專利名稱：齒輪油組合物、其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及適合用作潤滑劑，更具體地用作齒輪油的組合物。
背景齒輪油用于工業(yè)應(yīng)用以及移動設(shè)備例如汽車、拖拉機(jī)等等(統(tǒng)稱為“設(shè)備”)中。 當(dāng)在某些應(yīng)用中使用時(shí)，齒輪油作為移動部件(例如牽引驅(qū)動器)之間的油膜存在。在牽 引驅(qū)動器應(yīng)用中，動力通過齒輪油膜傳輸。在一些應(yīng)用(例如末級減速齒輪的準(zhǔn)雙曲面齒 輪)中，非常希望在齒輪間形成/保留厚油膜。油膜厚度增加到足夠水平可保護(hù)摩擦表面 不受損壞，大大提高齒輪和/或軸承疲勞壽命和載荷耐受性特性。牽引系數(shù)等于移動載荷所需的力除以該載荷。該系數(shù)數(shù)值表示潤滑劑膜被剪切的 容易程度。希望齒輪油具有低牽引系數(shù)，因?yàn)闋恳禂?shù)越低，由于潤滑劑剪切而耗散的能量 越少。除了具有低牽引系數(shù)之外，對于齒輪油重要的是具有高壓力-粘度系數(shù)。壓力粘 度系數(shù)(“PVC”)是指當(dāng)所有其它因素(材料、溫度、幾何結(jié)構(gòu)、速度、載荷)恒定時(shí)置于動 態(tài)載荷區(qū)處的油膜上的載荷(壓力)與該載荷處的油膜厚度(粘度)之間的關(guān)系。根據(jù)如 美國齒輪制造商協(xié)會(AGMA)信息表AGMA 925-A03中所提到的數(shù)學(xué)估算在特定條件組(彈 性流體動力學(xué)狀態(tài)，也稱作EHL或EHD狀態(tài))下齒輪油的壓力粘度系數(shù)對于油膜厚度是固 定值。希望齒輪油具有高PVC值。美國專利公布第2007/0027042號公開了齒輪油組合物，其包含兩種具有不同運(yùn) 動粘度的礦物基礎(chǔ)油和/或烴基合成油，一種在100°c下的運(yùn)動粘度為3. 5-7mm2/s，另一種 在100°C下的運(yùn)動粘度為20-52mm7s。美國專利公布第2007/0078070號公開了齒輪油組 合物，其包含至少一種II類基礎(chǔ)油料和至少一種低揮發(fā)性低粘度聚a烯烴基礎(chǔ)油料。仍然需要具有低牽引系數(shù)、高壓力-粘度系數(shù)和最佳膜厚度性質(zhì)的齒輪油組合 物。
發(fā)明概述—方面，本發(fā)明涉及齒輪油組合物，其包含a)含有至少一種聚a烯烴基礎(chǔ)油料 與在100°C下運(yùn)動粘度為3-120mm2/s且粘度指數(shù)為至少60的礦物油基礎(chǔ)油料的協(xié)同混合 物的基礎(chǔ)油；b) 0. 001-30wt %的至少一種添加劑，所述添加劑選自牽引降低劑(traction reducers)、分散劑、粘度改進(jìn)劑、降傾點(diǎn)劑、消泡劑、抗氧劑、防銹劑、金屬鈍化劑、極壓劑、 磨擦改進(jìn)劑和它們的混合物；其中所述聚a烯烴以使得所述齒輪油組合物在40%的滑動/滾動比下在15mm2/S下的牽引系數(shù)為0. 030或更低且在80°C、20牛頓載荷和1. lm/s滾動 速度下的壓力粘度系數(shù)為至少16. OGPa—1的協(xié)同量存在。另一方面，本發(fā)明涉及改善齒輪油的牽引系數(shù)性質(zhì)的方法，所述方法包括向通常 用于制備齒輪油的基礎(chǔ)油中加入?yún)f(xié)同量的至少一種聚a烯烴以使所述齒輪油在15mm2/s 下的牽引系數(shù)為0. 030或更低。在一個實(shí)施方案中，基于所述齒輪油組合物的總重量，加到 基礎(chǔ)油基料中的聚a烯烴的足夠量為5_48wt%。
附圖簡述

圖1為比較不同溫度下實(shí)施例1-5的齒輪組合物的壓力粘度系數(shù)的曲線圖。圖2為比較不同溫度下實(shí)施例1-5的齒輪組合物的膜厚度的曲線圖。
詳細(xì)描述除非另有陳述，否則以下術(shù)語將貫穿本說明書使用并將具有以下含義?！斑\(yùn)動粘度”為重力下流體的抗流動性的測量結(jié)果(以mm2/S為單位)，通過ASTM D445-06 測定?！罢扯戎笖?shù)”(VI)是一個實(shí)驗(yàn)的、無單位的數(shù)值，表示溫度變化對油的運(yùn)動粘度的 影響。油的VI越高，則其粘度隨溫度而變化的傾向就越低。粘度指數(shù)按ASTM D2270-04測定。冷啟動模擬器表觀粘度(CCS VIS)是以毫帕秒mPa. S為單位的測量值，用于測定 潤滑基礎(chǔ)油在低溫和高剪切條件下的粘性性質(zhì)。CCS VIS由ASTM D 5293-04測定?；A(chǔ)油的沸程分布，以wt %表示，是采用模擬蒸餾法(SIMDIS)按ASTM D 6352-04 “氣相色譜法測定沸程為174-700°C的石油餾出物的沸程分布”測定的。"Noack揮發(fā)度”是按油質(zhì)量定義的，以表示，當(dāng)油在250°C下加熱，以恒定的 空氣流將其帶出60分鐘時(shí)的損失量，按照ASTM D5800-05程序B測定。使用布氏粘度來確定冷溫操作期間潤滑劑的內(nèi)流體摩擦力，其可由ASTM D2983-04來測定?！皟A點(diǎn)”是測量在特定的小心控制的條件下基礎(chǔ)油樣品將要開始流動時(shí)的溫度，可 按ASTM D 5950-02對其進(jìn)行測定。“自燃溫度”是流體與空氣接觸時(shí)會自動點(diǎn)燃時(shí)的溫度，其可按ASTM 659-78進(jìn)行 測定。“牽引系數(shù)”是一個內(nèi)在的潤滑劑性能指標(biāo)，以摩擦力F與法向力N之無量綱的比 值表示，其中摩擦力是一種抵抗或阻礙滑動或滾動表面間的運(yùn)動的機(jī)械力。牽引系數(shù)可用 PCS儀器有限公司的MTM牽引測量系統(tǒng)來測定，該系統(tǒng)配有一個直徑19mm的拋光球(SAE AISI52100鋼)，其與一個直徑46mm的平坦拋光圓盤(SAE AISI 52100鋼)成22度角。鋼 球和圓盤獨(dú)立地在以下條件下測量3米/秒的平均滾動速度，滑動與滾動比為40%，和載 荷為20牛頓。滾動比的定義為球和盤之間滑動速度的差除以球和盤的平均速度，即滾動比 =(速度1-速度2)/((速度1+速度2)/2)。分子量通過ASTM D2503-92 (2002年重新核準(zhǔn))測定。所述方法使用蒸氣壓力的 熱電測量(VP0)。在樣品體積不足的情況下，可使用備選的ASTM D2502-04方法；且在使用該方法的地方，將其指出。密度通過ASTM D4052_96(2002再次核準(zhǔn))測定。將樣品引入振蕩試樣管中且結(jié) 合校準(zhǔn)數(shù)據(jù)使用由所述管質(zhì)量變化引起的振蕩頻率的變化來測定樣品密度。組分A-V類聚￡烯烴(“PA0”)基礎(chǔ)油基料的組分A為IV類基礎(chǔ)油或不同的IV 類基礎(chǔ)油的混合物。IV類基礎(chǔ)油料由聚a烯烴(“PA0”)組成，與對添加劑依賴性較小的 II類油和III類油的那些相比，其提供優(yōu)異的揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和傾點(diǎn)特性。PA0包含一類通過催化低聚(聚合成低分子量產(chǎn)物)線性a烯烴制造的烴，所述 線性a烯烴的典型范圍為1-辛烯到1-十二碳烯，但還可使用低級烯烴例如乙烯和丙烯的 聚合物，包括乙烯與高級烯烴的共聚物。高粘度PA0可通過在聚合催化劑(例如費(fèi)-托催 化劑，例如包括三氯化鋁、三氟化硼或三氟化硼與水、醇例如乙醇、丙醇或丁醇、羧酸或酯例 如乙酸乙酯或丙酸乙酯的絡(luò)合物)存在下使a-烯烴聚合來方便地制成。在一個實(shí)施方案中，所用的PA0主要為a-烯烴，也就是線性端位烯烴?！爸饕笔?指所述PA0含有約50摩爾％以上的a-烯烴。在另一實(shí)施方案中，所述PA0為高粘度PA0， 其包含a-烯烴的加氫聚合物或低聚物。所述a-烯烴包括但不限于C2至約C32 a-烯烴， 例如1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等等。在一個實(shí)施例中，所述PA0為選自聚-1-辛烯、 聚-1-癸烯和聚-1-十二碳烯中的a -烯烴。所述組合物中使用的PA0產(chǎn)品可具有寬范圍的粘度，從低粘度(100°C下約2mm2/ s)的高流動流體變化到在100°C下粘度超過1000mm2/S(CSt)的較高分子量的粘性物質(zhì)。在 一個實(shí)施方案中，PA0產(chǎn)品在40°C下具有40-500mm2/S(CSt)的粘度。在一個實(shí)施方案中，用 作組分A的PA0的粘度在40°C下大于或等于約80mm2/S且在100°C下小于或等于約20mm2/ s。在另一實(shí)施方案中，所述PA0基礎(chǔ)油料的運(yùn)動粘度在40°C下在80-110mm2/s范圍內(nèi)，且 其運(yùn)動粘度在100°C下為10-16mm2/s且粘度指數(shù)為140-160。在又一實(shí)施方案中，所述PA0 基礎(chǔ)油料為不同PA0的調(diào)和物，一種在40°C下具有30-60mm2/S的粘度且另一種在40°C下 具有300-600mm2/S的粘度，使得PA0調(diào)和物在40°C下具有100mm2/s的粘度。組分B-礦物油組分B為礦物油或礦物油混合物。所述礦物油可為鏈烷屬油和環(huán) 烷屬油中的任一種或它們的混合物。礦物油可通過對通過常壓蒸餾或真空蒸鎦原油生成的 潤滑油餾分進(jìn)行一種或多種精煉加工例如溶劑脫浙青、溶劑萃取、加氫裂解、溶劑脫蠟、催 化脫蠟、加氫精制、硫酸處理和粘土處理而得到。在一個實(shí)施方案中，用作組分B的礦物油可含有占所述齒輪油組合物總重量的 50wt%或更低的量的合成油例如聚-a -烯烴、乙烯-a -烯烴共聚物和酯基的合成油。在一個實(shí)施方案中，組分B為100°C下運(yùn)動粘度為3-120mm2/S且粘度指數(shù)為至少 60的礦物油(或礦物油和/或烴基合成油的調(diào)和物)。在另一實(shí)施方案中，組分B為100°C 下運(yùn)動粘度為2.3-3. 4mm2/s且由ASTM D 3238 (R2000)定義的％ Cp為70或更高的礦物油， ASTM D 3238為通過ndM方法計(jì)算石油的碳分布和結(jié)構(gòu)族分析的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。在又一實(shí) 施方案中，組分B為40°C下運(yùn)動粘度小于80mm2/s的基礎(chǔ)油基料，其包含以下各物的混合 物100°C下運(yùn)動粘度為3. 5-7mm2/s的“低粘度”礦物油和/或合成油；和100°C下運(yùn)動粘度 為20-52mm7s的“高粘度”基于礦物的油和/或烴基合成油。在一個實(shí)施方案中，所述基礎(chǔ)油基料含有足量的礦物油和PA0油使得所述基礎(chǔ)油 基料的運(yùn)動粘度在100°C下在10mm2/s與15mm2/s之間；運(yùn)動粘度在40°C下在95mm2/s與110mm2/s之間；且粘度指數(shù)在95與175之間。其它仵詵的組分摻入?yún)f(xié)同量的礦物油和 PAO油使得組合物具有低牽弓|系數(shù)而不需要現(xiàn)有技術(shù)中的牽弓|降低劑。然而，在一個實(shí)施方 案中，可將少量牽引降低劑(例如0.5-10wt% )摻入所述齒輪油組合物中。牽引降低劑的 實(shí)例包括ExxonMobil的Norpar 流體(包含正構(gòu)鏈烷烴)、Isopar 流體(包含異構(gòu)鏈烷 烴)、Exxsol 流體(包含脫芳構(gòu)化的烴流體)、Varsol 流體(包含脂族烴流體)和它們 的混合物。在一個實(shí)施方案中，所述齒輪油組合物包含0. 01_30襯％的一種或多種選自以下 各物的添加劑分散劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、降傾點(diǎn)劑、消泡劑、抗氧劑、防銹劑、金屬鈍化劑、 極壓劑、磨擦改進(jìn)劑等，以滿足多樣化的特性，例如與磨擦、氧化穩(wěn)定性、清潔度和消泡等有 關(guān)的特性。分散劑的實(shí)例包括基于聚丁烯基丁二酸酰亞胺、聚丁烯基丁二酸酰胺、苯甲基胺、 丁二酸酯、丁二酸酯-酰胺和其硼衍生物的分散劑。在使用時(shí)，通常以0. 05-7wt %的量采用 無灰分散劑。在一個實(shí)施方案中，所述分散劑選自多乙烯多胺(例如三乙烯四胺五胺)與 通過使分子量為約700-1400的聚烯烴與不飽和多羧酸或酸酐(例如馬來酸酐)反應(yīng)制得 的烴取代的酸酐的反應(yīng)產(chǎn)物。金屬清凈劑的實(shí)例包括含有鈣、鎂、鋇等的磺酸鹽、酚鹽、水楊酸鹽的金屬清凈劑。 在使用金屬清凈劑時(shí)，通常以0. 05-5wt%的量摻入。抗氧劑的實(shí)例包括但不限于胺基抗氧劑，例如烷基化的二苯胺、苯基-a-萘胺 和烷基化的苯基-X-萘胺；基于苯酚的抗氧劑，例如2，6-二叔丁基苯酚、4，4'-亞甲基 雙-(2，6-二叔丁基苯酚)和3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸異辛酯；基于硫的抗氧 劑，例如3，3'-硫代二丙酸二月桂酯；和二硫代磷酸鋅。在使用時(shí)，抗氧劑以0.05-5wt% 的量摻入。消泡劑任選可以10-100ppm的量摻入。消泡劑的實(shí)例包括但不限于二甲基聚硅氧 烷、聚丙烯酸酯和其氟衍生物和全氟聚醚。防銹劑可以0-30wt%的量使用。實(shí)例包括脂肪 酸、烯基丁二酸半酯、脂肪酸皂、烷基磺酸鹽、多元醇/脂肪酸酯、脂肪酸胺、氧化石蠟和烷 基聚氧乙烯醚。磨擦改進(jìn)劑可以0.05_5wt%的量摻入。實(shí)例包括但不限于基于有機(jī)鉬的化合物、 脂肪酸、高級醇、脂肪酸酯、硫化的酯、磷酸酯、酸性磷酸酯、酸性亞磷酸酯和磷酸酯的胺鹽。抗磨劑和/或極壓劑可以0. l_10wt%的量摻入。抗磨劑和/或極壓劑的實(shí)例包括 無金屬的含硫物質(zhì)，包括硫化烯烴、二烷基多硫化物、二芳基多硫化物、硫化的脂肪和油、硫 化脂肪酸酯、三硫酮(trithione)、硫化的C2_C8單烯烴低聚物、硫代磷酸化合物、硫化萜烯、 硫代氨基甲酸酯化合物、硫代碳酸酯化合物、亞砜、硫醇亞磺酸酯等等。其它實(shí)例包括無金 屬的含磷耐磨和/或極壓添加劑，例如磷酸的酯、磷酸和磷酸酯的胺鹽、和上述物質(zhì)的部分 和全部硫代類似物。在一個實(shí)施方案中，所述組合物包含作為抗磨劑的酸性磷酸酯，其中該 試劑具有式禮0 0 20斤(0)011，其中禮為氫或烴基且R2為烴基。降傾點(diǎn)劑可以0. 05_10wt%的量摻入。實(shí)例包括但不限于乙烯/乙酸乙烯酯共聚 物、氯化鏈烷烴與萘的縮合物、氯化鏈烷烴與苯酚的縮合物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙 烯、氯化蠟_萘縮合物、乙酸乙烯酯_富馬酸酯共聚物等等。在一個實(shí)施方案中，所述組合物還包含聚氧化亞烷基二醇、聚氧化亞烷基二醇醚和酯中的至少一種作為增溶劑，其量為10-25wt%。實(shí)例包括二元酸(例如鄰苯二甲酸、丁 二酸、烷基丁二酸、烯基丁二酸、馬來酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富馬酸或己二酸或亞油酸 二聚物)與醇(例如丁醇、己醇、2-乙基己醇、十二醇、乙二醇、二甘醇單醚或丙二醇)的酯； 和5-18個碳原子的單羧酸與多元醇(例如新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇 或三季戊四醇)的酯；聚氧化亞烷基二醇酯；和磷酸酯。在一個實(shí)施方案中，所述組合物還包含至少一種金屬鈍化劑，且有時(shí)具體為銅鈍 化劑。實(shí)例包括噻唑、三唑和噻二唑。所述噻唑和噻二唑的具體實(shí)例包括2-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。其它合 適的銅腐蝕抑制劑包括咪唑啉、上述物質(zhì)，等等。在一個實(shí)施方案中，所述組合物還包含至少一種粘度改進(jìn)劑，其量為 0. 50_10wt%。粘度改進(jìn)劑的實(shí)例包括但不限于聚甲基丙烯酸酯型聚合物、乙烯-丙烯共聚 物、苯乙烯_異戊二烯共聚物、水合苯乙烯_異戊二烯共聚物、聚異丁烯和它們的混合物的 集合。在一個實(shí)施方案中，所述粘度改進(jìn)劑為重均分子量為25，000-150, 000且剪切穩(wěn)定性 指數(shù)小于5的聚甲基丙烯酸酯與重均分子量為500，000-1，000，000且剪切穩(wěn)定性指數(shù)為 25-60的聚甲基丙烯酸酯的調(diào)和物。本發(fā)明的齒輪油組合物的特征在于具有使所述組合物具有低牽引系數(shù)、高壓 力-粘度系數(shù)和最佳膜厚度性質(zhì)的協(xié)同量的礦物基礎(chǔ)油料和PA0基礎(chǔ)油料。在一個實(shí)施方 案中，PA0基礎(chǔ)油料的該協(xié)同量為5-48wt% (基于所述齒輪油組合物的總重量)。在第二 實(shí)施方案中，PA0基礎(chǔ)油料的協(xié)同量為15-40wt%。在第三實(shí)施方案中，PA0基礎(chǔ)油料的協(xié) 同量為25-30wt%。在第四實(shí)施方案中，PA0基礎(chǔ)油料的協(xié)同量為至少40wt%。在第五實(shí) 施方案中，PA0基礎(chǔ)油料的協(xié)同量為10-35wt%。在一個實(shí)施方案中，所述齒輪油包含以下各物的調(diào)和物5-48wt% (基于所述齒 輪油組合物的總重量)的40°C下運(yùn)動粘度為70-120mm7S、100°C下運(yùn)動粘度為12-18mm2/S 且粘度指數(shù)為130-160的PA0基礎(chǔ)油料；和25-75襯％的40°C下運(yùn)動粘度為40-120mm2/S、 100°C下運(yùn)動粘度為8-14mm2/S且粘度指數(shù)為80-120的II類中性基礎(chǔ)油。ffil 在一個實(shí)施方案中，具有礦物基礎(chǔ)油與異構(gòu)化基礎(chǔ)油的協(xié)同組合的齒輪油 組合物在15mm2/S下的牽引系數(shù)為0. 030或更低，在80°C、20牛頓載荷和1. lm/s滾動速度 下壓力粘度系數(shù)大于15. OGPa-1且在80°C下膜厚度大于175nm。在另一實(shí)施方案中，所述齒 輪油組合物在90°C下膜厚度為至少160nm或在100°C下為130nm。在第三實(shí)施方案中，所述 齒輪油組合物在70-100°C范圍的溫度、20牛頓載荷和1. lm/s滾動速度下壓力粘度系數(shù)為 至少15. OGPa—1。在第四實(shí)施方案中，所述齒輪油組合物在15mm2/S下在40%的滑動/滾動 比下牽引系數(shù)為0. 030或更低。在一個用作汽車齒輪油的實(shí)施方案中，所述組合物符合指定粘度等級的SAE J306 規(guī)格。例如，根據(jù)SAE J-306的規(guī)格，20小時(shí)試驗(yàn)之后，SAE 90齒輪油的100°C (212° F) 下的測量粘度必須超過13. 5mm2/S。在又一實(shí)施方案中，所述組合物符合工業(yè)規(guī)格SAE J2360, API GL-5和API MT_1 和軍用規(guī)格MIL-PRF-2105E品質(zhì)水平中的至少一種。制備方法可將配制齒輪油組合物所用的添加劑個別或以各種次級組合形式調(diào)和
8到基礎(chǔ)油調(diào)和物中。在一個實(shí)施方案中，所有組分使用添加劑濃縮物(即添加劑加稀釋劑， 例如烴溶劑)同時(shí)調(diào)和。使用添加劑濃縮物帶來的好處是當(dāng)各成份以添加劑濃縮物形式合 并時(shí)提供了互容性。在另一實(shí)施方案中，所述組合物通過在適當(dāng)溫度例如60°C下混合基礎(chǔ)油與添加劑 直到均勻來制備。所述組合物可用于任何系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括含有任何種類的齒輪和滾動 零件軸承的零件或部件。在一個實(shí)施方案中，所述組合物用作潤滑工業(yè)齒輪例如直齒輪和 傘齒輪、螺旋齒輪和螺旋傘齒輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪、蝸桿等等的齒輪油。在另一實(shí)施方案中，所 述組合物用于汽車/移動設(shè)備應(yīng)用和部件中，包括飛行器推進(jìn)系統(tǒng)、飛行器變速裝置、風(fēng)輪 機(jī)齒輪、汽車驅(qū)動機(jī)構(gòu)、變速裝置、分動箱和汽車、卡車及其它機(jī)器中的差動器。在又一實(shí)施 方案中，所述組合物用于風(fēng)輪機(jī)、塑料擠出機(jī)齒輪箱和電力發(fā)電系統(tǒng)或紙張、鋼鐵、油品、紡 織、木材、水泥工業(yè)中使用的高載荷齒輪箱，等等。實(shí)施例。提供以下實(shí)施例作為本發(fā)明各方面的非限制性說明。除非另外指明，否 則實(shí)施例中的組分如下(且在表1中以wt%表示)RL0P 為得自 Chevron Corporation 的 Chevron 600R II 類重質(zhì)中性油。PA0 8 為從包括 Chevron Phillips 的各種來源作為 Synfluid PA0 8 cSt 商購 得到的高度支化的異鏈烷屬的聚a烯烴，其100°C下的運(yùn)動粘度為約7.8，40°C下的運(yùn)動粘 度為46. 6，粘度指數(shù)為138且傾點(diǎn)為-57°C。PA0 40 為從包括 Chevron Phillips 的各種來源作為 Synfluid PA0 40 cSt 商 購得到的高度支化的異鏈烷屬的聚a烯烴，其100°C下的運(yùn)動粘度為約40，40°C下的運(yùn)動 粘度為410，粘度指數(shù)為145且傾點(diǎn)為_34°C。添加劑X為從各種來源購得的工業(yè)齒輪含硫磷極壓添加劑。運(yùn)動粘度、折射指數(shù)和密度為使用本領(lǐng)域已知的方法測量的基礎(chǔ)油基料調(diào)和物 的性質(zhì)。所述實(shí)施例中齒輪油的牽引系數(shù)使用本領(lǐng)域已知的方法和設(shè)備測量/計(jì)算，例 如美國專利第6691551號中公開的牽引系數(shù)測量設(shè)備或Santotrac設(shè)計(jì)的用于在至少 300, OOOpsi的高壓下在彈性流體動力學(xué)(EHD)狀態(tài)下測量的Twin-Disc機(jī)。EHL膜厚度使用本領(lǐng)域已知的方法，例如美國齒輪制造商協(xié)會(AGMA)信息表AGMA 925公式65，進(jìn)行計(jì)算，其中EHL膜厚度根據(jù)元件的操作溫度確立。油膜厚度通過油對接觸 入口處表面的形狀、溫度和速度的反應(yīng)來測定。所述厚度強(qiáng)烈取決于夾帶速度和油粘度。壓 力-粘度系數(shù)(“PVC”)使齒輪油的EHL膜生成能力量化，其可通過已知方法測量。PVC可 通過使用高壓裝置評估作為壓力的函數(shù)的粘度直接測量，或通過以光學(xué)干涉儀測量膜厚度 間接測量。PVC為繪制粘度的對數(shù)與壓力的曲線的斜率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定向礦物油中協(xié)同加入至少一種PA0基礎(chǔ)油料有助于改善齒輪油 組合物的牽引系數(shù)，在15 °C下降低牽引系數(shù)至少10%，達(dá)到0. 030或更低，對于含有 25-75wt%的至少一種PA0基礎(chǔ)油料的組合物來說，其牽引系數(shù)值為0. 028或更低。數(shù)據(jù)確 定向現(xiàn)有技術(shù)中的齒輪油組合物的基礎(chǔ)油基料(例如含有礦物油的基礎(chǔ)油基料)中摻入 協(xié)同量的PA0基礎(chǔ)油料提供具有低牽引系數(shù)(例如0. 030或更低)和高壓力粘度系數(shù)或 PVC(例如在65°C或更高溫度即齒輪元件的典型溫度下大于15. 0)的所要最佳性質(zhì)的齒輪 油組合物。在一個實(shí)施方案中，加入過量PA0可提供降低的PVC值，其中含有50-75% PA0
9的組合物的PVC值小于可比的純PA0或純礦物組合物的PVC值。因此，在這些情況下觀察 到對抗效應(yīng)。 圖1和圖2為比較作為溫度的函數(shù)的齒輪油實(shí)施例的膜厚度(折射指數(shù)經(jīng)校正) 和壓力粘度系數(shù)的曲線。如圖1所示，基本由現(xiàn)有技術(shù)中的II類中性油組成的齒輪油組 合物展示相對緩和的PVC曲線，所述PVC曲線在100°C下展現(xiàn)向約14. OGPa—1或更低下降的 趨勢。基本由至少一種PA0基礎(chǔ)油料組成的齒輪油組合物展現(xiàn)60-70°C范圍內(nèi)比基于II 類的油低的PVC值；其PVC值在小于70°C下為約15GPa_i或更低，其PVC值在約60°C下為 14. 4GP8-1。如所述實(shí)施例中所示，合并現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)油與協(xié)同量的PA0基礎(chǔ)油料(例如75% RLOP 600R和25%PA0)引起60-100°C廣泛范圍中的PVC值顯著改善，在約80°C下該值大 于17. eGPa—1。并且，如所示，該組合物展示良好協(xié)同作用，在80°C和100°C下測量的PVC值 大于僅PA0基礎(chǔ)油或僅II類齒輪油的對應(yīng)值。并且，如所示，含有過量PA0的組合物展現(xiàn) 相反效應(yīng)。含有50%或更多PA0的組合物在80°C下展示比僅PA0基礎(chǔ)油或僅現(xiàn)有技術(shù)II 類齒輪油的相應(yīng)PVC值低的PVC值。對于含有少量II類中性基礎(chǔ)油和大量PA0基礎(chǔ)油料 (即25% RLOP 600R和75% PA0)的組合物觀察到最大對抗作用。所述組合物在60_80°C 范圍內(nèi)展現(xiàn)對抗地降低的PVC值。表1 出于本說明書和所附權(quán)利要求的目的，除非另外標(biāo)明，表達(dá)量、百分比或比例的所 有數(shù)和說明書和權(quán)利要求所用的其它數(shù)都應(yīng)理解為在所有情況下用術(shù)語“約”做修飾。因 此，除非有相反的明示，以下說明書和所附權(quán)利要求所列出的數(shù)值參數(shù)是近似值，可根據(jù)要 設(shè)法獲得的期望性質(zhì)和/或測量該值的儀器的精度而變動，因此包括用以測定所述值的設(shè) 備或方法的誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差。除非明確指出僅指供選物或供選物互相排斥，否則盡管公開 內(nèi)容提出僅指供選物和“和/或”的限定，但是權(quán)利要求書中使用術(shù)語“或”用以指“和/ 或”。詞語“一種”或“一個”當(dāng)在權(quán)利要求書和/或說明書中與術(shù)語“包含”組合使用時(shí)可 意謂“一種”，但它也符合“一種或多種”、“至少一種”和“一種或多于一種”的含義。此外， 本文公開的所有范圍是包含端點(diǎn)的并可以獨(dú)立組合。通常，除非另有說明，單數(shù)元素可以用 于復(fù)數(shù)意義且反之亦然，而不損失概括性。本文所用術(shù)語“包括”和其文字變體意指非限定 的，以使例舉出的條目不排除可取代或加入所列條目的其它類似條目。
權(quán)利要求
齒輪油組合物，包含a)基礎(chǔ)油，其包含至少一種聚α烯烴(PAO)基礎(chǔ)油料與在100℃下運(yùn)動粘度為3-120mm2/s且粘度指數(shù)為至少60的礦物基礎(chǔ)油料的混合物；b)0.001-30wt％的至少一種添加劑，所述添加劑選自牽引降低劑、分散劑、粘度改進(jìn)劑、降傾點(diǎn)劑、消泡劑、抗氧劑、防銹劑、金屬鈍化劑、極壓劑、磨擦改進(jìn)劑和它們的混合物；其中所述聚α烯烴基礎(chǔ)油料以使所述齒輪油組合物在40％的滑動/滾動比下在15mm2/s下的牽引系數(shù)為0.030或更低且在80℃、20牛頓載荷和1.1m/s滾動速度下的壓力粘度系數(shù)為至少15.0GPa-1的協(xié)同量存在。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中，基于所述齒輪油組合物的總重量，所述PA0基礎(chǔ)油料的 存在量為5-48wt %，且其中所述齒輪油在70-100°C的溫度范圍內(nèi)、20牛頓載荷和1. lm/s滾 動速度下的壓力_粘度系數(shù)為至少15. SGPa—1。
3.權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)的組合物，其中，基于所述齒輪油組合物的總重量，所述PA0 基礎(chǔ)油料的存在量為15-40wt%。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物，其中，基于所述齒輪油組合物的總重量，所述PA0 基礎(chǔ)油料的存在量為25-35wt%。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的組合物，其中所述齒輪油組合物在70-100°C的溫度范圍 內(nèi)、20牛頓載荷和1. lm/s滾動速度下的壓力粘度系數(shù)為至少16. OGPa—1。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物，其中所述齒輪油組合物在40%的滑動/滾動比下 在15mm2/s下的牽引系數(shù)小于0. 028。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的組合物，其中所述齒輪油組合物在40%的滑動/滾動比下 在15mm2/s下的牽引系數(shù)小于0. 026。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的組合物，其中所述齒輪油組合物在80°C下的膜厚度為至少 175nm。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的組合物，其中所述齒輪油組合物在100°C下的膜厚度為至 少 130nm。
10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的組合物，其中所述PA0基礎(chǔ)油料在40°C下的運(yùn)動粘度為 40-500mm2/so
11.權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的組合物，其中所述PA0基礎(chǔ)油料在100°C下的運(yùn)動粘度 為10-16mm2/S且粘度指數(shù)為140-160。
12.權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的組合物，其中所述礦物油在100°C下的運(yùn)動粘度為 2. 3-3. 4mm2/s 且由 ASTM D 3238 (R2000)定義的 ％ Cp 為 70 或更高。
13.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的組合物，其中所述礦物油為II類中性基礎(chǔ)油，其在40°C 下的運(yùn)動粘度為80-120mm2/S，在100°C下的運(yùn)動粘度為10-14mm2/S且粘度指數(shù)為80-120。
14.一種改善齒輪油組合物的牽引性質(zhì)的方法，所述方法包括向包含至少一種在 100°C下運(yùn)動粘度為3-120mm2/S且粘度指數(shù)為至少60的礦物油的基礎(chǔ)油基料中加入?yún)f(xié)同 量的至少一種聚a烯烴(PA0)基礎(chǔ)油料，以使所述齒輪油組合物在40%的滑動/滾動比 下在15mm2/S下的牽引系數(shù)為0. 030或更低，在80°C、20牛頓載荷和1. lm/s滾動速度下的 壓力粘度系數(shù)為15. 7或更高且在80°C下的膜厚度大于175nm，其中所述PA0基礎(chǔ)油料在 40°C下的運(yùn)動粘度為80-110mm2/s且在100°C下的運(yùn)動粘度為10-16mm2/s且粘度指數(shù)為
15.權(quán)利要求14的方法，其中，基于所述齒輪油組合物的總重量，至少一種聚a烯烴 (PA0)基礎(chǔ)油料的所述協(xié)同量為5-48wt%。
全文摘要
提供了齒輪油組合物。所述組合物包含礦物油基礎(chǔ)油料和聚α烯烴(PAO)基礎(chǔ)油料的協(xié)同調(diào)和物，使得所述油組合物在40％的滑動/滾動比下在15mm2/s下牽引系數(shù)為0.030或更低且在80℃、20牛頓載荷和1.1m/s滾動速度下壓力粘度系數(shù)為至少16.0。在一個實(shí)施方案中，基于所述齒輪油組合物的總重量，PAO基礎(chǔ)油料的協(xié)同量為5-48wt％。
文檔編號C10G71/00GK101855323SQ200880115874
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者A·G·希, T·米勒 申請人:雪佛龍美國公司