CN1147539A - 用于含油轴承的油组合物 - Google Patents
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Abstract
一种用于含油轴承的油组合物，其包括一种原油和一种含有一个具有12～30个碳原子的烃基的亚磷酸氢二烃酯和/或一种磷酸三烃酯。用于含油轴承的油组合物能降低轴承的摩擦系数和改善轴承的耐磨性以及油组合物对轴承材料的适应性。
Description
本发明涉及一种用于含油轴承的油组合物。更精确地说，本发明涉及一种用于含油轴承的并能够降低烧结合金轴承的摩擦系数、阻止轴承摩损及表现出与各种类型轴承材料优良的适应性的油组合物。
烧结合金轴承是通过向多孔制品中注入润滑油而制备的，其中多孔制品是通过使用金属粉末，例如：铁、铜、锡、铅、锌或碳的粉末，作为材料并借助于烧结把该材料模压成制品而得到的。用于烧结的材料基本上分为铜质材料和铁质材料。铜质材料被用于音响制品和家用电器例如磁带录像机、车载立体声唱机和电扇中的各种类型的电功机。铁质材料被用于机动车电器零件中的各种类型的电动机，例如：风扇电动机。产品的质量取决于注入轴承中的润滑油的性能(用于烧结合金轴承的油)。
也就是说，要求用于烧结合金轴承的油在高温下具有优良的抗热性和氧化稳定性及由于转动件产生的热的低挥发性。大多数轴承在使用时不再另外供应油，因此，还要求该油具有长的使用寿命。另外，还要求油在高或低温下具有好的润滑性能以及对材料的适应性，例如烧结材料和烧结材料周围零件中使用的塑料材料。
此外，因为烧结合金轴承的尺寸和厚度正在降低和使用环境变得更恶劣和更多样化，所以就抗磨性、抗胶住性和氧化稳定性而论，急切要求进一步改进用于烧结合金轴承的油。对于在便携式盒式收录两用机，便携式紧凑型唱机、便携式小型唱机的录音机磁带滚轮轴承和电动机轴承中所用的烧结合金轴承的油来说，为了减少功率消耗量，希望降低摩擦系数。在日本专利申请公开号平成7(1995)-53984的说明书中描述的一种包含原油和含金属的特殊添加剂的油作为上述烧结合金轴承的油。然而，这种用于轴承的油不能满足用于烧结合金轴承的油所要求的所有性能，即优良的抗磨性、氧化稳定性和低的摩擦系数。
本发明在上述情况下已被完成。因此，本发明的目的是提供一种用于烧结合金轴承的油组合物，其能降低轴承的摩擦系数并改善轴承的抗磨性和油组合物对轴承材料的适应性。
通过发明人进行广泛的研究，发现当油组合物包括一种原油和一种特殊的磷化合物时，能够降低轴承的摩擦系数和改善轴承的抗磨性和油对轴承材料的适应性。
于是，本发明提供一种用于含油轴承的油组合物，其包括一种原油和至少一种类型的从含有一个具有12～30个碳原子的烃基的亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物。
下面详细描述本发明。
一种包括矿物油和/或合成油的原油可以用作本发明的用于含油轴承的油组合物中的原油。除矿物油和/或合成油之外还包括粘度指数改善剂的原油也能使用。
对本发明中所用的矿物油和合成油的类型和性能没有限定。能够使用在40℃下运动粘度为5～500mm2/sec的油。当油的运动粘度低于5mm2/sec时，产生例如油膜强度下降和蒸发损失提高的问题。当油的运动粘度高于500mm2/sec时，粘滞阻力提高，并且有产生各种困难的可能性。基于这些理由，运动粘度优选地是10～300mm2/sec。矿物油的例子包括石蜡矿物油、中间馏出矿物油和通过精炼例如溶剂精制、加氢精制、加氢裂化和脱蜡处理得到的环烷基矿物油，以及在这些油中加入粘度指数改善剂所得到的油。
合成油的例子包括聚丁烯、聚烯烃(包括α-烯烃的共聚物)、各种类型的酯(例如多元醇酯、二元酸酯和磷酸酯)、各种类型的醚(例如聚苯醚)、烷基苯、烷基萘以及向这些油中添加粘度指数改善剂所得到的油。
在本发明中，可以使用上述两种或多种类型的矿物油的混合物。也可以使用上述两种或多种类型的合成油的混合物。以及也可以使用矿物油和合成油的混合物。
作为原油，优选地使用由聚α-烯烃、乙烯-α-烯烃共聚物或这些聚合物的氢化产物组成的原油。优选地使用含有6～14个碳原子的α-烯烃的低聚物作为聚α-烯烃。优选地使用乙烯-丙烯共聚物作为乙烯-α-烯烃共聚物。在本发明中，特别优选地是使用由至少从(a)聚α-烯烃和它们的氢化产物，(b)乙烯-α-烯烃共聚物和它们的氢化产物，和(c)(c-1)聚α-烯烃、乙烯-α-烯烃共聚物或它们的氢化产物和(c-2)烷基苯或烷基萘的混合物中选择的一种组成的原油，因为能够得到超低温特性和阻止淤渣的形成。除上述组份外也可以使用含有粘度指数改善剂的原油。
上面描述的原油在高温下使用期间可以免于难题，例如，由于轴承材料的油渗透导致的“油压漏泄”引起油膜强度下降和轴承上油的泄漏量增大引起轴承寿命的缩短和周围零件结垢，以及在低温下开始使用时的这些难题，例如因为油的流动性下降轴承表面上油的供应不足。
在本发明中作为原油使用的烷基苯和烷基萘可以是具有一个苯环或一个萘环和至少一个含有6～30个、优选地为10～24个碳原子并且结合在苯环或萘环上的烷基取代基的化合物。在原油中上述烷基苯和烷基萘的含量优选地是3～90％(重量)。含有烷基苯或烷基萘的原油，特别是它们的量不低于3％(重量)的原油可以抑制淤渣的形成，从而保持油通过轴承材料中的孔漏出。当含量大于90％(重量)时，苯胺点下降，和轴承周围的密封材料膨胀或收缩，有时将引起油从轴承上的泄漏量增大。此外，因为粘度指数下降，可能产生上述的在高温下使用期间所产生的困难和在低温下开始使用时的困难。基于上述理由，烷基苯或烷基萘的含量以原油重量计更优选地是3～75％(重量)，最优选地是3～60％。
能够使用在上述原油中的粘度指数改善剂的优选的例子包括烯烃(共)聚合物，例如：乙烯-丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯。因为超低温性能，特别优选地使用聚甲基丙烯酸酯。由于在剪切条件下的超稳定性，粘度指数改善剂的数均分子量优选是10,000～1,000,000，较优选地是10,000～100,000，更优选地是10,000～50,000。
本发明的用于含油轴承的油组合物包括上面的原油和至少一种类型的从含有一个具有12～30个碳原子的烃基的亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物。由下面通式(I)：
(R1O)2POH …(I)代表的化合物优选地用作上述的亚磷酸氢二烃基酯。
在上面的通式(I)中，R1优选地表示具有12～30个碳原子的烷基或链烯基。当上面的亚磷酸氢二烃酯中的烃基的碳原子少于12个时，亚磷酸氢二烃酯提供一种稳定性劣等的并且易于形成淤渣的油组合物。当烃基的碳原子多于30个时，所产生的问题是所得到的油组合物未表现出从所含的量中期望的润滑性能，以及这种亚磷酸氢二烃酯不易得到。基于上述理由，更优选地是烃基具有14～22个碳原子。
在本发明中所用的亚磷酸氢二烃酯的具体例子包括亚磷酸氢二月桂酯、亚磷酸氢二棕榈酯 、亚磷酸氢二硬脂基酯和亚磷酸氢二油烯酯。
优选地使用由下面通式(II)代表的化合物作为本发明中所用的磷酸三烃酯：
(R2O)3P＝O …(II)
在上面的通式(II)中，R2优选地表示烷基或链烯基。基于上面描述的对亚磷酸氢二烃酯的同样的理由，烷基或链烯基优选地具有12～30个碳原子，更优选地具有14～22个碳原子。
用在本发明中的磷酸三烃酯的具体例子包括磷酸三月桂酯、磷酸三肉豆蔻酯、磷酸三棕榈酯、磷酸三硬脂基酯和磷酸三油烯酯。
本发明的用于含油轴承的油组合物优选地包括至少一种类型的从上述的亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物，其含量是0.01～10％(重量)。当含量低于0.01％(重量)时，本发明的有利效果几乎没有表现出来。当含量高于10％(重量)时，其有利效果充分表现出，并且有形成淤泥的倾向。基于上面的理由，含量优选地是0.1～5％(重量)、较优选地是0.1～3％(重量)。
在本发明中，只要含量在上述范围之中，可以使用两种或多种类型的亚磷酸氢二烃酯的混合物，和也可以使用两种或多种类型的磷酸三烃酯的混合物。以及可以使用一种或多种亚磷酸氢二烃酯和一种或多种磷酸三烃酯的混合物。
在本发明的用于含油轴承的油组合物中，如果需要，按照对本发明的目的没有负作用的使用范围可以另外包括粘度指数改善剂、倾点下降剂、无灰分散剂、金属去垢剂、抗氧化剂、油性添加剂、抗腐蚀剂、表面活性剂、消泡剂和摩擦改良剂。
本发明的用于含油轴承的油组合物被注入各种类型的烧结金属材料和被用于烧结合金的轴承。烧结合金轴承可以作为各种类型的轴承使用，例如，便携式盒式收录两用机、便携式紧凑型唱机、便携式小型唱机中的滚轮轴承和电动机轴承。
本发明的优点总结为，本发明的用于含油轴承的油组合物通过被注入各种不同类型的烧结金属材料中而用于烧结合金轴承，能够降低轴承的摩擦系数，并改善轴承的耐磨性和油组合物对轴承材料的适应性。
下面对照实施例更详细地描述本发明。但是，实施例不是对本发明的限制。
用于含油轴承的油组合物的性能按照下列方法测定。
(1)壳体耐磨试验
根据日本石油协会的JPI-5S-32-90的方法测定耐磨性，并且测量在下列条件下所形成的擦痕的直径：
转动速度： 1200转/分
负 荷： 40千克力
油 温： 50℃
时 间： 60分钟(2)摆锤式摩擦试验
根据日本汽车工程师协会制定的JASO M 314-88的方法在下列条件下测量摩擦系数：
球： SUJ2(3/16英尺)
滚针： SUJ2
油温： 25℃(3)轴承材料的浸渍试验
在120℃下，下列轴承材料在试验用油中浸渍100小时之后，通过检查轴承材料中腐蚀的形成和测量所试验的油中形成的淤渣的量来测定油。通过使用孔直径为0.8μm的微孔滤器测量所形成的淤渣的量。
轴承材料：
铁质材料：按照日本工业标准B1581 SBF2118的材料
铜质材料：按照日本工业标准B1581 SBK1218的材料
实施例1～4和对比例1～4
根据表2中所示的配方使用表1中所示的原油制备用于含油轴承的油组合物，并且测定所制备的油组合物的性能。结果列在表2中。
表1
原油(1) 原油(2) 原油(3)
1)聚α-烯烃(重量)％ 100 - -
2)聚α-烯烃(重量)％ - 65 27
3)聚α-烯烃(重量)％ - 30 43
4)烷基苯(重量)％ - 5 -
5)烷基苯(重量)％ - - 30
运动粘度(mm2/s)
40℃ 30.7 99.9 99.3
100℃ 5.84 13.70 13.69
粘度指数 137 138 139
倾点(℃) -50＞ -50 -40
闪点(℃) 238 264 252
1)聚α-烯烃：运动粘度(100℃)，6cSt；Ethyl Corporation的产品，一种癸烯低聚物；
2)聚α-烯烃：运动粘度(100℃)，10cSt；Ethyl Corporation的产品，一种癸烯低聚物；
3)聚α-烯烃：运动粘度(100℃)，40cSt；Ethyl Corporation的产品，一种癸烯低聚物；
4)烷基苯：运动粘度(40℃)，50cSt；具有1～2个C12烷基的支链重烷基苯；
5)烷基萘：运动粘度(40℃)，28cSt；具有C16或C18烷基的烷基萘；
表2-1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4原油(1) 97.0 - - 97.0原油(2) - 97.0 - -原油(3) - - 97.0 -亚磷酸氢二油烯基酯 2.0 2.0 - -亚磷酸氢二月桂基酯 - - - 2.0磷酸三油烯基酯 - - 2.0 -亚磷酸氢二丁基酯 - - - -酸式磷酸二油烯基酯 - - - -亚磷酸三油烯基酯 - - - -磷酸三甲苯酯 - - - -抗氧化剂* 1.0 1.0 1.0 1.0通过摆锤式试验所测的摩擦系数 0.10 0.10 0.10 0.10壳体磨损(mm) 0.44 0.43 0.48 0.44轴承的浸渍试验铜质材料腐蚀形成 无 无 无 无淤渣(mg/100ml)(微孔，0.8μm) 1.8 0.6 0.7 1.9铁质材料腐蚀形成 无 无 无 无淤渣(mg/100ml)(微孔，0，8μm) 1.7 0.6 0.6 1.8
*Ciba-Geigy公司的产品，Irganox L57，一种二苯胺抗氧化剂。
表2-2
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4原油(1) 97.0 97.0 97.0 97.0原油(2) - - - -原油(3) - - - -亚磷酸氢二油烯基酯 - - - -亚磷酸氢二月桂基酯 - - - -磷酸三油烯基酯 - - - -亚磷酸氢二丁基酯 2.0 - - -酸式磷酸二油烯基酯 - 2.0 - -亚磷酸三油烯基酯 - - 2.0 -磷酸三甲苯酯 - - - 2.0抗氧化剂* 1.0 1.0 1.0 1.0通过摆锤式试验所测的摩擦系数 0.10 0.10 0.14 0.13壳牌公司磨损(mm) 0.40 0.43 0.85 0.71轴承的浸渍试验铜质材料腐蚀形成 形成 形成 无 无淤渣(mg/100m1)(微孔，0.8μm) 10.8 13.1 0.6 0.5铁质材料腐蚀形成 形成 形成 无 无淤渣(mg/100ml)(微孔，0，8μm) 11.3 12.8 0.5 0.5
*Ciba-Geigy公司的产品，Irganox L57，一种二苯胺抗氧化剂。
Claims (6)
1.一种用于含油轴承的油组合物，其包括一种原油和至少一种从含有一个具有12～30个碳原子的亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物。
2.根据权利要求1的用于含油轴承的油组合物，其中亚磷酸氢二烃酯是下列通式(I)：
(R1O)2POH …(I)
代表的化合物，这里，R1表示具有12～30个碳原子的烷基或链烯基。
3.根据权利要求1的用于含油轴承的油组合物，其中磷酸三烃酯是下面通式(II)：
(R2O)3P＝O …(II)
代表的化合物，这里，R2表示烷基或链烯基。
4.根据权利要求1的用于含油轴承的油组合物，其中油组合物中包含0.01～10％(重量)的从亚磷酸氢二烃酯和磷酸三烃酯中选择的化合物。
5.根据权利要求1的用于含油轴承的油组合物，其中原油包括至少一种从
(a)聚α-烯烃和它们的氢化产物，
(b)乙烯-α-烯烃共聚物和它们的氢化产物，和
(c)(c-1)聚α-烯烃、乙烯-α-烯烃共聚物或它们的氢化产物和(c-2)烷基苯或烷基萘的混合物
中选择的化合物。
6.根据权利要求1的用于含油轴承的油组合物，其中含油轴承是烧结合金轴承。
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