作為潤(rùn)滑劑的摩擦改進(jìn)劑的油溶性聚氧化丁烯聚合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及一種潤(rùn)滑劑組合物。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種含有基礎(chǔ)油 和作為摩擦改進(jìn)劑添加劑的聚氧化丁烯聚合物的潤(rùn)滑劑組合物，其中聚氧化丁烯聚合物和 基礎(chǔ)油可溶于彼此中。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)開(kāi)發(fā)提供低摩擦且在用于汽車和工業(yè)潤(rùn)滑劑行業(yè)兩者的設(shè)備中高效節(jié)能的潤(rùn) 滑劑的增加的興趣為跨越現(xiàn)今潤(rùn)滑劑行業(yè)的宏觀趨勢(shì)。減小摩擦的一種重要方式為在潤(rùn)滑 劑組合物中使用摩擦改進(jìn)劑添加劑。已進(jìn)行大量研究以探究跨越潤(rùn)滑劑行業(yè)的摩擦改進(jìn)添 加劑的性能和作用機(jī)制。在這段時(shí)間內(nèi)，研究表面的摩擦工具極大地增強(qiáng)我們對(duì)添加劑如 何表現(xiàn)的理解。研究人員已顯示摩擦可以通過(guò)使添加劑吸附或反應(yīng)于金屬表面上以形成薄 的低剪切強(qiáng)度膜而在邊界潤(rùn)滑條件下減小。此外，這些添加劑中的一些可以混合潤(rùn)滑狀態(tài) 對(duì)摩擦具有顯著效應(yīng)。
[0003] 摩擦改進(jìn)添加劑化學(xué)物質(zhì)的兩個(gè)實(shí)例為有機(jī)摩擦改進(jìn)劑和有機(jī)-鉬化合物。前者 通常為基于羧酸、胺、酯和醇基團(tuán)的長(zhǎng)鏈極性化合物。實(shí)例包括甘油單油酸酯、油酰胺、硬脂 酸和三羥甲基丙烷酯。這些化合物傾向于經(jīng)由其極性頭吸收到表面上，且親脂性尾垂直于 表面對(duì)準(zhǔn)而起作用。在潤(rùn)滑劑組合物中使用這些材料存在一些實(shí)際挑戰(zhàn)。舉例來(lái)說(shuō)，如果 水進(jìn)入到潤(rùn)滑劑中，那么酯易于水解。已知含胺材料引起彈性體不相容性問(wèn)題。已知如油 酰胺的酰胺具有高度的表面活性特征且可能導(dǎo)致乳液形成。羧酸可以與金屬反應(yīng)而形成有 時(shí)并非所需的羧酸鹽。
[0004] 當(dāng)配制潤(rùn)滑劑時(shí)，高度希望所有添加劑，包括摩擦改進(jìn)劑可溶于組合物中。此類 可溶性優(yōu)選地在廣泛溫度和其它條件范圍內(nèi)維持，以便使得能夠裝運(yùn)、儲(chǔ)存這些組合物和/ 或延長(zhǎng)其使用期限。
[0005] 在無(wú)當(dāng)前添加劑的缺點(diǎn)，如水解不穩(wěn)定性的情況下提供顯著摩擦改進(jìn)益處，且還 易于可溶于潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)油中的潤(rùn)滑劑添加劑將對(duì)于潤(rùn)滑劑行業(yè)高度有益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 我們現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)如本文所述的聚氧化丁烯聚合物充當(dāng)用于潤(rùn)滑劑的極好摩擦改進(jìn) 劑添加劑。確切地說(shuō)，已發(fā)現(xiàn)選擇如本文中所述的具有介于800到1200g/mol范圍內(nèi)的數(shù) 目平均分子量且由一元醇引發(fā)劑制備的聚氧化丁烯聚合物在性能上顯著優(yōu)于另外具有較 低或較高分子量或由非一元醇引發(fā)劑制備的類似材料。有利地，聚氧化丁烯聚合物也可溶 于烴基礎(chǔ)油中。
[0007] 此外，本發(fā)明材料性能優(yōu)于常規(guī)酯基摩擦改進(jìn)劑且提供具有大于酯的水解穩(wěn)定性 的外加益處，因此使其更耐受可能存在于潤(rùn)滑劑組合物中的水。
[0008] 因此，在一個(gè)方面中，提供一種潤(rùn)滑劑組合物，其包含：烴基礎(chǔ)油；和包含聚氧化 丁烯聚合物的摩擦改進(jìn)劑，聚氧化丁烯聚合物已通過(guò)聚合環(huán)氧丁烷與一元醇引發(fā)劑制備， 且具有介于800g/mol到1200g/mol范圍內(nèi)的數(shù)目平均分子量，烴基礎(chǔ)油和聚氧化丁烯聚合 物彼此可溶。
[0009] 在另一方面中，提供一種減小潤(rùn)滑表面之間的摩擦的方法，所述方法包含：用如本 文所述的潤(rùn)滑劑組合物潤(rùn)滑表面，其中摩擦相對(duì)于不含聚氧化丁烯聚合物的組合物減小。
[0010] 在另一方面中，提供一種潤(rùn)滑機(jī)械裝置的方法，所述方法包含使用本文所述的潤(rùn) 滑劑組合物來(lái)潤(rùn)滑機(jī)械裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1顯示代表性礦物質(zhì)烴基礎(chǔ)油（NEXBASE? 3080)中的各種比較和本發(fā)明聚合物 的摩擦量變曲線。
[0012] 圖2顯示代表性聚α -烯烴烴基礎(chǔ)油（SPECTRASYN? 8)中的各種比較和本發(fā)明聚 合物的摩擦量變曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 除非另外指明，否則數(shù)值范圍（例如在"2到10"中）包括界定所述范圍的數(shù)字 (例如2和10)。
[0014] 除非另外指明，否則比率、百分比、份數(shù)等是以重量計(jì)。除非另外指明，否則短語(yǔ) "分子量"是指如以常規(guī)方式測(cè)量的數(shù)目平均分子量。
[0015] 如本文所用的"亞丙基氧基"或"Ρ0"是指-CH2-CH(CH3) -0-或-CH(CH3) -CH2-O-, 且"亞丁基氧基"或 "Β0" 是指-CH2-CH(CH2CH3) -0-或-CH(CH2CH3) -CH2-0-。"烷基"涵蓋具 有指定數(shù)目碳原子的直鏈和分支鏈脂族基團(tuán)。
[0016] 本發(fā)明提供包含烴基礎(chǔ)油和作為摩擦改進(jìn)劑的聚氧化丁烯聚合物的潤(rùn)滑劑組合 物和其使用方法。有利地，烴基礎(chǔ)油和聚氧化丁烯聚合物可溶于彼此中。
[0017] 適用于本發(fā)明的組合物中的烴基礎(chǔ)油包括由美國(guó)石油學(xué)會(huì)指定為第I類、第II 類、第III類或第IV類的烴基礎(chǔ)油。其中，第I類、第II類和第III類油是天然礦物質(zhì)油。 第I類油由分餾石油組成，其用溶劑萃取方法進(jìn)一步精煉以改良特性（如抗氧化性）和去 除蠟。第II類油由分餾石油組成，所述分餾石油已加氫裂化以對(duì)其進(jìn)一步精煉和純化。第 III類油具有與第II類油類似的特征，其中第II類和第III類皆是經(jīng)高度氫處理的油，其 經(jīng)歷不同步驟以改良其物理特性。第III類油具有比第II類油更高的粘度指數(shù)，并且是通 過(guò)第II類油的進(jìn)一步氫化裂解或通過(guò)加氫異構(gòu)化軟蠟（slack wax)的氫化裂解而制備，所 述加氫異構(gòu)化軟蠟是通常用于許多油的脫蠟過(guò)程的副產(chǎn)物。第IV類油是合成烴油，其也稱 為聚α-烯烴（PAO)?？梢允褂们笆鲇偷幕旌衔?。本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物優(yōu)選地含有按烴 基礎(chǔ)油和聚氧化丁烯聚合物的總重量計(jì)至少90重量％，或者至少95重量％的烴基礎(chǔ)油。在 一些實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑組合物含有按烴基礎(chǔ)油和聚氧化丁烯聚合物的總重量計(jì)至多99重 量％，或者至多98重量％的烴基礎(chǔ)油。
[0018] 適用于本文中的聚氧化丁烯聚合物（也稱為BO均聚物）可以通過(guò)聚合環(huán)氧丁烷 與一元醇引發(fā)劑制備。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知此類聚合方法（參見(jiàn)例如美國(guó)專利公開(kāi)案 第2011/0098492號(hào)，其以引用的方式并入本文中）并且合適的聚合物為可商購(gòu)的。在典型 聚合程序中，引發(fā)劑在酸性或堿性催化劑存在下由環(huán)氧丁烷或使用金屬氰化物催化劑烷氧 基化。堿性聚合催化劑可以包括例如鈉或鉀的氫氧化物或醇化物，包括NaOH、KOH、甲醇鈉、 甲醇鉀、乙醇鈉和乙醇鉀。堿催化劑通常以按起始物質(zhì)計(jì)0. 05重量％到約5重量％、優(yōu)選 地約0. 1重量％到約1重量％的濃度使用。
[0019] 添加環(huán)氧丁燒可以例如在高壓爸中，在約IOpsig到約200psig，優(yōu)選地約60到約 IOOpsig的壓力下進(jìn)行。烷氧基化的溫度可以在約30°C到約200°C，優(yōu)選地約100°C到約 160°C范圍內(nèi)。在氧化物進(jìn)料完成之后，通常使產(chǎn)物反應(yīng)直到殘余氧化物降低到所希望水 平，例如小于約lOppm。在將反應(yīng)器冷卻到適當(dāng)溫度范圍（例如約20°C到130°C )之后，殘 余催化劑可保持不中和，或用有機(jī)酸（如乙酸、丙酸或檸檬酸）中和?；蛘?，產(chǎn)物可用無(wú)機(jī) 酸（如磷酸或二氧化碳）中和。殘余催化劑還可以使用例如離子交換或吸附介質(zhì)（如硅藻 土）去除。
[0020] 用于本發(fā)明中的一元醇引發(fā)劑包括例如含有一個(gè)反應(yīng)性羥基（OH)和任選的一個(gè) 或多個(gè)醚鍵的脂族烷基醇（例如二醇醚，如單氧化烯或聚氧化烯。此類化合物在本文中統(tǒng) 稱為一元醇引發(fā)劑。在一些實(shí)施例中，一元醇引發(fā)劑每分子優(yōu)選地具有4個(gè)碳原子到22 個(gè)碳原子。特定實(shí)例包括（但不限于）丁醇、戊醇、己醇、新戊醇、異丁醇、庚醇、辛醇、2-乙 基己醇、壬醇、癸醇、丙二醇正丁基醚（可以D0WAN0L? PnB形式從陶氏化學(xué)公司（The Dow Chemical Company)購(gòu)得）、二丙二醇正丁基醚（可以D0WAN0L? DPnB形式從陶氏化學(xué)公司 (Dow)購(gòu)得）和十二烷基醇（可以例如NACOI^ 12-99形式從沙索公司（Sasol)購(gòu)得）。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一元醇引發(fā)劑為二醇醚。優(yōu)選二醇醚的實(shí)例包括 (但不限于）丙二醇正丁基醚和二丙二醇正丁基醚。丙二醇正丁基醚為尤其優(yōu)選的一元醇 引發(fā)劑。
[0022] 足夠氧化丁烯用于與引發(fā)劑的聚合反應(yīng)中以提供具有介于800g/mol到1200g/ mol，或者 900g/mol 到 1100g/mol，或者 950g/mol 到 1050g/mol，或者約 1000g/mol 范圍內(nèi) 的數(shù)目平均分子量的聚氧化丁烯聚合物。
[0023] 在一些實(shí)施例中，聚氧化丁烯聚合物以按烴基礎(chǔ)油和聚氧化丁烯聚合物的總重量 計(jì)至多10重量％，或者至多5重量％的濃度包括于本發(fā)明的