含有摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定混合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含有摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物，尤其是含有如下摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定組合物，所述摩擦改進(jìn)劑在使用它們的官能流體中具有有限的溶解度和/或有限相容性。特別地，本發(fā)明處理用于內(nèi)燃機(jī)中的官能流體，例如發(fā)動機(jī)油，和含有一個或多個酰胺官能團(tuán)的摩擦改進(jìn)劑，其中摩擦改進(jìn)劑以否則會導(dǎo)致組合物不穩(wěn)定和/或濁霧的含量存在于官能流體組合物中。
【專利說明】含有摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定混合物
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及含有摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物，尤其是含有如下摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定組合物，其中摩擦改進(jìn)劑在使用它們的官能流體中具有有限的溶解度和/或有限相容性。
[0003]摩擦改進(jìn)劑和它們對各種官能流體的重要性是已知的。然而，由于它們與使用它們的官能流體的溶解度和/或相容性問題，許多摩擦改進(jìn)劑僅可以以有限的方式使用。許多摩擦改進(jìn)劑，尤其是含有酰胺基團(tuán)的那些，在官能流體如發(fā)動機(jī)油和齒輪油中具有有限的溶解度。這些摩擦改進(jìn)劑在以其溶解度和/或相容性極限以上的水平使用時，可隨著時間而從官能流體組合物中出來和/或?qū)е陆M合物顯示出濁霧或渾濁。
[0004]這些是流體生產(chǎn)和混合方法以及該領(lǐng)域中的嚴(yán)重問題。例如，官能流體添加劑廠商會出售性能化學(xué)品的均勻添加劑包，然后可將其加入基油中以得到最終潤滑劑，所述潤滑劑又在儲罐、筒、罐和塑料容器中出售以將潤滑劑最終供給待潤滑的設(shè)備。為保持確保最終潤滑劑或任何其它官能流體在使用它的設(shè)備中的性能，濃縮物和潤滑劑必須在這些步驟中保持均勻。換言之，存在的所有添加劑必須與與它接觸的和/或找到它的各種材料中的每一種相容，從添加劑包至濃縮物至最終流體。該嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)極大地限制了許多添加劑(包括本文所討論的摩擦改進(jìn)劑)的選擇和有效處理含量。這些摩擦改進(jìn)劑可提供給官能流體改進(jìn)的性能，但不廣泛使用和/或不以最佳水平使用，因?yàn)樘砑觿┎粷M足上述溶解度和/或相容性要求。
[0005]在本領(lǐng)域中，隨著時間而析出一種或多種組分的官能流體組合物不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，除非將它們在使用以前良好地混合，或者可通過與使用官能流體的設(shè)備締合的過濾器除去。官能流體的霧度和/或不透明度可作為流體的濁度測量，其通常視為組合物不穩(wěn)定的信號，或者可在分離和/或組分析出的早期階段。由于性能和美學(xué)相關(guān)原因，這類情況是官能流體組合物中不想要的。這一現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生了對各種摩擦改進(jìn)劑的使用的限制，例如有效最大處理率的限制。
[0006]沒有對這些摩擦改進(jìn)劑使用的這些溶解度和/或相容性限制，可實(shí)現(xiàn)更大的性能和設(shè)備保護(hù)，包括例如潤滑劑或潤滑的設(shè)備件如發(fā)動機(jī)、自動變速器、齒輪組件等的延長壽命。還可實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性和粘度穩(wěn)定性。取決于當(dāng)以常規(guī)方式輸送時從相容性或溶解度觀點(diǎn)看更有效但否則不合適的化學(xué)品的選擇，更大的性能甚至可以以更少量的化學(xué)品以及更大量實(shí)現(xiàn)。
[0007]需要含有更高量的摩擦改進(jìn)劑同時仍保持穩(wěn)定和/或清澈的官能流體組合物。特別需要如上所述以否則會導(dǎo)致組合物不穩(wěn)定和/或濁霧的含量包含含有酰胺基團(tuán)的摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物如發(fā)動機(jī)油組合物。本發(fā)明組合物和方法克服了這些約束條件，因此容許以否則不可能的含量使用這些摩擦改進(jìn)劑，同時仍保持官能流體組合物的穩(wěn)定性和/或透明度。
[0008]發(fā)明概沭
[0009]發(fā)現(xiàn)了官能流體組合物，其可含有高量的摩擦改進(jìn)劑，特別是在使用它們的官能流體組合物中具有有限溶解度和/或相容性的摩擦改進(jìn)劑，從而容許在這些官能流體組合物中使用更高量的這類摩擦改進(jìn)劑，同時保持總組合物的穩(wěn)定性、透明度和/或相容性。
[0010]本發(fā)明提供一種組合物，所述組合物包含:(a)介質(zhì)，其可包含溶劑、官能流體或其組合；和(b)摩擦改進(jìn)劑組分，其包含含有一個或多個酰胺官能團(tuán)的化合物且不完全可溶于介質(zhì)中；和(C)穩(wěn)定組分，其可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)，或者可能更精確地，(b)在(a)和(b)的組合中的溶解度與(b)在(a)中的溶解度相比改進(jìn)，其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個供氫基團(tuán)、至少一個受氫基團(tuán)和至少一個烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不被多于8個共價鍵和離子鍵隔開。組分(b)和(C)可以以平均直徑小于IOym的分散顆粒的形式存在于組分(a)中。 [0011]本發(fā)明提供本文所述組合物，其中總組合物的濁度與不含(C)穩(wěn)定組分的相同組合物相比改進(jìn)，如通過視覺透明度評定(例如下表1-3中所示)或者較低的JTU和/或NTU值所定義。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物具有100的最大JTU和/或NTU值。
[0012]本發(fā)明還提供制備如本文所述清澈且穩(wěn)定組合物的方法，所述方法包括步驟:(I)將組分(b)和(C)加入組分(a)中；和(II)將各組分混合使得組分(b)和(C)的顆粒具有小于10 μ m的平均直徑，或者在一些實(shí)施方案中，單獨(dú)組分(b)的顆粒具有小于10 μ m的平均直徑，或者在其它實(shí)施方案中更尤其是，不多于10重量％的顆粒具有大于0.5 μ m的直徑。另外，組分(b)可以以最小量，例如不少于0.15重量％存在于總組合物中。
[0013]本發(fā)明還提供本文所述增容劑和組合物改進(jìn)含有本文所述摩擦改進(jìn)劑的組合物的溶解度和/或相容性和/或穩(wěn)定性的用途。
[0014]發(fā)明詳沭
[0015]下面通過非限定性闡述描述各個優(yōu)選特征和實(shí)施方案。
[0016]本發(fā)明提供組合物、方法和用途，其容許某些摩擦改進(jìn)劑用于官能流體組合物中而不產(chǎn)生不穩(wěn)定的、不清澈的和/或濁霧組合物，所述摩擦改進(jìn)劑否則不能使用，和/或不能以本發(fā)明所容許的含量使用。
[0017]可使用本發(fā)明組合物和方法的官能流體的類型可包括:齒輪油、變速器用油、水力流體、發(fā)動機(jī)油、二沖程循環(huán)油、金屬加工流體、燃料等。在一個實(shí)施方案中，官能流體為發(fā)動機(jī)油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為齒輪油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為變速器用油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為水力流體。在另一實(shí)施方案中，官能流體為燃料。
[0018]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明不包括使用輸送裝置，例如用于容納摩擦改進(jìn)劑并使它與它待加入其中的官能流體接觸的裝置。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明不包括凝膠組合物或固體組合物的使用，其中這類組合物緩慢釋放一種或多種組分到官能流體中。而本發(fā)明提供通過使用各組分的組合將摩擦改進(jìn)劑并入官能流體中的方式，其產(chǎn)生具有高含量摩擦改進(jìn)劑，同時仍穩(wěn)定、清澈和/或無濁霧的官能流體。
[0019]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供更穩(wěn)定、更清澈和/或更少濁霧的組合物，與除了缺少一種或多種組分外與本發(fā)明組合物相同的組合物相比。在一些實(shí)施方案中，缺少的組分為穩(wěn)定組分。在其它實(shí)施方案中，與除了缺少本發(fā)明穩(wěn)定組分外與本發(fā)明組合物相同的組合物相比，本發(fā)明組合物具有更低的濁度。在這些實(shí)施方案中的一些中，組合物的濁度表示為視覺透明度評定，例如表1-3中的，或者JTU和/或NTU值。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物具有100、90或甚至80的最大JTU和/或NTU值。[0020]JTU和NTU值可根據(jù)US EPA方法180.1測量。測量JTU和NTU值也可不經(jīng)任何進(jìn)一步稀釋的在 Jackson Turbidity Units(JTl^tJ)中使用 Monitek Modell51 池度計測量
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[0021]介質(zhì)
[0022]本發(fā)明組合物包含介質(zhì)。該介質(zhì)可以為溶劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合。 [0023]合適的溶劑包括脂族烴、芳族烴、含氧組合物或其混合物。含氧組合物可包括醇、酮、羧酸的酯、二醇和/或聚二醇，或其混合物。合適的溶劑還包括具有潤滑粘度的油、石腦油、甲苯、二甲苯或其組合。具有潤滑粘度的油可包括天然油、合成油或其混合物。具有潤滑粘度的油可以為API (American Petroleum Institute)組I1、II1、IV、V基油或其混合物。市售脂族烴溶劑或稀釋劑(以包含具有潤滑粘度的油)的實(shí)例為可由Petrochem Carless得到的 Pilot?140 和 Pilot?299 和 Pilot?900，Petro-Canada?100N、Nexbase?、Yubase?，和4~6cSt 聚(α -稀經(jīng))。
[0024]合適的官能流體包括以上列出的官能流體中的任一種，包括這類流體的混合物。在許多實(shí)施方案中，官能流體或用作介質(zhì)的其它材料含有除下文詳細(xì)描述的組分(b)和(C)外的其它添加劑。這些其它添加劑更詳細(xì)地描述于下文中。
[0025]在本發(fā)明一個實(shí)施方案中，介質(zhì)和/或總組合物基本不含或不含選自如下的至少一員:硫、磷、硫酸鹽灰及其組合，在其它實(shí)施方案中，燃料組合物含有少于20ppm、少于15ppm、少于IOppm,或者少于Ippm的選自如下的至少一員:硫、磷、硫酸鹽灰及其組合。
[0026]在一個實(shí)施方案中，介質(zhì)和穩(wěn)定組分可以為類似的材料。即相同類型的材料可執(zhí)行兩種組分的功能，例如當(dāng)本發(fā)明為濃縮物的形式時，存在的介質(zhì)可充當(dāng)穩(wěn)定組分，反之亦然。然后可將該濃縮物作為頂處理和/或添加劑包加入官能流體中，產(chǎn)生穩(wěn)定且均勻的官能流體，否則其在不存在穩(wěn)定劑組分/介質(zhì)材料下會渾濁或不相容。
[0027]摩擦改講劑
[0028]本發(fā)明組合物包含摩擦改進(jìn)劑組分。摩擦改進(jìn)劑組分可包含至少一種摩擦改進(jìn)劑，所述摩擦改進(jìn)劑在使用它的介質(zhì)和/或官能流體中不完全可溶和/或相容。不完全可溶和/或相容意指該摩擦改進(jìn)劑不保持溶解和/或懸浮于加入它的流體中，導(dǎo)致流體顯現(xiàn)出濁霧和/或渾濁，具有沉降物或其任何組合。在一些實(shí)施方案中，摩擦改進(jìn)劑導(dǎo)致使用它的流體具有濁霧外觀或固體析出，或者80、90或甚至100以上的NTU和/或JTU值。在一些實(shí)施方案中，該流體為官能流體組合物，例如最終潤滑劑或添加劑濃縮物。
[0029]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明摩擦改進(jìn)劑可以在低濃度下與流體可溶和/或相容，但在較高濃度下變得較不可溶和/或相容。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)以或多于0.1,0.15,0.2、0.3,0.5或1.0重量％的濃度存在于流體中時，如上文所定義，適用于本發(fā)明中的摩擦改進(jìn)劑不完全可溶和/或相容。
[0030]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明摩擦改進(jìn)劑包含含有一個或多個酰胺官能團(tuán)的化合物。合適的摩擦改進(jìn)劑包括下式表示的化合物:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.組合物，其包含: (a)介質(zhì)，其包含溶劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合；和 (b)摩擦改進(jìn)劑組分，其包含含有一個或多個酰胺官能團(tuán)的化合物且不完全可溶于介質(zhì)中；和 (C)穩(wěn)定組分，其可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)； 其中組分(b)和(C)或者(b)單獨(dú)地以平均直徑小于10 μ m的分散顆粒的形式存在于組分(a)中；且 其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個供氫基團(tuán)、至少一個受氫基團(tuán)和至少一個烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不會被多于8個鍵隔開，其中所述鍵包含共價鍵和離子鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中組分(C)穩(wěn)定組分包含: (i)季鹽，其包含(a)與(b)的反應(yīng)產(chǎn)物:(a)具有叔氨基的烴基取代化合物，(b)適于將(a)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑，其中季銨化劑選自二烷基硫酸酯、芐基齒、烴基取代的碳酸酯；烴基環(huán)氧化物與酸的組合或其混合物； (?)聚酯季銨鹽，其可衍生自含有叔氨基的聚酯與適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑的反應(yīng)； (iii)聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物，其由式[Y-C0[0-A-C0]n-Zr-R+]mpX『表示，其中Y為氫、烴基或取代烴基，A為二價烴基,η為1-100,m為1-4, q為1_4且p為整數(shù)使得pq=m,Z為通過氮原子與羰基連接的二價橋聯(lián)基團(tuán)，！為O或1，R+為銨基團(tuán)且Xr為陰離子； (iv)如下制備的高分子量聚醚胺:使一單位含羥基烴基化合物與2或更多單位氧化丁烯反應(yīng)以形成聚醚中間體，并通過使聚醚中間體與胺或與丙烯腈反應(yīng)并將聚醚中間體與丙烯腈的反應(yīng)產(chǎn)物氫化而將聚醚中間體胺化； (v)鏈烷醇胺取代苯酚，其中苯酚含有烴基取代基； (vi)低分子量酰化氮化合物，其衍生自烷基琥珀酸酐和鏈烷醇胺； (vii)水楊酸的脂肪胺鹽； 或其任何組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中用于制備季鹽的具有叔氨基的烴基取代化合物包括: (1)烴基取代酰化劑與具有能夠與所述?；瘎┛s合的氧或氮原子的化合物的縮合產(chǎn)物，且所述縮合產(chǎn)物進(jìn)一步具有叔氨基； (2)具有至少一個叔氨基的聚烯烴取代胺； (3)具有叔氨基的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物，所述曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物由烴基取代苯酚、醛和胺的反應(yīng)制備； (4)含有叔氨基的聚酯； 或其任何組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物式中的A為完全飽和的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中高分子量聚醚胺由式R(OCH2CHR1)xA表示，其中R為C6-C30烷基或C6-C3tl烷基取代苯基#為乙基；x為5-50的數(shù)；A為-OCH2CH2CH2NH2或-NR2R3,其中R2和R3獨(dú)立地為氫、烴基，或-(R4NR5)yR6,其中R4為具有2_10個碳原子的亞烷基，R5和R6獨(dú)立地為氫或烴基，y為1-7的數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物，其中總組合物的濁度與不含(c)穩(wěn)定組分的相同組合物相比有改進(jìn)，如較低的JTU和/或NTU值所定義的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的組合物，其中(b)摩擦改進(jìn)劑組分包含下式表示的化合物:
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的組合物，其中摩擦改進(jìn)劑進(jìn)一步包含衍生自羥基羧酸的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的組合物，其中摩擦改進(jìn)劑進(jìn)一步包含油基酒石酰亞胺、硬脂基酒石酰亞胺、酒石酸2-乙基己酯或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的組合物，其中總組合物中組分(b)的量為至少0.5重量％。
11.制備清澈且穩(wěn)定的組合物的方法，所述組合物包含: (a)介質(zhì)，其包含溶劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合；和 (b)摩擦改進(jìn)劑組分，其包含含有一個或多個酰胺官能團(tuán)的化合物且不完全可溶于介質(zhì)中；和(C)穩(wěn)定組分，其可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)； 所述方法包括步驟: 1.將組分(b)和(C)加入組分(a)中，其中組分(b)以不少于0.15重量％的含量存在于總組合物中； I1.將各組分混合使得組分(b)以平均直徑小于10μ m的分散顆粒的形式存在于組分(a)中；且 其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個供氫基團(tuán)、至少一個受氫基團(tuán)和至少一個烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不被多于8個鍵隔開，其中所述鍵包含共價鍵和離子鍵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中組分(c)穩(wěn)定組分包含: (i)季鹽，其包含(a)與(b)的反應(yīng)產(chǎn)物:(a)具有叔氨基的烴基取代化合物，(b)適于將(a)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑，其中季銨化劑選自二烷基硫酸酯、芐基齒、烴基取代的碳酸酯；烴基環(huán)氧化物與酸的組合，或其混合物； (?)聚酯季銨鹽，其可衍生自含有叔氨基的聚酯與適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑的反應(yīng)； (iii)聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物，其由式[Y-C0[0-A-C0]n-Zr-R+]mpX『表示，其中Y為氫、烴基或取代烴基，A為二價烴基,η為1-100,m為1-4, q為1_4且p為整數(shù)使得pq=m,Z為通過氮原子與羰基連接的二價橋聯(lián)基團(tuán)，！為O或1，R+為銨基團(tuán)且Xr為陰離子； (iv)如下制備的高分子量聚醚胺:使一單位含羥基烴基化合物與2或更多單位氧化丁烯反應(yīng)以形成聚醚中間體，并通過使聚醚中間體與胺或與丙烯腈反應(yīng)并將聚醚中間體與丙烯腈的反應(yīng)產(chǎn)物氫化而將聚醚中間體胺化； (V)鏈烷醇胺取代苯酚，其中苯酚含有烴基取代基； (vi)低分子量?；衔?，其衍生自烷基琥珀酸酐和鏈烷醇胺； (vii)水楊酸的脂肪胺鹽； 或其任何組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12中任一項(xiàng)的方法，其中所得混合物的透明度與不含(c)穩(wěn)定組分的相同組合物相比有改進(jìn)，如通過較低的JTU和/或NTU值所定義的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)的方法，其中(b)摩擦改進(jìn)劑組分包含下式表示的化合物:
【文檔編號】C10L10/18GK103649279SQ201280025640
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月26日
【發(fā)明者】J·D·伯林頓, P·E·莫熱, D·C·阿特爾斯, S·L·巴特利 申請人:盧布里佐爾公司