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CN108026468A - 用于润滑组合物的密封溶胀剂 - Google Patents

用于润滑组合物的密封溶胀剂 Download PDF

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CN108026468A CN201680055924.9A CN201680055924A CN108026468A CN 108026468 A CN108026468 A CN 108026468A CN 201680055924 A CN201680055924 A CN 201680055924A CN 108026468 A CN108026468 A CN 108026468A
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Abstract

本发明涉及为取代的磺酰基二苯化合物的密封溶胀剂和含有密封溶胀剂的润滑组合物。苯环上的取代基可以为4至20个碳原子的烃基或具有其它官能团的1‑2个碳原子的亚烷基。

Description

用于润滑组合物的密封溶胀剂
背景
所公开的技术涉及可用作润滑组合物中的密封溶胀剂的化合物。还公开了包含所述密封溶胀剂的润滑组合物和浓缩物以及这种润滑组合物和浓缩物的用途。
橡胶密封件对于许多发动机,动力传输装置,泵,齿轮和轴承的正确操作是至关重要的。密封性能随着使用和年龄而趋于恶化;密封件倾向于降解,硬化,收缩和然后泄漏。为了降低操作的维护成本并防止可能导致灾难性机械故障的润滑剂的意外损失或泄漏,保持这种装置中的密封件的完整性是合乎需要的。
已知将密封溶胀添加剂引入机器中使用的功能流体中以减轻密封收缩和随后功能流体泄漏的问题。机器和设备中弹性体密封件的溶胀或表观再生的增强有助于防止由于密封件随时间收缩而造成的泄漏。
US2007/0087947A1(Michael Glasgow等,2007年4月19日公开)公开了一种添加剂组合物,其包含至少一种分散剂粘度指数改进剂和至少两种密封溶胀添加剂。所述两种密封溶胀添加剂可以选自油溶性酯和油溶性砜,例如US4,029,587和US4,029,588中公开的环丁砜密封溶胀剂。
US7,727,944B2(Edward J.Konzman等,2010年6月1日公开)公开了一种添加剂组合物,其包含用于保持弹性体材料完整性的调节剂的组合。所述组合物可以包含第二密封调节剂作为组分(B),所述第二密封调节剂是选自环丁砜,苄基酯,内酯,腈和受阻酚类材料的密封溶胀剂。
需要具有优异的密封溶胀性能的新的润滑组合物(润滑剂)。需要新的化合物作为润滑剂中的密封溶胀剂,并且赋予所述润滑剂优异的密封相容性,特别是密封溶胀性能。
发明内容
所公开的技术提供了由式(I)表示的化合物,
其中:
n为0或1;
R1和R2各自独立地为由R3或R4 p-Y表示的基团;
R3为含有约4至约20个碳原子的烃基;
R4为含有约1或2个碳原子的亚烷基;
p为0或1;
-Y为-Z-R5,其中-Z-选自-NH-,-N(R6)-,其中R6为含有约6至约18个碳原子的烃基,-N=CH-,-HC=N-,-O-C(O)-,C(O)-O-;和
R5为氢或含有约4至约20个碳原子的脂族烃基;
或-Y由式(II)表示,
其中R7为含有约8至约100个碳原子的烃基。
本发明人已经发现式(I)化合物可赋予具有润滑粘度的油以优异的密封溶胀性质。包含式(I)化合物的润滑组合物与弹性体密封件具有优异的相容性,并且在溶胀这种密封件时特别有效。由此得出式(I)化合物可以以相对低的处理速率用作润滑组合物或功能流体(润滑剂)中的密封溶胀剂。这对于包含几乎没有天然密封溶胀性质的基础油的功能流体是有利的,例如合成气体-液体油,并且其通常需要相对高量的密封溶胀添加剂以实现密封溶胀性质。
本发明还提供了包含式(I)化合物的润滑组合物,制备这种润滑组合物的方法,使用所述组合物润滑机械装置的方法以及式(I)化合物作为润滑组合物中的密封溶胀剂的用途。
发明详述
下面将通过非限制性的说明来描述各种优选的特征和实施方案。
所公开的技术提供了式(I)化合物,
其中:
n为0或1;
R1和R2各自独立地为由R3或R4 p-Y表示的基团;
R3为含有约4或约12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的烃基;
R4为含有约1或2个碳原子的亚烷基;
p为0或1;
-Y为-Z-R5,其中-Z-选自-NH-,-N(R6)-,其中R6为含有约6至约18个碳原子的烃基,-N=CH-,-HC=N-,-O-C(O)-,-C(O)-O-;和
R5为氢或含有约4或约12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的脂族烃基;
或-Y由式(II)表示,
其中R7为含有约8至约100,约12至约24,约8至约16,约14至约16或约40至约70个碳原子的烃基。
在一个实施方案中,本发明的化合物由式(I)表示,条件是当n是1并且R1和R2各自相同并且由R4 p-Z-R5表示时,Z选自-NH-,-N(R6)-,-N=CH-,-HC=N-;(i)当Z是-N=CH-时,(a)R5不是氢或含有6、9或10个碳原子的烷基和/或(b)R5是含12-20个碳原子的烃基;和(ii)当Z是-NH-时,R5是含约6至约20个碳原子的烃基。
R1任选地存在于式(I)中,并且与R2(但独立于R2)一样为R3基团或R4 p-Y基团。R1和R2可以是不同的基团或相同的基团。R1和R2可各自独立地占据它们各自苯环上的2、3或4位,其中与硫原子连接的碳被认为占据1位。R1和R2可以各自占据苯环上的相同位置或者可以各自占据苯环上的不同位置。在一个实施方案中,R1和R2中的至少一个由基团R4 p-Y表示,即,式(I)化合物包含由基团R4 p-Y表示的R1基团或由基团R4 p-Y表示的R2基团中的至少一个。在一个实施方案中,n是1且R1和R2中的至少一个由基团R4 p-Y表示。或者,R2可以在苯环上进一步被取代。
R3是含有约4或约12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的烃基。在一个实施方案中,R3是脂族烃基,例如约4或12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的烷基。烃基可以是直链或支链的。在一个实施方案中,R3不含有任何芳族或非芳族环状结构。
R4任选存在并且是具有1或2个碳原子的亚烷基,即-CH2-或-C2H4-。当R4不存在时,即当p=0时,则R1和R2各自独立地为由R3或Y表示的基团。
-Y可以是-Z-R5,其中R5是氢或约4或12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的脂族烃基,和-Z-选自-NH-,-N(R6)-,其中R6为含约6至约18个碳原子的烃基,-N=CH-,-HC=N-,-O-C(O)-和C(O)-O-。R6可以是脂族烃基,如支链或直链烷基。在一个实施方案中,R1和R2中的至少一个由基团R4 p-Z-R5表示。在一个实施方案中,Z选自-NH-,-N(R6)-,-N=CH-,-HC=N-。在一个实施方案中,-Z-选自-NH-,-N=CH-和-O-C(O)-。当-Z-为-NH-,-N(R6)-和-HC=N-中的一个时,Z基团具有末端氮原子;当-Y-是-C(O)-O-时,Z基团具有末端氧原子;和当-Y-是N=CH-和-O-C(O)-中的一个时,Z基团具有末端碳原子。R5是氢或约4或12至20,6至18,6至14或6至8个碳原子的脂族烃基,例如具有约4或12至20,6至18,6至14或6至8个碳原子的烷基。烃基可以是支链的或直链的。在一个实施方案中,烃基不含任何环状结构。在一个实施方案中,R5是支链烷基,例如C8-烷基,相对于Z中的末端氮或氧原子在β位支化。β位是来自末端氮或氧原子的第二个碳。在一个实施方案中,R5是支链烷基,例如C8-烷基,相对于Z中的末端碳原子在α位支化。α位是来自末端碳原子的第一个碳。
-Y可以由式(II)表示,
其中R7是含有约8至约100,约12至约24,约8至约16,约14至约16或约40至约70个碳原子的烃基。在一个示例性的实施方案中,R7是含有约14至约16个碳原子的烃基。烃基可以是直链或支链的。在一个实施方案中,R7不含有任何芳族或非芳族环状结构,并且在一些实施方案中,R7可以通过涉及非芳族环结构的键连接。R7可以是约8至约100,约12至约24,约8至约16,约14至约16或约40至约70个碳原子的脂族烃基,例如烷基。R7可以是支链或直链的烷基。在一个实施方案中,R7衍生自聚烯烃,例如聚异丁烯,聚乙烯或聚丙烯。在示例性实施方案中,R7衍生自分子量为1000的聚异丁烯(PIB)(因此R7将含有约70个碳原子)。
在式(I)的一个实施方案中,R1和R2中的至少一个包含至少含有4、5、6、7或8个碳原子的烃基,即式(I)化合物包含含有至少4、5、6、7或8个碳原子的R1基团或含有至少4、5、6、7或8个碳原子的R2基团中的至少一个。当n=0时,当R2包含含有至少4、5、6、7或8个碳原子的烃基时满足该条件。当R1或R2为R3基团时,或者当R1或R2含有(i)作为烃基的R5基团,(ii)R6基团或(iii)R7基团时,R1或R2含有具有至少4个碳原子的烃基。当R1或R2是含有至少5个碳原子的R3基团时,或者当R1或R2含有(i)为含有至少5个碳原子的烃基的R5基团(ii)R6基团或(iii)R7基团时,R1或R2含有具有至少5个碳原子。当R1或R2为含有至少6个碳原子的R3基团时,或者当R1或R2含有(i)为含有至少6个碳原子的烃基的R5基团(ii)R6基团或(iii)R7基团时,R1或R2包含具有至少6个碳原子的烃基。当R1或R2是含有至少7个碳原子的R3基团时,或者当R1或R2含有(i)为含有至少7个碳原子的烃基的R5基团,(ii)含有至少7个碳原子的R6基团,或(iii)R7基团时,R1或R2含有具有至少7个碳原子的烃基。当R1或R2是含有至少8个碳原子的R3基团时,或者当R1或R2含有(i)为含有至少8个碳原子的烃基的R5基团,(ii)含有至少8个碳原子的R6基团,或(iii)R7基团时,R1或R2含有具有至少8个碳原子的烃基。
在一个实施方案中,优选地,n=1得到具有以下结构的化合物:
在该实施方案中,R1和R2基团可以相同并且可以任选地占据它们各自苯环上的相同位置,例如,任选地,它们都可以占据2位,3位或4位。在一个实施方案中,R1和R2均由如上所定义的R4 p-Z-R5表示,其中p为0,-Z-为-NH-,-N=CH-或OC(O)-且R5为C8-C10直链或支链烷基,例如庚基,1-乙基戊基,辛基,2-乙基己基,壬基或癸基。在一个实施方案中,Y由式(II)表示且R7为C12或C14至C16脂族烃基如十六烯基。
在一个实施方案中,存在的R1和R2基团中的至少一个不含叔丁基取代基。在一个实施方案中,R1基团和R2基团均不含叔丁基取代基。表1中示出了根据式(I)的示例化合物。
表1
这些化合物可以通过本领域已知的方法制备,例如缩合,酯化,还原胺化,醚化,烷基化,亲核取代/置换反应反应,迈克尔加成反应,亲核芳族取代,亲电子芳族取代,羰基加成反应等。
已经发现式(I)化合物可以用于改善润滑组合物的密封相容性,并且特别地用于赋予润滑组合物例如功能流体例如用于液压系统,涡轮机系统,循环油系统,工业齿轮,气体压缩机或制冷系统的传动系油(例如自动变速器流体)或机油或润滑组合物例如润滑脂或润滑组合物密封溶胀性能。
本技术提供了一种组合物,其包含作为一种组分的具有润滑粘度的油。这些油包括天然和合成油,来自加氢裂化,氢化和加氢精制的油,未精制,精制和再精制的油及其混合物。
未精制油是通常无需(或很少)进一步纯化处理就直接从天然或合成来源获得的油。
精制油与未精制油相似,除了它们已经在一个或多个纯化步骤中进一步处理以改善一种或多种性质。纯化技术是本领域已知的,包括溶剂萃取,二次蒸馏,酸或碱萃取,过滤,渗滤等。
再精制油也称为回收油或再加工油,并且通过与用于获得精制油的那些相类似的工艺获得,并且通常另外通过旨在去除废添加剂和油分解产物的技术来加工。
可用于制备本发明润滑剂的天然油包括动物油,植物油(例如蓖麻油),矿物润滑油如液体石油以及链烷烃、环烷烃或混合的链烷烃-环烷烃类型的溶剂处理或酸处理的矿物润滑油和源自煤或页岩的油或其混合物。
合成润滑油是有用的并且包括烃油例如聚合和共聚烯烃(例如聚丁烯,聚丙烯,丙烯-异丁烯共聚物);聚(1-己烯),聚(1-辛烯),聚(1-癸烯)及其混合物;烷基苯(例如十二烷基苯,十四烷基苯,二壬基苯,二-(2-乙基己基)-苯);聚苯(例如联苯,三联苯,烷基化聚苯);二苯基烷烃,烷基化二苯基烷烃,烷基化二苯基醚和烷基化二苯基硫醚及其衍生物,类似物和同系物或其混合物。
其它合成润滑油包括多元醇酯(例如),二酯,含磷酸的液体酯(例如磷酸三甲苯酯,磷酸三辛酯和癸烷膦酸的二乙酯)或聚四氢呋喃。合成油可以通过费-托反应来生产,并且通常可以是加氢异构化的费-托烃或蜡。在一个实施方案中,油可以通过费-托气体-液体(GTL)合成程序以及其它气体-液体(GTL)油来制备。
GTL基础油包括通过一种或多种可能类型的GTL方法(通常为费托方法)获得的基础油。GTL方法以天然气为主,主要是甲烷,并将其化学转化为合成气或合成气。另外,固体煤也可以转化为合成气。合成气主要含有一氧化碳(CO)和氢气(H2),它们大部分随后通过催化费托方法化学转化成链烷烃。这些链烷烃将具有一定范围的分子量,并且通过使用催化剂可以加氢异构化以产生一系列基础油。GTL基础油具有高度的链烷烃特性,通常饱和度超过90%。在这些链烷烃中,非环链烷烃物质优于环链烷烃物质。例如,GTL基础油料通常包含大于60重量%,或大于80重量%,或大于90重量%的非环状链烷烃物质。GTL基础油通常在100℃下具有2cSt和50cSt之间或3cSt至50cSt或3.5cSt至30cSt的运动粘度。在这种情况下例举的GTL在100℃下的运动粘度约为4.1cSt。同样地,GTL基础油料通常被表征为具有80或更大,或者100或更大,或者120或更大的粘度指数(VI,参考ASTMD2270)。在这种情况下举例说明的GTL具有129的VI。通常,GTL基液具有有效的零硫和氮含量,通常这些元素中的每一种的含量小于5ppm。GTL基础油为组III油,按美国石油学会(API)分类。
聚α-烯烃基础油(PAO)及其制造通常是众所周知的。关于PAO,PAO基础油可以来源于线性C2至C32,优选C4至C16的α-烯烃。用于PAO的特别优选的原料是1-辛烯,1-癸烯,1-十二烯和1-十四烯。在这种情况下举例说明的PAO在100℃下的运动粘度约为3.96cSt和VI为101。具有润滑粘度的油可以是API组IV油或其混合物,即聚α-烯烃。聚α-烯烃可以通过金属茂催化的方法或由非金属茂方法制备。
具有润滑粘度的油也可以如美国石油学会(API)基础油互换性指南中所规定的来定义。五种基础油组如下:组I(硫含量>0.03重量%,和/或<90重量%饱和化合物,粘度指数80至小于120);组II(硫含量≤0.03重量%,≥90重量%饱和物,粘度指数80至小于120);组III(硫含量≤0.03重量%,≥90重量%饱和物,粘度指数≥120);组IV(所有聚α-烯烃(PAO));和组V(未列入第I、II、III或IV组的所有其它的)。具有润滑粘度的油也可以是API组II+基础油,该术语是指具有大于或等于110且小于120的粘度指数的组II基础油,如SAE出版物“Design Practice:Passenger Car Automatic Transmissions”,第四版,AE-29,2012,第12-9页以及US 8,216,448第1栏第57行所描述。
具有润滑粘度的油可以是API组IV油或其混合物,即聚α烯烃。聚α-烯烃可以通过金属茂催化的方法或由非金属茂方法制备。
具有润滑粘度的油可以包含API组I,组II,组III,组IV,组V,或其混合物。
通常具有润滑粘度的油是API组I,组II,组II+,组III,组IV,或其混合物。或者,具有润滑粘度的油通常是API组II,组II+,组III或组IV油或其混合物。或者,具有润滑粘度的油通常是API组II,组II+,组III油或其混合物。
在一个实施方案中,具有润滑粘度的油天然几乎没有溶胀密封件的能力,例如PAO或GTL油。PAO和GTL基础油都具有高度的链烷烃属性(低芳香度)。PAO为100%异链烷烃,芳烃含量基本为零。同样,GTL基础油的链烷烃含量非常高,而芳香族含量基本为零。结果,PAO和GTL基础油都被认为具有低溶解性和差的润滑剂添加剂溶解度性能。它们也很少显示出天然的溶胀密封件的能力。
存在的具有润滑粘度的油的量通常是从100重量%减去式(I)化合物和其它性能添加剂(当存在时)的量之后剩余的余量。该组合物可以是浓缩物或完全配制的润滑剂的形式。如果组合物为完全配制的润滑剂形式,则通常具有润滑粘度的油(包括存在于组合物中的任何稀释剂油)将以70-95重量%,或80或85-93重量%的量存在。如果本发明的润滑组合物为浓缩物形式(其然后可以与另外的油结合以全部或部分地形成成品润滑剂),典型地,具有润滑粘度的油,包括存在于该组合物中的任何稀释油,以0.1重量%至40重量%或0.2重量%至35重量%或0.4重量%至30重量%或0.6重量%至25重量%或0.1重量%至15重量%或0.3重量%至6重量%的量存在。
在一些实施方案中,本发明的组合物是润滑组合物,其可以包括总组合物的0.01或0.05至2重量%,或0.01或0.05至1.5重量%,0.05至1重量%,0.15-1重量%,0.15-0.5重量%的量的式(I)化合物,基于无油。如果具有润滑粘度的油为天然几乎没有溶胀密封件的能力的油如气体-液体油或聚α-烯烃,则可能需要本发明更多的密封溶胀剂,并且润滑组合物可包括基于无油为总组合物的0.35-1.5重量%,0.35-1.25重量%,0.35-0.8重量%,0.4-0.6重量%的量的式(I)化合物。这些润滑组合物的余量可以是如下所述的一种或多种另外的添加剂,并且主要量的具有润滑粘度的油包括从本文所述的一种或多种组分携带到组合物中的任何稀释油或类似材料。主要量是指基于组合物大于50重量%。
在一些实施方案中,本发明的组合物是浓缩物,其也可以被称为添加剂浓缩物或添加剂组合物,其可以包括基于无油为总组合物的2至30重量%,4至25重量%或7.5至22重量%的量的式(I)化合物。这些范围对非公路(OH)应用的浓缩物尤其典型。这些组合物的其余部分可以是如下所述的一种或多种另外的添加剂,并且少量的润滑油包括从本文所述的一种或多种组分中携带到组合物中的任何稀释油或类似材料。次要量是指基于组合物为50重量%或小于50重量%。
本发明提供了这种添加剂浓缩物作为密封溶胀添加剂在润滑组合物例如功能流体中的用途。
其它组分可以以适合润滑剂将被使用的最终用途的量存在。传动系统设备(如自动变速器)的润滑剂(或功能流体)通常会具有各自的添加剂系列;类似用于机油(轿车,重型柴油或船用柴油或小型双循环)的润滑剂(或功能流体)和具有工业应用的润滑剂(例如用于液压系统,涡轮机系统,循环油系统,工业齿轮,气体压缩机或制冷系统的润滑脂或润滑组合物)将各自具有其特性添加剂,这是润滑这些装置领域的技术人员所熟知的。通常,润滑剂制剂可以任选地包含任何以下添加剂:
分散剂
分散剂在润滑剂领域是众所周知的并且主要包括有时被称为“无灰”分散剂的物质,因为(在混合到润滑组合物中之前)它们不含有形成灰分的金属并且当添加到润滑剂中时它们通常不会贡献任何形成金属的灰分。分散剂的特征在于连接到相对高分子量烃链的极性基团。
一类分散剂是曼尼希碱。这些是通过较高分子量的烷基取代的酚,亚烷基多胺和醛如甲醛的缩合形成的物质,并且在美国专利3,634,515中有更详细的描述。另一类分散剂是高分子量酯。这些材料与曼尼希分散剂或下述琥珀酰亚胺类似,不同之处在于它们可以看作是通过烃基酰化剂与多元脂族醇如甘油,季戊四醇或山梨糖醇的反应制备的。这些材料在美国专利3,381,022中有更详细的描述。芳族琥珀酸酯也可以如美国专利公开2010/0286414中所述制备。其它分散剂包括聚合物分散剂添加剂,其通常是基于烃的聚合物,其含有赋予聚合物分散特性的极性官能团。
在某些实施方案中,分散剂通过涉及存在少量氯或其它卤素的方法制备,如美国专利7,615,521中所述(参见例如第4栏第18-60行和制备实施例A)。这种分散剂在烃基取代基与酸性或酰胺基“头部”基团的连接中通常具有一些碳环结构。在其它实施方案中,分散剂通过涉及“烯”反应的热方法制备,不使用任何氯或其它卤素,如美国专利7,615,521所述;以这种方式制备的分散剂通常衍生自高亚乙烯基(即大于50%的末端亚乙烯基)聚异丁烯(参见第4栏第61行至第5栏第30行和制备实施例B)。这种分散剂通常在连接点不含上述碳环结构。在某些实施方案中,分散剂通过高亚乙烯基聚异丁烯与烯属不饱和酰化剂的自由基催化聚合来制备,如美国专利8,067,347中所述。
分散剂可以衍生自作为聚烯烃的高亚乙烯基聚异丁烯,即具有大于50、70或75%的末端亚乙烯基(α和β异构体)。在某些实施方案中,琥珀酰亚胺分散剂可以通过直接烷基化途径制备。在其它实施方案中,它可以包含直接烷基化和氯路线分散剂的混合物。
一类优选的分散剂是羧酸分散剂。羧酸分散剂包括基于琥珀酸的分散剂,其是烃基取代的琥珀酸酰化剂与有机羟基化合物的反应产物,或者在某些实施方案中,包含至少一个连接至氮原子的氢的胺或所述羟基化合物和胺的混合物。术语“琥珀酸酰化剂”是指烃取代的琥珀酸或琥珀酸生成的化合物。这种材料通常包括烃基取代的琥珀酸,酸酐,酯(包括半酯)和卤化物。琥珀酰亚胺分散剂更完整地描述于美国专利4,234,435和3,172,892中。
基于琥珀酸的分散剂具有各种各样的化学结构,包括典型的结构例如
其中每个R6独立地为烃基,例如具有500或700至10,000的的衍生自聚烯烃的基团。通常烃基为烷基,通常为分子量为500或700至5000,或在另一个实施方案中为1500或2000至5000的聚异丁基。或者表示,R6基团可含有40至500个碳原子,某些实施方案中至少50个,例如50至300个碳原子,如脂族碳原子。每个R6基团可以含有一个或多个反应性基团,例如琥珀酸基团。R7是链烯基,通常为-C2H4-基团。这样的分子通常衍生自链烯基酰化剂与多胺的反应,并且除了上述简单的酰亚胺结构之外,两个部分之间的各种连接也是可能的,包括各种酰胺和季铵盐。同样地,考虑了R6基团的各种连接方式,包括涉及环状(非芳香环)结构的连接。
与琥珀酰化剂反应形成羧酸分散剂组合物的胺可以是单胺或多胺。多胺主要包括亚烷基多胺如亚乙基多胺(即,聚亚乙基胺),如乙二胺,三亚乙基四胺,丙二胺,十亚甲基二胺,八亚甲基二胺,二(七亚甲基)三胺,三亚丙基四胺,四亚乙基五胺,三亚甲基二胺,五亚乙基六胺,二(-三亚甲基)三胺。通过缩合两种或更多种上述亚烷基胺获得的较高同系物同样是有用的。四亚乙基五胺特别有用。
羟烷基取代的亚烷基胺,即在氮原子上具有一个或多个羟烷基取代基的亚烷基胺同样是有用的,正如通过上述亚烷基胺或羟烷基取代的亚烷基胺通过氨基自由基或通过羟基自由基缩合得到的高级同系物一样。
在一个实施方案中,分散剂可以作为单一分散剂存在。在一个实施方案中,分散剂可以作为两种或三种不同分散剂的混合物存在,其中至少一种可以是琥珀酰亚胺分散剂。
琥珀酰亚胺分散剂可以是芳族胺,芳族多胺或其混合物的衍生物。芳族胺可以是4-氨基二苯胺(ADPA)(也称为N-苯基苯二胺),ADPA的衍生物(如美国专利公开2011/0306528和2010/0298185中所述),硝基苯胺,氨基咔唑,氨基-吲唑啉酮,氨基嘧啶,4-(4-硝基苯偶氮)苯胺或其组合。在一个实施方案中,分散剂是芳族胺的衍生物,其中芳族胺具有至少三个不连续的芳族环。
琥珀酰亚胺分散剂可以是聚醚胺或聚醚多胺的衍生物。典型的聚醚胺化合物含有至少一个醚单元并且将用至少一个胺部分终止链。聚醚多胺可以基于衍生自C2-C6环氧化物如环氧乙烷,环氧丙烷和环氧丁烷的聚合物。聚醚多胺的例子以品牌出售,并可从位于德克萨斯州休斯敦的Hunstman Corporation商购获得。
后处理的分散剂也可以是所公开的技术的一部分。它们通常通过羧酸,胺或曼尼希分散剂与试剂例如脲,硫脲,二硫化碳,醛,酮,羧酸,烃取代的琥珀酸酐,腈,环氧化物,硼化合物如硼酸(以得到“硼酸化分散剂”),磷化合物如含磷酸或酸酐,或2,5-二巯基噻二唑(DMTD)反应得到。胺分散剂是相对高分子量的脂族或脂环族卤化物与胺如聚亚烷基多胺的反应产物。其例子在美国专利号3,275,554、3,438,757、3,454,555和3,565,804中进行了描述。在某些实施方案中,一种或多种单独的分散剂可以用硼或DMTD或用硼和DMTD二者后处理。这些类型的示例性材料在下列美国专利中有所描述:3,200,107、3,282,955、3,367,943、3,513,093、3,639,242、3,649,659、3,442,808、3,455,832、3,579,450、3,600,372、3,702,757和3,708,422。
如果存在的话,完全配制的润滑剂中分散剂的量通常为0.05或0.5至10重量%,或1-8重量%,或3-7重量%或2-5重量%。其在浓缩物中的浓度将相应地增加至例如5至80重量%。
清净剂
清净剂通常是有机酸的盐,其通常是过碱性的。有机酸的金属过碱性盐为本领域技术人员所广泛知晓,并且通常包括其中存在的金属的量超过化学计量的金属盐。据称这些盐具有超过100%的转化率(即,它们占将酸转化为其“正常”或“中性”盐所需的金属理论量的100%以上)。它们通常被称为过碱性,高碱性或超碱性盐,并且通常是有机硫酸,有机含磷酸,羧酸,酚或这些中任何两种或更多种的混合物的盐。如本领域技术人员将认识到的,也可以使用这种过碱性盐的混合物。
过碱性组合物可以基于各种众所周知的有机酸性材料制备,所述有机酸性材料包括磺酸,羧酸(包括取代的水杨酸),酚,膦酸,水杨酸,salixarate以及这些中任何两种或更多种的混合物。这些用于过碱化的材料和方法在许多美国专利中是众所周知的。
用于制备这些过碱性盐的基本上反应的金属化合物通常是碱金属或碱土金属化合物,但也可以使用其它基本上反应的金属化合物。通常使用Ca,Ba,Mg,Na和Li的化合物,例如它们的低级链烷醇的氢氧化物和醇盐。含有两种或多种这些金属的离子混合物的过碱性盐可用于本发明。
过碱性物质通常通过使酸性物质(通常为无机酸或低级羧酸,如二氧化碳)与包含酸性有机化合物的混合物,用于所述酸性有机材料的包含至少一种惰性有机溶剂(矿物质油,石脑油,甲苯,二甲苯等)的反应介质,化学计量过量的金属碱和助催化剂反应制备。在这种情况下,酸性有机化合物将是上述的水杨苷衍生物。
用于制备过碱性物质的酸性物质可以是液体如甲酸,乙酸,硝酸或硫酸。乙酸特别有用。也可以使用无机酸性物质,例如HCl,SO2,SO3,CO2或H2S,例如CO2或其混合物,例如CO2和乙酸的混合物。
具体描述用于制备酸性有机化合物的碱性盐的技术的专利通常包括美国专利2,501,731;2,616,905;2,616,911;2616925;2,777,874;3256186;3384585;3365396;3320162;3318809;3488284;和3,629,109。在PCT公布WO2004/048503中描述了过碱性水杨苷衍生物;在PCT公开WO03/018728中描述了过碱性salixarate。
过碱性磺酸盐通常具有250-600或300-500的TBN。过碱性清净剂在本领域中是已知的。在一个实施方案中,磺酸盐清净剂可以是如美国专利申请2005065045(并授权为US7,407,919)的段落[0026]至[0037]中所述的金属比率至少为8的主要为直链烷基苯磺酸盐清净剂。直链烷基苯可具有连接在直链上任何位置的苯环,通常在2、3或4位,或其混合物。主要直链烷基苯磺酸盐清净剂对于帮助提高燃料经济性可能特别有用。在一个实施方案中,磺酸盐清净剂可以是如美国专利申请2008/0119378的段落[0046]至[0053]中公开的一种或多种油溶性烷基甲苯磺酸盐化合物的金属盐。
在一个实施方案中,磺酸盐清净剂可以是支链烷基苯磺酸盐清净剂。支链烷基苯磺酸盐可以由异构化的α-烯烃,低分子量烯烃的低聚物或其组合制备。优选的低聚物包括丙烯和丁烯的四聚物,五聚物和六聚物。在其它实施方案中,烷基苯磺酸盐清净剂可以来源于甲苯烷基化物,即,烷基苯磺酸盐具有至少两个烷基,其中至少一个是甲基,另一个是如上所述的直链或支链烷基。
在一个实施方案中,润滑组合物还包含不含硫的酚盐或含硫的酚盐或其混合物。不含硫的酚盐和含硫酚盐是本领域已知的。不含硫的酚盐或含硫的酚盐可以是中性或过碱性的。通常,过碱性不含硫酚盐或含硫酚盐的总碱值为180至450的TBN,金属比例为2至15,或3至10。中性不含硫的酚盐或含硫酚盐可具有80至小于180的TBN和1至小于2或0.05至小于2的金属比率。
不含硫的酚盐或含硫的酚盐可以是钙或镁的不含硫酚盐或含硫酚盐(通常钙的不含硫酚盐或含硫酚盐)的形式。当存在时,不含硫酚盐或含硫酚盐可以以润滑组合物的0.1至10重量%,或0.5至8重量%,或1至6重量%或2.5至5.5重量%存在。
在一个实施方案中,润滑组合物可以不含过碱性酚盐,并且在不同的实施方案中,润滑组合物可以不含非过碱性酚盐。在另一个实施方案中,润滑组合物可以不含酚盐清净剂。
酚盐清净剂通常衍生自对烃基酚。这种类型的烷基酚可以与硫和过碱性物质偶联,与醛和过碱性物质偶合或羧化形成水杨酸盐清净剂。合适的烷基酚包括用丙烯低聚物烷基化的烷基酚,即四丙烯基苯酚(即对十二烷基苯酚或PDDP)和五丙烯基苯酚。其它合适的烷基酚包括用α-烯烃,异构化的α-烯烃和聚烯烃如聚异丁烯烷基化的烷基酚。在一个实施方案中,润滑组合物包含小于0.2重量%,或小于0.1重量%,或甚至小于0.05重量%的源自PDDP的酚盐清净剂。在一个实施方案中,润滑组合物包含非衍生自PDDP的酚盐清净剂。在一个实施方案中,润滑组合物包含由PDDP制备的酚盐清净剂,其中酚盐清净剂包含小于1.0重量%的未反应的PDDP或小于0.5重量%的未反应的PDDP或基本上不含PDDP。
在一个实施方案中,润滑组合物还包含可为中性或过碱性的水杨酸盐清净剂。水杨酸盐是本领域已知的。水杨酸盐清净剂可具有50至400,或150至350的TBN,以及0.5至10或0.6至2的金属比率。合适的水杨酸盐清净剂包括烷基化水杨酸或烷基水杨酸。烷基水杨酸可以通过水杨酸的烷基化或烷基酚的羰基化来制备。当从烷基酚制备烷基水杨酸时,以与上述酚盐类似的方式选择烷基酚。在一个实施方案中,本发明的烷基水杨酸盐包括用丙烯低聚物烷基化的那些,即四丙烯基苯酚(即对十二烷基酚或PDDP)和五丙烯基苯酚。其它合适的烷基酚包括用α-烯烃,异构化的α-烯烃和聚烯烃如聚异丁烯烷基化的烷基酚。在一个实施方案中,润滑组合物包含由PDDP制备的水杨酸盐清净剂,其中酚盐清净剂包含小于1.0重量%的未反应的PDDP或小于0.5重量%的未反应的PDDP或基本上不含PDDP。
当存在时,水杨酸盐可以以润滑组合物的0.01至10重量%,或0.1至6重量%,或0.2至5重量%,0.5至4重量%或1至3重量%存在。
清净剂通常也可以通过用硼酸化剂如硼酸处理来硼化。典型的条件包括在100-150℃用硼酸加热清净剂,硼酸的当量数目大致等于盐中金属的当量数。美国专利3,929,650公开了硼酸化复合物及其制备。
如果存在的话,完全配制的润滑剂中的清净剂组分的量通常将为0.01至15重量%,0.5至10重量%,例如1至7重量%,或1.2至4重量%。其在浓缩物中的浓度将相应地增加至例如5-65重量%。
抗磨剂-含磷物质
本发明的组合物还可以包含至少一种含磷酸,含磷酸盐,含磷酸酯或其衍生物,包括含硫类似物。含磷酸,其盐,酯或其衍生物包括磷酸,亚磷酸,亚磷酸酯或其盐,亚磷酸酯,含磷酰胺,含磷羧酸或酯,含磷醚及其混合物。
在一个实施方案中,含磷酸,酯或衍生物可以是有机或无机含磷酸,含磷酸酯,含磷酸盐或其衍生物。含磷酸包括磷酸,膦酸,次膦酸和硫代磷酸,包括二硫代磷酸以及单硫代磷酸,硫代次膦酸和硫代膦酸。一组磷化合物是由下式表示的烷基磷酸单烷基伯胺盐:
其中R10,R12,R13是烷基或烃基,或者R12和R12中的一个可以是H。材料可以是二烷基和单烷基磷酸酯的1:1混合物。美国专利5,354,484中描述了这种类型的化合物。
可能存在的其它含磷材料包括亚磷酸二烷基酯(有时称为膦酸氢二烷基酯),例如亚磷酸二丁酯。还有其它磷材料包括硫代磷酸的磷酸化羟基取代的三酯及其胺盐,以及磷酸的不含硫的羟基取代的二酯,磷酸的不含硫的磷酸化羟基取代的二酯或三酯和它们的胺盐。这些材料在美国专利申请US 2008-0182770中进一步描述。
本发明的组合物可以包括含磷酸的金属盐,例如下式的金属盐
其中R8和R9独立地是含有3至30个碳原子的烃基,它们容易通过五硫化二磷(P2S3)和醇或酚反应形成对应于下式的O,O-二烃基二硫代磷酸而获得
具有化合价n的金属M通常为铝,铅,锡,锰,钴,镍,锌或铜,并且在某些实施方案中为锌。碱性金属化合物因此可以是氧化锌,所得到的金属化合物由下式表示
R8和R9基团独立地为可以不含炔属且通常也不含烯属不饱和基团的烃基。它们典型地为烷基,环烷基,芳烷基或烷芳基并且具有3至20个碳原子,例如3至16个碳原子或至多13个碳原子,例如3至12个碳原子。反应提供R8和R9基团的醇可以是一种或多种伯醇,一种或多种仲醇,仲醇和伯醇的混合物。两种仲醇如异丙醇和4-甲基-2-戊醇的混合物通常是合乎需要的。
这种材料通常被称为二烷基二硫代磷酸锌或简称为二硫代磷酸锌。它们对于润滑剂配制领域的技术人员来说是众所周知且容易获得的。
如果存在,完全配制的润滑剂中含磷酸的金属盐的量将通常为0.01至6重量%,0.1至5重量%,例如0.3至2重量%或0.5至1.5重量%。其在浓缩物中的浓度将相应地增加到例如5至60重量%。
摩擦改进剂
可用于本技术中使用的组合物中的另一种组分是摩擦改进剂。摩擦改进剂是本领域技术人员所熟知的。可以使用的摩擦改进剂列表包括在美国专利4,792,410、5,395,539、5,484,543和6,660,695中。美国专利5,110,488公开了用作摩擦改性剂的脂肪酸金属盐,特别是锌盐。可以使用的摩擦改性剂的列表可以包括:脂肪亚磷酸酯;硼酸化烷氧基化脂肪胺;脂肪酸酰胺;脂肪酸的金属盐;脂肪环氧化物;硫化烯烃;硼酸化脂肪环氧化物;脂肪咪唑啉;脂肪胺;羧酸和聚亚烷基-多胺的缩合产物;甘油酯;烷基水杨酸盐的金属盐;硼酸化甘油酯;烷基磷酸的胺盐;烷氧基化脂肪胺;乙氧基化醇;恶唑啉;咪唑啉;羟烷基酰胺;多羟基叔胺;及其两种或更多种的混合物。
这些类型的摩擦改性剂中的每一种的代表是已知的并且可商购获得。例如,脂肪亚磷酸酯通常可以具有式(RO)2PHO或(RO)(HO)PHO,其中R可以是足以赋予油溶性的长度的烷基或烯基。合适的亚磷酸酯可从市场上买到,并且可以如美国专利4,752,416所述合成。
加拿大专利1,188,704中公开了可使用的硼酸化脂肪族环氧化物。这些油溶性含硼组合物可通过使硼源如硼酸或三氧化硼与可含有至少8个碳原子的脂肪族环氧化物反应来制备。非硼酸化脂肪族环氧化物也可用作辅助摩擦改性剂。
美国专利4,622,158公开了可使用的硼酸化胺。硼酸胺摩擦改性剂(包括硼酸化烷氧基化脂肪胺)可以通过如上所述的硼化合物与相应的胺(包括简单的脂肪胺和含羟基的叔胺)的反应来制备。用于制备硼酸化胺的胺可以包括商标为“ETHOMEEN”并且可从AkzoNobel获得的商业烷氧基化脂肪胺,例如双[2-羟乙基]-椰油胺,聚氧乙烯[10]椰油胺,双[2-羟乙基]大豆胺,双[2-羟乙基]-牛脂胺,聚氧乙烯[5]牛脂胺,双[2-羟乙基]油胺,双[2-羟乙基]十八胺和聚氧乙烯[15]十八胺。这种胺在美国专利4,741,848中有描述。
烷氧基化脂肪胺和脂肪胺本身(例如油胺)可用作摩擦改进剂。这些胺是可商购的。
硼酸化和未硼酸化的甘油脂肪酸酯都可用作摩擦改进剂。硼酸化的甘油脂肪酸酯可以通过用硼源如硼酸将甘油脂肪酸酯硼酸化来制备。甘油脂肪酸酯本身可以通过本领域众所周知的各种方法制备。许多这些酯,如甘油单油酸酯和甘油牛脂酸酯,都是以商业规模生产的。商业甘油单油酸酯可含有45重量%至55重量%单酯和55重量%至45重量%二酯的混合物。
脂肪酸可用于制备上述甘油酯;它们也可以用于制备它们的金属盐,酰胺和咪唑啉,它们中的任何一种也可以用作摩擦改性剂。脂肪酸可以含有6-24个碳原子或8-18个碳原子。有用的酸可以是油酸。
脂肪酸酰胺可以是通过与氨或与伯胺或仲胺如二乙胺和二乙醇胺缩合制备的那些。脂肪咪唑啉可以包括酸与二胺或多胺例如聚亚乙基多胺的环状缩合产物。在一个实施方案中,摩擦改性剂可以是C8至C24脂肪酸与聚亚烷基多胺的缩合产物,例如异硬脂酸与四亚乙基五胺的产物。羧酸和聚亚烷基胺的缩合产物可以是咪唑啉或酰胺。
脂肪酸也可以以其金属盐形式存在,例如锌盐。这些锌盐可以是酸性,中性或碱性(过碱性)。这些盐可以由含锌试剂与羧酸或其盐反应制备。制备这些盐的有用方法是使氧化锌与羧酸反应。有用的羧酸是上文所述的那些。合适的羧酸包括式RCOOH的那些,其中R是脂族或脂环族烃基。尤其是其中R为脂肪族基团的那些,例如硬脂基,油基,亚油基或棕榈基。其中锌以超过制备中性盐所需量的化学计量过量存在的锌盐也是合适的。其中锌以化学计量量的1.1至1.8倍,例如锌的化学计量量的1.3至1.6倍。这些羧酸锌在本领域中是已知的,并在美国专利3,367,869中进行了描述。金属盐也可以包括钙盐。实例可以包括过碱性钙盐。
硫化烯烃也是公知的用作摩擦改进剂的商业材料。合适的硫化烯烃是根据美国专利4,957,651和4,959,168的详细教导制备的。其中描述了2种或更多种选自至少一种多元醇的脂肪酸酯,至少一种脂肪酸,至少一种烯烃和至少一种一元醇的脂肪酸酯的反应物的硫化混合物。烯烃组分可以是脂族烯烃,其通常含有4至40个碳原子。这些烯烃的混合物是可商购的。用于本发明方法中的硫化剂包括元素硫,硫化氢,卤化硫和硫化钠,以及硫化氢和硫或二氧化硫的混合物。
烷基水杨酸盐的金属盐包括长链(例如C12-C16)烷基取代的水杨酸的钙盐和其它盐。
烷基磷酸的胺盐包括磷酸的油基和其它长链酯与胺(例如叔脂族伯胺)的盐,以商品名PrimeneTM出售。
85%的磷酸是用于加入到完全配制的组合物中以增加摩擦性质的合适材料,并且可以以基于组合物的重量0.01-0.3重量%的水平包含在内,例如0.03至0.2重量%或至0.1重量%。
摩尔改性剂(如果存在的话)的量可以为润滑组合物的0.01至10或5重量%,润滑组合物的0.1至2.5重量%,例如0.1至2.0,0.2至1.75,0.3至1.5或0.4至1重量%。然而,在一些实施方案中,摩擦改性剂的量以小于0.2重量%或小于0.1重量%,例如0.01至0.1重量%存在。
粘度改进剂
其它添加剂可以存在于所公开的技术的润滑剂中。经常使用的一种组分是粘度改进剂。粘度改进剂(VM)和分散剂粘度改进剂(DVM)是众所周知的。VM和DVM的实例可以包括聚甲基丙烯酸酯,聚丙烯酸酯,聚烯烃,苯乙烯-马来酸酯共聚物和类似的聚合物质,包括均聚物,共聚物和接枝共聚物。DVM可以包含含氮甲基丙烯酸酯聚合物,例如衍生自甲基丙烯酸甲酯和二甲基氨基丙胺的含氮甲基丙烯酸酯聚合物。
市售VM,DVM及其化学类型的实例可以包括以下:聚异丁烯(例如来自BP Amoco的IndopolTM或来自ExxonMobil的ParapolTM);烯烃共聚物(例如来自Lubrizol的LubrizolTM7060,7065和7067和来自Mitsui的LucantTM HC-2000L和HC-600);氢化苯乙烯-二烯共聚物(例如来自Shell的ShellvisTM 40和50,和来自Lubrizol的7308和7318);苯乙烯/马来酸酯共聚物,它们是分散剂共聚物(例如来自Lubrizol的3702和3715);聚甲基丙烯酸酯,其中一些具有分散性能(例如来自RohMax的ViscoplexTM系列,来自Afton的HitecTM系列和来自Lubrizol的LZ7702TM,LZ7727TM,LZ7725TM和LZ7720CTM中的那些)。烯烃-接枝-聚甲基丙烯酸酯聚合物(例如来自RohMax的ViscoplexTM 2-500和2-600);和氢化聚异戊二烯星形聚合物(例如来自Shell的ShellvisTM 200和260)。还包括来自Lubrizol的AstericTM聚合物(具有放射状或星型结构的甲基丙烯酸酯聚合物)。可以使用的粘度改进剂描述于美国专利5,157,088、5,256,752和5,395,539中。VM和/或DVM可以按重量计至多20%或60%或70%的浓度用于功能流体中。可以使用0.1至12重量%,0.1至4重量%,0.2至3重量%,1至12重量%或3至10重量%的浓度。
抗氧化剂
其它材料可以任选地包含在本技术的组合物中,只要它们不与上述所需的组分或规格不相容即可。这些材料包括抗氧化剂(即氧化抑制剂),包括受阻酚类抗氧化剂,仲芳族胺抗氧化剂如二壬基二苯胺以及诸如单壬基二苯胺和二苯胺等具有其它烷基取代基如单-或二-辛基的已知变体,硫化酚类抗氧化剂,油溶性铜化合物,含磷抗氧化剂和有机硫化物,二硫化物和多硫化物如2-羟烷基,烷基硫醚或1-叔十二烷硫基-2-丙醇或硫化4-碳丁氧基环己烯或其它硫化烯烃。
如果存在的话,抗氧化剂的量可以是润滑组合物的0.01至5或3重量%,或润滑组合物的0.3至1.2重量%,例如0.5至1.2,0.6至1.0或0.7至0.9或0.15至4.5,或0.2至4重量%。
其它添加剂
本发明的组合物还可以包括或不包括常用量的润滑组合物中常见的其它组分。
还包括腐蚀抑制剂或金属钝化剂,例如甲苯基三唑和二巯基噻二唑以及这些材料的油溶性衍生物。这些包括苯并三唑的衍生物(通常为甲苯基三唑),1,2,4-三唑,苯并咪唑,2-烷基二硫代苯并咪唑或2-烷基二硫代苯并噻唑,1-氨基-2-丙醇,二巯基噻二唑衍生物,辛酸辛胺,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和/或脂肪酸如油酸与多胺的缩合产物。
其它任选组分包括另外的密封溶胀添加剂,例如异癸基环丁砜或邻苯二甲酸酯,其被设计为保持密封件的柔韧性。
其它材料是抗磨剂,如己二酸十三烷基酯,以及羟基羧酸的各种长链衍生物,如美国申请2006-0183647中所述的酒石酸酯,酒石酰胺,酒石酰亚胺和柠檬酸酯。这些可选材料对于本领域技术人员来说是已知的并且通常是可商购的。其它市售抗磨剂包括二巯基噻二唑及其衍生物,其在公开的欧洲专利申请761,805中有更详细的描述。
还可以包括已知的材料,例如破乳剂,染料,流化剂,气味掩蔽剂和消泡剂。破乳剂包括磷酸三烷基酯,以及不同于所公开技术的非羟基封端的酰化聚醚的乙二醇,环氧乙烷,环氧丙烷或其混合物的各种聚合物和共聚物。用于减少或防止形成稳定泡沫的消泡剂包括硅氧烷或有机聚合物。这些和另外的抗泡沫组合物的例子在HenryT.Kerner的“泡沫控制剂(Foam Control Agents)”(Noyes Data Corporation,1976)第125-162页中描述。可用于所公开技术的组合物中的泡沫抑制剂包括聚硅氧烷,丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯以及任选乙酸乙烯酯的共聚物;破乳剂包括氟化聚硅氧烷,磷酸三烷基酯,聚乙二醇,聚环氧乙烷,聚环氧丙烷和(环氧乙烷-环氧丙烷)聚合物。
还可以包括极压剂,氯化脂族烃;含硼化合物,包括有机硼酸酯和有机硼酸盐;和钼化合物。极压(EP)剂包括含硫和含氯硫的EP剂,氯化烃EP剂和磷EP剂。这种EP剂的实例包括氯化蜡;硫化烯烃(如硫化异丁烯),有机硫化物和多硫化物如二苄基二硫化物,双(氯苄基)二硫化物,二丁基四硫化物,硫化油酸甲酯,硫化烷基酚,硫化二戊烯,硫化萜烯和硫化第尔斯-阿尔德(Diels-Alder)加合物;磷硫化烃如硫化磷与松节油或油酸甲酯的反应产物;磷酯如亚磷酸二烃基和三烃基酯,如亚磷酸二丁基酯,亚磷酸二庚基酯,亚磷酸二环己基酯,亚磷酸戊基苯基酯;亚磷酸二戊基苯基酯,亚磷酸三癸基酯,亚磷酸二硬脂基酯和聚丙烯取代的亚磷酸苯酚酯;金属硫代氨基甲酸盐如二辛基二硫代氨基甲酸锌和庚基酚二酸钡;烷基和二烷基磷酸的胺盐或衍生物,包括例如二烷基二硫代磷酸与环氧丙烷的反应产物的胺盐,随后进一步与P2O5反应;及其混合物(如US3,197,405中所述)。多硫化物通常表征为具有硫-硫键。典型地,连接键具有约2至约8个硫原子,或约2至约6个硫原子或2至约4个硫原子。在一个实施方案中,多硫化物含有至少约20重量%,或至少约30重量%的含多于3个硫原子的多硫化物分子。在一个实施方案中,至少约50重量%的多硫化物分子是三硫化物或四硫化物的混合物。在其它实施方案中,至少约55重量%,或至少约60重量%的多硫化物分子是三硫化物或四硫化物的混合物。在一个实施方案中,至多约90重量%的多硫化物分子是三硫化物或四硫化物的混合物。在其它实施方案中,至多约80重量%的多硫化物分子是三硫化物或四硫化物的混合物。在其它实施方案中,多硫化物包含约0重量%至约20重量%,或约0.1至约10重量%的五元或更高级的多硫化物。在一个实施方案中,在多硫化物中,多硫化物含有少于约30重量%或少于约40重量%的二硫化物。多硫化物通常向润滑组合物提供约0.5至约5重量%,或约1至约3重量%的硫。
倾点下降剂是通常包含在本文所述润滑油中的特别有用类型的添加剂,其通常包含诸如聚甲基丙烯酸酯,苯乙烯基聚合物,交联烷基酚或烷基萘的物质。参见例如C.V.Smalheer和R.KennedySmith的“Lubricant添加剂”(Lesius-Hiles CompanyPublishers,Cleveland,Ohio,1967)的第8页。可用于所公开技术的组合物中的倾点下降剂还包括聚α-烯烃,马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯,聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺。
还可以包括其它抗氧化剂,通常是芳族胺或受阻酚类型的抗氧化剂。在美国专利4,582,618(第14栏第52行至第17栏第16行)中更详细地描述了可与本发明结合使用的这些和其它添加剂。
式(I)化合物可适用于润滑组合物,例如用于内燃机的发动机润滑剂或用于传动体系装置的润滑组合物,例如齿轮油,轴油,驱动轴油,牵引力油,手动变速箱油,自动变速器油,非公路用油(如拖拉机油)或汽车齿轮油(AGO)。
发动机的润滑组合物
在一个实施方案中,本发明的化合物用作内燃机润滑组合物即曲轴箱润滑剂中的密封溶胀剂。
内燃机可以包括钢表面,例如在气缸孔,气缸体或活塞环上。内燃机可以是摩托车,客车,重型柴油内燃机或二冲程或四冲程船用柴油机。
润滑组合物可具有以下至少一种:润滑组合物的(i)至多并包括0.5重量%,小于0.5重量%或0.1-0.4重量%的硫含量;(ii)至多且包括0.15重量%,小于1.5重量%或0.01或0.03至0.08,0.10或0.12重量%的磷含量;和(iii)0.5重量%至1.1或1.5重量%的硫酸盐灰分含量。
典型的曲轴箱润滑剂可以含有具有润滑粘度的油,如组I,组II,组III矿物油或其组合,其运动粘度为3.6-7.5mm2/s或3.8-5.6mm2/s或4.0至4.8mm2/s。
除了式(I)化合物之外,发动机润滑组合物可以进一步包含其它添加剂,例如选自上述那些的其它添加剂,其用量如上所述。在一个实施方案中,所公开的技术提供了润滑组合物,其进一步包含至少一种过碱性清净剂(包括例如过碱性磺酸盐和酚盐),抗磨剂,抗氧化剂(包括例如酚类和胺类抗氧化剂),摩擦改进剂,腐蚀抑制剂,分散剂(通常为聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂),分散剂粘度改进剂,粘度改进剂(通常为烯烃共聚物,例如乙烯-丙烯共聚物)或其混合物。在一个实施方案中,所公开的技术提供了包含式(I)化合物并且还包含过碱性清净剂,抗磨剂,抗氧化剂,摩擦改进剂和腐蚀抑制剂的润滑组合物。
合适的过碱性清净剂描述于上文“清净剂”部分。本发明的机油润滑组合物可包含选自不含硫的酚盐,含硫酚盐,磺酸盐,salixarate,水杨酸盐及其混合物,或硼酸化等同物和硼酸化等同物的混合物的过碱性清净剂。过碱性清净剂可以以0重量%至15重量%,或0.1重量%至10重量%,或0.2重量%至8重量%,或0.2重量%至3重量%存在。例如在重型柴油机中,清净剂可以以润滑组合物的2重量%至3重量%存在。对于客车发动机,清净剂可以以润滑组合物的0.2重量%至1重量%存在。在一个实施方案中,发动机润滑组合物还包含至少一种金属比率为至少3,或至少8,或至少15的过碱性清净剂。
在一个实施方案中,发动机润滑组合物可以是还包含至少一种抗磨剂的润滑组合物。合适的抗磨剂描述于上文的“抗磨剂”部分并且包括钛化合物,酒石酸衍生物例如酒石酸酯,酰胺或酒石酰亚胺,苹果酸衍生物,柠檬酸衍生物,乙醇酸衍生物,磷化合物的油溶性胺盐,硫化烯烃,二烃基二硫代磷酸金属盐(例如二烷基二硫代磷酸锌),亚磷酸酯(例如亚磷酸二丁基酯),膦酸酯,含硫代氨基甲酸酯的化合物如硫代氨基甲酸酯酯,硫代氨基甲酸酯酰胺,硫代氨基甲酸酯,亚烷基偶合的硫代氨基甲酸酯和双(S-烷基二硫代氨基甲酰基)二硫化物。抗磨剂许多是含磷抗磨剂。典型地,含磷抗磨剂可以是二烷基二硫代磷酸锌,亚磷酸盐,磷酸盐,膦酸盐和磷酸铵盐,或其混合物。二烷基二硫代磷酸锌在本领域中是已知的。抗磨剂可以以润滑组合物的0重量%至6或3重量%,或0.1重量%至1.5重量%,或0.5重量%至0.9重量%存在。
该组合物可以包含钼化合物。钼化合物可以是抗磨剂或抗氧化剂。钼化合物可以选自二烷基二硫代磷酸钼,二硫代氨基甲酸钼,钼化合物的胺盐及其混合物。钼化合物可为润滑组合物提供0至1000ppm,或5至1000ppm,或10至750ppm,5ppm至300ppm,或20ppm至250ppm的钼。
上文在“抗氧化剂”下描述了合适的抗氧化剂。抗氧化剂包括硫化烯烃,二芳基胺,烷基化二芳基胺,受阻酚,钼化合物(如二硫代氨基甲酸钼),羟基硫醚或其混合物。在一个实施方案中,润滑组合物包含抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂可以以润滑组合物的0重量%至10重量%,或0.1重量%至6重量%,或0.5重量%至5重量%,或0.5重量%至3重量%,或0.3重量%至1.5重量%存在。
以上在“摩擦改性剂”下描述了合适的摩擦改进剂。机油润滑剂(即曲轴箱润滑剂)通常包括减少两个表面(通常为钢表面)之间的动态摩擦的摩擦改性添加剂;这主要是为了提高燃油经济性。这种类型的添加剂通常被称为“脂肪”,并且包括脂肪酸,酯,酰胺,酰亚胺,胺及其组合。合适的减摩添加剂的实例包括甘油单油酸酯,油基酰胺,乙氧基化牛油胺,油基酒石酰亚胺,酒石酸的脂肪烷基酯,油基马来酰亚胺,苹果酸的脂肪烷基酯及其组合。或者,可以使用钼添加剂来减少摩擦并提高燃料经济性。钼添加剂的实例包括双核二硫代氨基甲酸钼络合物,例如可从Adeka corp.购得的SakuralubeTM 525。三核钼二硫代氨基甲酸盐络合物;钼胺,例如得自Adeka公司的SakuralubeTM 710;单核二硫代氨基甲酸钼络合物;钼酯/酰胺添加剂,例如可得自Vanderbilt Chemicals,LLC的855;钼化分散剂;以及它们的组合。
用于发动机润滑组合物的有用的腐蚀抑制剂如上所述并且包括WO2006/047486的第5至8段中描述的那些,辛酸辛胺盐,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和脂肪酸如油酸与多胺的缩合产物。在一个实施方案中,腐蚀抑制剂包括腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂可以是环氧丙烷的均聚物或共聚物。在由陶氏化学公司出版的Form No.118-01453-0702AMS的产品手册中更详细地描述了腐蚀抑制剂。该产品手册的标题为“SYNALOX润滑剂,用于苛刻应用的高性能聚乙二醇”(SYNALOXLubricants,High-Performance Polyglycols for Demanding Applications)。
上文在“分散剂”下描述了合适的分散剂。在一个实施方案中,组合物包含琥珀酰亚胺分散剂,并且其可以是硼酸化或未硼酸化的琥珀酰亚胺分散剂。
上文在“粘度改进剂”下描述了合适的粘度改进剂和分散剂粘度改进剂。在一个实施方案中,所公开技术的润滑组合物还包含分散剂粘度改进剂。分散剂粘度改进剂可以以润滑组合物的0至10重量%,或0重量%至5重量%,或0重量%至4重量%,或0.05重量%至2重量%,或0.2重量%至1.2重量%存在。
发动机润滑组合物还可以包含泡沫抑制剂,倾点下降剂,破乳剂,金属钝化剂或另外的密封溶胀剂或其混合物。上面在“其它添加剂”中描述了合适的候选物。
在一个实施方案中,润滑组合物包含0.01至1.5重量%的本发明化合物;0.5-6重量%的至少一种无灰分散剂;组合物的0.5至3重量%的至少一种含金属过碱性清净剂;组合物的0.01至2重量%的至少一种无锌抗磨剂,其为含磷化合物,不含硫和磷的有机抗磨剂或其混合物;组合物的0.2至5重量%的至少一种无灰抗氧化剂(选自位阻酚和/或二芳基胺);组合物的0.0-6重量%的聚合物粘度指数改进剂和任选的一种或多种选自腐蚀抑制剂,泡沫抑制剂,其它密封溶胀剂和倾点下降剂的附加添加剂。
不同实施方案中的发动机润滑组合物可具有如下表所公开的组成:
表2
本发明的组合物显示出几个优点。例如,特别是在较旧的车辆中,发动机密封件具有随着时间的推移而干缩的趋势,并且强大的密封溶胀剂可以有效地使溶胀并软化干燥的密封件,使它们再生,从而它们将执行它们最初的预期功能。例如,密封溶胀剂用于防止VitonTM和丁腈橡胶密封件的劣化,如MTU(密歇根技术大学)在客车汽车油GF5配制剂中的密封屏蔽测试中所评估的,其中所有候选物在开始时都以在混合物中的1%浓度评估,该浓度作为评估密封溶胀性能的典型处理水平。
用于传动体系装置的润滑组合物
在另一个实施方案中,本发明的化合物在润滑组合物中用作密封溶胀剂,所述润滑组合物适于润滑诸如手动变速器,自动变速器,车轴,齿轮或驱动轴的传动体系装置。传动体系装置可以在诸如农用拖拉机之类的非公路车辆上。非公路车辆在比高速公路车辆更苛刻的条件下运行。
用于传动体系装置的润滑组合物可具有大于0.05重量%,或0.4重量%至5重量%,或0.5重量%至3重量%,0.8重量%至2.5重量%,1重量%重量%至2重量%,0.075重量%至0.5重量%或0.1重量%至0.25重量%的润滑组合物。
用于传动体系装置的润滑组合物可具有100ppm至5000ppm,或200ppm至4750ppm,300ppm至4500ppm或450ppm至4000ppm的磷含量。磷含量可以是400至2000ppm,或400至1500ppm,或500至1400ppm,或400至900ppm,或500至850ppm或525至800ppm。
除了如本文所述的式(I)化合物之外,传动体系润滑组合物还可以包含其它添加剂,例如选自上述那些的添加剂,其量为上述量。在一个实施方案中,所公开的技术提供润滑组合物,其进一步包含抗磨剂,粘度改进剂(通常为具有线性,梳形或星形结构的聚甲基丙烯酸酯),过碱性清净剂(包括例如过碱性磺酸盐,酚盐和水杨酸盐),分散剂,摩擦改性剂,抗氧化剂(包括例如酚类和胺类抗氧化剂),分散剂粘度改进剂及其混合物中的至少一种。在一个实施方案中,所公开的技术提供润滑组合物,其包含式(I)化合物,具有润滑粘度的油并且还包含抗磨剂,粘度改进剂,以及分散剂和过碱性清净剂中的至少一种。在该实施方案中,润滑组合物可以进一步包含摩擦改进剂。
上文在“抗磨剂”下描述了合适的抗磨剂,并且包括油溶性磷胺盐抗磨剂,例如含磷酸酯的胺盐或其混合物。含磷酸酯的胺盐包括磷酸酯和其胺盐;二烷基二硫代磷酸酯及其胺盐;亚磷酸酯;和含磷羧酸酯,醚和酰胺的胺盐;磷酸或硫代磷酸的羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;磷酸或硫代磷酸的磷酸化羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;和它们的混合物。含磷酸酯的胺盐可以单独使用或组合使用。在一个实施方案中,油溶性磷胺盐包括部分胺盐-部分金属盐化合物或其混合物。在一个实施方案中,磷化合物在分子中进一步包含硫原子。抗磨剂的实例可以包括非离子磷化合物(典型地为具有+3或+5氧化态的磷原子的化合物)。在一个实施方案中,磷化合物的胺盐可以是无灰的,即不含金属(在与其它组分混合之前)。可适用作胺盐的胺包括伯胺,仲胺,叔胺及其混合物。胺包括具有至少一个烃基的那些,或者在某些实施方案中,两个或三个烃基。烃基可以含有2至30个碳原子,或者在其它实施方案中为8至26,或10至20,或13至19个碳原子。
上文在“粘度改进剂”下描述了合适的粘度改进剂和分散剂粘度改进剂。粘度改进剂通常是聚合物,包括聚异丁烯,聚甲基丙烯酸酯,二烯聚合物,聚烷基苯乙烯,酯化苯乙烯-马来酸酐共聚物,链烯基芳烃-共轭二烯共聚物和聚烯烃。也具有分散剂和/或抗氧化性能的多功能粘度改进剂是已知的并且可以任选使用。粘度改进剂的量可以在0.1至70重量%,或1至50重量%,或2至40重量%的范围内。在汽车齿轮油中,例如,粘度改进剂和/或分散剂粘度改进剂可以以5至60重量%,或5至50重量%,或5至40重量%,或者5至30重量%或5至20重量%的量存在于润滑组合物中。典型地,粘度改进剂可以是聚甲基丙烯酸酯或其混合物。
传动体系装置润滑组合物可含有如上文在“清净剂”中所述的清净剂。传动体系装置润滑组合物可以包含可以或不可以硼酸化的过碱性清净剂。例如润滑组合物可以含有硼酸化的过碱性钙或镁磺酸盐清净剂或其混合物。合适的过碱性清净剂在上文“清净剂”一节中描述。本发明的润滑组合物可以包含选自不含硫的酚盐,含硫的酚盐,磺酸盐,salixarate,水杨酸盐及其混合物,或硼酸化等同物和硼酸化等同物的混合物的过碱性清净剂。在汽车齿轮油中,例如,清净剂可以以0.05至1重量%,或0.1至0.9重量%的量存在于润滑组合物中。在手动变速器流体中,例如,清净剂可以以至少0.1%,例如0.14至4重量%,或0.2至3.5重量%,或0.5至3重量%,或者1至2重量%,或0.5至4重量%,或0.6至3.5重量%或1至3重量%,或至少1重量%,例如1.5至2.8重量%的量存在于润滑组合物中。在一个实施方案中,组合物可以包含一种或多种含钙的清净剂。在该实施方案中,由清净剂提供给润滑剂的钙的总量可以是0.03至1重量%,或0.1至0.6重量%,或0.2至0.5重量%。
上文在“分散剂”下描述了合适的分散剂。分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂。在一个实施方案中,琥珀酰亚胺分散剂可以是N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺。长链烯基琥珀酰亚胺可以包括聚异丁烯琥珀酰亚胺,其中衍生它的聚异丁烯的数均分子量为350-5000或500-3000或750-1150。在一个实施方案中,用于传动体系装置的分散剂可能是后处理的分散剂。分散剂可以用二巯基噻二唑进行后处理,任选在一种或多种磷化合物,芳族化合物的二羧酸和硼酸化剂的存在下进行。例如在汽车齿轮油或手动变速器流体中,分散剂可以以至少0.1重量%,或至少0.3重量%,或至少0.5重量%并且至多5重量%或4重量%或3重量%或2重量%的量存在于润滑组合物中。
以上在“摩擦改进剂”下描述了合适的摩擦改进剂。合适的摩擦改性剂包括:
由式R3C(X)NR1R2表示的酰胺或硫代酰胺,其中X是O或S并且R1和R2各自独立地是至少6(或8-24或10-18)个碳原子的烃基,并且R3是具有1至6个碳原子的羟烷基或由羟烷基通过其羟基与酰化剂缩合形成的基团;
由式R4R5NR6表示的叔胺,其中R4和R5各自独立地为至少6个碳原子的烷基,并且R6为含多羟基的烷基或含多羟基的烷氧基烷基;
含有至少两个具有约12至约22(或12至20或12至18或12至16或12至14或14至20或14至18或14至16)个碳原子的烃基的N-取代的草酸双酰胺或酰胺-酯;
脂肪咪唑啉例如酸与二胺或多胺例如聚亚乙基多胺的环状缩合产物,并且在一个实施方案中,摩擦改性剂可以是C8-C24脂肪酸与聚亚烷基多胺的缩合产物,例如异硬脂酸与四亚乙基五胺的产物(羧酸和多亚烷基胺的缩合产物可以是咪唑啉或酰胺);
选自由羧酸或其反应性等价物与选自三羟甲基氨基甲烷,2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇,3-氨基-1-丙醇,2-氨基-1-丙醇,1-氨基-2-丙醇,2-氨基-2-甲基-1-丙醇,4-氨基-1-丁醇,5-氨基-1-戊醇,2-氨基-1-戊醇,2-氨基-1,2-丙二醇,2-氨基-1,3-丙二醇,2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇,N-(2-羟乙基)乙二胺,N,N-(2-羟乙基)乙二胺,1,3-二氨基-2-羟基丙烷,N,N'-双-(2-羟乙基)乙二胺和1-氨丙基-3-二异丙醇胺的氨基醇的反应产物的摩擦改进剂,其中摩擦改性剂至少含有两个支链烷基,每个含有至少6个碳原子;
硫化烯烃,如硫化植物油,猪油或C16-18烯烃;
来自三氧化硼与具有至少8个碳原子,或10-20个碳原子的环氧化物的反应产物的硼酸酯,或者包含14个碳原子的直链烃基(参见US4,584,115)和通过如下反应形成的硼酸酯:醇和硼酸,其中醇通常是支化的,且具有C6至C10,或C8至C10或C8碳原子;
乙氧基化胺;
含磷化合物如磷酸作为摩擦稳定剂和二-(脂肪)烷基亚磷酸酯;和
脂肪酸的金属盐。摩擦改进剂(不同于(a)硼酸化磷脂和(b)磷酸酯的胺盐)还包括脂肪膦酸酯,来自与胍,氨基胍,脲或硫脲反应的脂肪羧酸的反应产物及其盐,脂肪胺,酯如硼酸化甘油酯,脂肪亚磷酸酯,脂肪酸酰胺,脂肪环氧化物,硼酸化脂肪环氧化物,烷氧基化脂肪胺,硼酸化烷氧基化脂肪胺,脂肪酸金属盐或脂肪咪唑啉,羧酸与聚亚烷基多胺的缩合产物。在汽车或轴齿轮油中,例如,摩擦改性剂可以以1至5重量%,或2至4重量%,或2至3.5重量%的量存在于润滑组合物中。
上文在“抗氧化剂”下描述了合适的抗氧化剂。抗氧化剂包括硫化烯烃,二芳基胺,烷基化二芳基胺,受阻酚,钼化合物(如二硫代氨基甲酸钼),羟基硫醚或其混合物。
传动体系润滑组合物还可以包含泡沫抑制剂,倾点下降剂,腐蚀抑制剂,破乳剂,金属钝化剂或另外的密封溶胀剂或其混合物。上面在“其它添加剂”中描述了合适的候选物。用于传动体系装置的腐蚀抑制剂包括1-氨基-2-丙醇,胺,包括甲苯基三唑的三唑衍生物,二巯基噻二唑衍生物,辛酸辛胺,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和/或脂肪酸如油酸与多胺的缩合产物。
不同实施方案中的传动体系装置润滑组合物可具有如下表所公开的组成:
表3
脚注:
上表中的粘度改进剂也可以被认为是具有润滑粘度的油的替代物。
A列可以代表汽车或轴齿轮润滑剂。
B列可以代表自动变速器润滑剂。
C列可能代表非公路用润滑剂。
D列可以代表手动变速器润滑剂。
在一个实施方案中,润滑组合物为自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,0.1-10重量%的分散剂,0.025-3重量%的清净剂或当清净剂含有钙,对组合物赋予130-600ppm的量的清净剂,0.01-0.3重量%的含磷化合物,0.01-15重量%的抗磨剂,0至12重量%的粘度改进剂,0至10重量%的抗氧化剂,0.001至10重量%的腐蚀抑制剂和0.01至5重量%的摩擦改进剂。在一个实施方案中,润滑组合物为自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,0.2至7重量%的分散剂,0.1至1重量%的清净剂或当清净剂含有钙,对组合物赋予160至400ppm的量的清净剂,0.03至0.2重量%的含磷化合物,0.05至10重量%的抗磨剂,0.1至10重量%的粘度改进剂,0.01至5重量%的抗氧化剂,0.005至5重量%的腐蚀抑制剂和0.01至4重量%的摩擦改进剂。在一个实施方案中,润滑组合物为自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,0.3-6重量%分散剂,0.1-8重量%清净剂或当清净剂含有钙,对组合物赋予0-250ppm的量的清净剂,0.03-0.1重量%的含磷化合物,0.075-5重量%的抗磨剂,1至8重量%的粘度改进剂,0.05至3重量%的抗氧化剂,0.01至3重量%的腐蚀抑制剂和0.25至3.5重量%的摩擦改进剂。在一个实施方案中,润滑组合物是自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,1至5重量%的分散剂,对组合物赋予1至200ppm的量的含钙清净剂,0.1至3重量%的抗磨剂,3至8重量%的粘度改进剂,0.1至1.2重量%的抗氧化剂,0.02至2重量%的腐蚀抑制剂和0.1至3重量%的摩擦改进剂。在一个实施方案中,润滑组合物为自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,对组合物赋予10至150ppm的量的含钙清净剂,0.2至1重量%的抗氧化剂和0.5至2.5重量%的摩擦改进剂。在一个实施方案中,润滑组合物为自动变速器润滑剂,其包含:式(I)化合物,对组合物赋予20至100ppm的量的含钙清净剂,0.3至1重量%的抗氧化剂和1至2.5重量%的摩擦改进剂。
工业应用
式(I)化合物可用于在润滑脂中或用于工业齿轮或工业齿轮箱,涡轮机系统,液压系统,循环油系统,气体压缩机或制冷系统的润滑组合物中提供密封溶胀性能。
润滑组合物可以呈浓缩物和/或完全配制的润滑剂的形式。如果本发明的润滑组合物(包含本文公开的添加剂)呈浓缩物形式(其可以与另外的油组合以全部或部分地形成成品润滑剂),这些添加剂与具有润滑粘度的油和/或稀释油的比例包括按重量计1:99至99:1或按重量计80:20至10:90的范围。
所公开的技术的润滑组合物可以进一步包含其它添加剂。在一个实施方案中,本发明提供润滑组合物,其进一步包含分散剂,抗磨剂,分散剂粘度改进剂,摩擦改性剂,粘度改进剂,抗氧化剂,包含过碱性清净剂的清净剂,泡沫抑制剂,破乳剂,倾点下降剂或其混合物中的至少一种。在一个实施方案中,所公开的技术提供了润滑组合物,其还包含聚异丁烯琥珀酰亚胺分散剂,抗磨剂,分散剂粘度改进剂,摩擦改性剂,粘度改进剂(通常为烯烃共聚物,例如乙烯-丙烯共聚物),抗氧化剂(包括酚类和胺类抗氧化剂),过碱性清净剂(包括过碱性磺酸盐,酚盐和水杨酸盐)或其混合物中的至少一种。
润滑脂
在一个实施例中,润滑剂是润滑脂。润滑脂可具有包含具有润滑粘度的油,润滑脂增稠剂和添加剂包的组合物。添加剂包包含本发明的密封溶胀剂(式(I)化合物)和任选的其它性能添加剂。
润滑脂增稠剂或增稠剂可包括润滑脂配制领域已知的一种或多种羧酸的金属盐。通常金属是碱金属,碱土金属,铝或其混合物。合适的金属的例子包括锂,钾,钠,钙,镁,钡,钛,铝及其混合物。金属可以包括锂,钙,铝或其混合物(通常为锂)。
用于增稠剂中的羧酸通常是脂肪酸并且可以包括单羟基羧酸,二羟基羧酸,多羟基羧酸或其混合物。羧酸可以具有4至30,8至27,19至24或10至20个碳原子,并且可以包括其衍生物,例如酯,半酯,盐,酸酐或其混合物。特别有用的羟基取代的脂肪酸是羟基硬脂酸,其中一个或多个羟基通常位于烷基上的10-,11-,12-,13-或14-位。合适的例子可以包括10-羟基硬脂酸,11-羟基硬脂酸,12-羟基硬脂酸,13-羟基硬脂酸,14-羟基硬脂酸及其混合物。在一个实施方案中,羟基取代的脂肪酸是12-羟基硬脂酸。其它合适的脂肪酸的实例包括癸酸,棕榈酸,硬脂酸,油酸,山嵛酸及其混合物。
在一个实施方案中,羧酸增稠剂补充有二羧酸,多羧酸或其混合物。合适的例子包括己二酸(己二酸),异辛二酸,辛二酸,壬二酸(壬二酸),癸二酸(癸二酸),十一烷二酸,十二烷二酸,十三烷二酸,十四烷二酸,十五烷酸及其混合物。二羧酸和多羧酸倾向于比单羧酸更昂贵,因此,大多数使用混合物的工业方法通常使用二羧酸和/或多羧酸与一元羧酸的摩尔比为1:10至1:2,包括1:5,1:4,1:3或1:2作为可能值或上限或下限。所用酸的实际比例取决于实际应用中所需的润滑脂性能。在一个实施方案中,二羧酸增稠剂是壬二酸(壬二酸)和另一种是癸二酸(癸二酸)或其混合物。
润滑脂增稠剂可以包括简单的金属皂润滑脂稠化剂,混合碱皂,复合皂,非皂润滑脂稠化剂,这种酸官能化油的金属盐,聚脲和双脲润滑脂增稠剂,磺酸钙润滑脂增稠剂或其混合物。
润滑脂增稠剂还可以包括或与其它已知的聚合物增稠剂一起使用,例如聚四氟乙烯(通常称为PTFE),苯乙烯-丁二烯橡胶,苯乙烯-异戊二烯聚合物,烯烃聚合物如聚乙烯或聚丙烯或烯烃共聚物等作为乙烯-丙烯或其混合物。
在一个实施方案中,增稠剂还可以包括或与其它已知的增稠剂一起使用,例如无机粉末,包括粘土,有机粘土,膨润土,蒙脱石,热解和酸改性的二氧化硅,作为方解石的碳酸钙,炭黑,颜料,酞菁铜或其混合物。
润滑脂也可以是磺酸盐润滑脂。美国专利5,308,514更详细地公开了磺酸盐润滑脂。磺酸钙润滑脂可以通过过碱化中性磺酸钙制备,使得氢氧化钙碳酸化形成无定形碳酸钙,并随后转化为方解石或球霰石或其混合物,但通常为方解石。
润滑脂增稠剂可以是脲衍生物,例如聚脲或双脲。聚脲润滑脂可以包括三脲,四脲或更高级的同系物或其混合物。脲衍生物可以包括脲-氨基甲酸酯化合物和氨基甲酸酯化合物,双脲化合物,三脲化合物,四脲化合物,聚脲化合物,脲-氨基甲酸酯化合物,二氨基甲酸酯化合物及其混合物。脲衍生物可以是例如双脲化合物,例如脲-氨基甲酸酯化合物,二氨基甲酸酯化合物或其混合物。这种类型的脲化合物的更详细的描述公开于美国专利5,512,188第2栏第24行至第23栏第36行。
在一个实施方案中,润滑脂增稠剂可以是聚脲或双脲。润滑脂增稠剂可以是锂皂或锂复合增稠剂。润滑脂增稠剂可以是铝皂,钙皂,铝络合物或钙络合物增稠剂。
存在于润滑脂组合物中的润滑脂增稠剂的量包括1重量%至50重量%,1重量%至45重量%,或2重量%至40重量%,或3重量%至20重量%或25重量%的润滑脂组合物。
润滑脂组合物包含如上所述的具有润滑粘度的油。润滑脂组合物可通过将式(I)化合物任选地在其它性能添加剂(如下文所述)的存在下加入到具有润滑粘度的油,润滑脂增稠剂中来制备。
添加剂包包含本发明的密封溶胀剂(式(I)化合物)和任选的其它性能添加剂。润滑脂(在本文中也称为润滑脂组合物或润滑脂组合物)可以包含0.01或0.05至2重量%,或0.01或0.05至1.5重量%,0.05至1重量%,0.15至1重量%,0.15至0.5重量%的式(I)化合物。添加剂包可以以润滑脂组合物的0.01重量%至10重量%,或0.01重量%至5重量%,或0.1至3重量%存在。
润滑脂组合物任选地包含其它性能添加剂。其它性能添加剂可以包括金属钝化剂,粘度改进剂,清净剂,摩擦改性剂,抗磨剂,腐蚀抑制剂,分散剂,分散剂粘度改进剂,极压剂,抗氧化剂及其混合物中的至少一种。本文描述了这些其它性能添加剂中的每一种。
在一个实施方案中,润滑脂组合物任选进一步包含至少一种其它性能添加剂,其可以选自金属钝化剂,清净剂,分散剂,抗磨剂,抗氧化剂,腐蚀抑制剂(通常为防锈剂)或其混合物。通常,完全配制的润滑脂组合物将含有这些性能添加剂中的一种或多种。润滑脂组合物可以含有腐蚀抑制剂或抗氧化剂。
抗氧化剂包括二芳基胺,烷基化二芳基胺,受阻酚,钼化合物(例如二硫代氨基甲酸钼),羟基硫醚,三甲基聚喹啉(例如1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉)或其混合物。在一个实施方案中,润滑脂组合物包含抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂可以以润滑脂组合物的0重量%至15重量%,或0.1重量%至10重量%,或0.5重量%至5重量%,或0.5重量%至3重量%,或0.3重量%至1.5重量%存在。
二芳基胺和烷基化二芳基胺可以是苯基-α-萘胺(PANA),烷基化二苯胺或烷基化苯基萘胺或其混合物。烷基化二苯胺可以包括二壬基化二苯胺,壬基二苯胺,辛基二苯胺,二辛基二苯胺或二癸基化二苯胺。烷基化二芳基胺可以包括辛基,二辛基,壬基,二壬基,癸基或二癸基苯基萘胺。烷基化二芳基胺可以是四烷基化二芳基胺。
受阻酚抗氧化剂通常含有仲丁基和/或叔丁基作为空间位阻基团。酚基可以进一步被烃基(典型地为直链或支链烷基)和/或连接至第二芳族基团的桥连基团取代。合适的受阻酚抗氧化剂的实例包括2,6-二叔丁基苯酚,4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚,4-乙基-2,6-二叔丁基苯酚,4-丙基-2,6-二叔丁基苯酚或4-丁基-2,6-二叔丁基苯酚或4-十二烷基-2,6-二叔丁基苯酚。在一个实施方案中,受阻酚抗氧化剂可以是酯并且可以包括例如来自BASF的IrganoxTM L-135。美国专利6,559,105中更详细地描述了合适的含酯受阻酚抗氧化剂化学物质。
二硫代氨基甲酸盐抗氧化剂可以是包含例如钼或锌的金属的二硫代氨基甲酸盐,或者可以是“无灰的”,指的是二硫代氨基甲酸盐不含金属。
1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉抗氧化剂可作为单独分子或具有至多5个重复单元的低聚物存在,并被商业上称为“树脂D”,可从许多供应商处获得。
在一个实施方案中,润滑脂组合物还包含粘度改进剂。粘度改进剂是本领域已知的并且可以包括氢化苯乙烯-丁二烯橡胶,乙烯-丙烯共聚物,聚甲基丙烯酸酯,聚丙烯酸酯,氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物,氢化二烯聚合物,聚烷基苯乙烯,聚烯烃,马来酸酐-烯烃共聚物的酯(例如在国际申请WO2010/014655中描述的那些),马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯,或其混合物。
一些聚合物也可以描述为分散剂粘度改进剂(通常称为DVM),因为它们表现出分散剂性质。这种类型的聚合物包括烯烃,例如已经通过与马来酸酐和胺反应而官能化的乙烯丙烯共聚物。可以使用的另一类聚合物是用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯(这种类型也可以通过在甲基丙烯酸酯聚合中引入含氮共聚单体来制备)。分散剂粘度改进剂的更详细地描述公开于国际公布WO2006/015130或美国专利4,863,623;6,107,257;6,107,258;和6,117,825中。
非分散剂粘度改进剂可以包括官能化聚烯烃,例如已经用酰化剂如马来酸酐和胺官能化的乙烯-丙烯共聚物;用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯,或与胺反应的苯乙烯-马来酸酐共聚物。非分散剂粘度改进剂的更详细描述公开于2001年10月9日出版的Scharf等人的US6,300,288中。
粘度改进剂可以以润滑脂组合物的0重量%至15重量%,或0重量%至10重量%,或0.05重量%至5重量%,或0.2重量%至2重量%存在。
润滑脂组合物可以进一步包含分散剂或其混合物。分散剂可以是琥珀酰亚胺分散剂,曼尼希分散剂,琥珀酰胺分散剂,聚烯烃琥珀酸酯,酰胺或酯-酰胺或其混合物。在一个实施方案中,分散剂可以作为单一分散剂存在。在一个实施方案中,分散剂可以作为两种或三种不同分散剂的混合物存在,其中至少一种可以是琥珀酰亚胺分散剂。
分散剂可以是N-取代的长链链烯基琥珀酰亚胺。N-取代的长链烯基琥珀酰亚胺的实例是聚异丁烯琥珀酰亚胺。通常,衍生出聚异丁烯琥珀酸酐的聚异丁烯的数均分子量为350-5000或550-3000或750-2500。琥珀酰亚胺分散剂及其制备公开于例如美国专利3,172,892、3,219,666、3,316,177、3,340,281、3,351,552、3,381,022、3,433,744、3,444,170、3,467,668、3,501,405、3,542,680、3,576,743、3,632,511、4,234,435、Re26,433和6,165,235、7,238,650和欧洲专利申请0355895A中。
分散剂还可以通过常规方法通过与任何各种试剂反应进行后处理。其中包括硼化合物(如硼酸),脲,硫脲,二巯基噻二唑,二硫化碳,醛,酮,羧酸如对苯二甲酸,烃取代的琥珀酸酐,马来酸酐,腈,环氧化物和磷化合物。在一个实施方案中,后处理的分散剂是硼酸化的。在一个实施方案中,后处理的分散剂与二巯基噻二唑反应。在一个实施方案中,后处理的分散剂与磷酸或亚磷酸反应。
在一个实施方案中,本发明提供了润滑脂组合物,其进一步包含可以是过碱性或中性的含金属清净剂。含金属清净剂可以是钙或镁清净剂。
含金属清净剂可以选自不含硫的酚盐,含硫酚盐,磺酸盐,salixarate,水杨酸盐及其混合物,或其硼酸化等价物。清净剂可以用硼酸化剂例如硼酸硼酸化,例如硼酸化的过碱性钙或镁磺酸盐清净剂或其混合物。含金属清净剂也可以是总碱值范围为30-500mgKOH/g当量(根据ASTM D4739的TBN)的过碱性清净剂。
例如,清净剂可以以润滑脂组合物的0重量%至6重量%,或者0.01重量%至4重量%,或者0.05重量%至2重量%,或者0.1重量%至2重量%存在,例如,其中所述清净剂是除过碱性含金属清净剂以外的含金属清净剂,或者所述润滑脂组合物的0重量%至2重量%,或0.05重量%至1.5重量%,或0.1重量%至1重量%,例如,其中清净剂是过碱性含金属清净剂。
在一个实施方案中,本文公开的润滑脂可包含至少一种摩擦改性剂。摩擦改性剂可以以润滑脂组合物的0重量%至6重量%,或者0.01重量%至4重量%,或者0.05重量%至2重量%,或者0.1重量%至2重量%存在。
如本文所用,与摩擦改性剂有关的术语“脂肪烷基”或“脂肪”可意指具有10至22个碳原子的碳链,通常为直链碳链。或者,脂肪烷基可以是单支链烷基,通常在β-位具有支链。单支链烷基的实例包括2-乙基己基,2-丙基庚基或2-辛基十二烷基。
合适的摩擦改性剂的实例包括胺,脂肪酯或脂肪环氧化物的长链脂肪酸衍生物;脂肪咪唑啉,如羧酸和聚亚烷基-多胺的缩合产物;烷基磷酸的胺盐;脂肪膦酸酯;脂肪亚磷酸酯;硼酸化磷脂,硼酸化脂肪环氧化物;甘油酯;硼酸化甘油酯;脂肪胺;烷氧基化脂肪胺;硼酸化烷氧基化脂肪胺;羟基和多羟基脂肪胺,包括叔羟基脂肪胺;羟烷基酰胺;脂肪酸的金属盐;烷基水杨酸盐的金属盐;脂肪恶唑啉;脂肪乙氧基化醇;羧酸与聚亚烷基多胺的缩合产物;或来自脂肪羧酸与胍,氨基胍,脲或硫脲及其盐的反应产物。
摩擦改进剂还可以包括诸如硫化脂肪族化合物和烯烃,硫化二烷基二硫代磷酸钼,硫化二硫代氨基甲酸钼或其它油溶性钼络合物例如855(可从R.T.Vanderbilt,Inc.商购获得)或S-700或S-710(可从Adeka,Inc.商购获得)的材料。油溶性钼络合物有助于降低摩擦,但可能损害密封相容性。
在一个实施方案中,摩擦改进剂可以是油溶性钼络合物。油溶性钼络合物可以包括硫化的二硫代氨基甲酸钼,硫化的二硫代磷酸钼,钼蓝氧化物络合物或其它油溶性钼络合物或其混合物。油溶性钼络合物可以是氧化钼和氢氧化物的混合物,所谓的“蓝色”氧化物。钼蓝氧化物具有平均氧化态为5至6的钼,并且是MoO2(OH)至MoO2.5(OH)0.5的混合物。油溶性的实例是以商品名MB或MBO(可从Lehmann和Voss GmbH商购)已知的钼蓝氧化物络合物。油溶性钼络合物可以以润滑脂组合物的0wt%至5wt%,或0.1重量%至5重量%或1至3重量%存在。
在一个实施方案中,摩擦改性剂可以是长链脂肪酸酯。在另一个实施方案中,长链脂肪酸酯可以是单酯,并且在另一个实施方案中,长链脂肪酸酯可以是甘油三酯例如向日葵油或大豆油或多元醇和脂族羧酸的单酯。
润滑脂组合物任选进一步包含至少一种抗磨剂。合适的抗磨剂的实例包括钛化合物,磷化合物的油溶性胺盐,硫化烯烃,二烃基二硫代磷酸金属盐(如二烷基二硫代磷酸锌),亚磷酸酯(如二丁基或二油基亚磷酸酯),膦酸酯,含硫代氨基甲酸酯的化合物例如硫代氨基甲酸酯,硫代氨基甲酸酯酰胺,硫代氨基甲酸醚,亚烷基偶合的硫代氨基甲酸酯,双(S-烷基二硫代氨甲酰基)二硫化物和油溶性磷胺盐。在一个实施方案中,润滑脂组合物可以进一步包含二烃基二硫代磷酸金属盐(例如二烷基二硫代磷酸锌)。任选的抗磨剂可以以润滑脂组合物的0重量%至5重量%,或0.1重量%至5重量%或1至3重量%存在。
润滑脂组合物任选还含有极压剂,其可以是含有硫和/或磷的化合物。极压剂的实例包括多硫化物,硫化烯烃,噻二唑或其混合物。
噻二唑的实例包括2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其低聚物,烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑,烃硫基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其低聚物。烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的低聚物典型地通过在2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑单元之间形成硫-硫键以形成两个或更多个所述噻二唑单元的低聚物而形成。合适的噻二唑化合物的例子包括二巯基噻二唑,2,5-二巯基-[1,3,4]-噻二唑,3,5-二巯基-[1,2,4]-噻二唑,二巯基-[1,2,5]-噻二唑或4-5-二巯基-[1,2,3]-噻二唑中的至少一种。通常容易获得的材料如2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或烃硫基取代的2,5-二巯基-1,3,4噻二唑是通常使用的。在不同的实施方案中,烃基取代基上的碳原子数目包括1至30、2至25、4至20、6至16或8至10。2,5二巯基1,3,4-噻二唑可以是2,5-二辛基二硫代-1,3,4-噻二唑或2,5-二壬基二硫代-1,3,4-噻二唑。
在一个实施方案中,至少50重量%的多硫化物分子是三硫化物或四硫化物的混合物。在其它实施方案中,多硫化物分子的至少55重量%或至少60重量%是三硫化物或四硫化物的混合物。
多硫化物可以包括来自油,脂肪酸或酯,烯烃或聚烯烃的硫化有机多硫化物。
可被硫化的油包括天然或合成油,例如矿物油,猪油,由脂肪醇和脂肪酸或脂肪族羧酸(例如油酸肉豆蔻酯和油酸油酯)衍生的羧酸酯,以及合成不饱和酯或甘油酯和合成抹香鲸油。
脂肪酸包括含有8至30,或12至24个碳原子的脂肪酸。脂肪酸的实例包括油酸,亚油酸,亚麻酸和妥尔油。由混合不饱和脂肪酸酯制备的硫化脂肪酸酯,例如从动物脂肪和植物油(包括妥尔油,亚麻子油,豆油,菜籽油和鱼油)获得。
多硫化物包括衍生自各种烯烃的烯烃。烯烃通常具有一个或多个双键。一个实施方案中的烯烃含有3至30个碳原子。在其它实施方案中,烯烃含有3至16个或3至9个碳原子。在一个实施方案中,硫化烯烃包括衍生自丙烯,异丁烯,戊烯或其混合物的烯烃。在一个实施方案中,多硫化物包含衍生自通过已知技术聚合如上所述的烯烃的聚烯烃。在一个实施方案中,多硫化物包括二丁基四硫化物,油酸的硫化甲酯,硫化烷基酚,硫化二戊烯,硫化二环戊二烯,硫化萜烯和硫化Diels-Alder加合物。
极压剂可以以润滑脂组合物的0重量%至5重量%,0.01重量%至4重量%,0.01重量%至3.5重量%,0.05重量%至3重量%,和0.1重量%至1.5重量%%,或0.2重量%至1重量%存在。
颗粒或细碎形式的固体添加剂也可以以0重量%至20重量%的水平用于润滑脂中。这些包括石墨,二硫化钼,氧化锌,氮化硼或聚四氟乙烯。固体添加剂的混合物也可以使用。
润滑脂组合物还可以含有金属钝化剂,其可以包含苯并三唑,苯并咪唑,2-烷基二硫代苯并咪唑,2-烷基二硫代苯并噻唑,2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)苯并噻唑,2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,2,5-双(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑,2-烷基二硫代-5-巯基噻二唑或其混合物的一种或多种衍生物。金属钝化剂也可以被描述为腐蚀抑制剂。
苯并三唑化合物可以包括在以下1-或2-或4-或5-或6-或7-苯并三唑的一个或多个环位上的烃基取代。烃基可含有1至30个碳,并且在一个实施方案中为1至15个碳,在一个实施方案中为1至7个碳。金属钝化剂可以包含5-甲基苯并三唑。
金属钝化剂可以以至多5重量%,或者0.0002-2重量%,或者0.001-1重量%的浓度存在于润滑脂组合物中。
润滑脂组合物可包含腐蚀抑制剂,例如防锈剂。防锈剂可包含一种或多种金属磺酸盐如磺酸钙或磺酸镁,羧酸的胺盐如辛酸辛胺,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和脂肪酸例如油酸与多胺例如聚亚烷基多胺如三亚乙基四胺的缩合产物,或烯基琥珀酸与醇如聚乙二醇的半酯,其中链烯基含有8-24个碳原子。
防锈剂可以以至多4重量%的浓度存在于润滑脂组合物中,并且在一个实施方案中为0.02重量%至2重量%,并且在一个实施方案中为0.05重量%至1重量%。
润滑脂组合物可以包含:
0.01%至2%重量的如本文所述的式(I)化合物;
1重量%至50重量%的润滑脂增稠剂;
0重量%至5重量%的极压剂;
0重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
具有润滑粘度的油的余量。
润滑脂组合物可以包含:
0.01重量%至2重量%的如本文所述的式(I)化合物;
1重量%至20重量%的润滑脂增稠剂;
0重量%至5重量%的极压剂;
0重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
具有润滑粘度的油的余量。
润滑脂组合物可以包含:
0.01重量%至2重量%的如本文所述的式(I)化合物;
1重量%至20重量%的润滑脂增稠剂;
0.2重量%至1重量%的极压剂;
0.1重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
具有润滑粘度的油的余量。
润滑脂组合物可以包含
0.02重量%至1.5重量%的如本文所述的式(I)化合物;
1重量%至20重量%的润滑脂增稠剂;
0.2重量%至1重量%的极压剂;
0.1重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
具有润滑粘度的油的余量。
润滑脂组合物包含添加剂包组合物,其实例示于下表4中。
表4
*润滑脂添加剂包以2重量%至5重量%的润滑脂组合物处理。
为了证明润滑脂组合物的改进性能,可以根据ASTM D471-12a:橡胶性质的标准测试方法-液体影响对组合物相对于对照标准进行评估。
液压油,涡轮机油或循环油
在一个实施方案中,润滑组合物用于液压系统,涡轮机系统或循环油系统。液压系统通常是其中流体(通常为油基流体)通过液压力将能量传递至系统的不同部分的装置或设备。涡轮机润滑剂通常用于润滑涡轮机(或涡轮机系统)的齿轮或其它运动部件,例如蒸汽涡轮机或燃气涡轮机。循环油通常用于将热量分配到或通过其循环的装置或设备。
在一个实施方案中,润滑组合物以总组合物的0.01或0.05至2重量%,或0.01或0.05至1.5重量%,0.05至1重量%,0.15至1重量%,0.15至0.5重量%的量包含式(I)化合物。
润滑组合物还可以含有一种或多种另外的添加剂。在一些实施方案中,另外的添加剂可以包括抗氧化剂,抗磨剂,腐蚀抑制剂,防锈剂,泡沫抑制剂,分散剂,破乳剂,金属钝化剂,摩擦改性剂,清净剂,乳化剂,极压剂,倾点下降剂,粘度改进剂或其任何组合。
因此润滑剂可以包含抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂可以以润滑剂的0重量%至4.0重量%,或者0.02重量%至3.0重量%,或者0.03重量%至1.5重量%存在。
抗氧化剂包括二芳基胺,烷基化二芳基胺,受阻酚,钼化合物(例如二硫代氨基甲酸钼),羟基硫醚,三甲基聚喹啉(例如1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉)或其混合物。
二芳基胺或烷基化二芳基胺可以是苯基-α-萘胺(PANA),烷基化二苯胺或烷基化苯基萘胺或其混合物。烷基化二苯胺可包括二壬基化二苯胺,壬基二苯胺,辛基二苯胺,二辛基化二苯胺,二癸基化二苯胺,癸基二苯胺,苄基二苯胺及其混合物。在一个实施方案中,二苯胺可以包括壬基二苯胺,二壬基二苯胺,辛基二苯胺,二辛基二苯胺或其混合物。在一个实施方案中,烷基化二苯胺可以包括壬基二苯胺或二壬基二苯胺。烷基化二芳基胺可以包括辛基,二辛基,壬基,二壬基,癸基或二癸基苯基萘胺。在一个实施方案中,二苯胺用苯和叔丁基取代基烷基化。
受阻酚抗氧化剂通常含有仲丁基和/或叔丁基作为空间位阻基团。酚基可以进一步被烃基(典型地为直链或支链烷基)和/或连接至第二芳族基团的桥连基团取代。合适的受阻酚抗氧化剂的实例包括2,6-二叔丁基苯酚,4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚,4-乙基-2,6-二叔丁基苯酚,4-丙基-2,6-二叔丁基苯酚或4-丁基-2,6-二叔丁基苯酚或4-十二烷基-2,6-二叔丁基苯酚。在一个实施方案中,受阻酚抗氧化剂可以是酯并且可以包括例如来自BASF GmbH的IrganoxTM L-135。美国专利6,559,105中更详细地描述了合适的含酯受阻酚抗氧化剂化学物质。
可以用作抗氧化剂的二硫代氨基甲酸钼的实例包括以商品名出售的商业材料,例如来自R.T.Vanderbilt Co.,Ltd的822,A,855以及Adeka Sakura LububeTM S100,S165,S600和S525或其混合物。可以用作抗氧化剂或抗磨剂的二硫代氨基甲酸盐的实例是来自R.T.Vanderbilt Co.,Ltd.的7723。
抗氧化剂可以包括由下式表示的取代的烃基单硫化物:
其中R6可以是具有8-20个碳原子的饱和或不饱和的支链或直链烷基;R7,R8,R9和R10独立地为氢或含有1至3个碳原子的烷基。在一些实施方案中,取代的烃基单硫化物包括正十二烷基-2-羟乙基硫化物,1-(叔十二烷硫基)-2-丙醇或其组合。在一些实施方案中,取代的烃基单硫化物为1-(叔十二烷硫基)-2-丙醇。
润滑组合物还可以包含分散剂或其混合物。合适的分散剂包括:(i)聚醚胺;(ii)硼酸化琥珀酰亚胺分散剂;(iii)非硼酸化琥珀酰亚胺分散剂;(iv)二烷基胺,醛和烃基取代的苯酚的曼尼希反应产物;或其任何组合。在一些实施方案中,分散剂可以总组合物的0重量%或0.01重量%至2.0重量%,0.05重量%至1.5重量%,或0.005重量%至1重量%,或0.05重量%至0.5重量%存在。
可包含在组合物中的分散剂包括具有油溶性聚合物烃主链并具有能够与要分散的颗粒缔合的官能团的那些。聚合物烃主链可以具有750至1500道尔顿的重均分子量。示例性的官能团包括通常经由桥连基团连接到聚合物主链上的胺,醇,酰胺和酯极性部分。分散剂的实例包括Mannich分散剂,如美国专利3,697,574和3,736,357所述;美国专利4,234,435和4,636,322中所述的无灰琥珀酰亚胺分散剂;在美国专利3,219,666、3,565,804和5,633,326中描述的胺分散剂;在美国专利5,936,041、5,643,859和5,627,259中描述的Koch分散剂和美国专利5,851,965、5,853,434和5,792,729中描述的聚亚烷基琥珀酰亚胺分散剂。
也称为泡沫抑制剂的消泡剂在本领域中是已知的并且包括有机硅氧烷和非硅泡沫抑制剂。有机硅氧烷的实例包括二甲基硅氧烷和聚硅氧烷。非硅泡沫抑制剂的实例包括丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯的共聚物,丙烯酸乙酯,丙烯酸2-乙基己酯和乙酸乙烯酯的共聚物,聚醚,聚丙烯酸酯及其混合物。在一些实施方案中,消沫剂是聚丙烯酸酯。消泡剂可以以0.001重量%至0.012重量%或0.004重量%或甚至0.001重量%至0.003重量%的量存在于组合物中。
破乳剂在本领域中是已知的并且包括环氧丙烷,环氧乙烷,聚氧化烯醇,烷基胺,氨基醇,二胺或多胺与环氧乙烷或取代的环氧乙烷或其混合物顺序反应的衍生物。破乳剂的实例包括聚乙二醇,聚环氧乙烷,聚环氧丙烷,(环氧乙烷-环氧丙烷)聚合物及其混合物。在一些实施方案中,破乳剂是聚醚。破乳剂可以以0.002重量%至0.012重量%的量存在于组合物中。
倾点下降剂在本领域中是已知的并且包括马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯,聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;聚丙烯酰胺;卤化链烷烃和芳香族化合物的缩合产物;羧酸乙烯酯聚合物;和富马酸二烷基酯的三元共聚物,脂肪酸的乙烯基酯,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,烷基酚甲醛缩合树脂,烷基乙烯基醚及其混合物。
润滑组合物还可以包含防锈剂。合适的防锈剂包括烷基磷酸的烃基胺盐,二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐,烃基芳基磺酸的烃基胺盐,脂肪羧酸或其酯,含氮羧酸的酯,磺酸铵,咪唑啉,与醇或醚反应的烷基化琥珀酸衍生物,或其任何组合;或其混合物。
合适的烷基磷酸的烃基胺盐可以由下式表示:
其中R26和R27独立地为氢,烷基链或烃基,通常R26和R27中的至少一个为烃基。R26和R27含有4至30,或8至25,或10至20,或13至19个碳原子。R28,R29和R30独立地为氢,具有1至30,或4至24,或6至20,或10至16个碳原子的烷基支链或直链烷基链。R28,R29和R30独立地为氢,烷基支链或直链烷基链或R28,R29和R30中的至少一个或两个为氢。
适用于R28,R29和R30的烷基的实例包括丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,戊基,正己基,仲己基,正辛基,2-乙基,己基,癸基,十一烷基,十二烷基,十三烷基,十四烷基,十五烷基,十六烷基,十七烷基,十八烷基,十八碳烯基,十九烷基,二十烷基或其混合物。
在一个实施方案中,烷基磷酸的烃基胺盐是C14-C18烷基化磷酸与81R(由Rohm&Haas生产和销售,其为C11-C14叔烷基伯胺)的反应产物。
二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐可以包括防锈剂,例如二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐。这些可以是庚基或辛基或壬基二硫代磷酸与乙二胺,吗啉或81R或其混合物的反应产物。
烃基芳基磺酸的烃基胺盐可以包括二壬基萘磺酸的乙二胺盐。
合适的脂肪羧酸或其酯的实例包括甘油单油酸酯和油酸。含氮羧酸的合适酯的实例包括油基肌氨酸。
防锈剂可以以润滑油组合物的0或0.02重量%至0.2重量%,0.03重量%至0.15重量%,0.04重量%至0.12重量%或0.05重量%至0.1重量%的范围存在。防锈剂可以单独使用或以其混合物使用。
润滑剂可以含有金属钝化剂或其混合物。金属钝化剂可以选自苯并三唑衍生物(通常为甲苯基三唑),1,2,4-三唑,苯并咪唑,2-烷基二硫代苯并咪唑或2-烷基二硫代苯并噻唑,1-氨基-2-丙醇,二巯基噻二唑衍生物,辛酸辛胺,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和/或脂肪酸如油酸与多胺的缩合产物。金属钝化剂也可以被描述为腐蚀抑制剂。
金属钝化剂可以以润滑油组合物的0或0.001重量%至0.1重量%,0.01重量%至0.04重量%或0.015重量%至0.03重量%的范围存在。金属钝化剂也可以以0.002重量%或0.004重量%至0.02重量%存在于组合物中。金属钝化剂可以单独使用或以其混合物使用。
在一个实施方案中,本发明提供了润滑组合物,其进一步包含含金属的清净剂。含金属清净剂可以是钙或镁清净剂。含金属清净剂也可以是总碱值范围为30-500mgKOH/g当量的过碱性清净剂。
含金属清净剂可选自不含硫的酚盐,含硫酚盐,磺酸盐,salixarate,水杨酸盐及其混合物或其硼酸化等价物。含金属清净剂可以选自不含硫的酚盐,含硫酚盐,磺酸盐及其混合物。清净剂可以用硼酸化剂例如硼酸硼酸化,例如硼酸化的过碱性钙或镁磺酸盐清净剂或其混合物。清净剂可以以液压组合物的0重量%至5重量%,或0.001重量%至1.5重量%,或0.005重量%至1重量%,或0.01重量%至0.5重量%存在。
润滑剂可以包含极压剂。极压剂可以是含有硫和/或磷的化合物。极压剂的实例包括多硫化物,硫化烯烃,噻二唑或其混合物。
噻二唑的实例包括2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其低聚物,烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑,烃硫基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或其低聚物。烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的低聚物典型地通过在2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑单元之间形成硫-硫键以形成两个或更多个所述噻二唑单元的低聚物而形成。合适的噻二唑化合物的例子包括二巯基噻二唑,2,5-二巯基-[1,3,4]-噻二唑,3,5-二巯基-[1,2,4]-噻二唑,3,4-二巯基-[1,2,5]-噻二唑或4-5-二巯基-[1,2,3]-噻二唑。通常容易获得的材料如2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或烃基取代的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑或烃硫基取代的2,5-二巯基-1,3,4噻二唑是通常使用的。在不同的实施方案中,烃基取代基上的碳原子数目包括1至30,2至25,4至20,6至16或8至10。2,5-二巯基-1,3,4噻二唑可以是2,5-二辛基二硫代-1,3,4-噻二唑或2,5-二壬基二硫代-1,3,4-噻二唑。
多硫化物可以包括来自油,脂肪酸或酯,烯烃或聚烯烃的硫化有机多硫化物。
可以被硫化的油包括天然或合成油,例如矿物油,猪油,由脂肪醇和脂肪酸或脂肪族羧酸(例如油酸肉豆蔻酯和油酸油酯)衍生的羧酸酯,以及合成的不饱和酯或甘油酯。
脂肪酸包括含有8至30,或12至24个碳原子的脂肪酸。脂肪酸的实例包括油酸,亚油酸,亚麻酸和妥尔油。由混合不饱和脂肪酸酯制备的硫化脂肪酸酯,例如从动物脂肪和植物油(包括妥尔油,亚麻子油,豆油,菜籽油和鱼油)获得。
多硫化物包括衍生自各种烯烃的烯烃。烯烃通常具有一个或多个双键。一个实施方案中的烯烃含有3至30个碳原子。在其它实施方案中,烯烃含有3至16个或3至9个碳原子。在一个实施方案中,硫化烯烃包括衍生自丙烯,异丁烯,戊烯或其混合物的烯烃。在一个实施方案中,多硫化物包含衍生自通过已知技术聚合如上所述的烯烃的聚烯烃。在一个实施方案中,多硫化物包括二丁基四硫化物,油酸的硫化甲酯,硫化烷基酚,硫化二戊烯,硫化二环戊二烯,硫化萜烯和硫化Diels-Alder加合物。
极压剂可以以液压组合物的0重量%至3重量%,0.005重量%至2重量%,0.01重量%至1.0重量%存在。
润滑剂可以进一步包含粘度改进剂或其混合物。适用于本发明的粘度改进剂(通常称为粘度指数改进剂)包括聚合物材料,包括苯乙烯-丁二烯橡胶,烯烃共聚物,氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物,氢化自由基异戊二烯聚合物,聚(甲基)丙烯酸酯,聚烷基苯乙烯,氢化烯基芳基共轭二烯共聚物,马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯或其混合物。在一些实施方案中,粘度改进剂是聚(甲基)丙烯酸酯,烯烃共聚物或其混合物。粘度改进剂可以以润滑剂的0重量%至10重量%,0.5重量%至8重量%,1重量%至6重量%存在。
在一个实施方案中,本文公开的润滑剂可以含有至少一种摩擦改进剂。摩擦改进剂可以以润滑组合物的0重量%至3重量%,或0.02重量%至2重量%,或0.05重量%至1重量%存在。
如本文所用,与摩擦改进剂有关的术语“脂肪烷基”或“脂肪”可意指具有10至22个碳原子的碳链,通常为直链碳链。或者,脂肪烷基可以是单支链烷基,通常在β-位具有支链。单支链烷基的实例包括2-乙基己基,2-丙基庚基或2-辛基十二烷基。
合适的摩擦改进剂的实例包括胺,脂肪酯或脂肪环氧化物的长链脂肪酸衍生物;脂肪咪唑啉,如羧酸和聚亚烷基-多胺的缩合产物;烷基磷酸的胺盐;脂肪膦酸酯;脂肪亚磷酸酯;硼酸化磷脂,硼酸化脂肪环氧化物;甘油酯;硼酸化甘油酯;脂肪胺;烷氧基化脂肪胺;硼酸化烷氧基化脂肪胺;羟基和多羟基脂肪胺,包括叔羟基脂肪胺;羟烷基酰胺;脂肪酸的金属盐;烷基水杨酸盐的金属盐;脂肪恶唑啉;脂肪乙氧基化醇;羧酸与聚亚烷基多胺的缩合产物;或来自脂肪羧酸与胍,氨基胍,脲或硫脲及其盐的反应产物。
在一个实施方案中,润滑组合物还包含抗磨剂。典型地,抗磨剂可以是磷抗磨剂或其混合物。抗磨剂可以以润滑剂的0重量%至5重量%,0.001重量%至2重量%,0.01重量%至1.0重量%存在。
磷抗磨剂可以包括磷胺盐或其混合物。磷胺盐包括磷酸酯的胺盐或其混合物。磷酸酯的胺盐包括磷酸酯和其胺盐;二烷基二硫代磷酸酯及其胺盐;亚磷酸酯;和含磷羧酸酯,醚和酰胺的胺盐;磷酸或硫代磷酸的羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;磷酸或硫代磷酸的磷酸化羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;和它们的混合物。含磷酸酯的胺盐可以单独使用或组合使用。
在一个实施方案中,油溶性磷胺盐包括部分胺盐-部分金属盐化合物或其混合物。在一个实施方案中,磷化合物在分子中进一步包含硫原子。
抗磨剂的实例可以包括非离子磷化合物(通常是具有+3或+5氧化态的磷原子的化合物)。在一个实施方案中,磷化合物的胺盐可以是无灰的,即不含金属(在与其它组分混合之前)。
可适用作胺盐的胺包括伯胺,仲胺,叔胺及其混合物。胺包括具有至少一个烃基的那些,或者在某些实施方案中,两个或三个烃基。烃基可以含有2至30个碳原子,或者在其它实施方案中为8至26,或10至20,或13至19个碳原子。
伯胺包括乙胺,丙胺,丁胺,2-乙基己胺,辛胺和十二烷胺,以及这样的脂肪胺如正辛胺,正癸胺,正十二烷胺,正十四烷胺,正十六烷胺,正十八烷胺和油胺。其它有用的脂肪胺包括可商购的脂肪胺如胺(得自Akzo Chemicals,Chicago,Illinois的产品),如Armeen C,Armeen O,Armeen OL,Armeen T,Armeen HT,Armeen S和Armeen SD,其中字母名称涉及脂肪基团,例如椰油基,油基,牛脂基或硬脂基。
合适的仲胺的实例包括二甲胺,二乙胺,二丙胺,二丁胺,二戊胺,二己胺,二庚胺,甲基乙胺,乙基丁胺和乙基戊胺。仲胺可以是环状胺如哌啶,哌嗪和吗啉。
胺也可以是叔脂族伯胺。在这种情况下,脂族基团可以是含有2至30,或6至26,或8至24个碳原子的烷基。叔烷基胺包括单胺例如叔丁胺,叔己胺,1-甲基-1-氨基-环己烷,叔辛基胺,叔癸基胺,叔十二烷基胺,叔十四烷基胺,叔十六烷基胺,叔十八烷基胺,叔二十四烷基胺和叔二十八烷基胺。
在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C11-C14叔烷基伯胺的胺或其混合物。在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C14至C18叔烷基伯胺的胺或其混合物。在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C18至C22叔烷基伯胺的胺或其混合物。胺的混合物也可以使用。在一个实施方案中,胺的有用混合物是“81R”和“JMT”。81R和JMT(均由Rohm&Haas生产和销售)分别是C11-C14叔烷基伯胺的混合物和C18到C22叔烷基伯胺的混合物。
在一个实施方案中,磷化合物的油溶性胺盐包括含磷化合物的无硫胺盐,其可通过包括以下步骤的方法获得/可获得:使胺与(i)羟基取代的磷酸二酯,或(ii)磷酸化羟基取代的磷酸二酯或三酯反应。美国专利8,361,941中公开了这种化合物的更详细的描述。
在一个实施方案中,烷基磷酸酯的烃基胺盐是C14-C18烷基化磷酸与Primene(由Rohm&Haas生产和销售,其是C11-C14叔烷基伯胺)的反应产物。
二烷基二硫代磷酸酯的烃基胺盐的实例包括异丙基,甲基-戊基(4-甲基-2-戊基或其混合物),2-乙基己基,庚基,辛基或壬基二硫代磷酸与乙二胺,吗啉或Primene 81RTM及其混合物的反应产物。
在一个实施方案中,二硫代磷酸可以与环氧化物或二醇反应。该反应产物进一步与含磷酸,酸酐或低级酯反应。环氧化物包括脂族环氧化物或氧化苯乙烯。有用的环氧化物的例子包括环氧乙烷,环氧丙烷,环氧丁烷,氧化辛烯,氧化十二烯和氧化苯乙烯。在一个实施方案中,环氧化物可以是环氧丙烷。二醇可以是具有1至12,或2至6,或2至3个碳原子的脂族二醇。美国专利3,197,405和3,544,465中描述了二硫代磷酸,二醇,环氧化物,无机磷试剂及其反应方法。然后所得的酸可以用胺盐化。合适的二硫代磷酸的例子如下制备:在58℃下,在45分钟的时间内,将五氧化二磷(约64克)加入到514克羟丙基O,O-二(4-甲基-2-戊基)二硫代磷酸酯(由使二(4-甲基-2-戊基)-二硫代磷酸与1.3摩尔环氧丙烷在25℃下反应制备)。该混合物可以在75℃下加热2.5小时,与硅藻土混合并在70℃下过滤。滤液含有11.8重量%的磷,15.2重量%的硫和87的酸值(溴酚蓝)。
在一个实施方案中,抗磨添加剂可以包括二烷基二硫代磷酸锌。在其它实施方案中,本发明的组合物基本不含,或者甚至完全不含二烷基二硫代磷酸锌。
在一个实施方案中,本发明提供了包含在美国专利4,758,362第2栏第35行至第6栏第11行中定义的二硫代氨基甲酸酯抗磨剂的组合物。当存在时,二硫代氨基甲酸酯抗磨剂可以以0.25重量%,0.3重量%,0.4重量%或甚至0.5重量%直至0.75重量%,0.7重量%,0.6重量%或甚至0.55重量%存在于整个组合物中。
液压润滑剂因此可以包括:
0.01重量%至2重量%的式(I)化合物,
0.0001重量%至0.15重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂,
具有润滑粘度的油,
0.02重量%至3重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂,
0重量%至1.5重量%的硼酸化琥珀酰亚胺或非硼酸化琥珀酰亚胺分散剂,
0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙),和
0.001重量%至2重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂。
因此液压润滑剂可以包括:
0.01重量%至1.5重量%的式(I)化合物,
0.0001重量%至0.15重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂,
具有润滑粘度的油,
0.02重量%至3重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂,
0.005重量%至1.5重量%的硼酸化琥珀酰亚胺或非硼酸化琥珀酰亚胺分散剂,
0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙),和
0.001重量%至2重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂。
液压润滑剂还可以包含在下表中定义的制剂:
表5
液压润滑剂的具体实例包括在下表中总结的那些:
表6
可以根据ASTM D471-12a:橡胶性质的标准测试方法-液体影响来评估所述液压润滑剂组合物的密封溶胀性能。
工业齿轮
传统上齿轮润滑剂分为两类:工业和汽车。两者之间的区别主要在于他们润滑的齿轮类型以及齿轮箱暴露的环境。汽车齿轮润滑油主要润滑公路卡车和非公路卡车车轴上的螺旋锥齿轮,以及包括卡车和客车在内的车辆中的准双曲面齿轮。工业齿轮润滑油在比汽车齿轮润滑油更加多样化的条件和应用下工作。例如,工业齿轮装置可能需要一种润滑剂,其可以在钢厂中或者在矿山或采石场的高度污染的环境中存在大量水的情况下起作用,同时维持高负荷,速度和工作温度。大多数工业齿轮组都是钢对钢,但一些蜗轮是青铜对钢。工业齿轮的直径可达10米,并将各种配置中的直齿,斜齿,螺旋和螺旋斜角设计融入其中。工业齿轮润滑油是多用途的润滑油,广泛应用于从采矿业的凿岩机油到钢铁厂的油雾润滑系统和其它制造业应用。工业齿轮润滑剂也用于能源生产和建筑应用。
所公开的技术的润滑剂可以包括具有润滑粘度的油和工业添加剂包。工业添加剂包也可以被称为工业润滑剂添加剂包或工业齿轮润滑剂添加剂包。换句话说,润滑剂被设计成工业润滑剂或用于制造润滑剂的添加剂包。这种润滑剂不涉及汽车齿轮润滑剂。
工业润滑剂添加剂包包含本发明的密封溶胀剂和任选的其它性能添加剂。例如,除了本发明的密封溶胀剂之外,工业润滑剂添加剂包可以包括破乳剂,分散剂和金属钝化剂。设计用于工业应用的传统添加剂包的任何组合可用于为本文公开的工业润滑剂添加剂包提供其它性能添加剂。
可存在于工业添加剂包中的添加剂包括泡沫抑制剂,破乳剂,倾点下降剂,抗氧化剂,分散剂,金属钝化剂(例如铜钝化剂),抗磨剂,极压剂,粘度改进剂或其一些混合物。添加剂(不同于本发明的密封溶胀剂)可以各自以50ppm,75ppm,100ppm或甚至150ppm至至多5重量%,4重量%,3重量%,2重量%或甚至1.5重量%,或75ppm至0.5重量%,100ppm至0.4重量%或150ppm至0.3重量%,其中重量%值是相对于总润滑组合物。在其它实施方案中,总体工业添加剂包(其包含本发明的密封溶胀剂)可以占总润滑组合物的1至20,或1至10重量%。然而,应注意的是,包括粘度改进聚合物的一些添加剂(其可替代地被认为是基础流体的一部分)可以以更高的量存在,当与基础流体分开考虑时,包括至多30重量%,40重量%或甚至50重量%。添加剂可以单独使用或作为其混合物使用。
所述工业齿轮润滑组合物可以包含总组合物的0.01或0.05至2重量%,或0.01至0.05重量%至1.5重量%,0.05至1重量%,0.15至1重量%,0.15至0.5重量%的量的式(I)化合物。
润滑剂可以包括消泡剂。消泡剂可以包括有机硅氧烷和非硅泡沫抑制剂。有机硅氧烷的实例包括二甲基硅氧烷和聚硅氧烷。非硅泡沫抑制剂的实例包括聚醚,聚丙烯酸酯及其混合物以及丙烯酸乙酯,丙烯酸2-乙基己酯和任选的乙酸乙烯酯的共聚物。在一些实施例中,消泡剂可以是聚丙烯酸酯。润滑组合物中可存在0.001重量%至0.012重量%或0.004重量%或甚至0.001重量%至0.003重量%的消泡剂。
润滑剂还可以包括破乳剂。破乳剂可包括环氧丙烷,环氧乙烷,聚氧化烯醇,烷基胺,氨基醇,二胺或多胺与环氧乙烷或取代的环氧乙烷或其混合物顺序反应的衍生物。破乳剂的实例包括聚乙二醇,聚环氧乙烷,聚环氧丙烷,(环氧乙烷-环氧丙烷)聚合物及其混合物。破乳剂可以是聚醚。破乳剂可以以0.002重量%至0.2重量%存在于润滑组合物中。
润滑剂可以包括倾点下降剂。倾点下降剂可以包括马来酸酐-苯乙烯共聚物的酯,聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酸酯;聚丙烯酰胺;卤化链烷烃和芳族化合物的缩合产物;羧酸乙烯酯聚合物;和富马酸二烷基酯的三元共聚物,脂肪酸的乙烯基酯,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,烷基酚甲醛缩合树脂,烷基乙烯基醚及其混合物。
各种润滑剂还可以含有其它添加剂组分。一种这样的组分是含金属的清净剂。清净剂通常但不一定是过碱性材料,或称为过碱性或超碱性盐,其通常是均匀的牛顿体系,其金属含量超过根据金属和清净剂阴离子的化学计量用于中和而存在的金属含量。过量金属的量通常以金属比率表示,即,金属总当量与酸性有机化合物当量的比率。通过使酸性物质(例如二氧化碳)与酸性有机化合物,惰性反应介质(例如矿物油),化学计量过量的金属碱和促进剂(例如苯酚或醇)反应来制备过碱性材料。酸性有机材料通常具有足够数量的碳原子,以提供油溶性。
过碱性清净剂的特征可在于总碱值(TBN),即中和所有材料的碱度所需的强酸的量,表示为每克样品mgKOH。由于过碱性清净剂通常以含有稀释油的形式提供,就本文件而言,TBN将被重新计算为无油基。一些有用的清净剂可具有100至800,或150至750,或400至700的TBN。基本上中性的清净剂将具有较低的TBN。“稍微过碱性”清净剂可具有小于100,或小于75,或10至70,或20至50,或0至20mgKOH/g的TBN。
用于制备碱性金属盐的金属化合物通常是任何1族或2族金属化合物(元素周期表的CAS版本)。例子包括碱金属如钠,钾,锂,铜,镁,钙,钡,锌和镉。在一个实施方案中,金属是钠,镁或钙。
清净剂可以是磺酸盐清净剂,酚盐清净剂,水杨酸盐清净剂,水杨酸盐清净剂,salixarate清净剂或乙醛酸盐清净剂。描述用于制备磺酸,羧酸,酚,膦酸以及这些中任何两种或更多种的混合物的碱性盐的技术的专利包括美国专利2,501,731;2,616,905;2,616,911;2616925;2,777,874;3256186;3384585;3365396;3320162;3318809;3488284;和3,629,109。在美国专利号6,200,936和PCT公开WO01/56968中更详细地描述了Salixarate衍生物及其制备方法。据信Salixarate衍生物具有主要线性的而不是大环结构,尽管两种结构都意欲被术语“salixarate”所涵盖。过碱性水杨酸盐清净剂及其制备方法公开于美国专利4,719,023和3,372,116中。
如果存在,过碱性清净剂的量可以基于无油以润滑组合物的至少0.05重量%,或0.7-5重量%或1-3重量%,或0.05-3重量%,或0.1-2.8,或0.1-2.5,或0.2-2重量%的量存在。单一清净剂或多种清净剂都可以存在。
在一个实施方案中,润滑组合物还包含抗磨剂。典型地,抗磨剂可以是磷抗磨剂或其混合物。抗磨剂可以以润滑剂的0重量%至5重量%,0.001重量%至2重量%,0.01重量%至1.0重量%存在。
磷抗磨剂可以包括磷胺盐或其混合物。磷胺盐包括含磷酸酯的胺盐或其混合物。含磷酸酯的胺盐包括磷酸酯和其胺盐;二烷基二硫代磷酸酯及其胺盐;亚磷酸盐;和含磷羧酸酯,醚和酰胺的胺盐;磷酸或硫代磷酸的羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;磷酸或硫代磷酸的磷酸化羟基取代的二或三酯以及它们的胺盐;和它们的混合物。含磷酸酯的胺盐可以单独使用或组合使用。
在一个实施方案中,油溶性磷胺盐包括部分胺盐-部分金属盐化合物或其混合物。在一个实施方案中,磷化合物在分子中进一步包含硫原子。
抗磨剂的实例可以包括非离子磷化合物(通常具有氧化态为+3或+5的磷原子的化合物)。在一个实施方案中,磷化合物的胺盐可以是无灰的,即不含金属(在与其它组分混合之前)。
可适用作胺盐的胺包括伯胺,仲胺,叔胺及其混合物。胺包括具有至少一个烃基的那些,或者在某些实施方案中,两个或三个烃基。烃基可以含有2至30个碳原子,或者在其它实施方案中为8至26,或10至20,或13至19个碳原子。
伯胺包括乙胺,丙胺,丁胺,2-乙基己胺,辛胺和十二烷胺,以及这样的脂肪胺如正辛胺,正癸胺,正十二烷胺,正十四烷胺,正十六烷胺,正十八烷胺和油胺。其它有用的脂肪胺包括可商购的脂肪胺如胺(得自Akzo Chemicals,Chicago,Illinois),如Armeen C,Armeen O,Armeen OL,Armeen T,Armeen HT,Armeen S和Armeen SD,其中字母名称涉及脂肪基团,例如椰油基,油基,牛脂基或硬脂基。
合适的仲胺的实例包括二甲胺,二乙胺,二丙胺,二丁胺,二戊胺,二己胺,二庚胺,甲基乙胺,乙基丁胺和乙基戊胺。仲胺可以是环状胺如哌啶,哌嗪和吗啉。
胺也可以是叔脂族伯胺。在这种情况下,脂族基团可以是含有2至30,或6至26,或8至24个碳原子的烷基。叔烷基胺包括单胺例如叔丁胺,叔己胺,1-甲基-1-氨基-环己烷,叔辛胺,叔癸胺,叔十二烷基胺,叔十四烷基胺,叔十六烷基胺,叔十八烷基胺,叔二十四烷基胺和叔二十八烷基胺。
在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C11-C14叔烷基伯基的胺或其混合物。在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C14至C18叔烷基伯胺的胺或其混合物。在一个实施方案中,含磷酸胺盐包括具有C18至C22叔烷基伯胺的胺或其混合物。胺的混合物也可以使用。在一个实施方案中,胺的有用混合物是“81R”和“JMT”。81R和JMT(均由Rohm&Haas生产和销售)分别是C11-C14叔烷基伯胺的混合物和C18到C22叔烷基伯胺的混合物。
在一个实施方案中,磷化合物的油溶性胺盐包括含磷化合物的无硫胺盐,其可通过包括以下的方法获得/可获得:使胺与(i)羟基取代的磷酸二酯或三酯,或(ii)磷酸化羟基取代的磷酸二酯或三酯反应。美国专利8,361,941中公开了这种化合物的更详细的描述。
在一个实施方案中,烷基磷酸酯的烃基胺盐是C14-C18烷基化磷酸与81R(由Rohm&Haas生产和销售,其为C11至C14叔烷基伯胺的混合物)的反应产物。
二烷基二硫代磷酸酯的烃基胺盐的实例包括异丙基,甲基-戊基(4-甲基-2-戊基或其混合物),2-乙基己基,庚基,辛基或壬基二硫代磷酸与乙二胺,吗啉或Primene 81RTM及其混合物的反应产物。
在一个实施方案中,二硫代磷酸可以与环氧化物或二醇反应。该反应产物进一步与含磷酸,酸酐或低级酯反应。环氧化物包括脂族环氧化物或氧化苯乙烯。有用的环氧化物的例子包括环氧乙烷,环氧丙烷,环氧丁烷,氧化辛烯,氧化十二碳烯和氧化苯乙烯。在一个实施方案中,环氧化物可以是环氧丙烷。二醇可以是具有1至12,或2至6,或2至3个碳原子的脂族二醇。美国专利3,197,405和3,544,465中描述了二硫代磷酸,二醇,环氧化物,无机磷试剂及其反应方法。然后所得的酸可以用胺盐化。合适的二硫代磷酸的例子如下制备:在58℃下,在45分钟的时间内,将五氧化二磷(约64克)加入到514克羟丙基O,O-二(4-甲基-2-戊基)二硫代磷酸酯(由使二(4-甲基-2-戊基)-二硫代磷酸与1.3摩尔环氧丙烷在25℃下反应制得)。该混合物可以在75℃下加热2.5小时,与硅藻土混合并在70℃下过滤。滤液含有11.8重量%的磷,15.2重量%的硫和87的酸值(溴酚蓝)。
在一个实施方案中,抗磨添加剂可以包括二烷基二硫代磷酸锌。在其它实施方案中,本发明的组合物基本不含,或者甚至完全不含二烷基二硫代磷酸锌。
润滑剂还可以包括腐蚀抑制剂。合适的腐蚀抑制剂包括烷基磷酸的烃基胺盐,二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐,烃基芳基磺酸的烃基胺盐,脂肪羧酸或其酯,含氮羧酸的酯,磺酸铵,咪唑啉,或其任何组合;或其混合物。
烷基磷酸的合适的烃基胺盐可以由下式表示:
其中R26和R27独立地为氢,烷基链或烃基,通常R26和R27中的至少一个为烃基。R26和R27含有4至30,或8至25,或10至20,或13至19个碳原子。R28,R29和R30独立地为氢,具有1至30,或4至24,或6至20,或10至16个碳原子的支链烷基或直链烷基链。R28,R29和R30独立地为氢,支链烷基或直链烷基链或R28,R29和R30中的至少一个或两个为氢。
适用于R28,R29和R30的烷基的实例包括丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,戊基,正己基,仲己基,正辛基,2-乙基,己基,癸基,十一烷基,十二烷基,十三烷基,十四烷基,十五烷基,十六烷基,十七烷基,十八烷基,十八碳烯基,十九烷基,二十烷基或其混合物。
在一个实施方案中,烷基磷酸的烃基胺盐可以是C14-C18烷基化磷酸与Primene81R(由Rohm&Haas生产和销售,其可以是C11至C14叔烷基伯胺)的反应产物。
二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐可以包括防锈剂,例如二烷基二硫代磷酸的烃基胺盐。这些可以是庚基或辛基或壬基二硫代磷酸与乙二胺,吗啉或或其混合物的反应产物。
烃基芳基磺酸的烃基胺盐可以包括二壬基萘磺酸的乙二胺盐。
合适的脂肪羧酸或其酯的实例包括甘油单油酸酯和油酸。含氮羧酸的合适酯的实例包括油基肌氨酸。
润滑剂可以含有金属钝化剂或其混合物。金属钝化剂可以选自苯并三唑衍生物(通常为甲苯基三唑),1,2,4-三唑,苯并咪唑,2-烷基二硫代苯并咪唑或2-烷基二硫代苯并噻唑,1-氨基-2-丙醇,二巯基噻二唑衍生物,辛酸辛胺,十二碳烯基琥珀酸或酸酐和/或脂肪酸如油酸与多胺的缩合产物。金属钝化剂也可以被描述为腐蚀抑制剂。金属钝化剂可以以润滑油组合物的0.0001重量%至0.5重量%,0.01重量%至0.04重量%或0.015重量%至0.03重量%的范围存在。金属钝化剂也可以在组合物中以0.002重量%或0.004重量%至0.02重量%存在。金属钝化剂可以单独使用或以其混合物使用。
润滑剂还可以包括抗氧化剂或其混合物。抗氧化剂包括(i)烷基化二苯胺和(ii)取代的烃基单硫化物。在一些实施方案中,烷基化二苯胺包括双壬基化二苯胺和双辛基化二苯胺。在一些实施方案中,取代的烃基单硫化物包括正十二烷基-2-羟乙基硫化物,1-(叔十二烷硫基)-2-丙醇或其组合。在一些实施方案中,取代的烃基单硫化物可以是1-(叔十二烷硫基)-2-丙醇。抗氧化剂包也可能包含空间位阻酚。用于空间位阻酚的合适烃基的实例包括2-乙基己基或正丁基酯,十二烷基或其混合物。亚甲基桥连的空间位阻酚的实例包括4,4'-亚甲基-双(6-叔丁基邻甲酚),4,4'-亚甲基-双(2-叔戊基邻甲酚),2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚),4,4'-亚甲基-双(2,6-二叔丁基苯酚)或其混合物。
抗氧化剂可以以0.01重量%至6.0重量%或0.02重量%至3重量%或至1重量%存在于组合物中。添加剂可以以3重量%,2重量%,1重量%,0.5重量%或更少的量存在于组合物中。
润滑剂还可以包括含氮分散剂,例如烃基取代的含氮添加剂。合适的烃基取代的含氮添加剂包括无灰分散剂和聚合物分散剂。无灰分散剂是如此命名的,因为如所供应的那样,它们不含金属,因此当添加到润滑剂中时通常不会促成硫酸盐灰分。然而,当它们被添加到包括含金属物质的润滑剂中时,它们当然可以与环境金属相互作用。无灰分散剂的特征在于连接到相对高分子量烃链的极性基团。这种材料的例子包括琥珀酰亚胺分散剂,曼尼希分散剂和它们的硼酸化衍生物。本发明技术的完全配制的润滑剂中的分散剂的量(如果存在的话)可以是润滑组合物的至少0.005重量%,或者至少0.01重量%或0.1重量%或0.3重量%或0.5重量%或1重量%且在某些实施方案中至多2重量%或1.5重量%。
润滑剂还可以包括极压剂,例如含硫化合物。合适的含硫化合物包括硫化烯烃和多硫化物。硫化烯烃或多硫化物可以来源于异丁烯,丁烯,丙烯,乙烯或它们的一些组合。在一些实例中,含硫化合物是衍生自上述任何天然油或合成油或甚至其一些组合的硫化烯烃。例如,硫化烯烃可以来源于植物油。硫化烯烃可以以0重量%至5.0重量%或0.01重量%至4.0重量%或0.1重量%至3.0重量%的量存在于润滑组合物中。
润滑剂还可以包括含磷化合物,例如脂肪亚磷酸酯。含磷化合物可以包括亚磷酸烃基酯,磷酸酯,磷酸酯的胺盐或其任何组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸烃基酯,其酯或其组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸烃基酯。在一些实施方案中,亚磷酸烃基酯可以是亚磷酸烷基酯。烷基是指仅含有碳和氢原子的烷基,然而考虑饱和或不饱和的烷基或其混合物。在一些实施方案中,含磷化合物包括具有完全饱和烷基的亚磷酸烷基酯。在一些实施方案中,含磷化合物包括具有带有一些不饱和度的烷基的亚磷酸烷基酯,例如碳原子之间的一个双键。除非另有说明,否则这样的不饱和烷基基团也可以被称为烯基基团,但包括在术语“烷基基团”中。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸烷基酯,磷酸酯,磷酸酯的胺盐或其任何组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸烷基酯,其酯,或其组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸烷基酯。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸链烯基酯,磷酸酯,磷酸酯的胺盐或其任何组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸链烯基酯,其酯,或其组合。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸链烯基酯。在一些实施方案中,含磷化合物包括亚磷酸氢二烷基酯。在一些实施方案中,含磷化合物基本上不含,或者甚至完全不含磷酸酯和/或其胺盐。在一些实施方案中,含磷化合物可被描述为脂肪亚磷酸酯。合适的亚磷酸酯包括具有至少一个具有4个或更多个,或者8个或更多个,或者12个或更多个碳原子的烃基的亚磷酸酯。烃基上的碳原子数的典型范围包括8-30,或10-24,或12-22,或14-20,或16-18。亚磷酸酯可以是单烃基取代的亚磷酸酯,二烃基取代的亚磷酸酯或三烃基取代的亚磷酸酯。在一个实施方案中,亚磷酸酯可以不含硫,即亚磷酸酯不是硫代亚磷酸酯。具有至少一个具有4个或更多个碳原子的烃基的亚磷酸酯可以由下式表示:
其中R6,R7和R8中的至少一个可以是含有至少4个碳原子的烃基,另一个可以是氢或烃基。在一个实施方案中,R6,R7和R8全部为烃基。烃基可以是烷基,环烷基,芳基,无环或其混合物。在具有所有三个基团R6,R7和R8的式中,该化合物可以是三烃基取代的亚磷酸酯,即R6,R7和R8都是烃基,并且在一些实施方案中可以是烷基。
烷基可以是直链或支链的,通常是直链的,并且可以是饱和或不饱和的,通常是饱和的。R6,R7和R8的烷基的实例包括辛基,2-乙基己基,壬基,癸基,十一烷基,十二烷基,十三烷基,十四烷基,十五烷基,十六烷基,十七烷基,十八烷基,十八碳烯基,十九烷基,二十烷基或其混合物。在一些实施方案中,润滑组合物的脂肪亚磷酸酯组分总体上基本上不含,或者甚至完全不含磷酸酯和/或其胺盐。在一些实施方案中,脂肪亚磷酸酯包含亚磷酸链烯基酯或其酯,例如亚磷酸氢二甲酯的酯。亚磷酸氢二甲酯可以被酯化,并且在一些实施方案中通过与醇例如油醇反应进行酯交换。
润滑剂还可以包括一种或多种亚磷酸胺盐。在某些实施方案中,其量将使得添加剂包或在其它实施方案中所得到的工业润滑组合物中含有不超过1.0重量%的这种材料或甚至不超过0.75重量%或0.6重量%。在其它实施方案中,工业润滑剂添加剂包或所得工业润滑组合物基本上不含或甚至完全不含磷亚胺盐。
润滑剂还可以包含摩擦改性剂,例如羟基羧酸的衍生物。合适的酸可以包括1至5或2个羧基或1至5或2个羟基。在一些实施方式中,摩擦改性剂可以由下式表示的羟基羧酸衍生物:
其中:a和b可以独立地为1至5,或1至2的整数;X可以是脂族或脂环族基团,或在碳链中含有氧原子的脂族或脂环族基团或前述类型的取代基团,所述基团含有至多6个碳原子并且具有a+b个可用连接点;每个Y可以独立地为-O-,>NH或>NR3或两个Y一起代表在两个羰基之间形成的酰亚胺结构R4-N<,并且每个R3和R4可以独立地为氢或烃基,条件是至少一个R1和R3基团可以为烃基;每个R2可以独立地为氢,烃基或酰基,进一步条件是至少一个-OR2基团位于X内的碳原子上,该碳原子是至少一个C(O)-Y-R1的α或β基团,并且进一步条件是至少在R2上是氢。羟基羧酸与醇和/或胺通过缩合反应反应,形成羟基羧酸的衍生物,其在本文中也可称为摩擦改进剂添加剂。在一个实施方案中,用于制备羟基羧酸衍生物的羟基羧酸由下式表示:
其中每个R5可以独立地为H或烃基,或其中R5基团一起形成环。在其中R5是H的一个实施方案中,缩合产物任选通过酰化或与硼化合物反应进一步官能化。在另一个实施方案中,摩擦改性剂不是硼酸化的。在上述任何实施方案中,羟基羧酸可以是酒石酸,柠檬酸或其组合,并且还可以是这些酸(包括酯,酰卤或酸酐)的反应性等价物。
所得到的摩擦改进剂可以包括酒石酸,柠檬酸或其混合物的酰亚胺,二酯,二酰胺或酯-酰胺衍生物。在一个实施方案中,羟基羧酸的衍生物包括酒石酸或柠檬酸的酰亚胺,二酯,二酰胺,酰亚胺酰胺,酰亚胺酯或酯-酰胺衍生物。在一个实施方案中,羟基羧酸的衍生物包括酒石酸的酰亚胺,二酯,二酰胺,酰亚胺酰胺,酰亚胺酯或酯-酰胺衍生物。在一个实施方案中,羟基羧酸的衍生物包括酒石酸的酯衍生物。在一个实施方案中,羟基羧酸的衍生物包括酒石酸的酰亚胺和/或酰胺衍生物。用于制备摩擦改进剂的胺可具有式RR'NH,其中R和R'各自独立地表示H,1或8至30或150个碳原子的烃基,即1至150或8至30或1至30或8至150个原子。具有碳原子范围的下限为2、3、4、6、10或12个碳原子且上限为120、80、48、24、20、18或16个碳原子的胺也可以使用。在一个实施方案中,基团R和R'中的每一个具有8或6至30或12个碳原子。在一个实施方案中,R和R'中的碳原子总数至少为8。R和R'可以是直链或支链的。用于制备摩擦改进剂的醇类似地含有1或8至30或150个碳原子。碳原子的下限为2、3、4、6、10或12个碳原子且上限为120、80、48、24、20、18或16个碳原子的醇也是可以使用的。在某些实施方案中,醇衍生基团中的碳原子数可以是8至24,10至18,12至16或13个碳原子。醇和胺可以是直链或支链的,并且如果支链的话,支链可以在链中的任何位置出现并且支链可以具有任何长度。在一些实施方案中,使用的醇和/或胺包括支化化合物,并且在其它实施方案中,所使用的醇和胺为至少50%,75%或甚至80%支化。在其它实施方案中,醇是线性的。在一些实施方案中,醇和/或胺具有至少6个碳原子。因此,某些实施方案是由具有至少6个碳原子的支链醇和/或胺制备的产物,例如支链C6-18或C8-18醇或支链C12-16醇,作为单一材料或作为混合物。具体实例包括2-乙基己醇和异十三烷醇,后者可代表各种异构体的商业级混合物。而且,某些实施方案是由至少6个碳原子的直链醇制备的产物,例如直链C6-18或C8-18醇或直链C12-16醇,其作为单一材料或作为混合物制备。用于制备酒石酸盐,酒石酰亚胺或酒石酰胺的酒石酸可以是市售类型(得自Sargent Welch),并且以一种或多种异构体形式存在,例如d-酒石酸,l-酒石酸,d,l-酒石酸或内消旋-酒石酸,通常取决于来源(天然)或合成方法(例如来自马来酸)。这些衍生物也可以由本领域技术人员显而易见的二元酸的功能等价物制备,例如酯,酰氯或酸酐。
润滑剂可以包括一种或多种抗磨添加剂和/或极压剂,一种或多种防锈剂和/或腐蚀抑制剂,一种或多种泡沫抑制剂,一种或多种破乳剂或其任何组合。
在一些实施方案中,工业润滑剂添加剂包或所得工业润滑组合物基本上不含或者甚至完全不含磷亚胺酯,分散剂或两者。
在一些实施方案中,工业润滑剂添加剂包或所得工业润滑组合物包含破乳剂,腐蚀抑制剂,摩擦改性剂或其两种或更多种的组合。在一些实施方案中,腐蚀抑制剂包括甲苯基三唑。在其它实施方案中,工业添加剂包或所得工业润滑组合物包含一种或多种硫化烯烃或多硫化物;一种或多种磷胺盐;一种或多种硫代磷酸酯,一种或多种噻二唑,甲苯基三唑,聚醚和/或烯基胺;一种或多种酯共聚物;一种或多种羧酸酯;一种或多种琥珀酰亚胺分散剂,或其任何组合。
工业润滑剂添加剂包可以以1重量%至5重量%,或在其它实施方案中为1重量%,1.5重量%或甚至2重量%至2重量%,3重量%,4重量%,5重量%,7重量%或甚至10重量%存在于总工业润滑剂中。可能存在于工业齿轮浓缩物润滑剂中的工业齿轮添加剂包的量是相对于以上重量%的量,其中在不存在油的情况下考虑这些值(即,它们可以作为重量%值与实际存在的油量处理)。
在一些实施方案中,添加剂包包括一种或多种腐蚀抑制剂,一种或多种分散剂,一种或多种抗磨和/或极压添加剂,一种或多种极压剂,一种或多种消泡剂,一种或多种清净剂和任选地一定量的基础油或类似溶剂作为稀释剂。
附加添加剂可以以0.1重量%至30重量%,或从0.1重量%,1重量%或甚至2重量%的最小含量至30重量%,20重量%,10重量%,5重量%或甚至2重量%的最小含量,或0.1重量%至30重量%,0.1重量%至20重量%,1重量%至20重量%,1重量%至10重量%,1重量%至5重量%或甚至约2重量%存在于总工业齿轮润滑组合物中。这些范围和限制可以应用于存在于组合物中的每种单独的附加添加剂,或应用于存在的所有附加添加剂。
工业齿轮润滑剂因此可以包括:
0.01重量%至2重量%的式(I)化合物,
0.0001重量%至0.15重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂,
具有润滑粘度的油,
0.02重量%至3重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂,
0.005重量%至1.5重量%的硼酸化琥珀酰亚胺或非硼酸化琥珀酰亚胺,
0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙),
0.001重量%至2重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂,和
0.01至5重量%的选自硫化烯烃和多硫化物的极压添加剂。
工业齿轮润滑剂还可以包含如下表中定义的制剂:
表7
工业齿轮润滑剂的具体实例包括在下表中总结的那些:
表8
工业齿轮润滑组合物的密封溶胀性能可根据ASTM D471-12a:橡胶性质的标准测试方法-液体影响评估。
气体压缩机润滑油
在一个实施例中,本文公开的润滑剂可以是气体压缩机或制冷剂。式(I)化合物可以以0.01或0.05至2重量%,或0.01或0.05至1.5重量%,0.05至1重量%,0.15至1重量%,0.15至0.5重量%的量存在,基于润滑剂的重量。工作流体可以包括由(i)一种或多种酯基础油,(ii)一种或多种矿物油基础油,(iii)一种或多种聚α-烯烃(PAO)基础油,(iv)一种或多种烷基苯基础油(v)一种或多种聚亚烷基二醇(PAG)基础油,(vi)一种或多种烷基化萘基础油,(vii)一种或多种聚乙烯醚基础油,(viii)一种或多种多元醇酯(POE)基础油或其任何组合以形成具有润滑粘度的油和0.01重量%至2重量%的式(I)化合物。润滑剂可以是用于制冷或气体压缩的压缩机中的工作流体。在一个实施例中,工作流体可以用于低全球变暖潜势(低GWP)制冷剂系统。所述工作流体可以包括由酯基础油,矿物油基础油,聚α烯烃基础油,聚亚烷基二醇基础油或聚乙烯醚基础油单独或组合形成的具有润滑粘度的油和0.01重量%至2重量%的式(I)化合物组成的润滑剂和待压缩的制冷剂或气体。酯基础油包括一种或多种C4至C13的支链或直链羧酸的酯。该酯通常通过所述支链羧酸和一种或多种多元醇的反应形成。
在一些实施方案中,支链羧酸含有至少5个碳原子。在一些实施方案中,支链羧酸含有4至9个碳原子。在一些实施例中,用于制备酯的多元醇包括新戊二醇,甘油,三羟甲基丙烷,季戊四醇,二季戊四醇,三季戊四醇或其任何组合。在一些实施例中,用于制备酯的多元醇包括新戊二醇,季戊四醇,二季戊四醇或其任何组合。在一些实施方案中,用于制备酯的多元醇包括新戊二醇。在一些实施方案中,用于制备酯的多元醇包括季戊四醇。在一些实施方案中,用于制备酯的多元醇包括二季戊四醇。
在一些实施方案中,酯衍生自(i)包含2-甲基丁酸,3-甲基丁酸或其组合的酸;和(ii)包括新戊二醇,甘油,三羟甲基丙烷,季戊四醇,二季戊四醇,三季戊四醇或其任何组合的多元醇。
润滑剂可以具有提供具有良好混溶性的可接受的粘度的工作流体的能力。
“可接受的粘度”是指基于酯的润滑剂和/或工作流体具有大于4mm2s-1的粘度(根据ASTM D445在40℃测量)。在一些实施方案中,酯基润滑剂和/或工作流体在40℃下的粘度为5或32mm2s-1至320,220,120或甚至68mm2s-1
如上所述,“低GWP”意味着工作流体的GWP值(根据政府间气候变化专门委员会的2001年第三次评估报告计算)不大于1000,或者值为小于1000,小于500,小于150,小于100或甚至小于75。在一些实施方案中,该GWP值是关于总工作流体。在其它实施例中,该GWP值是关于存在于工作流体中的制冷剂,其中所得到的工作流体可以被称为低GWP工作流体。
“良好混溶性”意味着制冷剂或压缩气体和润滑剂是可混溶的,至少在所述工作流体在制冷或气体压缩系统的操作期间将看到的操作条件下是可混溶的。在一些实施例中,良好的混溶性可能意味着工作流体(和/或制冷剂和润滑剂的组合)除了在低至0℃或甚至-25℃的温度下的视觉浑浊之外不显示任何差的可混合性迹象,或者甚至在一些实施例中低至-50℃,或甚至-60℃。
在一些实施例中,所述工作流体可以进一步包括一种或多种另外的润滑剂组分。这些另外的润滑剂组分可以包括(i)一种或多种直链羧酸的一种或多种酯,(ii)一种或多种聚α-烯烃(PAO)基础油,(iii)一种或多种烷基苯基础油,(iv)一种或多种聚亚烷基二醇(PAG)基础油,(v)一种或多种烷基化萘基础油,或(vi)其任何组合。
可用于所述工作流体中的其它润滑剂包括某些硅油和矿物油。
市售矿物油包括可从Sonneborn,3GS,1GS,4GS和5GS购得的LP 250,各自可从Sonneborn商购获得,Calumet R015和RO30可从Calumet商购获得。市售的烷基苯润滑剂包括购自Shrieve Chemical的150和300。可商购的酯包括新戊二醇二壬酸酯,其可以2917和2370获得。其它有用的酯包括磷酸酯,二元酸酯和氟酯。当然,可以使用不同类型润滑剂的不同混合物。
在一些实施方案中,所述工作流体还包含一种或多种直链羧酸的一种或多种酯。
工作流体还可以包括一种或多种制冷剂。适用于这种实施例的合适的非低GWP制冷剂不受过度限制。实例包括R-22,R-134a,R-125,R-143a或其任何组合。在一些实施例中,至少一种制冷剂是低GWP制冷剂。在一些实施例中,存在于工作流体中的所有制冷剂是低GWP制冷剂。在一些实施例中,制冷剂包括R-32,R-290,R-1234yf,R-1234ze(E),R-744,R-152a,R-600,R-600a或其任何组合。在一些实施例中,制冷剂包括R-32,R-290,R-1234yf,R-1234ze(E)或其任何组合。在一些实施例中,制冷剂包括R-32。在一些实施例中,制冷剂包括R-290。在一些实施例中,制冷剂包括R-1234yf。在一些实施例中,制冷剂包括R-1234ze(E)。在一些实施例中,制冷剂包括R-744。在一些实施例中,制冷剂包括R-152a。在一些实施例中,制冷剂包括R-600。在一些实施例中,制冷剂包括R-600a。
在一些实施例中,制冷剂包括R-32,R-600a,R-290,DR-5,DR-7,DR-3,DR-2,R-1234yf,R-1234ze(E),XP-10,HCFC-123,L-41A,L-41B,N-12A,N-12B,L-40,L-20,N-20,N-40A,N-40B,ARM-30A,ARM-21,ARM-32A,ARM-41A,ARM-42A,ARM-70A,AC-5,AC-5X,HPR1D,LTR4X,LTR6A,D2Y-60,D4Y,D2Y-65,R-744,R-1270或其任何组合。在一些实施例中,制冷剂包括R-32,R-600a,R-290,DR-5,DR-7,DR-3,DR-2,R-1234yf,R-1234ze(E),XP-10,HCFC-123,L-41A,L-41B,N-12A,N-12B,L-40,L-20,N-20,N-40A,N-40B,ARM-32A,ARM-41A,ARM-42A,ARM-70A,AC-5,AC-5X,HPR1D,LTR4X,LTR6A,D2Y-60,D4Y,D2Y-65,R-1270或其任何组合。
应该注意,所述工作流体在一些实施例中还可以包括一种或多种与低GWP制冷剂混合的非低GWP制冷剂,从而导致低GWP工作流体。适用于这种实施方案的合适的非低GWP制冷剂不受过度限制。实例包括R-22,R-134a,R-125,R-143a或其任何组合。
所描述的工作流体,至少关于它们将如何在它们所使用的制冷系统的蒸发器中被发现,可以是5至50重量%的润滑剂,以及95至50重量%的制冷剂。在一些实施例中,工作流体为10至40重量%的润滑剂,或甚至10至30或10至20重量%的润滑剂。
所描述的工作流体,至少关于它们将如何在它们所使用的制冷系统的贮槽中被发现,可以是1-50重量%,或甚至5-50重量%的制冷剂,和99重量%至50或甚至95至50重量%的润滑剂。在一些实施方案中,工作流体为90至60或甚至95至60重量%的润滑剂,或甚至90至70或甚至95至70或90至80或甚至95至80重量%的润滑剂。
所描述的工作流体可以包括用于增强或为组合物提供某些功能的目的的其它组分,或者在一些情况下用于降低组合物的成本。
所述工作流体可以进一步包括一种或多种性能添加剂。性能添加剂的合适实例包括抗氧化剂,金属钝化剂和/或钝化剂,腐蚀抑制剂,消泡剂,抗磨剂,腐蚀抑制剂,倾点下降剂,粘度改进剂,增粘剂,金属钝化剂,极压添加剂,摩擦改性剂,润滑性添加剂,泡沫抑制剂,乳化剂,破乳剂,酸捕捉剂或其混合物。
在一些实施方案中,润滑组合物包含抗氧化剂。在一些实施方案中,润滑组合物包含金属钝化剂,其中金属钝化剂可包含防锈剂和/或金属钝化剂。在一些实施方案中,润滑组合物包含防锈剂。在其它实施方案中,润滑组合物包含金属钝化剂和防锈剂的组合。在更进一步的实施方案中,润滑组合物包括抗氧化剂,金属钝化剂和防锈剂的组合。在任何这些实施方案中,润滑组合物包含一种或多种另外的性能添加剂。
抗氧化剂包括丁基化羟基甲苯(BHT),丁基化羟基茴香醚(BHA),苯基-α-萘胺(PANA),辛基化/丁基化二苯基胺,高分子量酚类抗氧化剂,位阻双酚抗氧化剂,二-α-生育酚,二叔丁基苯酚。其它有用的抗氧化剂描述于美国专利号6,534,454中。
在一些实施方案中,抗氧化剂包括以下一种或多种:
(i)六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯),CAS登记号35074-77-2,可从BASF商购获得;
(ii)N-苯基苯胺,与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物,CAS登记号68411-46-1,可从BASF商购获得;
(iii)苯基-α-和/或苯基-β-萘胺,例如可从BASF商购的N-苯基-ar-(1,1,3,3-四甲基丁基)-1-萘胺;
(iv)四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷,CAS登记号6683-19-8;
(v)硫代二亚乙基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯),CAS登记号41484-35-9,其也在21CFR§178.3570中被列为硫代二亚乙基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯);
(vi)丁基化羟基甲苯(BHT);
(vii)丁基化羟基茴香醚(BHA),
(viii)双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基)胺,可从BASF商购;和
(ix)苯丙酸,3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-,硫代二-2,1-乙烷二基酯,可从BASF商购获得。
抗氧化剂可以以0或0.01%至6.0%或0.02%至1%存在于组合物中。添加剂可以以1%,0.5%或更少的量存在于组合物中。通常将这些不同的范围应用于整个组合物中存在的所有抗氧化剂。然而,在一些实施方案中,这些范围也可以应用于单独的抗氧化剂。
金属钝化剂包括金属钝化剂和防锈剂。
合适的金属钝化剂包括三唑或取代的三唑。例如,可以使用甲苯并三唑或甲苯三唑。金属钝化剂的合适实例包括以下一种或多种:
(i)一种或多种甲苯并三唑,例如N,N-二(2-乙基己基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺,CAS登记号94270-86-70,由BASF在商品名IrgametTM39下出售;
(ii)一种或多种源自动物和/或植物来源的脂肪酸,和/或这种脂肪酸的氢化形式,例如可从AKZO Nobel Chemicals,Ltd.商购的Neo-FatTM
合适的腐蚀抑制剂包括以下一种或多种:
(i)N-甲基-N-(1-氧代-9-十八碳烯基)甘氨酸,CAS登记号110-25-8;
(ii)与叔烷基和(C12-C14)伯胺反应的磷酸单异辛酯和二异辛酯,CAS登记号68187-67-7;
(iii)十二烷酸;
(iv)硫代磷酸三苯酯,CAS登记号597-82-0;和
(v)磷酸单己基酯和二己基酯,与四甲基壬胺和C11-14烷基胺的化合物。
在一个实施方案中,金属钝化剂由腐蚀添加剂和金属钝化剂组成。一种有用的添加剂是肌氨酸的N-酰基衍生物,例如肌氨酸的N-酰基衍生物。一个例子是N-甲基-N-(1-氧代-9-十八碳烯基)甘氨酸。该衍生物可以商品名SARKOSYLTM O从BASF获得。另一种添加剂是咪唑啉,例如可从BASF商购的Amine OTM
金属钝化剂可以以0.01%至6.0%或0.02%至0.1%的量存在于组合物中。添加剂可以0.05%或更少的量存在于组合物中。通常将这些不同范围应用于存在于整个组合物中的所有金属钝化剂添加剂。然而,在一些实施方案中,这些范围也可以应用于单独的腐蚀抑制剂和/或金属钝化剂。上述范围也可以应用于总组合物中存在的所有腐蚀抑制剂,金属钝化剂和抗氧化剂的总量。
本文描述的组合物还可以包含一种或多种另外的性能添加剂。合适的添加剂包括抗磨剂,防锈剂/腐蚀抑制剂和/或金属钝化剂(除上述之外),倾点下降剂,粘度改进剂,增粘剂,极压(EP)添加剂,摩擦改进剂,泡沫抑制剂,乳化剂,破乳剂和酸捕集剂。
为了帮助防止金属表面上的磨损,本发明可以使用抗磨抑制剂/极压(EP)添加剂和摩擦改进剂。各种供应商和制造商现货供应抗磨抑制剂,EP添加剂和摩擦改进剂。其中一些添加剂可能执行多项任务。一种可以提供抗磨,EP,减少摩擦和腐蚀抑制的产品是磷胺盐,例如可从BASF商购的IrgalubeTM 349。另一种抗磨/EP抑制剂/摩擦改进剂是磷化合物,例如硫代磷酸三苯酯(TPPT),其可以商品名IrgalubeTPPT从BASF商购获得。另一种抗磨/EP抑制剂/摩擦改进剂是磷化合物,例如磷酸三甲苯酯(TCP),其可以商品名KronitexTMTCP从Chemtura商购获得。另一种抗磨/EP抑制剂/摩擦改进剂是磷化合物,例如磷酸叔丁基苯酯,其可以商品名Syn-O-Ad 8478从ICL Industrial Products商购获得。抗磨抑制剂,EP和摩擦改性剂通常为组合物的0.1%至4%,并且可以单独使用或组合使用。
在一些实施方案中,组合物还包含来自以下组的添加剂:粘度改进剂,包括乙烯醋酸乙烯酯,聚丁烯,聚异丁烯,聚甲基丙烯酸酯,烯烃共聚物,苯乙烯马来酸酐共聚物的酯,氢化苯乙烯-二烯共聚物,氢化辐射形聚异戊二烯,烷基化聚苯乙烯,热解法二氧化硅和复合酯;和增粘剂如溶解在油中的天然橡胶。
粘度改进剂,增稠剂和/或增粘剂的添加提供了粘合性并改善了润滑剂的粘度和粘度指数。某些应用和环境条件可能需要额外的粘性表面薄膜,以保护设备免受腐蚀和磨损。在该实施方案中,粘度改进剂,增稠剂/增粘剂为润滑剂的1至20重量%。然而,粘度改进剂,增稠剂/增粘剂可以为0.5至30重量%。天然橡胶粘度改进剂/增粘剂的材料FunctionalV-584的实例,其可从俄亥俄州马其顿的Functional Products公司获得。另一个例子是复合酯CG5000,其也是来自宾夕法尼亚州费城Inolex Chemical Co.的多功能产品,粘度改进剂,倾点下降剂和摩擦改进剂。
其它油和/或组分也可以以0.1-75%或甚至0.1-50%或甚至0.1-30%的范围添加到组合物中。这些油可以包括白色油,合成酯(如专利US6,534,454中所述),严重加氢处理的石油(在工业上称为“组II或III石油”),一种或多种线性羧酸的酯,聚α-烯烃(PAO)基础油,烷基苯基础油,聚亚烷基二醇(PAG)基础油,烷基化萘基础油或其任何组合。
润滑剂可用于气体压缩机系统中,其中气体压缩机系统包括压缩机和工作流体,其中工作流体包括润滑剂和气体。
润滑剂还能够允许提供操作气体压缩机系统的方法。所描述的方法包括以下步骤:向气体压缩机系统供应包括润滑剂和气体的工作流体。
润滑剂可以用在制冷系统中,其中制冷系统包括压缩机和工作流体,其中工作流体包括润滑剂和制冷剂。上述的任何工作流体都可以用于所述的制冷系统中。
润滑剂还能够允许提供操作制冷系统的方法。所描述的方法包括以下步骤:(I)向制冷系统供应包括润滑剂和制冷剂的工作流体。上述任何工作流体都可以用于操作任何所述制冷系统的所述方法中。
因此,本发明的方法,系统和组合物因此适用于与通用的各种传热系统以及特别是制冷系统相关的用途,例如空调(包括固定式和移动式空调系统),制冷,热泵或气体压缩系统,例如用于烃气体处理或工业气体处理系统。如本文所使用的,术语“制冷系统”通常指的是采用制冷剂来提供冷却和/或加热的任何系统或设备,或者这种系统或设备的任何部件或部分。这种制冷系统包括例如空调,电冰箱,冷却器或热泵。
表9
为了证明制冷剂组合物的改进性能,可根据ASTM D471-12a橡胶性能的标准测试方法-液体影响对照对照标准评估组合物。
本发明还提供了制备本文公开的润滑组合物的方法。该方法包括将式(I)化合物与具有润滑粘度的油混合。如上所公开的其它添加剂也可以混合。这种方法实际上是一种提高具有润滑粘度油的弹性体密封相容性的方法。式(I)化合物的存在赋予具有润滑粘度的油密封溶胀性质。
本发明还提供润滑具有与润滑组合物接触的密封件的机械装置的方法,该方法包括将本发明的组合物作为润滑组合物或作为润滑组合物的添加剂浓缩物供给所述装置。该方法可以涉及操作机械装置的附加步骤。该装置可以是传动体系装置,例如自动变速器,其中润滑组合物是自动变速器流体。该装置可以是内燃机,其中润滑组合物是机油。在一个实施方案中,润滑组合物是润滑脂组合物,并且本发明提供了用润滑脂组合物润滑机械装置的方法,包括向机械装置供应如本文所公开的润滑脂组合物。
在一个实施方案中,本发明提供润滑液压系统的方法,包括向液压系统供应如本文所公开的润滑组合物。
在一个实施方案中,本发明提供润滑涡轮机系统的方法,包括向涡轮机系统供应如本文所公开的润滑组合物。
在一个实施方案中,本发明提供润滑循环油系统的方法,包括向循环油系统供应本文公开的润滑组合物。
在一个实施方案中,本发明提供润滑工业齿轮的方法,包括向工业齿轮提供如本文所公开的润滑组合物。
在一个实施方案中,本发明提供润滑气体压缩机的方法,包括向气体压缩机供应如本文所述的润滑组合物。
在一个实施例中,本发明提供润滑制冷系统的方法,包括向制冷系统供应本文公开的润滑组合物。
本发明还提供了当与润滑组合物接触时使弹性体密封件溶胀的方法,所述方法包括向所述润滑组合物中加入根据本发明的式(I)化合物或添加剂浓缩物。因此,本发明提供了根据式(I)化合物作为润滑组合物中的密封溶胀剂的用途。在一个实施方案中,本发明提供式(I)化合物作为润滑组合物例如润滑脂组合物中的密封溶胀剂的用途。该润滑组合物可适用于液压系统,涡轮机系统,循环油系统,气体压缩机,制冷系统或工业齿轮。
密封件可以是弹性体密封件。典型的弹性体材料包括含氟弹性体,聚丙烯酸酯和腈聚合物。
除非另有说明,否则所述的每种化学组分的量不包括可以通常存在于商业材料中的任何溶剂或稀释油,即以活性化学品为基础。然而,除非另外指明,否则本文提及的每种化学品或组合物应被解释为商业级材料,其可能含有通常被理解为存在于商品级中的异构体,副产物,衍生物和其它此类材料。
如本文所用,术语“烃基取代基”或“烃基”以其普通含义使用,这对于本领域技术人员来说是公知的。具体地说,它是指具有直接连接到分子其余部分的碳原子并主要具有烃特性的基团。烃基的实例包括:
烃取代基,即脂族(例如烷基或链烯基),脂环族(例如环烷基,环烯基)取代基和芳族,脂族和脂环族取代的芳族取代基,以及环状取代基,环通过分子的另一部分完成(例如,两个取代基一起形成环);
取代的烃取代基,即含有非烃基的取代基,在本发明的上下文中,所述取代基不改变取代基的主要烃性质(例如卤素(特别是氯和氟),羟基,烷氧基,巯基,烷基巯基,硝基,亚硝基和硫氧基);
杂取代基,即在本发明的上下文中虽然具有主要烃特征,但是在环或链中含有除碳之外的杂原子的取代基(否则由碳组成),并且所述取代基包含作为吡啶基,呋喃基,噻吩基和咪唑基的取代基。杂原子包括硫,氧和氮。一般而言,烃基中每10个碳原子将不超过2个或不超过1个非烃取代基;或者,在烃基中可能不存在非烃取代基。在一个实施方案中,烃基中不存在卤素取代基。
已知上述一些材料可以在最终制剂中相互作用,使得最终制剂的组分可以不同于最初添加的组分。例如,(例如清净剂的)金属离子可以迁移到其它分子的其它酸性或阴离子位点。由此形成的产品,包括在其预期用途中使用本发明组合物时形成的产品,可能不容易描述。尽管如此,所有这些改性和反应产物都包括在本发明的范围内;本发明包括通过混合上述组分制备的组合物。
以下实施例提供了所公开的技术的说明。这些例子不是穷尽性的,并不意图限制所公开的技术的范围。
制备实施例
化合物A:3,3'-磺酰基双(N-(2-乙基己基)苯胺)
通过使双(3-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)与2-乙基己醛(157g,1.224mol)反应生成相应的亚胺来制备3,3'-磺酰基双(N-(2-乙基己基)苯胺)。然后用硼氢化钠(48g,1.273mol)就地还原该亚胺,得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
化合物B:3,3'-磺酰基双(N-辛基苯胺)
通过使双(3-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)与辛醛(157g,1.224mol)反应生成相应的亚胺来制备该化合物。然后用硼氢化钠(48g,1.273mol)就地还原该亚胺,得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
化合物C:4,4'-磺酰基双(N-(2-乙基己基)苯胺)
通过使双(4-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)与2-乙基己醛(157g,1.224mol)反应产生相应的亚胺来制备该化合物。然后用硼氢化钠就地还原亚胺(48克,1.273摩尔),得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
化合物D:3,3'-磺酰基双(N-癸基苯胺)
通过使双(3-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)与癸醛(191g,1.224mol)反应产生相应的亚胺来制备该化合物。然后用硼氢化钠(48g,1.273mol)就地还原该亚胺,得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
化合物E:磺酰基双(4,1-亚苯基)二(2-乙基己酸酯)
该化合物通过使4,4'-磺酰基联苯酚(100g,0.400mol)与2-乙基己酰氯(133g,0.819mol)在三乙胺(121g,1.2mol)存在下在二氯甲烷(800g)中在0℃反应来制备。使反应温热至室温并在室温下搅拌直至原料完全耗尽。反应物用碳酸氢钠(2×)洗涤,接着用盐水洗涤。将反应物用无水硫酸镁干燥,过滤并将溶剂在减压下汽提,得到白色固体。
化合物F:(NE,N'E)-4,4'-磺酰基双(N-(2-乙基亚己基)苯胺)
通过双(4-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)和2-乙基己醛(157g,1.224mol)之间的缩合反应来制备该化合物,所产生的水以甲苯/水混合物共沸除去。所需产物作为黄橙色粘稠液体得到。
化合物G:(NE,N'E)-3,3'-磺酰基双(N-(2-乙基亚己基)苯胺)
通过双(3-氨基苯基)砜(150g,0.606mol)和2-乙基己醛(157g,1.224mol)之间的缩合反应来制备该化合物,所产生的水以甲苯/水混合物共沸除去。所需产物作为黄橙色粘稠液体得到。
化合物H:1,1'-(磺酰基双(4,1-亚苯基))双(3-十六烯基吡咯烷-2,5-二酮)
通过双(4-氨基苯基)砜(160g,0.644mol)与十六烷基琥珀酸酐(HDSA,428g,1.321mol)在甲苯中反应制备该化合物。将反应物加热回流5小时,在此期间通过Dien-Stark装置除去产生的水。减压除去溶剂,得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
化合物I:1,1'-(磺酰基双(3,1-亚苯基))双(3-十六烯基吡咯烷-2,5-二酮)
通过双(3-氨基苯基)砜(160g,0.644mol)与十六烷基琥珀酸酐(HDSA,428g,1.321mol)在甲苯中反应制备该化合物。将反应物加热回流5小时,在此期间通过Dien-Stark装置除去产生的水。减压除去溶剂,得到所需产物,为黄橙色粘稠液体。
实施例1至21-自动变速器流体
基于下面给出的配方制备几种润滑组合物,其代表用于自动变速器的典型或常规润滑剂。除油以外的其它组分均以基于无油存在,所有百分比均以重量计:
具有润滑粘度的油:量至总计100%
抗氧化剂:1.0
抗磨成分:0.28
腐蚀抑制剂:0.245
清净剂:0.23
分散剂:3.04
摩擦调节器:0.11
摩擦改进剂:1.22
倾点下降剂:0.2
消泡剂:135ppm
如表10中所示,润滑组合物在使用的润滑粘度的油的类型和添加的其它添加剂的量/同一性方面不同。作为本发明的实施例的组合物含有化合物A至F之一,其是根据式(I)的化合物。参照例含有市售密封溶胀剂(环丁烯砜化合物),它是四氢噻吩1,1-二氧化物的富含C10的3-(C9-11-异烷氧基)衍生物。
表10
*化合物A至F的结构显示在表1中
通过将候选物混入自动变速器流体中评估每种候选化合物作为密封溶胀剂的功效。根据规范(GMW16444,2014年4月,可从通用汽车获得)的附录B中概述的测试方法测定弹性体相容性的程度。使用标准参考弹性体(SRE)批准的SAE。
记录每种弹性体的原始体积测量值和硬度计读数(ASTM D4289)。将各个弹性体片在150℃±1℃下悬浮在300ml待测制剂中504小时。在样品净化步骤去除表面润滑剂之后,重复每种弹性体的体积和硬度计读数。在测试结束时,以百分比表示体积变化程度(即溶胀或收缩)和以分值表示弹性密封材料的硬度变化。使用相同的弹性体同时测试参照油。该测试被设计为确定润滑组合物与弹性体密封材料的相容性。该测试使用一系列弹性体进行,包括含氟弹性体,聚丙烯酸酯和腈。
实验1
在该第一实验中,将根据本发明的组合物的弹性体密封相容性与包含已知(市售可得的)密封溶胀剂而不是根据式(I)的添加剂的相应组合物进行比较。测试方法在N1(腈)弹性体上进行,结果如表11所示。对于体积变化,正数(百分比)表示弹性体材料经历了正体积变化。对于硬度变化,较低的数字表示弹性体材料的柔度增加。表11中的结果表明弹性体材料溶胀得更多(即,其具有大14倍的体积百分比增加),并且在测试后当使用本发明组合物与使用参照例1的组合物比较时,柔性更大。
表11
体积变化(%) 硬度变化(分)
实施例1 9.93 -8
参照例1 0.69 -3
实验2
在第二个实验中,测试了使用不同量的化合物A和不同基础油的根据本发明的组合物。测试方法在N1(腈)弹性体上进行,结果如表12所示。这些结果表明,对于天然密封溶胀性能很差的基础油,例如气体-液体(GTL)和PAO-4,更多需要式(I)的添加剂以实现弹性体材料的溶胀。
表12
实验3
在第三个实验中,将根据本发明的组合物与包含已知的密封剂试剂而不是根据式(I)化合物的相应组合物进行比较。用于每种组合物中的具有润滑粘度的油是PAO-4。测试方法在一系列的处理率和Dexron VI测试中列出的全系列弹性体材料上进行。结果示于表13(体积变化)和8(硬度变化)中。
表13
表14
实验4
在第四实验中,在化合物A的一系列处理速率下测试本发明的组合物。具有润滑粘度的油在每种组合物中都是PAO-4。对N1(腈)弹性体进行测试方法。结果显示在表15中。
表15
体积变化(%) 硬度变化(分)
实施例14(PAO-4,0.35重量%的化合物A) 0.08 -3
实施例15(PAO-4,0.45重量%的化合物A) 0.82 -7
实验5
在第五个实验中,测试根据本发明的组合物。使用的具有润滑粘度的油是PAO-4或GTL,式(I)化合物是化合物B至F之一。测试方法对N1(腈)弹性体进行。结果显示在表16中。
表16
体积变化(%) 硬度变化(分)
实施例16(PAO-4,1.5重量%的化合物B) 9.35 -8
实施例17(PAO-4,1.5重量%的化合物C) 9.28 -6
实施例18(PAO-4,1.5重量%的化合物D) 6.28 -6
实施例19(GTL,1.5重量%的化合物E) 2.89 -2
实施例20(GTL,1.5重量%的化合物F) 6.92 -2
实施例21-非公路用润滑组合物
基于下表17中给出的配方制备润滑组合物,其表示用于非公路车辆的传动体系装置的典型或常规润滑剂。除油以外的其它组分均基于无油存在,所有百分比均以重量计。
表17
实施例21-组分 (重量%)
琥珀酰亚胺分散剂 0.29
基于酯的分散剂 0.29
磺酸钙清净剂 1.25
苯酚钙清净剂 0.64
基于锌的二硫代磷酸盐抗磨剂 2.52
倾点下降剂,消泡剂和破乳剂 10.703
化合物A 0.46
组I基础油 余量至100
实验6
ASTM D471用于评估非公路流体与许多不同弹性体的相容性。ASTMD2240用于测定弹性体试件的肖氏A硬度。弹性体试件的体积和肖氏A硬度在100℃下将试件浸入候选流体100小时之前测定。同样,每种弹性体的肖氏A硬度在材料悬浮在候选流体中之后确定。对于实施例21的配方,对于N1腈密封溶胀,测试结果为体积变化:+4.9%(三个测试的平均值,4.83,4.83和5.03%)和平均硬度变化:-4分。
实施例22至25-发动机润滑剂
根据下表18制备一系列5W-20润滑组合物。
表18
1. 520TBN和690TBN材料的混合物
2.具有TBN 27的PIB琥珀酰亚胺(聚合物Mn~2200)
3.无灰抗氧化剂包括烷基化二芳基胺和硫化烯烃的混合物。
4.其它添加剂包括粘度指数改进剂,倾点降低剂,抑泡剂和辅助摩擦改进剂
本发明的组合物显示出几个优点。例如,特别是在较旧的车辆中,发动机密封件具有随着时间的推移而干缩的趋势,强大的密封溶胀剂可以有效地使溶胀并软化干燥的密封件,使它们再生,从而它们将执行它们最初的预期功能。例如,密封溶胀剂用于防止VitonTM和丁腈橡胶密封件的劣化,如MTU(密歇根技术大学)在乘用车机油GF5配方中的密封屏蔽测试中所评估的,其中所有候选物开始时都以混合物中0.5%的浓度作为评估密封溶胀性能的典型处理水平评估。
在一系列测试中,用老化的密封件评估本发明的某些密封溶胀剂/调节剂。未用过的密封件首先在典型的油配制剂中经受长时间的高温氧化一周,直到它们“老化”并发生不同程度的特征性表面开裂。然后,用含有密封溶胀/调节剂的类似配制剂代替润滑剂混合物,并且再继续测试一周。对于某些试剂,发现弹性体密封件的表面外观稳定,外观或开裂不会进一步恶化。
上面提及的每个文献通过引用并入本文,包括任何在先申请,无论是否在上面具体列出,要求其优先权。提及任何文件并不是承认这种文件具有现有技术的资格,或者构成任何领域的技术人员的一般知识。除了实施例或另外明确指出的之外,本说明书中规定材料的量,反应条件,分子量,碳原子数等的所有数量应理解为由词语“约”修饰。应该理解,本文所述的上限和下限量,范围和比率限值可以独立组合。类似地,本发明的每个元素的范围和量可以与任何其它元素的范围或量一起使用。如本文所用,术语“包含”还旨在涵盖作为替代实施方案的“基本上由...组成”和“由......组成”。“基本上由...组成”允许包括不实质上影响正在考虑的组合物的基本和新特征的物质。

Claims (38)

1.一种由式(I)表示的化合物,
(I)
其中:
N为0或1;
R1和R2各自独立地为由R3或R4 p-Y表示的基团;
R3为约4或约12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的烃基;
R4为约1或2个碳原子的亚烷基;
P为0或1;
-Y为-Z-R5,其中-Z-选自-NH-,-N(R6)-,其中R6为约6至约18个碳原子的烃基,-N=CH-,-HC=N-,-O-C(O)-和-C(O)-O-;和
R5为氢或约4或约12至约20,约6至约18,约6至约14或约6至约8个碳原子的脂族烃基;或-Y由式(II)表示,
(II)
其中R7为含有约8至约100,约12至约24,约8至约16,约14至约16或约40至约70个碳原子的烃基。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中当n为1并且R1和R2各自由相同的基团R4 p-Z-R5表示时,其中Z选自-NH-,-N(R6)-,-N=CH-,-HC=N-;和(i)当Z为-N=CH-时,其中R5(a)不为氢,也不为含有6、9或10个碳原子的烷基和/或(b)为含12-20个碳原子的烃基;和(ii)当Z为-NH-R5时,R5为含约6至约20个碳原子的烃基。
3.根据权利要求1或2的化合物,其中R1或R2中的至少一个含有具有至少4、5、6、7或8个碳原子的烃基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物,其中R1和R2中的至少一个由基团R4 p-Y表示。
5.根据权利要求3所述的化合物,其中R1和R2中的至少一个由R4 p-Z-R5表示,并且优选Z选自-NH-,-N=CH-和-O-C(O)-。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物,其中R1和R2中的至少一个由式(II)表示,
(II)
7.根据权利要求6所述的化合物,其中在由所述式(II)表示的每个基团中,R7为含有约14至约16个碳原子的烃基。
8.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中n为1,并且优选地,R1和R2各自由相同的基团表示。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的化合物,其中n为0。
10.一种组合物,其包含根据前述权利要求中任一项所述的化合物和具有润滑粘度的油。
11.根据权利要求10所述的润滑组合物,其中所述化合物的量为所述润滑组合物的约0.01至约2重量%。
12.根据权利要求10或11所述的组合物,其中所述具有润滑粘度的油为气液(费-托)合成油。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的组合物,其中所述组合物包含一种或多种选自分散剂,清净剂,含磷酸的金属盐,摩擦改性剂,粘度改进剂和抗氧化剂的组分。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的组合物,其中所述组合物为用于传动体系装置或内燃机的润滑剂。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的组合物,其中所述组合物为用于液压系统,循环油系统,涡轮机系统,制冷系统,气体压缩机或工业齿轮的润滑脂或润滑剂。
16.根据权利要求10至12中任一项所述的润滑组合物,其包含润滑脂增稠剂。
17.根据权利要求16所述的润滑组合物,其中所述润滑脂增稠剂为羧酸的金属盐或其混合物。
18.根据权利要求17所述的润滑组合物,其中所述羧酸为选自单羟基羧酸,二羟基羧酸,多羟基羧酸或其混合物的脂肪酸。
19.根据权利要求17或18的润滑组合物,其中所述羧酸为羟基取代的羧酸或其混合物。
20.根据权利要求19的润滑组合物,其中羟基取代的脂肪酸为12-羟基硬脂酸。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的润滑组合物,其中所述润滑脂增稠剂以所述润滑组合物的1重量%至50重量%或40重量%,或1重量%至20重量%存在。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的润滑组合物,其中所述组合物为润滑脂,其包含:
(a)0.01重量%至2重量%的权利要求1至9中任一项的化合物;
(b)1重量%至50重量%的润滑脂增稠剂;
(c)0重量%至5重量%的极压剂;
(d)0重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
(e)余量为具有润滑粘度的油。
23.根据权利要求22的润滑组合物,其中所述组合物为润滑脂,其包含:
(a)0.01重量%至1.5重量%的权利要求1至9中任一项的化合物;
(b)1重量%至20重量%的润滑脂增稠剂;
(c)0.2重量%至1重量%的极压剂;
(d)0.1重量%至10重量%的其它性能添加剂;和
(e)余量为具有润滑粘度的油。
24.根据权利要求11或12所述的润滑组合物,其中所述组合物包含:
(a)0.01重量%至2.0重量%的权利要求1至9中任一项的化合物;
(b)0.0001重量%至0.15重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂;
(c)0.02重量%至3重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂;
(d)0重量%至1.5重量%的硼酸化或未硼酸化的琥珀酰亚胺分散剂;
(e)0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙);和
(f)0.001重量%至2重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂。
25.根据权利要求11或12所述的润滑组合物,其中所述组合物包含:
(a)0.01重量%至2.0重量%的权利要求1至9中任一项的化合物;
(b)0.001重量%至0.1重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂;
(c)0.01重量%至1.5重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂;
(d)0.01重量%至2重量%的硼酸化或非硼酸化琥珀酰亚胺分散剂;
(e)0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙);
(f)0.001重量%至1重量%或0.01重量%至0.5重量%的选自聚异丁烯琥珀酸或酸酐或十二碳烯基琥珀酸的羧酸或酸酐;和
(g)0.005重量%至1.5重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂。
26.根据权利要求11或12所述的润滑组合物,其中所述组合物包含:
(a)0.01重量%至1.5重量%的权利要求1至9中任一项的化合物;
(b)0.0001重量%至0.15重量%的选自2,5-双(叔十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑,甲苯基三唑或其混合物的腐蚀抑制剂;
(c)0.02重量%至3重量%的选自胺类或酚类抗氧化剂或其混合物的抗氧化剂;
(d)0.005重量%至1.5重量%的硼酸化或未硼酸化琥珀酰亚胺分散剂;
(e)0.001重量%至1.5重量%的中性或稍微过碱性萘磺酸钙(通常为中性或稍微过碱性二壬基萘磺酸钙);
(f)0.001重量%至2重量%或0.01重量%至1重量%的选自二烷基二硫代磷酸锌,二烷基磷酸锌,含磷酸酯的胺盐或其混合物的抗磨剂,和
(g)0.01-5重量%的选自硫化烯烃和多硫化物的极压添加剂。
27.一种制备如权利要求10至26中任一项所定义的组合物的方法,所述方法包括将根据权利要求1至9中任一项所述的化合物与具有润滑粘度的油混合。
28.一种改进具有润滑粘度的油的密封相容性的方法,其包括权利要求27的方法。
29.一种润滑具有与润滑组合物接触的密封件的机械装置的方法,所述方法包括向所述装置供应根据权利要求10至26中任一项所述的组合物以用于所述润滑组合物或用作所述润滑组合物。
30.根据权利要求29所述的方法,其中所述机械装置为传动体系装置或内燃机。
31.根据权利要求29所述的方法,其中所述机械装置或系统为液压系统,循环油系统,涡轮机系统,制冷系统,气体压缩机或工业齿轮。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的方法,其中所述密封件为弹性体。
33.一种在与润滑组合物接触时使弹性体密封件溶胀的方法,所述方法包括在所述润滑组合物中使用根据权利要求1至9中任一项所述的化合物。
34.根据权利要求32或33所述的方法,其中所述密封件为选自含氟弹性体,聚丙烯酸酯和腈聚合物的弹性体。
35.根据权利要求1至9中任一项所述的化合物作为润滑组合物中的密封溶胀剂的用途。
36.根据权利要求35所述的用途,其中所述密封件为选自含氟弹性体,聚丙烯酸酯和腈聚合物的弹性体。
37.根据权利要求27至30和32至34中任一项所述的方法或根据权利要求35或36所述的用途,其中所述润滑组合物为自动变速器流体或机油。
38.根据权利要求27至29和31至34中任一项所述的方法或根据权利要求35或36所述的用途,其中所述润滑组合物为用于液压系统,循环油系统,涡轮机系统,制冷系统,气体压缩机或工业齿轮的润滑脂或润滑剂。
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