CN111088097B - 一种车辆齿轮油组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种车辆齿轮油组合物及其制备方法。本发明的车辆齿轮油组合物，包括以下组分：A)酚酯类化合物，占组合物总质量的1％～50％(优选5％～45％)；B)硫代酚酯，占组合物总质量的0.01％～5％(优选0.1％～3％)；C)膦酸酯，占组合物总质量的0～5％(优选0.3％～4％)；D)烷基硫代氨基甲酸盐，占组合物总质量的0～5％(优选0.1％～4％)；E)润滑基础油，占组合物总质量的35％～90％(优选45％～85％)；其中所述组分A的酚酯类化合物的结构如通式(I)所示：
Figure DDA0001837761000000011
其中各基团的定义见说明书。本发明的车辆齿轮油组合物具有非常优异的高温抗氧和抗磨性能。

Description

一种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，尤其涉及一种车辆齿轮油组合物。
背景技术
来源于生物的生物质润滑油则可循环往复重复利用，且对环境不会造成不可逆的伤害，并具有突出的性能，例如植物油具有可再生和可生物降解性能，比传统矿物基础油具有挥发性低、高闪点、高粘度指数、以及优异的润滑性等优势，植物油已成为优质生物基润滑基础油的主要资源，当然，植物油也存在氧化稳定性差和低温流动性能不好的问题。植物油的不饱和酸含量越高，其低温流动性越好，但氧化稳定性越差，这主要是植物油的C＝C双键造成的。因此，提高植物油的氧化稳定性是其作为润滑油的关键。为此，人们采用了许多方法改善植物油性能。如利用现代生物技术培育高油酸含量的植物油，如canola油和高油酸葵花籽油，其油酸含量可达90％以上，但成本比一般的植物油高。另外，也可以对植物油进行氢化、酯交换等化学改性，减少植物油的双键含量，从而提高了植物油的氧化稳定性等等。CN 104745280A公开了一种植物油基润滑油的生产工艺，采用高油酸葵花籽油和蓖麻油混合使用得到抗氧化性能满足要求的润滑基础油。CN 101892111A公开了一种通过氢化改性大豆油得到可生物降解、无毒、具有良好的润滑性能和抗氧化性能的润滑基础油的方法。CN 106118804A公开了一种通过酯化改性西瓜子油得到氧化安定性、润滑性良好的润滑基础油的方法。CN 103154206A公开了一种通过水解、低聚、加氢异构化改性植物油得到高性能烃类润滑基础油的方法。CN 105189716A公开了一种通过脱除植物油羰基后烯烃聚合得到高性能烃类润滑基础油的方法。但上述诸多方法只能得到运动黏度较低的润滑基础油，无法得到100℃运动黏度大于 20mm2/s的高黏度润滑基础油。CN 105175698A公开了一种利用二元羧酸、二元聚醇聚合改性蓖麻油得到的高黏度可降解、润滑性能良好的润滑基础油，但该方法得到的基础油酸值、倾点较高且极易乳化，除作为金属加工液之外不能在如发动机润滑油、齿轮油、液压油、压缩机油等其它类型的润滑油中使用。
高黏度基础油是调合高黏度润滑油不可或缺的组分，矿物油中只有BS光亮油属于高黏度基础油，目前几乎没有价格低廉且可替代BS光亮油这类高黏度基础油的产品。
腰果壳油的主要成分，是一种天然酚类化合物，是腰果生产的重要农副产品，来源广泛，储量巨大。因此，采用该类丰富且低成本的天然化合物为原料制备生物质基础油，符合绿色化学的定义以及国家可持续发展战略要求。
车辆齿轮油用于机械式变速器、驱动桥和转向器的齿轮、轴承等零件的润滑，起到润滑、冷却、防锈和缓冲的作用。由于汽车齿轮工作条件复杂，接触压力大，圆周速度快，滑动速度高，油温高，故对齿轮油的性能提出了更高的要求。如果没有使用性能良好的车辆齿轮油，就不能保证齿轮的正常润滑，容易导致齿轮的早期磨损和擦伤，甚至会造成大的车辆和人身事故。车辆齿轮油要保证具有优良的承载能力，在低速高扭矩和高速冲击载荷工况下都能保护齿面。
随着汽车工业的发展，齿轮箱容积变小、负荷增加、运行条件更加恶劣，导致齿轮油温升高，因此要求齿轮油具有更好的氧化稳定性和抑制沉积物生成性能，从而有效降低齿轮磨损，延长齿轮箱寿命，减少不必要的昂贵维修费用。为了满足日益苛刻的环保要求和汽车齿轮机械的工况条件，开发具有优异抗氧抗磨性能的车辆齿轮油成为新的研究热点。
发明内容
本发明提出了一种车辆齿轮油组合物及其制备方法。
本发明的车辆齿轮油组合物，包括以下组分：
A)酚酯类化合物，占组合物总质量的1％～50％(优选5％～45％)；
B)硫代酚酯，占组合物总质量的0.01％～5％(优选0.1％～3％)；
C)膦酸酯，占组合物总质量的0～5％(优选0.3％～4％)；
D)烷基硫代氨基甲酸盐，占组合物总质量的0～5％(优选0.1％～4％)；
E)润滑基础油，占组合物总质量的35％～90％(优选45％～85％)；
其中所述组分A的酚酯类化合物的结构如通式(I)所示：
Figure BDA0001837760980000021
在通式(I)中，基团R0选自C1-300直链或支链烷基(优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基)；各基团R1、R2、R3、R4、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基(优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基)、通式(II)所示的基团，前提是各基团R1、R2、R3、R4、R5中的至少一个基团是通式(II)所示的基团；
Figure BDA0001837760980000031
在通式(II)中，基团R1'选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基(优选选自单键和C1-4直链或支链的亚烷基)；n个重复单元中的各基团R2'、R3'彼此相同或不同，各自独立地选自
Figure BDA0001837760980000032
氢(优选各自独立地选自
Figure BDA0001837760980000033
)，其中的R”选自C1-30直链或支链烷基(优选选自C1-20直链或支链烷基)；在每个重复单元中，基团 R2'、R3'之中至少一个基团选自
Figure BDA0001837760980000034
n个重复单元中的基团R4'彼此相同或不同，各自独立地选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基(优选各自独立地选自单键、C1-4直链或支链的亚烷基)；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-20直链或支链烷基(优选各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基)；基团R7'选自氢、C1-20直链或支链烃基(优选选自氢、C1-10直链或支链烷基)；n为正整数(优选1～30之间的正整数，更优选1～5之间的正整数)。
在通式(I)中，优选地，基团R1、R3、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2、R4彼此相同或不同，各自独立地选自氢、 C1-300直链或支链烃基(优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000 的聚烯烃基)、通式(II)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(II)所示的基团。
在通式(I)中，进一步优选地，基团R1、R3、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2、R4中的一个基团选自通式(II)所示的基团，另一个基团选自氢。
本发明的酚酯类化合物可以为如通式(I)结构的单一化合物，也可以为如通式(I)结构的混合物；所述酚酯类化合物为如通式(I)结构的混合物时，其中每一种化合物的每一个基团中n的值可以相同，也可以不同，每种化合物中n 的总和可以相同，也可以不同。
本发明的酚酯类化合物可以选自以下的化合物或其任意比例的混合物，其中的R0为C1～C6的烷基，R2各自独立地选自C2～C18的烷基，R3各自独立地选自 C2～C18的烷基；
Figure BDA0001837760980000041
本发明的酚酯类化合物的制备方法，包括使通式(X)所示的酚化合物发生第一酯化反应、环氧化反应、第二酯化反应的步骤，
Figure BDA0001837760980000042
通式(X)中，各基团R1”、R2”、R3”、R4”、R5”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基(优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为 300-3000的聚烯烃基)、通式(Y)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(Y) 所示的基团；
Figure BDA0001837760980000043
通式基团(Y)中，R1'选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基(优选选自单键和C1-4直链或支链的亚烷基)；n个重复单元中的基团R4'彼此相同或不同，各自独立地选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基(优选各自独立地选自单键、C1-4直链或支链的亚烷基)；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-20直链或支链烷基(优选各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基)；基团R7'选自氢、C1-20直链或支链烃基(优选选自氢、C1-10直链或支链烷基)；n为正整数(优选1～30之间的正整数，更优选1～5之间的正整数)。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，在通式(X)中，优选地，基团R1”、 R3”、R5”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2”、 R4”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基(优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基)、通式(Y)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(Y)所示的基团。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，在通式(X)中，进一步优选地，基团R1”、R3”、R5”均选自氢；基团R2”、R4”中的一个基团选自通式(Y)所示的基团，另一个基团选自氢。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述第一酯化反应是使通式(X) 所示的酚化合物与第一酯化剂发生酯化反应，得到通式(Z)所示的酚酯化合物；
Figure BDA0001837760980000051
在通式(Z)中，各基团的定义同前所述。所述第一酯化反应能够将通式(X) 所示酚化合物中的酚羟基发生酯化反应。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述第一酯化剂包括烷基酸酐、卤代烷和烷基酸中的一种或多种，其中的烷基优选选自C1-300直链或支链烷基(更优选C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基)。所述第一酯化剂优选烷基酸酐。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述第一酯化反应的反应条件为：所述通式(X)所示酚化合物与第一酯化剂之间的摩尔比为1：1～10(优选1： 1～5)；反应温度为20℃～120℃(优选40℃～80℃)；一般来说，反应时间越长，转化率越高，通常反应时间为0.5h～10h(优选3h～5h)。在所述第一酯化反应中，可以加入催化剂，也可以不加入催化剂，优选加入催化剂。所述催化剂优选无机碱或无机碱的弱酸盐，例如可以选用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。所述催化剂的用量为通式(X)所示酚化合物质量的0.1％～15％(优选5％～10％)。在所述第一酯化反应中，可以加入溶剂，也可以不加入溶剂，优选加入溶剂。所述溶剂优选甲苯、二甲苯、石油醚和环己烷中的一种或多种，例如可以选用甲苯和/或二甲苯。所述溶剂的用量为通式(X) 所示酚化合物质量的0.1％～15％(优选5％～10％)。所述催化剂、溶剂可以通过包括酸洗、水洗、蒸馏、过滤、干燥和重结晶方法中的一种或多种除去，并没有特别的限定。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述环氧化反应是将通式(Z)所示的酚酯化合物与环氧化剂反应，得到通式(Z)所示的酚酯化合物的环氧化物。所述环氧化剂优选过氧化物，例如可以选用双氧水、间氯过氧苯甲酸、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过乙酸和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述通式(Z)所示的酚酯化合物与环氧化剂的摩尔比优选1：1～10，更优选1：2～5。所述环氧化反应的温度为20℃～100℃，优选50℃～80℃；通常来说，反应时间越长，转化率越高，综合反应的转化率与反应的经济性，反应的时间一般为0.5～10h，优选3～5h。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，在所述环氧化反应中可以加入催化剂，也可以不加入催化剂，优选加入催化剂。所述催化剂优选无机酸，例如可以选用硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、杂多酸和固体酸中的一种或多种。所述催化剂的质量为通式(X)所示酚化合物质量的0.01％～3％，优选0.2％～0.6％。在所述环氧化反应中，可以加入溶剂，也可以不加入溶剂，优选加入溶剂。所述溶剂优选甲苯、二甲苯、石油醚和环己烷中的一种或多种，例如可以选用甲苯和/或二甲苯。所述溶剂的用量为通式(X)所示酚化合物质量的0.1％～15％(优选5％～10％)。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，在所述环氧化反应结束后，可以对通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物进行提纯处理，提纯处理的方法包括水洗、蒸馏、过滤、干燥和重结晶方法中的一种或多种，并没有特别的限定；当在环氧化反应中加入了无机酸催化剂后，提纯处理的方法包括碱洗、水洗、蒸馏、过滤、干燥和重结晶方法中的一种或多种。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述第二酯化反应是将通式(Z) 所示酚酯化合物的环氧化物与第二酯化剂反应，得到本发明所述的酚酯化合物。所述第二酯化剂包括脂肪酸、脂肪酸酐和卤代烷中的一种或多种，其中的烷基为C1～C30的直链或支链烷基(更优选C1～C20的直链或支链烷基)。所述第二酯化剂优选C1～C30的直链或支链有机羧酸(更优选C1～C20的直链或支链有机羧酸)。
根据本发明的酚酯类化合物的制备方法，所述第二酯化反应的反应条件为：所述通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物与第二酯化剂之间的摩尔比为1：1～10 (优选1：2～8)；反应温度为80℃～260℃(优选120℃～210℃)；一般来说，反应时间越长，转化率越高，通常反应时间为5h～20h(优选8h～18h)。在所述第二酯化反应中，可以加入催化剂，也可以不加入催化剂，优选加入催化剂。所述催化剂优选无机酸，例如可以选用硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的一种或多种。所述催化剂的用量为通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物质量的0.1％～10％(优选0.2％～2％)。在所述第二酯化反应中，可以加入溶剂，也可以不加入溶剂，优选加入溶剂。所述溶剂优选甲苯、二甲苯、石油醚和环己烷中的一种或多种，例如可以选用甲苯和/或二甲苯。所述溶剂的用量为通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物质量的0.1％～15％(优选5％～10％)。所述催化剂、溶剂可以通过包括碱洗、水洗、蒸馏、过滤、干燥和重结晶方法中的一种或多种除去，并没有特别的限定。
本发明通式(X)所示的酚化合物优选来源于天然植物腰果，在腰果壳中含有大量的腰果壳油，其主要成分为间位酚，通常称其为腰果酚，其结构为：
Figure BDA0001837760980000071
其中，R为C15H31+x，x为0，-2，-4或-6。
本发明的酚酯类化合物可作为高黏度基础油用于润滑油、润滑脂中。本发明的酚酯类化合物具有优良的黏温性能、抗氧化性能、低温性能和润滑性能，可替代BS光亮油。
根据本发明，所述组分B的硫代酚酯可以选用天津力生化工有限公司生产的硫代酚酯类抗氧剂DLTDP、DSTDP、DMTD，四川永业化工有限公司生产的抗氧剂1035，德国巴斯夫公司生产的IRGANOX L115。
根据本发明，所述组分C的膦酸酯可以选用山东淄博惠华化工有限公司生产的磷酸二正丁酯T304，上海彭浦化工厂生产的磷酸三甲酚酯T306，德国BASF 公司生产的Irgalube 353。
根据本发明，所述组分D的烷基硫代氨基甲酸盐，可以选自烷基硫代氨基甲酸锌、烷基硫代氨基甲酸钼和烷基硫代氨基甲酸锑中的一种或多种，其中的烷基为C2-12烷基，优选C2-8烷基，可以是乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正辛基、2-乙基己基、环己基、甲基环戊基，可以选用Vanderbilt公司的VanlubeAZ。
根据本发明，所述组分E的润滑基础油选自API I、II、III、IV、V类润滑基础油中的一种或多种，优选矿物润滑基础油和/或合成润滑基础油。
根据本发明，所述矿物润滑基础油常见的商品牌号包括I类150SN、600SN， II类100N、150N、500N等。
根据本发明，所述合成润滑基础油包括聚合烃油、烷基苯及其衍生物、酯类油。所述聚合烃油常见的商品牌号包括PAO4、PAO6、PAO8、PAO10等。所述烷基苯及其衍生物具体的例子包括但不限于十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯。所述酯类油具体的例子包括但不限于己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、反丁烯二酸酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(廿烷基)酯、亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯。
根据本发明，所述润滑基础油优选粘度指数大于80、饱和烃的质量分数大于90％、硫含量质量分数小于0.03％的润滑基础油。
在本发明的车辆齿轮油组合物中还可以加入防锈剂、降凝剂、抗泡剂等。
所述防锈剂选自咪唑类和/或烯基丁二酸酯类，包括4,5-二氢咪唑、烯基咪唑啉丁二酸盐、烯基丁二酸酯，可以选用锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T746、T703、T747。所述降凝剂选自聚α-烯烃、乙酸乙烯酯共聚物和富马酸酯、聚烷基甲基丙烯酸酯、烷基萘中的一种或多种，常见的商品牌号有无锡南方石油添加剂公司的T803、润英联公司的V385等。所述抗泡剂可选用聚硅氧烷型抗泡剂，如硅油或聚二甲基硅氧烷。
本发明的车辆齿轮油组合物的制备方法，包括将上述各组分混合的步骤。混合温度优选40℃～90℃，混合时间优选1小时～6小时。
本发明的车辆齿轮油组合物具有非常优异的高温抗氧和抗磨性能。
附图说明
图1为实施例3产物的核磁碳谱。
具体实施方式
下面通过实例详细说明本发明，但本发明并不限于此。除另加说明外，所有的比例、份数均以质量计算。
所用原料如下：
腰果壳油，上海物竞化工科技有限公司，工业品
碳酸钾，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
浓硫酸，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
碳酸氢钠，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
双氧水(30％)，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
氢氧化钾，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
盐酸(36％)，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
辛酸，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
乙酸酐，百灵威化学试剂公司，化学纯
戊酸，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
油酸，国药集团化学试剂有限公司，分析纯
150BS基础油，石油化工科院研究院兴普公司，工业品
120BS基础油，石油化工科院研究院兴普公司，工业品
大豆油，上海物竞化工科技有限公司，工业品
实施例1乙酸间十五烯基酚酯的制备
将100g腰果壳油、40.5g乙酸酐、7.5g碳酸钾置于带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中，控制温度为70℃，反应4.5小时。反应结束后降温至 60℃，取出反应混合物，加入100g质量分数为1％的KOH溶液进行碱洗，然后用蒸馏水进行水洗，洗至放出水呈中性，然后将有机相在100Pa、120℃条件下减压蒸馏1h，冷却后得到浅黄色澄清液体，反应转化率为93.6％，产物中乙酸间十五烯基酚酯纯度大于95％。
实施例2乙酸间十五烯基酚酯的环氧化物的制备
取120g由实施例1制得的乙酸间十五烯基酚酯、8g甲酸、0.3g硫酸、160g 双氧水，加入带有机械搅拌、回流冷凝器及温控的三口烧瓶中，开启搅拌、加热。维持反应温度为70℃，反应3小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用质量分数为5％的KOH溶液进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至中性，将有机相在100Pa、150℃条件下减压蒸馏1h，除去水分及没反应的原料，得到橙黄色透明液体，即为乙酸间十五烯基酚酯的环氧化物。产物转化率为98.1％，纯度大于98％。
实施例3高黏度生物质基础油的制备
取50g由实施例2制得的乙酸间十五烯基酚酯的环氧化物、100g辛酸、0.5g 硫酸，加入带有机械搅拌、回流冷凝器、氮气管及温控的四口烧瓶中，鼓入氮气，搅拌，加热。维持反应温度为180℃，反应15小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用质量分数为1％的盐酸溶液进行酸洗，然后用蒸馏水水洗至中性，将有机相在1000Pa、120℃条件下减压蒸馏1h，除去水分，降温后得到棕红色粘稠液体，即为本发明的酚酯类化合物。产物转化率为88.1％。
实施例4高黏度生物质基础油制备
取50g由实施例2制得的乙酸间十五烯基酚酯的环氧化物、40g戊酸、0.25g 硫酸，加入带有机械搅拌、回流冷凝器、氮气管及温控的四口烧瓶中，鼓入氮气，搅拌，加热。维持反应温度为140℃，反应8小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用质量分数为1％的盐酸溶液进行酸洗，然后用蒸馏水水洗至中性，将有机相在1000Pa、120℃条件下减压蒸馏1h，除去水分，降温后得到棕红色粘稠液体，即为本发明的酚酯类化合物。产物转化率为91.3％。
实施例5高黏度生物质基础油制备
取50g由实施例2制得的乙酸间十五烯基酚酯的环氧化物、186g月桂酸、 1g硫酸，加入带有机械搅拌、回流冷凝器、氮气管及温控的四口烧瓶中，鼓入氮气，搅拌，加热。维持反应温度为210℃，反应18小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用质量分数为1％的盐酸溶液进行酸洗，然后用蒸馏水水洗至中性，将有机相在1000Pa、120℃条件下减压蒸馏1h，除去水分，降温后得到棕红色粘稠液体，即为本发明的酚酯类化合物。产物转化率为87.6％。
实施例6
分别将本发明制得的酚酯类化合物、市场上常规的矿物油型高黏度基础油150BS、120BS以及大豆油进行了性能分析与评定，其中PDSC抗氧化性能测试的试验条件为：测试仪器为美国TA公司TA5000DSC仪，190℃，氧压0.5MPa，升温速度10℃/min；四球机试验的标准方法为SH/T 0189，其试验条件为： 1200r/min，负荷392N，时间30min。性能分析与评定的结果见表1。
通过对比可知，本发明的酚酯类化合物与常规的矿物油型高黏度基础油 150BS、120BS相比，在黏温性能(粘度指数)、低温性能(倾点)、润滑性能等方面具有明显优势；与同为生物质基础油的大豆油相比，在氧化安定性、低温性能(倾点)、润滑性能等方面具有明显优势，是一种综合性能优良的润滑基础油。
表1
Figure BDA0001837760980000111
实施例7
将实施例3制备的产物进行核磁分析，分析数据及结果见表2。
按照表3的配方组成，调制得到GL-5 80W-90车辆重负荷齿轮润滑油组合物的实施例8～10以及比较例1～3。调制方法是将各组分加入到调和容器中，在 50℃加热搅拌2小时。
表2实施例3产物的核磁碳谱分析结果
Figure BDA0001837760980000121
表3
Figure BDA0001837760980000122
分别对实施例8～10以及比较例1～3的组合物进行了热稳定性试验和抗氧化试验。热稳定性测定法采用TA5000-DSC2910差热分析仪进行油样热分解温度测试(氧气气氛，5个大气压)。抗氧化试验采用高压差热扫描量法(PDSC)进行润滑油氧化诱导期的测试(2mg样品，测试温度为220℃，氧气气氛)。试验结果见表4。
表4
Figure BDA0001837760980000131
采用高频往复摩擦试验机对实施例8～10以及比较例1～3的组合物进行油品的高载荷磨损试验，试验条件为：负载1000g,频率为20Hz,温度为60℃，试验时间为60min。试验结果如表5所示。
表5
名称 磨班直径/μm(HFRR，高频往复摩擦试验)
实施例8 247
实施例9 223
实施例10 215
比较例1 296
比较例2 307
比较例3 285

Claims (29)

1.一种车辆齿轮油组合物，包括以下组分：
A)酚酯类化合物，占组合物总质量的1％～50％；
B)硫代酚酯，占组合物总质量的0.01％～5％；
C)膦酸酯，占组合物总质量的0～5％；
D)烷基硫代氨基甲酸盐，占组合物总质量的0～5％；
E)润滑基础油，占组合物总质量的35％～90％；
其中所述组分A的酚酯类化合物的结构如通式(I)所示：
Figure FDA0003380265750000011
在通式(I)中，基团R0选自C1-300直链或支链烷基；各基团R1、R2、R3、R4、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(II)所示的基团，前提是各基团R1、R2、R3、R4、R5中的至少一个基团是通式(II)所示的基团；
Figure FDA0003380265750000012
在通式(II)中，基团R1'选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的各基团R2'、R3'彼此相同或不同，各自独立地选自
Figure FDA0003380265750000013
氢，其中的R”选自C1-30直链或支链烷基；在每个重复单元中，基团R2'、R3'之中至少一个基团选自
Figure FDA0003380265750000014
n个重复单元中的基团R4'彼此相同或不同，各自独立地选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-20直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-20直链或支链烃基；n为1～30之间的正整数。
2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酚酯类化合物占组合物总质量的5％～45％；所述硫代酚酯占组合物总质量的0.1％～3％；所述膦酸酯占组合物总质量的0.3％～4％；所述烷基硫代氨基甲酸盐占组合物总质量的0.1％～4％；所述润滑基础油占组合物总质量的45％～85％；
在通式(I)中，基团R0选自C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基；各基团R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自氢、C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基、通式(II)所示的基团；在通式(II)中，基团R1'选自单键和C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的各基团R2'、R3'各自独立地选自
Figure FDA0003380265750000021
其中的R”选自C1-20直链或支链烷基；n个重复单元中的基团R4'各自独立地选自单键、C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-10直链或支链烷基；n为1～5之间的正整数。
3.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，在通式(I)中，基团R1、R3、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2、R4彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(II)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(II)所示的基团。
4.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，在通式(I)中，基团R2、R4各自独立地选自氢、C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基、通式(II)所示的基团。
5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，在通式(I)中，基团R1、R3、R5彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2、R4中的一个基团选自通式(II)所示的基团，另一个基团选自氢。
6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酚酯类化合物选自以下的化合物或其任意比例的混合物，其中的R0为C1～C6的烷基，R2各自独立地选自C2～C18的烷基，R3各自独立地选自C2～C18的烷基；
Figure FDA0003380265750000031
7.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酚酯类化合物的制备方法，包括使通式(X)所示的酚化合物发生第一酯化反应、环氧化反应、第二酯化反应的步骤，
Figure FDA0003380265750000032
通式(X)中，各基团R1”、R2”、R3”、R4”、R5”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(Y)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(Y)所示的基团；
Figure FDA0003380265750000033
通式基团(Y)中，R1'选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的基团R4'彼此相同或不同，各自独立地选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-20直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-20直链或支链烃基；n为1～30之间的正整数。
8.按照权利要求7所述的组合物，通式(X)中，各基团R1”、R2”、R3”、R4”、R5”各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(Y)所示的基团；通式基团(Y)中，R1'选自单键和C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的基团R4'各自独立地选自单键、C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-10直链或支链烷基；n为1～5之间的正整数。
9.按照权利要求7所述的组合物，其特征在于，在通式(X)中，基团R1”、R3”、R5”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R2”、R4”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(Y)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(Y)所示的基团。
10.按照权利要求7所述的组合物，其特征在于，在通式(X)中，基团R2”、R4”各自独立地选自氢、C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基、通式(Y)所示的基团。
11.按照权利要求7所述的组合物，其特征在于，在通式(X)中，基团R1”、R3”、R5”均选自氢；基团R2”、R4”中的一个基团选自通式(Y)所示的基团，另一个基团选自氢。
12.按照权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述第一酯化反应是使通式(X)所示的酚化合物与第一酯化剂发生酯化反应，得到通式(Z)所示的酚酯化合物；
Figure FDA0003380265750000041
在通式(Z)中，基团R0选自C1-300直链或支链烷基；各基团R1”、R2”、R3”、R4”、R5”彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-300直链或支链烃基、通式(Y)所示的基团，其中至少一个基团选自通式(Y)所示的基团；
Figure FDA0003380265750000042
通式基团(Y)中，R1'选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的基团R4'彼此相同或不同，各自独立地选自单键、C1-20直链或支链的亚烃基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'彼此相同或不同，各自独立地选自氢、C1-20直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-20直链或支链烃基；n为1～30之间的正整数。
13.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，在通式(Z)中，基团R0选自C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基；各基团R1”、R2”、R3”、R4”、R5”各自独立地选自氢、C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基、通式(Y)所示的基团；通式基团(Y)中，R1'选自单键和C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的基团R4'各自独立地选自单键、C1-4直链或支链的亚烷基；n个重复单元中的各基团R5'、R6'各自独立地选自氢、C1-4直链或支链烷基；基团R7'选自氢、C1-10直链或支链烷基；n为1～5之间的正整数。
14.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述第一酯化剂包括烷基酸酐、卤代烷和烷基酸中的一种或多种，其中的烷基选自C1-300直链或支链烷基。
15.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述第一酯化剂包括烷基酸酐、卤代烷和烷基酸中的一种或多种，其中的烷基选自C1-30直链或支链烷基或者数均分子量Mn为300-3000的聚烯烃基。
16.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述第一酯化反应的反应条件为：所述通式(X)所示酚化合物与第一酯化剂之间的摩尔比为1：1～10；反应温度为20℃～120℃。
17.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述第一酯化反应的反应条件为：所述通式(X)所示酚化合物与第一酯化剂之间的摩尔比为1：1～5；反应温度为40℃～80℃。
18.按照权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述环氧化反应是将通式(Z)所示的酚酯化合物与环氧化剂反应，得到通式(Z)所示的酚酯化合物的环氧化物。
19.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述环氧化剂为过氧化物。
20.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述环氧化剂为双氧水、间氯过氧苯甲酸、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过乙酸和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
21.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述通式(Z)所示的酚酯化合物与环氧化剂的摩尔比为1：1～10；所述环氧化反应的温度为20℃～100℃。
22.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述通式(Z)所示的酚酯化合物与环氧化剂的摩尔比为1：2～5；所述环氧化反应的温度为50℃～80℃。
23.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述第二酯化反应是将通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物与第二酯化剂反应，得到所述的酚酯化合物。
24.按照权利要求23所述的组合物，其特征在于，第二酯化剂包括脂肪酸、脂肪酸酐和卤代烷中的一种或多种，其中的烷基为C1～C30的直链或支链烷基。
25.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述第二酯化反应的反应条件为：所述通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物与第二酯化剂之间的摩尔比为1：1～10；反应温度为80℃～260℃。
26.按照权利要求18所述的组合物，其特征在于，所述第二酯化反应的反应条件为：所述通式(Z)所示酚酯化合物的环氧化物与第二酯化剂之间的摩尔比为1：2～8；反应温度为120℃～210℃。
27.按照权利要求7～26之一的组合物，其特征在于，所述通式(X)所示的酚化合物来源于天然植物腰果。
28.按照权利要求1～26之一的组合物，其特征在于，所述组分B的硫代酚酯选自1035、IRGANOX L115；所述组分C的膦酸酯选自T304、T306、Irgalube 353；所述组分D的烷基硫代氨基甲酸盐选自烷基硫代氨基甲酸锌、烷基硫代氨基甲酸钼和烷基硫代氨基甲酸锑中的一种或多种，其中的烷基为C2-12烷基；所述组分E的润滑基础油选自API I、II、III、IV、V类润滑基础油中的一种或多种。
29.按照权利要求1～28之一的组合物，其特征在于，所述组合物的制备方法包括将其中各组分混合的步骤。
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