過堿性摩擦改進(jìn)劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供烴基取代胺與衣康酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物如N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮的多用途過堿性金屬鹽，和在潤(rùn)滑組合物中使用它的方法。將N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮過堿化可提供給化合物改進(jìn)的摩擦改進(jìn)性能以及賦予化合物多功能，即化合物可在潤(rùn)滑組合物中充當(dāng)摩擦改進(jìn)劑以及例如清凈劑、抗磨劑或特壓劑和分散劑。包含過堿性N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮的潤(rùn)滑組合物優(yōu)選意欲用于潤(rùn)滑機(jī)械裝置如自動(dòng)或手動(dòng)變速器的方法中。然而，預(yù)期該化合物可用于發(fā)動(dòng)機(jī)油潤(rùn)滑劑和任何其它類官能流體中。
【專利說明】過堿性摩擦改進(jìn)劑及其使用方法
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及用于流體如自動(dòng)變速器用油(ATF)、手動(dòng)變速器用油(MTF)、牽引用油、連續(xù)變速器用油(CVT)、雙離合自動(dòng)變速器用油、農(nóng)用拖拉機(jī)用油和發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑的添加劑，以及發(fā)動(dòng)機(jī)油的添加劑領(lǐng)域。
[0003]在其中存在由于希望降低重量和提高變速器額定轉(zhuǎn)矩而驅(qū)使的快速工程變化的自動(dòng)變速器市場(chǎng)中，希望具有高靜態(tài)摩擦系數(shù)以改進(jìn)離合器保持和起動(dòng)能力的自動(dòng)變速器用油。連續(xù)滑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換離合器和起動(dòng)離合器，例如對(duì)自動(dòng)變速器用油(ATF)施加嚴(yán)格的摩擦要求。該流體必須具有良好摩擦相對(duì)于滑動(dòng)速度的關(guān)系，或者在車輛中會(huì)發(fā)生稱為抖動(dòng)的討厭現(xiàn)象。變速器抖動(dòng)為滑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器離合器中常常發(fā)生的自我刺激振動(dòng)態(tài)，也稱為“粘滑現(xiàn)象”或“動(dòng)摩擦振動(dòng)”。流體和材料體系的摩擦特征與變速器的機(jī)械設(shè)計(jì)和控制組合決定變速器對(duì)抖動(dòng)的敏感性。所測(cè)量的摩擦系數(shù)(μ)相對(duì)于滑動(dòng)速度(V)的圖，通常稱為μ-V曲線顯示與變速器抖動(dòng)有關(guān)。理論和實(shí)驗(yàn)支持該μ-V曲線的具有正至輕微負(fù)斜率的區(qū)域與變速器用油的良好防抖動(dòng)性能有關(guān)。容許車輛操作而不振動(dòng)或抖動(dòng)的流體認(rèn)為具有良好“防抖動(dòng)”性能。該流體應(yīng)經(jīng)其使用壽命保持那些特征。車輛中的防抖動(dòng)性能的長(zhǎng)壽命通常稱為“防抖動(dòng)耐久性”。變速摩擦試驗(yàn)儀(VSFT)測(cè)量相對(duì)于滑動(dòng)速度的摩擦系數(shù)，其模擬變速箱離合器中發(fā)現(xiàn)的速度、載荷和摩擦材料，并與實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的性能有關(guān)。該程序很好地證明于文獻(xiàn)中；例如參見Society of AutomotiveEngineersPublication#941883 ο
[0004]高靜態(tài)摩擦系數(shù)和雙正斜率的組合要求通常與極好地描述于專利文獻(xiàn)中的傳統(tǒng)ATF摩擦改進(jìn)劑技術(shù)不相容。許多常用摩擦改進(jìn)劑導(dǎo)致低靜態(tài)摩擦系數(shù)且不具有對(duì)充分使用而言在正斜率上足夠的耐久性。
[0005]對(duì)于手動(dòng)變速器，同步器為任何手動(dòng)齒輪箱的多個(gè)重要組件之一。提高性能、降低變換力(提高變換質(zhì)量)和使齒輪 間能量損耗最小化是新一代同步器系統(tǒng)的主要目的。黃銅系統(tǒng)的能力改進(jìn)和所形成燒結(jié)椎體的引入容許現(xiàn)有同步器設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)地再設(shè)計(jì)成更有效的設(shè)計(jì)(參見Hoerbiger and C0.Engineering Report32)。同步器材料變得更多樣以包括材料如碳。這可包括來自石墨或燒結(jié)石墨、材料至機(jī)織碳纖維或紙類材料的多種基質(zhì)。這些體系的摩擦傾向可改變，因此摩擦改進(jìn)劑選擇可能是關(guān)鍵的。需要再配制手動(dòng)變速器潤(rùn)滑油的化學(xué)以使這些設(shè)計(jì)能夠保持同步器系統(tǒng)中足夠的摩擦并保護(hù)這些部件以防磨損。
[0006]許多常用摩擦改進(jìn)劑產(chǎn)生低靜態(tài)摩擦系數(shù)且不具有對(duì)實(shí)際使用而言足夠的耐久性。傳統(tǒng)上，清凈劑(有機(jī)酸的過堿性金屬鹽，例如磺酸鹽、酚鹽或水楊酸鹽等)用于ATF和MTF配制劑中。另外，常規(guī)齒輪油或手動(dòng)變速器用油通常包含化學(xué)組分，例如活性硫和表面活性胺有機(jī)磷酸鹽。盡管作為提供特壓潤(rùn)滑的添加劑是優(yōu)異的，這些添加劑以常用量單獨(dú)地產(chǎn)生太大的摩擦降低，同時(shí)還不充分保護(hù)摩擦表面以防磨損或腐蝕磨損。盡管這些添加劑提供給總配制劑益處，它們除了增加成本外，還增加了潤(rùn)滑劑配制的復(fù)雜性。許多摩擦改進(jìn)劑在添加劑包中時(shí)可能具有有限的溶解度，因此它對(duì)高度可溶性摩擦改進(jìn)劑有益，同時(shí)保持或者使它的摩擦改進(jìn)和抗磨優(yōu)點(diǎn)更好。[0007]存在描述用于實(shí)現(xiàn)該性能的一類摩擦改進(jìn)劑技術(shù)的專利，例如US5，750，476，Nibert等人，1998年5月12日。
[0008]描述用于保持正μ Λ或防抖動(dòng)特征的技術(shù)的其它專利文獻(xiàn)包括US5，858，929，Sumiejski等人，1999年I月12日。這些可使用金屬清凈劑，和摩擦改進(jìn)劑的組合。
[0009]Teqjui等人在ΕΡ0976813中公開了手動(dòng)變速器齒輪箱的高同步嚙合耐久性性能和齒輪保護(hù)。提出金屬清凈劑作為所需組分如過堿性水楊酸鹽，磺酸鈣顯示于對(duì)比例中。
[0010]美國(guó)專利4，512，903，Schlicht等人，1985年4月23日公開了由單-或多羥基-取代脂族單羧酸和伯胺或仲胺制備的酰胺用作減摩劑。
[0011]PCT公開W004/007652，Adams等人，2004年I月22日公開了在自動(dòng)變速器中提供良好摩擦性能的流體組合物，其具有:(a)衍生自羧酸與氨基醇的反應(yīng)的摩擦改進(jìn)劑，該摩擦改進(jìn)劑含有至少兩個(gè)烴基，和(b)分散劑。
[0012]美國(guó)專利4，886，612，Higaki等人，1989年12月12日公開了包含各種產(chǎn)品中的
至少一種的潤(rùn)滑油，所述各種產(chǎn)品可以為具有以下結(jié)構(gòu)的各種咪唑啉或i唑啉:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.烴基取代胺與衣康酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物的過堿性金屬鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的過堿性金屬鹽，其中反應(yīng)產(chǎn)物包括N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮及其酯或鹽，其中N-取代基包括具有至少約8個(gè)碳原子的烴基或含雜原子烴基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的過堿性金屬鹽，其中取代基包括具有約8至約24個(gè)碳原子的烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的過堿性金屬鹽，其中取代基包括含有至少一個(gè)氮原子的基團(tuán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求4的過堿性金屬鹽，其中取代基包括具有一個(gè)或多個(gè)氨基的基團(tuán)，其中所述取代基的至少一個(gè)氨基進(jìn)一步被至少一個(gè)具有約8至約20個(gè)碳原子的烷基取代。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的過堿性金屬鹽，其中使所述取代基中的至少一個(gè)氨基與二巰基噻二唑或二巰基噻二唑的衍生物反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的過堿性金屬鹽，其中所述鹽具有通過ASTMD2896測(cè)量，基于無油為約10至約500mg KOH/g的TBN。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的過堿性金屬鹽，其中金屬包括鈣或鎂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的過堿性金屬鹽，其中將所述鹽碳酸化。
10.包含具有潤(rùn)滑粘度的油 和根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的過堿性金屬鹽的潤(rùn)滑劑組合物。
11.通過向其中供入根據(jù)權(quán)利要求10的潤(rùn)滑劑而潤(rùn)滑機(jī)械裝置的方法。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中機(jī)械裝置包括自動(dòng)變速器或手動(dòng)變速器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中機(jī)械裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物在官能流體中作為添加劑的用途。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的用途，其中添加劑選自摩擦改進(jìn)劑、抗磨劑和清凈劑中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C10M133/44GK103814011SQ201280045614
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月21日
【發(fā)明者】E·J·塞登, D·J·薩科曼多, R·J·威克曼, J·R·布朗, M·G·法赫米 申請(qǐng)人:盧布里佐爾公司