CN114746534A - 使用酯基础油料提高传动系统和工业齿轮润滑流体液的粘度指数和效率 - Google Patents
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Abstract
所公开的技术涉及用于传动系统和工业齿轮的含有单酯或单酯和二酯的混合物的润滑剂，以及用这类润滑剂润滑传动系统和工业齿轮的方法。
Description
背景技术
所公开的技术涉及用于传动系统和工业齿轮的含有单酯或单酯和二酯的混合物的润滑剂，以及用这类润滑剂润滑传动系统和工业齿轮的方法。
市场需求正在驱动润滑流体向更低的粘度方向发展，以尽量减少由于机械操作造成的能量损失。随着流体变得不那么粘稠，基础油对性能的贡献变得越来越重要。基础油的性能属性在很大程度上取决于为特定应用选择的基础油类型。矿物油源自原油，并且因此含有脂肪族、脂环族和芳香族物质的混合物。矿物油已被美国石油工业(API)基于其物理特性分为第I组、第II组或第III组。
与矿物油相比，合成油含有在大小和形状方面更一致的分子，其特性可通过原材料的选择来调谐。合成基础油按API分类为第IV组或第V组油。所有聚α烯烃(PAO)都被认为是第IV组基础油，而第V组涵盖任何其它合成基础油，如单和二元酸酯、多元醇酯和烷基化芳香烃。
Tonengeneral Sekiyu Kk提交的日本专利申请2009023385A教导了一种用单酯降低基于烃的合成油如PAO的牵引系数的方法。类似地，Bouvier等人的2018年4月26日公布的US2018/0112148教导了PAO和单酯的组合物。参考文献均未教导或建议单酯将为基于矿物油的系统提供任何效果，或单酯和二酯的组合将出现任何特定结果。事实上，日本的参考文献明确指示二酯显著提高牵引系数。
2018年5月22日颁发给Kit Ng等人的U.S.9,976,099教导使用芳香族单酯帮助改善牵引控制。参考文献没有教导或建议使用直链或支链单酯，也没有单酯和二酯的组合。
2017年1月10日颁发给Nakao等人的US 9,540,587和2019年3月12日颁发给Masuda等人的US 10,227,541各自教示一种具有改进粘度的组合物，其中含有矿物油和单酯。参考文献没有说出提高牵引系数，也没有说出单酯和二酯的组合。
选择用于应用的基础油通常取决于成本、可用性和所需的性能特性。第IV组基础油或聚α-烯烃在性能属性(如牵引力)方面提供最多。然而，高端油(如PAO)的成本和可用性使其不太理想。使得第IV组油的处理率更低，或使用更实惠且更容易获得的第II和III组油来提供改进的低温和高温牵引，和/或改进的粘度指数(“VI”)性能将为有吸引力的替代方案。
发明内容
因此，所公开的技术通过将第II组和/或第III组类型的油与单酯或单酯和二酯的混合物组合来解决降低第IV组基础油的整体处理和/或第II组和/或第III组类型的油和第IV组基础油之间的类似性能的问题。
发现用一定百分比的单酯补充第IV组基础油使得可实现酯对性能特性(如牵引和摩擦)的益处，同时降低第IV组基础油的处理率。另外发现，单酯使得可实现酯对性能特征(如牵引)的益处，同时将大部分基础流体保持为低成本/低粘度的第II和/或III组油。这些发现令人惊讶和出乎意料，因为大多数公认的才智会指导所属领域普通技术人员使用更复杂的酯。
因此，本文公开的技术的一个方面涉及一种润滑剂组合物，其含有a)烃润滑基础油料，和b)约1或1.5wt％至约15wt％的羧酸单酯，例如，用于例如，月桂酸乙基己酯。在某些实施例中，烃润滑基础油料可为第IV组基础油，如PAO。在一些实施例中，烃润滑基础油料可为第II组基础油。在实施例中，烃润滑基础油料可为第III组基础油。在实施例中，烃润滑基础油料可为PAO、第II组和第III组基础油中的两种或更多种的混合物。
还发现用单酯和二酯的组合补充第II组和/或第III组基础油在较宽的操作温度范围内对牵引产生协同作用，同时将大部分基础流体保持为低成本/低粘度第II组和/或第III组油。
因此，所公开技术的另一个方面提供一种润滑剂组合物，其含有a)烃润滑基础油料，b)约1wt％或1.5wt％至约10wt％的羧酸单酯，例如月桂酸乙基己酯，和c)约1wt％或1.5wt％至约10wt％的二羧酸二酯，例如己二酸二异辛酯。
举例来说，所述技术涵盖一种润滑剂组合物，其含有美国石油学会(“API”)第II组、第III组或第IV组润滑油以及月桂酸单酯、动物脂酸单酯、油酸单酯、棕榈酸单酯以及它们的组合中的至少一种以及己二酸二酯、壬二酸二酯以及它们的组合中的至少一种。
所述技术还提供一种用如所描述的组合物润滑传动系统装置或工业齿轮和操作传动系统装置或工业齿轮的方法。
具体实施方式
下文将通过非限制性说明的方式描述各个优选特征和实施例。
所述技术包含一种润滑剂组合物，其含有烃润滑基础油料和酯的组合，即羧酸单酯和二羧酸二酯。
烃润滑基础油料
所公开技术的一种组分为烃润滑基础油料。此类油包含天然和合成油；衍生自加氢裂化、氢化和加氢精制的油；未精制油、精制油和再精制油；以及它们的混合物。
未精制油是直接从天然或合成来源获得的油，通常无需(或几乎无需)进一步纯化处理。精制的油类似于未精制的油，除了精制的油已经在一个或多个纯化步骤中被进一步处理以改善一种或多种性质。纯化技术是本领域已知的并且包含溶剂萃取、二次蒸馏、酸或碱萃取、过滤、渗滤等。再精制油也被称为再生或再加工油，并且通过与用于获得精制油的工艺类似的工艺获得，并且通常通过针对去除失效添加剂和油分解产物的技术来进行另外加工。
可用于制成本发明润滑剂的天然油包含矿物润滑油(如液体石油和链烷烃型、环烷烃型或混合链烷烃-环烷烃型的经溶剂处理或酸处理的矿物润滑油)以及衍生自煤或页岩或它们的混合物的油。
适合使用的合成烃润滑油包含第IV组油或聚α烯烃(PAO)。第IV组油包含烃油，如聚合和共聚烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物)；聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)以及它们的混合物。
具有润滑粘度的油也可以如美国石油学会(American Petroleum Institute；API)《基础油互换性指南(Base Oil Interchangeability Guidelines)(2011)》中所指定来定义。适合使用的基础油组包含第II组、第III组或第IV组油。第II组和第III组油的硫含量<0.03wt％，饱和度>90wt％。第II组油的粘度指数为80至小于120，而第III组油的粘度指数>120。第IV组油包含所有聚α烯烃(PAO)。
烃润滑基础油料可为API第IV组油或其混合物，即，聚α-烯烃。聚α-烯烃可以通过茂金属催化工艺或通过非茂金属工艺制备。
烃润滑基础油料可包括API第II组油或其混合物。烃润滑基础油料也可以是第III组油或其混合物。烃润滑基础油料也可以是第IV组油或其混合物。
如通过ASTM D445所测量的，烃润滑基础油料或基础油在100℃下总体上运动粘度将为2至10cSt，或在一些实施例中具有2.25至9或2.5至6或7或8cSt。基础油在100℃下的运动粘度是约3.5到6或6到8cSt也是合适的。
存在烃润滑基础油料的量通常为在从100wt％中减去组合物中性能添加剂的量的总和后剩余的余量。说明性量可包含50至99重量％，或60至98重量％，或70至95重量％，或80至94重量％，或85至93重量％。
酯基础油料
润滑组合物还将包含至少一种羧酸单酯，或羧酸单酯和二羧酸二酯的组合。
羧酸单酯是具有式RC(O)OR'的分子，其中RC(O)O-代表羧酸部分，并且R'代表酯基。
羧酸单酯的羧酸部分RC(O)O-的R基团可以是C2至C18直链或支链烃基。在一些实施例中，羧酸单酯的羧酸部分的R基团可以是C4至C15，或C6至C12直链或支链烃基。在一些实施例中，烃基可包含杂原子，但在许多情况下，烃基将为烷基。因此，在一些实施例中，羧酸单酯的羧酸部分的R基团可以是C2至C18、C4至C15或C6至C12直链或支链烷基。
可衍生RC(O)O-部分的羧酸包含但不限于例如月桂酸、动物脂酸、油酸、棕榈酸等。因此，羧酸单酯可以是例如月桂酸单酯、动物脂酸单酯、油酸单酯、棕榈酸单酯及其组合。
羧酸单酯的酯部分R'可以是C6至C12直链或支链烷基部分。设想的烷基部分包含但不限于例如己基部分、乙基己基部分、甲基戊烷部分、乙基戊烷部分、二甲基己烷部分、乙基甲基己烷部分等。
在一个实施例中，羧酸单酯可以是例如妥儿油脂肪酸2-乙基己酯(2-ethylhexyltallate)、油酸2-乙基己酯、月桂酸2-乙基己酯、棕榈酸2-乙基己酯及其组合。
羧酸单酯可以约1wt％或1.5wt％至约15wt％，或约2wt％至约12.5wt％，或约10wt％至约15wt％，或甚至约3wt％至约10wt％或约4wt％至8wt％存在于润滑剂组合物中。
二羧酸二酯是具有式R'O(O)CRC(O)OR'的分子，其中-O(O)CRC(O)O-代表二羧酸部分并且R'代表酯基。
二羧酸二酯的二羧酸部分-O(O)CRC(O)O-的R基团可以是C3至C12或C6至C12直链或支链烃基。在一些实施例中，烃基可包含杂原子，但在许多情况下，烃基将为烷基。因此，在一些实施例中，羧酸单酯的羧酸部分的R基团可以是C3至C12，或C6至C12直链或支链烷基。
可衍生-O(O)CRC(O)O-部分的二羧酸包含但不限于例如戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等。因此，二羧酸二酯可以是例如戊二酸二酯、己二酸二酯、壬二酸二酯、癸二酸二酯及其组合。
二羧酸二酯的酯部分R'可以是C6至C12直链或支链烷基部分。设想的烷基部分包含但不限于例如己基部分、乙基己基部分、甲基戊烷部分、乙基戊烷部分、二甲基己烷部分、乙基甲基己烷部分等。
在一个实施例中，二羧酸二酯可以是例如壬二酸二-2-乙基己酯、己二酸二异十三烷基酯、己二酸二异辛酯及其组合。
二羧酸二酯可以约1wt％或1.5wt％至约15wt％，或约2wt％至约12.5wt％，或约10wt％至约15wt％，或甚至约3wt％至约10wt％或约4wt％至8wt％存在于润滑剂组合物中。
其它添加剂
润滑剂组合物可用于传动系统应用或工业齿轮应用。作为传动系统润滑剂，所述润滑剂组合物可含有通常用于传动系统应用的其它添加剂，包含例如清净剂、分散剂、摩擦改进剂、抗磨剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂、抗氧化剂、油溶性钛化合物、金属烷基硫代磷酸盐、有机硫化物，包含多硫化物，如硫化烯烃、噻二唑和噻二唑加合物，如后处理分散剂。
有机硫化物可以润滑组合物的0wt％至6wt％、4wt％至6wt％、0.5wt％至3wt％、3wt％至5wt％、0wt％至1wt％或0.1wt％至0.5wt％的范围存在。
有机硫化物可替代地为聚硫化物。在一个实施例中，至少约50wt％的聚硫化物分子为三硫化物或四硫化物的混合物。在其它实施例中，至少约55wt％，或至少约60wt％的聚硫化物分子为三硫化物或四硫化物的混合物。聚硫化物包含来自油、脂肪酸或酯、烯烃或聚烯烃的硫化有机聚硫化物。
可被硫化的油包含天然或合成油，如矿物油、猪油、衍生自脂肪族醇和脂肪酸或脂肪族羧酸的羧酸酯(例如，肉豆蔻油酸酯和油基油酸酯)，和合成的不饱和酯或甘油酯。
脂肪酸包含含有8至30，或12至24个碳原子的那些。脂肪酸的实例包含油酸、亚油酸、亚麻酸和松油。由混合的不饱和脂肪酸酯制备的硫化脂肪酸酯，如从动物脂肪和植物油，包含松油、亚麻籽油、大豆油、油菜籽油和鱼油中获得。
聚硫化物还可衍生自烯烃，其衍生自广泛范围的烯烃(典型地具有一个或多个双键)。在一个实施例中，烯烃含有3至30个碳原子。在其它实施例中，烯烃含有3至16个或3至9个碳原子。在一个实施例中，硫化烯烃包含衍生自丙烯、异丁烯、戊烯或它们的混合物的烯烃。在一个实施例中，聚硫化物包括衍生自通过已知技术使如上文所描述的烯烃聚合的聚烯烃。在一个实施例中，聚硫化物包含二丁基四硫化物、油酸的硫化甲酯、硫化烷基苯酚、硫化二戊烯、硫化二环戊二烯、硫化萜烯和硫化狄尔斯-阿德耳(Diels-Alder)加合物；磷硫化烃。
噻二唑的实例包含2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其低聚物、经烃基取代的2,5-二巯基-1,3-4-噻二唑、经烃基硫取代的2,5-二巯基-1,3-4-噻二唑或其低聚物。经烃基取代的2,5-二巯基-1,3-4-噻二唑的低聚物典型地通过在2,5-二巯基-1,3-4-噻二唑单元之间形成硫-硫键以形成具有两个或更多个所述噻二唑单元的低聚物来形成。噻二唑化合物的另外的实例可见于WO2008,094759，第0088至0090段。
在一个实施例中，润滑剂组合物可具有约0.5或0.6至约3wt％，或约0.5或0.6至约2wt％的来自所有添加剂(即不包含基础油)的总硫水平。在另一个实施例中，润滑剂组合物可具有约0.2至约0.75wt％，或约0.25至约0.5wt％的来自所有添加剂(即不包含基础油)的总硫水平。
在一个实施例中，润滑剂组合物可基本上不含或不含硫化烯烃。
润滑剂组合物的总磷含量还可为约0.03wt％至约0.5wt％，或0.03wt％至约0.35wt％，或甚至约0.05wt％至约0.3wt％，或约0.08wt％至约0.2wt％，或约0.13wt％至约0.2wt％，或约0.1wt％至约0.25wt％。磷可例如从上文所讨论的含胺磷抗磨剂或其它含磷化合物中引入润滑剂组合物。
其它含磷化合物可与含胺磷抗磨剂一起包含在内。此类其它含磷化合物可包含亚磷酸盐或膦酸盐。合适的亚磷酸盐或膦酸盐包含具有至少一个带有3或4或更多，或8或更多，或12或更多个碳原子的烃基的那些。亚磷酸盐可为经单烃基取代的亚磷酸盐、经二烃基取代的亚磷酸盐或经三烃基取代的亚磷酸盐。膦酸盐可为经单烃基取代的膦酸盐、经二烃基取代的膦酸盐或经三烃基取代的膦酸盐。
在一个实施例中，亚磷酸盐为不含硫的，即亚磷酸盐不为硫代亚磷酸盐。
亚磷酸盐或膦酸盐可由下式表示：
其中至少一个R可为含有至少3个碳原子的烃基，并且其它R基团可为氢。在一个实施例中，R基团中的两个为烃基，并且第三个为氢。在一个实施例中，每个R基团为烃基，即亚磷酸盐为经三烃基取代的亚磷酸盐。烃基可为烷基、环烷基、芳基、无环基或它们的混合物。
在本领域中，膦酸酯(即，式XI，R＝烃基)也可以称为亚磷酸酯。当式XII中的一个R基团是H基团时，该化合物通常被认为是亚磷酸酯，但这种化合物通常可以存在于式XI和XII的互变异构体之间，因此也可以称为膦酸酯或亚磷酸酯。为了便于参考，本文所用的术语亚磷酸酯将被认为包括亚磷酸酯和膦酸酯。
R烃基可为直链或支链的，典型地为直链的，并且可为饱和或不饱和的，典型地为饱和的。
在一个实施例中，其它含磷化合物可为亚磷酸C3-8烃基酯或其混合物，即其中每个R可独立地为氢或具有3至8，或4至6个碳原子，典型地4个碳原子的烃基。典型地，亚磷酸C3-8烃基酯包括亚磷酸二丁酯。亚磷酸C3-8烃基酯可递送由含磷化合物递送的磷总量的至少175ppm，或至少200ppm。亚磷酸C3-8烃基酯可向润滑剂组合物递送至少25重量％、35重量％、45重量％或50重量％至80重量％，或50重量％至75重量％或60重量％至70重量％的磷总量。
在一个实施例中，含磷化合物可为亚磷酸C12-22烃基酯或其混合物，即其中每个R可独立地为氢或具有12至24，或14至20个碳原子，典型地16至18个碳原子的烃基。典型地，亚磷酸C12-22烃基酯包括亚磷酸C16-18烃基酯。R3、R4和R5的烷基的实例包含辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十八烯基、十九烷基、二十烷基或它们的混合物。润滑剂组合物中亚磷酸C12-22烃基酯存在的量可以为润滑剂组合物的约0.05重量％至约4.0重量％，或润滑剂组合物的约0.05重量％至约3重量％，约0.05重量％至约1.5重量％，约0.05重量％至约1重量％，或约0.1重量％至约0.5重量％。
在一些实施例中，其它含磷化合物可包含亚磷酸C3-8和C12至C24烃基酯。
在一个实施例中，亚磷酸酯包括(a)单体磷酸或其酯与(b)至少两种亚烷基二醇的反应产物；第一亚烷基二醇(i)具有呈1,4或1,5或1,6关系的两个羟基；并且第二亚烷基二醇(ii)为经烷基取代的1,3-丙二醇。
含硫的亚磷酸盐可包含例如由式[R1O(OR2)(S)PSC2H4(C)(O)OR4O]nP(OR5)2-n(O)H表示的材料，其中R1和R2各自独立地为具有3至12个碳原子或6至8个碳原子的烃基，或其中R1和R2与相邻的O和P原子一起形成含有2至6个碳原子的环；R4为具有2至6个碳原子或2至4个碳原子的亚烷基；R5为氢或具有1至约12个碳原子的烃基；并且n为1或2。亚磷酸C12-22烃基酯可以润滑剂组合物的约0.05重量％至约1.5重量％，或润滑剂组合物的约0.1重量％至约1.0重量％存在于润滑剂组合物中。
在一个实施例中，另一种含磷化合物可以是含磷酰胺。含磷酰胺可以通过二硫代磷酸与不饱和酰胺反应制备。不饱和酰胺的示例包含丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、巴豆酰胺等。磷酸和不饱和酰胺的反应产物可以进一步与连接或偶联化合物如甲醛或多聚甲醛反应。含磷酰胺在本领域中是已知的并且公开于美国专利号4,670,169、4,770,807和4,876,374中，这些专利的关于磷酰胺及其制备的公开内容以引用方式并入本文。
举例来说，其它材料可以其常规量存在于润滑剂组合物中，包含例如粘度调节剂、分散剂、倾点添加剂、极压剂、消泡剂、铜防腐蚀剂(如二巯基噻二唑化合物)、铁防腐蚀剂、摩擦调节剂、染料、香料、任选的清净剂和抗氧化剂，以及颜色稳定剂。
在一些实施例中，最终润滑剂组合物通过ASTM D445的在100℃下的运动粘度可为3至7.5，或3.25至7，或3.5至6.5，或3.75至6毫米2/秒。在一些实施例中，润滑剂组合物通过ASTM D445的在100℃下的运动粘度可为5.5至7，或5至6.5，或5至6毫米2/秒。
作为用于工业齿轮的润滑剂，所述润滑剂组合物可含有通常用于工业齿轮应用的其它添加剂，包含例如泡沫抑制剂、破乳剂、倾点下降剂、抗氧化剂、分散剂、金属钝化剂(如铜钝化剂)、抗磨剂剂、极压剂、粘度调节剂或它们的一些混合物。添加剂可各自在50、75、100或甚至150ppm至多5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或甚至1.5重量％，或75ppm至0.5重量％、100ppm至0.4重量％，或150ppm至0.3重量％的范围内存在，其中重量％值对于总润滑剂组合物。在其它实施例中，作为总添加剂包的其它工业添加剂可以总润滑剂组合物的1重量％至20重量％或1重量％至10重量％存在。然而，应当注意，当考虑与基础流体分离时，可可替代地被视为基础流体的一部分的一些添加剂(包含粘度调节聚合物)可以更高的量(包含多达30重量％、40重量％或甚至50重量％)存在。添加剂可以单独使用或作为其混合物使用。
在一些实施例中，工业润滑剂添加剂包或所得工业润滑剂组合物包含破乳剂、腐蚀抑制剂、摩擦调节剂或其两种或更多种的组合。在一些实施例中，腐蚀抑制剂包含甲苯基三唑。在又其它实施例中，工业添加剂包或所得工业润滑剂组合物包含一种或多种硫化烯烃或多硫化物；一种或多种磷胺盐；一种或多种硫代磷酸酯、一种或多种噻二唑、甲苯基三唑、聚醚和/或烯基胺；一种或多种酯共聚物；一种或多种羧酸酯；一种或多种琥珀酰亚胺分散剂或它们的任何组合。
所公开的技术提供润滑传动系统装置如汽车齿轮、车轴或变速器的方法，所述方法包括向其供应如本文所述的润滑组合物，即具有(a)烃润滑基础油料，和(b)羧酸单酯的润滑组合物，或具有(a)烃润滑基础油料、(b)羧酸单酯和(c)二羧酸二酯的润滑组合物，和操作传动系统装置。在一个实施例中，本文公开的润滑剂组合物可用于提高在低于100℃的温度下润滑齿轮的牵引系数。
汽车齿轮可包括齿轮，如在车辆的变速器(例如，手动变速器)中或在车轴或差速器中，或在其它传动系统动力传输传动系统装置中。汽车齿轮还可包含轴承。润滑齿轮可包含准双曲面齿轮，例如后驱动车轴中的那些准双曲面齿轮。
所公开的技术还提供一种润滑工业齿轮的方法，所述方法包括向其供应如本文所述的润滑组合物，即具有(a)烃润滑基础油料和(b)羧酸单酯的润滑组合物，或具有(a)烃润滑基础油料、(b)羧酸单酯和(c)二羧酸二酯的润滑组合物，和操作传动系统装置。在一个实施例中，本文公开的润滑剂组合物可用于提高在低于100℃的温度下润滑齿轮的牵引系数。
除非另外指示，否则所描述的每种化学组分的量不包括通常可以存在于商业材料中，即基于活性化学物质的任何溶剂或稀释剂油。然而，除非另外指明，否则本文提及的每种化学物质或组合物应解释为商业级物质，其可以含有异构体、副产物、衍生物，和通常理解的存在于商业级中的其它此类物质。
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。确切地说，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主要烃特征的基团。烃基的实例包含：
·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)取代基和经芳族、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状取代基(例如两个取代基一起形成环)；
·取代的烃取代基，即在本发明的情形下，不改变取代基的主要烃性质的含有非烃基的取代基(例如，卤基(尤其是氯基和氟基)、羟基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基和硫氧基)；
·杂取代基，即虽然在本发明的情形下具有主要烃特征，但在另外由碳原子构成的环或链中含有除碳外的其它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。杂原子包含硫、氧和氮。通常，对于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，烃基中可不存在非烃取代基。
已知上述物质中的一些可在最终调配物中相互作用，因此最终调配物的组分可与最初添加的那些组分不同。例如，金属离子(例如，清净剂的金属离子)可以迁移到其它分子的其它酸性或阴离子位点。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。尽管如此，所有此类改变和反应产物都包含在本发明的范围内；本发明涵盖通过掺合上述组分制备的组合物。
如本文所用，术语“约”意指给定量的值在规定值的±20％内。在其它实施例中，值在所陈述值的±15％内。在其它实施例中，值在规定值的±10％内。在其它实施例中，值在规定值的±5％内。在其它实施例中，值在规定值的±2.5％内。在其它实施例中，值在规定值的±1％内。
本文中的本发明可用于完全配制的齿轮油或工业齿轮油，参考以下实施例可以更好地理解。
实例
下表1是研究过的酯的列表。酯1-4是单酯(称为ME)，酯5-9是二酯(称为DE)，酯10是三酯(称为TE)，酯11-13是多元醇酯(称为PE)。
表1.酯身份
| 名称 | 醇 | 酸 |
| ME-1 | 2-乙基己醇 | 月桂酸 |
| ME-2 | 2-乙基己醇 | 棕榈酸 |
| ME-3 | 2-乙基己醇 | 动物脂肪酸 |
| ME-4 | 2-乙基己醇 | 油酸 |
| DE-5 | 2-乙基己醇 | 壬二酸 |
| DE-6 | 异辛醇 | 己二酸 |
| DE-7 | 异十三烷醇 | 己二酸 |
| DE-8 | Isofal 2426S | 己二酸 |
| DE-9 | Isofal 2426S | 琥珀酸 |
| TE-10 | 异癸基 | 偏苯三甲酸 |
| PE-11 | 2-乙基己醇 | 二聚脂肪酸 |
| PE-12 | 三羟甲基丙烷 | C8-C10 |
| PE-13 | 季戊四醇 | 未知 |
选择的酯与添加剂包、倾点下降剂、粘度调节剂和额外的基础油组合。所有样品中的添加剂包都是相同的，并且含有被取代的噻二唑、烷芳基胺、磷胺盐、清净剂、琥珀酰亚胺分散剂、烷基苯基醚和聚二甲基硅氧烷。样品1-8和23使用第III组矿物油混合，并含有甲基丙烯酸酯共聚物作为粘度调节剂。这些样品含有比例为60/40wt的Yubase 3/Yubase 6。样品9-11和24使用第II组矿物油共混并含有烯烃共聚物作为粘度调节剂。样品12-22使用PAO共混并含有烯烃共聚物粘度调节剂。改变粘度调节剂的量以针对KV 100在～5.5cSt的流体。在施加1.0GPa压力的摩擦力的情况下，使用标准微型牵引机(MTM)分析所有样品。在一组条件下，在0.025-100的滑动与滚动比范围内记录六种不同温度下的测量结果。第二组测试是在相同的六个温度下在1-3000毫米/秒的速度范围内完成。下表中报告选定的牵引系数(“TC”)数据。
表2.具有第III组矿物油和甲基丙烯酸酯共聚物的配制物
| 样品 | 酯 | 在40℃，20％SRR下的TC | 在140℃，20％SRR下的TC |
| 样品1 | 无 | 0.0414 | 0.0077 |
| 样品2 | ME-1 | 0.0374 | 0.0096 |
| 样品3 | ME-2 | 0.0372 | 0.0074 |
| 样品4 | ME-3 | 0.0380 | 0.0083 |
| 样品5 | ME-4 | 0.0374 | 0.0069 |
| 样品6 | DE-5 | 0.0391 | 0.0069 |
| 样品7 | DE-6 | 0.0401 | 0.0068 |
| 样品8 | TE-10 | 0.0450 | 0.0090 |
表3.具有第II组矿物油和烯烃共聚物的配制物
| 酯 | 在40℃，20％SRR下的TC | 在140℃，20％SRR下的TC | |
| 样品9 | 无 | 0.0515 | 0.0120 |
| 样品10 | ME-1 | 0.0455 | 0.0109 |
| 样品11 | DE-6 | 0.0488 | 0.0102 |
表4.具有PAO和烯烃共聚物的配制物
| 酯 | 在40℃，20％SRR下的TC | 在140℃，20％SRR下的TC | |
| 样品12 | 无酯 | 0.0270 | 0.0051 |
| 样品13 | ME-1 | 0.0250 | 0.0040 |
| 样品14 | ME-2 | 0.0250 | 0.0045 |
| 样品15 | ME-3 | 0.0260 | 0.0062 |
| 样品16 | DE-5 | 0.0260 | 0.0050 |
| 样品17 | DE-7 | 0.0290 | 0.0047 |
| 样品18 | DE-8 | 0.0282 | 0.0046 |
| 样品19 | DE-9 | 0.0278 | 0.0047 |
| 样品20 | PE-11 | 0.0280 | 0.0057 |
| 样品21 | PE-12 | 0.0266 | 0.0045 |
| 样品22 | PE-13 | 0.0280 | 0.0090 |
表2-4包含在20％SRR下测试的最低和最高温度下的牵引系数数据。令人惊讶的是，在三种不同类型的基础油料中，与含有二酯、三酯或多元醇酯的配制物相比，含有单酯的配制物在40℃下的牵引系数最低。在第II组和第III组基础油料中，含有二酯的配制物在140℃下的牵引系数最低。
用样品23和24进行了进一步的MTM实验。这些样品含有单酯ME-1和二酯DE-6的50/50混合物。样品23含有第III组基础油和聚甲基丙烯酸酯粘度调节剂。样品23的牵引系数数据可与不含酯的样品1以及仅含有单一酯的样品2和7进行比较。表5和表6列出了在10-3000毫米/秒的速度范围内记录的牵引系数数据，选择的速度为50毫米/秒(表5)和500毫米/秒(表6)。表7列出了在滑动滚动比范围为0.025-100时记录的牵引系数数据。表7中的数据是在SRR＝50时获得的。
表5.第III组配制物。平均速度＝50毫米/秒
| 样品1 | 样品2 | 样品7 | 样品23 | |
| KV100 | 5.559 | 5.469 | 5.489 | 5.247 |
| VI | 153 | 167 | 162 | 160 |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0533 | 0.0512 | 0.057 | 0.0499 |
| 60℃ | 0.0519 | 0.0512 | 0.0538 | 0.0476 |
| 80℃ | 0.0528 | 0.0527 | 0.0573 | 0.0481 |
| 100℃ | 0.0544 | 0.0575 | 0.0621 | 0.0489 |
| 120℃ | 0.0578 | 0.0634 | 0.0682 | 0.0576 |
| 140℃ | 0.0649 | 0.0701 | 0.0751 | 0.0645 |
表6.第III组配制物。平均速度＝500毫米/秒
| 样品1 | 样品2 | 样品7 | 样品23 | |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0473 | 0.0429 | 0.0461 | 0.0441 |
| 60℃ | 0.0384 | 0.0344 | 0.0374 | 0.0352 |
| 80℃ | 0.0310 | 0.0277 | 0.0310 | 0.0282 |
| 100℃ | 0.0257 | 0.0231 | 0.0268 | 0.0229 |
| 120℃ | 0.0224 | 0.0206 | 0.0246 | 0.0204 |
| 140℃ | 0.0220 | 0.0209 | 0.0243 | 0.0202 |
表7.第III组配制物。SRR＝50。
| 样品1 | 样品2 | 样品7 | 样品23 | |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0414 | 0.0397 | 0.0403 | 0.0393 |
| 60℃ | 0.0355 | 0.0336 | 0.0341 | 0.0331 |
| 80℃ | 0.0290 | 0.0279 | 0.0276 | 0.0266 |
| 100℃ | 0.0232 | 0.0229 | 0.0218 | 0.0208 |
| 120℃ | 0.0184 | 0.0189 | 0.0172 | 0.0163 |
| 140℃ | 0.0147 | 0.0156 | 0.0135 | 0.0128 |
通常，在收集数据的温度范围内，添加单酯降低牵引系数。与没有酯的样品相比，添加二酯提高牵引系数，或降低牵引系数，但与单酯的程度不同。平均，当单酯和二酯组合使用时，在整个温度范围内观察到最低的牵引系数。
对于含有第II组稀释油的配制物，还观察到单酯ME-1和二酯DE-6之间的协同作用。这些配制物的牵引系数数据在表8-10中示出。样品24在第II组基础油存在下含有50/50的ME-1和DE-6的混合物。
表8.第II组配制物。平均速度＝50毫米/秒
| 样品9 | 样品10 | 样品11 | 样品24 | |
| KV100 | 5.510 | 5.502 | 5.487 | 5.52 |
| VI | 127 | 146 | 142 | 145 |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0650 | 0.0631 | 0.0652 | 0.0587 |
| 60℃ | 0.0611 | 0.0587 | 0.0648 | 0.0550 |
| 80℃ | 0.0616 | 0.0565 | 0.0687 | 0.0555 |
| 100℃ | 0.0598 | 0.0588 | 0.0637 | 0.0571 |
| 120℃ | 0.0689 | 0.0656 | 0.0722 | 0.0605 |
| 140℃ | 0.0757 | 0.0681 | 0.0788 | 0.0682 |
表9.第II组配制物。平均速度＝500毫米/秒
| 样品9 | 样品10 | 样品11 | 样品24 | |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0589 | 0.0532 | 0.0566 | 0.0541 |
| 60℃ | 0.0501 | 0.0442 | 0.0472 | 0.0444 |
| 80℃ | 0.0420 | 0.0367 | 0.0394 | 0.0358 |
| 100℃ | 0.0356 | 0.0321 | 0.0339 | 0.0290 |
| 120℃ | 0.0322 | 0.0309 | 0.0318 | 0.0242 |
| 140℃ | 0.0329 | 0.0306 | 0.0319 | 0.0233 |
表10.第II组配制物。SRR＝50
| 样品9 | 样品10 | 样品11 | 样品24 | |
| 酯 | 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 |
| 40℃ | 0.0508 | 0.0467 | 0.0489 | 0.0476 |
| 60℃ | 0.0453 | 0.0404 | 0.0425 | 0.0409 |
| 80℃ | 0.0383 | 0.0339 | 0.0352 | 0.0337 |
| 100℃ | 0.0312 | 0.0274 | 0.0283 | 0.0268 |
| 120℃ | 0.0250 | 0.0219 | 0.0224 | 0.0210 |
| 140℃ | 0.0197 | 0.0182 | 0.0174 | 0.0163 |
除了使用ME-1和DE-6的组合代替单一酯时观察到的协同作用外，当使用ASTMD2893布氏粘度测试在以-40℃下观察低温粘度性能时，观察到这种组合的额外协同作用。
表11.第III组配制物。在-40℃下的布氏粘度
| 样品1 | 样品2 | 样品7 | 样品23 | |
| 无 | ME-1 | DE-6 | ME-1/DE-6 | |
| 在-40℃下的布氏粘度 | 8535 | 10336 | 8054 | 6105 |
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它方式明确指示以外，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，所述术语还意图涵盖作为替代性实施方式的短语“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。
尽管出于说明本发明的目的已经示出了某些代表性实施方式和细节，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。
一种润滑剂组合物，其包含：a)烃润滑基础油料，b)约1wt％至约15wt％的羧酸单酯。
根据前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括C8至C18直链或支链羧酸。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括C6至C12直链或支链烷氧基基团。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括月桂酸单酯、动物脂酸单酯、油酸单酯、棕榈酸单酯以及它们的组合。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括2-乙基己基烷氧基基团。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括妥儿油脂肪酸2-乙基己酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括油酸2-乙基己酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括月桂酸2-乙基己酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中羧酸单酯包括棕榈酸2-乙基己酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中单酯以约1.5wt％至约15wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中单酯以约2wt％至约12.5wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中单酯以约3wt％至约10wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中单酯以约4wt％至约8wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中单酯以约10wt％至约15wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其还包含约1wt％至约15wt％的二羧酸二酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二羧酸二酯包括C3至C12直链或支链二羧酸。
根据任何前述段落所述的润滑剂，其中二羧酸二酯包括己二酸二酯、壬二酸二酯以及它们的组合。
根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中二羧酸二酯包括壬二酸二2-乙基己酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二羧酸二酯包括己二酸二异十三烷基酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二羧酸二酯包括己二酸二异辛酯。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二酯以约1.5wt％至约15wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二酯以约2wt％至约12.5wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二酯以约3wt％至约10wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二酯以约4wt％至约8wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中二酯以约10wt％至约15wt％存在。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第IV组聚α-烯烃。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第III组油矿物油。
根据任何前述段落所述的润滑剂组合物，其中烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第II组油矿物油。
一种提高润滑齿轮的牵引系数的方法，其包括向齿轮供应根据任何前述段落所述的润滑剂组合物。
根据前述段落所述的方法，其中润滑剂组合物在低于100℃的温度下提供。
一种单酯在用于齿轮的润滑剂组合物中的用途，其提高牵引系数。
根据前述段落所述的用途，其中用途在低于100℃的温度下。
一种单酯和二酯的组合在用于齿轮的润滑剂组合物中的用途，其提高牵引系数。
Claims (13)
1.一种润滑剂组合物，其包含：
a)烃润滑基础油料，
b)约1wt％至约15wt％的羧酸单酯。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括C8至C18直链或支链羧酸。
3.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括C6至C12直链或支链烷氧基基团。
4.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括月桂酸单酯、动物脂酸单酯、油酸单酯、棕榈酸单酯以及它们的组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括2-乙基己基烷氧基基团。
6.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述羧酸单酯包括动物脂酸2-乙基己酯、油酸2-乙基己酯、月桂酸2-乙基己酯、棕榈酸2-乙基己酯以及它们的组合中的至少一种。
7.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其还包含约1wt％至约15wt％的二羧酸二酯。
8.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述二羧酸二酯包括C3至C12直链或支链二羧酸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂，其中所述二羧酸二酯包括己二酸二酯、壬二酸二酯以及它们的组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述二羧酸二酯包括壬二酸二-2-乙基己酯、己二酸二异十三烷基酯、己二酸二异辛酯以及它们的组合中的至少一种。
11.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第IV组聚α-烯烃。
12.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第III组油矿物油。
13.根据前述权利要求中任一项所述的润滑剂组合物，其中所述烃润滑基础油料包括美国石油学会(“API”)第II组油矿物油。
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