專利名稱：潤(rùn)滑劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及新型高應(yīng)用性潤(rùn)滑劑組合物，更特別地，本發(fā)明涉及新型齒輪油添加劑濃縮物和可在長(zhǎng)期使用中減少對(duì)潤(rùn)滑部件維護(hù)需求的含有該濃縮物的齒輪油。
背景技術(shù)：
含硫和磷的化合物通常用于防止磨損并改善潤(rùn)滑劑的荷載能力。但是含硫和磷的化合物缺點(diǎn)在于它們可能具有腐蝕性，這削弱了向其中加入它們的潤(rùn)滑劑的性能。
在這種潤(rùn)滑劑的戶外環(huán)境(包括濕的、潮濕的或濕潤(rùn)的環(huán)境)應(yīng)用中，腐蝕也是更需要考慮的因素。例如，風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用正在吸引人們?cè)絹碓蕉嗟呐d趣，諸如那些在作為可再生能源的風(fēng)力電站和風(fēng)力電廠中使用的風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)-電渦輪發(fā)電機(jī)，也稱為風(fēng)力渦輪機(jī)，利用風(fēng)中的能量轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子(即，葉片和輪軸)。當(dāng)空氣流過風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸以產(chǎn)生電力。風(fēng)力渦輪機(jī)在全球的應(yīng)用在不斷增加，僅從1998年到2001年，由風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的能量就增加了大約3倍。Pohlen，J.，“Lubricants for Wind PowerPlants”，NLGI Spokesman 67(2)，8-16，(2003)。使用這一傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生能量，通常在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子之間設(shè)置一個(gè)變速箱。更特別地，變速箱將由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的、以每分鐘約30至60轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的低速軸與驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的高速軸聯(lián)接起來，將轉(zhuǎn)速提高到約1200至1600rpm，該轉(zhuǎn)速是大多數(shù)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力所需的轉(zhuǎn)速。這一變速方法在系統(tǒng)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生接近2百萬N*m的扭矩。Pohlen，J.，“Lubricants for Wind Power Plants”，NLGI Spokesman67(2)，8-16，(2003)。這一高扭矩會(huì)將大量的應(yīng)力施加在變速的風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪和軸承上。因此，需要能提高風(fēng)力渦輪機(jī)中軸承和齒輪疲勞壽命的風(fēng)力渦輪機(jī)油。
另外，風(fēng)力渦輪機(jī)通常位于在風(fēng)力最為充足的地點(diǎn)，包括海岸線和離岸處，還有內(nèi)陸地區(qū)，這些地方會(huì)遇到雨水和/或濕氣形式的水汽氣氛。這些苛刻的環(huán)境可能對(duì)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的潤(rùn)滑劑提出了更多的性能要求。例如，風(fēng)力渦輪設(shè)備的部件曝露在大氣環(huán)境之下增加了風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)械部件發(fā)生腐蝕的危險(xiǎn)，而這種曝露又是其基本功能的一部分。另外，由于許多風(fēng)力渦輪機(jī)位于邊遠(yuǎn)地區(qū)，經(jīng)常性地更換風(fēng)力渦輪機(jī)油是不切實(shí)際的或成本太高，因此這些油需要比許多其它應(yīng)用場(chǎng)合下的工業(yè)潤(rùn)滑劑更具氧化穩(wěn)定性。另外，潤(rùn)滑液體極有可能被水污染。理想的風(fēng)力渦輪機(jī)潤(rùn)滑油應(yīng)當(dāng)在水存在時(shí)防腐蝕，水解穩(wěn)定，且可提高齒輪和軸承的疲勞壽命。由于這些要求，風(fēng)力渦輪機(jī)制造商針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)油非常苛刻的疲勞壽命要求以及在水存在時(shí)進(jìn)行性能測(cè)試的要求，正在研究開發(fā)新的潤(rùn)滑劑技術(shù)規(guī)格。
已經(jīng)開發(fā)出了無齒輪直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于需要維護(hù)的運(yùn)動(dòng)部件更少，但它們的缺點(diǎn)在于通常它們更重而且通常是開放模式，冷風(fēng)可以穿過其中，這就增加了發(fā)生腐蝕的危險(xiǎn)，特別是安裝在離岸處時(shí)。無論如何，有時(shí)希望兩種風(fēng)力渦輪機(jī)同時(shí)存在。因此，提高變速風(fēng)力渦輪機(jī)變速箱中的軸承和齒輪疲勞壽命的風(fēng)力渦輪機(jī)油將會(huì)增加以最有效、可靠和低成本方式用于變速方案中的機(jī)會(huì)。
更一般地，由于齒輪油在維護(hù)和維修間隔之間使用的周期往往越來越長(zhǎng)，如在風(fēng)力渦輪機(jī)中，以及汽車差速齒輪和類似裝置中，因此，提供齒輪油添加體系通常是很重要的，這種添加體系能夠在長(zhǎng)期使用中提供改善的使用性能。而且，需要在長(zhǎng)期運(yùn)行中能夠改善含硫和/或磷化合物的潤(rùn)滑液抗腐蝕性能的添加劑組合，特別是針對(duì)戶外應(yīng)用，比如在變速的風(fēng)力渦輪機(jī)中。另外，在需要潤(rùn)滑油有可以接受的性能同時(shí)，還特別希望添加劑成本低廉，易于生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供含硫和磷化合物的組合物，其具有提高的抗腐蝕和疲勞性能。本發(fā)明的增強(qiáng)組合物包括潤(rùn)滑劑組合物和功能流體。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供添加劑體系，其可以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)、甚至在腐蝕危險(xiǎn)可能會(huì)增加的戶外應(yīng)用當(dāng)中使?jié)櫥瑒┙M合物具有這些改進(jìn)的抗腐蝕和疲勞性能。在本發(fā)明一個(gè)特別的實(shí)施方案中，改善的潤(rùn)滑劑組合物為齒輪油添加劑濃縮物和含硫和磷化合物的齒輪油。針對(duì)本文，術(shù)語“齒輪油”指工業(yè)和汽車用齒輪油的集合，而術(shù)語“潤(rùn)滑劑組合物”指添加劑濃縮物和成品潤(rùn)滑劑的集合。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種頂處理添加劑濃縮物，其包括a)含有含硫化合物的極壓化合物；b)含有含磷化合物的耐磨化合物；c)含有亞烷基胺的摩擦改性化合物；d)含有堿性氮的分散劑化合物；和e)稀釋油，其中a)、b)、c)和d)的任何化合物可以是相同或不同的化合物。
在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，存在于添加劑濃縮物中的含有含硫化合物的極壓化合物和含有含磷化合物的耐磨化合物是不同的化合物，而在另一個(gè)實(shí)施方案中它們是相同的多功能化合物。在另外一個(gè)實(shí)施方案中，含有亞烷基胺的摩擦改性化合物和含有堿性氮的分散劑化合物是不同的化合物，而在另一個(gè)實(shí)施方案中它們是相同的多功能化合物。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，齒輪油潤(rùn)滑劑組合物含有大量的潤(rùn)滑粘度的油和少量的上述添加劑濃縮物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明實(shí)施方案的潤(rùn)滑劑組合物可用作潤(rùn)滑齒輪油，其具有延長(zhǎng)的使用壽命，甚至在嚴(yán)酷的戶外環(huán)境當(dāng)中。本發(fā)明實(shí)施方案的潤(rùn)滑劑組合物提供高度的可應(yīng)用性和增強(qiáng)的耐磨和疲勞壽命性能，盡管其中存在硫和磷基化合物，它們預(yù)期會(huì)對(duì)潤(rùn)滑劑組合物的抗腐蝕和疲勞壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。但是，令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施方案的潤(rùn)滑劑組合物中進(jìn)一步加入摩擦改性的亞烷基胺和含有堿性氮的分散劑化合物的組合可以協(xié)同地改善潤(rùn)滑劑組合物的耐腐蝕性能，從而有效地抑制這種趨勢(shì)。如本文所述的實(shí)驗(yàn)研究所表明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在潤(rùn)滑劑組合物中加入摩擦改性的亞烷基胺和含有堿性氮的分散劑化合物可以抑制腐蝕的發(fā)生，與此同時(shí)仍然可提供有用的摩擦和疲勞壽命性能。本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物有助于防止磨損、點(diǎn)蝕、剝落、劃痕并促進(jìn)更長(zhǎng)的齒輪壽命和平滑的齒輪變換，同時(shí)防止腐蝕、氧化和起泡。
本文所述實(shí)施方案中的潤(rùn)滑劑組合物可用于工業(yè)和汽車齒輪油及其他潤(rùn)滑應(yīng)用。例如，其可用于潤(rùn)滑風(fēng)力渦輪機(jī)變速箱的機(jī)械部件。該潤(rùn)滑劑組合物還可用于汽車、重型卡車和公共汽車的人力操縱傳動(dòng)和后軸中。它們特別適用于長(zhǎng)維護(hù)周期的齒輪油應(yīng)用中，如風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱、汽車差速齒輪和類似裝置。本發(fā)明實(shí)施方案的添加劑濃縮物和組合物還可用于功能流體，如汽車傳動(dòng)流體中。
本發(fā)明一般涉及含有含硫化合物和含磷化合物、或同時(shí)具有兩者的化合物的組合物，該組合物還含有摩擦改性亞烷基胺化合物和含有堿性氮的分散劑化合物，它們作為不同的化合物或作為單一的多功能化合物協(xié)同地作用以改善潤(rùn)滑劑組合物的耐腐蝕性和疲勞性能。本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物包括添加劑濃縮物和成品潤(rùn)滑劑。這些潤(rùn)滑劑組合物可用于例如齒輪油添加劑濃縮物和齒輪油。其他功能流體，如汽車傳動(dòng)流體，也可引入本發(fā)明組合物。本發(fā)明一個(gè)非限定性實(shí)施方案涉及很好地適用于風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用和類似裝置的齒輪油的開發(fā)，所述的裝置通常配置于濕的、潮濕的或濕潤(rùn)的環(huán)境中。
如本文所述，已經(jīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究表明水污染和油氧化會(huì)增加潤(rùn)滑油的腐蝕性并降低它們形成保護(hù)膜的可能性。這些流體性能的改變會(huì)顯著降低油提高疲勞壽命的能力。本文所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)FZG測(cè)試中對(duì)點(diǎn)蝕故障的預(yù)計(jì)時(shí)間確定了膜的形成與潤(rùn)滑劑的摩擦性能對(duì)疲勞壽命計(jì)算值之間的相關(guān)性。本發(fā)明潤(rùn)滑劑可通過降低摩擦、形成用來降低粗糙接觸次數(shù)的膜和控制腐蝕來提高疲勞壽命。由于疲勞壽命與流體降低摩擦、成膜和防止腐蝕的能力相關(guān)，因此本發(fā)明將討論水污染和氧化對(duì)這些臨界流體性質(zhì)的影響。
但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑具有廣泛的應(yīng)用，包括工業(yè)和汽車齒輪油應(yīng)用。潤(rùn)滑劑特別適用于齒輪油應(yīng)用，其中需要或非常希望改善疲勞性能和延長(zhǎng)工作壽命，如在風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱和汽車差速齒輪應(yīng)用中。
含硫極壓劑(化合物a))本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物含有至少一種含硫極壓(EP)劑?？捎卸喾N含硫極壓劑適用于本發(fā)明。適合用于這一用途的組合物包括硫化的動(dòng)物或植物脂或油，硫化的動(dòng)物或植物脂肪酸酯，全部或部分酯化的三價(jià)或五價(jià)磷酸的酯，硫化烯烴(參見，例如，美國專利2,995,569；3,673,090；3,703,504；3,703,505；3,796,661；3,873,545；4,119,549；4,119,550；4,147,640；4,191,659；4,240,958；4,344,854；4,472,306和4,711,736)，二烴基多硫化物(參見，例如，美國專利2,237,625；2,237,627；2,527,948；2,695,316；3,022,351；3,308,166；3,392,201；4,564,709；和英國專利1,162,334)，硫化的狄爾斯-阿爾德加合物(參見，例如，美國專利3,632,566；3,498,915；和Re 27,331)，硫化的雙環(huán)戊二烯(參見，例如，美國專利3,882,031和4,188,297)，脂肪酸酯和單不飽和烯烴的硫化或共硫化的混合物(參見，例如，美國專利4,149,982；4,166,796；4,166,797；4,321,153；4,481,140)，脂肪酸、脂肪酸酯和α-烯烴的共硫化混合物(參見，例如，美國專利3,953,347)，官能取代的二烴基多硫化物(參見，例如，美國專利4,218,332)，硫代-醛，硫代-酮及其衍生物(如，酸、酯、亞胺或內(nèi)酯)(參見，例如，美國專利4,800,031；和PCT國際申請(qǐng)公開WO88/03552)，表硫化合物(參見，例如，美國專利4,217,233)，含硫乙縮醛衍生物(參見，例如，美國專利4,248,723)，萜烯和無環(huán)烯的共硫化混合物(參見，例如，美國專利4,584,113)，硫化的硼酸鹽化合物(參見，例如，美國專利4,701,274)，和烯烴多硫化物產(chǎn)品(參見，例如，美國專利4,795,576)。上述專利的公開內(nèi)容引入于此作為參考。
可用作含硫極壓組份的優(yōu)選物質(zhì)是含硫有機(jī)化合物，其中含硫基團(tuán)直接連接到碳上或連接到更多的硫上。
這種試劑特別優(yōu)選的一類通過烯烴(如異丁烯)與硫的反應(yīng)制備。產(chǎn)物，例如，硫化的異丁烯，優(yōu)選硫化的聚異丁烯，典型的硫含量為10-55wt％，優(yōu)選30-50wt％。多種其他烯烴或不飽和烴如異丁烯二聚體或三聚體，可用于形成這種試劑。
這種試劑特別優(yōu)選的另一類為多硫化物，由一或多種通式Ra-Sx-Rb代表的化合物組成，其中Ra和Rb為烴基，各自優(yōu)選含有3至18個(gè)碳原子，而x的優(yōu)選范圍為2至8，更優(yōu)選為2至5，特別是3。烴基可為各種不同的類型，如烷基、環(huán)烷基、烯基、芳基或芳烷基。優(yōu)選叔烷基多硫化物，如二叔丁基三硫化物和包括二叔丁基三硫化物的混合物(如，主要或全部由三、四和五硫化物組成的混合物)。其他有用的二烴基多硫化物的實(shí)例包括二戊基多硫化物、二壬基多硫化物、雙十二烷基多硫化物和二芐基多硫化物等。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含硫極壓劑含有至少25wt％的硫。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加至成品齒輪油中的所述EP劑的量將足以在成品齒輪油中提供至少1000ppm的硫，更優(yōu)選1000至20,000ppm的硫，最優(yōu)選2000至12,000ppm的硫。
用于本文時(shí)，術(shù)語“烴取代基”或“烴基”通常是指其本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的普通含義。特別地，其指這樣的基團(tuán)，即，基團(tuán)有一個(gè)碳原子直接連接到分子的其他部分并且該基團(tuán)主要具有烴特性。烴基的實(shí)例包括(1).烴取代基，即，脂肪族(如，烷基或烯基)，脂環(huán)族(如，環(huán)烷基，環(huán)烯基)取代基，和芳族、脂族和脂環(huán)族取代的芳香取代基，及環(huán)狀取代基，其中所述環(huán)通過分子的另一部分完成(例如，兩個(gè)取代基共同形成一個(gè)脂環(huán)基)；(2).取代的烴取代基，即，含有非烴基的取代基，在本發(fā)明文本中，這種非烴基不會(huì)改變占支配地位的烴取代基(如，鹵素(特別是氯和氟)，羥基，烷氧基，巰基，烷基巰基，硝基，亞硝基，和砜基)；(3).雜取代基，即這樣的取代基，其主要具有烴的性質(zhì)，同時(shí)，在本發(fā)明文本中，在由碳原子組成的環(huán)或鏈中含有不同于碳的原子。雜原子包括硫、氧、氮，并包括如吡啶基，呋喃基，噻吩基和咪唑基的取代基。
通常，烴基中每十個(gè)碳原子將出現(xiàn)不超過兩個(gè)，優(yōu)選不多于一個(gè)的非烴取代基；典型的是，烴基中不出現(xiàn)非烴取代基。
含磷耐磨劑(化合物b))本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物含有至少一種熱穩(wěn)定的含磷耐磨劑。適合的含磷耐磨劑包括油溶性胺鹽或磷酸酯的胺加成物，如美國專利5,354,484、5,763,372和5,942,470中所教導(dǎo)的。含磷耐磨劑還可為環(huán)戊二烯與硫代磷酸的反應(yīng)產(chǎn)物。
胺鹽或磷酸酯加成物可通過磷酸酯與氨或堿性氮化合物(如胺)的反應(yīng)制備。鹽可獨(dú)立地形成，然后可將磷酸酯的鹽加入潤(rùn)滑組合物中。
用于制備本發(fā)明胺鹽的磷酸酯可由下式表示
其中R1為氫或烴基，R2為烴基，兩個(gè)X基均為O或S。
制備含有(I)的組合物的優(yōu)選方法包括使至少一個(gè)具有通式ROH的羥基化合物與具有式P2X5的磷化合物反應(yīng)，其中R為烴基而X為O或S。此方式得到的含磷化合物是磷化合物的混合物，且根據(jù)所選磷反應(yīng)試劑的種類(即，P2O5或P2S5)，所述混合物通常是單和雙烴基取代的磷和/或二硫磷酸的混合物。
用于制備本發(fā)明磷酸酯的羥基化合物特征為分子式ROH，其中R為烴基。與磷化合物反應(yīng)的羥基化合物可以包括式ROH的羥基化合物的混合物，其中烴基R含有約1至30個(gè)碳原子。但是需要最終制得的取代的磷酸酯的胺鹽可溶于本發(fā)明潤(rùn)滑組合物中。通常，R基應(yīng)含有至少2個(gè)碳原子，通常是3至30個(gè)碳原子。
R基可為脂肪族或芳香族，如烷基、芳基、烷基芳基、芳基烷基和脂環(huán)族烴基?？捎玫氖絉OH的羥基化合物包括，例如，乙醇、異丙醇、正丁醇、戊醇、己醇、2-乙基-己醇、壬醇、十二烷基醇、硬脂醇、戊基酚、辛基酚、壬基酚、甲基環(huán)己醇、烷基化萘酚等。
優(yōu)選的醇ROH為脂肪醇，更特別是，含有至少約4個(gè)碳原子的伯脂肪醇。由此，可用于本發(fā)明的優(yōu)選的單羥基醇ROH包括戊醇、1-辛醇、1-癸醇、1-月桂醇、1-十四烷醇、1-十六烷醇、1-十八烷醇、油醇、亞油醇、亞麻仁醇、葉綠醇、蜂醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鯨蠟醇、硬脂醇和山俞醇。本發(fā)明也考慮市售的醇(包括混合物)，且這些市售的醇可含有少量未在此指出的醇，盡管未在此指出，但它們并不損害本發(fā)明的主要目的。
反應(yīng)中羥基化合物ROH與磷試劑P2X5的摩爾比范圍為約1∶1至約4∶1，優(yōu)選比例為3∶1。反應(yīng)可通過簡(jiǎn)單地將兩種反應(yīng)物在升高的溫度下混合進(jìn)行，如高于約50℃的溫度，一直到任意的試劑或希望的產(chǎn)品的組合物溫度。優(yōu)選，溫度介于約50℃和150℃之間，且最經(jīng)常低于約100℃。反應(yīng)可在溶劑存在下進(jìn)行，它有利于溫度的控制和反應(yīng)物的混合。溶劑可為任意的惰性流體物質(zhì)，兩種反應(yīng)物之一或者兩種都可溶于其中，或者產(chǎn)物在其中可溶。這樣的溶劑包括苯、甲苯、二甲苯、正己烷、環(huán)己烷、萘、乙醚、卡必醇、丁醚、二氧六環(huán)、氯苯、硝基苯、四氯化碳或氯仿。
上述反應(yīng)的產(chǎn)物是酸性的，但其化學(xué)結(jié)構(gòu)還不確切。然而有證據(jù)表明，產(chǎn)物是酸性磷酸酯的混合物，主要含有磷酸(或硫代-或二硫代磷酸)的單酯和雙酯，酯基是由醇ROH衍生來的。
本發(fā)明的胺鹽可以通過上述磷酸酯(如由分子式I代表的磷酸酯)與至少一種氨基化合物的反應(yīng)制備，所述氨基可為伯氨基或仲氨基。優(yōu)選，與取代的磷酸反應(yīng)形成胺鹽的胺是伯烴基胺，具有通式R′NH2，其中R′是含有高達(dá)約150個(gè)碳原子的烴基，且更經(jīng)常地為含有約4至約30個(gè)碳原子的脂肪族烴基。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，用于制備本發(fā)明胺鹽的烴基胺是在烴基中含有約4至約30個(gè)碳原子的伯烴基胺，更優(yōu)選在烴基中含有約8至約20個(gè)碳原子。烴基可以是飽和或不飽和的。飽和伯胺的代表例是已知為脂肪族伯脂肪胺、且市場(chǎng)上稱為“Armeen”伯胺(可得自AkzoNobel Chemicals，Chicago I11.)的那些。典型的脂肪胺包括烷基胺，如正己胺、正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、正十四烷基胺、正十五烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺(硬脂胺)等。這些Armeen伯胺有蒸餾級(jí)和工藝級(jí)。蒸餾級(jí)可提供更純的反應(yīng)產(chǎn)物，在使用工藝級(jí)胺的反應(yīng)中將形成希望的酰胺和酰亞胺。同樣適合的有混合脂肪胺，如Akzo的Armeen-C、Armeen-O、Armeen-OL、Armeen-T、Armeen-HT、Armeen-S和Armeen-SD。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物的胺鹽衍生自烷基含有至少約4個(gè)碳原子的叔脂肪伯胺。對(duì)于大部分而言，它們衍生自烷基總共具有少于約30個(gè)碳原子的烷基胺。
通常，叔脂肪伯胺是如下分子式表示的單胺
其中R″為含1至約30個(gè)碳原子的烴基。這種胺的實(shí)例有叔丁基胺、叔己基伯胺、1-甲基-1-氨基環(huán)己烷、叔辛基伯胺、叔癸基伯胺、叔十二烷基伯胺、叔-十四烷基伯胺、叔-十六烷基伯胺、叔-十八烷基伯胺、叔-二十四烷基伯胺、叔-二十八烷基伯胺。
本發(fā)明也可使用胺的混合物。此類胺混合物的例子有“Primene81R″，其為C11-C14叔烷基伯胺的混合物，和“Primene JM-T”，其為C18-C22叔烷基伯胺的類似的混合物(兩者均得自Rohm and Haas公司)。叔烷基伯胺及其制備方法為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知，因此，不需要進(jìn)一步的討論。用于本發(fā)明的叔烷基伯胺及其制備方法參見美國專利2,945,749，其在此方面的教導(dǎo)引入本文作為參考。
烴鏈含有烯烴不飽和度的伯胺也是非常有用的。因此，根據(jù)鏈的長(zhǎng)度，R′和R″基團(tuán)可含有一或多個(gè)烯烴不飽和度，通常每10個(gè)碳原子不多于一個(gè)雙鍵。代表性的胺為十二碳烯基胺、9-十四碳烯基胺、9-十六碳烯基胺、9-十八碳烯基胺、9，12-十八碳二烯基胺。這樣的不飽和胺也可以商品名Armeen獲得。
仲胺包括具有兩個(gè)上述烷基的二烷基胺，包括以Armeen-2C和Armeen-2HT名稱銷售的脂肪仲胺，還有混合的二烷基胺，其中R′是脂肪胺而R″為低級(jí)烷基(1-9個(gè)碳原子)，如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基等，或R″可以是帶有其他非反應(yīng)性或極性取代基(CN、烷基、烷氧羰基、酰胺、醚、硫醚、鹵素、亞砜、砜)的烷基，從而所述的基團(tuán)的烴特性基本不被破壞。脂肪族多胺二胺包括單或二烷基、對(duì)稱或非對(duì)稱的乙二胺、丙二胺(1，2或1，3)和與上述類似的多胺。適合的市售脂肪多胺可得自Akzo Nobel，商標(biāo)名為Duomeen。適合的多胺包括Duomeen C(N-可可基-1，3-二胺基丙烷)、Duomeen S(N-大豆烷基三亞甲基二胺)、Duomeen T(N-牛脂-1，3-二氨基丙烷)、或DuomeenOL(N-油基-1，3-二氨基丙烷)。
油溶性胺鹽可通過將上述磷酸酯與上述胺在室溫或高于室溫的溫度下混合制備。通常，在室溫下混合至多約一小時(shí)的時(shí)間足矣。與磷酸酯反應(yīng)以形成本發(fā)明鹽的胺量至少為每當(dāng)量磷酸約一當(dāng)量胺(基于氮)，當(dāng)量比通常為約1。
制備這種胺鹽的方法是公知的，在文獻(xiàn)中已有報(bào)道。參見，例如，美國專利2,063,629；2,224,695；2,447,288；2,616,905；3,984,448；4,431,552；5,354,484；Pesin等人在Zhurnal ObshcheiKhimii，第31卷，第8期，2508-2515頁(1961)的文章；和PCT國際申請(qǐng)公開號(hào)WO 87/07638。
或者，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，形成齒輪油濃縮物或調(diào)配齒輪油本身時(shí)，鹽可在酸性磷酸酯與上述胺混合時(shí)在原位形成。例如，用作防銹劑的伯烴基胺可加入到含酸性磷酸酯的齒輪添加劑濃縮物中以形成磷酸酯的胺鹽。
在成品潤(rùn)滑劑中含磷化合物的通常用量應(yīng)足以在其中提供約100至約500ppm的磷。
亞烷基胺摩擦改性劑(化合物c))在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，亞烷基胺摩擦改性劑是長(zhǎng)鏈烷基亞烷基胺。非限定性的此類摩擦改性劑是N-脂肪族烴基取代的三亞甲基二胺，其中N-脂肪族烴取代基是至少一個(gè)直鏈脂肪烴基，沒有炔不飽和度且具有約14至20個(gè)碳原子。摩擦改性劑化合物可以單一種類化合物使用或以不同種類這類化合物的混合物形式使用。摩擦改性劑化合物之間的主要差異在于落在上述集合之內(nèi)的具體烴取代基的組成。這種摩擦改性劑化合物的非限定性實(shí)例為N-油基-三亞甲基二胺。該化合物市售品為Akzo Chemical Company以商標(biāo)Duomeen-O提供的商品。其他適合的商品包括N-牛脂-三亞甲基二胺(Duomeen T)和N-可可基-三亞甲基二胺(Duomeen C)。
含有堿性氮的分散劑化合物(化合物d))用于本發(fā)明的含堿性氮的分散劑包括烴基琥珀酰亞胺；烴基琥珀酰胺；烴基取代的琥珀酸的混合酯/酰胺，通過由烴基取代的琥珀?；噭┲鸩椒磻?yīng)或與醇和胺、和/或氨基醇的混合物反應(yīng)而形成；烴基取代的苯酚、甲醛、多胺的Mannich縮合產(chǎn)物；如通過高分子量脂肪或脂環(huán)鹵代物與胺(如聚亞烷基多胺，及羥基取代的多胺，還有聚氧化烯多胺)反應(yīng)形成的胺分散劑。這些分散劑可單獨(dú)使用或以其混合物的形式使用。這些分散劑化合物適合的例子包括美國專利5,612,295所述或引用的那些，該專利的描述引入于此作為參考。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含堿性氮的分散劑可以是烴基琥珀酰亞胺，烴基琥珀酯-酰胺或多胺、甲醛和烴基酚的Mannich堿，其中烴取代基為加氫或未加氫的聚烯烴基，優(yōu)選為聚丙烯或異丁烯基，其數(shù)均分子量(由凝膠滲透色譜測(cè)量)為250至10,000，更優(yōu)選500至5,000，最優(yōu)選750至2,500。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，含堿性氮的分散劑化合物是聚烯烴酰胺亞烷基胺。
在一個(gè)非限定性優(yōu)選實(shí)施方案中，含堿性氮的分散劑包括烯基琥珀酰亞胺。用作本發(fā)明化合物d)的含堿性氮的分散劑化合物，其適合的市售來源包括，例如，聚丁烯基琥珀酰亞胺無灰分散劑，其作為Ethyl公司的HiTEC-633可商購獲得。其他適合的烯基琥珀酰亞胺包括美國專利5,612,295所述和確認(rèn)的，其描述引入于此作為參考。
多功能化合物雖然在本發(fā)明中，極壓化合物、耐磨化合物、摩擦改性化合物和分散劑化合物往往作為單獨(dú)的一類進(jìn)行描述，但應(yīng)理解為在本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物中可使用多功能化合物，它以單一類型化合物的形式賦予一或多種這些不同的功能。例如，有含硫和磷的化合物，它們可使?jié)櫥M合物具有耐磨和極壓效果。例如，此類中熱穩(wěn)定的含硫和磷的化合物包括雙環(huán)戊二烯和硫代磷酸的反應(yīng)產(chǎn)物，本文中也稱為雙環(huán)戊二烯二硫代酸酯。適用于制備耐磨劑的硫代磷酸具有以下通式 其中R為具有2至30個(gè)、優(yōu)選3至18個(gè)碳原子的烴基。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，R包括含有3至18個(gè)碳原子的烴基混合物。二硫代噻二唑是這類磷耐磨化合物的非限定性實(shí)例。
雙環(huán)戊二烯二硫代酸酯可通過將雙環(huán)戊二烯與二硫代磷酸在足以使硫代酸與雙環(huán)戊二烯反應(yīng)的溫度下混合一段時(shí)間而制備。典型的反應(yīng)時(shí)間范圍從30分鐘到6小時(shí)，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地確定適合的反應(yīng)條件。反應(yīng)產(chǎn)物可進(jìn)行傳統(tǒng)的反應(yīng)后處理，包括真空汽提和過濾。
其他適合的多功能含硫和磷的化合物包括磷取代的二巰基噻二唑，如美國專利4,107,168中所述的那些，其內(nèi)容引入于此作為參考。還有其它適合的多功能含硫和磷的化合物，包括含硫磷酸酯反應(yīng)產(chǎn)物，如美國專利5,443,744中所述的那些，其內(nèi)容引入于此作為參考。另外的適合的多功能含硫和磷的化合物包括至少一種含氮化合物、至少一種含磷化合物和至少一種含單或二硫化物的烷醇的反應(yīng)產(chǎn)物，如美國專利5,443,744中所述的那些，其內(nèi)容引入于此作為參考。另外適合的多功能含硫和磷的化合物包括如美國專利5,573,696所述，通過O，O-二烴基二硫代磷酸與具有20至30個(gè)碳原子的單環(huán)氧化物或其混合物或植物油環(huán)氧化物反應(yīng)，之后使反應(yīng)產(chǎn)物與五氧化二磷反應(yīng)以制備酸性磷酸酯中間物，再用至少一種胺中和所生成的產(chǎn)物而得的，該文獻(xiàn)的內(nèi)容引入于此作為參考。
稀釋油(化合物e))本發(fā)明的添加劑濃縮物優(yōu)選含有適合的稀釋劑。稀釋劑典型地以少量存在于濃縮物中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，其為具有適當(dāng)粘度的油性稀釋劑。這種稀釋劑可來自天然的或合成的來源，或是其混合物。優(yōu)選使用礦物油作為頂處理添加劑濃縮物的稀釋劑。礦物(烴的)油包括石蠟基、環(huán)烷基、柏油基及混合基油。合成油包括聚烯烴油(特別是加氫的α烯烴低聚物)、烷基化芳烴、聚烯烴氧化物、芳香酯和羧酸酯(特別是雙酯)等。稀釋劑可以是輕烴基基油，可以是天然的或合成的。
通常，稀釋劑在100℃的粘度范圍為約1至約40cSt，優(yōu)選在100℃為約2至約15cSt。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，稀釋油是在100℃時(shí)粘度為約6cSt的100中性礦物油。
潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ)油(原料油)用于形成本發(fā)明齒輪油的基礎(chǔ)油，也稱為基料，可為任何適合的天然或合成油或其混合物，前提是潤(rùn)滑劑具有適用于齒輪應(yīng)用的粘度?；A(chǔ)油的天然來源包括具有潤(rùn)滑粘度的、衍生自石油、瀝青砂、煤、頁巖等的烴油，以及天然油(如菜籽油等)。合成油原料包括例如聚α-烯烴油(PAO，如加氫或未加氫的α-烯烴低聚物)、加氫的聚烯烴、烷基化芳烴、聚丁烯、二羧酸酯的烷基酯、二羧酸酯的混合酯、多醇酯、聚乙二醇、聚苯基醚、碳酸或磷酸的烷基酯、聚硅酮、氟化烴油及其混合物。聚α-烯烴，例如，其在100℃典型的粘度范圍為2至約100cSt，優(yōu)選4至8cSt。它們可以是，例如，具有2至16個(gè)碳原子的支鏈或直鏈α-烯烴的低聚物，特定的例子包括聚丙烯、聚異丁烯、聚1-丁烯、聚1-己烯、聚1-辛烯和聚1-癸烯。包括均聚物、互聚物和混合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所用礦物油基料例如是通用的和溶劑精制的石蠟基中質(zhì)和輕質(zhì)原料、加氫精制的石蠟族中質(zhì)和輕質(zhì)原料、環(huán)烷基油、氣缸油等，包括直接使用油和攙合油。在一個(gè)更特別的實(shí)施方案中，可使用的合成基礎(chǔ)原料為例如聚α-烯烴與合成二酯的攙合物，其重量比(PAO∶酯)范圍為約95∶5至約50∶50。
基礎(chǔ)油粘度范圍通常為(但不需要總是)SAE50至約SAE250，更通常為約SAE70至約SAE140。
適合用于本發(fā)明的基料油可通過多種不同工藝制備，非限制性地包括蒸餾、溶劑精制、加氫處理、低聚、酯化和再精煉。例如，聚α-烯烴(PAO)包括α-烯烴加氫的低聚物，最重要的低聚方法是自由基法、齊格勒(ziegler)催化法和陽離子Friedel-Crafts催化法。
這些類型的基礎(chǔ)油中的一些由于其所具有的特定的性能，例如生物降解性、高溫穩(wěn)定性或不可燃性可以加以使用。在其他組合物中，出于易得性或低價(jià)考慮，優(yōu)選其他類型的基礎(chǔ)油。因此，技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，盡管在本發(fā)明潤(rùn)滑組合物中可使用多種上述基礎(chǔ)油，但它們?cè)诿恳环N應(yīng)用中并不必定彼此等價(jià)。
添加劑濃縮物配方本發(fā)明實(shí)施方案的添加劑濃縮物通常含有少量稀釋劑，其余的主要量由本文所述的主要添加劑組成，即，含硫極壓劑，含磷耐磨劑，亞烷基胺摩擦改性劑和含堿性氮分散劑化合物。通常，根據(jù)如下表I所示的一個(gè)實(shí)施方案，添加劑濃縮物包括如下濃度(重量百分比)的主要添加劑。
表I通常范圍 優(yōu)選范圍含硫極壓劑15-40％25-35％含磷耐磨劑10-40％25-35％亞烷基胺摩擦改性劑2-25％ 10-20％含堿性氮的分散劑化合物15-60％25-40％在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用含硫和磷的多功能化合物，如上述一或多種類型，其使用量為約25-80wt％，優(yōu)選約50-70wt％，同時(shí)賦予極壓和耐磨性能，用以代替產(chǎn)生這些相應(yīng)功能的單獨(dú)的化合物，組合物的其余部分與上述相同。
用于齒輪油時(shí)，添加劑濃縮物通常由稀釋劑和本文所述的另外的添加劑調(diào)配而成，以使其在100℃的動(dòng)力學(xué)粘度至少為12cSt。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，調(diào)配的添加劑濃縮物是均相的油溶性組合物。用于本文時(shí)，“油溶性”指所討論的物質(zhì)可溶解于或穩(wěn)定分散于基礎(chǔ)油中，其最小濃度至少滿足本文所述應(yīng)用的需要。優(yōu)選，物質(zhì)在基礎(chǔ)油中的溶解度或分散度超過該最小濃度。但是，該名詞不意味著該物質(zhì)必須以任何比例溶解或分散在基礎(chǔ)油中。
成品潤(rùn)滑劑配方本發(fā)明的成品潤(rùn)滑劑通常含有大量潤(rùn)滑粘度油和少量上述添加劑濃縮物。典型地，在齒輪油應(yīng)用中，潤(rùn)滑劑組合物將包含上述基礎(chǔ)油作為主組份。在一個(gè)實(shí)施方案中，成品潤(rùn)滑劑包含約90至約98wt％的基礎(chǔ)油，而油溶性添加劑濃縮物則占成品潤(rùn)滑劑的約10至約2wt％。在一個(gè)特定的非限定性實(shí)施方案中，油溶性添加劑濃縮物在成品潤(rùn)滑劑中的含量為約3.5至約6.0wt％，而基礎(chǔ)油則構(gòu)成成品潤(rùn)滑劑的剩余部分。
通常，成品潤(rùn)滑劑在基礎(chǔ)油原料中包括下表II所示的如下濃度(重量百分比)的主要添加劑。
表II通常范圍優(yōu)選范圍含硫極壓劑0.5-2.5％0.7-1.7％含磷耐磨劑0.2-2.0％0.5-1.3％亞烷基胺摩擦改性劑0.1-1.0％0.2-0.8％含堿性氮的分散劑化合物0.5-3.5％1.0-2.5％在另外一個(gè)實(shí)施方案中，使用如上所述的用于引入極壓和耐磨性質(zhì)的多功能含硫和磷化合物來代替用于引入這些功能的單獨(dú)化合物，上述多功能含硫和磷化合物的使用量為約0.7-2.5wt％，優(yōu)選約1.2-3.0wt％，與此同時(shí)，組合物的剩余部分仍與上述相同。
對(duì)于齒輪油應(yīng)用來說，潤(rùn)滑劑通常用基礎(chǔ)油和本文所述的其他添加劑進(jìn)行調(diào)配，使其在100℃具有至少12cSt的動(dòng)力學(xué)粘度。本發(fā)明潤(rùn)滑劑組合物可用添加劑濃縮物進(jìn)行頂處理以得到多功能的性能(即，同時(shí)具有工業(yè)的和汽車的應(yīng)用)。
本文中，“極壓化合物”通常指潤(rùn)滑物質(zhì)，它可以經(jīng)受齒輪齒上的重負(fù)載；“耐磨化合物”是一種物質(zhì)，其通常用于減少由于表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的從物體工作表面物質(zhì)的損失；“摩擦改性劑”或“摩擦改性”物質(zhì)通常指能夠加強(qiáng)油的性能以保持潤(rùn)滑能力的物質(zhì)；而“分散劑”通常指將分散的相在分散介質(zhì)中向不同方向分散的物質(zhì)。這些添加劑用在油中的量至少足以分別引入各自的性能。但是，可以理解，盡管本文所述各種添加劑偶而參考其所關(guān)聯(lián)的各種功能進(jìn)行描述，如上文所定義，但該功能可以是同一組份所貢獻(xiàn)或引入的其他功能中的一種，且以上定義不應(yīng)被解釋為將各種添加劑強(qiáng)制性地限定為單一功能。例如，本文中“摩擦改性”的亞烷基胺和含堿性氮的“分散劑”的性能是這些化合物提供的示例性的、非限定性的功能特性，且這些化合物在潤(rùn)滑組合物中共存時(shí)得到的協(xié)同作用不依賴于這些特性而是對(duì)這些特性的補(bǔ)充。
其他添加劑本發(fā)明成品潤(rùn)滑劑和添加劑濃縮物可含有少量的各種不同的其他傳統(tǒng)添加劑，以分擔(dān)其帶來的功能。它們包括例如消泡劑、破乳劑、抗氧劑、銅腐抑制劑、防銹劑、傾點(diǎn)下降劑、清洗劑、染料、金屬去活劑、補(bǔ)充摩擦改性劑和稀釋劑等等。但是，補(bǔ)充添加劑必須不干擾亞烷基胺摩擦改性劑和含堿性氮分散劑的抗腐蝕效果。
適用于本發(fā)明的消泡劑包括適當(dāng)粘度的硅油、單硬脂酸甘油酯、聚乙二醇棕櫚酸酯、三烷基單硫代磷酸酯、磺化蓖麻油酸酯、苯甲酰丙酮、甲基水楊酸酯、甘油單油酸酯、甘油雙油酸酯和聚丙烯酸酯。消泡劑的使用濃度通常最高為添加劑濃縮物的約1％。
可用的破乳劑包括烷基苯磺酸酯、聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、油溶性酸的酯等。這些添加劑的使用濃度通常最高為添加劑濃縮物的約3％。
銅腐抑制劑包括噻唑類、三唑類和噻二唑類。實(shí)例包括苯并三唑、甲苯三唑、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巰基苯并噻唑、2，5-二巰基-1，3，4-噻二唑、2-巰基-5-烴基硫代-1，3，4-噻二唑、2-巰基-5-烴基二硫代-1，3，4-噻二唑、2，5-雙(烴基硫代)-1，3，4-噻二唑、和2，5-雙(烴基二硫代)-1，3，4-噻二唑。優(yōu)選化合物是1，3，4-噻二唑，特別是2-烴基二硫代-5-巰基-1，3，4-噻二唑和2，5-雙(烴基二硫代)-1，3，4-噻二唑，它們中的大部分可得自市售商品。其他適合的銅腐抑制劑包括醚胺；聚環(huán)氧乙烷化化合物，如環(huán)氧乙烷化的胺，環(huán)氧乙烷化的酚和環(huán)氧乙烷化的醇；咪唑啉；等。參見，例如，美國專利3,663,561和4,097,387。其在濃縮物中典型的濃度最高為約3％。優(yōu)選銅腐抑制劑包括無灰二烷基噻二唑。市售無灰二烷基噻二唑的一個(gè)實(shí)例是HiTEC4313阻蝕劑，得自Ethyl Corporation。
適用于本發(fā)明實(shí)踐的二烷基噻二唑具有如下通式 其中R1是具有6至18個(gè)碳原子的烴取代基；R2是具有6至18個(gè)碳原子的烴取代基；且可與R1相同或不同。優(yōu)選，R1和R2有約9至12個(gè)碳原子，最優(yōu)選R1和R2各自有9個(gè)碳原子。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，也可使用式(I)二烷基噻二唑與單烷基噻二唑的混合物。這種單烷基噻二唑出現(xiàn)在取代基R1或R2為H的情況下。
齒輪油配方中可使用的抗氧劑包括酚化合物，胺，亞磷酸鹽，等。通常在濃縮物中至多為約5％的量足矣。本發(fā)明組合物可含有一或多種抗氧劑，例如，一或多種酚類抗氧劑，受阻酚抗氧劑，另外的硫化烯烴，芳香胺抗氧劑，仲芳香胺抗氧劑，硫化酚抗氧劑，油溶性銅化合物及其混合物。
適合的示例性化合物包括2，6-二叔丁基苯酚、叔丁基化苯酚的液體混合物、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、4，4′-亞甲基雙(2，6-二叔丁基苯酚)、2，2′-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、混合的亞甲基橋聯(lián)聚烷基苯酚、4，4′-硫代雙(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、N，N′-二仲丁基-p-亞苯基二胺、4-異丙基氨基聯(lián)苯基胺、烷基化聯(lián)苯基胺和苯基-α-萘基胺。
在胺類抗氧劑中，油溶性芳香仲胺；芳香仲單胺；及其他是適合的。適合的芳香仲單胺包括聯(lián)苯胺，含有1至2個(gè)烷取代基的烷基聯(lián)苯胺，其中各烷基含有至多約16個(gè)碳原子；苯基-α-萘胺，含有一或兩個(gè)烷基或芳烷基的烷基或芳烷基取代的苯基-α-萘胺，各烷基具有至多約16個(gè)碳原子；含有一或兩個(gè)烷基或芳烷基的烷基或芳烷基取代的苯基-α-萘胺，各烷基具有至多約16個(gè)碳原子，可得自Goodyear公司的商品名為“Wingstay100”及得自Uniroyal公司的商品的烷基化對(duì)苯二胺，及相似化合物。
酚類抗氧劑中，適合的化合物包括鄰-烷基化的酚化合物，例如，2-叔丁基酚、2，6-二叔丁基酚、4-甲基-2，6-二叔丁基酚、2，4，6-三叔丁基酚，和各種相似物和同族物或其混合物；一或多種部分硫化的酚類化合物，如美國專利6,096,695中所述，其公開內(nèi)容引入于此作為參考；美國專利3,211,652所述的亞甲基橋聯(lián)的烷基酚，其公開內(nèi)容引入于此作為參考。
抗氧劑可任選包括在完全調(diào)配的本發(fā)明成品潤(rùn)滑劑組合物中，濃度為約0.00至約5.00wt％，更優(yōu)選約0.01wt％至約1.00wt％。
防銹劑可用于本發(fā)明實(shí)踐中。它們可以是單一的化合物或化合物的混合物，具有抑制鐵金屬表面腐蝕的性質(zhì)。這樣的物質(zhì)包括油溶性單羧酸，如2-乙基己酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、二十二烷酸、蠟酸等，和油溶性多羧酸，包括二聚和三聚酸，如由妥爾油脂肪酸、油酸、亞油酸等制備的二聚或三聚酸。其他適合的防腐蝕劑包括烯基琥珀酸，其中烯基含有10或更多個(gè)碳原子如，例如，四丙烯基琥珀酸、十四烯基琥珀酸、十六烯基琥珀酸等；長(zhǎng)鏈α，Ω-二羧酸，分子量范圍為600至3000；及其他類似物質(zhì)。此類產(chǎn)品目前可得自各種商品來源如，例如，Humco Chemical Division ofWitco Chemical Corporation的商品名為HYSTRENE的產(chǎn)品和EmeryChemical公司商品名為EMPOL的二聚體和三聚體酸。另一類有用的酸性腐蝕抑制劑是烯基琥珀酸與醇(如聚乙二醇)的半酯，其中烯基具有8至24個(gè)碳原子。用于本發(fā)明特別優(yōu)選的防銹劑包括本文所述的作為磷酸酯鹽的胺部分的伯或仲胺化合物，及所述胺與其他上述防銹劑的混合物。當(dāng)磷酸酯的胺鹽用作本發(fā)明的含磷耐磨劑時(shí)，不需要向齒輪油配合物中添加額外的含胺防銹劑。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，伯和仲胺將向調(diào)配的齒輪油中引入40至125ppm的氮(以重量計(jì))，無論其被歸類于防銹劑，還是耐磨劑系統(tǒng)的一部分或者是兩者的結(jié)合。
也可包括補(bǔ)充的摩擦改性劑以提供例如有限的滑動(dòng)性能，或增強(qiáng)的positraction性能。這些摩擦改性劑通?？梢园ɡ绾f化合物，如羧酸鉬、鉬酰胺、硫代磷酸鉬和硫代氨基甲酸鉬等。其他適當(dāng)?shù)哪Σ粮男詣┌ㄖ景坊蛞已趸闹景?；脂肪族脂肪酰胺；乙氧基化的脂肪族醚胺；脂肪族羧酸；甘油酯；脂肪族羧酸?酰胺和脂肪咪唑啉；脂肪叔胺，其中脂肪族基團(tuán)通常包含約8個(gè)以上的碳原子，這樣使得該化合物適于油溶。同樣適合的是由一或多種脂肪族琥珀酸或酸酐與氨或其他伯胺反應(yīng)形成的脂肪族取代的丁二酰亞胺。
可以使用的稀釋劑包括本發(fā)明之前所述的類型，在此引入其作為參考。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物可以包含，或者選擇性地基本不含通用的無灰分散劑，如羧酸類無灰分散劑、曼尼希堿分散劑和對(duì)這些類型進(jìn)行后處理得到的分散劑，以及分散劑粘度指數(shù)改性劑和分散劑傾點(diǎn)下降劑。這些可以從本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物中消除的無灰分散劑包括聚胺丁二酰亞胺、烯基丁二酸與含1-20個(gè)碳原子和1-6個(gè)羥基的醇形成的酯和二酯、烯基丁二酸酯-酰胺混合物和曼尼希分散劑。
本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物適合于防止齒輪齒的成脊、齒面點(diǎn)蝕、蝕損、熔結(jié)、散裂和過度磨損，或者其他的表面損壞和有害沉積，并且在高扭矩條件下軸承滾柱不產(chǎn)生過度的磨損、點(diǎn)蝕或腐蝕。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，成品潤(rùn)滑劑可以具有不同的主要粘度級(jí)，這一粘度級(jí)是根據(jù)如SAE J306 Automotive Gear和LubricantViscosity Classification中所定義的ASTMD2983，用達(dá)到150000cp粘度的最高溫度表示。
本發(fā)明使用的術(shù)語“重量％”，除非另有陳述，意指所述組分占整個(gè)組合物重量的百分?jǐn)?shù)。
具體實(shí)施例方式
給出以下實(shí)施例來舉例說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不意味著局限于此。在以下實(shí)施例中，除非另外指明，份數(shù)為重量份數(shù)。
實(shí)施例制備一系列制劑來檢測(cè)各種添加劑對(duì)于油制劑的摩擦與腐蝕性能的影響。
潤(rùn)滑劑添加劑說明將各種不同的表面活性劑加入到工業(yè)油中來研究其對(duì)抗腐蝕、氧化穩(wěn)定性、和疲勞性能的影響。這些添加劑可以分成四大類極壓劑(EP)、耐磨化合物(AW)、摩擦改性劑(FM)和分散劑(DISP)。
在實(shí)施例中，檢測(cè)兩種EP化合物EP1，烯烴硫化物，具體而言是Ethyl公司的HiTEC-313；和EP2，烷基多硫化物，是Elf Atochem公司的TPS-44。
檢測(cè)了三種AW化合物AW1，烷基二硫代噻二唑，是Ethyl公司的HiTEC-4313；AW2，硫代磷酸烷基酯，是Ethyl公司的HiTEC-511T；AW3，硫代磷酸烷基酯與烷基胺的混合物，是Ethyl公司的HiTEC-833。
檢測(cè)了三種FM化合物FM1，長(zhǎng)鏈烷基磷酸酯，是Ethyl公司的HiTEC-059；FM2，二硫代氨基甲酸酯，是R.T.Vanderbilt有限公司的Molyvan-822；FM3，長(zhǎng)鏈烷基亞烷基胺，是Akzo化學(xué)公司的Duomeen-O。
也檢測(cè)了DISP化合物DISP1，聚烯烴酰胺亞烷基胺，Ethyl公司的HiTEC-633。
在實(shí)施例1中，成品油中EP1的存在濃度為1.33重量％。在實(shí)施例2-26中，EP、AW和FM在各個(gè)流體中的濃度分別是1.5、1.0和0.5重量％。在實(shí)施例11-18及23-26中，DISP在成品油中的存在濃度為1.0重量％。在所有其他的實(shí)施例中，添加劑的濃度列于實(shí)施例中。實(shí)施例中列出的所有油均在上述添加劑濃度下，在85∶15重量∶重量的PAO(BP油公司的Durasyn 168和Durasyn 174)與酯(Uniqema公司的Priolube-3970)的混合物中混合，成品油還包含0.45重量％的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)防銹/抗氧劑包裝，Ethyl公司的HiTEC-2590A。
測(cè)試方案使用Ball Rust Test(BRT)和改性DIN51802方法測(cè)定所制備的各種油制劑的耐腐蝕性能。在BRT中，將滾珠浸在油中。使飽和有酸性雜質(zhì)的空氣在49℃鼓泡通過油18小時(shí)。反應(yīng)18小時(shí)之后，將滾珠從受試油中取出，用光散射技術(shù)定量測(cè)量滾珠的腐蝕量。反射光的量記為平均灰度值(AGV)。新的未腐蝕的滾珠的AGV大約為140。全都腐蝕后滾珠的AGV結(jié)果低于20。耐腐蝕性能優(yōu)良的油，其AGV大于50。在改進(jìn)的DIN51802方法中，將兩個(gè)軸承洗滌、干燥并根據(jù)DIN51802冷卻，然后在室溫下浸到試驗(yàn)油中。在從軸承上排油1小時(shí)之后，將軸承置于SKF Emcor試驗(yàn)機(jī)中。之后使罩中充滿10毫升試驗(yàn)油和10毫升0.5％的NaCl溶液。此后使軸承在80rpm的速率下運(yùn)行164小時(shí)。試驗(yàn)后，對(duì)軸承的腐蝕進(jìn)行分級(jí)，0級(jí)相當(dāng)于沒有腐蝕，5級(jí)是給油打出的最差級(jí)別。在鹽水的存在下可以防止軸承腐蝕的油，其改進(jìn)的DIN51802測(cè)試結(jié)果為1或更低。在實(shí)施例中，對(duì)每一種流體給出兩個(gè)改進(jìn)的DIN51802結(jié)果，因?yàn)閷?duì)兩種軸承進(jìn)行了測(cè)試。油必須具有良好的BRT和可以接受的改進(jìn)的DIN51802性能。
下表中概括出了對(duì)各種不同的油制劑進(jìn)行的Ball Rust Test(BRT)和改進(jìn)的DIN51802方法的試驗(yàn)結(jié)果。為了進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為BRT數(shù)值結(jié)果大于50是可以接受的，改進(jìn)的DIN51802數(shù)值結(jié)果≤1是可以接受的。各種不同的運(yùn)行分組在不同的表中，以便可以在表明結(jié)果時(shí)提出相應(yīng)的對(duì)每一試驗(yàn)組結(jié)果的評(píng)述。表中，符號(hào)“-”意思是“無”。
表1

實(shí)施例1表明了含EP1的流體的BRT和改進(jìn)的DIN51802結(jié)果。從難以接受的低BRT和改進(jìn)的DIN51802結(jié)果可見，該流體的耐腐蝕性能非常差。實(shí)施例2-10表明了含有不同表面活性劑的油，這些表面活性劑可能會(huì)影響油的耐腐蝕性能。腐蝕結(jié)果被認(rèn)為“可以接受”的，在表中標(biāo)以“*”。在實(shí)施例2-10的油中使用的所有EP、AW和FM組合的BRT結(jié)果都非常差(AGV＜30)。只有實(shí)施例4、5、6和8的油分別具有可接受的改進(jìn)的DIN51802結(jié)果。
表2

實(shí)施例11-18表明加入分散劑不會(huì)改善含F(xiàn)M1或FM2的油的BRT性能。所有實(shí)施例11-18的油，其BRT結(jié)果均低于30，只有實(shí)施例12和18的油分別具有可接受的改進(jìn)的DIN51802結(jié)果。
表3

實(shí)施例19-22表明，使用FM3代替FM1或FM2會(huì)提高BRT結(jié)果。實(shí)施例19、20和21的油，其BRT結(jié)果分別大于40，而含F(xiàn)M1或FM2的流體，其BRT結(jié)果全部低于30(實(shí)施例2-18)。然而，只有實(shí)施例20的油具有可接受的BRT結(jié)果，但改進(jìn)的DIN51802結(jié)果卻很差。
表4

代表本發(fā)明實(shí)施方案的實(shí)施例23-26的這些結(jié)果表明，F(xiàn)M3和DISP1的組合得到的潤(rùn)滑油既具有可接受的BRT，又具有可接受的改進(jìn)的DIN51802耐腐蝕結(jié)果。
補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)對(duì)于實(shí)施例19-26的樣品油測(cè)試了其另外的性能，用來研究其在水中的耐腐蝕性、疲勞性能和氧化穩(wěn)定性能。為了進(jìn)行比較，用商購的、但不含本發(fā)明組合的EP、AW、FM和DISP添加劑的工業(yè)油添加劑包，在作為基礎(chǔ)油的PAO與酯的混合物中調(diào)制出兩種對(duì)比油。這些對(duì)比工業(yè)油命名為C1和C2。對(duì)C1來說，使用的添加劑包包括3wt％的HiTEC4313，9wt％的HiTEC833，和29wt％的HiTEC633，以及59wt％的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)防銹/抗氧劑包，HiTEC2590A，這些均是從Ethyl公司得到的。提到的前兩種組分是已知的耐磨化合物，而第三種則是已知的分散劑組分。這一對(duì)比油不含極壓化合物或摩擦改性劑。對(duì)于C2來說，使用的添加劑包包括72wt％的HiTEC313，4wt％的HiTEC4313和24wt％的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)防銹/抗氧劑包，HiTEC2590A，這些均是從Ethyl公司得到的。前兩種組分是已知的耐磨化合物，在C2的油中沒有加入分散劑或摩擦改性劑。這些對(duì)比添加劑包C1和C2加入到基礎(chǔ)油中的量分別是0.76wt％和1.85wt％。基礎(chǔ)油與實(shí)施例19-26中使用的基礎(chǔ)油相同。
也在更嚴(yán)酷的條件下研究了實(shí)施例19-26的油樣性能，其中每一試驗(yàn)油樣在試驗(yàn)之前都進(jìn)行了改性，使其中進(jìn)一步包括0.5wt％的蒸餾水。
補(bǔ)充試驗(yàn)方案使用PCS Instruments公司的High Frequency ReciprocatingRig(HFRR)測(cè)量邊緣摩擦系數(shù)。邊緣摩擦是在不銹鋼球與不銹鋼板之間測(cè)量的。將球在20Hz下在1毫米的路徑長(zhǎng)度下振蕩通過不銹鋼板，施加的負(fù)載是4.0N。測(cè)量在100℃下進(jìn)行。這些試驗(yàn)條件的選擇用于將試驗(yàn)過程中形成油膜的可能降到最小。與摩擦系數(shù)測(cè)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差列在適當(dāng)?shù)谋碇小?br> 使用光學(xué)干涉測(cè)量法測(cè)量接觸區(qū)域中油膜的形成。用于進(jìn)行這一測(cè)量的適當(dāng)?shù)姆椒▍⒁奐ohns ton G.等人的文章，“The Measurementand Study of Very Thin Lubricant Films In ConcentratedContacts”，Tribol.Trans.，34，187-194(1991)；Hamrock B.等人的文章，“Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication ofPoint ContactsPart III-Fully Flooded Results”，ASME J Lubr.Techn.，99(2)，264-276(1977)，其描述在此引入作為參考。
在該方法中，不銹鋼球與玻璃盤接觸。球與盤之間的負(fù)載大約為17N，這導(dǎo)致約0.5GPa的接觸壓。接觸壓使得球與盤彼此彈性適應(yīng)。將球浸于油中，并且當(dāng)球旋轉(zhuǎn)時(shí)，油被拉伸通過形成油膜的接觸區(qū)。在此記錄的膜厚是在100℃、夾帶速率為1.0米/秒的條件下測(cè)量的。與膜厚測(cè)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差列在適當(dāng)?shù)谋碇小?br> 使用壓力差向掃描量熱儀(PDSC)和ASTM D 2893氧化試驗(yàn)評(píng)價(jià)試驗(yàn)油的氧化穩(wěn)定性。參見例如Hsu S.等人，D.B.的“Evaluation ofAutomotive Crankcase Lubricants by Differential ScanningCalorimetry”，SAE論文號(hào)821252(1982)。在PDSC試驗(yàn)中，將0.8毫克樣品置于試驗(yàn)池中，用空氣加壓到100psi。試驗(yàn)池的溫度以10℃/小時(shí)的速率增加，直到檢測(cè)出放熱反應(yīng)。記錄該反應(yīng)的起始溫度。在D2893試驗(yàn)中，在95℃下將油氧化600小時(shí)，而不是標(biāo)準(zhǔn)的312小時(shí)，以便增加試驗(yàn)的嚴(yán)酷性。與新鮮及氧化油的動(dòng)態(tài)粘度一起，由D2893測(cè)定氧化油的膜厚與邊緣摩擦系數(shù)。
使用流體的邊緣摩擦、膜厚及耐腐蝕性能計(jì)算FZG點(diǎn)蝕試驗(yàn)的疲勞壽命。進(jìn)行這一計(jì)算的方法參見，例如Li S.等人的文章，“Investigation of Fatigue Modes In the FZG Pitting Test”，SAE論文號(hào)2003-01-3222(2003)，其描述在此引入作為參考。與預(yù)期點(diǎn)蝕壽命的計(jì)算相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差列在適當(dāng)?shù)谋碇小?br> 最后，以本發(fā)明先前所述的方式進(jìn)行Ball Rust Test(BRT)和改進(jìn)的DIN51802試驗(yàn)方法。
實(shí)施例19-26的油的耐腐蝕性能下表5表明對(duì)試驗(yàn)油測(cè)量的耐腐蝕性能。
表5

表5表明了含與不含0.5％蒸餾水的油的BRT試驗(yàn)結(jié)果。工業(yè)油(C1和C2)在不存在水時(shí)在BRT中不會(huì)控制腐蝕(這兩種流體的AGV均為26)。另一方面，實(shí)施例20、23、24、25和26的試驗(yàn)油尤其具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，如BRT試驗(yàn)結(jié)果所示。水的存在被認(rèn)為影響油在BRT試驗(yàn)防止腐蝕的能力。例如，對(duì)于實(shí)施例24的油來說，在不存在水的情況下，其AGV結(jié)果是125，而當(dāng)在油中加入水時(shí)，則為33。所有的試驗(yàn)油均形成穩(wěn)定的乳液，因?yàn)樵谂c水共混后立即形成乳液，并且在共混后乳液會(huì)保留數(shù)周。乳液的形成表明，油中的某些表面活性劑存在于水-油界面上。如果這些表面活性劑在BRT試驗(yàn)中保留在水-油界面上，則它們將不能增加在金屬球上用來防止腐蝕的成膜。
表5還示出了DIN51802試驗(yàn)軸承的銹蝕級(jí)別。對(duì)于每一種油來說有兩個(gè)結(jié)果，這是因?yàn)檫M(jìn)行了兩次DIN51802試驗(yàn)。兩種對(duì)比油C1和C2在DIN51802試驗(yàn)中性能很差(兩種油的銹蝕級(jí)別均為5)。相反，實(shí)施例的油所有的銹蝕級(jí)別均為2或以下。對(duì)于某些油(即實(shí)施例19、21和22)來說，BRT結(jié)果差(即，AGV低于45)，而DIN51802級(jí)別卻很好。BRT應(yīng)該是比DIN51802試驗(yàn)條件更嚴(yán)酷的試驗(yàn)，因?yàn)樵贐RT中向油中加入了強(qiáng)酸，而在DIN51802試驗(yàn)中僅向油中加入了鹽水。實(shí)施例25和26的油是在BRT試驗(yàn)中AGV控制最好、在DIN51802試驗(yàn)中銹蝕控制最好的實(shí)驗(yàn)油(在水的存在下或無水的情況下AGV大于40，DIN51802級(jí)別為1或更低)。
下表6表明了在不存在水的情況下，對(duì)對(duì)比工業(yè)油與實(shí)驗(yàn)油測(cè)定的膜厚與邊緣摩擦系數(shù)值。這兩種物理性能與BRT試驗(yàn)的AGV還用于計(jì)算FZG點(diǎn)蝕試驗(yàn)中預(yù)期的點(diǎn)蝕疲勞小時(shí)數(shù)，作為疲勞壽命的度量。結(jié)果示于下表6中。
表6

由表6結(jié)果可以看出，試驗(yàn)油的膜厚差別非常之小。實(shí)施例21和23的油所形成的膜在任意試驗(yàn)油中最厚(分別138納米和137納米)。試驗(yàn)油的邊緣摩擦系數(shù)有變化，這被認(rèn)為可能是由于它們用不同的表面活性劑(AW和EP)配制的緣故。
每種油邊緣摩擦與AGV結(jié)果的不同被認(rèn)為導(dǎo)致在表6所示的預(yù)期的點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)中形成差異。實(shí)施例19的油，邊緣摩擦系數(shù)最高(0.125，參見表6)而AGV很低(42，參見表5)，預(yù)期的點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)最差(57小時(shí)，參見表6)。實(shí)施例24的油，邊緣摩擦系數(shù)最低(0.075)而AGV很高(125)，卻具有最高的預(yù)期點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)(164小時(shí))。此外，還有幾種試驗(yàn)油，即實(shí)施例20、24和26，比起兩種對(duì)比油C1和C2來說，它們明顯具有更好的預(yù)期疲勞壽命(分別為164、154和154小時(shí))。
水對(duì)實(shí)施例19-26的膜厚、邊緣摩擦性能及疲勞壽命的影響下表7示出了在0.5％的水存在下，試驗(yàn)油的膜厚、邊緣摩擦系數(shù)及預(yù)期的點(diǎn)蝕疲勞小時(shí)數(shù)。
表7

對(duì)于除實(shí)施例24的油外的所有流體來說，水使得膜厚降低。例如，對(duì)比油C2的膜厚在不存在水時(shí)為138納米，在水存在下為106納米。當(dāng)在其中加入水時(shí)，這些流體的邊緣摩擦系數(shù)也有明顯的變化。當(dāng)向其中加入水時(shí)，實(shí)施例24的油的摩擦系數(shù)從0.075增加到0.087。相反，對(duì)于實(shí)施例23的油來說，摩擦系數(shù)由0.104降低到0.086。根據(jù)以上參考并指明的Li等人所述的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，膜厚降低，疲勞壽命應(yīng)該降低，摩擦降低，疲勞壽命應(yīng)該增加。因此，為了評(píng)價(jià)這些流體的性能，我們需要比較它們的預(yù)期疲勞壽命。除了預(yù)期疲勞壽命低的實(shí)施例19的油之外，所有的油當(dāng)向其中加入水時(shí)，其預(yù)期疲勞壽命均降低。在某些情況下水的效果是十分明顯的，例如，實(shí)施例20的油的預(yù)期疲勞壽命由不存在水時(shí)的154小時(shí)降低到水存在時(shí)的63小時(shí)。
實(shí)施例19-26的油的氧化穩(wěn)定性表8示出了在D2983試驗(yàn)前后，用PDSC和KV100測(cè)得的試驗(yàn)油的氧化起始溫度。
表8

除了實(shí)施例21和22的油之外，所有試驗(yàn)的風(fēng)力渦輪機(jī)油均比比較工業(yè)油C1和C2具有更高的氧化起始溫度。更重要的是，所有油的氧化起始溫度均高于230℃，這說明這些流體具有優(yōu)異的氧化控制，參見例如以上參考并指出的Hsu等人的出版物。表8示出了新鮮油和試驗(yàn)油在D2893試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的100℃動(dòng)態(tài)粘度(KV100)，以及試驗(yàn)過程中發(fā)生的KV100的增加百分比。對(duì)于實(shí)施例26的油來說，其KV100增加最多，為10％，這表明，甚至在嚴(yán)酷的條件下，所有的油也都能控制氧化。
雖然研究的所有油都能控制氧化，但油的氧化并不會(huì)影響它們的成膜與摩擦降低性能。
下表9示出了在D2983試驗(yàn)中氧化后油的膜厚、摩擦系數(shù)以及預(yù)期的疲勞壽命。本發(fā)明進(jìn)行的D2983試驗(yàn)運(yùn)行600小時(shí)，而不是典型的312小時(shí)。
表9

當(dāng)油氧化時(shí)，所有油的成膜性能均保持相同或降低。例如，新鮮油C1的膜厚為134納米(參見表6)，而氧化后C1的膜厚則為114納米。實(shí)施例24新鮮油的膜厚為127納米，但當(dāng)實(shí)施例24的油氧化后，則為124納米，這基本上與新鮮油的結(jié)果相等。當(dāng)油氧化時(shí)，油的摩擦性能提高或降低取決于流體中存在的添加劑。實(shí)施例24的油的摩擦系數(shù)在該油氧化時(shí)從0.075增加到0.098。相反，實(shí)施例25的油，其摩擦系數(shù)在該油氧化時(shí)卻從0.124降低到0.104。由氧化引起的膜厚與摩擦的變化導(dǎo)致大多數(shù)流體的預(yù)期疲勞壽命降低。實(shí)施例25的油是一例外，因?yàn)樵撚偷念A(yù)期點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)在氧化前后基本相等(分別為82小時(shí)對(duì)91小時(shí))，因?yàn)榕c預(yù)期點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)計(jì)算有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差在這些研究中為+/-10小時(shí)。
統(tǒng)計(jì)分析使用實(shí)施例19-26的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便對(duì)這些制劑中使用的EP、AW、和DISP的效果給以定量。統(tǒng)計(jì)分析使用的一般原則是線性回歸與對(duì)幾個(gè)獨(dú)立變量進(jìn)行回歸，例如參見Brownlee K.的文章，STATISTICAL THEORY AND METHODOLOGY IN SCIENCE ANDENGINEERING，John Wiley and Sons，Inc.，第11和13章，1960年，其描述在此引入作為參考。使用這些回歸分析，將含有每一添加劑的各種不同油的預(yù)期點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)平均，得到相對(duì)于各種添加劑的總平均值，并把這些值與其他添加劑的結(jié)果進(jìn)行比較。含有AW2的新鮮油的預(yù)期點(diǎn)蝕小時(shí)數(shù)的總平均值為143小時(shí)(參見表10中對(duì)AW2的結(jié)果)。類似地，可以計(jì)算出含有AW1、AW3和其他添加劑的油的總平均值，并示于表10中。表10的結(jié)果表明，(平均起來)，可以預(yù)計(jì)，含有AW2的新鮮油疲勞壽命將比AW1提高37小時(shí)(143-106)，比AW3提高73小時(shí)(143-70)。在含有雜質(zhì)水的油中，AW1和AW2的性能沒有什么差別，預(yù)計(jì)這些添加劑能比AW3提高約30小時(shí)的疲勞壽命。對(duì)于氧化后的油，預(yù)計(jì)AW2可以將疲勞壽命，相對(duì)于AW1來說提高30小時(shí)，相對(duì)于AW3來說，提高23小時(shí)。類似的比較表明，在新鮮油中EP1是優(yōu)選的，但是在含有水雜質(zhì)的油或氧化的油中，EP1和EP2的性能沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。同樣，在計(jì)算預(yù)期的疲勞壽命時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差為+/-10小時(shí)。最后，向油中加入分散劑，會(huì)將新鮮的、污染有水的和氧化的油的疲勞壽命分別提高29、22和33小時(shí)。
表10

表11中示出了另外的分析，其表明，對(duì)于含與不含分散劑且含F(xiàn)M1、FM2和FM3的油來說，就平均BRT結(jié)果而言，在FM3與DISP1之間存在協(xié)同效應(yīng)。這些平均結(jié)果是與實(shí)施例1中油的BRT進(jìn)行比較的。AGV測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為+/-5個(gè)單位。因此，對(duì)于含F(xiàn)M1或FM2的流體來說，平均BRT結(jié)果都不好或者基本上等于不含F(xiàn)M或分散劑的實(shí)施例1的BRT結(jié)果。此外，向含F(xiàn)M1或FM2的油中加入分散劑不會(huì)提高BRT結(jié)果。使用FM3將BRT結(jié)果提高了107％(54-26/26)。出人意料的是，一起使用FM3和DISP1會(huì)將BRT結(jié)果提高327％(111-26/26)。對(duì)于FM3和DISP1的組合來說，預(yù)期的BRT增加百分比為107％，這一增加僅針對(duì)FM3才觀察到，因?yàn)楫?dāng)與其他FM一起加入到流體中時(shí)，DISP1不會(huì)提高BRT結(jié)果。因此，由于FM3與DISP1的組合，在BRT結(jié)果方面有意想不到的提高。含有不同F(xiàn)M的油的平均結(jié)果示于下表11。
表11

關(guān)于下表12，制備并對(duì)實(shí)施例27-30的油進(jìn)行測(cè)試，它們代表本發(fā)明的實(shí)施方案。實(shí)施例27-30示出了有效的FM3和DISP1的不同濃度。在實(shí)施例23-26中，F(xiàn)M3和DISP1的濃度分別為0.5wt％和1.0wt％。因此，F(xiàn)M3與DISP1的比例為0.50。實(shí)施例27-30表明，F(xiàn)M3與DISP1的比例可以低達(dá)0.13，此時(shí)FM3與DISP1的組合依然有效。實(shí)施例23-30還表明，F(xiàn)M3與DISP1的組合可以與各種EP和AW化合物一起使用。
表12

工業(yè)實(shí)用性除了其他齒輪傳動(dòng)的裝置應(yīng)用，風(fēng)力渦輪機(jī)工業(yè)需要用于變速箱的改進(jìn)的潤(rùn)滑配方。本發(fā)明提供一種改進(jìn)的齒輪油，其對(duì)水穩(wěn)定，氧化穩(wěn)定，并且很好地適合于該應(yīng)用及其他齒輪傳動(dòng)的裝置、以及其他潤(rùn)滑劑與功能流體應(yīng)用場(chǎng)合。
上述公開中引用的各種專利與出版物的公開內(nèi)容就象它完全在此陳述那樣引入本發(fā)明中作為參考。
雖然為了解釋本發(fā)明的原理已經(jīng)完全闡明并敘述了優(yōu)選實(shí)施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與改變。
權(quán)利要求
1.一種添加劑濃縮物，其包括a)含有含硫化合物的極壓化合物；b)含有含磷化合物的耐磨化合物；c)含有亞烷基胺化合物的摩擦改性化合物；d)含有堿性氮的分散劑化合物；和e)稀釋油，其中a)、b)、c)和d)的任何化合物可以是相同或不同的化合物。
2.一種組合物，其包括a)含有含硫化合物的極壓化合物；b)含有含磷化合物的耐磨化合物；c)含有亞烷基胺化合物的摩擦改性化合物；d)含有堿性氮的分散劑化合物；和e)基礎(chǔ)油，其中a)、b)、c)和d)的任何化合物可以是相同或不同的化合物。
3.一種制備組合物的方法，其包括將以下組分共混a)基礎(chǔ)油；b)含有含硫化合物的極壓化合物；c)含有含磷化合物的耐磨化合物，該含磷化合物與含硫化合物相同或不同；d)含有亞烷基胺摩擦改性劑的摩擦改性化合物；和e)含有堿性氮的分散劑化合物。
4.一種潤(rùn)滑齒輪的方法，其包括使用權(quán)利要求2的組合物作為所述齒輪的潤(rùn)滑劑。
5.一種潤(rùn)滑的變速箱，其在變速箱中包括根據(jù)權(quán)利要求4的方法潤(rùn)滑的齒輪。
6.用權(quán)利要求2的組合物潤(rùn)滑的風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪組件。
7.一種潤(rùn)滑風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪組件的方法，其包括使用權(quán)利要求2的組合物作為所述齒輪組件的潤(rùn)滑劑。
全文摘要
具有改進(jìn)的耐腐蝕性能的潤(rùn)滑劑組合物，其包括含有含硫化合物的極壓化合物，含有含磷化合物的耐磨化合物，亞烷基胺摩擦改性化合物，含有堿性氮的分散劑化合物，和根據(jù)需要可應(yīng)用的稀釋劑或基礎(chǔ)油，其中除了稀釋劑或基礎(chǔ)油之外的任何化合物均可以相同或不同。這些潤(rùn)滑劑組合物提供改進(jìn)的耐腐蝕和疲勞性能，可延長(zhǎng)潤(rùn)滑部件，特別是在戶外場(chǎng)合使用的潤(rùn)滑部件的使用壽命。
文檔編號(hào)C10M169/02GK1624092SQ200410085959
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者M·T·德夫林, H·T·瑞安 申請(qǐng)人:雅富頓公司