CN115443322A - 润滑剂组合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及润滑剂组合物和其用作一般工业、海洋区域和内陆水区以及在陆地上可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的用途。
Description
发明领域
本发明涉及润滑剂组合物,和其用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,以及用作海洋区域和内陆水区以及在陆地上可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油和滑动轴承油的用途。
背景技术
在将润滑剂或润滑剂组合物用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油时,存在的挑战是:既确保齿系中的极佳的摩擦系数,也确保润滑剂与密封材料的极佳的相容性。在齿轮、滑动轴承和滚动轴承中通常使用径向轴密封圈,其通常由诸如FKM(氟橡胶)、NBR(丁腈橡胶)、HNBR(氢化丁腈橡胶)、ACM/AEM(丙烯酸酯弹性体/乙烯丙烯酸酯弹性体)和聚氨酯等弹性体制成。齿轮、滑动轴承和滚动轴承故障原因的比例体现了润滑剂与密封材料的相容性的重要性。因润滑剂与密封材料不兼容而造成的齿轮、滑动轴承和滚动轴承故障的比例远高于例如因侵蚀而造成的齿轮、滑动轴承和滚动轴承故障的比例。因此,防止密封材料的损伤,并确保极佳的摩擦系数的关键之处在于润滑剂的基础油组分的选择,以及与之匹配的添加剂选择。另一问题在于,许多应用于一般工业机器的润滑剂并不适于例如在食品加工工业中与食品偶然无意接触的机器元件,亦即,依据NSF联邦法规(Code ofFederal Regulations)§21 CFR 178.3570,这些润滑剂不具有H1认证。
因此,业界存在对以下新润滑剂或润滑剂组合物的需求:可用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油,显示出与密封材料、尤其是弹性体材料的高相容性,且具有合适的摩擦系数,从而改善滑动特性,特别是降低高负载和低转速下的摩擦接触中的粘滑效应(“Stick-Slip效应”),以及改善抗微点蚀性。
此外,实践中期望这些润滑剂也具有最小的毒性,并且获取NSF/H1认证允许其与食品偶然无意接触,从而也适用于食品加工工业。
在将润滑剂或润滑剂组合物应用在海洋区域和内陆水区中时,即在吃水线下方将润滑剂或润滑剂组合物应用在油-水界面中时,存在造成海洋环境或水环境被润滑剂泄漏而污染的风险。尽管在这些应用场景中应尽可能好地将靠水侧密封,但润滑剂泄漏是日常发生的。因此,对生态无害的、对海洋和内陆水域造成的污染风险较低的润滑剂的需求急剧增加。同时,因使用化学品对土壤造成的负荷越来越严重,在陆地上,对生态无害的润滑剂的需求也在上升。在陆地上使用时,也可能因雨水而与水发生接触,也不排除其他泄漏的情况,并可能导致环境污染和土壤污染。尤其是在采矿工业、风电设备以及农用机械中,大量需求在陆地上对生态无害的润滑剂。
在近些年来,环境保护,尤其是海洋保护变得愈发重要。对于在吃水线下方应用于油-水界面中的润滑剂而言,美国环境保护署(United States Environmental ProtectionAgency)的船舶通用许可证(Vessel General Permit,VGP)要求使用环保润滑剂(Environmentally Acceptable Lubricant,EAL),其必须满足生物可降解性和水生毒性方面的高要求。因此,常见的EAL基于天然酯或合成酯制造,而非如传统方案那样基于矿物油。然而,与基于矿物油的润滑剂相比,在使用EAL时,由于其稳定性相对较低,常会导致密封材料的损伤,其润滑性能大幅下降。
因此,也存在对生物相容的(即能够良好地生物降解的)并且水生毒性小的润滑剂的需求,且具有与密封材料、尤其是弹性体材料的高相容性,特别是用作海洋区域和内陆水区中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。这也涵盖了应用在陆地上的可能与水和/或水性介质发生接触的机器和机器元件。
与基于矿物油的润滑剂相比,在使用EAL时,艉管润滑中也更常出现问题。许多迹象表明,在低速和高负荷条件下,使用EAL会导致轴承的润滑不足。已知的是,在其他润滑点上也可能出现润滑不足状态。其中包括例如所有滑动轴承、齿轮、直线导引装置、气动组件、配件、滚动轴承、链条、绳索、弹簧以及螺纹件。就此而言,也存在对新的生物相容的润滑剂的需求,用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,改善润滑性能。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种润滑剂或润滑剂组合物,其体现出与密封材料、尤其是弹性体的有所改进的相容性,并且具有优越的摩擦系数,使得滑动特性改善、粘滑效应(“Stick-Slip效应”)减小、以及积极影响抗微点蚀性,并且适合用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
本发明的另一目的在于,提供毒性小的、即经NSF/H1认证的润滑剂,其适合用作含食品加工工业在内的一般工业的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,并且同样在密封相容性和滑动特性方面体现出前述有利属性。
本发明的目的还在于,提供生物相容的、即能够良好生物降解并且具有低水生毒性的润滑剂,其具有与密封材料、尤其是弹性体的有所改进的相容性,且同时使得滑动特性或润滑特性改进,并且适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
本发明用以达成上述目的中的一个或多个的解决方案为一种润滑剂组合物,其包含以下成分:
A)基础油;
B)至少一种添加剂;和
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-10wt%的有机化合物作为滑动改进剂,所述有机化合物包含极性部分和非极性部分,
其中所述有机化合物具有范围在1.5至10的相对电容率εr,且所述有机化合物的商∫S1/∫-S2在1至25范围内。
“∫S1”表示所述有机化合物的ATR光谱中的3100-2750cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
“∫S2”表示所述有机化合物的ATR光谱中的1800-1650cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
本发明意外地发现,除了包含在润滑剂组合物中的其他成分/组分以外,如果存在一个有机化合物,其中所述有机化合物既包含极性部分也包含非极性部分,并且既满足对相对电容率εr的要求(在1.5至10范围内)也满足对商∫S1/∫S2的要求(在1至25范围内),则使两个摩擦对象,例如金属/金属或者金属/弹性体(例如FKM或NBR)之间的滑动特性显著改善。因此,在此将该有机化合物称作“滑动改进剂”。
就本发明而言,润滑剂组合物、润滑剂和调配物这些概念的含义相同。
就本发明而言,“有机化合物”概念既包含单一化合物(即分子)和单一化合物的混合物,也包含低聚物和聚合物(含均聚物、共聚物和聚合物共混物),以及上述的混合物。
就本发明而言,低聚物是指分子或化合物,其由数个、特别是二至十个结构相同或相似的有机单元(单体)构成,并且特别是具有不超过约1000的重均摩尔质量(Mw)。就本发明而言,聚合物(均聚物)相应地指分子或化合物,其由数目较大的、特别是十个以上结构相同或相似的有机单元(单体)构成,并且特别是具有约1000或更高的重均摩尔质量(Mw)。共聚物是指由两个或两个以上不同类型的单体单元组成的聚合物。
根据本发明,有机化合物C)既包含极性部分也包含非极性部分,亦即,其由一个或多个相同或不同的极性部分以及一个或多个相同或不同的非极性部分构成,由此产生特定的相对极性。就本发明而言,极性部分可以是所有为本领域技术人员所知的极性官能基。所述极性分子部分特别是选自:羰基、酯基(R-CO-O-R)、酮基(R-CO-R)、醛基(R-CHO)、酰胺基(R-CO-A,A=NH2,NHR,或NR2)、酰亚胺基(R-CO-NR-CO-R)、羧酸酐基(R-CO-O-CO-R)、脲基(R2N-CO-NR2)、氨基甲酸酯基(R-NH-CO-O-R)、羧酸盐基(R-COO-)和羧基(R-COOH)中的一个或多个,其中R相互独立地表示任意的有机的脂肪族的或芳香族的基团。就本发明而言,非极性分子部分可以是所有为本领域技术人员所知的非极性基团,且其特别是选自直链或支链或环状烷基或芳香族基团、直链或支链苯烷基中的一个或多个。
根据本发明,所述有机化合物C)具有范围在1.5至10、优选1.7至8、特别优选2至7以及最优选2.3至5的相对电容率εr。
介质的相对电容率(也称作电容常数或介电常数)是介质的电容率ε与真空的电容率ε0的无量纲比例:εr=ε/ε0。电容率(也称作介电导率)表示的是电绝缘的、极性或非极性的物质(所谓电介质)的材料属性,是电介质响应外电场的施加而电极化的衡量。相对电容率是针对材料或物质的介电性质和极化性质的表征。
此外,根据本发明包含在润滑剂组合物中的有机化合物C)的特征还在于,其具有商∫S1/∫S2,所述商在1至25,优选在1.3至22,特别优选在1.7至17,并且最优选在2至14范围内。
其中,“∫S1”表示所述有机化合物的ATR光谱中的3100-2750cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和,以及,“∫S2”表示所述有机化合物的ATR光谱中的1800-1650cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
为本领域技术人员已知的是,ATR红外光谱法是一种红外光谱测量技术,其适用于固态和液态样品,且目前在许多领域中是主导的IR技术。不同于对样品的透射率进行测量的传统IR测量方法,ATR红外光谱法基于全反射原理(ATR,attenuated total reflection,参阅N.J.Harrick:Internal Reflection Spectroscopy,John Wiley&Sons Inc,1967,ISBN 0-470-35250-7)产生与采用透射光谱法时类似的光谱。尽管与对应的透射光谱法相比,针对较大的波长(较小的波数),ATR光谱中的IR吸收带变得更宽和更强,但已知的是,IR吸收带在透射光谱和ATR光谱中的位置是相同的。基于光谱数据库和重要原子团的振动数据的表格(例如Helmut Günzler,Hans-Ulrich Gremlich:IR-Spektroskopie:Eine Einführung(IR光谱法:导论),第4版,Wiley-VCH,Weinheim 2003,第165–240页),为本领域技术人员所知的是,在透射光谱或ATR光谱中,羰基化合物的羰基的C-O伸缩振动(价振动)的特征性IR吸收带特别是处于约1800-1650cm-1的波数范围内,以及,在透射光谱或ATR光谱中,脂肪族或芳香族烃中的基团-C-Hx(x=1,2或3,结合的氢原子的数目)的C-H伸缩振动(价振动)的特征性IR吸收带特别是处于约3100-2750cm-1的波数范围内。
因此,商∫S1/∫S2建立了波数范围3100-2750cm-1内的主要因有机化合物的非极性部分造成的吸收,与波数范围1800-1650cm-1内的主要因有机化合物的极性部分造成的吸收的比例关系。因此,商∫S1/∫S2可作为针对所述包含在润滑剂组合物中的、既包括极性部分也包括非极性部分的有机化合物的极性的表征。
基于所述润滑剂组合物的总重量,润滑剂组合物中的所述有机化合物C)的量优选大于等于0.001wt%,特别优选大于等于0.05wt%,例如大于等于0.1wt%,并且小于等于10wt%,特别优选小于等于5wt%,以实现最佳的弹性体相容性和滑动效果。
例如,在本发明的特别是适合用作一般工业中的、包含在食品加工工业领域中与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式中,特别优选地,基于所述润滑剂组合物的总重量,所述有机化合物C)的量为0.001-2.5wt%,特别优选为0.05-1wt%,以实现最佳的弹性体相容性和滑动效果。
例如,在本发明的特别是适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式中,特别优选地,基于所述润滑剂组合物的总重量,所述有机化合物C)的量为0.1-10wt%,特别优选为0.1-5wt%,优选为0.1-3wt%,用以实现最佳的弹性体相容性和滑动效果。
除了润滑剂组合物的其他组分/成分(如基础油或者添加剂)以外,通过添加既包括极性部分也包括非极性部分,并且满足前文定义的对相对电容率εr的要求(在1.5至10范围内)和对商∫S1/∫S2的要求(在1至25范围内)的有机化合物的情况下,出人意料地实现滑动特性或润滑特性的改善,特别是在齿轮和轴承速度较低且负载较高的情况下。此外,本发明中所述有机化合物有助于改善本发明的润滑剂组合物与诸如FKM和NBR的弹性体材料的相容性。
在本发明的一个实施方式中,所述有机化合物C)还具有NSF/H1认证,从而可以应用在作为在食品加工工业中与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的润滑剂中。
在本发明的另一实施方式中,所述有机化合物C)是还具有可生物降解性(例如根据OECD检测指南301A-F或者OECD 306),以及/或者具有较低的水生毒性(例如根据OECD检测指南201、202、203或236)。这样一来,所述有机化合物适于应用在用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的润滑剂中。
可有利地用作本发明的润滑剂组合物中的滑动改进剂的有机化合物的优选示例包括但不局限于下列化合物:顺丁烯二酸-烯烃共聚物(例如市售135,2700,23000);改性聚酯(例如市售PerfadTM 3000,PerfadTM3050);聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),线形聚合物以及星形聚合物(例如市售Lubrizol87725);油酸,特别是C16-C18脂肪酸与C18不饱和脂肪酸的混合物(例如市售HerwemagOA);甘油单油酸酯(GMO),尤其是单甘酯含量最小40%,游离甘油最大6%(例如市售IlcoLube 2316);聚甲基丙烯酸酯(PMA),线形聚合物以及梳形聚合物(例如市售3-200);由1-癸烯与9-十二烷酸甲酯构成的梳状聚合物(例如市售ElevanceWTP 40);季戊四醇四异硬脂酸酯(例如市售PriolubeTM 3987-LQ)。
本发明的润滑剂组合物包含充当其他成分A)的基础油组分。
所述基础油优选选自:合成酯,特别是新戊二醇酯(如新戊二醇二异硬脂酸酯),季戊四醇酯(如季戊四醇四异硬脂酸酯),三羟甲基丙烷酯(如三甲基丙烷三油酸酯或者三羟甲基丙烷三辛酸酯),季戊四醇和三羟甲基丙烷复合酯,其优选在任意混合比例中以链长为4至36个碳原子的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸和/或二元羧酸完全酯化或者部分酯化,如季戊四醇-异硬脂酸-癸二酸复合酯或者三羟甲基丙烷-异硬脂酸-硬脂酸-癸二酸复合酯,脂肪族羧酸酯和二羧酸酯,如癸二酸二(2-乙基己基)酯,己二酸二异十三烷基酯(DITA)或者油酸异丙酯,脂肪(C8/C10)酸甘油三酯,偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸酯,以及交内酯;烃类,特别是聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,矿物油,烷基萘,乙烯/α烯烃低聚物,以及法呢烯基油;醚类,特别是聚醚多元醇、全氟聚醚(PFPE)、烷基二苯醚和聚苯醚,优选具备水溶性、水混溶性和/或油溶性的醚,以及聚二醇,特别是聚丁二醇、聚丙二醇、聚乙二醇及其共聚物,优选具备水溶性、水混溶性和/或油溶性的聚二醇;硅油;及其前述物质中的两个或多个的混合物。
就本发明而言,“复合酯”特别地指例如在其制备中除了单羧酸(即一元羧酸)和多元醇以外,还使用双羧酸(即二元羧酸)的酯。
根据本发明的润滑剂组合物的一个特别优选的实施方式,特别是在将所述润滑剂组合物用作一般工业用的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况下,所述基础油选自:聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,矿物油,新戊二醇酯,季戊四醇酯,三羟甲基丙烷酯,以及优选自如前文所述的季戊四醇和三羟甲基丙烷复合酯,脂肪族羧酸酯和二羧酸酯,脂肪(C8/C10)酸甘油三酯,烷基萘,乙烯/α烯烃低聚物,水溶性的、水混溶性的和/或油溶性的聚二醇,及其前述物质中的两个或多个的混合物。
特别优选地,所述基础油具有NSF/H1认证,从而能够将所述润滑剂组合物用作食品加工工业中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
根据本发明的另一特别优选的实施方式,所述基础油选自:聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,法呢烯基油,交内酯和油溶性的聚二醇,以及前述物质中的两个或多个的混合物。这些基础油有利于生物可降解性(即生物可降解性符合例如OECD检测指南301A-F或者OECD 306),并且相应地有助于改善所述润滑剂组合物的生物可降解性,使得这个润滑剂组合物特别适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
润滑剂组合物中的基础油或基础油混合物的量通常依据润滑剂组合物中包含的其他成分/组分的量来确定,亦即,用基础油将润滑剂组合物填充至100wt%。优选地,基础油或基础油混合物的总量至少为20wt%,30wt%,40wt%,50wt%或60wt%。
进一步优选地,根据本发明使用的基础油或基础油混合物具有至少5mm2/s、进一步优选5mm2/s至20000mm2/s、特别优选5mm2/s至10000mm2/s、尤其优选5mm2/s至1700mm2/s的粘度,以上均依据ASTM D 7042在40℃下测量。
此外,本发明的润滑剂组合物包含作为其他成分B)的至少一种添加剂,改善润滑剂的期望属性。通常使用的、在现有技术中已知的添加剂或添加物包括但不局限于抗氧化剂、抗磨添加剂、高压添加剂、减摩剂、防腐蚀剂、有色金属减活剂、离子络合剂、固体润滑剂、分散剂、倾点与粘度改进剂、UV稳定剂、乳化剂、颜色指示剂和消泡剂。
因此,在本发明的一个优选实施方式中,所述添加剂组合物包含至少一种添加剂,其选自抗氧化剂、抗磨添加剂、高压添加剂、减摩剂、防腐蚀剂、有色金属减活剂、离子络合剂、固体润滑剂、分散剂、倾点与粘度改进剂、UV稳定剂、乳化剂、颜色指示剂和消泡剂。特别优选地,所述润滑剂组合物包含由两个或两个以上添加剂构成的添加剂混合物,所述添加剂选自抗氧化剂、抗磨添加剂、高压添加剂、减摩剂、防腐蚀剂、有色金属减活剂、离子络合剂、固体润滑剂、分散剂、倾点与粘度改进剂、UV稳定剂、乳化剂、颜色指示剂和消泡剂。
通过针对性地添加一种或多种添加剂,能够改善润滑剂的特定属性以及/或者赋予润滑剂特定属性。
通过添加抗氧化剂,能够进一步改善润滑剂组合物的氧化稳定性,进而提高(热)稳定性。
所述抗氧化剂优选包括但不局限于以下化合物:胺类化合物(胺类抗氧化剂),特别是直链或支链的脂肪族胺化合物和芳香族胺化合物及其盐,其中脂肪族和芳香族胺化合物可被一个或多个基团(其选自直链和/或支链烷基和芳基)取代,酚类化合物(酚类抗氧化剂);丙酸盐;亚磷酸盐;含硫化合物,特别是含硫的酚类化合物和含硫羧酸、硫逐磷酸酯、硫代氨基甲酸盐、硫代磷酸盐和硫代丙酸盐;以及这些化合物的混合物。
特别优选的抗氧化剂选自:芳香二胺和二级芳香胺,酚醛树脂,苯硫酚树脂,亚磷酸盐,硫代氨基甲酸锌,硫代磷酸锌,丁基化羟基甲苯,丁基化羟基苯甲醚,苯基-α-萘胺,苯基-β-萘胺,二苯胺和二苯胺衍生物,特别是辛基化二苯胺、丁基化二苯胺和苯乙烯基化二苯胺,喹啉和喹啉衍生物,萘胺和萘胺衍生物、DL-α-生育酚(Di-alpha-Tocopherol)、(二叔丁基苯基)丙酸及其酯,以及前述物质的混合物。
根据本发明,特别适合的抗氧化剂的示例包括但不局限于:N-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物,3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯,双(4-(2,4,4-三甲基-2-戊基)苯基)胺,N-[(2,4,4-三甲基-2戊基)苯基]萘-1-胺,由90%至97.5%的3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸C7至C9烷醇酯与2.5%至10%的3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸甲酯构成的混合物,以及双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸硫代二乙醇酯]。
适合的抗氧化剂是市售的。
根据本发明的润滑剂组合物的一个特别优选的实施方式,特别是在将所述润滑剂组合物用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况下,所述抗氧化剂选自:酚类抗氧化剂,胺类抗氧化剂,优选直链或支链的脂肪族胺化合物和芳香族胺化合物及其盐,其中脂肪族和芳香族胺化合物可被一个或多个基团(其选自直链和/或支链烷基和芳基)取代,丙酸盐和硫代丙酸盐,尤其在将所述润滑剂组合物用作食品加工工业领域中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况,其中胺类抗氧化剂是尤其优选的。
根据本发明的另一特别优选的实施方式,所述抗氧化剂选自:酚类抗氧化剂,胺类抗氧化剂,优选直链或支链的脂肪族胺化合物和芳香族胺化合物及其盐,其中脂肪族和芳香族胺化合物可被一个或多个基团(其选自直链和/或支链烷基和芳基)取代,亚磷酸盐,硫逐磷酸酯以及硫代氨基甲酸盐,特别是在将所述润滑剂组合物用作海洋领域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况,其中胺类抗氧化剂是尤其优选的。
根据本发明,可以将单一化合物,或者将两个或两个以上化合物的组合用作抗氧化剂。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种防腐蚀剂。添加防腐蚀剂能够赋予所述润滑剂组合物以防腐蚀和防锈作用。
适合的防腐蚀剂优选但不局限于:酸形成的盐,特别是羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐、丁二酸金属盐、水杨酸金属盐和磷酸金属盐,以及其衍生物,含酸/盐的直链和支链的脂肪族和芳香族衍生物在内,其还可被一个或多个选自直链和/或支链烷基和芳基的基团取代,其中钠(Na)盐、钙(Ca)盐、钾(K)盐和镁(Mg)盐是特别优选的;胺类化合物、亚胺类化合物、酰亚胺类化合物及其金属盐,特别是直链和支链的脂肪族胺类化合物、亚胺类化合物、酰亚胺类化合物和芳香族胺类化合物、亚胺类化合物、酰亚胺类化合物及其金属盐,其中所述脂肪族和芳香族的胺类化合物、亚胺类化合物、酰亚胺类化合物可被一个或多个选自直链和/或支链烷基和芳基的基团取代,其中Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐是特别优选的;以及部分中和/或未中和的二羧酸及其衍生物,如丁二酸半酯。
适合的防腐蚀剂是市售的。
在将所述润滑剂组合物用作食品加工工业领域中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况下,特别优选将N-甲基甘氨酸或其衍生物(例如肌氨酸)用作防腐蚀剂。
根据本发明的润滑剂组合物的一个特别优选的实施方式,特别是在将所述润滑剂组合物用作一般工业用的,以及食品加工工业领域中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况下,所述防腐蚀剂选自由以下物质组成的组:羧酸金属盐、磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐和环烷酸金属盐,以及其衍生物,含盐的直链和支链的脂肪族和芳香族衍生物在内,其还可被一个或多个选自直链和/或支链烷基和芳基的基团取代,其中Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐是特别优选的;以及部分中和或未中和的二羧酸及其衍生物,如丁二酸半酯。
根据本发明的另一特别优选的实施方式,所述防腐蚀剂选自中性的即酸被中和形成的盐,优选选自羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐和磷酸金属盐以及其衍生物,含盐的直链和支链的脂肪族和芳香族衍生物在内,其还可被一个或多个选自直链和/或支链烷基和芳基的基团取代,并且优选自Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐,其中中性的磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐是尤其优选的,且尤其Ca盐和中性磺酸钙是最优选的,特别是在将所述润滑剂组合物用作海洋领域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的情况下。这个实施方式的一个特别适合的抗腐蚀剂的示例是中性的烷基萘磺酸钙盐。
所述抗腐蚀剂可以单独使用,或者可以将两个或两个以上的抗腐蚀剂组合。
就本发明而言,“中性的”或“酸被中和形成的”盐或金属盐是指酸值(TAN)为30mgKOH/g或更小的盐或金属盐。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种有色金属减活剂和/或离子络合剂。
通过添加有色金属减活剂和/或离子络合剂,能够对归属于有色金属的非铁金属,如镉(Cd)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锡(Sn)和锌(Zn),以及其合金进行保护,以免其被活性硫腐蚀。
适合的有色金属减活剂以及离子络合剂优选自:三唑化合物,特别是甲基苯并三唑,苯并三唑及其衍生物,咪唑啉化合物,二唑,巯基噻二唑。不论是将所述润滑剂组合物用作一般工业用的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,还是用作海洋领域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别优选的有色金属减活剂或离子络合剂均为三唑化合物,水杨酸盐和巯基噻二唑,以及其衍生物,其中尤其优选采用三唑化合物及其衍生物,特别是苯并三唑及其衍生物。根据本发明,所述有色金属减活剂或离子络合剂可以单独使用,或者可以将其中的两个或两个以上组合使用。
特别优选的有色金属减活剂或离子络合剂的示例包括但不局限于:苯并三唑和甲基苯并三唑及其衍生物,N,N-二(2-乙基己基)-芳基-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺,以及由N,N-二(2-乙基己基)-6-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺,N,N-二(2-乙基己基)-4-甲基-2H-苯并三唑-2-甲胺,N,N-二(2-乙基己基)-5-甲基-2H-苯并三唑-2-甲胺,N,N-二(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺和N,N-二(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺构成的反应混合物。
适合的有色金属减活剂或离子络合剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可包含一种或多种抗磨剂、减摩剂和/或高压添加剂。适合的抗磨剂、减摩剂和高压添加剂优选包括但不局限于:胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、芳基硫代磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐、以及前述物质中的两个或多个的混合物。适合的市售的添加剂例如:TPPT,232,349,353,211和RC3760 Liq 3960,FG 1505和FG 1506,KR-015FG,FG,40-D,FGA 1820和FGA 1810。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种粘度改进剂。适合的粘度改进剂优选包括但不局限于:直链和支链烷基化聚合物、丙烯酸酯化聚合物和脂肪族聚合物和共聚物,以及聚合的脂肪酸酯,以及前述物质中的两个或多个的混合物。适合的粘度改进剂的示例是聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、聚异丁烯、聚烷基苯乙烯、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物。适合的粘度改进剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种UV稳定剂。适合的UV稳定剂优选包括但不局限于:含氮杂环和取代的含氮杂环,以及前述物质中的两个或多个的混合物。适合的UV稳定剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种固体润滑剂。适合的固体润滑剂优选选包括但不局限于:PTFE、氮化硼、氧化锌、氧化镁、焦磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸镁、碳酸钙、硬脂酸钙、硫化锌、硫化钼、硫化钨、硫化锡、石墨、石墨烯、纳米管、改性SiO2,以及前述物质中的两个或多个的混合物。适合的固体润滑剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种乳化剂。适合的乳化剂优选包括但不局限于:支链和/或直链乙氧基化和/或丙氧基化醇及其盐,特别是链长为14-18个C原子的醇,乙氧基化和/或丙氧基化烷基醚,脂肪酸酯,和离子型表面活性剂,例如烷基磺酸的钠盐,以及前述物质中的两个或多个的混合物。适合的乳化剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种消泡剂,用于防止形成固态泡沫。适合的消泡剂优选包括但不局限于:链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇,食用脂肪酸的甘油单酯和甘油二酯,丙烯酸酯,丙氧基化和/或乙氧基化烷基醚,含二醇在内的多元醇,和聚硅氧烷,如硅油或聚二甲基硅氧烷,以及前述物质中的两个或多个的混合物。根据本发明,不论是将所述润滑剂组合物用作海洋领域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,还是用作一般工业用的、以及食品加工工业领域中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别优选的消泡剂是链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷,其中聚硅氧烷是尤其优选的。适合的消泡剂是市售的。
此外,本发明的润滑剂组合物可以包含一种或多种颜色指示剂。适合的颜色指示剂例如包括但不局限于2,5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩。适合的颜色指示剂是市售的。
所有添加剂均可作为单一化合物,或者作为两个或两个以上化合物的组合,存在于本发明的润滑剂组合物中。
基于整个润滑剂组合物,所述润滑剂组合物中的所有添加剂或添加物的总量优选大于等于0.01wt%,特别优选大于等于0.025wt%,例如大于等于0.5wt%,并且小于等于10wt%,特别优选小于等于7.5wt%,例如小于等于6wt%,或者小于等于5wt%。
例如,在本发明的特别是适合用作一般工业中的、包含在食品加工工业领域中与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式中,特别优选地,基于所述润滑剂组合物的总重量,所有添加剂的总量为0.01-7.5wt%,尤其优选为0.01-6.0wt%。
例如,在本发明的特别是适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式中,特别优选地,基于所述润滑剂组合物的总重量,所有添加剂的总量为0.5-7.0wt%,尤其优选为0.5-5.0wt%。
所述添加剂用于改善润滑剂的特定属性和/或赋予润滑剂特定属性,因此,可以视需求或对润滑剂的要求而定,将添加剂作以单一物质或者两个或两个以上添加剂之混合物的形式添加至润滑剂,其中,基于总的润滑剂组合物,只要不超出所有添加剂的如前文定义的总量,那么添加剂混合物中的单个润滑剂的量便不受限制。
根据本发明的一个优选实施方式,所述润滑剂组合物包含
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-10wt%的所述至少一种添加剂;和
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-10wt%、优选0.001-5wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)、B)和C)如前文所述。
在本发明的另一尤其适合用作含食品加工工业在内的一般工业的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式中,所述润滑剂组合物包含由两种或两种以上添加剂构成的添加剂混合物,所述添加剂混合物包括一种或多种抗氧化剂、一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂、一种或多种消泡剂、任选的一种或多种有色金属减活剂、任选的一种或多种防腐蚀剂以及任选的颜色指示剂。
根据本发明的润滑剂组合物的一个特别优选的、尤其适合用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油的实施方式,所述润滑剂组合物包含
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-7.5wt%的添加剂混合物,其中所述添加剂混合物包括一种或多种抗氧化剂、一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂、一种或多种消泡剂、任选的一种或多种有色金属减活剂、任选的一种或多种防腐蚀剂以及任选的颜色指示剂;以及
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-10wt%、优选0.001-5wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)、B)和C)如前文所述。
根据本发明的润滑剂组合物的一个尤其优选的、特别是适合用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油的实施方式,所述润滑剂组合物包含
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-6.0wt%的添加剂混合物,其中所述添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、丙酸盐和硫代丙酸盐;
一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;
一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐;
任选的一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
任远的一种或多种防腐蚀剂,其选自以下群组:羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐和环烷酸金属盐,以及其衍生物,含酸式盐的直链和支链的脂族和芳香族衍生物在内,其还可被一个或多个选自直链和/或支链烷基残基和芳基残基的残基取代,以及特别是Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐;以及
任选的作为颜色指示剂的2,5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩;以及
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-2.5wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)和C)如前文所述。
根据这个实施方式,所述基础油优选选自:聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,矿物油,新戊二醇酯,季戊四醇酯,三羟甲基丙烷酯,以及优选如前文所述的季戊四醇和三羟甲基丙烷复合酯,脂肪族羧酸酯和二羧酸酯,脂肪(C8/C10)酸甘油三酯,烷基萘,乙烯/α烯烃低聚物,水溶性的、水混溶性的和/或油溶性的聚二醇,及其前述物质中的两个或多个的混合物。
这个实施方式的润滑剂具有与通常用作密封材料的诸如FKM、NBR、HNBR、ACM/AEM和聚氨酯等弹性体的高相容性。同时,这个实施方式的润滑剂体现出良好的摩擦系数,故而改善滑动特性、降低特别是高负载和低轴承速度下的摩擦接触中的粘滑效应(“Stick-Slip效应”)、以及对抗微点蚀性的积极影响,因此,所述润滑剂尤其适合用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
根据本发明的另一特别是适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的实施方式,所述润滑剂组合物包含作为额外成分D)的酯类化合物,其中,由两个或两个以上不同的酯类化合物构成的混合物也一并落在本发明的范围内。
根据这个实施方式,所述至少一个酯类化合物D)优选自天然甘油酯,特别是选自由葵花油、菜籽油、亚麻籽油、玉米油、红花油、大豆油、亚麻籽油、花生油、lesqueralle油、棕榈油、橄榄油构成的组,这些油可以以单体、寡聚物和/或聚合形式存在,以及前述油构成的混合物;以及选自合成酯,特别是选自多元醇酯、多元醇复合酯、由二聚酸构成之复合酯、二聚酸酯、脂肪族羧酸和二羧酸酯、磷酸酯、偏苯三甲酸酯和均苯四甲酸酯,以及前述物质中两个或多个的混合物,其中多元醇酯和多元醇复合酯是特别优选的,并且尤其是通过多元醇(即具有多于一个羟基的醇)与单羧酸(即一元羧酸)的反应获得的多元醇酯,以及通过多元醇与单羧酸和双羧酸(即二元羧酸)在任意混合比例的反应中获得的多元醇复合酯,以及前述物质中两个或多个的混合物。
根据本发明的这个实施方式,所述酯类化合物D)优选具备符合OECD 301A-F或者OECD 306标准的生物可降解性的化合物,从而改善本发明的润滑剂组合物的生物可降解性和生态相容性。
此外优选地,所述至少一个酯类化合物具有在40℃下的至少130mm2/s的运动粘度。特别优选地,所述至少一个酯类化合物的运动粘度在40℃下在130-1500mm2/s的范围内,进一步优选在40℃下在130-1300mm2/s范围内,均依据ASTM D 7042测量。
根据本发明的这个实施方式,进一步优选地,基于所述润滑剂组合物的总重量,所述酯类化合物在润滑剂组合物中的含量为0.1-85wt%,进一步优选为5-85wt%,特别优选为10-85wt%。
根据本发明的另一优选实施方式,本发明的润滑剂组合物包含
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.5-7wt%的所述至少一种添加剂;
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-10wt%的所述有机化合物;和
D)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-85wt%的所述酯类化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)、B)、C)和D)如前文所述。
除了与密封材料、特别是弹性体的高相容性以外,这个组合物的润滑剂体现出良好的滑动特性和良好的生物可降解性,因而特别适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
因此,在另一方面,本发明涉及一种润滑剂组合物,其特别针对作为海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的用途,包含以下成分:
A)基础油;
B)0.5-7wt%的至少一种添加剂;
C)0.1-10wt%的有机化合物,其既包含极性部分也包含非极性部分;以及
D)0.1-85wt%的酯类化合物,
其中所示的量各自基于所述润滑剂组合物的总重量,且合计为100wt%,
且其中,所述有机化合物具有范围在1.5至10、优选1.7至8、特别优选2至7并且最优选2.3至5的相对电容率εr,
且其中,所述有机化合物的商∫S1/∫-S2在1至25、优选在1.3至22、特别优选在1.7至17、并且最优选在2至14的范围内,其中“∫S1”表示所述有机化合物的ATR光谱中的3100-2750cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和,且“∫S2”表示所述有机化合物的ATR光谱中的1800-1650cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
在此,成分A)、B)、C)和D)优选如前文所述。
根据这个实施方式,所述酯类化合物D)特别优选自:新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯,其特别是以链长为C4-C36、优选C10-36、特别优选C14-C36、尤其优选C18-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸酯;以及新戊二醇复合酯、三羟甲基丙烷复合酯和季戊四醇复合酯,其特别是以链长为C4-C36、优选C10-36、特别优选C14-C36、尤其优选C18-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸,以及以链长为C4-C36、优选C4-C18、特别优选C4-C12的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链二元羧酸,在任意混合比例中完全酯化或者部分酯化(即尚且存在游离的未酯化的羟基);以及前述物质中两个或多个的混合物。
就润滑剂组合物的生物相容性或生物可降解性而言,这些酯类化合物是特别优选的。
特别优选的酯类化合物的示例包括但不局限于:季戊四醇四异硬脂酸酯、季戊四醇-异硬脂酸-癸二酸复合酯、三羟甲基丙烷三异硬脂酸酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、三羟甲基丙烷-异硬脂酸-硬脂-癸二酸复合酯、新戊二醇二异硬脂酸酯。
此外,根据这个实施方式,所述基础油特别优选:油溶性的聚二醇,聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,法呢烯基油,交内酯,以及前述物质中的两个或多个的混合物,其中油溶性的聚二醇、聚α烯烃(PAO)和茂金属聚α烯烃(mPAO)是尤其优选的。就生物可降解性而言,这些基础油具有特别有利的属性(即生物可降解性符合例如OECD检测指南301A-F或者OECD 306),并且相应地有助于改善所述润滑剂组合物的生物可降解性。
通过慎重地选择与由弹性体材料、润滑剂和金属构成的摩擦学系统最优匹配的添加剂,能够进一步改善润滑剂组合物的弹性体相容性。据此,根据本发明的这个实施方式,所述润滑剂组合物优选包含一个添加剂混合物,其包含一种或多种抗氧化剂、有色金属减活剂和防腐蚀剂,并且视情况而定包含一种或多种消泡剂、抗磨添加剂和/或高压添加剂。
因此,根据本发明的这个实施方式,所述至少一个添加剂B)特别优选为添加剂混合物,其包含一种或多种抗氧化剂、有色金属减活剂和防腐蚀剂,并且视情况而定包含一种或多种消泡剂、抗磨添加剂和/或高压添加剂。在这个实施方式中,事实证明特别优选的是:
抗氧化剂,其选自酚类抗氧化剂,胺类抗氧化剂,优选直链或支链的脂肪族胺化合物和芳香族胺化合物及其盐,其中脂肪族和芳香族胺化合物可被一个或多个基团(其选自直链和/或支链烷基和芳基)取代,亚磷酸盐,硫逐磷酸酯以及硫代氨基甲酸盐,其中胺类抗氧化剂是特别优选的。
有色金属减活剂,其选自三唑化合物,水杨酸盐和巯基噻二唑,以及其衍生物,其中三唑化合物、尤其苯并三唑及其衍生物是特别优选的。
防腐蚀剂,其选自被中和的或中性的羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐和磷酸金属盐以及其衍生物,优选自Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐,其中特别优选的是被中和的或中性的磺酸金属盐、萘磺酸金属盐和苯磺酸金属盐,尤其是Ca盐,且其中,中性的磺酸钙,如中性的烷基萘磺酸钙盐,是尤其优选的。
消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、含二醇在内的多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷,其中聚硅氧烷是特别优选的。
抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐。
这种添加剂混合物特别适用于用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油的润滑剂。
因此,根据本发明的这个实施方式,特别优选的添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、亚磷酸盐、硫逐磷酸酯和硫代氨基甲酸盐;
一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
一种或多种防腐蚀剂,其选自被中和的或中性的羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐和磷酸金属盐,以及前述物质的衍生物,特别是Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐;
任选的一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;和
任选的一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐。
因此,根据本发明的一个特别优选的实施方式,特别适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油的润滑剂组合物包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.5-7wt%的添加剂混合物,其中所述添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、亚磷酸盐、硫逐磷酸酯和硫代氨基甲酸盐;
一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
一种或多种防腐蚀剂,其选自被中和的或中性的羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐和磷酸金属盐,以及前述物质的衍生物;
任选的一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;和
任选的一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐;
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-10wt%的所述有机化合物;和
D)基于所述润滑剂组合物的总重量,5-85wt%的所述酯类化合物,
其中,所述酯类化合物选自:新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯,其特别是链长为C4-C36、优选C10-36、特别优选C14-C36、尤其优选C18-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸酯;以及新戊二醇复合酯、三羟甲基丙烷复合酯和季戊四醇复合酯,其特别是以链长为C4-C36、优选C10-36、特别优选C14-C36、尤其优选C18-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸,以及以链长为C4-C36、优选C4-C18、特别优选C4-C12的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链二元羧酸,以任意混合比例完全酯化或者部分酯化;以及上述物质中两个或多个的混合物;
其中所述基础油选自油溶性的聚二醇、聚α烯烃(PAO)、茂金属聚α烯烃(mPAO)、白油、法呢烯基油、交内酯,以及前述物质中的两个或多个的混合物,
且其中所含的成分合计为100wt%,并且所述有机化合物C)是前文所述。
在此特别优选地,所述添加剂混合物基本上是中性的或具有尽可能低的总酸值(TAN),因为这特别有利于润滑剂组合物的弹性体相容性。
根据本发明的这个实施方式,所述润滑剂组合物尤其优选地包含:
A)基础油,其选自油溶性的聚二醇、聚α烯烃(PAO)和茂金属聚α烯烃(mPAO),以及前述物质中的两个或多个的混合物;
B)0.5-5wt%的添加剂混合物,其包括一种或多种胺类抗氧化剂,一种或多种被中和或中性的磺酸金属盐、萘磺酸金属盐和/或苯磺酸金属盐,一种或多种三唑化合物,特别是苯并三唑化合物,以及/或者其衍生物,以及一种或多种聚硅氧烷;
C)0.1-5wt%的所述有机化合物;和
D)10-85wt%的季戊四醇酯;
其中所示的量各自基于所述润滑剂组合物的总重量,且所含的成分合计为100wt%,并且所述有机化合物C)是前文所述。
这个组合物的润滑剂体现出与密封材料、特别是弹性体的高相容性,以及良好的滑动属性或润滑属性。此外,这个组合物的润滑剂具有良好的生物相容性,即符合标准OECD301A-F或者OECD 306的良好的生物可降解性和较小的水生毒性(例如依据标准OECD201,202,203或者236),故而特别是适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油或滑动轴承油。
因此,本发明还涉及所述润滑剂组合物作为海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的用途,所述润滑剂组合物包含以下成分:
A)基础油,其选自油溶性的聚二醇、聚α烯烃(PAO)和茂金属聚α烯烃(mPAO),以及前述物质中的两个或多个的混合物;
B)0.5-5wt%的添加剂混合物,其包括一种或多种胺类抗氧化剂、一种或多种被中和或中性的磺酸金属盐、萘磺酸金属盐和/或苯磺酸金属盐、一种或多种三唑化合物和/或其衍生物,以及一种或多种聚硅氧烷;
C)0.1-5wt%的有机化合物,其既包含极性部分也包含非极性部分;以及
D)10-85wt%的季戊四醇酯,
其中所示的量各自基于所述润滑剂组合物的总重量,且所含的成分合计为100wt%,
且其中,所述有机化合物的商∫S1/∫S2在1至25、优选在1.3至22、特别优选在1.7至17、并且最优选在2至14的范围内,其中“∫S1”表示所述有机化合物的ATR光谱中的3100-2750cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和,且“∫S2”表示所述有机化合物的ATR光谱中的1800-1650cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
根据一个实施方式,本发明的润滑剂组合物适合用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,含与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油在内。
含作为一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油的用途在内,一般应用领域包括但不局限于对齿轮(特别是直齿轮、锥齿轮、行星齿轮、蜗轮、准双曲面齿轮和摆线齿轮)、液压装置、直线导引装置、气动组件、配件、轴承(特别是滑动轴承和滚动轴承)、链条、缆绳、弹簧、螺纹件和压缩机的润滑,以及特别是对与食品偶然无意接触的机器部件和系统的润滑。
链条由同类型的、相连的节段构成。其用于力传递,并被用作例如自行车中的驱动链、汽车发动机中的控制链、闸门中的负载链或者输送设备中的输送链。缆绳可划分成例如起重机、绞车和升降机中的运行式缆绳,和静止式缆绳,如拉索,以及悬索和吊索。螺纹件是连接元件,其用途是尽可能简便地实现安装和拆卸,并且不损坏使用的材料。弹簧包含板簧包、碟簧包、环形弹簧包、螺旋碟簧和支腿弹簧。配件用于调节固体、液体和气体流量。此外其也可承担设置功能,即对一个或多个体积流量进行混合和调节。除了作为龙头或者混合龙头的典型应用以外,所有类型的阀门也归属于配件。
气动组件是气动阀和气动缸,其通过将气动能量转换成机械能而产生直线运动,用以使工件和工具移动、升降或者回输。
液压装置借助压力和体积流量来传递转矩。示例是轴向活塞机、外齿轮机和径向活塞机。
因此,本发明的另一标的是本发明的润滑剂组合物的用途,其用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别是用于润滑特别是与食品偶然无意接触的机器部件和系统中的例如直齿轮、锥齿轮、行星齿轮、蜗轮、准双曲面齿轮和摆线齿轮等的齿轮、液压装置、直线导引装置、气动组件、配件、例如滑动轴承、滚动轴承等的轴承、链条、缆绳、弹簧、螺纹件和压缩机,其中所述润滑剂组合物优选包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-10wt%的所述至少一种添加剂;和
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-10wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)、B)和C)如前文所述。
特别优选地,将包含以下成分的润滑剂组合物:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-6.0wt%的添加剂混合物,其中所述添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、丙酸盐和硫代丙酸盐;
一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;
一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐;
任选的一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
任远的一种或多种防腐蚀剂,其选自以下物质组成的组:羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐和环烷酸金属盐,以及其衍生物,含酸形成的盐的直链和支链的脂肪族和芳香族衍生物在内,其还可被一个或多个选自直链和/或支链烷基和芳基的基团取代,以及特别是Na盐、Ca盐、K盐和Mg盐;以及
任选的作为颜色指示剂的2,5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩;以及
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-2.5wt%的所述有机化合物,
其中所述基础油优选自:聚α烯烃(PAO),茂金属聚α烯烃(mPAO),白油,矿物油,新戊二醇酯,季戊四醇酯,三羟甲基丙烷酯,以及优选如前文所述的季戊四醇和三羟甲基丙烷复合酯,脂肪族羧酸酯和二元羧酸酯,脂肪(C8/C10)酸甘油三酯,烷基萘,乙烯/α烯烃低聚物和油溶性的聚二醇,及其前述物质中的两个或多个的混合物,
且其中所含的成分合计为100wt%,并且所述有机化合物C)如前文所述。
用作一般工业用的、以及食品加工工业领域中的与食品偶然无意接触的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
此外,根据另一实施方式,本发明的润滑剂组合物非常适合用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
在海洋区域和内陆水区中的应用领域特别是包括但不局限于:对在海洋区域中与海水接触的(例如离岸设备)或在内陆水区中与水和/或水性介质接触的机器、机器部件和系统中的齿轮、液压装置、轴承(如滑动轴承、滚动轴承或艉管轴承)、螺旋桨舵、螺旋桨轴、气动组件、直线导引装置、链条和缆绳进行润滑。
在海洋区域中,例如将齿轮用于推进器和吊舱推进装置。此用途用于在驱动器与螺旋桨之间进行的力传输和力转换。在此,既需要考虑到水进入内部,也需要考虑到润滑剂排出到海洋环境中的情况。
在海洋区域中的另一用途是抬升用于风力涡轮机或石油钻井平台的平台、安装船的自升式系统。这个运动通过开式齿轮完成。
海洋领域的液压装置用于驱动可调节的螺旋桨舵,并且用于鳍板稳定器和舵轴承中。在后者的情况下,也使用直线导引装置,通常使用相同的润滑剂对这些直线导引装置进行润滑。在此用途中,润滑也发生在吃水线下方。因此,在此情况下,也要考虑到水进入机器部件中和润滑剂排出到海洋环境中的情况。
用于海洋区域中的滑动轴承主要是位于艉管中的螺旋桨轴轴承,即所谓的艉管轴承。螺旋桨轴的主要任务是将驱动运动通过船体传递至螺旋桨。在此情况下,这个轴承需确保低摩擦地运动。
此外,对海上风力发电机、石油和天然气钻井平台、港口设施、造船厂等中的与海水、水和水性介质接触的机器和机器部件进行润滑。
其中还包括例如用于闸门的链条、缆绳(例如船用缆绳或用于网的缆绳)以及用于调节固体、液体和气体流量的配件。各种设备和机器中的螺纹件、弹簧和阀门也必须进行润滑。
因此,本发明的另一标的是本发明的润滑剂组合物的用途,其用作海洋区域和内陆水区域的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别是用于润滑在海洋区域与咸水接触或者在内陆水区域与水和/或水性介质接触的机器、机器部件和设备中,以及在陆地上可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮、液压装置、螺旋桨舵、螺旋桨轴、直线导引装置、气动组件、配件、例如滑动轴承、滚动轴承或艉管轴承等的轴承、链条、缆绳、弹簧和螺纹件,其中所述润滑剂组合物优选包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.5-7wt%的所述至少一种添加剂;
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-10wt%的所述有机化合物;和
D)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-85wt%的所述酯类化合物,
其中所含的成分合计为100wt%,并且组分A)、B)、C)和D)如前文所述。
特别优选地,将包含以下成分的润滑剂组合物:
A)基础油,其选自油溶性的聚二醇、聚α烯烃(PAO)和茂金属聚α烯烃(mPAO),以及前述物质中的两个或多个的混合物;
B)0.5-5wt%的添加剂混合物,其包括一种或多种胺类抗氧化剂、一种或多种被中和或中性的磺酸金属盐、萘磺酸金属盐和/或苯磺酸金属盐、一种或多种三唑化合物和/或其衍生物,以及一种或多种聚硅氧烷;
C)0.1-5wt%的所述有机化合物;和
D)10-85wt%的季戊四醇酯;
其中所示的量各自基于所述润滑剂组合物的总重量,且所含的成分合计为100wt%,且其中,所述有机化合物C)如前文所述,
用作海洋区域和内陆水区中的、以及陆地上的可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油。
通过以下非限制性实例对本发明进行详细说明。本领域技术人员无需创造性便能制备更多本发明的化合物。
实例
所使用的一般测试方法
除非制造商已知,否则便借助以下方法来测定润滑剂组合物和其中所包含的组分的特性:
-测定粘度:根据ASTM D 7042借助Stabinger粘度计SVM 3000(Anton Paar)来测量粘度。
-测定酸值(TAN,total acid number[mg KOH/g]):
为了测定酸值,将样品溶解在溶剂混合物中,然后根据ASTM D 664-18E02用氢氧化钾醇溶液进行滴定。借助Metrohm 905 Titrando滴定单元上的Solvotrode以点位滴定法进行滴定。
-测定分子量(Mn):
根据DIN 55672-1:2016-03“凝胶渗透色谱(GPC)-第1部分:四氢呋喃(THF)作为洗脱剂”,使用SECcure GPC系,借助GPC(凝胶渗透色谱)以聚苯乙烯标准样品作为基准物质来测定分子量。
-测定积分∫S1和∫S2:
依据DIN 51451(DIN 51451:2020-02)标准“矿物油制品及相关产物的检验:红外光谱分析-一般工作原理”,在根据ATR测量调整的情况下,使用Bruker Optik GmbH公司的IR光谱仪Bruker Tensor 27(软件OPUS 7.5)或者Bruker Vertex 70(软件OPUS 7.0),来对滑动改进剂进行ATR红外光谱测量。
使用ATR光谱中的以下区域来求积分∫S1或∫S2:
∫S1:3100–2750cm-1
∫S2:1800–1650cm-1
为了校准基线,就两个积分进行如下操作。
将积分区域平分成两半。在这两个分区中,测定相应的绝对最小值。如果在一个分区中有多个绝对最小值点,则使用在整个积分的区域中处于最远处的点。通过直线方程,根据整个积分中的这两个绝对最小值点计算出基线。围绕基线对待积分的光谱进行调整。随后对围绕基线调整过的光谱进行积分。
-测定相对电容率εr:
为了测定相对电容率εr,在制造商flucon fluid control GmbH的EPSILON+系统的实验室测量仪上,依据DIN EN 60247(DIN EN 60247:2005-01)标准“绝缘液体-相对电容率、电介质损耗因数(tanδ)和直流电阻率的测量”,测定复数流体阻抗。针对每个待测定的滑动改进剂,在填入样品后,在室温(约20℃)下以连续数据采集进行测量,并且从约18.5升至21.5℃(第1步骤)并重新返回(第2步骤)。随后,将从两个步骤获得在标定的20.0℃下的数据进行比较和求平均值。
在实例中使用的滑动改进剂一览(参阅表1-a和1-b):
表1-a
表1-b
滑动改进剂 | ATR光谱∫S<sub>1</sub> | ATR光谱∫S<sub>2</sub> | ∫S<sub>1</sub>/∫S<sub>2</sub> | 相对电容率ε<sub>r</sub> |
GV1 | 180.67 | 71.87 | 2.51 | 3.98 |
GV2 | 226.03 | 25.71 | 8.79 | 4.60 |
GV3 | 234.42 | 25.57 | 9.17 | 2.39 |
GV4 | 203.99 | 64.91 | 3.14 | 2.50 |
GV5 | 190.71 | 48.81 | 3.91 | 4.75 |
PAO 6(并非根据本发明) | 249.84 | 0.40 | 626.36 | 2.12 |
润滑剂组合物的制备:
根据本领域技术人员已知的处理方式,通过使用适用的搅拌器在适用的容器(例如混合容器)中将基础油与添加剂混合来制备所述润滑剂组合物。通过升高温度来对固体添加剂或组分进行溶解和搅拌。也可以通过连续过程进行制备。
如前文所述制备下列根据本发明的润滑剂组合物(参阅表2–实例1-15b)。作为对照,如前文所述制备不含滑动改进剂的润滑剂组合物(基础配制物)(参阅表2–比较实例1-5)。
表2:
实例16:滑动改进剂对润滑剂的滑动属性的影响
为了研究滑动改进剂对润滑剂的滑动属性的影响,在低接触压力下测定巴氏合金/钢接触面上的过渡速度(transition speed)的变化。过渡速度被定义为接触面完全分离时采用的速度,即从混合摩擦(即金属摩擦对象偶然接触/润滑膜未完全形成)过渡至弹性流体动力学(EHL)范围(即完全形成润滑膜,且金属摩擦对象通过润滑膜完全分离)的速度。
使用摩擦计(AC2Tresearch/Austrian Competence Center for Tribology的KUGEL-SCHEIBE-TRIBOMETER),借助“圆柱-环”试验组合进行测试。在支承定义负载的情况下,将10×10mm(直径×长度)的、粗糙度Ra为约0.02μm的100Cr6钢圆柱抵向粗糙度Ra为约1.3μm的巴氏合金环摩擦。其中,巴氏合金环位于储油器中。
通过从低速到高速(0.05m/s–2.5m/s)以及从高速到低速(2.5m/s–0.05m/s)连续改变巴氏合金环的速度来测量摩擦系数,获得斯特里贝克曲线(摩擦-速度曲线)。
在测试开始前实施磨合操作。这包含在10N和20N以及室温条件下,以及在10N和40℃条件下,从0.05m/s到2.5m/s以及随后从2.5m/s到0.05m/s的速度变化。
随后,在20N和40℃条件下,以从0.05m/s到2.5m/s的速度变化产生斯特里贝克曲线。
图1示出针对不含滑动改进剂的基础配制物(比较实例1)和本发明的包含滑动改进剂的润滑剂(实例8)的斯特里贝克曲线测量。可以看出,在存在滑动改进剂的情况下,过渡速度明显地向更低的速度(A向B)移动。
在图2中示出测试的所有润滑剂的过渡速度。如图2所示,研究的所有包含滑动改进剂(实例2、5、8、9、11)的润滑剂的过渡速度均远低于基础配制物(比较实例1)以及包含并非根据本发明的滑动改进剂的润滑剂组合物(比较实例5),这意味着,与比较实例相比,包含本发明的滑动改进剂的本发明的润滑剂大幅提前地形成润滑膜。根据本发明的包含滑动改进剂的润滑剂的有所改进的润滑属性体现在例如在滑动轴承和类似构件中改善的负载能力。
实例17–借助弹性体动态测量测定滑动特性:
按照Hüttinger,Hermes,(Hüttinger,Hermes,Prem(2015):Neues Prüfverfahren für dynamische Dichtungen von Getriebemotoren(针对减速电机的动态密封的新试验方法)发表于:Berger und Kiefer(Hrsg.)Dichtungstechnisches Jahrbuch 2016,Mannheim:Isgatec)的试验规定,在试验台上依据DIN 3761-10:1984-10(Beuth(Hrsg.):DIN 3761,机动车辆的径向轴密封圈,1984)进行测试。
如下选择条件/测量参数:弹性体材料:75FKM 585;压力:0.25bar;温度:70℃;试验持续时间:240h;采用2000rpm(20h)和0rpm(4h)转速的10个循环;润滑:Bremer&LeguilCassida GTS 2。
借助按照前述试验规定在Freudenberg的FKM径向轴密封圈BAU3 38-90-1275FKM585(Art.49385291/49370995)上进行的弹性体动态测量,测定在使用本发明的润滑剂组合物(实例3和15b)的情况下的动态的弹性体相容性。随后测量运行轨迹宽度以及轴导入(Welleneinlauf),其为针对润滑剂组合物的滑动特性或弹性体相容性的表征。将一个不含滑动改进剂的基础配制物(比较实例2)用作对照。
测量结果汇总在表3中。
表3:
测量结果显示,在采用本发明的包含滑动改进剂的润滑剂组合物(实例3:GV 1;实例15b:GV 2,均与比较实例2相比)时,与不含滑动改进剂的基础配制物(比较实例2)相比,将径向轴密封圈运行轨迹/磨损宽度从0.66mm减小至0.35mm(实例3)或0.54mm(实例15b),并且将轴导入从20μm减小至0μm(实例3)或14μm(实例15b)。如针对比较实例4的测量结果所示,通过增大基础配制物的粘度(mPAO 150/比较实例4对比mPAO 65/比较实例2)则无法实现改善。
实例18–在弹性体充当摩擦对象时借助DES(动态弹性体筛选)测定滑动特性:
借助“环-盘摩擦计”,以对Sommer M.和Haas W.所描述的结构作进一步开发的方式进行测试([1]Sommer,M.,Haas,W.,“A new approach on grease tribology insealing technology:Influence of the thickener particles”,TribologyInternational(2016),103,574-583)。将FKM弹性体材料用作测试材料。对配体是钢对配体。
在如在[1]中描述的环-盘摩擦计上,在1.5m/s的恒定速度、60℃温度和0.90N/mm线性负载下观察待研究的润滑剂组合物,以在润滑膜形成不良的情况下,引发润滑膜的破坏和固体接触。
如图3A至图3D所示,本发明的包含滑动改进剂的润滑剂组合物(实例2:GV 3;实例5:GV 5;实例11,GV 2;实例14;GV 1)均呈现出随时间变化稳定得多并且低得多的摩擦系数μ特性曲线,这表示润滑膜结构稳定,并且代表了流体动力润滑。这意味着具有更小摩擦的、更加稳定的弹性体/润滑剂/钢对配体摩擦学系统(参阅图4A,图4B)。不含滑动改进剂的基础配制物(比较实例3)则呈现出不稳定的润滑膜结构,其表现为摩擦系数的剧烈波动和更高的特性曲线。这代表了(至少局部的)固体接触和显著的粘滑效应(“Stick-Slip效应”)。
如图4A和图4B所示,通过添加滑动改进剂使弹性体上的磨损减小,减小程度为57%(实例2:GV 3),50%(实例14,GV 1),67%(实例11,GV 2)或63%(实例5,GV 5),并且使钢对配体上的磨损减小,减小程度为80%(实例2:GV 3),67%(实例14:GV 1),67%(实例11:GV 2)或73%(实例5:GV 5),以上均与不含滑动改进剂的基础配制物(比较实例3)相比。
实例19:滑动改进剂对抗微点蚀性的影响
在抗微点蚀性(Micro-Pitting-Resistance,MPR)试验台(PCS Instruments,London,UK)上检验抗微点蚀性。微点蚀表示齿轮触点上的损伤。
试验台采用三重配置,其中中心滚子与三个圆盘接触,每转产生三个滚子接触循环。下面的两个圆盘部分地浸入油中,并在测试期间将油送入触点,从而对飞溅润滑进行仿真。滚子和圆盘分别由独立的马达驱动,这样便能对不同的滑动-滚动比例(SRR)进行仿真。以1.7GPa的赫兹接触压力、20%至30%的SRR、90℃的油温和1000万个循环执行测试。在试验期间通过扭矩计或加速度计记录摩擦系数和振动。在测试的末尾,使用溶剂对测试滚子进行清洁,从而将残余的油移除,并且测定滚子的重量,以及用光学显微镜拍摄运行轨迹。通过滚子的重量损耗(将测量前后的重量对比)(参阅图5A)以及通过磨损轨迹宽度的变化(参阅图5B)来评估润滑剂组合物在抗微点蚀性方面的能力。
图5A中的MPR测量结果表明,与不含滑动改进剂的基础配制物(参阅比较实例2)相比,在采用本发明的包含滑动改进剂的润滑剂组合物(参阅实例1、4、6、12)时,重量损耗显著减小。
图5B中的MPR测量结果表明,与不含滑动改进剂的基础配制物(参阅比较实例4)相比,在采用本发明的包含滑动改进剂的润滑剂组合物(参阅实例4、7、10、15)时,运行轨迹宽度显著减小。
Claims (17)
1.一种润滑剂组合物,其包含:
A)基础油;
B)至少一种添加剂;和
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-10wt%的有机化合物作为滑动改进剂,所述有机化合物包含极性部分和非极性部分,
其中所述有机化合物具有范围在1.5至10的相对电容率εr,且所述有机化合物的商∫S1/∫S2在1至25范围内,
其中∫S1表示所述有机化合物的ATR光谱中的3100-2750cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和,以及
∫S2表示所述有机化合物的ATR光谱中的1800-1650cm-1波数范围内的IR吸收带的面积之和。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物,其中基于所述润滑剂组合物的总重量,所述有机化合物的量为0.001-5wt%。
3.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物,其中基于所述润滑剂组合物的总重量,所述至少一种添加剂的量为0.01-10wt%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种添加剂选自抗氧化剂、抗磨添加剂、减摩剂、高压添加剂、防腐蚀剂、有色金属减活剂、离子络合剂、固体润滑剂、分散剂、倾点与粘度改进剂、UV稳定剂、乳化剂、颜色指示剂和消泡剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的润滑剂组合物,其包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-10wt%的所述至少一种添加剂;和
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-5wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种添加剂为添加剂混合物,所述添加剂混合物包括一种或多种抗氧化剂、一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂、一种或多种消泡剂、任选的一种或多种有色金属减活剂、任选的一种或多种防腐蚀剂以及任选的颜色指示剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的润滑剂组合物,其包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.01-6.0wt%的添加剂混合物,其中所述添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、丙酸盐和硫代丙酸盐;
一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;
一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐;
任选的一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
任选的一种或多种防腐蚀剂,其选自由以下物质组成的组:羧酸金属盐、磺酸金属盐、萘磺酸金属盐、苯磺酸金属盐、苯甲酸金属盐、萘甲酸金属盐、环烷酸金属盐和N-甲基甘氨酸,以及前述物质的衍生物;和
任选的作为颜色指示剂的2,5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩;以及
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.001-2.5wt%的所述有机化合物,
其中所含的成分合计为100wt%。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述润滑剂组合物包含作为附加组分D)的酯类化合物。
9.根据权利要求8所述的润滑剂组合物,其中所述酯类化合物选自天然甘油酯、多元醇酯、多元醇复合酯、二聚酸酯和二聚酸复合酯、脂肪族羧酸酯和脂肪族二元羧酸酯、偏苯三酸酯、均苯四酸酯和磷酸酯,以及前述物质中的两个或多个的混合物。
10.根据权利要求8或9所述的润滑剂组合物,其中基于所述润滑剂组合物的总重量,所述酯类化合物的量为0.1-85wt%。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述润滑剂组合物包含:
A)基础油;
B)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.5-7wt%的所述至少一种添加剂;
C)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-10wt%的所述有机化合物;和
D)基于所述润滑剂组合物的总重量,0.1-85wt%的所述酯类化合物,
其中所含的成分合计为100wt%。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述酯类化合物选自:以链长C4-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸酯化的新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯;和以任意混合物形式的链长C4-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链一元羧酸以及链长C4-C36的饱和和/或单不饱和或多不饱和的直链和/或支链二羧酸完全酯化或部分酯化的新戊二醇复合酯、三羟甲基丙烷复合酯和季戊四醇复合酯;以及前述物质中的两个或多个的混合物。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述基础油选自油溶性聚乙二醇、聚α烯烃、茂金属聚α烯烃、白油、矿物油、法呢烯基油、交内酯,以及前述物质中的两个或多个的混合物。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的润滑剂组合物,其中所述至少一种添加剂为添加剂混合物,所述添加剂混合物包括:
一种或多种抗氧化剂,其选自胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、亚磷酸盐、硫逐磷酸酯和硫代氨基甲酸盐;
一种或多种有色金属减活剂,其选自三唑化合物、水杨酸盐和巯基噻二唑,以及前述物质的衍生物;
一种或多种防腐蚀剂,其选自中性羧酸、磺酸、萘磺酸、苯磺酸、苯甲酸、萘甲酸、环烷酸、磷酸金属盐和N-甲基甘氨酸,以及前述物质的衍生物;
任选的一种或多种消泡剂,其选自链长为10-18个C原子的乙氧基化和/或丙氧基化醇、多元醇、丙烯酸酯和聚硅氧烷;和
任选的一种或多种抗磨添加剂和/或高压添加剂,其选自胺、磷酸胺、支链和/或直链烷基化磷酸盐、亚磷酸盐、硫代磷酸盐,以及硫逐磷酸酯、芳基磷酸盐、烷基化多硫化物、硫化胺化合物、硫化脂肪酸甲酯、环烷酸、选自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、WO3、Ta2O5、V2O5、CeO2、钛酸铝、BN、MoSi2、SiC、Si3N4、TiC、TiN、ZrB2、粘土矿物的纳米颗粒和前述纳米颗粒的混合物、磺酸盐、热稳定的碳酸盐和热稳定的硫酸盐。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的润滑剂组合物,其包含:
A)基础油,其选自油溶性聚乙二醇、聚α烯烃和茂金属聚α烯烃,以及前述物质中的两个或多个的混合物;
B)0.5-5wt%的添加剂混合物,其包括一种或多种胺类抗氧化剂、一种或多种中性磺酸、萘磺酸和/或苯磺酸金属盐、一种或多种三唑化合物和/或其衍生物,以及一种或多种聚硅氧烷;
C)0.1-5wt%的所述有机化合物;和
D)10-85wt%的季戊四醇酯;
其中所示的量各自基于所述润滑剂组合物的总重量,且所含的成分合计为100wt%。
16.根据权利要求1至15中任一项、特别是根据权利要求1至7中任一项所述的润滑剂组合物的用途,其用作一般工业用齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别是用于润滑特别是与食品偶然无意接触的机器部件和系统中的例如直齿轮、锥齿轮、行星齿轮、蜗轮、准双曲面齿轮和摆线齿轮等的齿轮、液压装置、直线导引装置、气动组件、配件、例如滑动轴承、滚动轴承等的轴承、链条、缆绳、弹簧、螺纹件和压缩机。
17.根据权利要求1至15中任一项、特别是根据权利要求8至15中任一项所述的润滑剂组合物的用途,其用作海洋区域和内陆水区域的齿轮油、滚动轴承油和滑动轴承油,特别是用于润滑在海洋区域与咸水接触或者在内陆水区域与水和/或水性介质接触的机器、机器部件和设备中,以及在陆地上可能与水和/或水性介质接触的机器和机器元件中的齿轮、液压系统、螺旋桨舵、螺旋桨轴、直线导引装置、气动组件、配件、例如滑动轴承、滚动轴承或艉管轴承等的轴承、链条、缆绳、弹簧和螺纹件。
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