CN114369489A - 用于混合动力车辆和电动车辆应用的变速器流体组合物 - Google Patents

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R·F·沃茨
L·A·卡赫萨
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Abstract

一种变速器流体组合物含有主要量的润滑油基础油料和次要量的添加剂套装,所述添加剂套装包含:(i)包含两种或更多种亚磷酸酯和/或磷酸酯的混合物;(ii)一种或多种硫酯化合物;(iii)包含水杨酸钙的清净剂;和(iv)基于被茂金属催化的PAO臂封端的聚(亚烷基胺)的无灰分散剂。这样的变速器流体可用于控制/减轻至少部分电动的变速器中的磨损和/或用于冷却/绝缘至少部分电动的传动系统的电气/电子组件。

Description

用于混合动力车辆和电动车辆应用的变速器流体组合物
技术领域
本公开涉及润滑剂组合物,如用于混合动力车辆(hybrid vehicle)和全电动车辆(fully electric vehicle)应用的那些。该润滑剂可为发动机和/或变速器的接触机械部件提供润滑,同时也在接触发动机和/或变速器的电气/电子部分(electrical/electronicportions)时提供必要的冷却和电阻性质。
背景技术
作为持续努力改进车辆效率和降低环境影响的一部分,车辆制造商正在发展所谓的“混合动力车辆”。这些是具有两种推进方式(例如以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机和由电池驱动的电动机)的车辆(vehicles),如汽车(automobiles)和更大型的车辆。电池可使用燃烧发动机或通过再生制动或由这两者充电。
混合动力车辆可包括常规有级自动变速器(conventional stepped automatictransmissions)、无级变速器(continuously variable transmissions)或其它常见类型的变速器。在本文中称为“混合动力变速器(hybrid transmission)”的一种特定类型的变速器中,机电部件如电动机和机械部件如减速齿轮和传动齿轮安置在单一外壳内并由共用润滑剂润滑。这样的混合动力变速器的一个实例是Toyota在其混合动力车辆中使用的电子控制式无极变速器或ECVT。其它车辆制造商使用类似的装置。考虑到全电动车辆变速器也可能将机械部件安置在与电气/机电部件相同的外壳内,这些车辆中的共用润滑剂可具有类似需求。因此,本公开涉及至少部分电动(例如混合动力和/或全电动)变速器的润滑。
混合动力或全电动变速器的性质对用于其润滑的变速器流体(transmissionfluid)提出几个不同的要求。机械部件、齿轮等必须像在任何常规变速器中那样受到充分保护以防磨损和腐蚀。但是,机电组件的存在意味着变速器流体还必须提供电绝缘(或足够高的体积电阻率)、与机电组件中存在的金属(通常铜)的良好相容性和良好的冷却能力。另外,出于改进能量(燃料)消耗效率的原因,理想的是,所用变速器流体可减少/最小化由该流体本身中的曳力和摩擦造成的能量损失。较低粘度的流体与更粘的流体相比具有较低曳力和摩擦,但也通常表现出较低效的磨损保护。因此,简单降低常规变速器流体的粘度没有解决在尝试配制用于至少部分电动的变速器的流体时遇到的问题,因为这些流体中存在的典型添加剂组合使得该流体的体积电阻率对这些应用而言太低。因此很明显,满足至少部分电动的变速器的所有多样化和竞争性的需求的变速器流体的配制不是简单的任务。本公开基于发现了一种变速器流体,其具有高体积电阻率并因此有效电绝缘至少部分电动的变速器的机电组件,并且尽管具有低粘度,但也为变速器的机械组件提供良好的磨损保护。良好电绝缘、良好磨损保护和甚至相对较低粘度的竞争性需求因此都得到满足(任选还有良好的能量效率)。
概述
相应地,本公开提供一种变速器流体组合物(transmission fluidcomposition),其包含主要量的润滑油基础油料和次要量的添加剂套装(additivepackage),所述添加剂套装包含:
(i)包含两种或更多种结构(I)的化合物的混合物:
Figure BDA0003305137130000021
(ii)一种或多种结构(II)的化合物:
Figure BDA0003305137130000022
(iii)包含水杨酸钙的清净剂;和
(iv)包含一种或多种结构(III)的化合物的碱性含氮无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000031
在结构(I)中,基团R1、R2和R3(如果适用)可各自独立地为具有1至18个碳原子的烷基或其中烷基链被硫醚键插入(interrupted)的具有1至18个碳原子的烷基。特别地,在混合物(i)中,至少一些基团R1、R2和R3(如果适用)是其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基。在结构(II)中,基团R4和R7可各自独立地包含或是具有1至12个碳原子的烷基,且基团R5和R6,如果存在,可各自独立地包含或是具有2至12个碳原子的烷基键。在结构(III)中,基团R8和R9可各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基。也在结构(III)中,各R10可独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分,且x可为1至10、对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值。
本公开还提供这样的变速器流体组合物用于控制和/或减轻通过使传动系统(drivetrain)的一个或多个电气或电子组件与这样的变速器流体组合物接触而润滑的混合动力或全电动变速器(hybrid electric-or fully electric-powered transmission)中的磨损并同时冷却与这样的组合物接触的混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的用途,和控制和/或减轻通过使传动系统的一个或多个电气或电子组件与这样的变速器流体组合物接触而润滑的混合动力或全电动变速器中的磨损并同时冷却与这样的组合物接触的混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的方法。
详述
已经发现,组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的特定组合可提供磨损保护和体积电阻率的组合,特别是在较低粘度配制剂(其中各性能特征变得更难独立地实现并且其中一种性能特征通常只能以另一种为代价获得)中。但是,这种组分组合在中等至较高粘度配制剂中也可有利地实现足够的磨损保护和体积电阻率。
本领域中已知的是,含磷化合物可为高负荷接触金属表面提供磨损保护。不受制于理论,但已经暗示这是在经润滑的金属表面上形成含磷“玻璃”的结果。在本公开中,只有组分(i)通常含有磷。但是,尽管组分(i)可预计提供合适的磨损保护,但仅存在磷可能不够或可能略微或在很大程度上被另一组分或组分混合物的存在抵消。
另外,体积电阻率已知随基础油料粘度的降低相对成比例地降低。还已经表明,溶解或悬浮在给定粘度的基础油料或稀释剂内的极性和离子化合物自然降低体积电阻率。讽刺的是,与变速器和/或其它发动机/传动系统组件协作使用的润滑流体的功能组分通常是离子型的或极性的,这通常形成折衷的局面。但是,对于用于发动机的机械组件(例如传动系统组件,如变速器)的润滑剂流体同时充当发动机(如混合动力和/或全电动发动机)的电气和/或电子组件的冷却剂的应用,润滑剂流体的要求通常只能使它们在该流体与电气和/或电子发动机组件接触时提供足够的抗短路性。在某些情况下,这种折衷可为机械部件的充足抗磨性质和电气/电子部件的充足电阻率性质留出小窗口。本公开的一个目标是增大(或有望最大化)该窗口和因此增加电阻率与抗磨性质之间的平衡。
已经意外地发现,组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合或组分(iv)和(v)的组合(任选具有或不具有组分(iii),但不具有组分(i)和(ii))可提供磨损保护(按照来自滚针轴承疲劳试验(needle-bearing fatigue test)的平均寿命所体现)和体积电阻率(“VR”;在升高的温度下)的特别增强的组合。下文报道的实验表明,组分的各组合并非固有地同时提供磨损和VR益处,而是可选择以相对于具有类似和/或轻微改变的组分属性的各种对比组合物提供有利的益处。
组分(i)可有利地包含两种或更多种结构(I)的化合物的混合物:
Figure BDA0003305137130000051
其中基团R1、R2和R3可各自独立地包含或是具有1至18个碳原子的烷基和/或其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基,条件是至少一些基团R1、R2和R3可包含或是其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基。该混合物可包含三种或更多种、四种或更多种、或五种或更多种结构(I)的化合物。
在一些实施方案中,基团R1、R2和R3可各自独立地包含或是具有4至10个碳原子的烷基和/或其中烷基链被硫醚键插入的具有4至10个碳原子的烷基,条件是至少一些基团R1、R2和R3可包含或是其中烷基链被硫醚键插入的具有4至10个碳原子的烷基。
当基团R1、R2和R3包含烷基(其中烷基链没有被硫醚键插入)时,实例可包括但不限于甲基、乙基、丙基和丁基,特别包括或是丁基。
当基团R1、R2和R3包含其中烷基链被硫醚键插入的烷基时,实例包括结构-R’-S-R”的基团,其中R’可以是–(CH2)n–,其中n可以是2至4的整数,且其中R”可以是–(CH2)m–CH3,其中m可以是1至15,如1至7的整数。
特别地,在构成组分(i)的结构(I)的化合物的混合物中,该混合物的至少10质量%(例如至少20%、至少30%或至少40%)包含如下的结构(I)的化合物:其中R1、R2和R3的至少一个包含或是其中烷基链被硫醚键插入的烷基,特别具有结构-R’-S-R”,其中R’可以是–(CH2)n–,其中n可以是2至4的整数,且其中R”可以是–(CH2)m–CH3,其中m可以是1至15,如1至7的整数。
组分(ii)可有利地包含一种或多种结构(II)的化合物:
Figure BDA0003305137130000052
其中基团R4和R7可各自独立地包含或是具有1至12个碳原子的烷基,且其中R5和R6可各自独立地包含或是具有2至12个碳原子的烷基键。特别地,R4和R7可各自独立地包含或是–(CH2)m–CH3,其中m是1至15,如1至7的整数,且R5和R6(如果存在)可各自独立地包含或是–(CH2)n-,其中n是2至4的整数。该混合物可包含两种或更多种或三种或更多种结构(II)的化合物。
特别地,结构(I)的化合物(组分(i))和结构(II)的化合物(组分(ii))可各自以基于组合物的总质量计0.04至1.0质量%,例如0.05至0.8质量%、0.05至0.5质量%或0.07至0.4质量%的量存在于变速器流体组合物中。附加地或替代性地,特别地,结构(I)的化合物(组分(i))和结构(II)的化合物(组分(ii))可共同为变速器流体组合物提供基于组合物的总质量计百万分之80至800质量份的磷(phosphorous),例如100至700ppm、150至600ppm或200至500ppm。可根据ASTM D5185测量磷含量。再附加地或替代性地,特别地,结构(I)的化合物(组分(i))和结构(II)的化合物(组分(ii))的质量比可为2:1至1:2、5:3至3:5、3:2至2:3、或4:3至3:4。
组分(iii)可有利地包含水杨酸钙清净剂、基本由水杨酸钙清净剂组成或是水杨酸钙清净剂。水杨酸钙清净剂是本领域已知的并可包括水杨酸(如烷基水杨酸)的中性(neutral)和/或高碱性(overbased)钙盐。
中性水杨酸钙清净剂,和通常中性清净剂,是相对于清净剂中存在的(路易斯)酸性结构部分的量含有化学计量对等量的钙的那些清净剂。因此,一般而言,与它们的高碱性对应物相比,中性清净剂通常具有相对较低的碱度。
例如与钙清净剂相关的术语“高碱性”用于指示钙组分以化学计量大于相应的(路易斯)酸组分的量存在的事实。制备高碱性盐的常用方法涉及在适当的温度下加热酸与化学计量过量的中和剂(在这种情况下,钙中和剂,如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫化物或其组合,在大约50℃的温度下)的矿物油溶液,并过滤所得产物。在中和步骤中使用“促进剂”辅助大量过量的盐/碱(在这种情况下,钙)的并入同样是已知的。可用作促进剂的化合物的实例可包括但不一定限于酚类物质,如苯酚、萘酚、烷基酚、苯硫酚、硫化烷基酚和甲醛与酚类物质的缩合产物;醇,如甲醇、2-丙醇、辛醇、CellosolveTM醇、CarbitolTM醇、乙二醇、硬脂醇和环己醇;胺,如苯胺、苯二胺、吩噻嗪、苯基-β-萘胺和十二烷基胺;及其组合。制备碱性盐的特别有效的方法包括混合酸性物质与过量的钙中和剂和至少一种醇促进剂,和在升高的温度如60至200℃下碳酸化(carbonating)该混合物。
特别地,组分(iii)的水杨酸钙清净剂可以基于组合物的总质量计0.03至2.0质量%,例如0.05至0.7质量%、0.07至1.0质量%、或0.10至1.9质量%的量存在于变速器流体组合物中。附加地或替代性地,组分(iii)的水杨酸钙清净剂可以足以为变速器流体组合物提供基于组合物的质量计百万分之30至2000质量份(ppm),例如45至450ppm、50至800ppm或100至1800ppm的钙的量存在于变速器流体组合物中。可根据ASTM D5185测量钙含量。
组分(iv)可包含一种或多种具有如下结构(III)的碱性含氮无灰分散剂、基本由一种或多种具有如下结构(III)的碱性含氮无灰分散剂组成,或是一种或多种具有如下结构(III)的碱性含氮无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000071
其中:R8和R9各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基,以使R8和R9的分散剂臂或端基各自是茂金属催化的聚(α-烯烃)或mPAOs;各R10独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分;且x为1至10并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值。
在组分(iv)的结构(III)的特定实施方案中,α-烯烃原料包含1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物或基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成。附加地或替代性地,在组分(iv)的结构(III)的特定实施方案中,各R10独立地为氢或乙酰基结构部分。进一步附加地或替代性地,在组分(iv)的结构(III)的特定实施方案中,x为3至10。
在特定实施方案中,组分(iv)的无灰分散剂的mPAO端基或臂(R1和R2结构部分)可各自独立地表现出通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的300至20000道尔顿的数均分子量(Mn),例如400至15000道尔顿、450至10000道尔顿、500至8000道尔顿、650至6500道尔顿、800至5000道尔顿、或900至3000道尔顿;特别是300至20000道尔顿、500至8000道尔顿、或800至5000道尔顿。
这样的附加无灰分散剂的实例可包括mPAO基(mPAO-based)琥珀酰亚胺、mPAO基琥珀酰胺、mPAO取代的琥珀酸的混合酯/酰胺(mPAOSA)和mPAO取代的琥珀酸的羟基酯,以及它们的反应产物和混合物。
这样的碱性含氮无灰分散剂可用作润滑油添加剂,并且它们的制备方法描述在专利文献中。示例性的结构(III)的无灰分散剂可包括mPAO基琥珀酰亚胺和琥珀酰胺,其中mPAO-取代基臂各自含有多于36个碳,例如多于40个碳原子。这些材料可容易地通过使二羧酸官能化的mPAO或酐(如反应的马来酸)官能化的mPAO与含胺官能的分子反应制成。合适的胺的实例可包括多胺,如多亚烷基多胺、羟基取代的多胺、聚氧化烯多胺及其组合。胺官能可由多亚烷基多胺,如四亚乙基五胺和五亚乙基六胺提供。其中每多胺分子的氮原子平均数大于7的混合物也可得。这些通常被称为重多胺(heavy polyamines)或H-PAMs并可以商品名,如HPATM和HPA-XTM购自DowChemical,以E-100TM购自Huntsman Chemical等。羟基取代的多胺的实例可包括N-羟烷基-亚烷基多胺,如N-(2-羟乙基)乙二胺、N-(2-羟乙基)哌嗪和/或例如美国专利No.4,873,009中描述的类型的N-羟烷基化亚烷基二胺。聚氧化烯多胺的实例可包括具有大约200至大约5000道尔顿的平均Mn的聚氧乙烯和/或聚氧丙烯二胺和三胺(以及它们的共低聚物)。这种类型的产物可以商品名JeffamineTM购得。
如本领域中已知,胺与mPAO官能化的二羧酸和/或酐(合适地,mPAO分子上的反应性位点和烯基琥珀酸酐或马来酸酐的反应产物)的反应可方便地通过(例如在油溶液中)一起加热反应物实现。~100℃至~250℃的反应温度和~1至~10小时的反应时间是典型的。反应比可显著改变,但通常在反应物之间大约1的偶联比(酐官能团/二羧酸的摩尔数每摩尔伯胺官能团)可以是理想的。
特别地,组分(iv)的含氮无灰分散剂可包括由琥珀酸酐官能化的mPAO和多亚烷基多胺(如四亚乙基五胺或H-PAM)形成的mPAO基琥珀酰亚胺。mPAO端基或臂可各自衍生自本文所述的α-烯烃原料的茂金属催化聚合(低聚),并可各自表现出500至5000道尔顿,例如750至2500道尔顿的数均分子量(Mn)。这些分散剂,类似于本领域中已知的其它分散剂,可进一步处理(例如用仲氮封端剂(secondary nitrogen-capping agent),如乙酸酐和/或碳酸亚乙酯、用硼化/硼酸化剂(borating/boronating agent)、和/或用磷的无机酸)。后处理过的分散剂的合适实例通常可见于例如美国专利Nos.3,254,025、3,502,677和4,857,214。
尽管分散剂的硼化是已知的并且可能理想,但在特定实施方案中,组分(iv)的分散剂个别地(共同地),和甚至根据本公开的添加剂套装和/或变速器流体的所有组分(一起),可包含基于组合物的总质量计小于百万分之200质量份(ppm)硼,例如小于150ppm硼、小于100ppm硼、小于70ppm硼或小于50ppm硼。
特别地,组分(iv)的含氮无灰分散剂可以基于变速器流体组合物的质量计0.50至8.0质量%,例如0.75至5.0质量%、0.90至3.5质量%、或1.0至3.0质量%的量存在于变速器流体组合物中。
根据本公开的变速器流体组合物中的润滑油基础油料的量通常可为主要量(即基于组合物的重量计大于50%),而添加剂套装合计和添加剂套装的各组分单计,通常构成次要量(即基于组合物的重量计小于50%)。例如,变速器流体组合物可包含基于组合物的重量计高于50%至99.5%、高于50%至99%、高于50%至98.5%、高于50%至98%、高于50%至97.5%、高于50%至97%、高于50%至96.5%、高于50%至96%、高于50%至95.5%、高于50%至95%、60%至99.5%、60%至99%、60%至98.5%、60%至98%、60%至97.5%、60%至97%、60%至96.5%、60%至96%、60%至95.5%、60%至95%、70%至99.5%、70%至99%、70%至98.5%、70%至98%、70%至97.5%、70%至97%、70%至96.5%、70%至96%、70%至95.5%、70%至95%、75%至99.5%、75%至99%、75%至98.5%、75%至98%、75%至97.5%、75%至97%、75%至96.5%、75%至96%、75%至95.5%、75%至95%、80%至99.5%、80%至99%、80%至98.5%、80%至98%、80%至97.5%、80%至97%、80%至96.5%、80%至96%、80%至95.5%、或80%至95%的润滑油基础油料,特别是基于组合物的重量计60%至99%、70至98%、75至97%、或80至96.5%。附加地或替代性地,变速器流体组合物可包含基于组合物的重量计0.5%至低于50%、0.5%至39%、0.5%至34%、0.5%至29%、0.5%至24%、0.5%至19.5%、0.5%至14.5%、0.5%至11.5%、0.5%至9.5%、0.5%至7.5%、0.5%至6.5%、0.5%至5.5%、0.5%至5.0%、0.5%至4.5%、0.5%至4.0%、0.5%至3.5%、0.5%至3.0%、0.5%至2.5%、0.5%至2.0%、0.5%至1.5%、1.9%至低于50%、1.9%至39%、1.9%至34%、1.9%至29%、1.9%至24%、1.9%至19.5%、1.9%至14.5%、1.9%至11.5%、1.9%至9.5%、1.9%至7.5%、1.9%至6.5%、1.9%至5.5%、1.9%至5.0%、1.9%至4.5%、1.9%至4.0%、1.9%至3.5%、1.9%至3.0%、2.9%至低于50%、2.9%至39%、2.9%至34%、2.9%至29%、2.9%至24%、2.9%至19.5%、2.9%至14.5%、2.9%至11.5%、2.9%至9.5%、2.9%至7.5%、2.9%至6.5%、2.9%至5.5%、2.9%至5.0%、2.9%至4.5%、2.9%至4.0%、3.9%至低于50%、3.9%至39%、3.9%至34%、3.9%至29%、3.9%至24%、3.9%至19.5%、3.9%至14.5%、3.9%至11.5%、3.9%至9.5%、3.9%至7.5%、3.9%至6.5%、3.9%至5.5%、3.9%至5.0%、4.8%至低于50%、4.8%至39%、4.8%至34%、4.8%至29%、4.8%至24%、4.8%至19.5%、4.8%至14.5%、4.8%至11.5%、4.8%至9.5%、4.8%至7.5%、4.8%至6.5%、4.8%至5.5%、5.8%至低于50%、5.8%至39%、5.8%至34%、5.8%至29%、5.8%至24%、5.8%至19.5%、5.8%至14.5%、5.8%至11.5%、5.8%至9.5%、5.8%至7.5%、5.8%至6.5%、6.7%至低于50%、6.7%至39%、6.7%至34%、6.7%至29%、6.7%至24%、6.7%至19.5%、6.7%至14.5%、6.7%至11.5%、6.7%至9.5%、6.7%至7.5%、7.6%至低于50%、7.6%至39%、7.6%至34%、7.6%至29%、7.6%至24%、7.6%至19.5%、7.6%至14.5%、7.6%至11.5%、7.6%至9.5%、8.5%至低于50%、8.5%至39%、8.5%至34%、8.5%至29%、8.5%至24%、8.5%至19.5%、8.5%至14.5%、8.5%至11.5%、或8.5%至9.5%的添加剂套装组分,特别是基于组合物的重量计1.9%至29%、3.9%至24%、4.8%至14.5%、或5.8至11.5%。
润滑油基础油料可以是本领域中已知的任何合适的润滑油基础油料。天然和合成润滑油基础油料都可能合适。天然润滑油可包括动物油、植物油(例如蓖麻油和猪油)、石油、矿物油、衍生自煤或页岩的油及其组合。一种特定的天然润滑油包括或是矿物油。
合适的矿物油可包括所有常见的矿物油基础油料,包括在化学结构上为环烷型或链烷型的油。合适的油可通过常规方法使用酸、碱和粘土或其它试剂(如氯化铝)精制,或它们可以是提取油,例如通过用溶剂,如酚、二氧化硫、糠醛、二氯二乙基醚等或其组合进行溶剂提取制成。它们可以加氢处理(hydrotreated)或加氢精制(hydrofined)、通过冷却或催化脱蜡工艺脱蜡、加氢裂化或它们的一些组合。合适的矿物油可由天然原油源制成或可由异构化蜡材料或其它精炼工艺的残渣组成。
合成润滑油基础油料可包括烃油和卤代烃油,如低聚、聚合和互聚烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、氯化聚内酯(chlorinated polylactenes)、聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)等及其混合物);烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯等);多苯(例如联苯、三联苯、烷基化多苯等);烷基化二苯醚、烷基化二苯硫以及它们的衍生物、类似物和同系物等;和它们的组合和/或反应产物。
在一些实施方案中,来自这一类合成油基础油料的油可包含或是聚α烯烃(PAO),包括α-烯烃的氢化低聚物,特别是1-癸烯的低聚物,如通过自由基法、齐格勒催化或阳离子催化制成的那些。它们可以例如是具有2至16个碳原子的支化或直链α-烯烃的低聚物,具体的非限制性实例包括聚丙烯、聚异丁烯、聚-1-丁烯、聚-1-己烯、聚-1-辛烯、聚-1-癸烯、聚-1-十二烯,和它们的混合物和/或互聚物/共聚物。
合成润滑油基础油料可附加地或替代性地包括环氧烷聚合物、互聚物、共聚物及其衍生物,其中任何(大多数)末端羟基已通过酯化、醚化等改性。这类合成油的实例可以是:通过环氧乙烷或环氧丙烷的聚合制成的聚氧化烯聚合物;这些聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚(例如具有~1000道尔顿的平均Mn的甲基-聚异丙二醇醚、具有大约1000至大约1500道尔顿的平均Mn的聚丙二醇的二苯基醚);和它们的单和多羧酸酯(例如乙酸酯、混合C3-C8脂肪酸酯、四乙二醇的C12含氧酸二酯等,或它们的组合)。
另一类合适的合成润滑油基础油料可包含二羧酸(例如邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸、己二酸、亚油酸二聚物、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等)与各种醇(例如丁基醇、己基醇、十二烷基醇、2-乙基己基醇、乙二醇、二乙二醇单醚、丙二醇等)的酯。这些酯的具体实例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富马酸二正己酯、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、通过使1摩尔癸二酸与2摩尔四乙二醇和2摩尔2-乙基己酸反应形成的复合酯等,及其组合。来自这一类合成油的优选类型的油可包括C4至C12醇的己二酸酯。
可用作合成润滑油基础油料的酯可附加地或替代性地包括由C5-C12单羧酸、多元醇和/或多元醇醚(例如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等)及其组合制成的那些。
润滑油基础油料可衍生自未精制油、精制油、再精制油或其混合物。未精制油直接获自天然来源或合成来源(例如煤、页岩或焦油砂沥青)而无进一步提纯或处理。未精制油的实例可包括直接获自干馏操作的页岩油、直接获自蒸馏的石油或直接获自酯化工艺的酯油,各自或其组合随后可不经进一步处理使用。精制油与未精制油类似,只是精制油通常已在一个或多个提纯步骤中处理以改变化学结构和/或改进一种或多种性质。合适的提纯技术可包括蒸馏、加氢处理(hydrotreating)、脱蜡、溶剂萃取、酸或碱萃取、过滤和渗滤,都是本领域技术人员已知的。通过在与最初用于获得精制油的工艺类似的工艺中处理用过的和/或精制过的油,可获得再精制油。这些再精制油可被称为再生油或再加工油,并可通常另外通过用于除去废添加剂和油分解产物的技术加工。
另一类附加或替代性的合适润滑油基础油料可包括由天然气原料的低聚或蜡的异构化制成的那些基础油料。这些基础油料可以许多方式提及,但它们通常被称为天然气合成油(Gas-to-Liquid,GTL)或费托基础油料(Fischer-Tropsch basestocks)。
根据本公开的润滑油基础油料可以是一种或多种本文所述的油/基础油料的共混物,无论类型相似还是不同,并且天然和合成润滑油的共混物(即部分合成的)明确设想用于本公开。
润滑油可按American Petroleum Institute(API)出版物"Engine OilLicensing and Certification System",Industry Services Department,第十四版,1996年12月,附录1,1998年12月中所列的分类,其中油分类如下:
a)I类基础油料含有少于90%饱和物和/或多于0.03%硫并具有大于或等于80且小于120的粘度指数;
b)II类基础油料含有大于或等于90%饱和物和小于或等于0.03%硫并具有大于或等于80且小于120的粘度指数;
c)III类基础油料含有大于或等于90%饱和物和小于或等于0.03%硫并具有大于或等于120的粘度指数;
d)IV类基础油料是聚α烯烃(PAO);和
e)V类基础油料包括不包含在I、II、III或IV类中的所有其它基础油料。
在本公开的一个实施方案中,润滑油基础油料可包含或是矿物油或矿物油的混合物,特别是(API分类的)II类和/或III类的矿物油。附加地或替代性地,润滑油基础油料可包含或是合成油,如聚α烯烃(IV类)和/或V类的油。在所需配制剂粘度极低(例如小于4.0cSt或小于3.5cSt)的实施方案中,可能有利的是,润滑油基础油料是IV类(聚α烯烃)基础油料或IV类基础油料的混合物,或按重量计包含至少40%(例如至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或至少90%)的一种或多种IV类基础油料。
有利地,润滑油基础油料独立地或共同地可表现出1.0cSt至10cSt(例如1.0cSt至8.1cSt、1.0cSt至7.2cSt、1.0cSt至6.5cSt、1.0cSt至6.0cSt、1.0cSt至5.5cSt、1.0cSt至5.0cSt、1.0cSt至4.5cSt、1.0cSt至4.0cSt、1.0cSt至3.5cSt、1.5cSt至3.3cSt、1.0cSt至3.0cSt、1.0cSt至2.5cSt、1.0cSt至2.0cSt、1.5cSt至10cSt、1.5cSt至8.1cSt、1.5cSt至7.2cSt、1.5cSt至6.5cSt、1.5cSt至6.0cSt、1.5cSt至5.5cSt、1.5cSt至5.0cSt、1.5cSt至4.5cSt、1.5cSt至4.0cSt、1.5cSt至3.5cSt、1.5cSt至3.3cSt、1.5cSt至3.0cSt、1.5cSt至2.5cSt、2.0cSt至10cSt、2.0cSt至8.1cSt、2.0cSt至7.2cSt、2.0cSt至6.5cSt、2.0cSt至6.0cSt、2.0cSt至5.5cSt、2.0cSt至5.0cSt、2.0cSt至4.5cSt、2.0cSt至4.0cSt、2.0cSt至3.5cSt、2.0cSt至3.0cSt、2.0cSt至2.5cSt、2.5cSt至10cSt、2.5cSt至8.1cSt、2.5cSt至7.2cSt、2.5cSt至6.5cSt、2.5cSt至6.0cSt、2.5cSt至5.5cSt、2.5cSt至5.0cSt、2.5cSt至4.5cSt、2.5cSt至4.0cSt、2.5cSt至3.5cSt、2.5cSt至3.0cSt、2.7cSt至10cSt、2.7cSt至8.1cSt、2.7cSt至7.2cSt、2.7cSt至6.5cSt、2.7cSt至6.0cSt、2.7cSt至5.5cSt、2.7cSt至5.0cSt、2.7cSt至4.5cSt、2.7cSt至4.0cSt、2.7cSt至3.5cSt、2.7cSt至3.0cSt、3.0cSt至10cSt、3.0cSt至8.1cSt、3.0cSt至7.2cSt、3.0cSt至6.5cSt、3.0cSt至6.0cSt、3.0cSt至5.5cSt、3.0cSt至5.0cSt、3.0cSt至4.5cSt、3.0cSt至4.0cSt、3.0cSt至3.5cSt、3.5cSt至10cSt、3.5cSt至8.1cSt、3.5cSt至7.2cSt、3.5cSt至6.5cSt、3.5cSt至6.0cSt、3.5cSt至5.5cSt、3.5cSt至5.0cSt、3.5cSt至4.5cSt、3.5cSt至4.0cSt、4.0cSt至10cSt、4.0cSt至8.1cSt、4.0cSt至7.2cSt、4.0cSt至6.5cSt、4.0cSt至6.0cSt、4.0cSt至5.5cSt、4cSt至5.0cSt、或4.0cSt至4.5cSt),特别是1.0cSt至10cSt、1.5cSt至3.3cSt、2.7cSt至8.1cSt、3.0cSt至7.2cSt、或2.5cSt至6.5cSt的通过ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100)。
所需组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)可单独添加到润滑油基础油料中以形成变速器流体组合物,或更方便地,可作为含有溶解或分散在载液中的所需化合物的添加剂套装添加到油中。再或者,两种或更多种组分可一起作为添加剂套装加入,而一种或多种其它组分可单独添加到润滑油基础油料和/或用于形成变速器流体组合物的掺合物中。这样的添加剂套装可任选进一步含有,或变速器流体组合物可含有独立于添加剂套装的一种或多种如下文定义的共添加剂。
共添加剂
在本公开的变速器流体组合物中可任选包含在变速器流体中常见的共添加剂。合适的共添加剂是本领域技术人员已知的。在本文中描述了一些实例。
附加无灰分散剂
在一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物可进一步包含一种或多种不同于组分(iv)的结构(III)的附加碱性含氮无灰分散剂。这样的附加含氮无灰分散剂当存在时可有利地为结构(IV):
Figure BDA0003305137130000151
其中:R11和R12各自独立地为具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的500至5000道尔顿或750至2500道尔顿的数均分子量(Mn)的烃基(例如聚异丁烯基结构部分);各R13独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R13之间的反应形成的结构部分(特别是氢或乙酰基结构部分);且y为1至10(特别是3至10)并且对所有结构(IV)的分子相同或是结构(IV)的分子的混合物中的所有结构(IV)的分子的平均值。
这样的附加无灰分散剂的实例可包括聚异丁烯基琥珀酰亚胺、聚异丁烯基琥珀酰胺、聚异丁烯基取代的琥珀酸的混合酯/酰胺、聚异丁烯基取代的琥珀酸的羟基酯、和烃基取代的酚、甲醛和多胺的曼尼希缩合产物,以及它们的反应产物和混合物。
这样的碱性含氮无灰分散剂是众所周知的润滑油添加剂,它们的制备方法广泛描述在专利文献中。示例性的附加分散剂可包括聚异丁烯基琥珀酰亚胺和琥珀酰胺,其中聚异丁烯基-取代基是多于36个碳,例如多于40个碳原子的长链。这些材料可容易地通过使聚异丁烯基取代的二羧酸材料与含胺官能的分子反应制成。合适的胺的实例可包括多胺,如多亚烷基多胺、羟基取代的多胺和聚氧化烯多胺及其组合。胺官能可由多亚烷基多胺,如四亚乙基五胺和五亚乙基六胺提供。其中每多胺分子的氮原子平均数大于7的混合物也可得。这些通常被称为重多胺(heavy polyamines)或H-PAMs并可以商品名,如HPATM和HPA-XTM购自DowChemical,以E-100TM购自Huntsman Chemical等。羟基取代的多胺的实例可包括N-羟烷基-亚烷基多胺,如N-(2-羟乙基)乙二胺、N-(2-羟乙基)哌嗪和/或描述于例如美国专利No.4,873,009中的类型的N-羟烷基化亚烷基二胺。聚氧化烯多胺的实例可包括具有大约200至大约2500道尔顿的平均Mn的聚氧乙烯和聚氧丙烯二胺和三胺。这种类型的产物可以商品名JeffamineTM购得。
本领域中已知,胺与聚异丁烯基取代的二羧酸材料(合适地为烯基琥珀酸酐或马来酸酐)的反应可方便地通过(例如在油溶液中)一起加热反应物实现。~100℃至~250℃的反应温度和~1至~10小时的反应时间是典型的。反应比可显著改变,但每反应性当量的含胺反应物通常可使用大约0.1至大约1.0当量的二羧酸单元含量。
特别地,附加无灰分散剂当存在时可包括由聚异丁烯基琥珀酸酐和多亚烷基多胺(如四亚乙基五胺或H-PAM)形成的聚异丁烯基琥珀酰亚胺。该聚异丁烯基可衍生自聚异丁烯并可表现出大约500至大约5000道尔顿,例如大约750至大约2500道尔顿的数均分子量(Mn)。如本领域中已知,这些和其它分散剂可以后处理(例如用仲氮封端剂,如乙酸酐和/或碳酸亚乙酯、用硼化/硼酸化剂(borating/boronating agent)和/或用磷的无机酸)。合适的实例可见于例如美国专利Nos.3,254,025、3,502,677和4,857,214。
当使用时,附加无灰分散剂可以基于变速器流体组合物的质量计0.01至10质量%,例如0.05至7质量%或0.1至5质量%的量存在。
非水杨酸钙清净剂
在一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物可进一步包含水杨酸钙以外的清净剂。在另一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物除组分(iii)的水杨酸钙外可进一步基本不含其它清净剂。在替代性实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物可基本不含有意添加的酚盐清净剂和/或基本不含有意添加的磺酸盐清净剂。
当变速器流体组合物包含附加非水杨酸钙清净剂时,其也可以是含钙清净剂。这些清净剂通常足够油溶性或油分散性以保持溶解或分散在油中以被油携带到它们的预期作用点。附加含钙清净剂是本领域中已知的并包括钙与酸性物质(如磺酸、羧酸、烷基酚、硫化烷基酚和这些物质的混合物)的中性和高碱性盐。
可用于本公开的变速器流体组合物的非水杨酸钙清净剂的实例可包括但不一定限于此类物质的中性和/或高碱性盐,如酚钙;硫化酚钙(例如其中各芳基具有一个或多个脂族基团以提供烃可溶性);磺酸钙(例如其中各磺酸结构部分连接到芳香核上,芳香核又通常含有一个或多个脂族取代基以提供烃可溶性);水解磷硫化烯烃(例如具有10至2000个碳原子)的和/或水解磷硫化醇和/或脂族取代的酚类化合物(例如具有10至2000个碳原子)的钙盐;脂族羧酸和/或脂族取代脂环族羧酸的钙盐;和它们的组合和/或反应产物;以及油溶性有机酸的许多其它类似的钙盐。如果需要,可以使用两种或更多种不同的非水杨酸的酸的中性和/或高碱性盐的混合物(例如一种或多种高碱性酚钙与一种或多种高碱性磺酸钙)。
油溶性中性和高碱性钙清净剂的生产方法是本领域技术人员众所周知的并广泛报道在专利文献中。含钙清净剂可任选后处理,例如硼化。制备硼化清净剂的方法是本领域技术人员众所周知的并广泛报道在专利文献中。
在一些实施方案中,尽管通常不优选,附加清净剂化合物可包括含镁清净剂,包括含镁水杨酸盐、含镁酚盐、含镁磺酸盐和/或本文描述的任何其它含钙清净剂的任何含镁形式,以及它们的任何混合物。
当存在时,附加清净剂可包含中性或高碱性磺酸钙清净剂和/或中性或高碱性酚钙清净剂、基本由中性或高碱性磺酸钙清净剂和/或中性或高碱性酚钙清净剂组成或由中性或高碱性磺酸钙清净剂和/或中性或高碱性酚钙清净剂组成。当存在时,组分(iii)的水杨酸钙和附加清净剂的组合可共同为变速器流体组合物提供基于组合物的质量计百万分之75至2500质量份(ppm)的钙,例如85至1800ppm、100至1000ppm或120至500ppm。可根据ASTM D5185测量钙含量。
抗氧化剂
抗氧化剂有时被称为氧化抑制剂并可提高变速器流体组合物对氧化的耐受性(或降低易感性)。它们可通过结合和改性氧化剂(如过氧化物和其它形成自由基的化合物)以使它们无害(例如通过将它们分解)或通过使氧化催化剂或促进剂变惰性来发挥作用。氧化劣化可表现为随着使用增加流体中的油泥、金属表面上的漆状沉积物和有时表现为粘度升高。
合适的抗氧化剂的实例可包括但不限于含铜抗氧化剂、含硫抗氧化剂、含芳胺和/或含酰胺的抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、二硫代磷酸盐和衍生物等,以及它们的组合和某些反应产物。一些抗氧化剂可能无灰(即几乎不含痕量或污染物以外的金属原子)。在优选实施方案中,在根据本公开的变速器流体组合物中存在一种或多种抗氧化剂。特别地,本公开的变速器流体组合物可包含胺类抗氧化剂和受阻酚类抗氧化剂的组合。
缓蚀剂(Corrosion inhibitors)
缓蚀剂可用于减轻金属的腐蚀并且通常也被称为金属减活剂或金属钝化剂。一些缓蚀剂也可被表征为抗氧化剂。
合适的缓蚀剂可包括含氮和/或硫的杂环化合物,如三唑(例如苯并三唑)、取代噻二唑、咪唑、噻唑、四唑、羟基喹啉、噁唑啉、咪唑啉、噻吩、吲哚、吲唑、喹啉、苯并噁嗪、二硫醇、噁唑、噁三唑、吡啶、哌嗪、三嗪和其中任何一种或多种的衍生物。特定的缓蚀剂是下列结构所示的苯并三唑:
Figure BDA0003305137130000181
其中R14不存在或是可为线性或支化、饱和或不饱和的C1至C20烃基或取代烃基。其可含有在性质上为烷基或芳基的环结构和/或含有杂原子,如N、O或S。合适的化合物的实例可包括苯并三唑、烷基取代的苯并三唑(例如甲苯基三唑、乙基苯并三唑、己基苯并三唑、辛基苯并三唑等)、芳基取代的苯并三唑、烷基芳基-或芳基烷基-取代的苯并三唑等,及其组合。例如,三唑可包含或是苯并三唑和/或烷基苯并三唑,其中烷基含有1至大约20个碳原子,或1至大约8个碳原子。优选的缓蚀剂可包含或是苯并三唑和/或甲苯基三唑。
附加地或替代性地,缓蚀剂可包括下列结构所示的取代噻二唑:
Figure BDA0003305137130000191
其中R15和R16独立地为氢或烃基,该基团可以是脂族或芳族的,包括环状、脂环族、芳烷基、芳基和烷芳基。这些取代噻二唑衍生自2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMTD)分子。在本领域中已经描述了DMTD的许多衍生物,任何这样的化合物可包括在本公开中使用的变速器流体中。例如,美国专利Nos.2,719,125、2,719,126和3,087,937描述了各种2,5-双-(烃二硫代)-1,3,4-噻二唑的制备。
再附加地或替代性地,缓蚀剂可包括一种或多种其它DMTD衍生物,如羧酸酯,其中R15和R16可经羰基连接到硫化物硫原子上。这些含硫酯的DMTD衍生物的制备描述在例如美国专利No.2,760,933中。通过DMTD与具有至少10个碳原子的α-卤代脂族单羧酸的缩合制成的DMTD衍生物描述在例如美国专利No.2,836,564中。这种方法产生DMTD衍生物,其中R15和R16是HOOC-CH(R17)-(R17是烃基)。通过这些末端羧酸基团的酰胺化或酯化进一步制成的DMTD衍生物也可用。
2-烃基二硫代-5-巯基-1,3,4-噻二唑的制备描述在例如美国专利No.3,663,561中。
特定的一类DMTD衍生物可包括2-烃基二硫代-5-巯基-1,3,4-噻二唑和2,5-双-烃基二硫代-1,3,4-噻二唑的混合物。这样的混合物可以商品名
Figure BDA0003305137130000192
4313出售并可购自Afton Chemical。
特别地,本公开的变速器流体组合物可包含取代噻二唑、取代苯并三唑或其组合。
当需要时,缓蚀剂可以任何有效量使用,但当使用时,通常以基于变速器流体的质量计大约0.001至5.0质量%,例如0.005至3.0质量%,或0.01至1.0质量%的量使用。
摩擦改进剂
摩擦改进剂可包括多亚乙基多胺和/或乙氧基化长链胺的衍生物。多亚乙基多胺的衍生物可有利地包括指定结构的琥珀酰亚胺或可以是简单酰胺。
合适的衍生自多亚乙基多胺的琥珀酰亚胺可包括下列结构的那些:
Figure BDA0003305137130000201
其中x+y可为8至15且z可以是0或1至5的整数,特别地,其中x+y可为11至15(例如13)且z可为1至3。更广泛地,这样的摩擦改进剂可使用下列通用结构表示:
Figure BDA0003305137130000202
其中R18和R19各自独立地为:
Figure BDA0003305137130000203
以使x+y为8至15(特别是11至15,例如13)且z为0或1至5的整数(特别是1至5的整数或1至3的整数);且其中各R20独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R20之间的反应形成的结构部分(特别是氢或乙酰基结构部分)。
这样的摩擦改进剂的制备描述在例如美国专利No.5,840,663中。
上述琥珀酰亚胺可与乙酸酐后反应以形成以下列结构(其中z=1)为例的摩擦改进剂,其中各R20独立地为乙酰基:
Figure BDA0003305137130000211
这种摩擦改进剂的制备例如可见于美国专利申请公开No.2009/0005277。与其它试剂(例如硼化剂)的后反应也是本领域中已知的。
当存在时,这样的琥珀酰亚胺摩擦改进剂可以任何有效量使用。通常,它们可在变速器流体中以0.1至10.0质量%的量使用,例如0.5至6.0质量%或2.0至5.0质量%。
替代性的简单酰胺的一个实例可具有下列结构:
Figure BDA0003305137130000212
其中R21和R22可以是相同或不同的烷基。例如,R21和R22可以是可为线性或支化的C14至C20烷基,且m可以是1至5的整数。特别地,R21和R22可以都衍生自异硬脂酸,且m可以是4。
当存在时,这样的简单酰胺摩擦改进剂可以任何有效量使用。通常,它们可在变速器流体中以0.1至5.0质量%的量使用,例如0.2至4.0质量%或0.25至3.0质量%。
合适的乙氧基化胺摩擦改进剂可包括或是伯胺和/或二胺与环氧乙烷的反应产物。与环氧乙烷的反应可合适地使用化学计量进行,以使基本所有伯胺和仲胺可转化成叔胺。这样的胺可具有示例性结构:
Figure BDA0003305137130000221
其中R23和R24可以是含有大约10至20个碳原子的烷基或含硫或氧键的烷基。示例性的乙氧基化胺摩擦改进剂可包括其中R23和/或R24可含有16至20个碳原子,例如16至18个碳原子的材料。这种类型的材料可购得并由Akzo Nobel以商品名
Figure BDA0003305137130000222
Figure BDA0003305137130000223
出售。来自Akzo Nobel的合适材料尤其可包括
Figure BDA0003305137130000224
T/12和
Figure BDA0003305137130000225
T/13。
当存在时,这样的乙氧基化胺可以任何有效量使用。通常,它们可在变速器流体中以0.01至2.0质量%的量使用,例如0.05至0.5质量%或0.1至0.3质量%。
但是,在变速器流体组合物与混合动力或全电动发动机结合使用的一些实施方案中,变速器流体组合物可任选基本不含摩擦改进剂,或基本不含本文所述的类型的摩擦改进剂。
含钼化合物
在一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物可进一步包含一种或多种油溶性或油分散性含钼化合物,如油溶性或油分散性有机钼化合物。在另一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物还可基本不含油溶性或油分散性含钼化合物。
这样的油溶性或油分散性有机钼化合物的非限制性实例可包括,但不一定限于,二硫代氨基甲酸钼、二硫代磷酸钼、二硫代亚膦酸钼、黄原酸钼、硫代黄原酸钼、硫化钼等,及其混合物,特别是二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼、烷基黄原酸钼和烷基硫代黄原酸钼的一种或多种。代表性的烷基黄原酸钼和烷基硫代黄原酸钼化合物可分别使用式Mo(R25OCS2)4和Mo(R25SCS2)4表示,其中各R25可独立地为选自烷基、芳基、芳烷基和烷氧基烷基的有机基团,通常具有1至30个碳原子或2至12个碳原子,特别各自是具有2至12个碳原子的烷基。
在一些实施方案中,油溶性或油分散性有机钼化合物可包含二硫代氨基甲酸钼,如二烷基二硫代氨基甲酸钼,和/或可基本不含二硫代磷酸钼,特别是二烷基二硫代磷酸钼。在一些实施方案中,任何油溶性或油分散性钼化合物可由二硫代氨基甲酸钼(如二烷基二硫代氨基甲酸钼)和/或二硫代磷酸钼(如二烷基二硫代磷酸钼)组成,作为该组合物中的钼原子的唯一来源。在任一组实施方案中,当存在时,油溶性或油分散性钼化合物可基本由二硫代氨基甲酸钼(如二烷基二硫代氨基甲酸钼)组成,作为变速器流体中的钼原子的唯一来源。
当存在时,钼化合物可以是单核、二核、三核或四核的,特别包含或是二核和/或三核钼化合物。
合适的二核或二聚二烷基二硫代氨基甲酸钼例如可由下式表示:
Figure BDA0003305137130000231
其中R26至R29可各自独立地代表具有1至24个碳原子的直链、支化链或芳族烃基,且其中X1至X4可各自独立地代表氧原子或硫原子。四个烃基R26至R29可彼此相同或不同。
合适的三核有机钼化合物可包括式Mo3SkLnQz的那些及其混合物。在这样的三核式中,三个钼原子可连接到多个硫原子(S),k在4至7变化。另外,各L可以是独立选择的有机配体,其碳原子数足以使该化合物为油溶性或油分散性,n为1至4。此外,当z非零时,Q可选自中性给电子化合物,如水、胺、醇、膦和/或醚,z为0至5并包括非化学计量(非整数)值。
在这样的三核式中,在所有配体(Ln)的组合中通常可存在至少21个总碳原子(例如至少25、至少30或至少35)。但是,重要地,配体的有机基团可有利地共同表现出足够的碳原子数以使该化合物可溶或可分散在油中。例如,各配体L内的碳原子数可通常为1至100,例如1至30或4至20。
具有式Mo3SkLnQz的三核钼化合物可有利地表现出被阴离子配体包围的阳离子核,如下列结构之一或两者所示:
Figure BDA0003305137130000241
这样的阳离子核可各自具有+4的净电荷(例如由于各Mo原子的氧化态为+4)。因此,为了溶解这些核,所有配体中的总电荷应该相对应,在这种情况下为-4。四个单阴离子配体可提供有利的核中和。不希望受制于任何理论,但相信,两个或更多个三核核心可通过一个或多个配体键合或互连,且这些配体可以是多齿的。这包括多齿配体具有与单个核的多个连接的情况。氧和/或硒可取代任一核中的一部分硫原子。
作为上述三核核心的配体,非限制性实例可包括但不一定限于二硫代磷酸盐,如二烷基二硫代磷酸盐,黄原酸盐,如烷基黄原酸盐和/或烷基硫代黄原酸盐,二硫代氨基甲酸盐,如二烷基二硫代氨基甲酸盐,及其组合,特别各自包含或是二烷基二硫代氨基甲酸盐。附加地或替代性地,三核含钼核心的配体可独立地为下列一种或多种:
Figure BDA0003305137130000242
其中X5、X6、X7和Y各自独立地为氧或硫,其中Z是氮或硼,且其中R30、R31、R32、R33、R34、R35和R36各自独立地为氢或有机(含碳)结构部分,如烃基,它们可彼此相同或不同,特别是相同。示例性的有机结构部分可包括或是烷基(例如其中连接到配体其余部分上的碳原子是伯或仲的)、芳基、取代芳基、烷芳基、取代烷芳基、芳烷基、取代芳烷基、醚、硫醚或它们的组合或反应产物,特别是烷基。
油溶性或油分散性三核钼化合物可通过在适当的液体/溶剂中使钼源,如(NH4)2Mo3S13·n(H2O)(其中n从0至2变化,包括非化学计量(非整数)值)与合适的配体源,如二硫化四烷基秋兰姆反应制备。在钼源(如(NH4)2Mo3S13·n(H2O))、配体源(如二硫化四烷基秋兰姆、二烷基二硫代氨基甲酸盐或二烷基二硫代磷酸盐)和硫夺取剂(sulfur abstractingagent)(如氰离子、亚硫酸根离子或取代膦)在适当溶剂中的反应过程中可形成其它油溶性或油分散性三核钼化合物。或者,可以使三核钼-硫卤化物盐,如[M']2[Mo3S7A6](其中M'是抗衡离子,A是卤素,如Cl、Br或I)与配体源(如二烷基二硫代氨基甲酸盐或二烷基二硫代磷酸盐)在适当的液体/溶剂(体系)中反应以形成油溶性或油分散性三核钼化合物。适当的液体/溶剂(体系)可以是例如水性或有机的。
其它钼前体可包括酸性钼化合物。这些化合物可如通过ASTM D-664或D-2896滴定程序测得的那样与碱性氮化合物反应并且通常是六价的。实例可包括但不一定限于钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾和其它碱金属钼酸盐和其它钼盐,例如钼酸氢钠、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三氧化钼或类似的酸性钼化合物或其组合。因此,附加地或替代性地,当需要时,可通过例如美国专利Nos.4,263,152、4,285,822、4,283,295、4,272,387、4,265,773、4,261,843、4,259,195和4,259,194和/或PCT公开No.WO 94/06897中所述的碱性氮化合物的钼/硫络合物为本公开的组合物提供钼。
当存在时,含钼化合物可以基于组合物的总质量计0.1至2.0质量%、0.1至1.5质量%、0.2至1.2质量%或0.2%至0.8质量%的量存在于变速器流体组合物中。附加地或替代性地,当存在时,含钼化合物可为变速器流体组合物提供基于组合物的总质量计百万分之50至1000质量份、50至800ppm、100至650ppm或100至500ppm的钼。可根据ASTM D5185测量钼含量。
基于锌的含磷化合物
在一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物可进一步包含一种或多种基于锌的含磷化合物,如一种或多种二烃基二硫代磷酸锌化合物。这样的化合物是本领域中已知的并通常被称为ZDDP。在另一些实施方案中,添加剂套装和/或变速器流体组合物还可基本不含基于锌的含磷化合物。
ZDDP化合物可根据已知技术制备,例如通过首先形成二烃基二硫代磷酸(DDPA)(通常通过一种或多种醇或酚与P2S5反应),然后用锌化合物中和所形成的DDPA。例如,可通过使伯醇和仲醇的混合物反应制造二硫代磷酸。或者,可以制备二硫代磷酸,其中烃基在性质上完全是仲烃基,或烃基在性质上完全是伯烃基。为了制造锌盐,可以使用任何碱性或中性锌化合物,但常使用氧化物、氢氧化物和碳酸盐。当使用时,商业添加剂通常由于在中和反应中使用过量碱性锌化合物而含有过量锌。
有利的二烃基二硫代磷酸锌可包含或是二烃基二硫代磷酸的油溶性盐,例如下式所示:
Figure BDA0003305137130000261
其中R37和R38可以是含有1至18(例如2至12或2至8)个碳原子的相同或不同的烃基,所述烃基的实例可包括烷基、烯基、芳基、芳烷基、烷芳基和脂环族基团的一种或多种。示例性的烃基可包含或是,但不一定限于乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、戊基、正己基、异己基、正辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、2-乙基己基、苯基、苄基、丁基苯基、环己基、甲基环戊基、丙烯基、丁烯基及其组合。为了获得和/或保持油溶性,各二烃基二硫代磷酸配体(即单个R37和R38对)上的碳原子总数可通常为至少大约5。特别地,二烃基二硫代磷酸锌因此可包含或是二烷基二硫代磷酸锌。
当需要时,一种或多种ZDDP化合物可以基于组合物的总质量计0.4至5.0质量%,例如0.6至3.5质量%、1.0至3.0质量%或1.2至2.5质量%的量存在于变速器流体组合物中。附加地或替代性地,当存在时,ZDDP化合物可单独为变速器流体组合物提供基于组合物的总质量计百万分之300至4000质量份的磷,例如500至2500ppm、750至2000ppm或800至1600ppm。再附加地或替代性地,当存在时,ZDDP化合物可为变速器流体组合物提供基于组合物的总质量计百万分之400至4500质量份的锌,例如500至3000ppm、800至2600ppm或1000至2200ppm。锌和磷含量可各自根据ASTM D5185测量。
其它添加剂
可任选将本领域中已知的其它添加剂添加到变速器流体中,如其它抗磨剂、极压添加剂、粘度改进剂等。它们通常公开在例如C.V.Smallheer和R.Kennedy Smith所著的“Lubricant Additives”,1967,第1-11页中。
变速器流体组合物
如本文中提到,根据本公开的变速器流体组合物可有利地含有主要量的润滑油基础油料和次要量的添加剂组合,例如在添加剂套装中,其包含组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和任选共添加剂,如缓蚀剂、一种或多种抗氧化剂和一种或多种摩擦改进剂,以及本文中列举的其它。这样的变速器流体组合物有利地可用于控制和/或减轻在车辆传动系统组件(如变速器)的运行过程中的磨损,以及冷却和/或绝缘也与该流体组合物接触的部分电动或全电动马达的电气/电子组件。因此,本公开也包括一种控制和/或减轻由混合动力或全电动马达驱动的变速器中的磨损并同时冷却混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的方法,所述方法包括用根据本公开的变速器流体组合物润滑变速器和使传动系统的一个或多个电气或电子组件与根据本公开的变速器流体组合物接触。此外,本公开还提供根据本公开的变速器流体组合物的用途,或更尤其是含有组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合或组分(iv)和(v)的组合(任选具有或不具有组分(iii))的添加剂套装在变速器流体组合物中用于控制和/或减轻用所述变速器流体组合物润滑的混合动力或全电动变速器中的磨损并同时冷却与所述变速器流体组合物接触的混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的用途。
该变速器流体组合物在与至少部分电动的发动机的电气/电子组件接触时可有利地表现出良好/优异的体积电阻率。在本公开中,由使用例如可购自Emcee Electronics,Inc.,of Venice,FL,USA的EMCEE Model 1152电导率探针作出的电导率测量值计算体积电阻率,其(i)根据ASTM D2624-15进行工厂校准,或(ii)与可购自Baur GmbH of Sulz,Austria的Baur DTLC装置/rig协作使用,遵循ASTM D1169-11(规定~80℃和~500V)中概述的程序并使用Toyota ATF WS自动变速器流体(可购自Sansone Toyota of Avenel,NJ)在~80℃下校准。在大约80℃的温度下而非在大约40℃或大约20℃下,测量电导率并因此计算电阻率,以更接近地模拟运行温度,在此温度下发动机会发生短路事件的风险高于在低温/静止温度(low/resting temperatures)下。对各样品进行至少两次或三次体积电阻率测量,以得到平均体积电阻率值。有利地,根据本公开的变速器流体组合物可表现出至少44.0MΩ·m(例如至少44.5MΩ·m、至少45.0MΩ·m、至少45.5MΩ·m、至少46.0MΩ·m、至少46.5MΩ·m、至少47.0MΩ·m或至少47.5MΩ·m;特别是至少46.0MΩ·m或至少47.0MΩ·m),和任选最多500MΩ·m(例如最多400MΩ·m、最多350MΩ·m、最多325MΩ·m、最多300MΩ·m、最多250MΩ·m、最多200MΩ·m、最多150MΩ·m、最多120MΩ·m、最多95.0MΩ·m、最多90.0MΩ·m、最多85.0MΩ·m、最多80.0MΩ·m、最多76.0MΩ·m、最多72.0MΩ·m、最多68.0MΩ·m或最多65.0MΩ·m;特别是最多350MΩ·m、最多325MΩ·m、最多95.0MΩ·m、最多72.0MΩ·m或最多65.0MΩ·m)的在~80℃下的平均体积电阻率(VR)。
附加地或替代性地,该变速器流体组合物当用作润滑剂时可有利地表现出良好/优异的磨损性质,特别是通过关于磨损寿命的滚针轴承疲劳试验(needle-bearingfatigue,NBFT)。在本公开中,尽管可通过各种方法获得NBFT寿命,但本文论述的NBFT寿命使用实施例章节中公开的装置和程序。有利地,根据本公开的变速器流体组合物可表现出至少13.0兆周(Megacycles)(例如至少13.5兆周、至少14.0兆周、至少14.5兆周、至少15.0兆周、至少15.5兆周、至少16.0兆周、至少16.5兆周、至少17.0兆周、至少17.5兆周、至少18.0兆周、至少18.5兆周、至少19.0兆周、至少19.5兆周或至少20.0兆周;特别是至少13.5兆周、至少14.0兆周、至少17.0兆周或至少20.0兆周),和任选最多70.0兆周(例如最多60.0兆周、最多50.0兆周、最多40.0兆周、最多35.0兆周、最多30.0兆周、最多27.0兆周、最多24.0兆周、最多22.0兆周、最多21.0兆周或最多20.0兆周;特别是最多50.0兆周、最多30.0兆周、最多24.0兆周或最多22.0兆周)的平均滚针轴承疲劳(NBFT)寿命。
有利地,本公开的任何变速器流体组合物可表现出最多10cSt(例如最多8.0cSt、最多7.0cSt、最多6.5cSt、最多6.0cSt、最多5.5cSt、最多5.0cSt、最多4.5cSt、最多4.0cSt、最多3.5cSt、最多3.0cSt、最多2.5cSt、最多2.0、1.0cSt至10cSt、1.0cSt至8.0cSt、1.0cSt至7.0cSt、1.0cSt至6.5cSt、1.0cSt至6.0cSt、1.0cSt至5.5cSt、1.0cSt至5.0cSt、1.0cSt至4.5cSt、1.0cSt至4.0cSt、1.0cSt至3.5cSt、1.0cSt至3.0cSt、1.0cSt至2.5cSt、1.0cSt至2.0cSt、1.5cSt至10cSt、1.5cSt至8.0cSt、1.5cSt至7.0cSt、1.5cSt至6.5cSt、1.5cSt至6.0cSt、1.5cSt至5.5cSt、1.5cSt至5.0cSt、1.5cSt至4.5cSt、1.5cSt至4.0cSt、1.5cSt至3.5cSt、1.5cSt至3.0cSt、1.5cSt至2.5cSt、2.0cSt至10cSt、2.0cSt至8.0cSt、2.0cSt至7.0cSt、2.0cSt至6.5cSt、2.0cSt至6.0cSt、2.0cSt至5.5cSt、2.0cSt至5.0cSt、2.0cSt至4.5cSt、2.0cSt至4.0cSt、2.0cSt至3.5cSt、2.0cSt至3.0cSt、2.0cSt至2.5cSt、2.5cSt至10cSt、2.5cSt至8.0cSt、2.5cSt至7.0cSt、2.5cSt至6.5cSt、2.5cSt至6.0cSt、2.5cSt至5.5cSt、2.5cSt至5.0cSt、2.5cSt至4.5cSt、2.5cSt至4.0cSt、2.5cSt至3.5cSt、2.5cSt至3.0cSt、3.0cSt至10cSt、3.0cSt至8.0cSt、3.0cSt至7.0cSt、3.0cSt至6.5cSt、3.0cSt至6.0cSt、3.0cSt至5.5cSt、3.0cSt至5.0cSt、3.0cSt至4.5cSt、3.0cSt至4.0cSt、3.0cSt至3.5cSt、3.5cSt至10cSt、3.5cSt至8.0cSt、3.5cSt至7.0cSt、3.5cSt至6.5cSt、3.5cSt至6.0cSt、3.5cSt至5.5cSt、3.5cSt至5.0cSt、3.5cSt至4.5cSt、3.5cSt至4.0cSt、4.0cSt至10cSt、4.0cSt至8.0cSt、4.0cSt至7.0cSt、4.0cSt至6.5cSt、4.0cSt至6.0cSt、4.0cSt至5.5cSt、4.0cSt至5.0cSt、或4.0cSt至4.5cSt),特别是1.0cSt至10cSt、2.0cSt至8.0cSt、1.5cSt至3.5cSt、或2.5cSt至5.0cSt的通过ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100)。
替代性配制剂
在一些实施方案中,代替组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的特定组合,组分(iv)和(v)的组合(例如基本不存在组分(i)和(ii))可替代性地提供磨损保护和体积电阻率的组合。这样的替代性实施方案可任选基本不含(例如不含有意添加的)组分(iii)的水杨酸钙清净剂、基本不含(例如不含有意添加的)附加含氮无灰分散剂(例如具有结构(IV)),或两者。在基本不含组分(iii)的水杨酸钙清净剂的一些这样的实施方案中,替代性配制剂可任选也基本不含(例如不含有意添加的)水杨酸镁清净剂、基本不含(例如不含有意添加的)磺酸钙和/或磺酸镁清净剂、基本不含(例如不含有意添加的)酚钙和/或酚镁清净剂及其组合(在一些情况下,基本不含(例如不含有意添加的)任何种类的清净剂)。
组分(v)可有利地包含一种或多种具有结构H-P(=O)-(OR39)2的二烃基亚磷酸氢盐化合物,其可与结构HO-P-(OR39)2平衡,其中各R39可独立地包含或是不含硫醚键的具有12至24个碳原子的直链、支化和/或环状烷基、烯基、炔基、二烯基(alkadienyl)和/或三烯基(alkatrienyl)(即不同于组分(i)的含磷结构(I),其中至少一些烷基链被硫醚键插入)。例如,各R39烷基结构部分可相同或不同并可各自独立地包含具有14至22个碳原子(如16至18个碳原子)的直链和/或支化烷基和/或烯基。
特别地,当存在时,组分(v)的二烃基亚磷酸氢盐化合物可共同地以基于组合物的总质量计0.05至2.0质量%,例如0.1至1.4质量%、0.2至1.0质量%或0.25至0.8质量%的量存在于变速器流体组合物中。附加地或替代性地,特别地,组分(v)的二烃基亚磷酸氢盐化合物当存在时可共同地为变速器流体组合物提供基于组合物的总质量计百万分之35至2200质量份的磷(phosphorous),例如50至2000ppm、100至1000ppm或300至750ppm。可根据ASTM D5185测量磷含量。
含有组分(iv)和(v)的组合的这些替代性配制剂可有利地表现出与本文所述的含有组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合的那些配制剂类似的平均体积电阻率性质和/或平均滚针轴承疲劳(NBFT)寿命性质。
附加实施方案
附加地或替代性地,本公开可包括一个或多个下列实施方案。
实施方案1.一种变速器流体组合物,其包含:主要量的润滑油基础油料;和次要量的添加剂套装,所述添加剂套装包含:(i)包含两种或更多种结构(I)的化合物的混合物:
Figure BDA0003305137130000311
其中基团R1、R2和R3独立地为具有1至18个碳原子的烷基或其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基,条件是在混合物(i)中,至少一些基团R1、R2和R3是其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基;(ii)一种或多种结构(II)的化合物:
Figure BDA0003305137130000312
其中基团R4和R7独立地为具有1至12个碳原子的烷基且R5和R6独立地为具有2至12个碳原子的烷基键(alkyl linkage);(iii)包含水杨酸钙的清净剂;和(iv)包含一种或多种结构(III)的化合物的碱性含氮无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000321
其中:R8和R9各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物(特别地,基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成)的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基;各R10独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分(特别是氢或酰基结构部分);且x为1至10(特别是3至10)并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值。
实施方案2.根据实施方案1的变速器流体组合物,其中组分(i)和组分(ii)的化合物各自以基于组合物的总质量计0.05至0.5质量%的量和/或以2:1至1:2的质量比存在于所述组合物中。
实施方案3.根据实施方案1或实施方案2的变速器流体组合物,其中组分(iii)以基于组合物的总质量计0.05至0.7质量%的量存在于所述组合物中,和/或为组合物提供基于组合物的总质量计百万分之45至450质量份(ppm)的钙。
实施方案4.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中组分(iii)不含有意添加的酚盐清净剂组分和/或不含有意添加的磺酸盐清净剂组分。
实施方案5.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中组分(iv)以基于组合物的总质量计0.75至5.0质量%的量存在于所述组合物中,和/或其中组分(iv)的无灰分散剂的R8和R9结构部分各自独立地具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的300至20000道尔顿的数均分子量(Mn)。
实施方案6.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其进一步包含结构(IV)的附加碱性含氮无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000331
其中:
R11和R12各自独立地为具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的500至5000道尔顿的数均分子量(Mn)的烃基;
各R13独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R13之间的反应形成的结构部分;和
y为3至10并且对所有结构(IV)的分子相同或是结构(IV)的分子的混合物中的所有结构(IV)的分子的平均值。
实施方案7.根据实施方案6的变速器流体组合物,其中:
R11和R12各自独立地为具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的750至2500道尔顿的数均分子量(Mn)的聚异丁烯基结构部分;和
各R13独立地为氢或乙酰基结构部分。
实施方案8.根据实施方案1-5任一项的变速器流体组合物,其还基本不含除组分(iv)外的其它碱性含氮无灰分散剂。
实施方案9.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中所述组合物包含基于组合物的总质量计小于百万分之100质量份(ppm)的硼。
实施方案10.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中所述润滑油基础油料包含III类基础油料、IV类基础油料或其组合。
实施方案11.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其进一步包含取代噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂和具有下列结构的摩擦改进剂:
Figure BDA0003305137130000332
其中R18和R19各自独立地为:
Figure BDA0003305137130000341
以使x+y为8至15且z为1至5的整数;且其中各R20独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R20之间的反应形成的结构部分。
实施方案12.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中:所述润滑油基础油料表现出1.5cSt至8.1cSt的根据ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100);所述组合物表现出2cSt至6.5cSt的如根据ASTM D445测得的KV100;所述组合物表现出至少46.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;和所述组合物表现出至少13.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
实施方案13.根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物,其中所述组合物表现出以下一种或多种:至少47.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和至少14.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;最多95.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和最多30.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;和最多72.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和最多25.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
实施方案14.一种变速器流体组合物,其包含:主要量的润滑油基础油料,如包含III类基础油料、IV类基础油料或其组合;和次要量的添加剂套装,所述添加剂套装包含:(iv)包含一种或多种结构(III)的化合物的碱性含氮无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000342
其中:R8和R9各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物(特别地,基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成)的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基;各R10独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分(特别是氢或酰基结构部分);且x为1至10(特别是3至10)并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值;和(v)一种或多种具有结构H-P(=O)-(OR39)2的二烃基亚磷酸氢盐化合物(dihydrocarbyl hydrogenphosphite compounds),其中各R39独立地包含或是具有12至24个碳原子(例如14至22个碳原子或16至18个碳原子)的烷基。
实施方案15.根据实施方案14的变速器流体组合物,其进一步包含以下一种或多种:没有有意添加的组分(i)和(ii);基本没有有意添加的组分(iii);基本没有除组分(iv)外的其它碱性含氮无灰分散剂;和基于组合物的总质量计小于百万分之50质量份(ppm)的硼。
实施方案16.根据实施方案14或实施方案15的变速器流体组合物,其进一步包含取代噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂和至少两种摩擦改进剂,其中至少一种具有下列结构:
Figure BDA0003305137130000351
其中R18和R19各自独立地为:
Figure BDA0003305137130000352
以使x+y为8至15且z为1至5的整数;且其中各R20独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R20之间的反应形成的结构部分。
实施方案17.根据实施方案14-16任一项的变速器流体组合物,其中:所述润滑油基础油料表现出1.5cSt至3.3cSt的根据ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100);所述组合物表现出9.1cSt至11.4cSt的根据ASTM D445测得的KV40;所述组合物表现出至少46.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;所述组合物表现出最多350MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;所述组合物表现出至少14.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;和任选地,所述组合物表现出最多22.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
实施方案18.根据实施方案14-17任一项的变速器流体组合物,其中组分(iv)以基于组合物的总质量计0.75至5.0质量%的量存在于所述组合物中,和/或其中组分(iv)的无灰分散剂的R8和R9结构部分各自独立地具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的300至20000道尔顿的数均分子量(Mn)。
实施方案19.一种控制或减轻由混合动力或全电动马达驱动的变速器中的磨损并同时冷却混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的方法,所述方法包括用根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物润滑变速器和使传动系统的一个或多个电气或电子组件与根据前述实施方案任一项的变速器流体组合物接触。
实施方案20.根据实施方案1-18任一项的变速器流体组合物用于控制或减轻用所述组合物润滑的混合动力或全电动变速器中的磨损并同时冷却与所述组合物接触的混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的用途。
现在通过仅非限制性实施例描述本发明。
实施例
使用下列组分形成根据本公开的变速器流体组合物,以及某些对比例。
下列组分(i)化合物构成根据本公开的变速器流体组合物中的符合结构(I)的化合物的总质量的至少3.0重量%:
Figure BDA0003305137130000361
在组分(i)内有至少三(3)种其它化合物,但构成变速器流体组合物中的符合结构(I)的化合物的总质量的少于3.0重量%。化合物(a)和(c),即含有其中烷基链被硫醚键插入的烷基的化合物共同构成所有组分(i)结构(I)化合物的多于40质量%(例如多于45%)。
下列组分(ii)化合物构成根据本公开的变速器流体组合物中的符合结构(II)的化合物的总质量的至少3.0重量%:
C8H17-S-C2H4-O-C4H9;和C8H17-S-C2H4-O-C2H4-S-C8H17
(e)(f)。
在组分(ii)内有至少两(2)种其它化合物,但构成变速器流体组合物中的符合结构(II)的化合物的总质量的少于3.0重量%。
组分(iii)是高碱性烷基取代的水杨酸钙清净剂,尽管本文中的某些对比例用高碱性磺酸钙取代组分(iii)的水杨酸盐清净剂配制。
组分(iv)是具有结构(III)的基于mPAO封端的聚(亚烷基胺)琥珀酰亚胺的无灰分散剂:
Figure BDA0003305137130000371
其中R8和R9各自独立地为通过基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基;其中各R10独立地为氢;且其中x为3至10并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值。R8和R9各自独立地具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的500至2500道尔顿的数均分子量。
组分(i)的化合物的混合物可通过将亚磷酸二丁酯(~194克,~2摩尔)置于配有回流冷凝器、搅拌棒和氮气鼓泡器的圆底四颈烧瓶中制备。然后可用氮气吹扫烧瓶,密封并启动搅拌器。然后可在真空下将亚磷酸二丁酯加热到~150℃并保持在温度下,同时可经一段时间,如大约1小时加入羟乙基正辛基硫(~280克,~2摩尔)。在加入羟乙基正辛基硫后可继续加热直至不再生成丁醇。然后可冷却反应混合物并获得混合产物。
组分(ii)的化合物的混合物可通过在配有顶置接收器、搅拌棒和氮气鼓泡器的圆底四颈烧瓶中合并羟乙基正辛基硫(~190克,~1摩尔)和正丁醇(~74克,~1摩尔)制备。然后可加入催化量的合适酸催化剂(例如亚磷酸(phosphorus acid))。然后可用氮气吹扫烧瓶,密封并启动搅拌器。然后可在大致大气压下将反应混合物加热到~150℃并保持在此直至可在接收器中收集~0.5摩尔水(~9克)。然后可冷却反应混合物以获得产物。
下表1-2详述制备的一些变速器流体组合物。组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的量以质量%表示,且磷、硼和钙含量以百万分之质量份表示,都基于组合物的质量计。“其它添加剂”是在变速器流体添加剂套装中常见的共添加剂的组合,并包括但不限于噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂、摩擦改进剂和基础油料稀释剂。各实施例中所用的“其它添加剂”的量的任何变化是要平衡其它组分的量并且仅归因于基础油料稀释剂的量的差异。组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)以及其它添加剂在本文中统称为添加剂套装。添加剂套装中的所有活性(非稀释剂)组分在各实施例中以大致相同的浓度使用。用于稀释各添加剂套装样品以形成示例性变速器流体组合物的基础油料稀释剂是表现出~2.7cSt(mm2/sec)至~8.1cSt的KV100的IV类基础油料(或IV类基础油料的混合物一起)。
表1.
Figure BDA0003305137130000381
Figure BDA0003305137130000391
1所示量作为包括~25-55质量%稀释剂的组分
*取2-3次测量的平均值
表2.
Figure BDA0003305137130000392
1所示量作为包括~25-55质量%稀释剂的组分
2硼化
*取2-3次测量的平均值
对比例1和3代表其中硼化PIB-PAM-PIB分散剂与抗磨损组分(i)和(ii)、以及分别与水杨酸钙清净剂或磺酸钙清净剂配对的变速器流体配制剂。类似于对比例1,对比例2基于水杨酸钙清净剂,只是其含有硼化和未硼化PIB-PAM-PIB分散剂的混合物。类似于对比例3,对比例4基于磺酸钙清净剂,只是其含有硼化PIB-PAM-PIB和未硼化mPAO-PAM-mPAO分散剂的混合物。但是,实施例5代表对比例4的含水杨酸钙清净剂的类似物,其既包含抗磨损组分(i)和(ii)又包含未硼化mPAO-PAM-mPAO和硼化PIB-PAM-PIB分散剂的混合物。实施例6A和6B类似于实施例5,只是两者都仅含未硼化mPAO-PAM-mPAO且不含PIB-PAM-PIB分散剂–实施例6A和6B之间的区别在于加入具有不同KV100值的稀释剂的混合物以达到不同的全配方KV100值。实施例7A和7B分别类似于实施例6A和6B,只是mPAO-PAM-mPAO分散剂是硼化的并与抗磨损组分(i)和(ii)预混合。对比例和实施例中分别使用的mPAO-PAM-mPAO和PIB-PAM-PIB分散剂的mPAO和PIB臂/端基各自具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的750至2500道尔顿的数均分子量。另外,对比例和实施例中分别使用的mPAO-PAM-mPAO和PIB-PAM-PIB分散剂内的各PAM连接物表现出3至10的平均x(聚亚烷基胺重复单元值)。
表征来自表1-2的各添加剂套装/全配方组合物(fully formulatedcomposition)的KV100,并使用可购自Emcee Electronics,Inc.,of Venice,FL(USA)的Emcee Model 1152-0007电导率探针测试全配方组合物的体积电阻率(体积电导率的倒数)。将带有~15-25mL样品的试管浸没在使用热板加热到~80℃的硅酮油浴(~2L烧杯)中,其中温度探针浸没在油浴中。所有样品在测试前在干燥器中脱气至少72小时。使用磁搅拌器以~300至~600rpm搅拌硅酮油浴并在进行测量前在升高的温度下平衡至少30分钟。将硫化氢检测器置于试管上方以确保没有发生样品的显著降解。然后对各样品进行至少两次测量,在测量之间有至少2分钟,以确认准确度。
从表1-2中清楚可见,有益的~80℃体积电阻率值(即高于特定阈值)不是固有的,即使对于组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合也不是固有的。例如,注意到(含有根据本公开的所有四种组分的)实施例1表现出优异的磨损性能。来自无任何组分(iv)的对比例1-3的平均VR值一致地低于44.0MΩ·m,没有一次VR测量等于或高于46.0MΩ·m。来自含磺酸钙清净剂和分散剂混合物(~30重量%组分(iii)和余量PIBSA-PAM分散剂)的对比例4的平均VR值也低于44.0MΩ·m,没有一次VR测量等于或高于46.0MΩ·m,而含有具有水杨酸钙清净剂组分(iii)的相同分散剂混合物的实施例5表现出明显更高的平均VR。含有水杨酸钙清净剂组分(iii)和仅mPAOSA-PAM分散剂组分(iv)而没有PIBSA-PAM分散剂的实施例6A和6B都表现出高于对比例阈值的平均VR值。实施例7A和7B尽管含有与实施例6A和6B中相同的组分类别,但表现出低于对比例阈值的平均VR值。尽管实施例6和7之间的主要(但值得注意的是,不是唯一)区别是分散剂的硼化,但对比正好表明,仅仅在润滑剂组合物中包括所有组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)并不固有地产生高于对比阈值的平均VR。
下表3-4详述制备的一些变速器流体组合物。组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的量以质量%表示,且磷、硼和钙含量以百万分之质量份表示,都基于组合物的质量计。“其它添加剂”是在变速器流体添加剂套装中常见的共添加剂的组合,并包括但不限于噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂、至少一种摩擦改进剂和基础油料稀释剂。各实施例中所用的“其它添加剂”的量的任何变化是要平衡其它组分的量并且仅归因于基础油料稀释剂的量的差异。组分(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)以及其它添加剂在本文中统称为添加剂套装。添加剂套装中的噻二唑和抗氧化剂组分的浓度在所有实施例中保持类似,而缓蚀剂、摩擦改进剂和基础油料/稀释剂的总浓度有时(但不是一致地)在样品间变化。但是,对于表3-4中的所有实施例和对比例,各添加剂套装以相同处理率(相同稀释比)用于全配方组合物。用于稀释各添加剂套装样品以形成示例性变速器流体组合物的基础油料稀释剂是表现出~1.5cSt至~3.3cSt的KV100的III类或IV类基础油料(或III类和/或IV类基础油料的混合物一起),对比例18除外,其基础油料表现出~2.7cSt至~8.1cSt的KV100(类似于对比例1-4和实施例5-7)。
表3.
Figure BDA0003305137130000421
1所示量作为包括~25-55质量%稀释剂的组分
*仅一个数据点;^仅两个数据点的平均值
表4.
Figure BDA0003305137130000431
1所示量作为包括~25-55质量%稀释剂的组分
对比例8和9代表其中不同量的硼化PIB-PAM-PIB分散剂分别与抗磨损组分(i)和(ii)配对但不含mPAO-PAM-mPAO分散剂组分(iv)且不含水杨酸钙清净剂组分(iii)(甚至不含任何清净剂)的变速器流体配制剂。它们充当上述对比例1-3的较低粘度类似物。实施例10、11和15显示硼化PIB-PAM-PIB和未硼化mPAO-PAM-mPAO(组分(iv))与抗磨损组分(i)和(ii)的分散剂混合物,但不含水杨酸钙清净剂组分(iii)。实施例11和15含有相同大致量的相同组分,但使用不同的组分预掺合物(component pre-blends)混合。实施例12和17显示未硼化mPAO-PAM-mPAO分散剂组分(iv)和二烃基亚磷酸酯组分(v)的混合物,不含任何抗磨损组分(i)和(ii)和水杨酸钙清净剂组分(iii)(甚至不含任何清净剂)。实施例13、14和16大致而非完全是实施例10、11和15的含水杨酸钙组分(iii)清净剂的类似物,包括抗磨损组分(i)和(ii)以及未硼化mPAO-PAM-mPAO分散剂组分(iv)和硼化PIB-PAM-PIB分散剂的混合物。对比例和实施例中分别使用的mPAO-PAM-mPAO和PIB-PAM-PIB分散剂的mPAO和PIB臂/端基各自具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的750至2500道尔顿的数均分子量。另外,对比例和实施例中分别使用的mPAO-PAM-mPAO和PIB-PAM-PIB分散剂内的各PAM连接物(PAM connector)表现出3至10的平均x(聚亚烷基胺重复单元值)。
表征来自表3-4的各添加剂套装/全配方组合物的KV40,并使用可购自Baur GmbHof Sulz,Austria的Baur DTLC装置/rig并遵循ASTM D1169-11(规定~80℃和~500V)中概述的程序测试全配方组合物的体积电阻率(体积电导率的倒数)。
也测试来自表3-4的各添加剂套装/全配方组合物的滚针轴承疲劳(NBFT)寿命。可使用各种方法分析NBFT寿命。在此,改造可购自Falex of Sugar Grove,IL(USA)的Falex 4球E/P磨损试验机以测试相对小体积(~50mL)的样品如何保护轴承免受磨损。在这种改造的试验机中,通过从每5个轴承中移除2个而改装能够容纳30个滚珠轴承(轴向取向,就像围绕钟面的数字)的轴承(即NSK part#AXK1105),以使连续的3个轴承就位,接着2个轴承槽缺失,重复6次(连续的3个轴承大致位于钟面上的偶数位置,即12、2、4、6、8和10,而缺失的轴承槽大致位于同一钟面上的奇数位置,即分别在1、3、5、7、9和11),从而存在18个轴承和保留12个空轴承槽。将这种改装轴承置于上和下轴承座圈(即NTN part#WS81105和NSK part#FTRE-2542)之间,并封装在含有热电偶(以验证样品温度)和适配器(以连向磨损试验机台的旋转轴)的试验杯中,其中可使用加热装置控制样品温度。在滚针轴承疲劳试验中,试验机轴以~2100rpm旋转,同时向通过样品组合物润滑的轴承组装件施加载荷。对于该试验的前~26分钟,施加~588N的载荷;接下来的~4分钟将载荷提高到~2940N;在总共~30分钟后,在该试验的剩余时间载荷进一步提高到~8820N。该试验的前~30分钟(此时施加相对较低的载荷)被视为“磨合”期。在该试验中,目标温度为标称~120℃,尽管该试验在大致室温(~20-25℃)下开始。适配器内的加热装置提供一些热,但不需要严格达到目标温度-通常在载荷提高到~8820N之前达到至少~100℃的温度。如果需要,在测试过程中(但通常仅在磨合期之后),可引入外部空气流以对抗摩擦热,以使轴承热电偶温度不会太久过冲(overshoot)/超过~120℃。只有当达到振动阈值(vibration threshold)时才终止试验。在磨合期后~45分钟(即在进入试验后~75分钟),在~1Hz至~10kHz的频率下建立振动振幅基线。排除~176-654Hz、~1367-1426Hz和~4.492-4.795kHz的频率,监测剩余频率的振动。对于几乎所有其它频率,当检测到在该频率的基线以上至少250%的振动(即当振动振幅超过基线振幅~250%时振动振幅为基线振幅的大约3.5倍或~350%)时终止试验。但是,对于在~2.3kHz至~2.4kHz(~2305Hz至~2402Hz)之间的振动频率,只有当检测到在该频率的基线以上至少125%的振动(即当振动振幅超过基线振幅~125%时振动振幅为基线振幅的大约2.25倍或~225%)时才终止试验。这些振动被认为指示磨损(例如点蚀(pitting))。一旦终止试验,取出轴承及其组装件并视觉检查(通常在放大下)点蚀迹象。如果在视觉检查时绝对没有点蚀迹象,该终止可能过早(premature),并可排除该试验。通常,滚针轴承疲劳(NBFT)寿命代表4至7次测量的平均值,但可使用更多或更少的测量。可利用轴承部件的尺寸和几何和轴旋转速率以兆周(Megacycle,在本文中缩写为“Mcyc”)计算NBFT寿命,以评估每小时的周期数,并且只是润滑的轴承受到满载荷的试验时间(即磨合后的试验时间,或以小时计的总试验时间减去最初30分钟磨合期)。
从表3-4中清楚可见,有益的~80℃体积电阻率值(即高于特定阈值)和有益的滚针轴承疲劳寿命值(因此它们的组合)都不是固有的,即使组合物含有所有组分(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合。例如,如实施例12和17中所示,甚至不含任何组分(i)、(ii)和(iii)的组分(iv)和(v)的组合也产生高于对比例18的阈值的非常有益的VR值,尽管高于对比例18的阈值的有益NBFT寿命显然不是固有的(即出现在实施例17中,但没有在实施例12中)。因此,不同组分的组合可能产生或可能不产生一致地等于或高于44.0MΩ·m的VR值(例如没有一次VR测量等于或高于46.0MΩ·m)和等于或高于13.0Mcyc(或等于或高于14.0Mcyc)的平均NBFT寿命的同时组合。另外值得注意的是,对比例8和9表现出低于阈值的平均VR值和高于对比例18的阈值的NBFT寿命值,实施例10和13也如此。但是,直接相反地,实施例11和12表现出高于阈值的平均VR值和低于对比例18的阈值的NBFT寿命值。只有实施例14-17实现都高于阈值的平均VR值和NBFT寿命值。实施例14和16含有所有组分(i)、(ii)、(iii)和(iv),而实施例15仅含组分(i)、(ii)和(iv)(无组分(iii),甚至基本没有任何清净剂),且实施例17仅含组分(iv)和(v)(基本不含组分(i)、(ii)和(iii)和甚至基本不含基于PIB的分散剂)。从这一数据可得出许多其它可能的解释,但组分和性质(特别是本文论述的VR和NBFT寿命)之间的相关性的非固有性是最主要的。

Claims (20)

1.一种变速器流体组合物,其包含:
主要量的润滑油基础油料;和
次要量的添加剂套装,所述添加剂套装包含:
(i)包含两种或更多种结构(I)的化合物的混合物:
Figure FDA0003305137120000011
其中基团R1、R2和R3独立地为具有1至18个碳原子的烷基或其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基,条件是在混合物(i)中,至少一些基团R1、R2和R3是其中烷基链被硫醚键插入的具有1至18个碳原子的烷基;
(ii)一种或多种结构(II)的化合物:
Figure FDA0003305137120000012
其中基团R4和R7独立地为具有1至12个碳原子的烷基且R5和R6独立地为具有2至12个碳原子的烷基键;
(iii)包含水杨酸钙的清净剂;和
(iv)包含一种或多种结构(III)的化合物的碱性含氮无灰分散剂:
Figure FDA0003305137120000013
其中:R8和R9各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物(特别地,基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成)的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基;各R10独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分(特别是氢或酰基结构部分);且x为1至10(特别是3至10)并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值。
2.根据权利要求1的变速器流体组合物,其中组分(i)和组分(ii)的化合物各自以基于组合物的总质量计0.05至0.5质量%的量和/或以2:1至1:2的质量比存在于所述组合物中。
3.根据权利要求1或权利要求2的变速器流体组合物,其中组分(iii)以基于组合物的总质量计0.05至0.7质量%的量存在于所述组合物中,和/或为组合物提供基于组合物的总质量计百万分之45至450质量份(ppm)的钙。
4.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中组分(iii)不含有意添加的酚盐清净剂组分和/或不含有意添加的磺酸盐清净剂组分。
5.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中组分(iv)以基于组合物的总质量计0.75至5.0质量%的量存在于所述组合物中,和/或其中组分(iv)的无灰分散剂的R8和R9结构部分各自独立地具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的300至20000道尔顿的数均分子量(Mn)。
6.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其进一步包含结构(IV)的附加碱性含氮无灰分散剂:
Figure FDA0003305137120000021
其中:
R11和R12各自独立地为具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的500至5000道尔顿的数均分子量(Mn)的烃基;
各R13独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R13之间的反应形成的结构部分;和
y为3至10并且对所有结构(IV)的分子相同或是结构(IV)的分子的混合物中的所有结构(IV)的分子的平均值。
7.根据权利要求6的变速器流体组合物,其中:
R11和R12各自独立地为具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的750至2500道尔顿的数均分子量(Mn)的聚异丁烯基结构部分;和
各R13独立地为氢或乙酰基结构部分。
8.根据权利要求1-5任一项的变速器流体组合物,其还基本不含除组分(iv)外的其它碱性含氮无灰分散剂。
9.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中所述组合物包含基于组合物的总质量计小于百万分之100质量份(ppm)的硼。
10.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中所述润滑油基础油料包含III类基础油料、IV类基础油料或其组合。
11.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其进一步包含取代噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂和具有下列结构的摩擦改进剂:
Figure FDA0003305137120000031
其中R18和R19各自独立地为:
Figure FDA0003305137120000032
以使x+y为8至15且z为1至5的整数;且其中各R20独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R20之间的反应形成的结构部分。
12.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中:
所述润滑油基础油料表现出1.5cSt至8.1cSt的根据ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100);所述组合物表现出2cSt至6.5cSt的根据ASTM D445测得的KV100;
所述组合物表现出至少46.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;和
所述组合物表现出至少13.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
13.根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物,其中所述组合物表现出以下一种或多种:
至少47.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和至少14.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;
最多95.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和最多30.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;和
最多72.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率和最多25.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
14.一种变速器流体组合物,其包含:
主要量的润滑油基础油料,如包含III类基础油料、IV类基础油料或其组合;和
次要量的添加剂套装,所述添加剂套装包含:
(iv)包含一种或多种结构(III)的化合物的碱性含氮无灰分散剂:
Figure FDA0003305137120000041
其中:R8和R9各自独立地为通过包含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、1-十四碳烯、1-十八碳烯或其混合物(特别地,基本由1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯或其混合物组成)的α-烯烃原料的茂金属催化聚合制成的烃基;各R10独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R10之间的反应形成的结构部分(特别是氢或酰基结构部分);且x为1至10(特别是3至10)并且对所有结构(III)的分子相同或是结构(III)的分子的混合物中的所有结构(III)的分子的平均值;和
(v)一种或多种具有结构H-P(=O)-(OR39)2的二烃基亚磷酸氢盐化合物,其中各R39独立地包含或是具有12至24个碳原子(例如14至22个碳原子或16至18个碳原子)的烷基。
15.根据权利要求14的变速器流体组合物,其进一步包含以下一种或多种:
没有有意添加的组分(i)和(ii);
基本没有有意添加的组分(iii);
基本没有除组分(iv)外的其它碱性含氮无灰分散剂;和
基于组合物的总质量计小于百万分之50质量份(ppm)的硼。
16.根据权利要求14或权利要求15的变速器流体组合物,其进一步包含取代噻二唑、胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、缓蚀剂和至少两种摩擦改进剂,其中至少一种具有下列结构:
Figure FDA0003305137120000051
其中R18和R19各自独立地为:
Figure FDA0003305137120000052
以使x+y为8至15且z为1至5的整数;且其中各R20独立地为氢、乙酰基结构部分或由碳酸亚乙酯和>N-R20之间的反应形成的结构部分。
17.根据权利要求14-16任一项的变速器流体组合物,其中:
所述润滑油基础油料表现出1.5cSt至3.3cSt的根据ASTM D445测得的在100℃下的运动粘度(KV100);所述组合物表现出9.1cSt至11.4cSt的根据ASTM D445测得的KV40;
所述组合物表现出至少46.0MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;
所述组合物表现出最多350MΩ·m的在大约80℃下的平均体积电阻率;
所述组合物表现出至少14.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命;和
任选地,所述组合物表现出最多22.0兆周的平均滚针轴承疲劳寿命。
18.根据权利要求14-17任一项的变速器流体组合物,其中组分(iv)以基于组合物的总质量计0.75至5.0质量%的量存在于所述组合物中,和/或其中组分(iv)的无灰分散剂的R8和R9结构部分各自独立地具有通过参考线性聚苯乙烯标样的GPC测定的300至20000道尔顿的数均分子量(Mn)。
19.一种控制或减轻由混合动力或全电动马达驱动的变速器中的磨损并同时冷却混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的方法,所述方法包括用根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物润滑变速器和使传动系统的一个或多个电气或电子组件与根据前述权利要求任一项的变速器流体组合物接触。
20.根据权利要求1-18任一项的变速器流体组合物用于控制或减轻用所述组合物润滑的混合动力或全电动变速器中的磨损并同时冷却与所述组合物接触的混合动力或全电动传动系统的至少一部分电气或电子组件的用途。
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