷基酚可以用于制备酚盐、水杨酸盐、萨利盐(salixarate)或水杨苷洗涤剂或其混合物。合适的烷基酚可以包含经对位取代的烃基酚。烃基可以为具有1到60个碳原子、8到40个碳原子、10到24个碳原子、12到20个碳原子或16到24个碳原子的直链或支链脂肪族基团。
含高碱性金属的洗涤剂可以是碱金属或碱土金属盐。在一个实施例中，高碱性洗涤剂可以是酚盐的钠盐、钙盐、镁盐、钡盐、锂盐或其混合物、含硫的酚盐、磺酸盐、萨利盐、水杨酸盐、萘、萘酸盐或油酸盐，或其混合物。在一个实施例中，高碱性洗涤剂是钙基洗涤剂、镁基洗涤剂或其混合物。在一个实施例中，润滑脂中既可以存在含钙洗涤剂，也可以存在含镁洗涤剂。可以存在钙和镁洗涤剂，使得钙与镁的重量比为10:1到1:10、或8:3到4:5、或1:1到1:3。在一个实施例中，高碱性洗涤剂不含钠或基本上不含钠。
在一个实施例中，磺酸盐洗涤剂可以主要是金属比至少为8的直链烷基苯磺酸盐洗涤剂。直链烷基可以在沿着烷基的直链的任何地方(但通常在直链的2、3或4位上，并且在一些情况下，主要在2位上)连接至苯环，从而得到直链烷基苯磺酸盐洗涤剂。
可以以至少两种不同的方式制备水杨酸盐洗涤剂和高碱性水杨酸盐洗涤剂。在第一种方式中，可以通过对烷基苯酚的羰基化(也被称为羧化)以及随后的过碱化来形成高碱性水杨酸盐洗涤剂，从而制备洗涤剂。合适的对烷基苯酚包含带有直链和/或支链烃基的对烷基苯酚，所述直链和/或支链烃基具有1到60个碳原子。也可以通过水杨酸的烷基化以及随后的过碱化来制备水杨酸盐洗涤剂。以这种方式制备的水杨酸盐洗涤剂可以由含有6到50个碳原子、10到30个碳原子或14到24个碳原子的直链和/或支链烷基化试剂(通常为1-烯烃)制备。
在一些实施例中，高碱性金属洗涤剂润滑脂的总碱值TBN可以为150到700、200到600、300到500。高碱性金属洗涤剂可以为高碱性金属磺酸盐、水杨酸盐、萘、萘酸盐、酚盐或油酸盐洗涤剂，或其混合物。在其它实施例中，高碱性金属洗涤剂的存在量范围可以为润滑脂的总产率的15到75或20到60重量百分比。
在一个实施例中，润滑脂可以是食品级润滑脂。合适的润滑脂可以包含但不限于包括至少一种基础油的润滑脂，所述基础油选自高度精炼的矿物油(“液体石蜡”或“白油”)、聚α-烯烃、聚亚烷基二醇、种子油、植物油(“酯”)。在其它实施例中，所述润滑脂可以包括选自至少一种API I类油、II类油、III类油、IV类油或V类油、环烷油、硅油、酯或其混合物的具有润滑粘度的油。
具有润滑粘度的油
本文所述的润滑脂还可以包括具有润滑粘度的油。此类油包含：天然和合成的油；衍生自加氢裂化、氢化和加氢精制的油；未精制的、精制的、再精制的油或其混合物。国际公开WO2008/147704第[0054]到[0056]段中提供了对未精制的、精制的和再精制的油的更详细描述(美国专利申请2010/197536中提供了类似的公开内容，参见[0072]到[0073])。WO2008/147704的第[0058]到[0059]段中分别描述了天然润滑油和合成润滑油的更详细描述(美国专利申请2010/197536中提供了类似的公开内容，参见[0075]到[0076])。合成油也可以通过费托反应(Fischer-Tropsch reaction)生产，并且通常可以是加氢异构化的费托烃或蜡。在一个实施例中，可以通过费托气-液合成程序以及其它气-液油来制备油。
具有润滑粘度的油也可以如2011年9月版“附录E-乘用车发动机油和柴油发动机油的API基础油互换性指南(Appendix E-API Base Oil Interchangeability Guidelinesfor Passenger Car Motor Oils and Diesel Engine Oils)”中的第1.3节小标题1.3“基本油料类别(Base Stock Categories)”中所定义。在一个实施例中，具有润滑粘度的油可以是API II类或III类油。在一个实施例中，具有润滑粘度的油可以是API I类油。
下表1中示出了润滑脂制剂的示例性实施例。
表1
Figure BDA0002378525240000091
*一种或多种API I类到V类油，包含石蜡、环烷和/或合成油
除非另外指出，否则所描述的每种化学组分(包含下文的润滑脂添加剂)的量不包括市售材料中通常存在的任何溶剂或稀释油，即，基于活性化学物质。然而，除非以其它方式指出，否则本文所提及的每种化学物或组合物应解释为商业级材料，所述材料可以含有异构体、副产物、衍生物和通常理解的存在于商业级中的其它此类材料。
与不包括酸、聚亚烷基二醇或其混合物中的至少一种的润滑脂相比，本文公开的高碱性金属洗涤剂润滑脂可以具有改善的极压性能。用于测量改善的极压性能的合适方法包含但不限于ASTM D2596，其通常被称为“4球烧结点”。因此，在一些实施例中，如通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(“四球法”)ASTM D2596所测量的，润滑脂的极压性能可以为合格的，或至少为620kg-f。在又一个实施例中，使用所述四球法的润滑脂的烧结点可以为至少800kg-f。在其它实施例中，使用ASTM D4048，本文公开的高碱性金属洗涤剂润滑脂可以具有1B或更佳的铜抗腐蚀性能。在其它实施例中，使用ASTM D2266，润滑脂的磨损测试结果可以小于或等于0.60mm。
适用于制造润滑脂的方法没有太多限制，并且包含本领域普通技术人员已知的任何方法。可以通过具有凝胶化步骤和络合步骤的一步法或两步法制备润滑脂。如果使用两步法，则可以在凝胶化步骤、络合步骤或两者中使用聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸。聚亚烷基二醇和/或具有原子氮和硫原子两者中的至少一种的酸均可以在一步法中一起使用。
在视觉观察时，润滑脂的颜色可以根据所使用的成分从白色或灰白色转变到深棕色。尽管颜色不会以任何方式影响润滑脂的性能，但市场通常更喜欢具有白色、灰白色、棕褐色或米色的浅色润滑脂，而较暗的润滑脂(如棕色润滑脂)则不受欢迎。本文公开的润滑脂组合物具有优选的棕褐色。
本文公开的高碱性金属洗涤剂润滑脂可用于润滑机械部件。因此，一些实施例包含使用上述高碱性金属洗涤剂润滑脂来润滑机械部件的方法。所述方法可以包括使所述机械部件与所述润滑脂接触。示例性机械部件包含但不限于齿轮、传动系统元件、轴承、铰链或其组合中的至少一个。在另一个实施例中，公开了一种改善通过4球烧结点测量的高碱性金属磺酸盐润滑脂的极压性能的方法。
润滑脂添加剂
润滑脂组合物任选地包括其它性能添加剂。其它性能添加剂包含以下中的至少一种：金属减活剂(通常被称为腐蚀抑制剂)、防锈剂、粘度改进剂、去污剂、摩擦改进剂、抗磨剂、分散剂、分散剂粘度改进剂、极压剂(除上述极压剂外)、抗氧化剂及其混合物。通常，完全配制的润滑脂组合物将含有一种或多种这些性能添加剂。
金属减活剂可以包括以下中的一种或多种：苯并三唑、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并噻唑、2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)苯并噻唑、2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-双(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑、2-烷基二硫-5-巯基噻二唑或其混合物。
苯并三唑化合物可在以下一个或多个环位置1-或2-或4-或5-或6-或7-苯并三唑上包含烃基取代。烃基可以含有1到30个碳，并且在一个实施例中含有1到15个碳，并且在一个实施例中含有1到7个碳。金属减活剂可以包括5-甲基苯并三唑。金属减活剂可以以至多5wt％、或0.0002到2wt％、或0.001到1wt％的浓度存在于润滑脂组合物中。
防锈剂可以包括一种或多种金属磺酸盐(如磺酸钙或磺酸镁)、羧酸的胺盐(如辛基胺辛酸盐)、十二碳烯基琥珀酸或酸酐和脂肪酸(如油酸)与多胺(例如聚亚烷基多胺，如三亚乙基四胺)的缩合产物或烯基琥珀酸(其中烯基含有8到24个碳原子)与醇(如聚乙二醇)的半酯。
防锈剂可以以至多4wt％的浓度存在于润滑脂组合物中，并且在一个实施例中浓度范围为0.02wt％到2wt％，并且在一个实施例中浓度范围为0.05wt％到1wt％。
抗氧化剂包含二芳基胺烷基化的二芳基胺、受阻酚、二硫代氨基甲酸盐、1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉、羟基硫醚或其混合物。在一个实施例中，润滑脂组合物包含抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂可以以润滑脂组合物的0wt％到15wt％、或0.1wt％到10wt％、或0.5wt％到5wt％、或0.5wt％到3wt％或0.3wt％到1.5wt％存在。
二芳基胺烷基化的二芳基胺可以是苯基-α-萘胺(PANA)、烷基化的二苯胺或烷基化的苯基萘胺，或其混合物。烷基化的二苯胺可以包含二壬基化的二苯胺、壬基二苯胺、辛基二苯胺、二辛基化的二苯胺或二癸基化的二苯胺。烷基化的二芳基胺可以包含辛基、二辛基、壬基、二壬基、癸基或二癸基苯基萘胺。在一个实施例中，烷基化的二苯胺可以包括辛基化的二苯胺、丁基化的二苯胺或其混合物中的至少一种，例如来自巴斯夫(BASF)的
Figure BDA0002378525240000111
L 57。
受阻酚抗氧化剂通常含有仲丁基和/或叔丁基作为空间位阻基团。酚基可以进一步被烃基(通常为直链或支链的烷基)和/或连接到第二芳香族基团的桥接基团取代。桥接原子可以是碳或硫。合适的受阻酚抗氧化剂的实例包含2,6-二-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二-叔丁基苯酚、4-乙基-2,6-二-叔丁基苯酚、4-丙基-2,6-二-叔丁基苯酚、或4-丁基-2,6-二-叔丁基苯酚、或4-十二基-2,6-二-叔丁基苯酚。在一个实施例中，受阻酚抗氧化剂可以是酯，并且可以包含例如来自巴斯夫的
Figure BDA0002378525240000121
L 135。在美国专利6,559,105中找到了合适的含酯的受阻酚抗氧化剂化学的更详细描述。
二硫代氨基甲酸盐抗氧化剂可以是含有金属的，如二硫代氨基甲酸钼或二硫代氨基甲酸锌，或者可以是“无灰的”。无灰是指二硫代氨基甲酸盐不含金属，并且连接基团通常为亚甲基。
1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉可以以独特的分子形式存在或以至多5个重复单元低聚，其在商业上被称为“树脂D”，并且可以从许多供应商处获得。
在一个实施例中，润滑脂组合物进一步包含粘度调节剂。粘度调节剂是本领域已知的，并且可以包含氢化的苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酸盐、氢化的苯乙烯-异戊二烯聚合物、氢化的二烯聚合物、聚烷基苯乙烯、聚烯烃、马来酸酐-烯烃共聚物的酯(如国际申请WO2010/014655中所述的酯)、马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯或其混合物。
一些聚合物也可以被描述为分散剂粘度调节剂(通常被称为DVM)，因为所述聚合物显示出分散剂性能。这种类型的聚合物包含烯烃，例如，已经通过与马来酸酐和胺反应而官能化的乙烯丙烯共聚物。可以使用的另一种类型的聚合物是用胺官能化的聚甲基丙烯酸盐(也可以通过在甲基丙烯酸盐聚合中掺入含氮共聚单体来制备这种类型的聚合物)。以下文献中公开了分散剂粘度调节剂的更详细描述：国际公开WO2006/015130或美国专利4,863,623；6,107,257；6,107,258；和6,117,825。粘度调节剂可以以润滑脂组合物的0wt％到15wt％、或0wt％到10wt％、或0.05wt％到5wt％或0.2wt％到2wt％存在。
润滑脂组合物可以进一步包含分散剂或其混合物。分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂、曼尼希(Mannich)分散剂、琥珀酰胺分散剂、聚烯烃琥珀酸酯、酰胺或酯-酰胺，或其混合物。在一个实施例中，分散剂可以作为单一分散剂存在。在一个实施例中，分散剂可以作为两种或三种不同分散剂的混合物存在，其中至少一种分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂。
分散剂可以是经N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺。经N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺的实例是聚异丁烯琥珀酰亚胺。通常，衍生出聚异丁烯琥珀酸酐的聚异丁烯的数均分子量为350到5000、或550到3000或750到2500。琥珀酰亚胺分散剂及其制备方法公开于以下文献中：例如美国专利3,172,892、3,219,666、3,316,177、3,340,281、3,351,552、3,381,022、3,433,744、3,444,170、3,467,668、3,501,405、3,542,680、3,576,743、3,632,511、4,234,435、Re 26,433和6,165,235、7,238,650和EP专利申请0 355 895A。
分散剂也可以由常规方法通过与各种试剂中的任一种反应而进行后处理。所述各种试剂为硼化合物(如硼酸)、尿素、硫脲、二巯基噻二唑、二硫化碳、醛、酮、羧酸(如对苯二甲酸)、经烃取代的琥珀酸酐、马来酸酐、腈、环氧化物和磷化合物。在一个实施例中，将经过后处理的分散剂硼酸化。在一个实施例中，使经过后处理的分散剂与二巯基噻二唑反应。在一个实施例中，使经过后处理的分散剂与磷酸或亚磷酸反应。
通常，另外的抗磨剂可以是磷抗磨剂。抗磨剂可以以润滑剂的0wt％到5wt％、0.001wt％到2wt％、0.1wt％到2.0wt％存在。磷抗磨剂可以包含磷胺盐、钙盐或其混合物。磷胺盐包含磷酸酯的胺盐或其混合物。磷酸酯的胺盐包含磷酸酯及其胺盐；二烷基二硫代磷酸酯及其胺盐；亚磷酸盐；以及含磷羧酸酯、醚和酰胺的胺盐；磷酸或硫代磷酸的经羟基取代的二酯或三酯及其胺盐；磷酸或硫代磷酸的经磷酸化羟基取代的二酯或三酯及其胺盐；及其混合物。在一个实施例中，油溶性磷胺盐包含部分胺盐-部分金属盐化合物或其混合物。在一个实施例中，磷化合物在分子进一步包含硫原子。在另一个实施例中，磷化合物是钙的衍生物。
抗磨剂的另外的实例可以包含非离子磷化合物(通常为具有磷原子的氧化态为+3或+5的化合物)。在一个实施例中，磷化合物的胺盐可以是无灰的，即，无金属的(在与其它组分混合之前)。
在一个实施例中，抗磨添加剂可以包含二烷基二硫代磷酸锌。在其它实施方案中，润滑脂基本上不含二烷基二硫代磷酸锌或甚至完全不含二烷基二硫代磷酸锌。在又一个实施例中，润滑脂包括在美国专利4,758,362第2栏第35行到第6栏第11行中定义的二硫代氨基甲酸盐抗磨剂。当存在时，二硫代氨基甲酸盐抗磨剂在整个组合物中的存在量可以为0.25wt％、0.3wt％、0.4wt％或甚至0.5wt％、至多3.0wt％、2.5wt％、2.0wt％或甚至0.55wt％。
润滑脂添加剂包装可以包含下表2中的组合物。
表2
Figure BDA0002378525240000141
*润滑脂添加剂包装以润滑脂组合物的2wt％到5wt％进行处理。
为了证明润滑脂组合物中的性能得到改善，可以根据以下测试方法评估所述组合物与对照标准：ASTM D2266-01(2015)：润滑脂的耐磨特性的标准测试方法(四球法)；ASTMD4170-10：用于通过润滑脂进行微动磨损保护的标准测试方法；ASTM D5969-11e：润滑脂在稀释合成海水环境下的防腐蚀性能的标准测试方法；以及ASTM D6138-13：用于测定润滑脂在动态湿润条件下的防腐性能的标准测试方法(Emcor试验)。
已知上述材料中的一些材料可能在最终制剂中相互作用，因此最终制剂的组分可能与最初添加的组分不同。例如，金属离子(例如洗涤剂的金属离子)可以迁移到其它分子的其它酸性位点或阴离子位点。由此形成的产物(包含在预期用途中使用本发明的组合物时形成的产物)可能不易于描述。然而，所有此类修饰和反应产物都包含在本发明的范围内；本发明涵盖通过混合上述组分制备而成的组合物。
实例
对照(“Control”)—已知的促进剂
对于对照，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“调配油”)、24.2克洗涤剂十二烷基苯磺酸、5.5克乙酸和9.9克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有17.0克熟石灰的水和50克含有25.2克硼酸的水。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并用600SUS油调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
对比实例1(“Comp 1”)—仅促进剂B
对于Comp 1，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“调配油”)、4.0克氨基磺酸(“促进剂B”)、24.2克洗涤剂十二烷基苯磺酸、5.5克乙酸和9.9克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有30.2克熟石灰的水、50克含有25.2克硼酸的水。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并用600SUS油调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
发明实例1(“EX 1”)—仅促进剂A
首先，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“调配油”)、3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)、8.6克洗涤剂十二烷基苯磺酸、13.0克乙酸和14.0克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有17.0克熟石灰的水、50克含有25.2克硼酸的水、3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并用600SUS油调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
发明实例2(“EX 2”)—促进剂A和促进剂B
对于EX 2，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“调配油”)、3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)、8.6克洗涤剂十二烷基苯磺酸、7.5克乙酸和14.0克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有17.0克熟石灰的水、50克含有25.2克硼酸的水。向所述混合物中加入4.0克氨基磺酸(“促进剂B”)和另外3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并用600SUS油调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
发明实例3(“EX 3”)—促进剂A和促进剂B
EX 3与EX2相似，除了在络合步骤中使用不同量的己二醇和熟石灰。首先，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“配方油”)、3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)、8.6克洗涤剂十二烷基苯磺酸、7.5克乙酸和9.9克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有21.0克熟石灰的水和50克含有25.2克硼酸的水。向所述混合物中加入4.0克氨基磺酸(“促进剂B”)和另外3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并用600SUS油调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
发明实例4(“EX 4”)—促进剂A和促进剂B
EX 4与EX3相似，除了在络合步骤中使用不同量的乙酸和熟石灰。首先，向反应器中加入418克高碱性磺酸钙、444克600SUS粘度油(“调配油”)、3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)、8.6克洗涤剂十二烷基苯磺酸、5.5克乙酸和9.9克己二醇。将混合物混合并加热至85到90℃，并在这一温度下保持1小时。通过红外证实无定形碳酸钙完全转化为方解石。一旦转化完成，就加入50克含有17.0克熟石灰的水和50克含有25.2克硼酸的水。向所述混合物中加入4.0克氨基磺酸(“促进剂B”)和另外3.0克甲氧基聚乙二醇(“促进剂A”)。然后将混合物加热并缓慢混合至145℃，直至除去所有挥发物。然后，加入34.2克12-羟基硬脂酸并混合，同时将温度保持在140到145℃，直至所有12-羟基硬脂酸络合为止。然后将混合物冷却至90到95℃，然后加入5.0克抗氧化剂。然后将混合物冷却并调节至2级，并研磨以制备成品润滑脂。
检查上述实施例的4球极压(“EP”)ASTM D2596和磨损ASTM D2266。以下表3中示出了结果。
表3
Figure BDA0002378525240000181
1—参见上文第[0066]到[0068]段中的示例评论。
2—添加600SUS油以获得理论总产率100。
上文提到的每份文件都通过引用并入本文，包含被要求优先权的任何先前申请，无论上文是否具体列出。提及任何文件并不意味着承认所述文件有资格作为现有技术或构成任何司法管辖区内的技术人员的一般知识。除了在实例中或在它处以其它方式明确指出外，本说明书中指定材料量、反应条件、分子量、碳原子数等的所有数值应理解为由词语“约”修饰。应理解，本文阐述的上限和下限量、范围和比例限制可以独立地组合。类似地，本发明的每个要素的范围和量可以结合任何其它要素的范围和量使用。
尽管出于说明本发明的目的已经示出了某些代表性实施例和细节，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在其中进行各种变更和修改。在此方面，本发明的范围仅受以下权利要求限制。

Claims (25)

1.一种高碱性金属洗涤剂润滑脂，其包括聚亚烷基二醇和/或具有氮原子和硫原子两者中的至少一种的酸中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的润滑脂，其中所述聚亚烷基二醇的数均(Mn)分子量为190到9000、350到1000或350到750。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂，其中所述聚亚烷基二醇的数均分子量为350到750。
4.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述聚亚烷基二醇具有至少一个选自聚乙烯(Mn为190到9000)、甲氧基聚乙烯(Mn为350到750)或其混合物的聚亚烷基。
5.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述聚亚烷基二醇的存在量范围为按所述润滑脂的总产率计0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.3到1.5、或0.3到1.0或0.5到1.0重量百分比。
6.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述酸的存在量范围为按所述润滑脂的总产率计0.1到3、0.1到2、0.1到1、0.2到0.7或0.3到0.6重量百分比。
7.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述酸是具有至少一个胺和/或酰胺官能团的磺酸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述酸包括氨基磺酸、2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸或其组合中的至少一个。
9.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述聚亚烷基二醇是甲氧基聚乙二醇。
10.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述润滑脂包括酸和聚亚烷基二醇的加合物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述酸与聚亚烷基二醇的重量比为4:1到1:4、3:1到1:3、2:1到1:2或1.5:1到1:1.5。
12.根据权利要求10或11所述的润滑脂，其中所述加合物是氨基磺酸和甲氧基聚乙二醇的加合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述高碱性金属洗涤剂的总碱值TBN为150到700、或200到600、或300到500。
14.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述高碱性金属洗涤剂为高碱性金属磺酸盐、水杨酸盐、萘、萘酸盐、酚盐或油酸盐洗涤剂，或其混合物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述高碱性金属洗涤剂的存在量范围为按所述润滑脂的总产率计15到75或20到60重量百分比。
16.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述润滑脂是食品级润滑脂。
17.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述润滑脂包括至少一种选自高度精炼的矿物油(“液体石蜡”或“白油”)、聚α-烯烃、聚亚烷基二醇、种子油、植物油(“酯”)或其混合物的基础油。
18.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中所述润滑脂包括选自至少一种APII类油、II类油、III类油、IV类油或V类油、环烷油、硅油、酯或其混合物的具有润滑粘度的油。
19.根据权利要求10所述的润滑脂，其中如通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(“四球法”)ASTM D2596所测量的，所述润滑脂的极压性能为合格的，或至少为620kg-f。
20.根据权利要求19所述的润滑脂，其中使用所述四球法的烧结点为至少800kg-f。
21.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中使用ASTM D4048测得的所述润滑脂的铜腐蚀值为1B或更高。
22.根据前述权利要求中任一项所述的润滑脂，其中使用ASTM D2266，所述润滑脂的磨损测试结果小于或等于0.60mm。
23.一种使用根据权利要求1到22中任一项所述的润滑脂来润滑机械部件的方法，所述方法包括使所述机械部件与所述润滑脂接触。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述机械部件为齿轮、传动系统元件、轴承、铰链或其组合中的至少一个。
25.一种改善高碱性金属磺酸盐润滑脂的极压性能的方法，所述极压性能通过用于测量润滑脂极压性能的标准测试方法(四球法)ASTM D2596进行测量，所述方法包括使用根据权利要求1到22所述的润滑脂。
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