CN113227334A - 具有混合的分散剂添加剂包的润滑组合物 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及具有有润滑粘度的油和混合的分散剂添加剂包的润滑组合物。所述混合的分散剂添加剂包可包括基于酰化的聚(1‑烯烃)的分散剂和聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂,其中所述润滑组合物中的所述基于酰化的聚(1‑烯烃)的分散剂与所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂之比为3:1至1:3。

Description

具有混合的分散剂添加剂包的润滑组合物
技术领域
本公开总体上涉及润滑粘度的油和混合的分散剂添加剂包的润滑组合物。混合的分散剂添加剂包包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂和基于酰化的聚异丁烯的分散剂。
背景技术
分散剂已用于润滑剂和燃料配方中以提供保护并稳定在正常使用期间积聚在配方中的污垢和油污。分散剂通常具有亲水头和疏水尾并表现出表面活性剂的性能。亲水头对灰尘和污泥具有亲和力,而疏水头对润滑剂和燃料配方的基础油具有亲和力。
通过用马来酸酐官能化聚异丁烯(PIB),然后与多胺反应,可以制备用于润滑剂或燃料配方中的一类常见的分散剂。这些分散剂适用于典型的润滑剂和燃料配方。
配制新的润滑组合物,以满足更高的汽车燃油经济标准、更长的排油间隔和更高的操作严苛性。这种需求可能需要使用甚至更高水平的分散剂和/或更低的润滑剂基础油粘度。然而,使用较高水平的基于PIB的分散剂可能会显著增加润滑剂组合物的粘度,并且使得难以获得较低的机油粘度等级,例如0W-20和0W-30。较低的机油粘度等级对于满足燃油经济性准则特别重要。
增加分散剂水平的一种替代方法是使用较低粘度的基础油。然而,使用这种较低粘度的基础油可能会导致较高的挥发性(油损失)并减少润滑油膜和发动机内部表面的磨损保护。
为了解决与基于PIB的分散剂的使用相关的粘度增加,配制者正在使用基于PIB的分散剂的多种替代方案。一种这样的替代分散剂类型是基于聚α烯烃(PAO)的分散剂。
美国专利申请公开号2012/0264665(Wu,2012年10月18日公开)公开了一种润滑剂共混物,所述润滑剂共混物包括一种或多种润滑剂储料和一种或多种选自聚α烯烃琥珀酰亚胺、聚α烯烃琥珀酰胺、聚α烯烃酸酯、聚α烯烃噁唑啉、聚α烯烃咪唑啉、聚α烯烃琥珀酰胺咪唑啉及其组合的分散剂,基于共混物的总重量计以2至20重量%存在。
尽管基于PAO的分散剂可以帮助配制比基于PIB的分散剂更低的粘度的润滑组合物,基于PAO的分散剂不能提供与基于PIB的分散剂相同水平的沉积控制和润滑组合物的总体清洁度。
因此,需要在低粘度等级机油应用中为润滑剂配方提供有效沉积物控制和总体清洁度的分散剂。
发明内容
本公开涉及具有混合的分散剂添加剂包的润滑组合物。该润滑组合物包括润滑粘度的油和2至20重量%的分散剂添加剂包,其中所述混合的分散剂添加剂包包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中所述聚(1-烯烃)由至少75摩尔%的C6至C18烃基和基于聚异丁烯的分散剂组成。润滑组合物中的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率为3:1至1:3,或2:1至1:2,或3:2至2:3。
本公开还涉及润滑粘度的油和分散剂添加剂包的润滑组合物,其中所述混合的分散剂添加剂包包含2至8重量%的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中所述聚(1-烯烃)由至少75摩尔%的C6至C18烃基和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂组成,其中所述润滑组合物中的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率为2:1至1:2。
本公开还涉及润滑粘度的油和分散剂添加剂包的润滑组合物,其中所述混合的分散剂添加剂包包含2至8重量%的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂,其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率,其中聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂与聚异丁烯分散剂的比率为2:1至1:2。
本公开还涉及润滑粘度的油和分散剂添加剂包的润滑组合物,其中所述混合的分散剂添加剂包包含2至8重量%的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂,其中基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率,其中聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂与聚异丁烯分散剂的比率为2:1至1:2,并且所述润滑组合物在100℃下的运动粘度为6至10cSt(mm2/s),并且在40℃下的运动粘度为40至47cSt(mm2/s)并且高剪切粘度(HTHS)小于3mPa-s。
本公开还涉及通过向内燃机供应润滑组合物来润滑内燃机的方法,所述润滑组合物包括润滑粘度的油和2至20重量%的分散剂添加剂包,其中所述混合的分散剂添加剂包包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中所述聚(1-烯烃)由至少75摩尔%的C6至C18烃基和基于聚异丁烯的分散剂组成。润滑组合物中的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率为3:1至1:3,或2:1至1:2,或3:2至2:3。
在另一个实施方案中,本公开涉及通过向内燃机供应润滑组合物来润滑内燃机的方法,所述润滑组合物包括润滑粘度的油和2至8重量%的基于酰化的聚(1-烯烃)分散剂,其中聚(1-烯烃)由至少75摩尔%的C6至C18烃基和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂组成,其中润滑组合物中的基于酰化的聚(1-烯烃)分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率为2:1至1:2。
在另一个实施方案中,本公开涉及通过向内燃机供应润滑组合物来润滑内燃机的方法,所述润滑组合物包括润滑粘度的油和分散剂添加剂包,其中所述混合的分散剂添加剂包包含2至8重量%的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂,其中基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率,其中聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂与聚异丁烯分散剂的比率为2:1至1:2。
在另一个实施方案中,本公开涉及通过向内燃机供应润滑组合物来润滑内燃机的方法,所述润滑组合物包括润滑粘度的油和分散剂添加剂包,其中所述混合的分散剂添加剂包包含2至8重量%的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂和1至6重量%的基于聚异丁烯的分散剂,其中基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率,其中聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂与聚异丁烯分散剂的比率为2:1至1:2,并且所述润滑组合物在100℃下的运动粘度为6至10cSt(mm2/s),并且在40℃下的运动粘度为40至47cSt(mm2/s),并且高剪切粘度(HTHS)小于3mPa-s。
具体实施方式
本公开涉及具有分散剂添加剂包的润滑组合物以及用于润滑内燃机的方法。本文公开的润滑组合物可以包含润滑粘度的油和2至20重量%的分散剂添加剂包,所述分散剂添加剂包包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中所述1-烯烃包含至少75摩尔%的C6至C18烃基;和基于酰化的聚异丁烯的分散剂。在一个实施方案中,润滑组合物可以包含一种或多种另外的添加剂,如本文所公开的。
润滑粘度的油
如本文所用,润滑粘度的油可以包括天然油和合成油,衍生自加氢裂化、氢化和加氢补充精制、未精炼的、精炼的、再精炼的油或其混合物的油。未精炼的、精炼的和再精炼的油的更详细描述在国际公开WO2008/147704,第[0054]至[0056]段中提供(类似的公开内容在美国专利申请2010/197536中提供,参见[0072]至[0073])。天然和合成润滑油的更详细描述分别在WO2008/147704的第[0058]至[0059]段中描述(类似的公开内容在美国专利申请2010/197536中提供,参见[0075]至[0076])。两个参考文献的引用部分均并入本文。合成油也可以由Fischer-Tropsch反应产生,并且通常可以是加氢异构化的Fischer-Tropsch烃或蜡。在一个实施方案中,油可以通过Fischer-Tropsch气液合成程序以及其他气液油制得。
合适的油可以从生物来源,即天然来源或通过生物工程方法来生产。这包括可以通过标准方法进一步精制或纯化的天然存在的油,例如植物油和甘油三酸酯油,以及那些可以通过直接将天然化学物质生物转化为油或通过生物形成能够通过已知方法进一步转化为油的结构单元前体分子而衍生的油。
润滑粘度的油也可按照2008年4月版的“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)”,第1.3节小标题1.3中的规定来定义。“基本油料类别(Base Stock Categories)”API指南也被概括在美国专利US 7,285,516中(参见第11栏第64行至第12栏第10行),其在此通过引用并入本文。
在一个实施方案中,润滑粘度的油可以是API第I组至第IV组矿物油、酯或合成油或其混合物。在一个实施方案中,润滑粘度的油可以是API第II组、第III组、第IV组矿物油、酯或合成油或其混合物。
润滑粘度的油以通常在从100重量%中减去根据本公开的分散剂添加剂包以及其他(如果有的话)添加剂的量的总和之后剩余的余量存在。
润滑组合物可以是浓缩物和/或全配方润滑剂的形式。如果本公开的润滑组合物(包括本文公开的分散剂添加剂包以及任选地其他添加剂)是可以与其他油组合以全部或部分形成成品润滑剂的浓缩物的形式,这些添加剂与润滑粘度的油和/或稀释油的比率包括按重量计1:99至99:1或按重量计80:20至10:90的范围。通常,本发明的润滑组合物包含至少50重量%,或至少60重量%,或至少70重量%,或至少80重量%的润滑粘度的油。
在本公开中,润滑组合物可以包括具有在100℃下测量的2.4m2/s至6.4m2/s的运动粘度的基础油。在一些实施方案中,运动粘度为4.0m2/s至5.0m2/s或5.2m2/s至5.8m2/s或6.0m2/s至6.5m2/s。在其他实施方案中,运动粘度为6.2m2/s或5.6m2/s或4.6m2/s。
分散剂添加剂包
本文公开的润滑组合物包括具有如下组分的分散剂添加剂包:包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂的第一分散剂和包含基于酰化的聚异丁烯的分散剂的第二分散剂。
如上所述,第一分散剂包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂。第一分散剂由聚(1-烯烃)制备。用作形成第一分散剂的原料的聚(1-烯烃)是衍生自C6至C18 1-烯烃的低聚或聚合的那些。这样的1-烯烃包括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、十六碳烯、十七碳烯、1-十八碳烯及其混合物。当商业制造PAO时,通常使用包含前述单体中的两种或更多种以及其他烃的混合物的原料。PAO可以采取二聚物、三聚物、四聚物、聚合物等的形式。在一个说明性实施方案中,α-烯烃包括1-癸烯。
在一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少75摩尔%的C6至C18烃基。在另一个实施方案中,C6至C18烃基为C6至C18 1-烯烃。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少80摩尔%的C6至C18烃基。在一些实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少85摩尔%的C6至C18烃基。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少90摩尔%的C6至C18烃基。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少100摩尔%的C6至C18烃基。在一个实施方案中,1-烯烃是1-癸烯。
在一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少75摩尔%的C8至C12烃基。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少80摩尔%的C8至C12烃基。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少85摩尔%的C8至C12烃基。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少90摩尔%的C8至C12烃基。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少100摩尔%的C8至C12烃基。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少75摩尔%的C8至C12 1-烯烃。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)包含至少75摩尔%的1-癸烯。
用于制备第一分散剂的聚(1-烯烃)可以具有400至10,000的Mn(数均分子量)。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)可以具有500至9,000的Mn。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)具有500至7500的Mn。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)具有500至6000的Mn。在一个实施方案中,聚(1-烯烃)具有500至4400的Mn。在另一个实施方案中,聚(1-烯烃)具有400至1,000的Mn。在又一个实施方案中,聚(1-烯烃)具有400至800的Mn
分散剂可以选自聚α烯烃琥珀酰亚胺、聚α烯烃琥珀酰胺、聚α烯烃酸酯、聚α烯烃噁唑啉、聚α烯烃咪唑啉、聚α烯烃琥珀酰胺咪唑啉,及其组合。在一个实施方案中,第一分散剂是聚α烯烃琥珀酰亚胺。在另一个实施方案中,第一分散剂是聚癸烯琥珀酰亚胺。
第一分散剂也可以描述为具有以无油为基础计算的总碱值(“TBN”)。除非另有说明,否则所有TBN在本文中均以无油为基础进行描述,并定义为KOH/g。第一分散剂的TBN可以在3至100的范围内。在另一个实施方案中,第一分散剂的TBN为5至20。在又一个实施方案中,第一分散剂的TBN为10至60。
适用于第一分散剂的聚α烯烃可以通过在活化的茂金属催化剂的存在下将C6至C181-烯烃低聚或聚合来制备。例如,在WO 2007/011462 A1、WO 2007011459 A1、WO2007/011973A1和美国专利申请公开号2012/0264665中描述了这种方法。
本文所述的聚α烯烃可以与酰化剂,即烯键式不饱和羰基化合物反应以形成酰化的聚(1-烯烃),酰化的聚(1-烯烃)可进一步与胺或醇一起官能化以形成合适的分散剂。合适的酰化剂包括马来酸酐或其反应性等价物(例如酸或酯)、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐和肉桂酸以及其他烯键式不饱和酸,例如丙烯酸或甲基丙烯酸;及其反应等价物。
在一个实施方案中,可使聚α烯烃与马来酸酐(MA)反应以形成聚α烯烃琥珀酸酐(PAO-SA)。聚α烯烃与马来酸酐的比率(“琥珀酸化比率”)可以为1:1至1:2。在一个实施方案中,琥珀酸化比率为1:1(“单琥珀酸化”)。在另一个实施方案中,琥珀酸化比率为1:2。可以理解的是,单琥珀酸化的聚烯烃和二琥珀酸化的聚烯烃的混合物将提供1:1至1:2的琥珀酸化比率。在一个实施方案中,琥珀酸化比率可以为1:1至1:1.5,或1:1至1.3。
本领域技术人员将理解并非存在于与马来酸酐的反应混合物中的所有聚合物都将反应形成酰化产物。聚合物向酰化产物的转化可以表示为1至2的数字,其中1的转化表示在反应的聚合物中,它仅与一摩尔的马来酸酐反应(形成单琥珀酸(mono-succan))。转化为2的酰化剂表明,每条反应的聚合物链上添加两个当量的马来酸酐(形成二琥珀酸(di-succan))。绝大多数制造的酰化剂包含单-和二-琥珀酸的混合物,使得转化率可以表示为1-2的数字,例如1.2、1.5或1.7。转化数越高,混合物中存在的二琥珀酸百分比越高。在这种情况下,转化率计算不包括未反应的聚合物。该转化率表示每个聚合物链与酰化剂反应的平均次数。
随后可以使PAO-SA与多胺、氨基醇和醇/多元醇中的一种或多种反应以形成聚α烯烃琥珀酰亚胺,包括二酰胺的聚α烯烃琥珀酰胺,聚α烯烃琥珀酰亚胺/酸,聚α烯烃琥珀酰亚胺酯,聚α烯烃琥珀酸二酯和聚α烯烃琥珀二酸,和聚α烯烃琥珀酸酯。合适的胺和醇化合物在下面更详细地描述。也可以考虑其他基于聚α烯烃的分散剂,例如聚α烯烃噁唑啉,聚α烯烃咪唑啉,聚α烯烃琥珀酰亚胺咪唑啉及其混合物。在US 2012/0264665中进一步描述了本公开中考虑的PAO种类,描述这种种类的部分通过引用并入本文。
分散剂还可以由通过与各种试剂中的任何一种的反应的常规方法进行后处理。这些是硼化合物(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。在一个实施方案中,将后处理的分散剂硼酸化。在一个实施方案中,将后处理的分散剂与二巯基噻二唑反应。在一个实施方案中,将后处理的分散剂与磷酸或亚磷酸反应。在一个实施方案中,将后处理的分散剂与对苯二甲酸和硼酸反应(如描述于美国专利申请US2009/0054278中,通过引用整体并入本文)。
分散剂添加剂包还包括第二分散剂。第二分散剂包含聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。聚异丁烯(“PIB”)琥珀酰亚胺分散剂可以是“常规的”PIB或高亚乙烯基PIB。常规聚烯烃和高亚乙烯基聚烯烃之间的差异可以参考PIB的生产来说明。在产生常规PIB的方法中,异丁烯在AlCl3的存在下聚合以产生主要包含三取代的烯烃(III)和四取代的烯烃(IV)端基的聚合物的混合物,其只有非常少量(例如,小于20%的)的链含有末端亚乙烯基(I)。在另一种方法中,异丁烯在BF3催化剂的存在下聚合以产生主要包含(例如,至少70%)末端亚乙烯基的聚合物的混合物,该亚乙烯基具有较少量的四取代的端基和其他结构。美国专利6,165,235中也描述了以替代方法生产的材料,有时称为“高亚乙烯基PIB”,该专利通过引用整体并入本文。在一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂是常规的基于聚异丁烯的分散剂。在另一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂为高或中等亚乙烯基琥珀酰亚胺分散剂。本文所用的基于聚异丁烯的分散剂是本领域公知的。
基于聚异丁烯的酰化剂可以通过“烯”或“热”反应与马来酸酐反应来制备/获得/可获得。在由B.C.Trivedi和B.C.Culbertson编辑并由普莱恩出版社(Plenum Press)于1982年出版的“马来酸酐(Maleic Anhydride)”的第147-149页中概述了“烯”反应机制和一般反应条件。通过包括“烯”反应的方法制备的基于聚异丁烯的分散剂可以包括在小于50摩尔%,或0至小于30摩尔%,或0至小于20摩尔%或0摩尔%的分散剂分子上存在碳环的分散剂。“烯”反应的反应温度可以为180℃至小于300℃,或200℃至250℃,或200℃至220℃。
分散剂也可以由氯辅助方法获得/可获得,通常涉及狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)化学,从而导致碳环键的形成。该方法是本领域技术人员已知的。氯辅助方法可以产生具有碳环的酰化剂,碳环以分子的50摩尔%或更多,或60至100摩尔%存在。热和氯辅助方法两者更详细地描述于美国专利号7,615,521第4-5栏以及制备实施例A和B中。
基于聚异丁烯的酰化剂也可以通过自由基方法制备/获得/可获得,其中酰化剂在自由基引发剂的存在下与聚异丁烯反应。这种自由基方法在本领域中是众所周知的,并且可以在另外的α-烯烃的存在下进行。
基于聚异丁烯的酰化剂可通过使聚异丁烯与酰化剂,即烯键式不饱和羰基化合物反应,以形成酰化的聚异丁烯,酰化的聚异丁烯可以进一步用胺或醇官能化以形成合适的分散剂。合适的酰化剂包括马来酸酐或其反应性等价物(例如酸或酯)、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐和肉桂酸以及其他烯键式不饱和酸,例如丙烯酸或甲基丙烯酸;及其反应等价物。在一个实施方案中,可以使聚异丁烯与马来酸酐反应以形成转化率为1-2的酰化产物。在一个实施方案中,单琥珀酸与胺反应,使得目标产物包含混合物,其中存在于酰化剂中的所有酸酐均已转化为酰亚胺。
基于聚异丁烯的分散剂的羰基与氮之比(CO:N比)可以为5:1至1:10、2:1至1:10,或2:1至1:5,或2:1至1:2。在一个实施方案中,分散剂中的CO:N之比可为2:1至1:10,或2:1至1:5,或2:1至1:2,或1:1.4至1:0.6。
基于聚异丁烯的分散剂还可以由通过与各种试剂中的任何一种的反应的常规方法进行后处理。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。在一个实施方案中,将后处理的分散剂硼酸化。在一个实施方案中,将后处理的分散剂为与二巯基噻二唑反应。在一个实施方案中,后处理的分散剂与磷酸或亚磷酸反应。在一个实施方案中,后处理的分散剂为与对苯二甲酸和硼酸反应(如描述于美国专利申请US2009/0054278中)。
在一种这样的后处理中,可以使用选自由以下组成的组的各种试剂中的一种或多种来使分散剂硼酸化:各种形式的硼酸(包括偏硼酸HBO2、原硼酸H3BO3和四硼酸H2B4O7)、氧化硼、三氧化硼和烷基硼酸盐。在一个实施方案中,硼酸化剂为硼酸,其可以单独使用,也可以与其他硼酸化剂组合使用。制备硼酸化分散剂的方法在本领域内是已知的。可以以使得它们包含0.1重量%至2.5重量%的硼,或0.1重量%至2.0重量%的硼,或0.2至1.5重量%的硼,或0.3至1.0重量%的硼的方式来制备硼酸化分散剂。
异丁烯聚合物的数均分子量(Mn)可以为500至3,000。在另一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂的Mn为700至2,000。在一个实施方案中,异丁烯聚合物的Mn为900至1,500。在另一个实施方案中,异丁烯聚合物的Mn为1,000至1,200。
用作第二分散剂的基于聚异丁烯的分散剂可进一步描述为具有TBN。在一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂的TBN为5至50。在另一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂的TBN为10至40。在又一个实施方案中,基于聚异丁烯的分散剂的TBN为15至30。
基于聚烯烃的分散剂和基于聚异丁烯的分散剂可以是脂族多胺的衍生物,或其混合物。脂族多胺可以是诸如亚乙基多胺、亚丙基多胺、亚丁基多胺或其混合物的脂族多胺。在一个实施方案中,脂族多胺可以是亚乙基多胺。在一个实施方案中,脂族多胺可以选自由以下组成的组:乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、多胺蒸馏釜底部物(still bottom)及其混合物。
基于聚烯烃的分散剂和基于聚异丁烯的分散剂可以是芳族胺、芳族多胺或它们的混合物的衍生物。芳族胺可以是4-氨基二苯胺(ADPA)(也被称为N-苯基苯二胺)、ADPA的衍生物(如在美国专利公开2011/0306528和2010/0298185中所述的)、硝基苯胺、氨基咔唑、氨基吲唑啉酮、氨基嘧啶、4-(4-硝基苯基偶氮)苯胺或其组合。在一个实施方案中,分散剂是芳族胺的衍生物,其中芳族胺具有至少三个非连续芳族环。
在一个实施方案中,多胺可以包含至少一个空间受阻胺基。在一个方面,多胺含有用于与酰化剂反应的伯氨基和至少一个其他位阻胺。在一个方面,多胺含有与聚烯烃取代的酰化剂反应的端伯胺部分和至少一个位阻胺,其中一个为端头基。“端头基”意指位阻胺部分位于伯胺部分的远端位置处(即,位于多胺的远端处)。
在一个方面,位阻多胺反应物符合下式:
Figure BDA0003123827390000091
其中R1独立地为含有2到10个碳原子(优选地2到6个)的直链或支链亚烃基部分;X为O或N(R2),其中R2独立地选自氢、经取代和未经取代的烃基(C1至C10烷基、C1至C10经羟基取代的烷基);n为0或1至10;R3和R4独立地表示含有5至30个碳原子的经取代或未经取代的烃基(可为脂环族和芳香族的),其条件是R3和R4中所含有的碳原子的总数为至少10;R3和R4与其所连接的氮原子一起表示含有至少4个碳原子的经取代或未经取代的单环或多环结构(非芳香族或芳香族的),其中所述环结构可选地含有至少一个额外杂原子(例如,选自O、N、S和羰基)(出于本文的目的,羰基将被定义为杂原子),其条件是当R2和R3与其所连接的氮原子一起表示含有4或5个碳原子的单环时,直接连接到所述氮原子的两个碳原子经含有1至5个碳原子的烃基部分取代。在一个方面,R3和R4独立地选自新戊基、2-乙基己基、2-丙基庚基、新癸基、月桂基、肉豆蔻基、硬脂基、异硬脂基、氢化椰油、氢化豆油和氢化动物脂。
第一分散剂和第二分散剂可以是聚醚胺或聚醚多胺的衍生物。典型的聚醚胺化合物包含至少一个醚单元并且将用至少一个胺部分进行链封端。聚醚多胺可以基于衍生自C2-C6环氧化物诸如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的聚合物。聚醚多胺的实例以
Figure BDA0003123827390000092
商标出售,并且可商购自Hunstman Corporation。
在一个实施方案中,第二分散剂是聚异丁烯琥珀酰亚胺。在另一个实施方案中,第二分散剂是单琥珀酸化的聚异丁烯琥珀酰亚胺。
本公开的润滑组合物可以包含2至20重量%的分散剂添加剂包。在一些实施方案中,润滑组合物包含2至15重量%的分散剂添加剂包。在其他实施方案中,润滑组合物包含2至10重量%的分散剂添加剂包。在一些实施方案中,润滑组合物包含2至8重量%的分散剂添加剂包。在其他实施方案中,润滑组合物包含4至8重量%的分散剂添加剂包。
分散剂添加剂包可以包含1至19重量%的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂(第一分散剂)和1至19重量%的基于聚异丁烯的分散剂(第二分散剂)。在另一个实施方案中,分散剂添加剂包包含2至8重量%的第一分散剂和1至6重量%的第二分散剂。在一个实施方案中,第一分散剂是存在于润滑组合物中的聚癸烯琥珀酰亚胺,其量为2至8重量%,并且第二分散剂是以2至6重量%的量存在的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
本文公开的润滑组合物包括分散剂添加剂包,其包括3:1至1:3的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂和基于酰化的聚异丁烯的分散剂的重量比的基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与基于酰化的聚异丁烯的分散剂。在一个实施方案中,该比率是2∶1至1:2。在另一个实施方案中,该比率是3:2至2:3。
包括分散剂添加剂包的润滑组合物在100℃下的运动粘度为5至12cSt(mm2/s),并且在40℃下的运动粘度为40至50cSt(mm 2/s)。在另一个实施方案中,包括分散剂添加剂包的润滑组合物具有在100℃下为6至10cSt(mm2/s)的运动粘度和在40℃下为40至47cSt(mm2/s)的运动粘度。
包括分散剂添加剂包的润滑组合物具有根据ASTM D4683在150℃下测量的小于3mPa·s的高温、高剪切粘度(HTHS)。在一个实施方案中,HTHS粘度小于2.6mPa-s。在一个实施方案中,润滑组合物的HTHS粘度小于2.1mPa-s。
包括分散剂添加剂包的润滑组合物的TBN为4至14mg KOH/g。在另一个实施方案中,润滑TBN为5至10或6至8mg KOH/g。
配方添加剂:
除了本文公开的分散剂添加剂包之外,本公开的润滑组合物还可以包含如下所述的一种或多种添加剂。
抗磨剂
抗磨剂包括含磷化合物以及无磷化合物。
含磷抗磨剂对于本领域技术人员是众所周知的,并且包括金属二烷基(二硫代)磷酸盐、烃基亚磷酸盐、烃基膦、烃基膦酸盐、烷基磷酸酯、(烷基)磷酸胺盐或(烷基)磷酸铵盐及其组合。
在一个实施方案中,含磷抗磨剂可以是金属二烷基二硫代磷酸盐,其可以包括二烷基二硫代磷酸锌。这样的锌盐通常被称为二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)或简称为二硫代磷酸锌(ZDP)。它们是润滑剂配方领域的技术人员众所周知且可容易获得的。其他二烷基二硫代磷酸锌可以描述为一级二烷基二硫代磷酸锌或二级二烷基二硫代磷酸锌,其取决于其制备中所用的醇的结构。在一些实施方案中,本发明组合物可以包括一级二烷基二硫代磷酸锌。在一些实施方案中,组合物包括二级二烷基二硫代磷酸锌。在一些实施方案中,组合物包括伯和仲二烷基二硫代磷酸锌的混合物。在一些实施方案中,组分(b)是伯和仲二烷基二硫代磷酸锌的混合物,其中伯二烷基二硫代磷酸锌与仲二烷基二硫代磷酸锌的比率(以重量基准)为至少1:1,或甚至至少1:1.2,或甚至至少1:1.5或1:2,或1:10。
合适的金属二烷基二硫代磷酸盐的实例包括下式的金属盐:
Figure BDA0003123827390000111
其中R1和R2独立地为包含3至24个碳原子,或3至12个碳原子,或3至8个碳原子的烃基基团;M是具有n价的金属且一般包括锌、铜、铁、钴、锑、锰及其组合。在一个实施方案中,R1和R2是包含3至8个碳原子的仲脂族烃基基团,并且M是锌。
ZDDP可以以向润滑组合物递送0.01重量%至0.12重量%的磷的量存在于组合物中。ZDDP可以以向组合物递送至少100ppm,或至少300ppm,或至少500ppm的磷最多至向组合物递送不多于1200ppm,或不多于1000ppm,或不多于800ppm的磷的量存在。
在一个实施方案中,含磷抗磨剂可以是无锌的磷化合物。无锌的磷抗磨剂可以包含硫或者可以是无硫的。无硫含磷抗磨剂包括烃基亚磷酸盐、烃基膦、烃基膦酸盐、烷基磷酸酯、磷酸胺盐或磷酸铵盐或其混合物。
在一个实施方案中,抗磨剂可以是无磷化合物。合适的无磷抗磨剂的实例包括:钛化合物、羟基-羧酸衍生物诸如酯、酰胺、酰亚胺或胺或铵盐、硫化烯烃、含(硫代)氨基甲酸酯的化合物诸如(硫代)氨基甲酸酯、(硫代)氨基甲酸酯酰胺、(硫代)氨基甲酸酯醚、亚烷基偶联的(硫代)氨基甲酸酯以及双(S-烷基(二硫代)氨甲酰基)二硫化物。合适的羟基-羧酸衍生物包括酒石酸衍生物、苹果酸衍生物、柠檬酸衍生物、乙醇酸衍生物、乳酸衍生物及苦杏仁酸衍生物。
在一个实施方案中,抗磨剂可以包括如国际公开WO 2006/044411或加拿大专利CA1 183 125中公开的酒石酸盐或酒石酰亚胺。酒石酸盐或酒石酰亚胺可以包含烷基酯基团,其中烷基基团上的碳原子的总和为至少8个。在一个实施方案中,抗磨剂可以包括如在美国专利申请20050198894中公开的柠檬酸盐。
抗磨剂可以由下式表示:
Figure BDA0003123827390000121
其中Y和Y’独立地为-O-、>NH、>NR3,或通过使Y和Y’基团两者结合在一起并且在两个>C=O基团之间形成R1-N<基团而形成的酰亚胺基团;X独立地为-Z-O-Z’-、>CH2、>CHR4、>CR4R5、>C(OH)(CO2R2)、>C(CO2R2)2或>CHOR6;Z和Z’独立地为>CH2、>CHR4、>CR4R5、>C(OH)(CO2R2)或>CHOR6;n是0至10,前提是当n=1时,X不是>CH2,以及当n=2时,X’均不是>CH2;m是0或1;R1独立地为氢或烃基基团,通常包含1至150个碳原子,前提是当R1是氢时,m是0,并且n大于或等于1;R2是烃基基团,通常包含1至150个碳原子;R3、R4和R5独立地为烃基基团;并且R6是氢或烃基基团,通常包含1至150个碳原子。
无磷抗磨剂可以以润滑组合物的0重量%至3重量%,或0.1重量%至1.5重量%,或0.5重量%至1.1重量%存在。
含磷、无磷或混合物的抗磨剂可以以润滑组合物的0.15重量%至6重量%,或0.2重量%至3.0重量%,或0.5重量%至1.5重量%存在。
另一个类别的添加剂包括油溶性钛化合物,如公开于US 7,727,943和US2006/0014651中。油溶性钛化合物可以充当抗磨剂、摩擦调节剂、抗氧化剂、沉积控制添加剂,或这些功能中不止一个。在一个实施方案中,油溶性钛化合物为钛(IV)醇盐。烷醇钛由一元醇、多元醇或其混合物形成。一元烷醇可具有2到16,或3到10个碳原子。在一个实施方案中,钛醇盐为异丙醇钛(IV)。在一个实施方案中,烷醇钛为2-乙基己醇钛(IV)。在一个实施方案中,钛化合物包括邻位1,2-二醇或多元醇的醇盐。在一个实施方案中,1,2-邻二醇包含丙三醇的脂肪酸单酯,通常脂肪酸为油酸。
无灰抗氧化剂
本组合物可以包括无灰抗氧化剂。无灰抗氧化剂可以包括以下中的一种或多种:芳基胺、二芳基胺、烷基化芳基胺、烷基化二芳基胺、苯酚、受阻酚、硫化烯烃或其混合物。在一个实施方案中,润滑组合物包括抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂可以以润滑组合物的1.2重量%至7重量%,或1.2重量%至6重量%,或1.5重量%至5重量%存在。
二芳基胺或烷基化二芳基胺可以是苯基-α-萘胺(PANA)、烷基化二苯胺或烷基化苯基萘胺或其混合物。烷基化二苯胺可以包括二壬基化二苯胺、壬基二苯胺、辛基二苯胺、二辛基化二苯胺、二癸基化二苯胺、癸基二苯胺及其混合物。在一个实施方案中,二苯胺可以包括壬基二苯胺、二壬基二苯胺、辛基二苯胺、二辛基二苯胺或其混合物。在一个实施方案中,烷基化二苯胺可以包括壬基二苯胺或二壬基二苯胺。烷基化二芳基胺可以包括辛基、二辛基、壬基、二壬基、癸基或二癸基苯基萘胺。
二芳基胺抗氧化剂可以以按重量基准该润滑组合物的0.1%至10%、0.35%至5%或甚至0.5%至2%存在。
酚类抗氧化剂可以是简单的烷基酚、受阻酚或偶联的酚类化合物。
受阻酚抗氧化剂通常包含仲丁基和/或叔丁基基团作为空间位阻基团。苯酚基团可以进一步被烃基基团(通常为直链或支链烷基)和/或连接到第二芳族基团的桥接基团取代。合适的受阻酚抗氧化剂的实例包括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、4-十二烷基-2,6-二-叔丁基苯酚或3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸丁酯。在一个实施方案中,受阻酚抗氧化剂可以是酯,并且可以包括例如来自汽巴(Ciba)的IrganoxTML-135。
偶联的苯酚通常包含与亚烷基基团偶联的两个烷基苯酚以形成双酚化合物。合适的偶联的苯酚化合物的实例包括4,4'-亚甲基双-(2,6-二叔丁基苯酚)、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚、2,2'-双-(6-叔丁基-4-庚基苯酚);4,4'-双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)以及2,2'-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)。
苯酚可以包括多羟基芳族化合物及它们的衍生物。合适的多羟基芳族化合物的实例包括没食子酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸、3,5-二羟基萘甲酸、3,7-二羟基萘甲酸的酯和酰胺,以及其混合物。
在一个实施方案中,酚类抗氧化剂包括受阻酚。在另一个实施方案中,受阻酚衍生自2,6-二叔丁基苯酚。
在一个实施方案中,润滑组合物包括酚类抗氧化剂,所述酚类抗氧化剂在润滑组合物的0.01重量%至5重量%,或0.1重量%至4重量%,或0.2重量%至3wt%,或0.5重量%至2重量%的范围内。
硫化烯烃是众所周知的商业材料,且基本上无氮即不包含氮官能团的硫化烯烃是容易获得的。可以被硫化的烯烃化合物在性质上是多种多样的。它们包含至少一个烯烃双键,其被定义为非芳族双键;即,连接两个脂族碳原子的双键。这些材料通常具有具有1至10个硫原子,例如1至4个或1至2个硫原子的硫键。合适的硫化烯烃包括含有10至22个碳原子的硫化α烯烃、硫化异丁烯、硫化二异丁烯、4-碳丁氧基环己烯及其组合。
无灰抗氧化剂可以单独或组合使用。在一个实施方案中,两种或更多种不同的抗氧化剂组合使用,使得至少两种抗氧化剂中的每种有至少0.1重量%,并且其中无灰抗氧化剂的组合量是1.2至7重量%。在一个实施方案中,每种无灰抗氧化剂可以有至少0.25至3重量%。
含金属洗涤剂
含金属洗涤剂是本领域内众所周知的。它们一般由酸性有机底物的金属盐,尤其是碱金属和碱土金属盐组成。含金属洗涤剂可以是中性的,即金属和底物的化学计量的盐,也称为中性皂或皂,或者是过碱性的。
金属过碱性洗涤剂,或者称为过碱性洗涤剂、含金属的过碱性洗涤剂或超碱性盐,其特征在于,根据金属与特定的酸性有机化合物(即与金属反应的底物)的化学计量,金属含量超过了中和所必需的金属含量。过碱性洗涤剂可以包括以下中的一种或多种:不含硫的酚盐、含硫的酚盐、磺酸盐、水杨酸盐及其混合物。
过量金属的量常常以底物与金属比率表示。在现有技术以及本文中使用的术语“金属比率”用于定义过碱性盐中金属的总化学当量与盐中金属的化学当量的比率,根据已知的化学反应性以及两种反应物的化学计量,预期这是由将是过碱性的烃基取代的有机酸、烃基取代的苯酚或其混合物与碱性金属化合物之间的反应引起的。因此,在正盐或中性盐(即皂)中,金属比率是一,而在过碱性盐中,金属比率大于一,特别地大于1.3。过碱性金属洗涤剂可以具有5至30的金属比率,或7至22的金属比率,或至少11的金属比率。
含金属洗涤剂还可以包括与混合表面活性剂体系形成的“杂合”洗涤剂,包括酚盐和/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、磺酸盐-酚盐-水杨酸盐,如例如在美国专利6,429,178;6,429,179;6,153,565;以及6,281,179中所述的。在例如使用杂合磺酸盐/酚盐洗涤剂的情况下,杂合洗涤剂将被视为相当于分别引入相同量的酚盐和磺酸盐皂的不同的酚盐和磺酸盐洗涤剂的量。过碱性酚盐与水杨酸盐通常具有的总碱值是180至450TBN。过碱性磺酸盐通常具有的总碱值是250至600或300至500。过碱性洗涤剂是本领域内已知的。
烷基苯酚通常用作过碱性洗涤剂中的组成和/或构造单元(building block)。烷基苯酚可以用于制备酚盐、水杨酸盐、柳叶酸盐(salixarate)或水杨苷清洁剂或其混合物。合适的烷基苯酚可以包括对位取代的烃基苯酚。烃基可以是具有1至60个碳原子、8至40个碳原子、10至24个碳原子、12至20个碳原子或16至24个碳原子的直链或支链脂肪族基团。在一个实施方案中,烷基苯酚过碱性洗涤剂由不含或基本上不含(即,包含小于0.1重量%)对十二烷基苯酚的烷基苯酚或其混合物制备。在一个实施方案中,润滑组合物包含小于0.3重量%的烷基苯酚、小于0.1重量%的烷基苯酚或小于0.05重量%的烷基苯酚。
过碱性含金属洗涤剂可以是碱金属或碱土金属盐。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂可以是酚盐、含硫酚盐、磺酸盐、沙柳酸盐和水杨酸盐的钠盐、钙盐、镁盐或其混合物。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂是钙洗涤剂、镁洗涤剂或其混合物。在一个实施方案中,过碱性钙洗涤剂可以以向润滑组合物递送按重量计至少500ppm的钙且按重量计不大于3000ppm的钙,或按重量计至少1000ppm的钙,或按重量计至少2000ppm的钙,或按重量计不大于2500ppm的钙的量存在。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂可以以向润滑组合物递送按重量计不大于500ppm的镁的量存在,或按重量计不大于330ppm,或按重量计不大于125ppm,或按重量计不大于45ppm。在一个实施方案中,润滑组合物基本上不含(即包含小于10ppm)由过碱性洗涤剂产生的镁。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂可以以向润滑组合物递送按重量计至少200ppm的镁,或按重量计至少450ppm的镁,或按重量计至少700ppm的镁的量存在。在一个实施方案中,在润滑组合物中可以存在含钙和镁两者的洗涤剂。可以存在使得钙与镁的重量比率是10:1至1:10,或8:3至4:5,或1:1至1:3的钙和镁洗涤剂。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂不含钠或基本上不含钠。
在一个实施方案中,磺酸盐洗涤剂可以主要是具有的金属比率为至少8的直链烷基苯磺酸盐洗涤剂,如美国专利公开2005/065045(并以US 7,407,919授权)第[0026]至[0037]段所述的。直链烷基苯磺酸盐洗涤剂可特别地用于辅助提高燃油经济性。直链烷基基团可以沿烷基基团的直链的任何位置附连至苯环,但是通常在直链的2位、3位或4位,并且在一些情况下,主要在2位,产生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过碱性水杨酸盐洗涤剂。对烷基苯酚的羰基化(也称为羧基化)在包括美国专利8,399,388的许多参考文献中都有描述。羰基化后可以接着进行过碱化以形成过碱性水杨酸盐洗涤剂。合适的对烷基苯酚包括具有1至60个碳原子的直链和/或支链烃基基团的那些。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,如在美国专利7,009,072中所述的。以这种方式制备的水杨酸盐洗涤剂可以由包含6至50个碳原子、10至30个碳原子或14至24个碳原子的直链和/或支链烷基化剂(通常是1-烯烃)制备。在一个实施方案中,过碱性洗涤剂是水杨酸盐洗涤剂。在一个实施方案中,水杨酸盐洗涤剂不含未反应的对烷基苯酚(即包含小于0.1重量%)。在一个实施方案中,通过水杨酸的烷基化来制备水杨酸盐洗涤剂。
含金属过碱性洗涤剂可以以0.2重量%至15重量%,或0.3重量%至10重量%,或0.3重量%至8重量%,或0.4重量%至3重量%存在。例如,在重负荷柴油发动机中,洗涤剂可以以润滑组合物的2重量%至3重量%存在。对于乘用车发动机,洗涤剂可以以润滑组合物的0.2重量%至1重量%存在。
含金属洗涤剂向润滑组合物贡献硫酸化灰分。硫酸化灰分可以由ASTM D874测定。在一个实施方案中,润滑组合物包括向总组合物递送至少0.4重量%的硫酸化灰分的量的含金属洗涤剂。在另一个实施方案中,含金属洗涤剂以向润滑组合物递送至少0.6重量%的硫酸化灰分,或至少0.75重量%的硫酸化灰分,或甚至至少0.9重量%的硫酸化灰分的量存在。在一个实施方案中,含金属过碱性洗涤剂以向润滑组合物递送0.1重量%至0.8重量%的硫酸化灰分的量存在。
除了灰分和TBN以外,过碱性洗涤剂还向润滑组合物贡献洗涤剂皂,也称为中性洗涤剂盐。皂是底物的金属盐,可以在润滑组合物中充当表面活性剂。在一个实施方案中,润滑组合物包括0.05重量%至1.5重量%的洗涤剂皂,或0.1重量%至0.9重量%的洗涤剂皂。在一个实施方案中,润滑组合物包含不大于0.5重量%的洗涤剂皂。过碱性洗涤剂可以具有的灰分:皂的重量比率为5:1至1:2.3,或3.5:1至1:2,或2.9:1至1:1:7。
润滑组合物可以包含不同于本发明的分散剂的分散剂。分散剂可以是Mannich分散剂或它们的混合物。
聚合物粘度改进剂
润滑组合物可以包含聚合物粘度改进剂、不同于本发明的分散剂粘度改进剂或其组合。一般可以将分散剂粘度改进剂理解为类似于聚合物粘度改进剂那样的聚合物的官能化即衍生化形式。
聚合物粘度改进剂可以是烯烃(共)聚合物、聚(甲基)丙烯酸酯(PMA)或其混合物。在一个实施方案中,聚合物粘度改进剂是烯烃(共)聚合物。
烯烃聚合物可以衍生自异丁烯或异戊二烯。在一个实施方案中,烯烃聚合物由乙烯和在C3-C10α-单烯烃范围内的更高级烯烃制备,例如烯烃聚合物可以由乙烯和丙烯制备。
在一个实施方案中,烯烃聚合物可以是以下的聚合物:15至80摩尔%的乙烯,例如30mol%至70mol%乙烯,和20至85摩尔%的C3至C10单烯烃,诸如丙烯,例如30至70mol%丙烯或更高级单烯烃。还可以使用烯烃共聚物的三元共聚物变体,并且其可以包含最多达15mol%的非共轭二烯或三烯。非共轭二烯或三烯可以具有5至约14个碳原子。非共轭二烯或三烯单体的特征可以在于在结构中存在乙烯基基团,并且可以包括环状化合物和双环化合物。代表性二烯包括1,4-己二烯、1,4-环己二烯、二环戊二烯、5-亚乙基-2-降冰片烯、5-亚甲基-2-降冰片烯、1,5-庚二烯和1,6-辛二烯。
在一个实施方案中,烯烃共聚物可以是乙烯、丙烯和丁烯的共聚物。可以通过聚合包括乙烯、丙烯和丁烯的单体的混合物来制备聚合物。这些聚合物可以被称为共聚物或三元共聚物。三元共聚物可以包括约5mol%至约20mol%,或约5mol%至约10mol%的衍生自乙烯的结构单元;约60mol%至约90mol%,或约60mol%至约75mol%的衍生自丙烯的结构单元;以及约5mol%至约30mol%,或约15mol%至约30mol%的衍生自丁烯的结构单元。丁烯可以包括任何异构体或其混合物,诸如正丁烯、异丁烯或其混合物。丁烯可以包括丁烯-1。商业来源的丁烯可以包括丁烯-1以及丁烯-2和丁二烯。丁烯可以包括丁烯-1和异丁烯的混合物,其中丁烯-1与异丁烯的重量比率为约1:0.1或更小。丁烯可以包括丁烯-1,并且不含或基本上不含异丁烯。
在一个实施方案中,烯烃共聚物可以是乙烯和丁烯的共聚物。可以通过聚合包括乙烯和丁烯的单体的混合物来制备聚合物,其中单体组合物不含或基本上不含丙烯单体(即,包含小于1重量%的有意添加的单体)。共聚物可以包括30至50mol%的衍生自丁烯的结构单元;以及约50mol%至70mol%的衍生自乙烯的结构单元。丁烯可以包括丁烯-1和异丁烯的混合物,其中丁烯-1与异丁烯的重量比率为约1:0.1或更小。丁烯可以包括丁烯-1,并且不含或基本上不含异丁烯。
有用的烯烃聚合物,尤其是乙烯-α-烯烃共聚物具有的数均分子量在4500至500,000,例如5000至100,000,或7500至60,000,或8000至45,000的范围内。
官能化乙烯-α-烯烃共聚物的形成在本领域内是众所周知的,例如描述于美国专利US 7,790,661第2栏第48行至第10栏第38行中的那些。类似的官能化乙烯-α-烯烃共聚物的其他详细描述见于国际公开WO2006/015130或美国专利4,863,623;6,107,257;6,107,258;6,117,825和US 7,790,661。在一个实施方案中,官能化乙烯-α-烯烃共聚物可以包括描述于美国专利4,863,623(参见第2栏第15行至第3栏第52行)或国际公开WO2006/015130(参见第2页第[0008]段,以及制备性实施例描述于第[0065]至[0073]段)中的那些。
在一个实施方案中,润滑组合物包括分散剂粘度改进剂(DVM)。DVM可以包括已经通过添加极性部分而改性的烯烃聚合物。
通过添加极性部分对聚合物进行改性来官能化烯烃聚合物。在一种有用的实施方案中,官能化共聚物是接枝有酰化剂的烯烃聚合物的反应产物。在一个实施方案中,酰化剂可以是烯属不饱和酰化剂。有用的酰化剂通常是具有至少一个烯键(在反应之前)和至少一个例如两个羧酸(或其酸酐)基团或通过氧化或水解可转换成所述羧基基团的极性基团的α,β不饱和化合物。酰化剂接枝到烯烃聚合物上以得到两个羧酸官能团。有用的酰化剂的实例包括马来酸酐、氯马来酸酐、衣康酸酐或其反应性等价物,例如相应的二羧酸,诸如马来酸、富马酸、肉桂酸、(甲基)丙烯酸、这些化合物的酯和这些化合物的酰氯。
在一个实施方案中,官能化乙烯-α-烯烃共聚物包括接枝有进一步用烃基胺、烃基醇基团、氨基或羟基封端的聚醚化合物官能化的酰基基团的烯烃共聚物,以及其混合物。
可以通过使烯烃共聚物(通常是乙烯-α-烯烃共聚物,诸如乙烯-丙烯共聚物)与酰化剂(通常是马来酸酐)以及具有伯或仲氨基基团的烃基胺反应来将胺官能团加到烯烃聚合物。在一个实施方案中,烃基胺可以选自芳族胺、脂族胺及其混合物。
在一个实施方案中,烃基胺组分可以包含至少一种芳族胺,所述芳族胺包含至少一个能够与所述酰基基团缩合以提供侧基的氨基基团和至少一个包含至少一个氮、氧或硫原子的附加基团,其中所述芳族胺选自由以下组成的组:(i)硝基取代的苯胺,(ii)包括通过以下连接的两个芳族部分的胺:C(O)NR-基团、-C(O)O-基团、-O-基团、N=N-基团或-SO2-基团,其中R是氢或烃基,所述芳族部分中的一个具有所述可缩合氨基基团,(iii)氨基喹啉,(iv)氨基苯并咪唑,(v)N,N-二烷基苯二胺,(vi)氨基二苯胺(也是N-苯基-苯二胺),以及(vii)环取代的苄胺。
在另一个实施方案中,加到官能化乙烯-α-烯烃共聚物的极性部分可以衍生自烃基醇基团,其包含至少一个能够与所述酰基基团缩合以提供侧基的羟基基团以及至少一个包含至少一个氮、氧或硫原子的附加基团。可以通过使烯烃共聚物与酰化剂(通常为马来酸酐)以及烃基醇反应将醇官能团加到烯烃聚合物。烃基醇可以是多元醇化合物。合适的烃基多元醇包括乙二醇和丙二醇、三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇及其混合物。
在另一个实施方案中,加到官能化乙烯-α-烯烃共聚物的极性部分可以是胺封端的聚醚化合物、羟基封端的聚醚化合物及其混合物。羟基封端或胺封端的聚醚可以选自包括以下的组:聚乙二醇,聚丙二醇,包含衍生自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其一些组合的单元的一种或多种胺封端的聚醚化合物的混合物,或其一些组合。合适的聚醚化合物包括
Figure BDA0003123827390000191
品系的聚亚烷基二醇化合物、可从陶氏化学(Dow Chemical)获得的UCONTM OSP品系的聚醚化合物、可从亨斯迈获得的
Figure BDA0003123827390000192
品系的聚醚胺。
在一个实施方案中,润滑组合物可以包括聚(甲基)丙烯酸酯聚合物粘度改进剂。本文所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”及其同源词意指甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯,如将容易理解的。
在一个实施方案中,由包括具有不同长度的烷基基团的(甲基)丙烯酸酯单体的单体混合物来制备聚(甲基)丙烯酸酯聚合物。(甲基)丙烯酸酯单体可以包含是直链或支链基团的烷基基团。烷基基团可以包含1至24个碳原子,例如1至20个碳原子。
本文所述的聚(甲基)丙烯酸酯聚合物是由衍生自饱和醇的单体形成的,诸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲基戊酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚酯、(甲基)丙烯酸2-丁基辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基庚酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸5-异丙基十七烷基酯、(甲基)丙烯酸4-叔丁基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸5-乙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯,衍生自不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯,诸如(甲基)丙烯酸油基酯;以及(甲基)丙烯酸环烷基酯,诸如(甲基)丙烯酸3-乙烯基-2-丁基环己酯或(甲基)丙烯酸冰片基酯。
单体的其他实例包括具有长链醇衍生基团的(甲基)丙烯酸烷基酯,其可以例如通过(甲基)丙烯酸(通过直接酯化)或(甲基)丙烯酸甲酯(通过酯交换)与长链脂肪醇的反应获得,其中一般获得酯诸如(甲基)丙烯酸酯与具有各种链长度的醇基团的反应混合物。这些脂肪醇包括孟山都公司(Monsanto)的Oxo
Figure BDA0003123827390000193
7911、Oxo
Figure BDA0003123827390000194
7900和Oxo
Figure BDA0003123827390000195
1100;英国化学工业公司(ICI)的
Figure BDA0003123827390000196
79;康迪雅公司(Condea)(现为沙索(Sasol))的
Figure BDA0003123827390000201
1620、
Figure BDA0003123827390000202
610和
Figure BDA0003123827390000203
810;乙基公司(Ethyl Corporation)的
Figure BDA0003123827390000204
610和
Figure BDA0003123827390000205
810;壳牌股份公司(Shell AG)的
Figure BDA0003123827390000206
79、
Figure BDA0003123827390000207
911和
Figure BDA0003123827390000208
25L;米兰奥古斯塔康迪雅公司(Condea Augusta,Milan)的
Figure BDA0003123827390000209
125;汉高公司(Henkel KGaA)(现为科宁(Cognis))的
Figure BDA00031238273900002010
Figure BDA00031238273900002011
以及尤金柯尔曼(Ugine Kuhlmann)的
Figure BDA00031238273900002012
7-11和
Figure BDA00031238273900002013
91。
在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯聚合物包括分散剂单体;分散剂单体包括可以与(甲基)丙烯酸酯单体共聚合并且包含除了(甲基)丙烯酸酯的羰基基团之外的一个或多个杂原子的那些单体。分散剂单体可以包含含氮基团、含氧基团或其混合物。
含氧化合物可以包括(甲基)丙烯酸羟烷基酯诸如(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-二羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,5-二甲基-1,6-己二醇酯、(甲基)丙烯酸1,10-癸二醇酯、含羰基的(甲基)丙烯酸酯诸如(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基甲酯、(甲基)丙烯酸噁唑烷基乙酯、N-(甲基丙烯酰氧基)甲酰胺、(甲基)丙烯酸丙酮基酯、N-甲基丙烯酰基吗啉、N-甲基丙烯酰基-2-吡咯烷酮、N-(2-甲基丙烯酰基-氧基乙基)-2-吡咯烷酮、N-(3-甲基丙烯酰氧基丙基)-2-吡咯烷酮、N-(2-甲基丙烯酰氧基十五烷基)-2-吡咯烷酮、N-(3-甲基丙烯酰氧基-十七烷基)-2-吡咯烷酮;二(甲基)丙烯酸二醇酯诸如(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、(甲基)丙烯酸2-丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙氧基甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯,或其混合物。
含氮化合物可以是(甲基)丙烯酰胺或含氮(甲基)丙烯酸酯单体。合适的含氮化合物的实例包括N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基碳酰胺诸如N-乙烯基甲酰胺、乙烯基吡啶、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基丙酰胺、N-乙烯基羟基-乙酰胺、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEA)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)、二甲基氨基丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基丙酯(DMAPMA)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、二甲基-氨基丙基甲基丙烯酰胺、二甲基氨基乙基丙烯酰胺或其混合物。
分散剂单体可以以(甲基)丙烯酸酯聚合物的单体组合物的最多达5mol%的量存在。在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯以聚合物组合物的0至5mol%、0.5至4mol%或0.8至3mol%的量存在。在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯不含或基本上不含分散剂单体。
在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯包括嵌段共聚物或递变嵌段共聚物。嵌段共聚物由包括一种或多种(甲基)丙烯酸酯单体的单体混合物形成,其中例如第一(甲基)丙烯酸酯单体形成的聚合物的离散嵌段连接到由第二(甲基)丙烯酸酯单体形成的聚合物的第二离散嵌段。虽然嵌段共聚物具有由在单体混合物中的单体形成的基本上离散嵌段,但是递变嵌段共聚物在一端可以由相对纯的第一单体构成,以及在另一端由相对纯的第二单体构成。递变嵌段共聚物的中间更多地是两种单体的梯度组合物。
在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯聚合物(P)是嵌段或递变嵌段共聚物,其包括在基础油中不可溶或基本上不可溶的至少一种聚合物嵌段(B1)以及在基础油中可溶或基本上可溶的第二聚合物嵌段(B2)。
在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯聚合物可以具有选自直链、支链、超支链、交联、星形(也被称为“放射状”)或其组合的构造。星形或放射状是指多臂聚合物。这类聚合物包括包含3个或更多个臂或支链的含(甲基)丙烯酸酯的聚合物,在一些实施方案中,其含有至少约20,或至少50或100或200或350或500或1000个碳原子。臂一般附接到充当“芯”或“偶合剂”的多价有机部分。多臂聚合物可以被称为放射状或星形聚合物,或甚至“梳状”聚合物,或另外具有多个如本文所描述的臂或支链的聚合物。
无规、嵌段或其他形式的直链聚(甲基)丙烯酸酯可以具有1000至400,000道尔顿、1000至150,000道尔顿或15,000至100,000道尔顿的重量平均分子量(Mw)。在一个实施方案中,聚(甲基)丙烯酸酯可以是具有的Mw是5,000至40,000道尔顿或10,000至30,000道尔顿的直链嵌段共聚物。
放射状、交联或星形共聚物可以衍生自具有如上文所述的分子量的直链无规或二嵌段共聚物。星形聚合物可以具有的重均分子量是10,000至1,500,000道尔顿,或40,000至1,000,000道尔顿,或300,000至850,000道尔顿。
在一个实施方案中,润滑组合物可以包含乙烯基芳族二烯共聚物。乙烯基芳族二烯共聚物可以是线性或径向嵌段共聚物。在一个实施方案中,乙烯基芳族二烯共聚物可以是氢化的苯乙烯-(共轭二烯)嵌段共聚物。
在不同的实施方案中,嵌段共聚物可以是氢化的苯乙烯-丁二烯共聚物或氢化的苯乙烯-异戊二烯共聚物。两种嵌段共聚物都是本领域已知的,并且例如在关于氢化的苯乙烯-丁二烯的EP 2 001 983A(Price等人)中和在关于氢化苯乙烯-异戊二烯的美国专利号5,490,945(Smith等人)中公开。
氢化的苯乙烯-丁二烯共聚物的丁二烯嵌段可以通过1,2-加成或1,4-加成而制备,如EP 2 001 983A中所公开的,优选1,2-加成。使用1,2-加成导致丁二烯嵌段具有20摩尔%至80摩尔%,或25摩尔%至75摩尔%,或30摩尔%至70摩尔%,或40摩尔%至65摩尔%的支链烷基的重复单元,由于最初形成的侧基不饱和或乙烯基在氢化后变成烷基支链。
润滑组合物可以包括0.05重量%至2重量%,或0.08重量%至1.8重量%,或0.1至1.2重量%的如本文所述的一种或多种聚合物粘度改进剂和/或分散剂粘度改进剂。
其他添加剂
本文公开的组合物的各种实施方案可以任选地包括一种或多种其他性能添加剂。这些其他性能添加剂可以包括一种或多种金属钝化剂、摩擦改进剂、腐蚀抑制剂、极压剂、泡沫抑制剂、反乳化剂、降凝剂、密封膨胀剂及其任何组合或混合物。通常,全配方润滑油将包含这些性能添加剂中的一种或多种,并且通常包含一套多种性能添加剂。然而,基于润滑组合物的应用,这样的性能添加剂被包括在内,并且鉴于该公开,特定的性能添加剂及其治疗率对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
在一个实施方案中,润滑组合物进一步包括摩擦改进剂。摩擦改进剂的实例包括胺的长链脂肪酸衍生物、脂肪酯或环氧化物;脂肪咪唑啉,诸如羧酸与聚亚烷基多胺的缩合产物;烷基磷酸的胺盐;酒石酸脂肪烷基酯;脂肪烷基酒石酰亚胺;或脂肪烷基酒石酰胺。本文所用的术语脂肪可以意指具有C8-22直链烷基基团。
摩擦改进剂还可以涵盖诸如硫化脂肪化合物和烯烃、二烷基二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼、多元醇的葵花油或单酯以及脂族羧酸的材料。
在一个实施方案中,摩擦改进剂可以选自由以下组成的组:胺的长链脂肪酸衍生物、长链脂肪酯或长链脂肪环氧化物;脂肪咪唑啉;烷基磷酸的胺盐;酒石酸脂肪烷基酯;脂肪烷基酒石酰亚胺;以及脂肪烷基酒石酰胺。摩擦改进剂可以以润滑组合物的0重量%至6重量%,或0.05重量%至4重量%,或0.1重量%至2重量%存在。
在一个实施方案中,摩擦改进剂可以是长链脂肪酸酯。在另一个实施方案中,长链脂肪酸酯可以是单酯或二酯或其混合物,并且在另一个实施方案中,长链脂肪酸酯可以是甘油三酯。
在一个实施方案中,润滑组合物可以进一步包括钼化合物。钼化合物可以选自由以下组成的组:二烷基二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼、钼化合物的胺盐及其混合物。钼化合物可以向润滑组合物提供0至1000ppm,或5至1000ppm,或10至750ppm,或5ppm至300ppm,或20ppm至250ppm的钼。
其他添加剂诸如腐蚀抑制剂包括描述于作为WO2006/047486公开的美国申请US05/038319的第5至8段中的那些、辛基辛酰胺、十二碳烯基琥珀酸或酸酐和脂肪酸诸如油酸与多胺的缩合产物。在一个实施方案中,腐蚀抑制剂包括
Figure BDA0003123827390000221
(陶氏化学公司的注册商标)腐蚀抑制剂。
Figure BDA0003123827390000222
腐蚀抑制剂可以是环氧丙烷的均聚物或共聚物。
Figure BDA0003123827390000223
腐蚀抑制剂更详细地描述于由陶氏化学公司出版的表格编号为118-01453-0702AMS的产品手册中。该产品手册的标题为“SYNALOX润滑剂,用于高要求应用的高性能聚乙二醇(SYNALOXLubricants,High-Performance Polyglycols for Demanding Application)”。
润滑组合物可以进一步包括金属钝化剂,包括苯并三唑的衍生物(通常是甲苯基三唑)、二巯基噻二唑衍生物、1,2,4-三唑、苯并咪唑、2-烷基二硫代苯并咪唑或2-烷基二硫代苯并噻唑;泡沫抑制剂,包括丙烯酸乙酯与丙烯酸-2-乙基己酯的共聚物以及丙烯酸乙酯与丙烯酸-2-乙基己酯和乙酸乙烯酯的共聚物;反乳化剂,包括磷酸三烷基酯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和(环氧乙烷-环氧丙烷)聚合物;以及降凝剂,包括马来酸酐-苯乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺。
可用于本文公开的润滑组合物的降凝剂进一步包括聚α烯烃、马来酸酐-苯乙烯的酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺。
在不同的实施方案中,润滑组合物可以具有如下表所述的组成:
Figure BDA0003123827390000231
在一个实施方案中,润滑组合物的特征在于具有:(i)硫含量是0.5重量%或更低,(ii)磷含量是0.15重量%或更低,(iii)硫酸化灰分含量是0.5重量%至1.5重量%或更低。在一个实施方案中,润滑组合物的特征在于具有以下中的至少一种:(i)硫含量是0.2重量%至0.4重量%或更低,(ii)磷含量是0.08重量%至0.15重量%或更低,和(iii)硫酸化灰分含量是0.5重量%至1.5重量%或更低。
如上所述,本发明提供了一种润滑内燃机的方法,其包括向内燃机供应本文所公开的润滑组合物。一般来说,将润滑剂加到内燃机的润滑系统中,然后在其运行期间,将润滑组合物递送到发动机的需要润滑的关键部分。
可以在内燃机内采用上述润滑组合物。发动机组件可以具有钢或铝的表面(通常是钢的表面),并且也可以例如涂覆有类金刚石碳(DLC)涂层。
内燃机可以装配有排放控制系统或涡轮增压器。排放控制系统的实例包括柴油机微粒过滤器(DPF)或采用选择性催化还原(SCR)的系统及其组合。
内燃机可以是火花点火式发动机(即汽油)或压缩点火式(即柴油机)发动机。内燃机可以是进气口燃油喷射(PFI)或直接喷射的。在一个实施方案中,内燃机是汽油直喷式发动机(GDI)。直喷发动机的特征在于将例如汽油的燃料直接喷射到汽缸中。这与进气口燃料喷射(PFI)不同,并且可以产生比类似的PFI发动机更高的效率、更高的压缩和/或更高的平均有效制动压力。
在一个实施方案中,内燃机配备有涡轮增压器、机械增压器或其组合。涡轮增压器和机械增压器都用于提高发动机的容积效率,即,相对于汽缸的容积,充满汽缸的空气的体积。涡轮增压器和机械增压器通过迫使更多的空气进入汽缸而工作,从而在给定排量下产生更高的扭矩,从而产生更高的BMEP。除了提高发动机效率外,涡轮增压器和机械增压器还会增加随机提前点火的可能性,尤其是在较低速度时。
本文公开的润滑组合物可用于涡轮增压直接喷射(TDi)发动机。
本公开还涉及用于用本文公开的润滑组合物润滑内燃机的方法。本公开的方法包括向内燃机例如TDi发动机供应润滑组合物,该润滑组合物包括润滑粘度的油和2至20重量%的分散剂添加剂包,该分散剂添加剂包包含基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中聚(1-烯烃)包含至少75摩尔%的C6至C18烃基和聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂,其中基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂和聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的比率为3:1至1:3,或2:1至1:2,或3:2至2:3。本文公开了适合用于本方法的润滑组合物的各种实施方案。
如本文所用,术语“烃基取代基”或“烃基”以所属领域的普通技术人员所熟知的它的一般含义使用。具体地说,它是指具有直接附接至分子的其余部分的碳原子并且具有包括一个或多个双键的主要烃特征的基团。烃基基团的实例包括:烃取代基,即脂族(例如,烷基或烯基)、脂环族(例如,环烷基、环烯基)取代基,以及芳族、脂族和脂环族取代的芳族取代基,以及其中环是通过分子的另一部分完成的环取代基(例如两个取代基一起形成环);取代的烃取代基,即包含非烃基团的取代基,所述非烃基团在本发明的情形下不改变取代基的主要烃性质(例如卤素(尤其是氯和氟)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基和硫氧基(sulfoxy));杂取代基,即在主要具有烃特征的同时,在本发明的情形下在否则由碳原子构成的环或链中包含除碳以外的原子的取代基,并且涵盖如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基的取代基。杂原子包括硫、氧和氮。一般而言,烃基基团中每十个碳原子将存在不多于两个或不多于一个非烃取代基;替代地,烃基基团中可以不存在非烃取代基。
本公开不限于本申请中描述的特定实施方案,其旨在作为各个方面的说明。如本领域技术人员显而易见的,可以在不脱离其精神和范围的情况下进行许多修改和变型。除了本文列举的那些之外,根据前述描述,在本公开的范围内的功能上等效的方法和组件对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围内。本公开仅由所附权利要求的内容以及这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来限制。应当理解,本公开不限于特定的方法、试剂、化合物或组合物,它们当然可以变化。还应理解,本文所用的术语仅出于描述特定实施方案的目的,而并不旨在进行限制。
除非上下文另外明确指出,否则本文使用的单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数引用。除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员通常理解的相同含义。本公开中的任何内容均不应解释为承认本公开中描述的实施方案无权借助现有发明而早于这样的公开。本文使用的术语“包括(comprising)”意指“包括但不限于”。
尽管从“包括各种组件或步骤(解释为意指“包括但不限于”)”的角度描述了各种组合物、方法和装置,但是组合物、方法和装置也可以“基本上由各种组件和步骤组成”或“由各种组件和步骤组成”,并且这样的术语应当解释为定义了本质上封闭的成员组。
关于本文基本上任何复数和/或单数术语的使用,本领域技术人员可以在适合于上下文和/或应用时将复数转换为单数和/或将单数转换为复数。为了清楚起见,可以在本文中明确地阐述各种单数/复数置换。
本领域技术人员将理解,一般而言,本文中,且尤其是在所附权利要求(例如,所附权利要求的主体)中使用的术语一般旨在作为“开放”术语(例如,术语“包括(including)”应当解释为“包括但不限于”,术语“具有”应当解释为“具有至少”,术语“包括(include)”应当解释为“包括但不限于”,等)。本领域技术人员将进一步理解,如果引入的权利要求叙述中的特定数目是有意图的,则这样的意图将在权利要求中明确地叙述,并且在没有这样的叙述的情况下,不存在这种意图。例如,为了帮助理解,以下所附权利要求可以包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”以引入权利要求叙述。然而,这样的短语的使用不应当被解释为暗示通过不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”引入权利要求叙述限制了包含这样的引入的权利要求叙述的任何特定权利要求为仅包含一种这样的叙述的实施方案,即使当该权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词诸如“一个(a)”或“一个(an)”时(例如,“一个(a)”和/或“一个(an)”应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”);对于用于引入权利要求叙述的定冠词的使用也是如此。另外,即使明确叙述了引入的权利要求叙述的具体数目,本领域技术人员也将认识到,这样的叙述应被解释为意指至少所叙述的数目(例如,仅叙述“两个叙述”而没有其他修饰语,意指至少两个叙述,或两个或更多个叙述)。此外,在其中使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的情况下,一般而言,这样的结构旨在为本领域技术人员将理解该惯例的意义(例如,“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的情况下,一般而言,这样的结构旨在为本领域技术人员将理解该惯例的意义(例如,“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域技术人员将进一步理解,无论是在说明书、权利要求书还是附图中,呈现两个或更多个替代术语的实际上任何析构词和/或短语都应理解为考虑包括这些术语之一、这两个术语中的一个或两者的可能性。例如,短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
另外,在可以从马库什(Markush)组的角度来描述本公开的特征或方面的情况下,本领域技术人员将认识到,由此也从马库什组的任何单个成员或成员的子组的角度来描述本公开。
如本领域技术人员将理解的,出于任何和全部目的,诸如从提供书面说明的角度,本文公开的全部范围还涵盖任何和全部可能的子范围及其子范围的组合。任何列出的范围都可以容易地识别为充分描述并且可以将相同范围分解为至少相等的一半,三分之一,四分之一,五分之一,十分之几等。作为非限制性示例,本文讨论的每个范围可以容易地分解为下三分之一,中三分之一和上三分之一,等等。本领域技术人员还将理解所有语言,例如“至多”、“至少”等包括所列举的数字并且是指可随后分解为上文讨论的子范围的范围。最后,如本领域技术人员将理解的,范围包括每个单独的成员。因此,例如,具有1-3wt.%的组是指具有1、2或3wt.%的组。类似地,具有1-5wt.%的组是指具有1、2、3、4或5wt.%的组,依此类推,包括它们之间的所有点。
如本文所用,术语“约”意指给定量的值在所陈述值的±20%内。在其他实施例中,值在所陈述值的±15%内。在其他实施例中,值在规定值的±10%内。在其他实施例中,值在规定值的±5%内。在其他实施例中,值在规定值的±2.5%内。在其他实施例中,值在规定值的±1%内。
除非另有说明,否则本文所用的“重量%”是指基于组合物的总重量的重量%。
相对于仅具有分散剂添加剂包的两种分散剂之一的润滑剂制剂,本公开适用于显示出改进的活塞清洁度等级的润滑剂制剂,参考以下实施例可以更好地理解该润滑剂制剂:
实施例
将通过以下实施例进一步说明本发明,这些实施例阐述了特别有利的实施方案。虽然提供了实施例来说明本发明,但它们并不旨在限制本发明。
可以如以下提供的实施例中所述制备根据本发明的方面的一系列基于聚(1-烯烃)的分散剂。
实施例A:聚(1-癸烯)琥珀酸酐(PDSA)
向装有热电偶、顶置式搅拌器、地下气体入口、注射器管线输入、加热的加料漏斗和空气冷凝器的12L四颈烧瓶中装入聚癸烯(Mn=2574)(7500g)。将该聚合物在正N2压力下加热至160℃。将马来酸酐(377g)装入加热的加料漏斗中(将其保持为液相),并且将叔丁基过氧化物(149g)装入注射器;在2小时内同时加入马来酸酐和过氧化物。将反应混合物在160℃下再搅拌一小时。将产物混合物升温到190℃,并用氮气(4SCFH)吹扫以除去未反应的马来酸酐。将产物混合物冷却至环境温度,并且在无需进一步纯化的情况下作为暗橘色液体收集。
聚癸烯分散剂1(PD1)的实施例:聚癸烯分散剂的制备
向装有热电偶、高架搅拌器、进气管、Dean-Stark分水器和Dean-Stark冷凝器的12L四颈烧瓶中装入PDSA(上述实施例A)(400g)和II类基础油(1745g)。在N2吹扫下将混合物加热至110℃,并在30分钟内逐滴添加三亚乙基四胺(TETA)(95.4g)。在搅拌的同时将反应混合物加热至160℃,并在该温度下保持5小时。将产物混合物冷却至120℃,通过助滤介质过滤,冷却至环境温度,并且在无需进一步纯化的情况下收集。该产品是透明的橙色液体。
润滑组合物
制备润滑粘度的第III组和聚α烯烃(PAO)基础油中的一系列的0W-30发动机润滑剂,所述润滑剂含有上述分散剂添加剂以及常规添加剂,所述常规添加剂包含聚合物粘度调节剂、高碱性清洁剂、抗氧化剂(酚酯和二芳香基胺的组合)、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)以及如下的其他性能添加剂(表1)。在表中还部分列出了每个实施例的钙、镁、磷、锌和灰分含量,以表明每个实例具有相似数量的这些材料,从而对比较例和本发明实例进行适当的比较。
表1–机油润滑成分1
Figure BDA0003123827390000281
1.除非另有说明,否则所有治疗率均不含油
2.衍生自1500Mn PIB的聚异丁烯琥珀酰亚胺,中琥珀酸(midsuccan),热烯分散剂,经TETA官能化(TBN 17mg KOH/g)
3.衍生自1000Mn PIB的聚异丁烯琥珀酰亚胺,单琥珀酸,用N,N-(二异硬脂基)氨基丙胺官能化(TBN 38mg KOH/g)
4.高碱性烷基苯磺酸钙洗涤剂(TBN 500mg KOH/g;金属比10)
5.高碱性硫耦合酚钙洗涤剂(TBN400 mg KOH/g)
6.烷基化二芳基胺化合物和受阻酚酯化合物的组合
7.其他添加剂包括降凝剂,摩擦改进剂和消泡剂
润滑剂配方的评估
在台架测试和发动机测试中对发动机润滑组合物进行评估,这些测试旨在评估润滑剂和清洁剂防止沉积物形成,提供清洁度,减少或防止酸介导的润滑剂磨损或降解以及提供污泥处理的能力。
润滑剂实例经过发动机测试VW TDI CEC L-78-99测试,也称为PV1452测试(表2)。这一测试被视为行业标准,并且是对润滑剂性能能力的严格评估。测试采用一台4缸、1.9升、81kW的乘用车柴油发动机,这是一台直喷式发动机,其中涡轮增压系统用于增加机组的功率输出。行业测试程序由热运行和冷运行条件的重复循环组成。这包括在零负载下进行30分钟的怠速,然后在满负载和4150rpm下进行180分钟。在标准测试中,整个循环重复总计54小时。在这54小时的时段内,未注满4.5升的测试润滑剂的初始注油量。
活塞的评定与被称为DIN评定系统相对。三个活塞环槽和位于槽之间的两个活塞环岸在沉积物考绩量表上进行评定,并通过本领域技术人员已知的方法给出分数,满分100分。总之,数字越高,性能越好:100表示完全清洁,0表示完全被沉积物覆盖。然后将五个分数取平均值,以得出总体活塞清洁度质量评定。然后对四个活塞中的每一个活塞的得分进行平均,以便为测试提供整个活塞的清洁度。
还注意到存在卡环。任何卡环都会导致自动失败测试。
表2–沉积物发动机测试
Figure BDA0003123827390000301
数据表明,包含聚(1-烯烃)分散剂和PIB琥珀酰亚胺分散剂两者的组合的润滑组合物在降低的粘度下提供改善的(或等效的)沉积控制。
除非另外指明,否则描述的每种化学组分的量以基于活性化学物质,排除商业物质中通常可存在的任何溶剂或稀释剂油而存在。然而,除非另外指示,否则本文所提及的每种化学物或组合物应当解释为商业级材料,所述商业级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他此类材料。
已知上文所描述的材料中的一些材料可以在最终调配物中相互作用,使得最终调配物的组分可以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)可以迁移到其他分子的其他酸性或阴离子位点。由此形成的产物(包括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。尽管如此,所有此类改变和反应产物均包括在本发明的范围内;本发明涵盖通过掺混上述组分制备的组合物。
上文提到的每份文件都通过引用并入本文,包括被要求优先权的任何先前申请,无论上文是否具体列出。提及任何文件在任何司法管辖区内都并不是承认这种文件有资格作为现有技术或构成技术人员的一般知识。除在实例中或其中以其他方式明确指示以外,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、范围和比率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他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,本发明的范围仅由以下权利要求书限定。

Claims (30)

1.一种润滑组合物,所述润滑组合物包含:
有润滑粘度的油;和
2重量%至20重量%的分散剂添加剂包,所述分散剂添加剂包包含:
基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂,其中所述聚(1-烯烃)由至少75摩尔%的C6至C18烃基组成;
基于聚异丁烯的分散剂;
其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂与聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂之比为3:1至1:3、或2:1至1:2、或3:2至2:3。
2.根据权利要求1所述的润滑组合物,其中所述聚(1-烯烃)包含至少80摩尔%的所述C6至C18烃基。
3.根据权利要求1所述的润滑组合物,其中所述1-烯烃包含至少90摩尔%的C6至C18烃基。
4.根据权利要求1所述的润滑组合物,其中所述1-烯烃包含至少95摩尔%的C6至C18烃基。
5.根据权利要求1所述的润滑组合物,其中所述1-烯烃包含100摩尔%的C6至C18烃基。
6.根据权利要求1所述的润滑组合物,其中所述1-烯烃是C8至C12烃基。
7.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂选自:聚α烯烃琥珀酰亚胺、聚α烯烃琥珀酰胺、聚α烯烃酸酯、聚α烯烃噁唑啉、聚α烯烃咪唑啉、聚α烯烃琥珀酰胺咪唑啉,以及它们的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂为聚癸烯琥珀酰亚胺。
9.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中衍生基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂的聚(1-烯烃)的数均分子量为400至10,000。
10.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂是酰化的聚癸烯琥珀酰亚胺,其中所述酰化的聚癸烯琥珀酰亚胺所衍生自的聚癸烯的数均分子量为400至10,000。
11.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂的TBN为3至50、或5至20、或10至30。
12.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述基于聚异丁烯的分散剂为聚异丁烯琥珀酰亚胺。
13.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述聚异丁烯琥珀酰亚胺所衍生自的聚异丁烯的数均分子量为500至3,000。
14.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂的TBN为5至50、或10至40、或15至30。
15.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述总润滑组合物的TBN为4mg KOH/g至14mg KOH/g。
16.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,所述润滑组合物进一步包含选自清洁剂、抗磨剂、抗氧化剂以及它们的组合的添加剂。
17.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包占所述润滑组合物的2重量%至10重量%。
18.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包占所述润滑组合物的4重量%至8重量%。
19.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述润滑组合物在100℃下的运动粘度为5cSt(mm2/s)至12cSt(mm2/s),并且在40℃下的运动粘度为40cSt(mm2/s)至50cSt(mm2/s)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述润滑组合物在100℃下的运动粘度为6cSt(mm2/s)至10cSt(mm2/s),并且在40℃下的运动粘度为40cSt(mm2/s)至47cSt(mm2/s)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物,其中所述润滑组合物具有如按照ASTM D4683在150℃下测量的小于3mPa-s、或小于2.6mPa-s、或小于2.1mPa-s的高温高剪切粘度(HTHS)。
22.根据权利要求1至16和19至20中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
1重量%至19重量%的所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂;和
1重量%至19重量%的所述基于聚异丁烯的分散剂。
23.根据权利要求1至16和19至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
0.3重量%至1重量%的所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂;和
0.1重量%至3重量%的所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
24.根据权利要求1至16和19至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
0.9重量%至2.5重量%的所述基于酰化的聚(1-烯烃)的分散剂;和
0.3重量%至7.5重量%的所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
25.根据权利要求1至16和19至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
1.5重量%至3重量%的所述酰化的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂;和
0.5重量%至9重量%的所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
26.根据权利要求1至16和19至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
1.5重量%至3重量%的所述酰化的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂;和
0.5重量%至9重量%的所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
27.根据权利要求1至16和19至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述分散剂添加剂包包含:
1.9重量%至3.8重量%的所述酰化的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂;和
1.3重量%至3.1重量%的所述聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂。
28.根据权利要求1至21中任一项所述的润滑组合物,其中:
所述分散剂包包含:
2重量%至8重量%的聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂;
1重量%至6重量%的聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂,并且
所述聚癸烯琥珀酰亚胺分散剂与所述聚异丁烯分散剂之比为2:1至1:2,其中所述润滑组合物在100℃下的运动粘度为6cSt(mm2/s)至10cSt(mm2/s)并且在40℃下的运动粘度为从40cSt(mm2/s)到47cSt(mm2/s),并且高剪切粘度(HTHS)小于3mPa-s。
29.一种用于润滑内燃机的方法,所述方法包括:
向内燃机供应根据前述权利要求中任一项所述的润滑组合物。
30.根据权利要求27所述的方法,其中所述内燃机是涡轮增压直喷发动机。
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