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CN112154200A - 用于湿式离合器系统的润滑油 - Google Patents

用于湿式离合器系统的润滑油 Download PDF

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CN112154200A
CN112154200A CN201980032904.3A CN201980032904A CN112154200A CN 112154200 A CN112154200 A CN 112154200A CN 201980032904 A CN201980032904 A CN 201980032904A CN 112154200 A CN112154200 A CN 112154200A
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CN
China
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lubricating oil
oil composition
ppm
vehicle
calcium
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Pending
Application number
CN201980032904.3A
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久保浩一
吉武竹内
K·奥亚玛
T·米亚莫托
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Chevron Japan Ltd
Original Assignee
Chevron Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明通常涉及用于车辆如工业机械，特别是运输、建筑和农业机械的润滑油组合物。还公开了一种保持所述车辆中的摩擦的方法，该方法包括用所述润滑油组合物润滑所述车辆。

Description

用于湿式离合器系统的润滑油
发明领域
本发明通常涉及用于工业机械，特别是运输、建筑和农业机械的润滑油组合物。
发明背景
自动变速器润滑油，称为自动变速器流体，通常已被用于辅助安装在汽车、卡车、工程机械和其他车辆中的自动变速器的平稳运行。它们包括液力变矩器、齿轮机构、湿式离合器和液压系统。
众所周知，润滑剂添加剂会影响湿式离合器和钢板的摩擦性能。添加剂作用是由于它们在离合器材料(例如，纤维素，芳纶(天然和合成)纤维，二氧化硅和钢板表面)上的物理和化学吸收而引起的。
柴油机油广泛用于内燃机，在亚洲尤其是日本不仅用于重载汽车，而且还用于工程机械柴油机系统。一些建筑机械不仅在变速器上还配备湿式离合器系统，在转向系统、驻车制动器以及许多用于控制运动和动力操作扭矩的系统中均配备了湿式离合器系统。润滑剂流体中离合器材料与钢之间的湿式离合器(静态)摩擦对于有效地传递发动机动力非常重要。另外，湿式离合器的静摩擦系数取决于湿式离合器的扭矩能力。机油广泛用于建筑机械的变速箱和液压系统及其湿式离合器系统。重要的是要保持湿式离合器的较高(静态)摩擦系数，以确保安全运行，并有效地为建筑机械传递动力。如果润滑剂的摩擦性能差，功率损耗，机器运行响应缓慢，这可能会对机器运行产生负面影响，或者由于湿式离合器在变速箱中锁死而产生的高噪音会带来不舒适的振动。
本发明找到一种用于保持较高的湿式离合器的静摩擦系数的解决方案，其不仅在建筑设备中重要而且在配备有变速器和湿式离合器的摩托车润滑剂中也很重要。
发明概要
根据本发明的一个实施方案，提供了一种润滑油组合物，包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种用于保持车辆中的摩擦的方法，所述方法包括用润滑油组合物润滑所述车辆，所述润滑油组合物包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
发明详述
为了促进对本文公开主题的理解，下文定义了本文使用的许多术语、缩写或其他短语。未定义的任何术语、缩写或短语应理解为具有与本申请的提交同时的技术人员所使用的普通含义。
定义
在本说明书中，以下词语和表述(如果使用)具有以下给出的含义。
“主要量”是指超过组合物的50重量％。
“次要量”是指小于组合物的50重量％，相对于所述添加剂和相对于组合物中存在的所有添加剂的总质量表示的，被认为是一种或多种添加剂的活性成分。
“活性成分”或“活性物质”是指不是稀释剂或溶剂的添加剂物质。
除非另有说明，否则报道的所有百分比均为基于活性成分的重量％(即不考虑载体油或稀释油)。
缩写“ppm”是指基于润滑油组合物的总重量，按重量计百万分之几。
150℃下高温高剪切(HTHS)粘度根据ASTM D4683测定。
100℃下的运动粘度(KV100)根据ASTM D445测定。
术语“金属”是指碱金属、碱土金属或它们的混合物。
在整个说明书和权利要求书中，使用了油溶性或可分散性的表述。油溶性或可分散性是指可以通过溶解、分散或悬浮在具有润滑粘度的油中来掺入提供期望水平的活性或性能所需的量。通常，这意味着可以将至少约0.001重量％的物质掺入润滑油组合物中。对于术语油溶性和可分散性，特别是“稳定分散性”的进一步讨论，请参见美国专利No.4,320,019，其在此方面的相关教导明确地通过引用并入本文。
如本文所用，术语“硫酸盐灰分”是指由润滑油中的清净剂和金属添加剂产生的不可燃残留物。可以使用ASTM Test D874测定硫酸盐灰分。
如本文所用，术语“总碱值”或“TBN”是指相当于每克样品中毫克KOH的碱当量。因此，较高的TBN值反映出更多的碱性产物，因此具有更大的碱度。TBN使用ASTM D 2896测试确定。
硼、钙、镁、钼、磷、硫和锌的含量根据ASTM D5185测定。
氮含量根据ASTM D4629确定。
本文所指的所有ASTM标准均为截至本申请的提交日期的最新版本。
除非另有说明，否则所有百分比均为重量百分比。
尽管本公开内容易于进行各种修改和替代形式，但是本文中详细描述了其具体实施方式。然而，应理解，本文对特定实施方案的描述并非旨在将本公开限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图是覆盖落入本发明精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。如所附权利要求所定义的。
应注意，并非所有一般描述或实例中所描述的活动都是需要的，一部分具体活动可能是不需要的，并且可以进行一种或多种除所描述的活动之外的其它活动。再者，活动所列的顺序不一定是执行它们的顺序。
已关于特定实施例描述了益处、其它优势和问题解决方案。然而，此类益处、优势、问题解决方案以及可以使任何益处、优势或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应解释为任何或所有权利要求关键的、必需的或基本的特征。
本文描述的实施方案的说明书和附图旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。
如本文所用，术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“有”或任何其它变形旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括特征列表的过程、方法、物品或者装置不一定仅被限制到这些特征，而是可以包括未被明确列出的或者过程、方法、物品或者装置所固有的其他特征。此外，非有明确的相反陈述，否则“或”是指包括性的或，而非排它性的或。举例来说，条件A或B通过以下中的任一种来得到满足：A是真的(或存在的)并且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)并且B是真的(或存在的)以及A和B都是真的(或存在的)。
“一”或“一个”的使用被利用来描述此处所描述的元件和组件。这样做仅仅是为了方便起见并给出本公开的实施方案的范围的一般含义。除非很清楚有其他意义，该描述应当被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，反之亦然。当指代值时，术语“平均”旨在表示平均值、几何平均值或中值。元素周期表中各列所对应的族号使用“新符号”惯例，如CRC Handbook of Chemistry and Physics,81st Edition(2000-2001)中所述。
除非另有规定，此处使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域中普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和例子仅是说明性的，并且没有被规定为限制性的。在此处未描述的程度上，关于具体材料和处理行动的很多细节是常规的，并且可在润滑剂以及油气工业内的教科书或者其他来源中找到。
说明书和图示不是用来充当使用此处所描述的结构或方法的配方、组合、装置和系统的所有元件和特征的详尽无遗和全面的描述。单独的实施方式也可以在单个实施方式的组合中被提供，以及相反地，为了简洁起见在单个实施方式的背景中所描述的不同特征也可被分开地或以任何子组合提供。此外，对在范围内规定的值的提及包括该范围内的每个值。只有在阅读了本说明书之后，许多其他实施方式才对熟练的技术人员明显。其他实施方式可被使用并从本公开得到，使得结构替换、逻辑替换或者另一种改变可被做出，而不偏离本公开的范围。因此，本公开应被解释为说明性的而不是限制性的。
根据本发明的一个实施方案，提供了一种润滑油组合物，包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
在本发明的一个实施方案中，车辆是工业机械、汽车、卡车或其他车辆。在另一个实施方案中，工业机械是运输、建筑或农业机械。
在一个实施方案中，运输机械是配备有柴油机和液压系统的公共汽车或卡车。
在一个实施方案中，工程机械配备有柴油发动机、静液压变速器(HST)、具有湿式离合器的动力换挡变速器和液压系统。
在一个实施方案中，农业机械配备有柴油发动机，静液压变速器(HST)，具有湿式离合器的动力换挡变速器和液压系统。
在另一个实施方案中，车辆配备有自动变速器或无级变速器。
在另一个实施方案中，提供了一种用于保持车辆中的摩擦的方法，所述方法包括用润滑油组合物润滑所述车辆，所述润滑油组合物包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
润滑粘度的油/基础油组分
润滑粘度的油(有时被称作“基础油料”或“基础油”)是润滑剂的主要液体成分，将添加剂和可能的其它油掺入其中以例如制造最终润滑剂(或润滑剂组合物)。基础油可用于制造浓缩物以及用于由其制造润滑油组合物，并可选自天然和合成润滑油及其组合。
天然油包括动物油和植物油、液体石油以及链烷烃、环烷烃和混合链烷烃-环烷烃型的加氢精制的、溶剂处理的矿物润滑油。衍生自煤或页岩的润滑粘度的油也是有用的基油。
合成润滑油包括烃油，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、氯化聚丁烯、聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯))；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)；多酚(例如联苯、三联苯、烷基化多酚)；以及烷基化二苯醚和烷基化二苯硫醚及其衍生物、类似物和同系物。
另一类合适的合成润滑油包括二元羧酸(例如丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和烯基琥珀酸、马来酸、富马酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、己二酸、亚油酸二聚体、邻苯二甲酸)与各种醇(例如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己醇、乙二醇、二甘醇单醚、丙二醇)的酯。这些酯的具体实例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富马酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(二十烷基)酯、亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯，和通过使1摩尔癸二酸与2摩尔四甘醇和2摩尔2-乙基己酸反应而形成的复合酯。
可用作合成油的酯还包括由C5-C12单羧酸和多元醇和多元醇醚如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇制备的那些。
基础油可以衍生自费-托合成烃。费-托合成的烃是使用费-托催化剂由含有H2和CO的合成气制得的。此类烃通常需要进一步加工以用作基础油。例如，烃可以被加氢异构化；加氢裂化和加氢异构化；脱蜡或加氢异构化和脱蜡；使用本领域技术人员已知的方法。
未精制、精制和再精制油可用于本发明的润滑油组合物中。未精制油为直接由天然或合成来源得到、未经进一步提纯处理的那些。例如，直接由干馏操作得到的页岩油、直接由蒸馏得到的石油或者直接由酯化方法得到且不经进一步处理而使用的酯油为未精制油。精制油类似于未精制油，不同的是它们已在一个或多个提纯步骤中经进一步处理以改进一种或多种性能。许多这类提纯技术，例如蒸馏、溶剂萃取、酸或碱萃取、过滤和渗滤是本领域技术人员已知的。再精制油通过以类似于用于得到精制油的那些方法应用于已经在服务中使用过的精制油而得到。这类再精制油也称为再生或再加工油，并通常另外通过用于除去废添加剂和油分解产物的技术加工。
因此，可用于制备本发明的润滑油组合物的基础油可以选自如美国石油学会(API)Base Oil Interchangeability Guidelines(API出版1509)中所指定的第I-V类中的任何基础油。下表1总结了这些基础油类：
表1
Figure BDA0002781096900000081
(a)第I-III类是矿物油基础油
(b)根据ASTM D2007测量。
(c)根据ASTM D2622、ASTM D3120、ASTM D4294或ASTM D4927测量。
(d)根据ASTM D2270测量。
适用于本发明的基础油是与API第I类、第II类、第III类、第IV类和第V类油及其组合相对应的任何品种。
基础油构成本发明润滑油组合物的主要成分，并且以大于50至99重量％的量存在(例如70至95重量％或85至95重量％)。
通常，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的硫含量小于或等于约0.7重量％，例如，硫含量为约0.01重量％至约0.70重量％、0.01至0.6重量％、0.01至0.5重量％、0.01至0.4重量％、0.01至0.3重量％、0.01至0.2重量％、0.01重量％至0.10重量％。在一个实施方案中，本发明的润滑油组合物中的硫含量小于或等于约0.60重量％、小于或等于约0.50重量％、小于或等于约0.40重量％、小于或等于约0.35重量％、小于或等于约0.34重量％、小于或等于约0.33重量％、小于或等于约0.32重量％、小于或等于约0.31重量％、小于或等于约0.30重量％，基于润滑油组合物的总重量。
在一个实施方案中，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的磷含量小于或等于约0.15重量％。在一个实施方案中，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的磷含量为约0.06重量％至约0.15重量％。在一个实施方案中，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的磷含量为小于或等于约0.14重量％，例如磷含量为约0.06重量％至约0.14重量％。在一个实施方案中，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的磷含量小于或等于约0.13重量％。例如，磷含量为约0.06重量％至约0.13重量％。在一个实施方案中，以润滑油组合物的总重量为基准，本发明的润滑油组合物中的磷含量小于或等于约0.12重量％。例如，磷含量为约0.06重量％至约0.12重量％。
在一个实施方案中，由本发明的润滑油组合物产生的通过ASTM D 874测定的硫酸盐灰分的含量小于或等于约1.60重量％，例如通过ASTM D 874测定的约0.80至约1.60重量％的硫酸盐灰分含量。在一个实施方案中，由本发明的润滑油组合物产生的通过ASTM D874测定的硫酸盐灰分的含量小于或等于约1.50重量％，例如通过ASTM D 874测定的约0.80至约1.50重量％的硫酸盐灰分含量。在一个实施方案中，由本发明的润滑油组合物产生的通过ASTM D 874测定的硫酸盐灰分的含量小于或等于约1.40重量％，例如通过ASTM D874测定的约0.80至约1.40重量％的硫酸盐灰分含量。
合适地，本发明的润滑油组合物可具有8至16mg KOH/g的总碱值(TBN)。在一些实施方案中，润滑油组合物的总碱值(TBN)可以为10至16mg KOH/g、10至14mg KOH/g、10至13mg KOH/g或10至12mg KOH/g。
例如，在一些实施方案中，期望的油等级为SAE粘度等级0W-30、0W-40、5W-30、10W-30、10W-40、10W-50、15W-30、15W-40、20W-50、30、40等。
清净剂混合物
清净剂混合物包含至少一种含钙清净剂和至少一种含镁清净剂。
典型的清净剂是阴离子物质，其包含分子的长链疏水部分和分子的较小的阴离子或疏油亲水部分。清净剂的阴离子部分通常衍生自有机酸，例如硫酸、羧酸、亚磷酸、苯酚或其混合物。该平衡离子通常是碱土或碱金属。
包含基本上化学计量的金属的盐被描述为中性盐并且具有0至80mg KOH/g的总碱值(TBN)。许多组分是过碱性的，含有大量的金属碱，这是通过使富含酸性气体(例如二氧化碳)的过量的金属化合物(例如金属氢氧化物或氧化物)反应而实现的。有用的清净剂可以是中性、轻度过碱性或高过碱性的。
期望用于清净剂混合物中的至少一些清净剂是过碱性的。过碱性清净剂有助于中和燃烧过程中产生的酸性杂质并将其截留在机油中。通常，以当量计，过碱性物质的金属离子与清净剂的阴离子部分之比为1.05∶1至50∶1(例如4∶1至25∶1)。所得清净剂是TBN通常为150mg KOH/g或更高(例如250至450mg KOH/g或更高)的过碱性清净剂。可以使用不同TBN的清净剂的混合物。
在一些实施方案中，过碱性清净剂可以是低过碱性的，例如基于活性物质计TBN低于100的过碱性盐。在一个实施方案中，低过碱性盐的TBN可为约30至约100。在另一实施方案中，低高碱性盐的TBN可为约30至约80。在一些实施方案中，过碱性清净剂可为中过碱性盐，例如TBN为约100至约250的过碱性盐。在一个实施方案中，中过碱性盐的TBN可为约100至约200。在另一实施方案中，中过碱性盐的TBN可为从约125至约175。在一些实施方案中，过碱性清净剂可以是高过碱性的，例如TBN高于250的过碱性盐。在一个实施方案中，高过碱性盐的TBN可以为基于活性物质计约250至约800。
合适的清净剂包括磺酸盐、酚盐、羧酸盐、磷酸盐和水杨酸盐的金属盐。
磺酸盐可以由磺酸制备，所述磺酸通常通过烷基取代的芳族烃的磺化获得，例如从石油的分馏或通过芳族烃的烷基化获得的那些。实例包括通过使苯、甲苯、二甲苯、萘、联苯或它们的卤素衍生物烷基化获得的那些。烷基化可以在催化剂存在下用具有约3至超过70个碳原子的烷基化剂进行。烷芳基磺酸盐通常每个烷基取代的芳族部分含有约9至80个或更多个碳原子(例如约16至60个碳原子)。
酚盐可通过使碱土金属氢氧化物或氧化物(例如，CaO、Ca(OH)2、MgO、或Mg(OH)2)与烷基酚或硫化的烷基酚反应制备。有用的烷基包括直链或支链C1至C30(例如，C4至C20)烷基，或其混合物。合适的酚的例子包括异丁基苯酚、2-乙基己基苯酚、壬基苯酚、十二烷基苯酚等。应该注意的是，起始烷基酚可以含有一个以上的烷基取代基，它们各自独立地为直链或支链。当使用非硫化的烷基酚时，可以通过本领域公知的方法获得硫化的产物。这些方法包括加热烷基酚和硫化剂(例如元素硫、卤化硫例如二氯化硫等)的混合物，然后使硫化酚与碱土金属碱反应。
水杨酸盐可以通过使碱性金属化合物与至少一种羧酸反应并从反应产物中除去水来制备。由水杨酸制成的清净剂是一类由羧酸制成的清净剂。有用的水杨酸盐包括长链烷基水杨酸盐。
烃基取代的水杨酸可以通过Kolbe反应由酚制备(参见美国专利No.3,595,791)。烃基取代的水杨酸的金属盐可以通过金属盐在极性溶剂如水或醇中的复分解反应来制备。
碱土金属磷酸盐也用作清净剂，并且是本领域已知的。
优选的含钙清净剂包括磺酸钙、酚钙和水杨酸钙，尤其是磺酸钙、水杨酸钙及其混合物。
钙清净剂
在一个实施方案中，含钙清净剂包括磺酸钙、酚钙和水杨酸钙。
含钙清净剂的用量可以为向润滑油组合物提供至少1000ppm、至少1050ppm、至少1100ppm、至少1150ppm、至少1200ppm、至少1250ppm、至少1300ppm、至少1350ppm、至少1400ppm、至少1450ppm、至少1500ppm、至少1550ppm、至少1600ppm、至少1650ppm、至少1700ppm、至少1750ppm、至少1800ppm、至少1850ppm、至少1900ppm、至少1950ppm、至少2000ppm重量的钙。在一个实施方案中，向润滑油组合物提供的钙含量按钙重量计不大于4000ppm、不大于3500ppm、不大于3000ppm。
在一些实施方案中，含钙清净剂可以是高过碱性、中过碱性或低过碱性的清净剂。
镁清净剂
优选的含镁清净剂包括磺酸镁、酚镁和水杨酸镁，尤其是磺酸镁。
含镁清净剂的用量可以为向润滑油组合物提供至少800ppm、至少850ppm、至少900ppm、至少950ppm、至少1000ppm、至少1050ppm、至少1100ppm、至少1150ppm、至少1200ppm、至少1250ppm、至少1300ppm、至少1350ppm、至少1400ppm、至少1450ppm、至少1500ppm、至少1550ppm、至少1600ppm、至少1650ppm、至少1700ppm、至少1750ppm、至少1800ppm、至少1850ppm、至少1900ppm、至少1950ppm，至少2000ppm重量的镁。在一个实施方案中，按润滑油组合物中镁的重量计，镁含量不大于4000ppm、不大于3500ppm、不大于3000ppm、不大于2500ppm。在一个实施方案中，按润滑油组合物中镁的重量计，镁含量为800至2500ppm、900至2300ppm、1100至2300ppm、1300至2300ppm、1500至2300ppm。
在一些实施方案中，含镁清净剂可以是高过碱性，中过碱性或低过碱性的清净剂。在一个实施方案中，润滑油组合物中钙与镁的质量比为0.5∶1至4∶1。在其他实施方案中，润滑油组合物中钙与镁的质量比为0.6：1至3.5：1、0.6：1至3.0：1、0.6：1至2.5：1、0.6：1至2.0：1，0.6：1至1.7：1、0.6：1至1.5：1、0.6：1至1.3：1。
含氮分散剂
分散剂将在发动机运行过程中由于氧化而产生的悬浮物质保持在油中，该悬浮物质不溶于油，从而防止了油泥的絮凝和沉淀或沉积在金属零件上。可用于本发明的分散剂包括已知在汽油和柴油发动机中使用时可有效减少沉积物形成的含氮无灰(无金属)分散剂。
合适的分散剂包括烃基琥珀酰亚胺、烃基琥珀酰胺、烃基取代的琥珀酸的混合酯/酰胺、烃基取代的琥珀酸的羟基酯和烃基取代的酚、甲醛和多胺的曼尼希缩合产物。多胺与烃基取代的苯酸的缩合产物也是合适的。也可以使用这些分散剂的混合物。
碱性含氮无灰分散剂是众所周知的润滑油添加剂，其制备方法在专利文献中有广泛描述。优选的分散剂是链烯基琥珀酰亚胺和琥珀酰胺，其中链烯基取代基是优选大于40个碳原子的长链。通过使烃基取代的二羧酸材料与包含胺官能团的分子反应，可以容易地制备这些物质。合适的胺的实例是多胺，例如聚亚烷基多胺、羟基取代的多胺和聚氧化烯多胺。
特别优选的无灰分散剂是由聚异丁烯基琥珀酸酐和聚亚烷基多胺例如下式的聚乙烯多胺形成的聚异丁烯基琥珀酰亚胺：
NH2(CH2CH2NH)zH
其中z为1至11。聚异丁烯基衍生自聚异丁烯，并且优选具有在700至3000道尔顿(例如900至2500道尔顿)范围内的数均分子量(Mn)。例如，聚异丁烯基琥珀酰亚胺可以是衍生自Mn为900至2500道尔顿的聚异丁烯基的双琥珀酰亚胺。
如本领域中已知的，可以对分散剂进行后处理(例如，用硼化剂或环状碳酸酯等)。
含氮的无灰(无金属)分散剂是碱性的，并且在不引入额外的硫酸盐灰分的情况下有助于添加了它们的润滑油组合物的TBN。
分散剂的存在量可以为润滑油组合物提供以氮的重量计少于600ppm的氮，少于550ppm、少于500ppm、少于450ppm、少于400ppm的氮。
其他润滑油添加剂
除了本文所述的添加剂化合物，该润滑油组合物可以包含另外的润滑油添加剂.
本公开内容的润滑油组合物还可以含有其他常规添加剂，其可以赋予或改进其中分散或溶解有这些添加剂的润滑油组合物的任何令人期望的性能。本领域技术人员已知的任何添加剂可以用于本文公开的润滑油组合物中。一些合适的添加剂已经描述在Mortier等“Chemistry and Technology of Lubricants”，第2版，伦敦，Springer，(1996)；和Leslie R.Rudnick，“Lubricant Additives:Chemistry and Applications”，纽约，MarcelDekker(2003)中，二者通过引用结合至本文。例如润滑油组合物可以与抗氧化剂、抗磨损剂、金属清净剂、防锈剂、除雾剂、破乳剂、金属钝化剂、摩擦改进剂、降凝剂、消泡剂、助溶剂、腐蚀抑制剂、无灰分散剂、多功能剂、染料、极压剂等及其混合物共混。多种添加剂是已知的和可商购的。这些添加剂或它们的类似化合物可以通过常规共混程序来用于制备本公开内容的润滑油组合物。
本发明的润滑油组合物可以含有一种或多种可以减少摩擦和过度磨损的抗磨损剂。任何本领域技术人员已知的抗磨损剂可以用于该润滑油组合物。合适的抗磨损剂的非限定性实例包括二硫代磷酸锌，二硫代磷酸的金属(例如Pb、Sb、Mo等)盐，二硫代氨基甲酸的金属(例如Zn、Pb、Sb、Mo等)盐，脂肪酸的金属(例如Zn、Pb、Sb等)盐，硼化合物，磷酸酯，亚磷酸酯，磷酸酯或硫代磷酸酯的胺盐，二环戊二烯和硫代磷酸的反应产物及其组合。抗磨损剂的量可以在约0.01wt％至约5wt％、约0.05wt％至约3wt％、或约0.1wt％至约1wt％变化，基于该润滑油组合物的总重量。
在某些实施方案中，抗磨损剂是或包含二烃基二硫代磷酸金属盐如二烷基二硫代磷酸锌化合物。二烃基二硫代磷酸金属盐的金属可以是碱金属或碱土金属，或铝、铅、锡、钼、锰、镍或铜。在一些实施方案中，金属是锌。在其他实施方案中，二烃基二硫代磷酸金属盐的烷基具有约3至约22个碳原子、约3至约18个碳原子、约3至约12个碳原子、或约3至约8个碳原子。在另一实施方案中，烷基是线性或支化的。
二烃基二硫代磷酸金属盐(包括二烷基二硫代磷酸锌盐)在本文公开的润滑油组合物中的量通过其磷含量来测量。在一些实施方案中，本文公开了润滑油组合物的磷含量。
本发明的润滑油组合物优选以0.01-5wt％、优选0.1-3wt％的量含有有机氧化抑制剂。该氧化抑制剂可以是受阻酚氧化抑制剂或二芳基胺氧化抑制剂。二芳基胺氧化抑制剂在给出来源于氮原子的碱值的方面是有利的。受阻酚氧化抑制剂在不产生NOx气体方面是有利的。
受阻酚氧化抑制剂的实例包括2,6-二叔丁基-对甲苯酚、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-亚甲基双(6-叔丁基邻甲苯酚)、4,4’-异亚丙基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2-硫代二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸辛酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯和3-(3,54-丁基-4-羟基-3-甲基苯基)丙酸辛酯、和商业产品例如但不限于Irganox
Figure BDA0002781096900000161
(BASF),Naugalube
Figure BDA0002781096900000162
(Chemtura)、和Ethanox
Figure BDA0002781096900000163
(SI Group)
二芳基胺氧化抑制剂的实例包括烷基二苯基胺(其具有4-9个碳原子的烷基的混合物)、p,p’-二辛基二苯基胺、苯基-萘基胺、苯基-萘基胺、烷基化的萘基胺、和烷基化的苯基-萘基胺。
受阻酚氧化抑制剂和二芳基胺氧化抑制剂各自可以单独使用或组合使用。如果需要的话，则可以添加其他油溶性氧化抑制剂。
在润滑油配制剂制备中，通常的做法是引入添加剂，其为在烃油如矿物润滑油或其他合适的溶剂中的10-80wt％活性成分浓缩物的形式。
通常这些浓缩物在形成最终的润滑剂如曲轴箱车用机油中可以用3-100、例如5-40重量份润滑油/重量份添加剂包来稀释。当然，浓缩物的目的是使得处置各种材料不太困难和费劲以及促进在最终共混物中溶解或分散。
制备润滑油组合物的方法
本文公开的润滑油组合物可以通过任何用于制造润滑油的领域的技术人员已知的方法来制备。在一些实施方案中，基础油可以与本文所述的含锆化合物共混或混合。任选地，可以加入一种或多种其他添加剂。添加剂可以单独或同时加入基础油中。在一些实施方案中，添加剂在一次或多次添加中单独地加入基础油中，并且添加可以是任何次序。在其他实施方案中，添加剂同时加入基础油中，任选地以添加剂浓缩物的形式。在一些实施方案中，添加剂在基础油中的增溶可以通过将混合物加热到约25℃至约200℃、约50℃至约150℃或约75℃至约125℃的温度来辅助。
任何本领域技术人员已知的混合或分散装置可以用于使成分共混、混合或增溶。共混、混合或增溶可以用共混器、搅拌器、分散机、混合器(例如行星混合器和双行星混合器)、匀化器(例如Gaulin匀化器和Rannie匀化器)、磨机(例如胶体磨机、球磨机和砂磨机)或任何本领域已知的其他混合或分散装置来进行。
润滑油组合物的应用
本文公开的润滑油组合物可以适合于作为车用机油(即，发动机油或曲轴箱油)用于火花点火内燃机、特别是直喷式和增压的发动机。
提出以下的实施例来示例本发明的实施方案，但是并非打算将本发明限制到所述具体实施方案。除非有相反指示，否则所有的份数和百分比是重量的。所有数值是近似的。当给出数字范围时，应当理解所述范围之外的实施方案可以仍然落入本发明的范围内。在每个实施例中描述的具体细节不应当解释为本发明的必要特征。
实施例
下列实施例仅用于说明目的，而不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
通过将以下组分混合在一起来制备润滑油组合物：
(a)伯和仲二烷基二硫代磷酸锌的混合物；
(b)过碱性酚盐、过碱性硼化磺酸盐和低过碱性磺酸钙清净剂的混合物；
(c)高过碱性的磺酸镁清净剂(TBN为402且镁含量为9.4重量％的磺酸镁)；
(d)碳酸亚乙酯处理的和硼化的琥珀酰亚胺分散剂；
(e)烷基化的二苯胺抗氧化剂，
(f)常规量的降凝剂，
(g)乙烯丙烯基的粘度指数改进剂，
(h)钼琥珀酰亚胺抗氧化剂，
(i)泡沫抑制剂；和
(j)余量的第I类基础油。
实施例2
重复实施例1，不同之处在于TBN为397且Mg含量为9.6重量％的高过碱性磺酸镁。
实施例3
重复实施例1，不同之处在于将高过碱性的磺酸钙和其他的高过碱性的磺酸镁添加到配方中以给出下表2中所示的值。
比较例1
从实施例1中取出过碱性磺酸镁，并用一定量的高过碱性磺酸钙代替，得到下表2所示的值。
比较例2
调节过碱性磺酸镁的水平，并向实施例1中加入高碱性磺酸钙，以得到下表2所示的值。
比较例3
调节过碱性磺酸镁的量，并向实施例1中加入高碱性磺酸钙，以得到下表2所示的值。
比较例4
调节过碱性磺酸镁的量，并向实施例1中加入高碱性磺酸钙，以得到下表2所示的值。
比较例5
调节过碱性磺酸镁的量，并向实施例1中加入高碱性磺酸钙，以得到下表2所示的值。
微型离合器测试
作为评价湿摩擦特性的方法，根据日本建筑机械协会的工程机械用液压流体(JCMAS P 047：2004)的摩擦特性试验方法(JCMAS P 047 4)进行了测量。微型离合器测试方法的详细信息如下所示。
a)在以下测试条件给定的条件下，在室温下操作测试设备5分钟，同时测量摩擦系数和温度。
b)以表面压力和圆周速度操作测试设备，直到达到由微型离合器测试装置的电加热器控制的下一个测试温度。
c)在保持测试温度5分钟的同时测量温度和摩擦系数。
测试条件
试样材料：离合器片表面材料:SD1795-S
板材料：SS400钢
(试件尺寸的详细信息显示在JACMAS P 047中)
测试条件：温度：40、60、80、100、120、140℃
表面压力：392kPa，圆周速度：3.0×10-2m/s(转速：20min-1)
测试液体积：20ml
对于新的测试离合器，需要进行磨合操作以在测量之前获得稳定的摩擦数据。磨合操作的条件如下。
温度：室温
表面压力：392kPa，圆周速度：3.0×10-2m/s(转速：20min-1)
摩擦时间:60分钟或更多
以下通过上述微型离合器试验条件下的实施例和比较例对本发明进行说明，但这些只是代表性的例子，本发明决不受其限制。
表2
Figure BDA0002781096900000201
具有JASO DH-1，API CG-4，CH-4或CI-4的柴油机油不仅广泛用于内燃机，而且广泛用于工业机械(尤其是运输，建筑和农业机械)中的液压和传动系统。在湿式离合器的机械中获得较高的静摩擦系数，这对确保机械的安全运行以及为机械提供出色的动力传递效率非常重要，因为它具有良好的响应性和燃油效率。在每个测试温度下，机油的摩擦系数必须大于0.13(0.125)。显然，在微型离合器试验中，实施例1、实施例2和实施例3显示出优异的湿式离合器摩擦。

Claims (12)

1.一种润滑油组合物，包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中来自所述含钙清净剂的钙在润滑油组合物中以至少1000ppm存在。
3.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中所述润滑油组合物的总碱值(TBN)为8至16mg KOH/g。
4.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中由ASTM D 874确定的所述硫酸化灰分为约0.80至约1.60重量％。
5.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中所述车辆是工业机械、汽车、卡车或其他车辆。
6.根据权利要求5所述的润滑油组合物，其中所述工业机械是运输、建筑或农业机械。
7.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中所述车辆装备有自动变速器或无级变速器。
8.一种用于保持车辆中的摩擦的方法，所述方法包括用润滑油组合物润滑所述车辆，所述润滑油组合物包含：
(a)主要量的具有润滑粘度的油，
(b)含钙清净剂，
(c)来自含镁清净剂的至少800ppm的Mg，
(d)来自含氮分散剂的少于600ppm的N；
其中所述润滑油组合物的磷含量为0.06-0.15重量％，硫含量小于0.5重量％并且硫酸盐灰分含量为大于0.8重量％至2.0重量％，
其中Ca与Mg的质量比为1：2至4：1，并且
其中所述润滑油组合物润滑所述车辆的内燃机的曲轴箱以及湿式离合器、制动器、变矩器、齿轮系统、静液压变速器和液压系统中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中来自所述含钙清净剂的钙在润滑油组合物中以至少1000ppm存在。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述车辆是工业机械、汽车、卡车或其他车辆。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述工业机械是运输、建筑或农业机械。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述车辆装备有自动变速器或无级变速器。
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