KR20240049780A - 견인 계수 첨가제를 포함하는 윤활제 조성물 - Google Patents

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Abstract

견인 계수 첨가제를 포함하는 전기 차량에 사용하기에 적합한 윤활제 조성물이 본 명세서에 제공된다. 윤활제 조성물은 전기 차량 기어 오일, 특히 전기 차량 투과 유체로서 유용성을 제공한다. 윤활제 조성물은 견인 계수 첨가제가 없는 등가의 윤활제 조성물과 비교하여 사용 중에 개선된 견인 특성 계수를 제공한다.

Description

견인 계수 첨가제를 포함하는 윤활제 조성물
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2021년 5월 28일자로 출원된 발명의 명칭이 견인 계수 첨가제를 포함하는 윤활제 조성물인 미국 가특허 출원 제63/194,392호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 견인 계수 첨가제를 포함하는 전기 차량에 사용하기에 적합한 윤활제 조성물에 관한 것이다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 윤활제 조성물은 특히 전기 차량 기어 오일, 특히 전기 차량 투과 유체에서 유용성을 제공하며, 첨가제가 없는 등가의 윤활제 조성물과 비교하여 사용 시 개선된 견인 특성 계수를 제공한다.
전기 자동차는 하나 이상의 전기 모터를 사용하여 추진되는 자동차이다. 전기 자동차는 완전한 전기(fully electric) 자동차(순수 전기(pure-electric) 또는 완전 전기(all-electric) 자동차로도 알려짐)이거나 본질적으로 하이브리드일 수 있다(하이브리드 전기 자동차의 추진력은 때때로 탄화수소 유래 연료와 같은 대안적인 수단을 통해 달성될 수 있음). 전기 자동차는 또한 전기 모터와 플러그인 배터리로 구동되는 주행 거리 확장형 전기 자동차를 포함하지만, 상기 자동차는 또한, 배터리 충전을 보조하기 위해서만 사용되며 주요 추진원으로는 사용되지 않는 보조 연소 엔진을 포함한다. 본 발명은 언급된 모든 유형의 전기 자동차에 사용하기에 적합하다.
기어 오일은 윤활제의 하위 분류이며, 일반적으로 윤활제 베이스 스톡(base stock)(또는 베이스 오일)을 주요 성분으로 포함한다. 윤활유에 사용되는 윤활제 베이스 스톡의 선택은 산화 및 열 안정성, 휘발성, 저온 유동성, 첨가제의 용해력, 오염 물질 및 분해 생성물, 및 견인력과 같은 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 더욱 특히, 윤활제의 견인 계수가 윤활제 베이스 스톡 유체의 고유 특성 (즉, 베이스 오일의 화학 조성에 기초함) 및 견인 계수가 첨가제에 의해 영향을 받지 않는다는 것이 당업계에 통상적으로 교시된다. 산업계에서 베이스 스톡 유체의 점도가 사용 중인 윤활제 견인 계수를 결정한다는 것이 널리 여겨진다.
윤활제 베이스 스톡의 선택은 산화 및 열 안정성, 휘발성, 저온 유동성, 첨가제의 용해력, 오염 물질 및 분해 생성물, 및 견인력과 같은 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 미국석유협회(API: American Petroleum Institute)는 현재 5개 그룹의 윤활제 베이스 스톡을 정의하고 있다(문헌[API Publication 1509]).
그룹 I, II, III은, 함유된 포화물과 황의 양 및 점도 지수에 따라 분류되는 광유이다. 아래 표 1은 그룹 I, II, III에 대한 API 분류를 제시한다.
[표 1]
그룹 I 베이스 스톡은 용매 정제된 광유이고, 이는 생산 비용이 가장 저렴한 베이스 스톡이며, 현재 대부분의 베이스 스톡 판매를 차지하고 있다. 이는 만족스러운 산화 안정성, 휘발성, 저온 성능 및 견인력 특성을 제공하며, 첨가제 및 오염 물질에 대한 매우 우수한 용해력을 갖는다. 그룹 II 베이스 스톡은 대부분 수소화처리된 광유이며, 이는 일반적으로 그룹 I 베이스 스톡에 비해 개선된 휘발성 및 산화 안정성을 제공한다. 그룹 II 스톡의 사용은 미국 시장의 약 30%까지 성장하였다. 그룹 III 베이스 오일은 심하게 수소화처리된 미네랄 오일이거나, 또는 이는 왁스 또는 파라핀 이성질체화를 통해 생산될 수 있다. 이는 그룹 I 및 II 베이스 스톡보다 산화 안정성과 휘발성이 더 우수한 것으로 알려져 있지만, 상업적으로 이용 가능한 점도 범위가 제한되어 있다.
그룹 IV 베이스 스톡은 이들이 합성 베이스 스톡, 예를 들어, 폴리알파올레핀(PAO: polyalphaolefin)이라는 점에서 그룹 I 내지 III과 상이하다. PAO는 산화 안정성, 휘발성이 우수하고 유동점이 낮다. 이의 단점은 극성 첨가제, 예를 들어, 마모 방지 첨가제에 대한 보통의 용해도를 포함한다.
그룹 V 베이스 스톡은 그룹 I 내지 IV에 포함되지 않은 모든 베이스 스톡이다. 그 예는 알킬 나프탈렌, 알킬 방향족, 식물성 오일, 에스테르(폴리올 에스테르, 디에스테르 및 모노에스테르 포함), 폴리카르보네이트, 실리콘 오일 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다.
승용차의 전기화를 향한 급속한 움직임은 본래 장비 제조사(OEM)와 규제 기관의 현재의 기어 오일 사양에 대한 이해와 사양을 뛰어넘었다. 현재 세대의 하이브리드 및 전기 자동차는 여전히, 이 응용 분야를 위해 특별히 설계되지 않은 표준 자동 변속기 유체(ATF: automatic transmission fluid) 제제를 사용하고 있다. 전기 자동차 기술, ATF 베이스 유체 및 애드-팩(ad-pack)의 급속한 발전으로 인해, 현재의 기어 오일은 OEM의 동적 요구 사항을 충족하지 못하고 있다. 또한, EV의 전기 모터가 매우 효율적이기 때문에, EV 파워트레인 시스템에서 기어 윤활제로 인한 임의의 손실은 매우 클 수 있다. 에너지 손실의 감소는 사용 시 EV에서 배터리 수명의 개선을 제공할 것이며, 이는 EV가 배터리 범위가 증가함에 따라 덜 빈번한 충전을 필요로 함을 의미한다.
따라서 내연기관, 하이브리드 및 전기 자동차의 변속기 및 기어박스용 윤활제 기술의 지속적인 발전에도 불구하고, 윤활유의 수명 동안 개선된 에너지 효율을 갖는 윤활유 제제에 대한 필요성이 여전히 남아 있는 실정이다. 보다 특히, 전통적인 연소 엔진의 요구 사항과 요구 사항이 상이한, 전기 자동차 기어박스의 요구 사항을 충족하도록 최적화되고 맞춤화된 윤활제 기술에 대한 필요성이 존재한다. 따라서, 전기 엔진에서 높은 성능(특히 낮은 견인력)을 제공하지만 전기 자동차 승용차 시장에서 상업적으로 실행 가능한 새로운 윤활제 조성물이 여전히 적극적으로 모색되고 있다.
본 발명의 목적은 전기 차량의 기어박스에 사용하기에 적합한 윤활제 조성물을 제공하는 것이며, 이는 견인 계수 첨가제의 포함에 의해 달성되는 개선된 낮은 견인을 제공하고 따라서 에너지 손실이 최소화된다. 낮은 견인력을 제공할 뿐만 아니라, 윤활제 조성물은 충분한 산화 안정성뿐만 아니라 양호한 저온 특성 및 탄성중합체 및 구리와 같은 재료와의 상용성을 가져야 한다.
이제 놀랍게도 전술한 문제 중 적어도 하나를 극복하거나 상당히 감소시키는 윤활제 조성물을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 베이스 스톡 및 적어도 2 중량 %의 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물을 포함하는 윤활제 조성물을 제공한다:
R1[(AO)n-R2]m (I)
여기서,
R1은 2개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 기의 잔기이고;
m은 적어도 2이고;
AO는 알킬렌 옥사이드 잔기이고;
각각의 n은 독립적으로 0 내지 100이고;
각각의 R2는 독립적으로 H 또는 R3이고, 여기서, 각각의 R3은 독립적으로 폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기, 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기 및/또는 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 올리고머의 잔기이고;
평균적으로 R2기의 적어도 0.5는 R3이다.
본 발명은 또한 전기 차량의 기어박스에서 견인 계수를 감소시키는 방법을 제공하며, 이는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 윤활제 조성물을 사용하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 견인 계수 첨가제는 유리하게는 베이스 스톡의 견인 계수를 감소시킴으로써 윤활제 조성물이 적용되는 전기 차량의 기어박스의 성능을 개선할 수 있다.
본 명세서에 기재된 견인 계수 첨가제는 윤활제 조성물에서 견인 계수 감소 첨가제로서, 더 특히 전기 차량에서 기어박스를 위한 기어 오일로 사용될 수 있다.
견인 계수 첨가제는 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
R1[(AO)n-R2]m (I)
여기서,
R1은 2개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 기의 잔기이고;
m은 적어도 2이고;
AO는 알킬렌 옥사이드 잔기이고;
각각의 n은 독립적으로 0 내지 100이고;
각각의 R2는 독립적으로 H 또는 R3이고, 여기서, 각각의 R3은 독립적으로 폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기, 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기 및/또는 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 올리고머의 잔기이고;
평균적으로 R2기의 적어도 0.5는 R3이다.
견인 계수 첨가제는 적어도 개념적으로는 화합물의 "코어기"으로 간주될 수 있는 그룹 R1에서 구성된다. 이 코어기는, 바람직하게는 하이드록실 및/또는 아미노 기에 존재하는, 바람직하게는 하이드록실 기로만 존재하는, 바람직하게는 하이드록실 기로만 존재하는, 적어도 2개의 활성 수소 원자를 함유하는 화합물의 (m 활성 수소 원자의 제거 후의) 잔류물이다. 바람직하게는 코어 그룹은 치환된 하이드로카빌 그룹, 특히 C3 내지 C30 치환된 하이드로카빌 화합물의 잔기이다.
R1 코어 그룹의 예에는 m개의 활성 수소 원자를 제거한 후 다음 화합물의 잔기가 포함된다:
1 글리세롤 및 폴리글리세롤, 특히 다이글리세롤 및 트라이글리세롤, 이들의 부분 에스테르, 또는 다수의 하이드록실 기, 예를 들어 피마자유를 함유하는 임의의 트라이글리세라이드;
2 트라이메틸올 에탄, 트라이메틸올 프로판, 펜타에리트리톨 및 다이-펜타에리트리톨, 및 이들의 부분 에스테르와 같은 2가지 및 고급 폴리메틸올 알칸;
3 당, 특히 비환원당, 예컨대 소르비톨, 만니톨, 및 락티톨, 당의 에테르화된 유도체, 예를 들어, 소르비탄 (소르비톨의 환형, 우레탄-에테르), 당의 부분 알킬 아세탈류, 예컨대 덱스트린, 올레산, 스테아르산 및 베헨산, 소르비탄, 소르비톨, 및 수크로스의 다른 올리고머 에스테르화 유도체, 소르비탄, 소르비톨, 및 수크로스의 다른 올리고-/폴리머, 예컨대 덱스트린, 부분적으로 에스테르화된 당의 유도체, 아미노당류, 예컨대 N-알킬글루카민;
4 폴리하이드록시 카르복실산 특히 시트르산 및 타르타르산;
5 다이- 및 다작용성 아민, 특히 알킬 다이아민, 예컨대 에틸렌 다이아민 (1,2-다이아미노에탄)을 포함하는 알킬아민을 포함하는 5 아민;
6 아미노-알코올, 특히 에탄올아민, 2-아미노에탄올, 다이-에탄올아민 및 트라이에탄올아민;
7 우레아, 말론아미드 및 석신아미드와 같은 카르복실산 아미드; 및
8 석신산과 같은 아미도 카르복실산.
바람직한 R1 코어 그룹은 적어도 3개, 보다 바람직하게는 4 내지 10개, 특히 5 내지 8개, 특히 6개의 유리 하이드록실 및/또는 아미노 그룹을 갖는 그룹의 잔기이다. R1 그룹은 바람직하게는 선형 C4 내지 C7, 보다 바람직하게는 C6 사슬을 갖는다. 하이드록실 또는 아미노 기는 바람직하게는 사슬 탄소 원자에 직접 결합된다. 하이드록실 기가 바람직하다.
R1은 바람직하게는 개방 사슬 테트라톨, 펜티톨, 헥시톨 또는 헵티톨 기, 예를 들어, 사이클로에테르 아하이드로, 이러한 기의 사이클로에테르 하이드로, 유도체의 잔기이다. 특히 바람직한 구현예에서, R1은 당으로부터 유래된 잔기, 더욱 바람직하게는 글루코스, 프룩토스 또는 소르비톨, 이당류, 예컨대 말토스, 팔리토스, 락티톨 또는 락토스 또는 더 높은 올리고당의 잔기이다. R1은 바람직하게는 단당류의 잔기, 더 바람직하게는 글루코스, 프룩토스, 또는 소르비톨, 특히 소르비톨의 잔기이다.
R1 기의 개방 사슬 형태가 바람직하지만, 내부 환형 에테르 작용기를 포함하는 기가 사용될 수 있으나, 합성 경로가 그룹을 비교적 고온 또는 다른 조건에 노출시키는 경우 의도하지 않게 얻어질 수 있으며, 이는 이러한 고리화를 촉진한다.
지수 m은 R1 코어 그룹의 기능성을 측정한 것이며 핵심 그룹이 파생되는 분자에서 알콕시화 반응은 활성 수소 원자의 일부 또는 전부를 대체한다(코어 그룹과 알콕시화 그룹의 몰비에 따라 다름). 특정 부위에서의 반응은 입체 장애 또는 적합한 보호에 의해 제한되거나 방지될 수 있다. 이어서, 생성된 화합물에서 폴리알킬렌 옥사이드 사슬의 종결 하이드록실 기는 상기 정의된 아실 화합물과의 반응에 이용 가능하다. 지수 m은 바람직하게는 3 이상, 보다 바람직하게는 4 내지 10, 특히 5 내지 8, 특히 5 내지 6 범위일 것이다. 혼합물은 이용될 수 있고, 일반적으로 이용될 수 있으며, 따라서 m은 평균 값일 수 있고 비-일체형일 수 있다.
알킬렌 옥사이드 그룹 AO는 일반적으로 식 -(CrH2rO)-의 그룹이며, 여기서 r은 2, 3 또는 4, 바람직하게는 2 또는 3, 즉 에틸렌옥시(-C2H4O-) 또는 프로필렌옥시(-C3H6O-) 그룹이고, 이는 알킬렌 옥사이드 사슬을 따라 다른 그룹을 나타낼 수 있다. 일반적으로, 사슬은 호모폴리머 에틸렌 옥사이드 사슬인 것이 바람직하다. 그러나, 사슬은 프로필렌 글리콜 잔기의 단일중합체 사슬 또는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 잔기 둘 모두를 함유하는 블록 또는 랜덤 공중합체 사슬일 수 있다. 일반적으로, 에틸렌 및 프로필렌 옥사이드 단위의 공중합체 사슬이 사용되는 경우, 사용되는 에틸렌 옥사이드 단위의 몰 비율은 적어도 50% 이고 보통 적어도 70% 일 것이다.
(폴리)폴리킬렌 옥사이드 사슬, 즉 파라미터 n의 평균값의 알킬렌 옥사이드 잔기의 수는 적합하게는 1 내지 50, 바람직하게는 2 내지 30, 더욱 바람직하게는 2 내지 20, 특히 2 내지 10, 특히 3 내지 8의 범위일 것이다.
기 R2 는(폴리)폴리킬렌 옥사이드 사슬의 "말단 기"이다. 말단 기는 수소 또는 R3이고, 여기서, 각각의 R3은 독립적으로 폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기, 하이드록시알킬 카르복실산 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기 및/또는 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 올리고머의 잔기이다. 바람직하게는, 각 R3는 독립적으로 폴리하이드록시알킬 카르복실산의 잔기, 하이드록시알킬 카르복실산의 잔기 및/또는 하이드록시알킬 카르복실산의 올리고머의 잔기, 더욱 바람직하게는 폴리하이드록시알킬 카르복실산의 잔기이다.
R2 기 중 적합하게는 1.0 이상, 바람직하게는 1.5 이상, 보다 바람직하게는 2.0 이상, 특히 2.2 이상, 특히 2.4 이상이 R3이다. 또한, R2 기 중 적합하게는 6.0 이하, 바람직하게는 4.0 이하, 보다 바람직하게는 3.0 이하, 특히 2.7 이하, 특히 2.5 이하가 R3이다.
하이드록실알킬 및 하이드록시알케닐 카르복실산은 화학식 HO-X-COOH를 가지고, 여기서 X는 8개 이상의 탄소 원자 및 20개 이하의 탄소 원자를 함유하는 2가 포화 또는 불포화, 바람직하게는 포화 지방족 라디칼이고, 일반적으로 탄소수는 11~17개이고 히드록실기와 카르복실산 기 사이에 직접적으로 최소 4개의 탄소 원자가 있다. 바람직하게는, 하이드록시알킬 카르복실산은 12-하이드록시스테아르산이다. 실제로, 그러한 하이드록시알킬 카르복실산은 하이드록실 산과 상응하는 비치환된 지방산의 혼합물로서 구매가능하다. 예를 들어, 12-하이드록시스테아르산은 전형적으로 C18 불포화 하이드록실 산과 비치환된 지방산 (올레산 및 리놀레산)을 포함하는 피마자유 지방산의 수소화에 의해 제조되며, 이는 수소화에 대해 12-하이드록시스테아르산과 스테아르산의 혼합물을 제공한다. 구매가능한 12-하이드록시스테아르산은 전형적으로 약 5 내지 8%의 비치환된 스테아르산을 함유한다.
폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산은 상기 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산을 중합함으로써 제조될 수 있다. 상응하는 비치환된 지방산의 존재는 종결제로서 작용하며, 따라서 중합체의 사슬 길이를 제한한다. 바람직하게는, 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 단위의 수는 평균 2 내지 12, 바람직하게는 3 내지 10, 더욱 바람직하게는 4 내지 9, 특히 5 내지 8, 및 특히 6 내지 7이다. 폴리산의 분자량은 전형적으로 600 내지 3,000, 특히 900 내지 2,700, 더 구체적으로는 1,500 내지 2,400 및 특히 약 2,100이다.
폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산에 대한 잔류수는 전형적으로 50 mgKOH/g 미만이고, 바람직한 범위는 30 내지 35 mgKOH/g이다. 전형적으로, 폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산에 대한 하이드록실 값은 40 mgKOH/g의 최대치이고, 바람직한 범위는 20 내지 30 mgKOH/g이다.
하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 올리고머는 그 종결 시의 중합체와 상이할 수 있는데, 이는 비치환된 상응하는 지방산에 의해서가 아니다. 바람직하게는, 이는 하이드록실알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 이량체이다.
한 바람직한 실시양태에서, R2 기 중 평균적으로 적합하게는 1.0 이상, 바람직하게는 1.5 이상, 보다 바람직하게는 2.0 이상, 특히 2.3 이상, 특히 2.4 이상이 폴리히드록시알킬 카르복실산 잔기인 R3 기이다. 또한, R2 기 중 평균적으로 적합하게는 4.0 이하, 바람직하게는 3.5 이하, 보다 바람직하게는 3.0 이하, 특히 2.7 이하, 특히 2.5 이하가 폴리히드록시알킬 카르복실산 잔기인 R3 기이다. 이들 폴리하이드록시알킬 카르복실산 잔기는 적합하게는 평균 3 내지 10, 바람직하게는 4 내지 9, 더욱 바람직하게는 5 내지 8, 특히 6 내지 7, 및 특히 7개의 하이드록시알킬 단량체 단위를 함유한다.
폴리하이드록시알킬 카르복실산 잔기는 바람직하게는 비치환된 카르복실산으로, 더욱 바람직하게는 스테아르산으로 종결된다.
다른 바람직한 실시 형태에서, R3 기는 하이드록시알킬 카르복실산 잔기, 바람직하게는 폴리하이드록시알킬 카르복실산 잔기를 포함하고, 본 명세서에 정의된 화학식 (I)의 화합물에 존재하는 모든 하이드록시알킬 카르복실산 잔기의 총수는 적합하게는 평균 5 내지 30, 바람직하게는 8 내지 20, 더욱 바람직하게는 10 내지 17, 특히 12 내지 15, 특히 13 내지 14 하이드록시알킬 단량체 단위의 범위이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R2 기 중 평균적으로 적합하게는 2.0 이상, 바람직하게는 2.5 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 이상, 특히 3.3 이상, 특히 3.5 이상이 H이다. 또한, R2 기 중 평균적으로 적합하게는 5.0 이하, 바람직하게는 4.5 이하, 더 바람직하게는 4.0 이하, 특히 3.7 이하, 특히 3.6 이하가 H이다.
예를 들어 펜타에리트리톨로부터 코어기가 유도될 때, 코어 잔류물의 알콕실화는 활성 수소가 제거될 수 있는 4개의 이용가능한 부위에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있고 말단 하이드록실 기능의 에스테르화에 대해, 아실 기의 분포가 예상된 랜덤 분포에 가까울 것이다. 그러나, 코어기가 소르비톨과 같은 화합물로부터 유래되는 경우, 모든 활성 수소 원자는 동등하지 않으며, 알콕실화는 폴리알킬렌옥시 사슬에 대해 동일하지 않은 사슬 길이를 제공할 수 있다.
견인 계수 첨가제는 먼저 당업계에 널리 공지된 기술에 의해, 예를 들어 필요한 양의 알킬렌 옥사이드, 예를 들어 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드와 반응함으로써 m개의 활성 수소 원자를 함유하는 R1 코어 그룹을 알콕시화함으로써 제조될 수 있다. 공정의 두 번째 단계는 바람직하게는 최대 250℃의 온도에서 표준 촉매 에스테르화 조건 하에 앞서 언급한 알콕실화된 종을 폴리하이드록시알킬(알케닐) 카복실산 및/또는 하이드록시알킬(알케닐) 카복실산과 반응시키는 것을 포함한다. 따라서, R1 그룹을 알킬렌 옥사이드와 반응시킨 후 이 반응의 알콕실화된 생성물을 폴리하이드록시알킬(알케닐) 카복실산, 하이드록시알킬(알케닐) 카복실산, 또는 이들의 혼합물과 에스테르화함으로써 식(I)의 견인계수 첨가제가 생성될 수 있다.
한 바람직한 실시양태에서, 견인 계수 첨가제는 알콕시화된 코어 그룹 R1과 폴리히드록시알킬 카르복실산의 반응에 의해 제조되고, 여기서 알콕시화된 코어 그룹 대 다중산의 몰비는 바람직하게는 1:1 내지 1:4, 더욱 바람직하게는 1:2 내지 1:2.8 범위이다. 바람직하게는, 이 경로에 의해 제조된 견인 계수 첨가제는 3,000 내지 10,000, 더욱 바람직하게는 4,000 내지 7000, 및 특히 5,000 내지 6,000의 분자량 (Mn)을 갖는다.
본 발명의 윤활제 조성물은 베이스 스톡을 포함한다. 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 바람직하게는 60 중량% 이상, 더 바람직하게는 70 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 75 중량% 이상의 베이스 스톡을 포함할 수 있다. 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 98 중량%, 바람직하게는 최대 95 중량%, 보다 바람직하게는 최대 90 중량%의 베이스 스톡을 포함할 수 있다.
윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이상, 적합하게는 2.5 중량% 이상, 바람직하게는 3 중량% 이상, 더 바람직하게는 5 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 7 중량% 이상의 견인 계수 첨가제를 포함한다. 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량 % 이하, 바람직하게는 15 중량 % 이하, 그리고 가장 바람직하게는 10 중량 % 이하의 견인 계수 첨가제를 포함할 수 있다.
한 실시형태에서, 윤활제 조성물은 비수성이다. 그러나, 윤활제 조성물의 성분은 윤활제 조성물에 존재할 수 있는 소량의 잔류 물(수분)을 함유할 수 있음이 이해될 것이다. 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 물을 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 윤활제 조성물은 실질적으로 물이 없으며, 즉 조성물의 총 중량을 기준으로 2% 미만, 1% 미만, 또는 바람직하게는 0.5% 미만의 물을 함유한다. 바람직하게는, 윤활제 조성물은 실질적으로 무수이다.
윤활제 조성물은 적합하게는 전기 차량에 사용하기에 적합한 기어박스 오일을 제공한다. 윤활제 조성물을 의도된 용도에 맞추기 위해, 윤활제 조성물은 다음 추가 첨가제 유형 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다:
1. 분산제: 예를 들어 알케닐 숙신이미드, 알케닐 숙신산염 에스테르, 다른 유기 화합물로 개질된 알케닐 숙신이미드, 에틸렌 카르보네이트 또는 붕산으로 후처리하여 개질된 알케닐 숙신이미드, 펜타에리트리톨, 페네이트-살리실레이트 및 이들의 후처리된 유사체, 알칼리 금속 또는 혼합 알칼리 금속, 알칼리 토금속 붕산염, 수화된 알칼리 금속 붕산염의 분산액, 알칼리 토금속 붕산염의 분산액, 폴리아미드 무회 분산제 등 또는 이러한 분산제의 혼합물.
2. 항산화제: 항산화제는 사용 중의 광유의 열화 경향을 줄여주며, 이러한 열화는 금속 표면의 슬러지 및 바니시-유사 침전물과 같은 산화 생성물 및 점도 증가에 의해 입증된다. 항산화제의 예는 페놀형(페놀성) 산화 억제제, 예를 들어, 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 4,4'-비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 4,4'-비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸-페놀), 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-이소프로필리덴-비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6 -노닐페놀), 2,2'-이소부틸리덴-비스(4,6-디메틸페놀), 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-사이클로헥실페놀), 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디메틸-6-tert-부틸-페놀, 2,6-디-tert-l-디메틸 아미노-p-크레졸, 2,6-디-tert-4-(N,N'-디메틸 아미노-메틸페놀), 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 비스(3-메틸-4-하이드록시-5-tert-부틸벤질)-설파이드 및 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)을 포함한다. 다른 유형의 산화 억제제는 알킬화 디페닐아민(예를 들어, Irganox L-57(예: BASF), 금속 디티오카르바메이트(예를 들어, 아연 디티오카르바메이트) 및 메틸렌비스(디부틸디티오카르바메이트)를 포함한다.
3. 마모 방지제: 명칭에서 알 수 있듯이 이 작용제는 움직이는 금속 부품의 마모를 감소시킨다. 이러한 작용제의 예는 인산염, 아인산염, 카르바메이트, 에스테르, 황 함유 화합물 및 몰리브덴 착물을 포함한다.
4. 유화제: 예를 들어, 선형 알코올 에톡실레이트.
5. 해유화제(demulsifier): 예를 들어, 알킬페놀과 에틸렌 옥사이드의 부가 생성물, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르.
6. 극압제(extreme pressure agent)(EP제): 예를 들어, 아연 디알킬디티오포스페이트(1차 알킬, 2차 알킬 및 아릴 유형), 황화 오일, 디페닐 설파이드, 메틸 트리클로로스테아레이트, 염소화 나프탈렌, 플루오로알킬폴리실록산 및 납 나프테네이트. 바람직한 EP제는, 예를 들어 마모 방지 유압유 조성물을 위한 공-첨가제 성분 중 하나로서의, 아연 디알킬 디티오포스페이트(ZnDTP)이다.
7. 다기능성 첨가제: 예를 들어, 황화 옥시몰리브덴 디티오카르바메이트, 황화 옥시몰리브덴 유기 포스포로디티오에이트, 옥시몰리브덴 모노글리세라이드, 옥시몰리브덴 디에틸레이트 아미드, 아민-몰리브덴 착화합물 및 황 함유 몰리브덴 착화합물.
8. 점도 지수 개선제: 예를 들어, 폴리메타크릴레이트 중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 수소화 스티렌-이소프렌 공중합체, 폴리이소부틸렌 및 분산제형 점도 지수 개선제.
9. 유동점 강하제: 예를 들어, 폴리메타크릴레이트 중합체. 화학식 (I)의 화합물의 유동점이 기어박스 오일로서 사용하기에 적합하다는 것이 본 발명의 이점이기는 하지만, 상대적으로 더 긴 사슬의 선형 분자를 사용하는 실시형태는 유동점 강하제를 첨가함으로써 이점을 얻을 수 있다. 또한, 일부 대안적인 첨가제가 존재하면, 제제의 유동점에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이는 유동점 강하제의 첨가를 매력적으로 만든다.
10. 거품 억제제: 예를 들어, 알킬 메타크릴레이트 중합체 및 디메틸 실리콘 중합체.
11. 마찰 조절제: 이는 아미드, 아민 및 다가 알코올의 부분 지방산 에스테르를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 글리세롤 모노 올레에이트, 올레일 아미드, 및 상표명 "Perfad"로 Croda로부터 입수 가능하거나 또는 상표명 "Ethomeen"으로 Nouryon로부터 입수 가능한 대안적인 마찰 조절제를 포함한다.
윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량 %의 추가 첨가제 또는 추가 첨가제의 혼합물, 바람직하게는 1 중량 % 이상, 더욱 바람직하게는 5 중량 % 이상을 포함할 수 있다. 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량 %의 추가 첨가제 또는 추가 첨가제의 혼합물, 바람직하게는 20 중량 % 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량 % 이하를 포함할 수 있다.
상기 첨가제 또는 첨가제들은 상업적으로 입수 가능한 첨가제 팩의 형태로 입수 가능할 수 있다. 이러한 첨가제 팩은 상기 첨가제 팩의 필요 용도에 따라 구성이 다양하다. 당업자는 기어 오일을 위한 적합한 상업적으로 입수 가능한 첨가제 팩을 선택할 수 있다. 본 발명의 상기 기어 오일에 특히 적합한 첨가제 팩의 예는 전기 자동차에 사용하도록 특별히 설계된 Evogen 5201(예: 미국 소재의 Lubrizol)이다.
상기에 제시된 예에도 불구하고, 상기 윤활제 조성물을 전기 자동차에 사용하기에 적합한 기어 오일로서 만들기 위해서는, 임의의 첨가제 선택 시 구리와의 상용성(전기 모터의 요구 사항으로 인한 것임)을 고려해야 할 뿐만 아니라, 이러한 선택은 낮은(반드시 0일 필요는 없음) 전기 전도율을 제공하거나 나타내야 하며; 기존 연소 엔진 자동차 엔진에 일반적으로 사용되는 모든 첨가제가 전기 자동차 동력전달장치 유체에 사용하기에 적합한 것은 아니다.
본 명세서에서, 미국 석유 협회(API)에 의해 정의된 바와 같은 베이스 스톡 그룹 명명법이 사용될 것이다. 베이스 스톡은 윤활제 조성물의 의도된 용도에 기초하여 선택될 수 있다.
바람직하게는, 베이스 스톡은 API 그룹 I, II, III, IV, V 베이스 스톡 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 베이스 스톡은 API 그룹 II, III, IV, V, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 베이스 스톡이 그룹 IV의 폴리알파올레핀(PAO)을 포함하는 경우 베이스 스톡은 또한 바람직하게는 베이스 스톡 내 견인 계수 첨가제의 용해도를 향상시키기 위해 그룹 I, II 또는 III의 미네랄 오일 또는 그룹 V의 에스테르를 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 그룹 V로부터의 에스테르는 베이스 스톡 내의 견인 계수 첨가제의 용해도를 개선하기 위해 윤활제 조성물의 5 중량 %내지 20 중량 %로 존재할 수 있다. 따라서, 베이스 스톡은 그룹 IV 및 그룹 V 베이스 스톡 또는 그룹 IV 및 그룹 I, II 또는 III 베이스 스톡의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은 전기 차량에서 기어박스 오일로서 적합하게 사용된다. 윤활제 조성물이 기어박스 오일인 경우, 견인 계수 첨가제는 바람직하게는 기어박스 오일의 총 중량을 기준으로 2 내지 10 중량 %범위의 농도로 존재한다.
윤활제 조성물은 ISO 등급에 따른 동점도를 가질 수 있다. ISO 등급은 40℃에서의 샘플의 중간점(mid-point) 동점도를 cSt(mm2/s) 단위로 명시한다. 예를 들어 ISO 100의 점도는 100 ± 10 cSt이고 ISO 1000의 점도는 1000 ± 100 cSt이다. 윤활제 조성물은 바람직하게는 ISO 10 내지 ISO 680, 보다 바람직하게는 ISO 15 내지 ISO 320 범위의 점도를 갖는다.
본 발명의 윤활제 조성물은 첨가제가 없는 동등한 윤활제 조성물에 비해 견인 계수의 감소를 허용하며, 이는 0 내지 200℃의 온도 범위, 바람직하게는 20℃ 내지 100℃의 온도 범위, 보다 바람직하게는 40℃ 내지 60℃의 범위에 걸쳐 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 견인 계수의 개선이 유리할 수 있는 다른 기술적 영역에 사용될 수 있는데, 이는 본 발명이 전기 차량에서만 사용하는 것보다 더 넓은 유용성을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에 기술된 기어 오일은 산업용, 자동차 및/또는 선박용 기어 오일일 수 있다. 윤활제 조성물이 기어 오일인 경우, 견인 계수 첨가제는 바람직하게는 기어 오일의 총 중량을 기준으로 2 중량 %내지 10 중량 %의 범위로 존재하여, 윤활제 베이스 스톡 (또는 기유) 견인 계수와 관련된 개선이 실현된다.
산업용 기어 오일은 스퍼, 나선형, 베벨, 하이포이드, 유성 및 웜 기어를 갖는 기어 박스에 사용하기에 적합한 것들을 포함한다. 적합한 응용에는 분리에 사용; 종이, 텍스타일 및 당 밀링과 같은 밀; 강철 생성 및 풍력 터빈이 포함된다. 하나의 바람직한 응용은 기어 박스가 전형적으로 유성 기어를 갖는 풍력 터빈에 있다. 풍력 터빈에서, 기어박스는 전형적으로 풍력 터빈 블레이드 조립체의 로터와 발생기의 로터 사이에 배치된다. 기어박스는 풍력 터빈 블레이드(들) 로터에 의해 회전되는 저속 샤프트를 약 10 내지 30 회전/분 (rpm)으로, 약 1000 내지 2000 rpm으로 구동하는 하나 이상의 고속 샤프트로 연결하여, 대부분의 발전기에 의해 요구되는 회전 속도가 전기를 생성할 수 있다. 기어박스에 가해지는 높은 토크는 풍력 터빈 내의 기어 및 베어링 상에 큰 응력을 생성할 수 있다. 본 발명의 기어 오일은 기어들 사이의 견인을 감소시킴으로써 풍력 터빈의 기어박스의 피로 수명을 향상시킬 수 있다. 풍력 터빈 기어박스에 사용하기 위한 윤활제는 종종 유지보수, 즉 긴 서비스 간격들 사이의 장기간 사용 기간에 적용된다. 따라서, 긴 시간의 지속 시간에 걸쳐 적합한 성능을 제공하기 위해 높은 안정성을 갖는 오래 지속되는 윤활제 조성물이 필요할 수 있으며, 본 발명에 따른 기어 오일은 그러한 사용에 적합할 수 있다.
전통적인 자동차 기어 오일(즉, 연소 엔진의 경우)은 전형적으로 하이포이드 기어를 사용하는 수동 전달, 전사 케이스 및 차이에 사용하기에 적합한 것들을 포함한다. 전송 케이스에 의해, 4휠 구동 및 모든 휠 구동 시스템에서 발견되는 4휠 구동 시스템의 일부를 의미한다. 이는 구동 샤프트에 의해 투과율 및 또한 전방 및 후방 축에 연결된다. 이는 또한 문헌에서 전달 기어케이스, 전사 기어박스, 전달 박스 또는 지키 박스로서 지칭된다. 본 발명은 특히 전기 차량 (전통적인 자동차 기어 오일과 상이한 물리적 특성 요건을 갖는)에 사용하기에 적합하도록 설계되지만, 본 발명의 기어 오일은 전통적인 자동차 기어 오일에 사용하기 위한 베이스 스톡의 견인 계수 특성의 개선을 제공할 수 있다.
선박용 추진기 기어박스는 산업 및 자동차 기어 오일과 비교하여 부식 및 물 혼입을 처리하기 위해 더 높은 비율의 첨가제, 예를 들어 분산제, 부식방지제를 포함하는 특정 기어 오일을 갖는다. 또한, 더 작은 혈관에 대해 더 관련이 있을 수 있는 프로펠러 유닛에 사용되는 아웃보드 기어 오일이 존재한다. 본 발명의 기어 오일은 선박용 추진기 기어박스에 사용하기 위한 베이스 스톡의 견인 계수 특성의 개선을 제공할 수 있다.
본 명세서에 정의된 화학식 (I)의 화합물은 견인 계수 첨가제를 포함하지 않는 등가의 윤활제 조성물과 비교할 때, 40℃ 및 60℃의 온도, 1.0 GPa의 하중, 및 30%의 슬라이드-대 롤 비 (SRR)의 미니-견인 기계 (MTM)를 사용하여 측정할 때 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 10%, 더 바람직하게는 적어도 15%, 특히 적어도 20%, 특히 적어도 25% 만큼, 전기 차량을 위한 견인 계수 윤활제 조성물, 바람직하게는 기어 오일을 감소시킬 수 있다. 견인 계수는, 견인 계수 첨가제를 포함하지 않고 본 명세서에 기재된 바와 같은 등가의 윤활제 조성물과 비교할 때, 0 내지 200℃, 바람직하게는 20 내지 100℃ 범위, 더 바람직하게는 40 내지 60℃의 범위에 걸쳐 온도 범위에 걸쳐 감소될 수 있다.
실시예
이제 본 발명을 하기 비제한적인 실시예에 의해 예시할 것이며, 여기서 하기 재료 및 시험 절차가 사용된다:
시험 재료
PAO 4 - Spectra Syn™ 4 - ExxonMobil로부터 입수 가능한 선형 알파 올레핀의 반응에 의해 제조된 API 그룹 IV 합성 폴리 알파 올레핀 베이스 스톡.
YUBASE 4 - SK Lubricants로부터 입수가능한 API 그룹 III VHVI 베이스 스톡.
PriolubeTM 3970 - Croda Inc.로부터 입수가능한 API 그룹 V 합성 에스테르 베이스 스톡.
EHC-45 - ExxonMobil로부터 입수가능한 API GRII 베이스 스톡.
PerfadTM 3050 - Croda Inc.로부터 입수가능한 구매가능한 중합체 마찰 개질제.
시험 절차
미니-견인 머신 (MTM)
MTM은 영국 런던 소재의 PCS Instruments에 의해 공급되었다. MTM은 속도, 하중 및 온도와 같은 몇몇 특성을 변경하면서 볼-온-디스크 구성을 사용하여 주어진 시험 샘플의 견인 및 마찰 계수를 측정하기 위한 방법을 제공한다. MTM은 사실적인 압력, 온도 및 속도가 큰 부하, 모터 또는 구조체를 필요로 함이 없이 달성될 수 있도록 시험 시편 및 구성이 설계된 컴퓨터 제어식 정밀 견인 측정 시스템이다. 본 명세서에 제공된 데이터에 사용되는 테스트 파라미터의 상세사항은 다음과 같다.
디스크는 미러 마무리를 갖는 AISI 52100 경화된 베어링 강철이었다 (Ra <0.01 mm) 및 볼은 AISI 52100 경화된 베어링 강이었다. 접촉 압력은 0.2 m/s의 롤링 속도에서 0.43 GPa였고, 0.1 m/s의 롤링 속도에서 1 GPa였다. 이어서, 대략 50 ml의 시험 샘플을 첨가하였다. 공을 디스크의 면에 대해 로딩하고, 볼 및 디스크를 독립적으로 구동하여 30%의 슬라이드-롤 비 (SRR) 와의 혼합 롤링/슬라이딩 접촉을 생성하였다. 볼과 디스크 사이의 마찰력을 힘 변환기에 의해 측정하였다. 추가적인 센서는 인가된 하중 및 시험 샘플 온도를 측정하였다.
윤활제 제어 조성물 (즉, 견인 환원 첨가제가 존재하지 않는 베이스 스톡) 시험 샘플의 견인 계수를 40℃ 및 60℃에서 결정하였는데, 이는 매끄러운 디스크 (상기에 나타낸 바와 같음) 상에서 3/4 인치 볼을 갖는 MTM을 사용하였다. 이어서, 평가되는 견인 감소 첨가제의 2.5, 5, 7.5, 또는 10 중량 %를 첨가하여 윤활제 제어 조성물을 포함하는 시험 샘플을 사용하여 MTM 시험을 반복하였다 (하기에 기재된 바와 같이 샘플 1 또는 샘플 2). 시판 윤활제 첨가제의 첨가를 포함하는 시험 샘플을 사용하여 추가의 시험을 수행하였다. 시험 샘플은 아래에서 더 완전히 하강된다.
실시예 1 견인 첨가제 계수 (샘플 1)의 제조
견인 첨가제 샘플 1을 하기 방법에 따라 제조하였다: 12-하이드록시스테아르산 (68.7 중량 %), PEG-12 소르비톨 (31.3 중량 %) 및 주석 옥살레이트 촉매 (테가코트 160 엑스 골드슈미트)를 유리 반응기에 충전하고 질소 하에 190℃로 가열하였다. 반응을 12 내지 24시간 동안 계속하고, 이어서 100℃ 미만으로 냉각시키고, 생성물을 배출하였다. 이는 다음과 같은 일반화된 조성을 갖는 제품(샘플 1)을 제공했다:
R1[(AO)n-R2]m
여기서,
R1은 배출 소르비톨의 잔기이고;
m은 6이고;
AO는 에틸렌 옥사이드 잔기이고;
n 평균은 2이고;
각 R2는 독립적으로 H 또는 R3이고, 여기서 각 R3은 폴리(12-히드록시스테아르산)이며,
R2 그룹 중 평균 0.58개가 R3이다.
실시예 2 견인 첨가제 계수 (샘플 2)의 제조
견인 첨가제 샘플 2을 하기 방법에 따라 제조하였다: 12-하이드록시스테아르산 (68.7 중량 %), PEG-50 소르비톨 (31.3 중량 %) 및 주석 옥살레이트 촉매 (테가코트 160 엑스 골드슈미트)를 유리 반응기에 충전하고 질소 하에 190℃로 가열하였다. 반응을 12 내지 24시간 동안 계속하고, 이어서 100℃ 미만으로 냉각시키고, 생성물을 배출하였다. 이는 다음과 같은 일반화된 조성을 갖는 제품(샘플 2)을 제공했다:
R1[(AO)n-R2]m
여기서,
R1은 소르비톨의 잔기이고;
m은 6이고;
AO는 에틸렌 옥사이드 잔기이고;
n 평균은 9이고;
각 R2는 독립적으로 H 또는 R3이고, 여기서 각 R3은 폴리(12-히드록시스테아르산)이며,
R2 그룹 중 평균 0.58개가 R3이다.
실시예 3. MTM 테스트 데이터
하기 표 1, 2, 3, 4 및 5에 제시된 MTM 데이터는 샘플 1 및 샘플 2 둘 모두 (전술한 바와 같음)가 종래의 윤활제 베이스 스톡의 견인 계수를 감소시키는 데 효과적임을 보여준다 첨가제의 도입 후에 단독으로 베이스 스톡의 대조군 샘플과 비교하여 견인 계수의 감소가 관찰된다. API 베이스 스톡의 범위에 걸쳐 본 첨가제 기술의 유용성을 보여주도록 선택된 윤활제 베이스 스톡 (즉, 대조군 샘플)의 선택을 위해 MTM 시험 데이터가 제공된다. 테스트를 위한 베이스 스톡의 선택은 하기 염기 스톡: 그룹 III (YUBASE 4), 및 통상적인 II족, 그룹 V (PAO 4) 및 에스테르 (Priolumable 3970)의 블렌드를 포함한다.
베이스 스톡의 견인 계수를 개선하기 위한 첨가제로서의 샘플 1 및 샘플 2의 유효성은 또한 PAO 100의 포함에 의한 베이스 스톡의 견인 계수에 대한 영향과 비교된다. PAO 100은 전통적인 자동차 기어 오일 제형에 대해 매우 일반적으로 이용되는 증점제이며; PAO (100)의 포함은 베이스 스톡의 점도를 증가시키고, 점도의 증가는 더 점성인 베이스 스톡이 테스트 경계에서 필름을 유지할 수 있기 때문에 견인력의 영향에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이 알려져 있다.
하기 표에 제공된 데이터로부터, 샘플 1 및 샘플 2의 사용은 베이스 스톡의 견인 계수의 2 내지 10배 (퍼센트 값) 감소를 초래하였으며, 특히 2.5 중량 % 내지 7.5 중량 %의 처리 속도 범위에 대해 이어지는 것으로 알 수 있다. 샘플 1 및 2의 경우, 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 7.5 중량% 함유량 사이의 최적 처리율이 있는 것으로 보이며, 농도를 더 증가시키면 견인 계수에 이점이 없거나 심지어 해로운 증가를 제공하지 못하며; 이러한 견인 개선 계수는 PAO 100 포함에 의해 달성되는 점도 증가 효과와 구별된다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
이제, 하기 표 5를 참조하면, 구매가능한 중합체 마찰 개질제인 Perfad 3050에 대한 견인 데이터는 40℃에서 견인 계수를 감소시키는 데 효과적이지 않음을 명백히 보여준다. 덜 심한, 더 유체역학적 윤활유형 시험 조건에서, Perfad(3050) 포함과 접촉하여 바람직하지 않은 증가된 견인 계수를 야기한다. 60℃ 및 더 느린 속도에서 더 심각한 시험 조건의 경우, Perfad 3050은 PAO 100의 것과 유사한 일부 견인 감소 효과를 보여주지만, 이는 본 발명에 따른 샘플에 대해 관찰된 견인 계수 개선의 감소보다 열등하다.
[표 5]

Claims (22)

  1. 화학식 (I)의 윤활제 조성물의 총 중량을 기준으로, 베이스 스톡 및 적어도 2 중량 %의 견인 계수 첨가제 화합물을 포함하는 전기 차량에 사용하기에 적합한 윤활제 조성물로서,
    R1[(AO)n-R2]m (I)
    여기서,
    - R1은 2개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 기의 잔기이고;
    - m은 적어도 2이고;
    - AO는 알킬렌 옥사이드 잔기이고;
    - 각각의 n은 독립적으로 0 내지 100이고;
    - 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 R3이고, 여기서, 각각의 R3은 독립적으로 폴리하이드록시알킬 또는 폴리하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기, 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 잔기 및/또는 하이드록시알킬 또는 하이드록시알케닐 카르복실산의 올리고머의 잔기이고;
    - 평균적으로 R2기의 적어도 0.5는 R3인, 윤활제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 R1은 C3 내지 C30 치환된 하이드로카빌 화합물의 잔기인, 윤활제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 R1은 당, 바람직하게는 단당류의 잔기, 또는 그로부터 유래된 잔기인, 윤활제 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 부가 화합물의 R1은 글루코스, 과당 또는 소르비톨의 잔기, 또는 이들로부터 유래된 잔기인, 윤활제 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 m은 3 이상인, 윤활제 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 m은 4 내지 10 범위인, 윤활제 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 알킬렌 옥사이드 기 AO는 하기 화학식을 갖는, 윤활제 조성물:
    -(CrH2rO)-
    여기서, r은 2, 3 또는 4임.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 n은 1 내지 50 범위인, 윤활제 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 n은 2 내지 20 범위인, 윤활제 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 각각의 R3은 화학식 HO-X-COOH의 폴리히드록실알킬 또는 폴리히드록시알케닐 카르복실산의 잔기이고, 여기서 X는 8개 이상의 탄소 원자 및 20개 이하의 탄소 원자를 함유하는 2가 포화 또는 불포화, 바람직하게는 포화 지방족 라디칼인, 윤활제 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 화학식 (I)의 견인 계수 첨가제 화합물의 각각의 R3은 (폴리)12-히드록시스테아르산인, 윤활제 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량 %의 베이스 스톡을 포함하는, 윤활제 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 2.5 중량% 이상의 견인 계수 첨가제를 포함하는, 윤활제 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활제 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량 % 이하의 견인 계수 첨가제를 포함하는, 윤활제 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 추가 첨가제 유형 중 하나 이상을 더 포함하는, 윤활제 조성물: 분산제, 산화 방지제, 마모 방지제, 유화제, 해유화제, 극압제, 다기능 첨가제, 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 거품 억제제 및 마찰 조정제.
  16. 제15항에 있어서, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상의 추가 첨가제 또는 추가 첨가제의 혼합물을 포함하는, 윤활제 조성물.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 30 중량 % 이하의 추가 첨가제 또는 추가 첨가제의 혼합물을 포함하는, 윤활제 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 스톡은 API 그룹 I, II, III, IV, V 베이스 스톡 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 윤활제 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활제 조성물은 기어박스 오일의 총 중량을 기준으로 견인 계수 첨가제의 2 중량 % 내지 10 중량 %를 포함하는 기어박스 오일인, 윤활제 조성물.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 윤활제 조성물을 사용하는 것을 포함하는, 전기 차량의 기어박스에서 견인 계수를 감소시키는 방법.
  21. 전기 차량에서 기어박스 오일로서, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 윤활제 조성물의 용도.
  22. 산업용, 전통적인 자동차 및/또는 선박용 기어 오일에서 기어박스 오일로서, 제19항에 따른 윤활제 조성물의 용도.
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