CN115698241A - 润滑汽车或工业齿轮的方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的技术涉及一种用于汽车或工业齿轮以及轴和轴承的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油含有具有润滑粘度的油、任选的磷酸盐和/或硫代磷酸盐化合物、特定的硫化烯烃和如二烷基二硫代磷酸锌等金属硫代磷酸盐化合物，并且涉及一种通过用该汽车或工业齿轮油润滑此类汽车或工业齿轮来改善汽车或工业齿轮操作效率和温度的方法。

Description

润滑汽车或工业齿轮的方法
背景技术
所公开的技术涉及一种用于汽车或工业齿轮以及轴和轴承的润滑剂组合物，汽车或工业齿轮油含有具有润滑粘度的油、任选的磷酸盐和/或硫代磷酸盐化合物、特定的硫化烯烃和如二烷基二硫代磷酸锌等金属硫代磷酸盐化合物，并且涉及一种通过用该汽车或工业齿轮油润滑此类汽车或工业齿轮来改善汽车或工业齿轮操作效率和温度的方法。
传动系统动力传输装置(如齿轮或变速器)提出极具挑战性的技术问题和解决方案，以满足多种并且经常冲突的润滑要求，同时提供耐用性和清洁度。
初始设备制造商和润滑剂制造商共同的目标是提高操作效率。初始设备制造商可能专注于使用机械加工方法来降低表面粗糙度以致力于提高操作效率并降低功率损耗。这些机械加工方法包括珩磨、顶部抛光和振动抹光。替代地，润滑剂制造商通常在努力优化操作效率时以优化粘度和降低流体牵引系数为目标。当前的机械加工方法对于大规模汽车齿轮生产的实施而言可为昂贵并且费时的。因此，希望通过改变流体特性来提高操作效率，而不是依赖于机械过程来实现此目标。
2019年6月11日授予Douglass等人的US 10,316,712教导使用各种添加剂来降低添加制造制品的粗糙度以最大化能效的方法。'712专利中的数据表明，许多不同的添加剂可用以降低表面粗糙度，并且实际上，即使是未添加添加剂的润滑油也可降低表面粗糙度。'712专利没有教导如何向润滑油提供任何其它益处，例如，如提供在ASTM D7452、ASTMD6121、ASTM D4172或ASTM D5704中必需的性能。
虽然表面粗糙度和牵引系数的测量经常用作用于了解润滑流体对提高效率的贡献的预测工具，但确定操作效率的更直接的途径是记录电动机驱动的轴效率台架在其执行驱动循环时的功率损耗。对于提高再现性和可重复性而言，台架测试优于车辆测试。操作效率通过以下等式与功率损耗相关：效率％＝[(功率输入-功率损耗)/功率输入]*100％。效率或功率损耗也可能与操作温度有关，如文献中已经报道的(Barton,W.等人,“粘度调节剂对齿轮油效率和耐用性的影响：第二部分(Impact of Viscosity Modifiers on Gear OilEfficiency and Durability:Part II)”,国际汽车工程师学会(SAE International)01-0299,2013,第295-309页,doi:10.4271/2013-01-0299，US 8,435,932，US 6,303,547)。操作温度与操作效率密切相关。操作效率低下会产生热量，该热量导致更高的操作温度。因此，当在更高效的系统中产生的热量更少时，可以观察到更低的操作温度。能够最小化功率损耗和操作温度从而提高流体效率的润滑剂溶液在技术上和商业上都是有益的。
发明内容
发现使用特定的硫化烯烃混合物以及齿轮油使用中不常见的金属烷基硫代磷酸盐化学物质和任选的胺烷基(硫代)磷酸盐化学物质在最小化功率损耗和降低操作温度方面是令人惊讶地有益的。
因此，本技术的一方面涉及一种汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油包含：具有润滑粘度的油；0.01重量％至10重量％的硫化烯烃；以及0.1重量％至2重量％、或0.2重量％至1.9重量％、或0.2重量％至1重量％或1.0重量％至1.8重量％的金属烷基硫代磷酸盐。润滑剂可以任选地包含0.5重量％至2.0重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
该硫化烯烃可以是含有二至六个碳原子的烯烃在催化剂存在的情况下在超大气压下与硫化氢和硫反应的反应产物。在一个实施方案中，该硫化烯烃可以是式R1-Sx-R2的硫化烯烃的混合物，其中R1和R2分别来源于含有2至6个碳原子的烯烃并且x是介于1与10之间的整数，条件是该硫化烯烃将具有约10重量％至约50重量％的硫含量。
在实施方案中，该胺烷基硫代磷酸盐可以是二烷基二硫代磷酸盐。
该汽车或工业齿轮油中的该金属烷基硫代磷酸盐可以包括二烷基二硫代磷酸锌。在一些实施方案中，该二烷基二硫代磷酸锌可以是仲二烷基二硫代磷酸锌。
在实施方案中，该胺烷基(硫代)磷酸盐可以简单地是胺烷基磷酸盐。在其它实施方案中，该胺烷基(硫代)磷酸盐可以是胺烷基硫代磷酸盐。在另外的实施方案中，该胺烷基(硫代)磷酸盐可以包括胺磷酸盐和胺烷基硫代磷酸盐两者的组合。
在一个实施方案中，该润滑剂可以包含胺磷酸盐，该胺磷酸盐是在烷基焦磷酸盐结构中具有至少约30摩尔％的磷原子的基本上无硫烷基磷酸胺盐。在一些实施方案中，此类无硫烷基磷酸盐中至少约80摩尔％的烷基基团可以是约3至约12个碳原子的仲烷基基团。在一些实施方案中，此类无硫烷基磷酸盐中至少约25摩尔％的烷基基团可以是约3至约12个碳原子的伯烷基基团。
该汽车或工业齿轮油也可以含有其它添加剂。在一个实施方案中，该汽车或工业齿轮油可以包含向组合物提供约0.75重量％至约5重量％的总硫水平的量的其它含硫添加剂。在一个实施方案中，该汽车或工业齿轮油可以具有约0.01重量％至约0.5重量％的总磷水平。
本技术的另一方面涵盖一种通过向传动系统动力传输装置供应所描述的汽车或工业齿轮油并操作该传动系统动力传输装置来润滑该传动系统动力传输装置的方法。该传动系统动力传输装置可以是例如轴、轴承、变速器或齿轮。
具体实施方式
下面将通过非限制性说明的方式描述各个优选特征和实施方案。本发明的一方面是一种汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油含有：(a)具有润滑粘度的油；(b)硫化烯烃或其混合物；(c)金属烷基硫代磷酸盐；以及任选的(d)至少一种胺烷基(硫代)磷酸盐。
具有润滑粘度的油
公开的技术的一种组分为具有润滑粘度的油，也被称为基础油。基础油可选自《美国石油学会(API)基础油可互换性指南(American Petroleum Institute(API)Base OilInterchangeability Guidelines)》(2011)的第I-V组中的基础油中的任一种，即
Figure BDA0003960908790000031
第I、II和III组为矿物油基础原料。即使API没有正式标识，也可使用其它公认的基础油类别：第II+组，其是指粘度指数为110-119并且挥发性比其它第II组油低的第II组材料；和第III+组，其是指粘度指数大于或等于130的第III组材料。具有润滑粘度的油可以包含天然或合成油以及它们的混合物。可以使用例如聚α烯烃油和/或聚酯油等矿物油和合成油的混合物。
在一个实施方案中，具有润滑粘度的油通过ASTM D445在100℃下的运动粘度为1.5毫米2/秒至7.5毫米2/秒，或2毫米2/秒至7毫米2/秒，或2.5毫米2/秒至6.5毫米2/秒，或3毫米2/秒至6毫米2/秒。在一个实施方案中，具有润滑粘度的油包含通过ASTM D445在100℃下的运动粘度为1.5至7.5或其它前述范围中的任一个的聚α-烯烃。
硫化烯烃
本技术中使用的硫化烯烃涵盖混合物，这些混合物的组成在撇开用于制备它们的反应的情况下不容易进行描述。通常，硫化烯烃是约80％的硫原子的范围介于3与8之间的多硫化物，主要是二叔丁基多硫化物。混合物一般可以由下式表示：R1-Sx-R2，其中R1和R2分别来源于含有2至6个碳原子的烯烃并且x是介于1与10之间的整数，条件是硫化烯烃将具有约10重量％至约50重量％的硫含量。
更具体地，硫化烯烃是含有二至六个碳原子的烯烃在催化剂存在的情况下在超大气压下与硫化氢和硫反应的反应产物。
可以通过本发明的方法硫化的烯属化合物在性质上是多样的并且可以是经取代的或未经取代的。如果/当烯烃被取代时，取代基的性质通常不是本技术的关键方面并且任何此类取代基都是有用的，只要该取代基与润滑环境相容或者可以与润滑环境相容并且在设想的反应条件下不干扰即可。因此，不设想在所用反应条件下如此不稳定以致有害地分解的经取代的化合物。然而，如酮基或醛等某些取代基可以期望地进行硫化。合适的取代基的选择在本领域技术范围内或者可以通过常规测试确定。典型的此类取代基包括任何上述部分以及羟基、脒、氨基、磺酰基、亚磺酰基、磺酸根、硝基、磷酸根、亚磷酸根、碱金属巯基等。
可以制备硫化烯烃的示例烯烃可以含有2至30个碳原子。在一些情况下，这些烯烃可以含有二至16个碳原子。通常，这些烯烃可以含有二至六个碳原子。硫化烯烃也可以由含有三至五个碳原子的烯烃制备。该烯烃可以是丁烯。该烯烃也可以是异丁烯。戊烯也可以用作该烯烃。该烯烃也可以是异戊烯。该烯烃也可以是二异丁烯。适用于本文的硫化烯烃可以由任何前述烯烃的混合物制备。
在用于制备硫化烯烃的方法中至关重要的另外两种试剂硫和硫化氢是众所周知的并且是可商购的。通常使用所有这些试剂的商业来源，并且通常与之相关的杂质可能存在而不会产生不利结果。
每摩尔烯属化合物的硫和硫化氢的量分别为约0.3-2.0克原子和约0.1-1.5摩尔。优选的范围分别为约0.5-1.5克原子和约0.4-1.25摩尔并且最期望的范围分别为约0.7-1.2克原子和约0.4-0.8摩尔。
进行硫化反应的温度范围通常为约50℃-350℃。优选的范围为约100℃-200℃，其中约125℃-180℃是特别合适的。反应在超大气压下进行；这可能并且通常是自生压力(即，在反应过程期间自然产生的压力)，但也可能是外部施加的压力。在反应期间产生的确切压力取决于如系统的设计和操作、反应温度以及反应物和产物的蒸气压等因素并且在反应过程期间可能会发生变化。
在反应混合物中掺入可用作硫化催化剂的材料通常是有利的。这些材料可以是酸性的、碱性的或中性的。有用的中性材料和酸性材料包括如“Super Filtrol”等酸化粘土、对甲苯磺酸、二烷基-二硫代磷酸和如五硫化二磷等硫化磷。优选的催化剂是碱性材料。这些碱性材料可以是如氢氧化钠、氧化钙和硫化钠等无机氧化物和盐。然而，最期望的碱性催化剂是包括氨和胺的氮碱。胺包括伯烃基胺、仲烃基胺和叔烃基胺，其中烃基基团是烷基、芳基、芳烷基、烷芳基等并含有约1-20个碳原子。合适的胺包括苯胺、苄胺、二苄胺、十二烷胺、萘胺、牛脂胺、N-乙基二丙胺、N-苯基苄胺、N,N-二乙基丁胺、间甲苯胺和2,3-二甲苯胺。也有用的是如吡咯烷、N-甲基吡咯烷、哌啶、吡啶和喹啉等杂环胺。
优选的碱性催化剂包括氨和在烷基基团中具有约1-8个碳原子的伯烷基胺、仲烷基胺或叔烷基胺。这种类型的代表性胺是甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、二正丁胺、三正丁胺、三仲己胺和三正辛胺。可以使用这些胺的混合物，以及氨和胺的混合物。
所用催化材料的量通常为烯属化合物的约0.05重量％-2.0重量％。在优选的氨和胺催化剂的情况下，每摩尔烯烃约0.0005-0.5摩尔是优选的，并且约0.001-0.1摩尔是特别期望的。
硫化烯烃的确切化学性质尚不确定，最方便的是根据它们的制备方法来描述它们。然而，似乎当由含有少于7个碳原子的烯烃制备时，它们主要包括二硫化物、三硫化物和四硫化物。这些硫化组合物的硫含量通常为约2重量％-60重量％，优选地约25重量％-60重量％并且最期望地约40重量％-50重量％。
前述硫化烯烃是本领域已知的并且进一步的细节可以在例如U.S.4,119,549；U.S.4,191,659和U.S.4,344,854中找到。
前述硫化烯烃可与C4Sx(C4Sy)bC4的低聚多硫化物区分开来，其中b可以是0至8，并且x和y可以是1至3，如通过例如美国专利第2,708,199号和第3,697,499号中教导的方法制备的那些。简而言之，此类低聚多硫化物是通过形成1至2摩尔烯烃和卤化硫之间的加合物，然后任选地在游离硫存在的情况下使加合物与碱金属硫化物反应来制备的。
汽车或工业齿轮油中硫化烯烃的量可以为0.01重量％至10重量％。硫化烯烃的替代量可以为0.1重量％至8重量％、或0.2重量％至6重量％或0.5重量％至5重量％。存在的硫化烯烃的量可以适合于以0.5重量％至3重量％的硫量向润滑剂调配物提供硫。该量也可以适合于向润滑剂调配物提供0.75重量％至2.75重量％的硫。该量也可以适合于向润滑剂调配物提供1重量％至2.5重量％的硫。
如同胺烷基(硫代)磷酸盐一样，本领域技术人员将理解硫化烯烃通常包括各种单独化学物种的混合物。本领域普通技术人员将理解，本文中提及的硫化烯烃涵盖可以通过所描述的合成制备的此类化合物的混合物。
金属烷基硫代磷酸盐化合物
汽车或工业齿轮油还将包含金属烷基硫代磷酸盐化合物。金属烷基硫代磷酸盐化合物可由下式表示：
Figure BDA0003960908790000061
其中R25和R26独立地为氢、烃基或它们的混合物，其条件是R25和R26中的至少一者为烃基，优选地具有1至30或2至20，并且在一些情况下，2至15个碳原子的烷基或环烷基。在某些实施方案中，R25和R26可为2至8个碳原子，或甚至3至6个碳原子的仲烷基基团，例如衍生自4-甲基戊-2-醇或异丙醇的那些。在一些实施方案中，R25和R26可以是3个碳原子的仲烷基基团。在一些实施方案中，R25和R26可以是6个碳原子的仲烷基基团。
M为金属，并且n为等于M的可用化合价的整数。M为一、二或三价，优选地二价，更优选地，二价过渡金属，并且最优选地锌。
金属烷基硫代磷酸盐的示例包括异丙基甲基戊基二硫代磷酸锌、异丙基异辛基二硫代磷酸锌、二(环己基)二硫代磷酸锌、异丁基2-乙基己基二硫代磷酸锌、异丙基2-乙基己基二硫代磷酸锌、异丁基异戊基二硫代磷酸锌、异丙基正丁基二硫代磷酸锌、二(己基)二硫代磷酸钙、二(壬基)二硫代磷酸钡、二(异丁基)二硫代磷酸锌、异丙基仲丁基二硫代磷酸锌、异丙基二硫代磷酸锌、异丙基4-甲基戊-2-醇二硫代磷酸锌、4-甲基戊-2-醇二硫代磷酸锌或它们的混合物。
金属烷基硫代磷酸盐可为二烷基二硫代磷酸锌。二烷基二硫代磷酸锌可描述为伯二烷基二硫代磷酸锌或仲二烷基二硫代磷酸锌，这取决于其制备中所用的醇的结构。在一些实施方案中，汽车或工业齿轮油可以包含伯二烷基二硫代磷酸锌。在一些实施方案中，汽车或工业齿轮油可以包含仲二烷基二硫代磷酸锌。在一些实施方案中，汽车或工业齿轮油可以包含伯二烷基二硫代磷酸锌和仲二烷基二硫代磷酸锌的混合物。
如锌等来自金属烷基硫代磷酸盐的金属可以以约0.02重量％至约0.095重量％锌、或约0.025重量％至0.085重量％或甚至约0.03重量％至约0.075重量％锌的浓度供应。此类水平可以与约0.15重量％至约0.8重量％、约0.2重量％至0.75重量％或甚至约0.25重量％至约0.70重量％的金属烷基硫代磷酸盐浓度相关联。
如锌等来自金属烷基硫代磷酸盐的金属可以以约0.02重量％至约0.2重量％锌、或约0.025重量％至0.19重量％或甚至约0.03重量％至约0.18重量％锌的浓度供应。此类水平可以与约0.2重量％至约2重量％、或约0.25重量％至1.9重量％或甚至约0.3重量％至约1.8重量％的金属烷基硫代磷酸盐浓度相关联。
在实施方案中，金属烷基硫代磷酸盐可提供0.01重量％或0.02重量％至约0.095重量％磷、或约0.025重量％至0.085重量％或甚至约0.03重量％至约0.075重量％磷。
在实施方案中，金属烷基硫代磷酸盐可提供0.01重量％或0.02重量％至约0.2重量％磷、或约0.025重量％至0.19重量％或甚至约0.03重量％至约0.18重量％磷。
胺烷基(硫代)磷酸盐
所公开技术润滑剂将包括至少一种胺烷基(硫代)磷酸盐。如本文所用，括号中包括“硫代”意指磷酸盐可含有或可不含有硫原子。
在一个实施方案中，胺烷基(硫代)磷酸盐可包括胺磷酸盐，即，基本上无硫的磷酸盐。通过基本上无硫意指不故意将硫加到胺磷酸盐中，并且优选地胺磷酸盐完全不含硫。然而，应认识到，在生产情况下，可发生一些硫污染，在胺磷酸盐中产生一些硫。在某种程度上，胺磷酸盐含有一些硫污染，如果硫不影响胺磷酸盐的基本特征，那么这类污染的化合物仍被认为是基本上不含硫的。一般来说，硫污染水平可低于小于2.5重量％，或1重量％、0.1重量％或0.01重量％认为基本上无硫。
在一个实施方案中，相较于正磷酸盐(或单体磷酸盐)结构，胺磷酸盐可包括至少30摩尔％的磷原子处于烷基焦磷酸盐结构。焦磷酸盐结构中磷原子的百分比可为30摩尔％至100摩尔％，或40％至90％，或50％至80％，或55％至70％，或55％至65％。剩余量的磷原子可处于正磷酸盐结构，或可部分地由未反应的磷酸或其它磷物质组成。在一个实施方案中，至多60或至多50摩尔％的磷原子处于单或二烷基正磷酸盐结构。
在一个实施方案中，如以焦磷酸盐形式存在的胺磷酸盐可部分地由式(I)的半中和盐和/或如式(II)的完全中和盐表示。
Figure BDA0003960908790000071
在实践中胺磷酸盐的中和程度，即，磷酯的-OH基团的盐化程度可为50％至100％，或80％至99％，或90％至98％，或93％至97％，或约95％。也可存在这些物质的变体，如式(I)或式(II)的变体，其中(在(I)中的-OH基团被另一个-OR1基团替代，或其中一个或多个-OR1基团被-OH基团替代，或其中R1基团被含磷基团替代，即包含第三磷结构代替末端R1基团的那些基团。说明性变体结构可包括以下：
Figure BDA0003960908790000081
式(I)和(II)的结构示出为完全无硫的物质，因为磷原子与氧而不是硫原子键合。但是，小摩尔分数的O原子有可能被S原子替代，如0％至5％，或0.1％至4％，或0.2％至3％，或0.5％至2％。
这些焦磷酸盐可与以下通式结构的正磷酸盐区别开
Figure BDA0003960908790000082
其任选地也可以如上文所指示的量存在。
胺磷酸盐还可包括一定量的偏酯，包括正磷酸盐结构的单酯和二酯以及焦磷酸盐结构的二酯。
在式(I)和(II)中，每个R1独立地为具有3至12个碳原子的烷基基团。烷基基团可为伯或仲基，或伯和仲的混合物。在某些实施方案中，至少80摩尔％，或至少85％、90％、95％或99％的R1烷基基团将为仲烷基基团。在某些实施方案中，至少25摩尔％，或至少30摩尔％、40摩尔％、50摩尔％、60摩尔％、70摩尔％、80摩尔％或90摩尔％或甚至99摩尔％的R1烷基基团将为伯烷基基团。
在一些实施方案中，烷基基团将具有3或4至12个碳原子，或3至8，或4至6，或5至10，或6至8个碳原子。烷基基团可以是直链、分支链、环状或芳香族的。这类基团包括2-丁基、2-戊基、3-戊基、3-甲基-2-丁基、2-己基、3-己基、环己基、4-甲基-2-戊基，以及具有6、7、8、9、10、11或12个碳原子的其它这类仲基团和它们的异构体，以及丙基、丁基、异丁基、戊基、3-甲基丁基、2-甲基丁基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、苯乙基，以及具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的其它这类伯基团和它们的异构体。在一些实施方案中，烷基基团将在基团的□-位具有甲基支链，示例为4-甲基-2-戊基(也被称为4-甲基戊-2-基)。
胺烷基(硫代)磷酸盐也可为胺烷基硫代磷酸盐，其中烷基硫代磷酸盐由式(R'O)2PSSH表示，其中每个R'独立地为烃基，其含有约3至约30，优选约3至约18，或约3至约12，或至多约8个碳原子。示例性R'基团可包括异丙基、异丁基、正丁基、仲丁基、各种戊基、正己基、甲基异丁基羰基、庚基、2-乙基己基、异辛基、壬基、山嵛基、癸基、十二烷基和十三烷基。说明性的低级烷基苯基R'基团包括丁基苯基、戊基苯基、庚基苯基等。R'基团的混合物的示例包括：1-丁基和1-辛基；1-戊基和2-乙基-1-己基；异丁基和正己基；异丁基和异戊基；2-丙基和2-甲基-4-戊基；异丙基和仲丁基；以及异丙基和异辛基。
在一个实施方案中，胺烷基硫代磷酸盐的烷基硫代磷酸盐可与环氧化物或多元醇(如甘油)反应。此反应产物可单独使用，或另外与磷酸、酸酐或低级酯反应。环氧化物通常是脂族环氧化物或氧化苯乙烯。有用的环氧化物的例子包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧辛烷、环氧十二烷、氧化苯乙烯等。环氧乙烷和环氧丙烷是优选的。二醇可为具有2至约12，或约2至约6，或2或3个碳原子的脂肪族二醇。二醇包括乙二醇、丙二醇等。烷基硫代磷酸盐、二醇、环氧化物、无机磷试剂以及其反应方法在美国专利第3,197,405号和第3,544,465号中有描述，其公开内容以引用的方式并入本文中。
胺组分-胺烷基(硫代)磷酸盐的胺可由R2 3NH表示，其中各R2独立地为氢或烃基或含酯基团或含醚基团，其条件是至少一个R2基团为烃基或含酯基团或含醚基团(即不是NH3)。合适的烃基胺包括具有1至18个碳原子，或3至12个或4至10个碳原子的伯胺，如甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺以及其异构体、戊胺以及其异构体、己胺以及其异构体、庚胺以及其异构体、辛胺以及其异构体，如异辛胺和2-乙基己胺，以及高级胺。其它伯胺包括十二烷胺、脂肪胺如正辛胺、正癸胺、正十二烷胺、正十四烷胺、正十六烷胺、正十八烷胺和油胺。其它有用的脂肪胺包括可商购的脂肪胺，如
Figure BDA0003960908790000091
胺(可购自伊利诺斯州芝加哥的阿克苏化学公司(Akzo Chemicals,Chicago,Ill)的产品)，如
Figure BDA0003960908790000092
C、
Figure BDA0003960908790000093
O、
Figure BDA0003960908790000094
OL、
Figure BDA0003960908790000095
T、
Figure BDA0003960908790000096
HT、
Figure BDA0003960908790000097
S和
Figure BDA0003960908790000098
SD，其中字母名称涉及脂肪基团，如椰油基、油基、牛脂或硬脂基。
可使用的仲胺包括二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、甲基乙胺、乙基丁胺、双-2-乙基己胺、N-甲基-1-氨基-环己烷、
Figure BDA0003960908790000101
2C和乙基戊胺。仲胺可以是环胺，如哌啶、哌嗪和吗啉。
合适的叔胺包括三正丁胺、三正辛胺、三-癸胺、三-月桂胺、三-十六烷胺和二甲基油胺(
Figure BDA0003960908790000102
DMOD)。可使用三异癸胺或三癸胺(tridecylamine)以及它们的异构体。
胺的混合物的示例包括(i)在叔烷基伯基上具有11至14个碳原子的胺、(ii)在叔烷基伯基上具有14至18个碳原子的胺，或(iii)在叔烷基伯基上具有18至22个碳原子的胺。叔烷基伯胺的其它示例包括叔丁胺、叔己胺、叔辛胺(如1,1-二甲基己胺)、叔癸胺(如1,1-二甲基辛胺)、叔十二烷基胺、叔十四烷基胺、叔十六烷基胺、叔十八烷基胺、叔二十四烷基胺和叔二十八烷基胺。在一个实施方案中，有用的胺混合物包括“
Figure BDA0003960908790000103
81R”或“
Figure BDA0003960908790000104
JMT”。
Figure BDA0003960908790000105
81R和
Figure BDA0003960908790000106
JMT(两者均由陶氏化学公司(Dow Chemical)生产和出售)可以分别是C11至C14叔烷基伯胺的混合物和C18至C22叔烷基伯胺的混合物。
在其它实施方案中，胺可为含酯胺，如N-烃基取代的γ-或δ-氨基(硫基)酯，其因此为仲胺。含酯胺可例如通过将通常具有支链烃基的伯胺与烯系不饱和酯或硫代酯迈克尔加成(Michael addition)，或例如通过将5-氧基取代的硫代的羧酸或5-氧基取代的硫代羧酸的酯的还原胺化来制备。它们也可通过5-卤素取代的羧酸或5-卤素取代的硫代羧酸的酯的胺化，或通过2-氨基取代的己二酸的酯的还原胺化，或通过2-氨基己二酸的酯的烷基化来制备。
任何类型的胺都将反应以中和磷酯组分上的(一个或多个)酸性基团，以制备胺烷基(硫代)磷酸盐。
在一个实施方案中，胺烷基(硫代)磷酸盐可为式(I)或(II)的磷酸胺，或其变体，其中胺为2-乙基己胺。
在一个实施方案中，胺烷基(硫代)磷酸盐可为式(I)或(II)的胺磷酸盐，或其变体，其中胺为N-烃基取代的γ-或δ-氨基(硫代)酯。
在一个实施方案中，胺烷基(硫代)磷酸盐可为胺烷基硫代磷酸盐，该胺烷基硫代磷酸盐为C14至C18烷基化二烷基二硫代磷酸与Primene 81RTM(由陶氏公司(Dow)生产和出售)的反应产物，该Primene 81RTM是C11至C14叔烷基伯胺的混合物。
在实施方案中，胺烷基(硫代)磷酸盐可包括胺磷酸盐的组合、胺烷基硫代磷酸盐的组合，和胺磷酸盐与胺烷基硫代磷酸盐的组合。
汽车或工业齿轮油中胺烷基(硫代)磷酸盐的量可以是0.01重量％至5重量％。胺烷基(硫代)磷酸盐的替代量可以是0.2重量％至3重量％、或0.6重量％至2重量％、或甚至0.7重量％至1.75重量％、或0.2重量％至1.2重量％、或0.5重量％至2.0重量％、或0.55重量％至1.4重量％、或0.6重量％至1.3重量％、或0.7重量％至1.2重量％、或1重量％至2重量％、或甚至1.5重量％至2重量％、或1.2重量％至1.8重量％或甚至1.8重量％至2.2重量％。量可适合于向润滑剂配制物提供磷的量为200份/百万重量份(ppm)至3000ppm、或400ppm至2000ppm、或300ppm至2000ppm、或600ppm至1500ppm、或700ppm至1100ppm、或900ppm至1900ppm、或1100ppm至1800ppm、或1200ppm至1600ppm或1500ppm至2000ppm。
技术人员应理解，胺烷基(硫代)磷酸盐将通常包含各种单独的化学物种的混合物。本领域普通技术人员将理解本文中提及的胺基烷基(硫代)磷酸盐涵盖如可通过所描述的合成方法制备的这类化合物的混合物。
其它添加剂
汽车或工业齿轮油也可以含有噻二唑和噻二唑加合物，如后处理的分散剂。噻二唑的示例包含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-噻二唑的低聚物通常通过在2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑单元之间形成硫-硫键以形成两个或更多个所述的噻二唑单元的低聚物。噻二唑化合物的另外的示例可见于WO 2008,094759，第0088段至第0090段。噻二唑可以以约0.01重量％至约2重量％、或约0.05重量％至约1.5重量％或甚至0.1重量％至约1重量％的浓度被包含。
例如，汽车或工业齿轮油中可以存在常规量的其它材料，这些其它材料包括例如粘度调节剂、分散剂、倾点添加剂、极压剂、消泡剂、铜抗腐蚀剂(如二巯基噻二唑化合物)、铁抗腐蚀剂、摩擦调节剂、染料、香料、任选的洗涤剂和抗氧化剂以及颜色稳定剂。
如本文所使用的汽车或工业齿轮油是指具有足够水平的添加剂以润滑工业齿轮或传动系统动力传输装置的汽车或工业齿轮油，该传动系统动力传输装置包括如齿轮等汽车齿轮、轴承或轴，或变速器。在这方面，基于硫和磷的水平，汽车或工业齿轮油可以与如发动机油润滑剂等其它润滑剂区分开来。基于汽车或工业齿轮油的重量，汽车或工业齿轮油可以具有约0.75重量％至约5重量％的总硫水平。在一些实施方案中，总硫水平可为约0.8重量％至约4重量％、或甚至约0.9重量％至约3.5重量％或约1重量％至约3重量％。
汽车或工业齿轮油还可以具有约0.01重量％至约0.5重量％、或0.03重量％至约0.35重量％或甚至约0.05重量％至约0.3重量％的总磷水平。
磷可以例如从上文所讨论的胺烷基(硫代)磷酸盐或其它含磷化合物被引入汽车或工业齿轮油中。此类其它含磷化合物可以包括例如亚磷酸盐或膦酸盐。合适的亚磷酸盐或膦酸盐包括具有至少一个带有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。
在一个实施方案中，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：
Figure BDA0003960908790000121
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。在一个实施方案中，R基团中的两个为烃基，并且第三个为氢。在一个实施方案中，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。烃基基团可以是烷基、环烷基、芳香基、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。
在一个实施方案中，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。
在一个实施方案中，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的烷基基团的示例包括辛基、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。亚磷酸C12-22烃基酯可以以汽车或工业齿轮油的约0.05重量％至约4.0重量％、或汽车或工业齿轮油的约0.05重量％至约3重量％、或约0.05重量％至约1.5重量％、或约0.05重量％至约1重量％或约0.1重量％至约0.5重量％存在于汽车或工业齿轮油中。
在一些实施方案中，其它含磷化合物可包括亚磷酸C3-8和C12至C24烃基酯。
在一个实施方案中，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括例如由式[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烃基酯可以以汽车或工业齿轮油的约0.05重量％至约1.5重量％或汽车或工业齿轮油的约0.1重量％至约1.0重量％存在于汽车或工业齿轮油中。
在一个实施方案中，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括丙烯酰胺、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第4,670,169号、第4,770,807号和第4,876,374号中，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。
汽车或工业齿轮油还可以包含防锈剂。防锈剂包括具有胺基团、醚基团、羟基基团、羧酸、酯或盐基团或含氮杂环基团中的一者或多者的有机化合物。示例包括如油胺等脂肪胺、如异丙醇胺等羟胺；羟胺与脂肪酸的缩合物(如妥尔油脂肪酸与二乙醇胺或N-羟乙基乙二胺的产物)、羧酸、酯和盐(如烷基取代的琥珀酸、酯和胺或铵盐，例如琥珀酸和环氧丙烷的单酯或双酯)以及具有多官能团的化合物。后者的示例包括具有酰胺和酸官能团的肌氨酸衍生物(例如，R1CO--NR2--CH2--COOH)。具有含氮杂环的材料包括如甲苯基三唑等三唑化合物和三嗪盐。其它防锈剂包括乙氧基化苯酚。其它防锈剂包括可以通过蜡或油的部分氧化形成的各种氧化材料。示例包括石蜡油氧化物、蜡氧化物和石油氧化物。其它防锈剂包括如长链烯基酰胺硼酸酯等有机硼化合物。又其它防锈剂包括如磺酸钠和烷基苯磺酸钠等碱金属磺酸盐。
其它防锈剂包括如酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、草酸、乙醇酸、羟基丙酸和羟基戊二酸等羟基酸的酯。这些的示例包括酯，这些酯包括由C6-12醇或C6-10醇或C8-10醇形成酒石酸酯(即，具体地二酯)，例如酒石酸异十三烷基酯、酒石酸2-乙基己基酯，和C12-14直链醇/C13支链醇的混合酒石酸酯(例如，80-95:20-5的比率或90:10的比率)。此类材料的酰胺和酰亚胺也可以是有用的。
又其它防锈剂包括聚醚。这些包括聚环氧烷，如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷以及环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。此类聚醚的一端可以用如丁基基团等烷基基团封端。这种类型的材料是可商购的并且被认为是丁基封端的聚环氧丙烷或丁基封端的环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。如果此类材料在链的一端含有羟基基团，那么这些材料也可以称为聚醚醇或聚醚多元醇。
在一个实施方案中，防锈剂可以是聚醚。在其它实施方案中，防锈剂可以是脂肪胺、羟胺与脂肪酸的缩合物、羧酸、酯或盐、肌氨酸衍生物、三唑化合物、乙氧基化苯酚、部分氧化的蜡或油、长链烯基酰胺硼酸酯、羟基酸的酯或磺酸钠中的一者或多者。
防锈剂可以以汽车或工业齿轮油的0.02重量％至2重量％存在并且在替代性实施方案中以0.05重量％至1重量％或0.1重量％至0.5重量％或0.1重量％至0.2重量％存在。
根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与25cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与15cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与12cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与9cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与7cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与6cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于2cSt与5cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于3cSt与6.5cSt之间的运动粘度。根据ASTM D445，汽车或工业齿轮油在100℃下可以具有介于3cSt与5.5cSt之间的运动粘度。
所公开的技术总体上提供了一种通过向汽车或工业齿轮提供汽车或工业齿轮油并操作汽车或工业齿轮来最小化汽车或工业齿轮的功率损耗并降低其操作温度的方法。
本技术还提供了一种通过用汽车或工业齿轮油润滑齿轮并操作齿轮来提高齿轮的操作效率的方法。具体地，本技术提供了一种通过用汽车或工业齿轮油润滑新齿轮并操作该齿轮来提高该齿轮的操作效率的方法。“新齿轮”是指先前未在操作中使用过的齿轮。在先前在本文所教导的组合物之外的流体下操作的使用过的齿轮中，效率也可以得到提高。
具体地，所公开的技术提供了一种润滑传动系统动力传输装置的方法，该方法包括向其供应如本文所描述的汽车或工业齿轮油，即，含有以下的汽车或工业齿轮油：(a)具有润滑粘度的油；(b)本文所讨论的硫化烯烃；以及(c)金属烷基硫代磷酸盐，或在一些情况下，(a)具有润滑粘度的油；(b)本文所讨论的硫化烯烃；(c)金属烷基硫代磷酸盐；以及(d)胺烷基(硫代)磷酸盐，并且操作传动系统动力传输装置足够长的时间段，以允许汽车或工业齿轮油以受控的方式比典型的齿轮润滑剂更大程度地最小化传动系统动力传输装置的功率损耗并降低其操作温度。可以在使用汽车或工业齿轮油的情况下的装置操作期间测量功率损耗的这种降低。
传动系统动力传输装置可以包括至少两个齿轮，如在车辆的变速箱(例如，手动变速器)中或在轴或差速器中，或在其它传动系统动力传输装置中。传动系统动力传输装置还可以包括轴承。轴承的滚动元件在设计上可以是圆柱形的或球。经润滑的齿轮可以包括双曲面齿轮(amboid)或螺旋锥齿轮或更常见的准双曲面齿轮，如例如驱动轴中的准双曲面齿轮。轴可以具有2:1至8:1的齿轮比，并且齿圈的直径可以是大约13cm至64cm。轴可以结合开放式差速器或某种类型的牵引使能装置。轴可以是具有一个或多个驱动轴的传动系统的一部分，如串联或三联轴设计，其中轴可以与动力分配器联接在一起。这些轴的应用包括轻型车辆、中型车辆和重型车辆(例如，职业或长途运输服务)，并且可以用于公路或越野。轴可以来自传统的石油动力车辆，可以来自电力驱动车辆，或它们的混合动力车辆。电力驱动轴可以将电动机、电力电子设备和变速器组合在一个单元中，直接向车辆的轴提供动力。
润滑剂应该能够满足在传动系统动力传输装置的正常操作中对它所预期的其它方面。
如本文所用，术语“缩合产物”旨在涵盖酯、酰胺、酰亚胺和其它这类材料，它们可通过酸或酸的反应等价物(例如，酸卤化物、酸酐或酯)与醇或胺的缩合反应来制备，无论是否实际进行缩合反应以直接产生产物。因此，例如，特定的酯可通过酯交换反应而不是直接通过缩合反应来制备。所得产物仍被视为缩合产物。
除非另外指明，否则所述每种化学组分的存在量为基于活性化学物质，排除商业物质中通常可存在的任何溶剂或稀释剂油。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“烃基基团”以本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。烃基基团的示例包括：
●烃取代基，即脂族(例如烷基或烯基)、脂环族(例如环烷基、环烯基)取代基和经芳族、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基团的取代基(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。杂原子包括硫、氧和氮。通常，对于烃基基团中每十个碳原子，将存在不超过两个或不超过一个非烃取代基；或者，烃基基团中可不存在非烃取代基。
已知本文所述的物质中的一些可在最终配制物中相互作用，使得最终配制物中的组分可与最初添加的组分不同。例如，金属离子(例如，洗涤剂的金属离子)可以迁移至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，所有此类调节和反应产物均包括在本发明的范围内；本发明涵盖通过掺合上述的组分而制备的组合物。
参考以下实施例可更好地理解本发明。
实施例
根据下表1和2中的配方制备了一系列完全调配的汽车齿轮油。
表1.
样品1 样品2 样品3 样品4
添加剂包 1.2 1.2 1.2 1.2
甲基丙烯酸酯共聚物 9.0 9.0 9.0 9.0
磷胺盐-1 1.66 1.66 1.66 1.66
硫化烯烃A 4.57 2.3
硫化烯烃B 4.57 2.3
二烷基二硫代磷酸锌 1.4 1.4
具有润滑粘度的油 总和为100 总和为100 总和为100 总和为100
在100℃下的KV 6.12 5.82 6.18 6.08
在40℃下的KV 30.33 27.93 31.25 30.01
磷胺盐-1含有硫
除了存在的硫化烯烃之外，样品1和样品2是相同的。样品1含有硫化烯烃A并且样品2含有硫化烯烃B。除了存在的硫化烯烃之外，样品3和样品4也是相同的。这些样品与样品1和样品2的不同之处在于，它们含有的这些硫化烯烃中的每种硫化烯烃的水平降低，该降低的水平通过添加二烷基二硫代磷酸锌来补充。
硫化烯烃A是低聚多硫化物。
根据本技术，硫化烯烃B是硫化异丁烯。
表2与表1非常相似并且表示另外四种流体的配方。这些样品与样品1-样品4相当，但是它们都含有不同来源的磷胺盐。样品1-样品4中存在的磷胺盐含有硫，而样品5-样品8中的磷胺盐基本上不含硫。同样，每种流体含有硫化烯烃A或硫化烯烃B，具有和不具有二烷基二硫代磷酸锌。
表2.
样品5 样品6 样品7 样品8
添加剂包 1.2 1.2 1.2 1.2
甲基丙烯酸酯共聚物 9.0 9.0 9.0 9.0
磷胺盐-2 1.66 1.66 1.66 1.66
硫化烯烃A 4.57 2.3
硫化烯烃B 4.57 2.3
二烷基二硫代磷酸锌 1.4 1.4
具有润滑粘度的油 总和为100 总和为100 总和为100 总和为100
在100℃下的KV 6.06 5.71 6.14 6.03
在40℃下的KV 29.88 27.2 30.69 29.71
磷胺盐–2基本上不含硫
根据以下指南和程序对这些流体中的每种流体完成轴效率测试：
所用轴是可商购的并且是从北美一级供应商处购买的，这些轴具有24cm齿圈、开放式差速器和3.42:1齿轮比。每个效率测试在使用新轴并且没有温度控制的情况下进行。允许温度随时间的推移自稳定并且在轴预期用于的车辆的速度和负载的整个操作窗口内对轴进行测试。表3是表示16组条件的速度-负载图，这些条件模拟在城市驾驶到公路驾驶中会遇到的500rpm至2000rpm的低速度、中等速度、中等-高速度和高速度，以及表示牵引各种低负载、中等-低负载、中等负载、中等-高负载和高负载的100Nm至500Nm的范围的小齿轮力。
表3.
阶段 速度(小齿轮，rpm) 负载(小齿轮，Nm) 阶段时间(分钟)
1 2000 100 30
2 1000 200 30
3 1500 200 30
4 2000 200 30
5 500 300 20
6 1000 300 20
7 1500 300 20
8 2000 300 20
9 500 400 20
10 1000 400 20
11 1500 400 20
12 2000 400 20
13 500 500 20
14 1000 500 20
15 1500 500 20
16 2000 500 20
测试按顺序运行通过每个阶段1-16。在流体已经经历一次所有16个阶段之后，一次循环完成。将测试重复10次循环。在每个阶段之后测量并记录功率损耗和流体温度。此处报告的功率损耗和温度数据适用于程序的第7、11和16阶段。这些阶段将流体暴露于从中等负载和速度到高负载和速度的操作条件范围。在最高功率阶段，即第16阶段，与其它阶段相比，该阶段更明显地显示出功率损耗和操作温度的最大差异，但是在较低的负载和速度下也可以看到差异。报告每种流体的第1次循环、第3次循环和第10次循环的数据。为了减少测试中因为这些测试中的每个测试在新轴上进行而固有的可变性，选定的测试在指示的地方平行进行两次或三次。功率损耗和操作温度的最小化是最期望的。
表4.第7阶段数据
Figure BDA0003960908790000191
样品2是三次运行的平均值第11阶段数据
Figure BDA0003960908790000192
样品2是三次运行的平均值
第16阶段数据
Figure BDA0003960908790000201
样品2是三次运行的平均值
在不存在ZDDP的情况下，样品1和样品2在含有硫化烯烃A或硫化烯烃B的流体之间没有显示出大的差异。然而，一旦ZDDP存在于流体中，样品3和样品4的性能就有大得多的差异。含有ZDDP和硫化烯烃B的样品4显示出最低的功率损耗和最低的操作温度。
表5.
第7阶段
Figure BDA0003960908790000202
第11阶段
Figure BDA0003960908790000211
第16阶段
Figure BDA0003960908790000212
Figure BDA0003960908790000213
2次运行的平均值
在不存在ZDDP的情况下，比较含有不同硫化烯烃的样品5和样品6的结果，显示出性能差异非常小(样品5含有硫化烯烃A；样品6含有硫化烯烃B)。然而，在存在ZDDP的情况下，与含有硫化烯烃A的流体(样品7)相比，含有硫化烯烃B的流体(样品8)显示出明显的性能改进，并且与不含ZDDP的样品5和样品6相比也有改进。
在两组数据中，当仅使用硫化烯烃A或B作为极压(EP)剂时，无论磷抗磨剂如何，功率损耗和操作温度都是相似的。然而，当将二烷基二硫代磷酸锌作为EP系统的一部分引入时，硫化烯烃B与硫化烯烃A有很大区别。
对用以下组分调配的流体进行了另外的效率测试：
表6.
样品9
添加剂包 1.2
甲基丙烯酸酯共聚物 9
磷胺盐-1 0.83
磷胺盐-2 0.83
硫化烯烃B 4
二烷基二硫代磷酸锌 0.27
具有润滑粘度的油 总和为100
在100℃下的KV 5.83
在40℃下的KV 28.1
在该流体中存在两种磷胺盐的混合物并且硫化烯烃和二烷基二硫代磷酸锌的水平已经改变。
表7.
第7阶段
Figure BDA0003960908790000221
第11阶段
Figure BDA0003960908790000222
第16阶段
Figure BDA0003960908790000223
样品9的结果显示了与样品4和样品8相当的性能。在硫化烯烃B水平增加和ZDDP水平降低的情况下，期望的功率损耗和操作温度的降低仍然是明显的。
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。提到的任何文档并不是承认此类文档有资格作为现有技术或构成任何司法区域内的技术人员的一般知识。除了实施例或另外明确指示之外，本说明书中指定物质量、反应条件、分子量、碳原子数目等的所有数值应理解为任选地由词语“约”修饰。应理解，本文所述的上限量和下限量、范围和比率限值可以独立地组合。类似地，本发明的每个要素的范围和量可与任何其它要素的范围或量一起使用。
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“包含”的每个陈述中，意图是术语还涵盖作为替代实施方案的短语“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”准许包括额外的未列举的不实质上影响所考虑的组合物或方法的基本或基础和新颖特性的要素或步骤。当应用于权利要求的元素时，表述“由…组成”或“基本上由…组成”旨在限制由所述元素表示的类型的所有物质，尽管在权利要求中的其它地方存在“包含”。
一种汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油包含：a)具有润滑粘度的油；b)0.01重量％至10重量％的硫化烯烃，该硫化烯烃包括式R1-Sx-R2的硫化烯烃的混合物，其中R1和R2分别来源于含有2至6个碳原子的烯烃并且x是介于1与10之间的整数，条件是该硫化烯烃将具有约10重量％至约50重量％的硫含量；c)0.1重量％至2重量％的金属烷基硫代磷酸盐。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第I组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第II组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第III组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第III+组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第IV组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括第V组油。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中根据ASTM D445，该具有润滑粘度的油在100℃下具有1.5毫米2/秒至7.5毫米2/秒的运动粘度。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中根据ASTM D445，该具有润滑粘度的油在100℃下具有2毫米2/秒至7毫米2/秒的运动粘度。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中根据ASTM D445，该具有润滑粘度的油在100℃下具有2.5毫米2/秒至6.5毫米2/秒的运动粘度。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中根据ASTM D445，该具有润滑粘度的油在100℃下具有3毫米2/秒至6毫米2/秒的运动粘度。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该具有润滑粘度的油包括聚α烯烃。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2分别来源于含有3至5个碳原子的烯烃。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于丁烯。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于异丁烯。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于戊烯。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于异戊烯。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于二异丁烯。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃的R1和R2中的至少一者分别来源于前述烯烃中的任一种烯烃的混合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃中每摩尔烯属化合物的硫和硫化氢的量分别为约0.3克原子-2.0克原子和约0.1摩尔-1.5摩尔。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃中每摩尔烯属化合物的硫和硫化氢的量分别为约0.5克原子-1.5克原子和约0.4摩尔-1.25摩尔。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃中每摩尔烯属化合物的硫和硫化氢的量分别为约0.7克原子-1.2克原子和约0.4摩尔-0.8摩尔。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃以0.1重量％至8重量％存在。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃以0.2重量％至6重量％存在。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃以0.5重量％至5重量％存在。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃向该齿轮油提供0.5重量％至3重量％的硫。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃向该齿轮油提供0.75重量％至2.75重量％的硫。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该硫化烯烃向该齿轮油提供1重量％至2.5重量％的硫。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.01重量％至5.0重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.2重量％至3重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.6重量％至2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.7重量％至1.75重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.2重量％至1.2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.5重量％至2.0重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.55重量％至1.4重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.6重量％至1.3重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含0.7重量％至1.2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含1重量％至2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含1.5重量％至2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含1.2重量％至1.8重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含1.8重量％至2.2重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以200ppm至3000ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以400ppm至2000ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以300ppm至2000ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以600ppm至1500ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以700ppm至1100ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以900ppm至1900ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以1100ppm至1800ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以1200ppm至1600ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含适合于以1500ppm至2000ppm的量向该齿轮油提供磷的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺烷基(硫代)磷酸盐包括胺磷酸盐。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺磷酸盐包括基本上无硫烷基磷酸胺盐，其中至少约30摩尔％的磷原子处于烷基焦磷酸盐结构中并且至少约80摩尔％的烷基基团为约3至约12个碳原子的仲烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺磷酸盐包括基本上无硫烷基磷酸胺盐，其中至少约30摩尔％的磷原子处于烷基焦磷酸盐结构中并且此类无硫烷基磷酸盐中至少约25摩尔％的烷基基团可以是约3至约12个碳原子的伯烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺包括2-乙基己胺。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺烷基(硫代)磷酸盐包括胺烷基硫代磷酸盐。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺烷基硫代磷酸盐的烷基硫代磷酸盐包括二烷基二硫代磷酸盐。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该胺包括C8至C20烷基胺。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐由下式表示
Figure BDA0003960908790000271
其中R25和R26独立地是氢、烃基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是烃基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐，其中R25和R26独立地是氢、烷基或环烷基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是具有1至30个碳原子的烷基或环烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐，其中R25和R26独立地是氢、烷基或环烷基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是具有2至20个碳原子的烷基或环烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐，其中R25和R26独立地是氢、烷基或环烷基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是具有2至15个碳原子的烷基或环烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐，其中R25和R26独立地是氢、烷基或环烷基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是具有2至8个碳原子的仲烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐，其中R25和R26独立地是氢、烷基或环烷基基团或它们的混合物，条件是R25和R26中的至少一者是具有3至6个碳原子的仲烷基基团。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该金属烷基硫代磷酸盐包括二烷基二硫代磷酸锌。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌包括仲二烷基二硫代磷酸锌、基本上由其组成或由其组成。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含3至6个碳原子。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含3个碳原子。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含6个碳原子。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.02重量％至0.2重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.02重量％至0.095重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.025重量％至0.085重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.03重量％至0.075重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.15重量％至0.8重量％存在。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.2重量％至0.75重量％存在。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.25至0.70存在。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.025重量％至0.19重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌向该汽车或工业齿轮油提供0.03重量％至0.18重量％的锌。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.2重量％至2重量％存在。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.25重量％至1.9重量％存在。
根据权利要求任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该二烷基二硫代磷酸锌以0.3重量％至1.8重量％存在。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，该汽车或工业齿轮油还包含2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中润滑剂包含约0.75重量％至约5重量％的总硫水平。
根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油，其中该润滑剂包含约0.01重量％至约0.5重量％的总磷水平。
一种最小化传动系统动力传输装置中的功率损耗的方法，该方法包括向该传动系统动力传输装置提供根据任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油并操作该传动系统动力传输装置。
根据任一前述句子所述的方法，其中该传动系统动力传输装置包括轴。
根据任一前述句子所述的方法，其中该传动系统动力传输装置包括轴承。
根据任一前述句子所述的方法，其中该传动系统动力传输装置包括齿轮。
一种最小化齿轮的操作温度的方法，该方法包括用根据涉及上述汽车或工业齿轮油的任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油润滑该齿轮并操作该齿轮。
一种提高齿轮的操作效率的方法，该方法包括用根据涉及上述汽车或工业齿轮油的任一前述句子所述的汽车或工业齿轮油润滑该齿轮并操作该齿轮。
虽然已出于说明本主题发明的目的示出某些代表性实施方案和细节，但显而易见的是，本领域技术人员可以在不脱离本主题发明的范围的情况下对其作出各种改变和修改。在此方面，本发明的范围将仅受以下权利要求书的限制。

Claims (26)

1.一种汽车或工业齿轮油，所述汽车或工业齿轮油包含：
a.具有润滑粘度的油；
b.0.01重量％至10重量％的硫化烯烃，所述硫化烯烃包括式R1-Sx-R2的硫化烯烃的混合物，其中R1和R2分别来源于含有2至6个碳原子的烯烃，并且x是介于1与10之间的整数，条件是所述硫化烯烃将具有约10重量％至约50重量％的硫含量；
c.0.1重量％至2重量％的金属烷基硫代磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的汽车或工业齿轮油，所述汽车或工业齿轮油还包含0.01重量％至5.0重量％的胺烷基(硫代)磷酸盐化合物。
3.根据权利要求2所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺烷基(硫代)磷酸盐包括胺磷酸盐。
4.根据权利要求2所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺磷酸盐包括基本上无硫烷基磷酸胺盐，其中至少约30摩尔％的磷原子处于烷基焦磷酸盐结构中并且至少约80摩尔％的烷基基团为约3至约12个碳原子的仲烷基基团。
5.根据权利要求2所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺磷酸盐包括基本上无硫烷基磷酸胺盐，其中至少约30摩尔％的磷原子处于烷基焦磷酸盐结构中并且此类无硫烷基磷酸盐中至少约25摩尔％的烷基基团能够为约3至约12个碳原子的伯烷基基团。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺包括2-乙基己胺。
7.根据任一前述权利要求所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺磷酸盐以0.5重量％至2.0重量％存在。
8.根据权利要求2所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺烷基(硫代)磷酸盐包括胺烷基硫代磷酸盐。
9.根据权利要求8所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺烷基硫代磷酸盐的烷基硫代磷酸盐包括二烷基二硫代磷酸盐。
10.根据权利要求8或9所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺包括C8至C20烷基胺。
11.根据权利要求8至10所述的汽车或工业齿轮油，其中所述胺烷基硫代磷酸盐以0.5重量％至2.0重量％存在。
12.根据任一前述权利要求所述的汽车或工业齿轮油，其中所述金属烷基硫代磷酸盐包括二烷基二硫代磷酸锌。
13.根据权利要求12所述的汽车或工业齿轮油，其中所述二烷基二硫代磷酸锌包括仲二烷基二硫代磷酸锌、基本上由其组成或由其组成。
14.根据权利要求13所述的汽车或工业齿轮油，其中所述二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含3至6个碳原子。
15.根据权利要求13所述的汽车或工业齿轮油，其中所述二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含3个碳原子。
16.根据权利要求13所述的汽车或工业齿轮油，其中所述二烷基二硫代磷酸锌的烷基包含6个碳原子。
17.根据权利要求12或13所述的汽车或工业齿轮油，其中所述二烷基二硫代磷酸锌向所述汽车或工业齿轮油提供0.02重量％至0.2重量％的锌。
18.根据任一前述权利要求所述的汽车或工业齿轮油，所述汽车或工业齿轮油还包含2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑。
19.根据前述权利要求中任一项所述的汽车或工业齿轮油，其中润滑剂包含约0.75重量％至约5重量％的总硫水平。
20.根据前述权利要求中任一项所述的汽车或工业齿轮油，其中所述润滑剂包含约0.01重量％至约0.5重量％的总磷水平。
21.一种最小化传动系统动力传输装置中的功率损耗的方法，所述方法包括向所述传动系统动力传输装置提供根据任一前述权利要求所述的汽车或工业齿轮油并操作所述传动系统动力传输装置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述传动系统动力传输装置包括轴。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述传动系统动力传输装置包括轴承。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述传动系统动力传输装置包括齿轮。
25.一种最小化齿轮的操作温度的方法，所述方法包括用根据权利要求1至18所述的汽车或工业齿轮油润滑所述齿轮并操作所述齿轮。
26.一种提高齿轮的操作效率的方法，所述方法包括用根据权利要求1至18所述的汽车或工业齿轮油润滑所述齿轮并操作所述齿轮。
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