專利名稱：潤滑油組合物的高通過量篩選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及根據(jù)潤滑劑性能高通過量篩選潤滑油組合物的方法。
背景技術(shù)：
用于材料合成的組合方法的使用是相對新穎的研究領(lǐng)域，目的在于使用快速的合成和篩選方法來建立聚合物、無機(jī)材料或固態(tài)材料的庫。例如，反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)展已經(jīng)使化學(xué)家和工程師能夠在追求新藥的發(fā)現(xiàn)中快速生產(chǎn)出大型的離散有機(jī)分子庫，這形成了一種正在增長的稱為組合化學(xué)的研究分支。組合化學(xué)總體上是指用于產(chǎn)生不同材料或化合物的集合-統(tǒng)稱為庫-的方法和材料以及是指就所希望的性能來評價(jià)或篩選庫的技術(shù)和儀器。
目前，潤滑劑工業(yè)的研究包括單獨(dú)形成候選的潤滑油組合物，然后通過使用大量的所要測試的候選物進(jìn)行大規(guī)模分析候選組合物。另外，用于測試各候選組合物的方法需要手工操作。這進(jìn)而顯著減少了能夠作為主導(dǎo)的潤滑油組合物測試和鑒定的組合物的數(shù)量。
如下所示可以了解到與常規(guī)篩選工序有關(guān)的缺陷。例如，要求減少例如用作客車和重型柴油機(jī)油的潤滑油組合物的磷和硫含量的政府和汽車工業(yè)施加的壓力驅(qū)使人們進(jìn)行新的研究，以鑒定能夠滿足某些測試，例如氧化、磨損和相容性測試，同時(shí)含有低水平的磷和硫的潤滑油組合物。在這方面，美國軍事標(biāo)準(zhǔn)MIL-L-46152E以及由日本和美國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)定的ILSASC標(biāo)準(zhǔn)目前要求發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的磷含量等于或低于0.10wt％，并且提出了甚至更低水平的未來磷含量，例如，到2004年6月0.08wt％，到2006年1月低于0.05wt％。還有，目前，對于發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油中的硫含量沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，但已經(jīng)提出，硫含量低于0.3wt％以滿足2007年6月的排放物要求。因此，希望進(jìn)一步降低潤滑油中的磷和硫的量，從而滿足未來工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出的發(fā)動(dòng)機(jī)油中的磷和硫含量，同時(shí)還保持高磷和硫含量發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的氧化或腐蝕抑制性能和耐磨性能。為了達(dá)到該目標(biāo)，必須要測試大量的所提出的潤滑油組合物來確定哪些組合物可能是有用的。
另外，規(guī)格的類似改變和不斷改變的客戶需求也促使人們在其它潤滑劑應(yīng)用例如傳動(dòng)液，液壓用液體，齒輪油，船用汽缸油，壓縮機(jī)油，冷凍潤滑劑等的重新配制中付出努力。
然而，如上所述，目前的潤滑劑工業(yè)的研究不允許以迅速的方式進(jìn)行重新配制。這樣，在本領(lǐng)域中對于更有效的、經(jīng)濟(jì)的和系統(tǒng)化的制備潤滑油組合物和根據(jù)與組合物的實(shí)際有用性能相關(guān)的信息篩選此類組合物的方法存在著需求。
例如，希望就分散性來評價(jià)多個(gè)潤滑油組合物。將分散劑加入到潤滑油組合物中，從而通過將油泥、碳煙和漆膜形成沉積物分散在潤滑油中而保持發(fā)動(dòng)機(jī)清潔。例如，當(dāng)燃燒產(chǎn)物如水、由發(fā)動(dòng)機(jī)磨損形成的金屬顆粒和各種部分氧化的烴分子經(jīng)吹送通過活塞環(huán)進(jìn)入潤滑油中時(shí)，可能在內(nèi)燃機(jī)中形成油泥。油泥是高粘性組合物，其抑制了潤滑油的適當(dāng)流動(dòng)，從而損害了其效率。例如通過長期公路駕駛而使發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間熱運(yùn)行，從而蒸發(fā)掉油泥的水組分和使?jié)櫥退缮?，可以部分緩解該問題。這使得過濾器更有效地工作，以便除去可引起發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的磨蝕顆粒。然而，在停停走走的交通狀況或短程城市駕駛的情況下，油泥具有積聚的傾向性。因此，鑒別和選擇更有效的防止這種積聚的添加劑是非常重要的。分散劑還通過防止聚集而保持碳煙顆粒細(xì)小。
另一個(gè)考慮因素是各種添加劑在潤滑油中怎樣相互作用。一種添加劑的存在可以影響另一種添加劑的性能。因此，由于添加劑不能孤立地測試，所以任何特定性能的測試是復(fù)雜的。相反，必須測試具有各種添加劑和百分率組成的許多不同潤滑油配制料。
因此，希望可以自動(dòng)地快速制備許多候選潤滑油組合物樣品并測試其分散性，優(yōu)選采用少量的每一種樣品。

發(fā)明內(nèi)容
這里提供了用于確定潤滑劑性能的高通過量篩選方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了在程序控制下根據(jù)分散性能篩選潤滑油組合物樣品的高通過量方法，該方法包括以下步驟(a)提供許多不同的潤滑油組合物樣品，每一種樣品包括(i)較大量的至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油，(ii)少量的至少一種潤滑油添加劑和(iii)預(yù)定量的基礎(chǔ)油不溶性材料；(b)測量每一種樣品的分散性，以提供相應(yīng)的分散性能數(shù)據(jù)結(jié)果；和(c)輸出步驟(b)的結(jié)果。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案中，提供了用于在程序控制下篩選潤滑劑性能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)多個(gè)測試容器，每一個(gè)容器裝有包括(i)較大量的至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油，(ii)少量的至少一種潤滑油添加劑和(iii)預(yù)定量的基礎(chǔ)油不溶性材料的不同潤滑油組合物樣品；(b)用于在測試站中獨(dú)立地定位測試容器，以便測量相應(yīng)樣品的分散性能的容器移動(dòng)裝置；和(c)用于測量測試站中的樣品的分散性能以便獲得與該樣品有關(guān)的分散性能數(shù)據(jù)以及將該分散性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器的裝置。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)有利地允許以有效方式篩選許多不同組合物樣品以確定最佳分散特性的樣品。


以下參考

各種實(shí)施方案，其中圖1是用于制備多個(gè)不同潤滑油組合物的系統(tǒng)的示意圖；和圖2是本發(fā)明的分配系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方案本發(fā)明涉及根據(jù)潤滑劑性能特性，例如分散性能，高通過量篩選多個(gè)含有潤滑油組分的不同潤滑油組合物的方法。這里所使用的表述“高通過量”應(yīng)被理解為是指能夠快速制備和分析相對大量的不同潤滑油組合物。在本發(fā)明的篩選方法的一個(gè)實(shí)施方案的第一步中，在許多相應(yīng)的測試容器內(nèi)引入至少一種潤滑油組合物，使得取決于在各容器中結(jié)合的該至少一種基礎(chǔ)油和/或至少一種添加劑的百分率量和/或類型，每一容器含有具有不同組成的不同的潤滑油組合物。
關(guān)于每一種樣品的組成的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)。添加與每一種儲(chǔ)存的組合物的分散性數(shù)據(jù)有關(guān)的信息明顯地有利于選擇能夠成功地在所需操作條件或法定要求下進(jìn)行分散性測試的候選組合物。因此，將該信息存儲(chǔ)在組合庫中不僅可以使得可以響應(yīng)既定測試的新要求而快速選擇多種潤滑油組合物，而且成為該分類組合物的除了例如儲(chǔ)存穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、耐磨性、沉積物形成數(shù)據(jù)、彈性體相容性等以外的另一件信息。該信息還可以用來計(jì)算在最小的成本下的添加劑的必要變化。該工序有利地在程序控制下完成，并且通過例如微處理器或其它計(jì)算機(jī)控制裝置來自動(dòng)控制。這里所使用的表述“程序控制”應(yīng)該被理解為指這里在提供多個(gè)潤滑油組合物中所使用的設(shè)備是自動(dòng)化的，并通過微處理器或其它計(jì)算機(jī)控制裝置來控制。
用于本發(fā)明的高通過量篩選方法的潤滑油組合物包括至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油和至少一種潤滑油添加劑。通常，用于本發(fā)明的高通過量篩選方法的潤滑油組合物包括少量的至少一種潤滑油添加劑與較大量的至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油，例如高于50wt％，優(yōu)選高于大約70wt％，更優(yōu)選大約80到大約99.5wt％和最優(yōu)選大約85到大約98wt％的量，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。
這里所使用的表述“基礎(chǔ)油”應(yīng)該理解為指作為潤滑劑組分的基本原料或基本原料的共混物，該潤滑劑組分按相同的規(guī)格(與原料來源或制造商的地點(diǎn)無關(guān))由一個(gè)制造商生產(chǎn)；滿足同一制造商的規(guī)格；以及由獨(dú)特的配方、產(chǎn)品識別號或這二者來鑒別。這里所使用的基礎(chǔ)油可以是用于配制潤滑油組合物的任何目前已知的或以后發(fā)現(xiàn)的潤滑粘度的基礎(chǔ)油，該潤滑油組合物用于諸如發(fā)動(dòng)機(jī)油、船用汽缸油、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)油、鐵路用油、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油、拖拉機(jī)油、重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油、卡車用油、功能液體如液壓油、齒輪油、傳動(dòng)液等之類的所有應(yīng)用。另外，這里使用的基礎(chǔ)油可以任選含有粘度指數(shù)改進(jìn)劑，例如聚合甲基丙烯酸烷基酯；烯烴共聚物，例如乙烯-丙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物；以及其它等等，和它們的混合物。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解的那樣，基礎(chǔ)油的粘度取決于應(yīng)用。因此，這里使用的基礎(chǔ)油在100℃下的粘度通常是大約2到大約2000厘沲(cSt)。一般，用作發(fā)動(dòng)機(jī)油的基礎(chǔ)油各自具有在100℃下大約2cSt到大約30cSt，優(yōu)選大約3cSt到大約16cSt，以及最優(yōu)選大約4cSt到大約12cSt的運(yùn)動(dòng)粘度范圍，并且根據(jù)所需終用途和在成品油中的添加劑來選擇或共混，以獲得所需等級的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油，例如具有0W、0W-20、0W-30、0W-40、0W-50、0W-60、5W、5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、5W-60、10W、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W、15W-20、15W-30或15W-40的SAE粘度等級的潤滑油組合物。用作齒輪油的油可以具有在100℃下大約2cSt到大約2000cSt的粘度。
基本原料可以使用各種不同方法來生產(chǎn)，這些方法包括、但不限于蒸餾、溶劑精制、氫加工、低聚、酯化和再精制。再精制原料應(yīng)該基本上不含通過生產(chǎn)、污染和先前的使用所引入的材料。本發(fā)明的潤滑油組合物的基礎(chǔ)油可以是任何天然或合成潤滑基礎(chǔ)油。適合的烴合成油包括、但不限于由乙烯的聚合或由1-烯烴的聚合(用于提供諸如聚α-烯烴或PAO油的聚合物)或由使用一氧化碳和氫氣體的烴合成工序例如在費(fèi)-托方法中所制備的油。例如，適合的基礎(chǔ)油是包括即使有也很少的重質(zhì)餾分；例如，即使有也很少的在100℃下粘度等于或高于20cSt的潤滑油餾分的基礎(chǔ)油。
基礎(chǔ)油可以來源于天然潤滑油，合成潤滑油，或它們的混合物。適合的基礎(chǔ)油包括通過合成蠟和軟蠟(slack wax)的異構(gòu)化獲得的基本原料，以及通過原油的芳族和極性組分的加氫裂化(而非溶劑萃取)所生產(chǎn)的加氫裂化基本原料。適合的基礎(chǔ)油包括如在API Publication1509，第14版，Addendum I，1998年12月中所定義的所有API類別I、II、III、IV和V中的那些。IV組基礎(chǔ)油是聚α-烯烴(PAO)。V組基礎(chǔ)油包括不在I、II、III或IV組中包含的所有其它基礎(chǔ)油。雖然II、III和IV組基礎(chǔ)油優(yōu)選用于本發(fā)明，但這些優(yōu)選的基礎(chǔ)油可以通過將I、II、III、IV和V組基本原料或基礎(chǔ)油的一種或多種合并來制備。
有用的天然油包括礦物潤滑油，例如液體石油英(petroleumoils)，溶劑處理或酸處理的鏈烷烴、環(huán)烷烴或混合鏈烷烴-環(huán)烷烴類的礦物潤滑油，來源于煤或頁巖的油，動(dòng)物油，植物油(例如菜籽油，蓖麻油和豬油)等。
有用的合成潤滑油包括、但不限于烴油和鹵代烴油，例如聚合和共聚烯烴，例如聚丁烯，聚丙烯，丙烯-異丁烯共聚物，氯化聚丁烯，聚(1-己烯)，聚(1-辛烯)，聚(1-癸烯)等和它們的混合物；烷基苯類，例如十二烷基苯，十四烷基苯，二壬基苯，二(2-乙基己基)-苯等；聚苯，例如聯(lián)苯，三聯(lián)苯，烷基化聚苯等；烷基化二苯基醚和烷基化二苯基硫醚以及它們的衍生物、類似物和同系物等。
其它有用的合成潤滑油包括、但不限于通過將小于5個(gè)碳原子的烯烴例如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、戊烯和它們的混合物聚合所制備的油。制備此類聚合物油的方法是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的。
其它有用的合成烴油包括具有適當(dāng)粘度的α-烯烴的液體聚合物。尤其有用的合成烴油是C6-C12α-烯烴的氫化液體低聚物，例如1-癸烯三聚物。
另一類有用的合成潤滑油包括、但不限于環(huán)氧烷聚合物，即，均聚物，共聚物，和它們的衍生物，其中末端羥基已經(jīng)例如通過酯化或醚化來改性。這些油的例子是通過環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷的聚合所制備的油，這些聚環(huán)氧烷聚合物的烷基醚類和苯基醚類(例如，具有1,000的平均分子量的甲基聚丙二醇醚，具有500-1000的分子量的聚乙二醇的二苯基醚，具有1,000-1,500的分子量的聚丙二醇的二乙醚等)或它們的單羧酸酯和多羧酸酯，例如四甘醇的乙酸酯，混合C3-C8脂肪酸酯，或C13含氧酸二酯。
還有一類有用的合成潤滑油包括、但不限于二羧酸的酯，例如鄰苯二甲酸，丁二酸，烷基丁二酸，鏈烯基丁二酸，馬來酸，壬二酸，辛二酸，癸二酸，富馬酸，己二酸，亞油酸二聚物，丙二酸，烷基丙二酸，鏈烯基丙二酸等與各種醇，例如丁醇，己醇，十二烷基醇，2-乙基己醇，乙二醇，二甘醇單醚，丙二醇等的酯。這些酯的具體例子包括己二酸二丁酯，癸二酸二(2-乙基己基)酯，富馬酸二正己基酯，癸二酸二辛酯，壬二酸二異辛酯，壬二酸二異癸酯，鄰苯二甲酸二辛酯，鄰苯二甲酸二癸酯，癸二酸二(二十烷基)酯，亞油酸二聚物的2-乙基己基二酯，通過讓1mol的癸二酸與2mol的四甘醇和2mol的2-乙基己酸反應(yīng)所形成的復(fù)合酯等。
可用作合成油的酯還包括、但不限于由具有大約5到大約12個(gè)碳原子的羧酸與醇，例如甲醇，乙醇等，多元醇和多元醇醚，例如新戊二醇，三羥甲基丙烷，季戊四醇，二季戊四醇，三季戊四醇等所制備的那些酯。
基于硅的油，例如聚烷基-，聚芳基-，聚烷氧基-或聚芳氧基-硅氧烷油和硅酸酯油，構(gòu)成了另一類有用的合成潤滑油。它們的具體例子包括、但不限于硅酸四乙酯，硅酸四異丙酯，硅酸四-(2-乙基己基)酯，硅酸四-(4-甲基己基)酯，硅酸四-(對-叔丁基苯基)酯，己基-(4-甲基-2-戊氧基)二硅氧烷，聚(甲基)硅氧烷，聚(甲基苯基)硅氧烷等。還有其它有用的合成潤滑油包括、但不限于含磷的酸的液體酯，例如磷酸三甲苯酯，磷酸三辛酯，癸烷膦酸(phosphionic acid)的二乙酯等，聚合四氫呋喃等。
潤滑油可以來源于未精制的、精制的和再精制的天然油或合成油，或以上公開的類型的這些油的兩種或多種的混合物。未精制的油是直接由天然或合成來源(例如煤、頁巖或焦油砂瀝青)所獲得的那些油，沒有進(jìn)一步提純或處理。未精制的油的實(shí)例包括、但不限于直接由干餾操作獲得的頁巖油，直接由蒸餾獲得的石油或直接由酯化方法獲得的酯油，它們各自然后不用進(jìn)一步處理而直接使用。精制油類似于未精制油，只是它們在一個(gè)或多個(gè)提純步驟中進(jìn)一步處理以改進(jìn)一種或多種性能。這些提純技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，例如包括溶劑萃取，第二級蒸餾，酸或堿萃取，過濾，滲透，加氫處理，脫蠟等等。再精制油通過在與用于獲取精制油的那些工藝類似的工藝中處理用過的油來獲得。此類再精制油也被稱為再生油或再加工油，常常另外通過包括除去廢添加劑和油分解產(chǎn)物的技術(shù)來加工。
還可以單獨(dú)或與上述天然和/或合成基本原料結(jié)合來使用來源于蠟的加氫異構(gòu)化的潤滑油基本原料。這種蠟異構(gòu)化油通過天然或合成蠟或它們的混合物用加氫異構(gòu)化催化劑的加氫異構(gòu)化來生產(chǎn)。
天然蠟通常是通過礦物油的溶劑脫蠟所回收的軟蠟；合成蠟一般是通過費(fèi)-托方法生產(chǎn)的蠟。
這里的潤滑油組合物的第二組分是至少一種潤滑油添加劑。這里使用的潤滑油添加劑可以是任何目前已知的或后來發(fā)現(xiàn)的用于配制潤滑油組合物的添加劑。這里使用的潤滑油添加劑包括、但不限于抗氧化劑，抗磨劑，清凈劑，例如金屬清凈劑，防銹劑，去霧劑，破乳劑，金屬鈍化劑，摩擦改性劑，傾點(diǎn)降低劑，消泡劑，助溶劑，包裝配伍劑，腐蝕抑制劑，無灰分散劑，染料，極壓添加劑等和它們的混合物。潤滑脂需要添加適當(dāng)?shù)脑龀韯ＴS多添加劑是已知的，并且可以購買。這些添加劑，或它們的類似化合物可以用于制備這里的各種潤滑油組合物。優(yōu)選地，該至少一種添加劑是分散劑。
如果需要，一種或多種潤滑油添加劑能夠進(jìn)一步含有稀釋油以形成添加劑濃縮物。這些濃縮物通常包括至少大約98到大約10wt％，優(yōu)選大約98到大約25wt％，最優(yōu)選大約97到大約50wt％的稀釋油和大約2到大約90wt％，優(yōu)選大約2到大約75wt％，最優(yōu)選大約3到大約50wt％的上述添加劑。適用于濃縮物的稀釋劑包括任何惰性稀釋劑，優(yōu)選潤滑粘度的油，例如如下文所述的基礎(chǔ)油，使得該濃縮物可以便于與潤滑油混合，以制備潤滑油組合物?？梢杂米飨♂寗┑倪m合的潤滑油可以是任何潤滑粘度的油。
抗氧化劑的實(shí)例包括、但不限于胺類，例如二苯基胺，苯基-α-萘基胺，N，N-二(烷基苯基)胺；烷基化亞苯基二胺；酚類，例如BHT，位阻烷基酚類，例如2，6-二叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基對甲酚和2，6-二叔丁基-4-(2-辛基-3-丙酸)苯酚；含硫的材料，例如硫化烯烴或酯等和它們的混合物。
抗磨劑的實(shí)例包括、但不限于二烷基二硫代磷酸鋅和二芳基二硫代磷酸鋅，例如在發(fā)表于1992年1月“Lubrication Science 4-2”中Born等人，標(biāo)題為“Relationship between Chemical Structureand Effectiveness of Some Metallic Dialkyl-andDiaryl-dithiophosphates in Different Lubricated Mechanisms”的文章中所述的那些，例如，參見97-100頁；芳基磷酸酯和亞磷酸酯，含硫的酯，硫磷化合物，金屬或無灰二硫代氨基甲酸酯，黃原酸酯，烷基硫化物等和它們的混合物。
清凈劑的實(shí)例包括、但不限于高堿性或中性清凈劑，例如磺酸鹽清凈劑，例如由烷基苯和發(fā)煙硫酸制備的那些；酚鹽(高高堿性或低高堿性)，高高堿性酚鹽硬脂酸鹽，酚鹽，水楊酸鹽，膦酸鹽，硫代膦酸鹽，離子表面活性劑等和它們的混合物。低高堿性金屬磺酸鹽通常具有大約0到大約30，優(yōu)選大約10到大約25的總堿值(TBN)。低高堿性金屬磺酸鹽和中性金屬磺酸鹽在本領(lǐng)域中是公知的。
防銹劑的實(shí)例包括、但不限于非離子聚氧化烯試劑，例如聚氧化乙烯月桂基醚，聚氧化乙烯高級醇醚，聚氧化乙烯壬基苯基醚，聚氧化乙烯辛基苯基醚，聚氧化乙烯辛基硬脂基醚，聚氧化乙烯油基醚，聚氧化乙烯山梨醇單硬脂酸酯，聚氧化乙烯山梨醇單油酸酯，和聚乙二醇單油酸酯；硬脂酸和其它脂肪酸；二羧酸；金屬皂；脂肪酸胺鹽；重質(zhì)磺酸的金屬鹽；多元醇的偏羧酸酯；磷酸酯；(短鏈)鏈烯基丁二酸；它們的偏酯和它們的含氮衍生物；合成烷芳基磺酸鹽，例如二壬基萘磺酸金屬鹽；以及其它等等和它們的混合物。
摩擦改性劑的實(shí)例包括、但不限于烷氧基化脂肪胺；硼酸化脂肪環(huán)氧化物；脂肪亞磷酸酯，脂肪環(huán)氧化物，脂肪胺，硼酸化烷氧基化脂肪胺，脂肪酸的金屬鹽，脂肪酸酰胺，甘油酯，硼酸化甘油酯；和脂肪咪唑啉類，如在US專利No.6,372,696中所公開的(該專利的內(nèi)容引入本文供參考)；由C4-C75，優(yōu)選C6-C24，最優(yōu)選C6-C20脂肪酸酯與選自氨和鏈烷醇胺中的含氮化合物的反應(yīng)產(chǎn)物獲得的摩擦改性劑，例如在2003年3月28日提出的US序號No.10/402,170中公開的那些(該專利的內(nèi)容引入本文供參考)等等和它們的混合物。
消泡劑的實(shí)例包括、但不限于甲基丙烯酸烷基酯的聚合物；二甲基硅氧烷的聚合物等和它們的混合物。
無灰分散劑的實(shí)例包括、但不限于聚亞烷基丁二酸酐；聚亞烷基丁二酸酐的非含氮衍生物；選自丁二酰亞胺、羧酸酰胺、烴基單胺、烴基多胺、曼尼希堿、膦酰胺、硫代膦酰胺和磷酰胺中的堿性氮化合物；噻唑類，例如2，5-二巰基-1，3，4-噻二唑，巰基苯并噻唑類及其衍生物；三唑，例如烷基三唑和苯并三唑類；含有具有一個(gè)或多個(gè)其它極性官能團(tuán)，包括胺、酰胺、亞胺、酰亞胺、羥基、羧基等的羧酸酯的共聚物，例如，通過丙烯酸或甲基丙烯酸長鏈烷基酯與以上官能團(tuán)的單體的共聚制備的產(chǎn)物；等等和它們的混合物。
聚亞烷基丁二酸酐分散劑優(yōu)選是聚異丁烯基丁二酸酐(PIBSA)。這里使用的聚亞烷基丁二酸酐中的聚亞烷基尾部的數(shù)均分子量是至少350，優(yōu)選大約750到大約3000，最優(yōu)選大約900到大約1100。這里使用的適合的聚亞烷基丁二酸酐的實(shí)例是在US專利No.3,361,673中所述的熱法PIBSA(聚異丁烯基丁二酸酐)；US專利No.3,172,892中所述的氯化PIBSA；US專利No.3,912,764中所述的熱法PIBSA和氯化PIBSA的混合物；US專利No.4,234,435中所述的高丁二酸比率的PIBSA；US專利Nos.5,112,507和5,175,225中所述的聚PIBSA；US專利Nos.5,565,528和5,616,668中所述的高丁二酸比率的聚PIBSA；US專利Nos.5,286,799、5,319,030和5,625,004中所述的自由基PIBSA；US專利Nos.4,152,499、5,137,978和5,137,980中所述的由高含量的甲基乙烯叉基的聚丁烯制備的PIBSA；歐洲專利申請公開No.EP 355 895所述的由高含量甲基乙烯叉基的聚丁烯制備的高丁二酸比率的PIBSA；US專利No.5,792,729中所述的三元共聚物PIBSA，US專利No.5,777,025和歐洲專利申請公開No.EP 542 380中所述的磺酸PIBSA；以及US專利No.5,523,417和歐洲專利申請公開No.EP602 863中所述的純化PIBSA，所有這些參考文獻(xiàn)的內(nèi)容引入本文供參考。
聚亞烷基丁二酸酐的非含氮衍生物包括、但不限于丁二酸類，丁二酸類的I族和/或I I族單金屬或二金屬鹽，通過聚亞烷基丁二酸酐、酰氯或其它衍生物與醇(例如，HOR1，其中R1是1-10個(gè)碳原子的烷基)的反應(yīng)所形成的丁二酸酯等和它們的混合物。
如果需要，上述聚亞烷基丁二酸酐和/或它們的非含氮衍生物可以用各種各樣的后處理試劑后處理。例如，上述聚亞烷基丁二酸酐和/或它們的衍生物可以與硼或環(huán)狀碳酸酯，例如碳酸乙二醇酯反應(yīng)，以提供硼酸酯后處理和碳酸乙二醇酯后處理的產(chǎn)品。
這里使用的堿性氮化合物必需含有例如通過ASTM D664測試或D2896所測定的堿性氮。該堿性氮化合物選自丁二酰亞胺類、聚丁二酰亞胺、羧酸酰胺、烴基單胺、烴多胺、曼尼希堿、磷酰胺類、硫代磷酰胺類、膦酰胺類、分散劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑和它們的混合物。以下描述了這些含堿性氮的化合物(記住每一種必須具有至少一個(gè)堿性氮)。任何含氮組分可以用例如硼或碳酸乙二醇酯、采用本領(lǐng)域公知的程序來后處理，只要這些組分繼續(xù)含有堿性氮。
可以在這里使用的丁二酰亞胺和聚丁二酰亞胺公開在許多參考文獻(xiàn)中，并且在本領(lǐng)域中是公知的。US專利Nos.3,219,666、3,172,892和3,272,746教導(dǎo)了術(shù)語“丁二酰亞胺”所包括的某些基本類型的丁二酰亞胺和相關(guān)材料；這些專利的內(nèi)容引入本文作參考。術(shù)語“丁二酰亞胺”在本領(lǐng)域中被認(rèn)為包括了還可以形成的許多酰胺、酰亞胺和脒類物質(zhì)。然而，占主導(dǎo)的產(chǎn)物是丁二酰亞胺，該術(shù)語通常被認(rèn)為是指鏈烯基取代的丁二酸或酸酐與含氮化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。鑒于在市場上的可獲得性，優(yōu)選的丁二酰亞胺是由烴基丁二酸酐(其中該烴基含有大約24到大約350個(gè)碳原子)與亞乙基胺類制備的那些丁二酰亞胺，所述亞乙基胺類尤其是乙二胺，二亞乙基三胺，三亞乙基四胺，四亞乙基五胺，和高分子量聚亞乙基胺。尤其優(yōu)選的是由70-128個(gè)碳原子的聚異丁烯基丁二酸酐和四亞乙基五胺或更高分子量聚亞乙基胺或聚亞乙基胺的混合物(其中該混合物的平均分子量為大約205道爾頓)所制備的那些丁二酰亞胺。
術(shù)語“丁二酰亞胺”還包括烴基丁二酸或烴基丁二酸酐和除了兩個(gè)或多個(gè)仲氨基以外還含有至少一個(gè)叔氨基氮的聚仲胺的共低聚物。通常，該組合物具有1,500-50,000平均分子量。典型的化合物是通過讓聚異丁烯基丁二酸酐和亞乙基二哌嗪反應(yīng)所制備的化合物。
羧酸酰胺化合物也是制備本發(fā)明的膠體懸浮液的有用的含氮化合物。這些化合物的典型例子是在US專利No.3,405,064中公開的那些，該專利的公開內(nèi)容引入本文供參考。這些化合物通常通過讓在主脂族鏈中具有至少12到大約350個(gè)脂族碳原子和如果需要具有足夠的脂族側(cè)基以使該分子具有油溶性的羧酸或其酸酐或酯與胺或烴基多胺例如亞乙基胺反應(yīng)，生成單羧酸酰胺或多羧酸酰胺來制備。優(yōu)選的是由(1)式R2COOH的羧酸(其中R2是C12-C20烷基)或該酸與聚異丁烯基羧酸(其中該聚異丁烯基含有72-128個(gè)碳原子)的混合物和(2)亞乙基胺類，尤其三亞乙基四胺或四亞乙基五胺或它們的混合物制備的那些酰胺。
另一類有用的含氮化合物是烴基單胺和烴基多胺，例如在US專利No.3,574,576中所公開的那些，該專利的內(nèi)容引入本文供參考。烴基優(yōu)選是烷基，或具有一個(gè)或兩個(gè)不飽和部位的烯烴，通常含有9到大約350個(gè)碳原子，優(yōu)選大約20到大約200個(gè)碳原子。尤其優(yōu)選的烴基多胺是例如通過讓聚異丁烯基氯和聚亞烷基多胺，例如亞乙基胺，例如乙二胺，二亞乙基三胺，四亞乙基五胺，2-氨基乙基哌嗪，1，3-丙二胺，1，2-丙二胺等反應(yīng)而獲得的那些。
還有一類有用的含氮化合物是曼尼希堿化合物。這些化合物由苯酚或C9-200烷基苯酚，醛，例如甲醛或甲醛前體例如低聚甲醛和胺化合物制備。該胺可以是單胺或多胺，典型的化合物由烷基胺，例如甲胺或亞乙基胺類，例如二亞乙基三胺或四亞乙基五胺等制備。酚類材料可以被硫化，優(yōu)選是十二烷基苯酚或C80-100烷基苯酚?？梢栽诒景l(fā)明中使用的典型的曼尼希堿公開在US專利Nos.3,539,663，3,649,229，3,368,972和4,157,309中，這些專利的內(nèi)容引入本文供參考。
還有一類有用的含氮化合物是磷酰胺類和膦酰胺類，例如在US專利Nos.3,903,430和3,968,157中公開的那些化合物，這些專利的內(nèi)容引入本文供參考。這些化合物可以通過形成具有至少一個(gè)P-N鍵的磷化合物來制備。它們例如可以通過讓三氯氧磷與烴基二醇在單胺的存在下反應(yīng)，或通過讓三氯氧磷與二官能仲胺和單官能胺反應(yīng)來制備。硫代磷酰胺類可以通過讓含有2-450個(gè)或更多碳原子的不飽和烴化合物，例如聚乙烯，聚異丁烯，聚丙烯，乙烯，1-己烯，1，3-己二烯，異丁烯，4-甲基-1-戊烯等與五硫化二磷和如以上定義的含氮化合物，尤其烷基胺，烷基二胺，烷基多胺或亞烷基胺，例如乙二胺，二亞乙基三胺，三亞乙基四胺，四亞乙基五胺等反應(yīng)來制備。
另一類有用的含氮化合物包括所謂的分散劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑(VI改進(jìn)劑)。這些VI改進(jìn)劑通常通過將烴聚合物，尤其由乙烯和/或丙烯獲得的聚合物(任選含有由一種或多種共聚單體例如脂環(huán)族或脂族烯烴或二烯烴衍生的其它單元)官能化來制備。
如果需要，在分配該至少一種基礎(chǔ)油和至少一種潤滑油添加劑以提供本文的組合物之前，如下文所述，可以有利地進(jìn)行所提出的用于組合物(即，配制料)的化合物的分子模擬，以確定哪些化合物可以提供潛在的主導(dǎo)候選組合物。例如，可以進(jìn)行計(jì)算，這些計(jì)算涉及諸如化合物的過渡狀態(tài)、鍵長、鍵角、偶極矩、疏水性等之類的因素。因此，所提出的化合物可以進(jìn)行篩選，以確定例如哪些化合物可能在氧化抑制過程中由于低劣的捕獲中間體過氧化物的能力而表現(xiàn)不佳。這可以使用已知的軟件，例如購自Accelrys(加利福尼亞州圣地亞哥市)的Quantum MechanicsTM來進(jìn)行。
用于設(shè)計(jì)測試庫的軟件可以用來基于上述一種或多種實(shí)驗(yàn)程序的輸入來設(shè)計(jì)原始化合物測試庫。該軟件可以用來有效地設(shè)計(jì)覆蓋所需實(shí)驗(yàn)空間的測試庫，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。其它軟件然后可以用來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和將該數(shù)據(jù)與化合物的結(jié)構(gòu)和/或化合物處理?xiàng)l件和/或反應(yīng)條件關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)常常是指購自Accelrys(加利福尼亞州圣地亞哥市)的QSAR軟件(定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系QuantitativeStructure Activity Relations)。這種QSAR程序然后可以通過軟件用于設(shè)計(jì)后續(xù)化合物測試庫，用于進(jìn)一步篩選。
此類QSAR程序的使用可以增加篩選的效率。當(dāng)收集更多的數(shù)據(jù)時(shí)，這些QSAR程序可以在開發(fā)化合物庫中更有效，并且發(fā)現(xiàn)理想化合物的可能性增加。例如，所分析的化合物可以如下所述配制成各種潤滑油組合物，然后例如用回歸和分析技術(shù)，使用已知的軟件，例如購自Accelrys(加利福尼亞州圣地亞哥市)的C2-QSAR進(jìn)一步分析。以這種方式，可以驗(yàn)證由分子模擬獲得的數(shù)據(jù)，然后，該數(shù)據(jù)還可以在數(shù)據(jù)收集器中存儲(chǔ)。這樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員所設(shè)想的新型化合物可以用QSAR軟件來檢驗(yàn)，以在實(shí)際合成之前預(yù)測它們的活性。另外，可以采用此類軟件工具來按優(yōu)先順序排列被認(rèn)為可用于合成的可能化合物的名單，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員具有更高的成功可能性。
現(xiàn)在參考圖1，用于在許多相應(yīng)的測試容器中提供上述組合物的系統(tǒng)的實(shí)例總體上作為系統(tǒng)100表示。在許多相應(yīng)測試容器中提供上述組合物的這種系統(tǒng)和方法的代表是Wollenberg等人在2003年10月31日提出、標(biāo)題為“HIGH THROUGHPUT PREAPARATION OFLUBRICATING OIL COMPMOSITIONS FOR COMBINATORIAL LIBRARIES”的共同待審US專利申請序號No.10/699,510中公開的系統(tǒng)和方法，該申請與本申請具有共同的受讓人，該申請的內(nèi)容引入本文供參考。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于該系統(tǒng)，可以考慮用于在許多相應(yīng)的測試容器內(nèi)提供上述組合物的其它系統(tǒng)。
一般，容器110含有上述潤滑粘度的基礎(chǔ)油B的供料。容器120含有添加劑A的供料，該添加劑可以是可用于改變基礎(chǔ)油性能以提供適用于預(yù)期用途或應(yīng)用的潤滑油組合物的任何上述添加劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解的，當(dāng)分別分配一種以上的基礎(chǔ)油和一種以上的添加劑時(shí)，可以使用一個(gè)或多個(gè)容器110和容器120。
管道111是用于將基礎(chǔ)油B輸送到噴嘴部分113的導(dǎo)管，如下所述，由該導(dǎo)管可以將基礎(chǔ)油分配到選擇的測試儲(chǔ)器中?；A(chǔ)油的分配量通過計(jì)量泵112來測定，該泵可以用計(jì)算機(jī)控制。
管道121是用于將潤滑油添加劑A輸送到噴嘴部分123的導(dǎo)管，如下所述，由此可以將添加劑A分配到選擇的測試儲(chǔ)器中。基礎(chǔ)油的分配量通過計(jì)量泵122決定，該泵也可以用計(jì)算機(jī)控制。根據(jù)預(yù)選擇程序控制自動(dòng)計(jì)量預(yù)定量的材料的計(jì)算機(jī)程序和系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的，并且可以在這里使用。
噴嘴113和123優(yōu)選緊密相鄰，使得基礎(chǔ)油B和添加劑A可以同時(shí)在測試儲(chǔ)器中分配。或者，基礎(chǔ)油B和添加劑A可以按序加入到測試儲(chǔ)器中。噴嘴113和123可以包括多通道移液管或一個(gè)或多個(gè)注射針頭。
容器110和120可以處于壓力下。任選地，可以使用兩個(gè)以上的容器。適用于本發(fā)明的計(jì)量泵是已知的，并且可以購買到。在使用高粘性潤滑劑基本原料或添加劑的情況下，可以將容器110和120和/或管道111和121、計(jì)量泵112和122和/或噴嘴113和123加熱，以促進(jìn)流體從中流過。
測試框架130包括惰性材料(例如玻璃、陶瓷、金屬)塊131，其具有許多凹槽132，用于接收分配的基礎(chǔ)油和添加劑。這些凹槽提供了測試儲(chǔ)器，其中每一儲(chǔ)器含有不同和預(yù)定組成的潤滑油，即，在每一組合物中的基礎(chǔ)油和/或添加劑的百分率和/或類型在每一個(gè)儲(chǔ)器中均不同。任選地，儲(chǔ)器可以是安裝在架子上的單獨(dú)的容器(例如試管)，而非在一個(gè)塊體中的凹槽。雖然在圖1示出了五個(gè)儲(chǔ)器，即凹槽132a、132b、132c、132d和132e，但可以使用任何數(shù)量的儲(chǔ)器。例如，一組10×10儲(chǔ)器可容納100份不同潤滑油配制料樣品。還可以考慮，在沉積潤滑油組分之前，可以將襯料(未示出)，例如玻璃或金屬例如鋁插入到凹槽132a、132b、132c、132d和132e內(nèi)。
各個(gè)儲(chǔ)器適于容納相對少量的潤滑油樣品。各個(gè)儲(chǔ)器中的樣品量通常少于大約50ml，優(yōu)選不超過大約20ml，優(yōu)選不超過大約15ml，更優(yōu)選不超過大約10ml，還更優(yōu)選不超過大約5ml。
測試框架130與分配噴嘴113和123之間可相對移動(dòng)。雖然該裝置由設(shè)備操作者手工移動(dòng)是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但具有可程控的移動(dòng)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)是優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)施方案中，測試框架130安裝在側(cè)向和/或垂直方向上可移動(dòng)的可滑動(dòng)式托架上，以便按序?qū)⑺x的凹槽定位在分配噴嘴113和123下。在另一個(gè)實(shí)施方案中，噴嘴113和123在側(cè)向和/或垂直方向上可滑動(dòng)，而容器110和120則任選在側(cè)向和/或垂直方向上可滑動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)噴嘴113和123的定位。
在測試工序中，容器110和120中分別填充所選的潤滑劑基礎(chǔ)油和一種或多種添加劑。系統(tǒng)100的裝置以使得分配噴嘴113和123定位在凹槽132a以上并與凹槽132a對準(zhǔn)的方式移動(dòng)。計(jì)量的基礎(chǔ)油B和計(jì)量的添加劑A同時(shí)分配到凹槽132a中。分配噴嘴113和123此后重新定位成與下一個(gè)凹槽132b對準(zhǔn)，根據(jù)預(yù)定的變化安排改變添加劑A和/或基礎(chǔ)油B的計(jì)量，使得凹槽132b內(nèi)的潤滑油具有與凹槽132a內(nèi)不同的添加劑百分率組成。當(dāng)噴嘴113和123按序?qū)?zhǔn)后續(xù)凹槽132c、132d和132e時(shí)，重復(fù)該模式，使得各凹槽具有預(yù)定組成的潤滑油。
組分A和B優(yōu)選通過混合，例如通過框架131的攪拌、靜止混合、儲(chǔ)器內(nèi)容物的單獨(dú)攪拌(機(jī)械或磁力攪拌)和/或通過在儲(chǔ)器中鼓入氣體，例如氮?dú)舛趦?chǔ)器中合并。
任選地，基礎(chǔ)油B和一種或多種添加劑A可以在分配到各個(gè)儲(chǔ)器之前進(jìn)行合并。例如，可以采用具有混合室的單一分配噴嘴，其中基礎(chǔ)油B和一種或多種添加劑A被計(jì)量到混合室，然后通過噴嘴分配到儲(chǔ)器中。
現(xiàn)在參考圖2，該圖示意性地說明了合并和分配潤滑油組合物的系統(tǒng)200，該系統(tǒng)200使用具有細(xì)長注射器部分211和混合室212的單一噴嘴裝置210。注射器部分211的末端包括開口216，通過該開口216，將潤滑油組合物注入到選擇的測試儲(chǔ)器內(nèi)。
導(dǎo)管202通過計(jì)量裝置201將一定量的基礎(chǔ)油B輸送到混合室212。導(dǎo)管204通過計(jì)量裝置203將第一添加劑A-1輸送到混合室212。導(dǎo)管206通過計(jì)量裝置205將第二添加劑A-2輸送到混合室212。雖然僅僅示出了兩種添加劑組分A-1和A-2，但應(yīng)該理解的是，任何數(shù)目的不同添加劑可以單獨(dú)計(jì)量到噴嘴裝置210中。計(jì)量裝置201、203和205分別通過控制系統(tǒng)250自動(dòng)控制，該控制系統(tǒng)250優(yōu)選包括微處理器，該微處理器具有適當(dāng)?shù)某绦蚓幹坪涂刂七B接251、252和253，用于將控制信號傳輸?shù)礁鱾€(gè)計(jì)量裝置。控制連接251、252和253例如可以是電、光學(xué)、氣體或流體連接方式?？刂葡到y(tǒng)250通過調(diào)節(jié)計(jì)量到噴嘴裝置210的各潤滑油組分(即，基礎(chǔ)油B以及添加劑A-1、A-2等)的量決定了混合室212中的潤滑油的組成。
優(yōu)選地，導(dǎo)管202、204和206分別用單向閥207、208和209終止，以防止在混合室212內(nèi)的壓力超過導(dǎo)管內(nèi)的壓力的情況下混合室內(nèi)容物的反流。
潤滑油組分可以通過各種方式來混合。例如，混合裝置213可以是旋轉(zhuǎn)葉輪，或更優(yōu)選是超聲探頭。任選地，可以將擋板215引入到噴嘴裝置210中，以便在各組分流經(jīng)該噴嘴裝置時(shí)靜態(tài)混合它們。
在混合高粘度組分的情況下，可以使用加熱裝置比如線圈電阻加熱器218來提高各組分的溫度，從而降低它們的粘度來改進(jìn)流體流動(dòng)性。加熱裝置另外可以是對流裝置(例如，熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī))、輻射段爐管，或傳導(dǎo)加熱器，并且能夠用于加熱系統(tǒng)200的任何部分，包括組分供應(yīng)裝置(B，A-1，A-2)，導(dǎo)管(202，204，206)，計(jì)量裝置(201，203，205)，混合室212，和/或注射器部分211(如圖所示)。
混合室212的內(nèi)容物例如可以通過從壓力源P比如壓縮氣體施加壓力來從注射器部分211通過。如上所述，如果混合室212內(nèi)的壓力超過導(dǎo)管內(nèi)的壓力，單向閥207、208和209防止內(nèi)容物反流到導(dǎo)管202、204和206?；蛘?，基礎(chǔ)油和添加劑源B、A-1和A-2可以加壓和/或計(jì)量裝置201、203和205可以提供泵送壓力，以使物料通過該系統(tǒng)。
一旦已經(jīng)提供含有潤滑油組合物的許多容器，然后可以分析該多個(gè)流體樣品的分散性能。本發(fā)明的方法包括通過任何方法測試多個(gè)潤滑油組合物樣品的分散性能。通常，將潤滑油組合物與油不溶性材料結(jié)合，通過在預(yù)定溫度下加熱預(yù)定時(shí)間來處理，然后測試分散性能的指標(biāo)，例如粘度或斑點(diǎn)鋪展性。
這里使用的基礎(chǔ)油不溶性材料可以是任何極性、基礎(chǔ)油不溶性材料。有用的極性、基礎(chǔ)油不溶性材料例如不帶限制地包括油泥沉積物，例如回收的廢發(fā)動(dòng)機(jī)油，天然碳煙，例如回收的廢發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙；合成碳煙，例如炭黑；漆膜形成物質(zhì)；水等。一般，這里用作合成碳煙的炭黑包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何通常可獲得的、工業(yè)上生產(chǎn)的炭黑。有用的炭黑包括、但不限于爐黑，例如，超耐磨爐黑(SAF)，高耐磨爐黑(HAF)，快壓出爐黑(FEF)，細(xì)粒子爐黑(FF)，中超耐磨爐黑(ISAF)和半補(bǔ)強(qiáng)爐黑(SRF)，中等加工槽黑，難加工槽黑，導(dǎo)電槽黑，槽黑，燈煙黑，乙炔黑，熱黑等和它們的混合物。以下給出了可使用的炭黑的通常的表面積值炭黑

在本發(fā)明的篩選方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)行碳煙增稠測試，其中至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油與至少一種潤滑油添加劑(優(yōu)選至少一種分散劑添加劑)以預(yù)定的量和組成百分率結(jié)合，以提供潤滑油組合物。該潤滑油組合物的一部分保留，用作新鮮潤滑油組合物的對比樣品。新鮮對比樣品的運(yùn)動(dòng)粘度通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ?00EC下測定。
為了提供對比測試樣品，將該潤滑油組合物的另一部分與預(yù)定量的基礎(chǔ)油不溶性材料，例如合成碳煙如炭黑(用于模擬碳煙)結(jié)合。測試樣品中的基礎(chǔ)油不溶性材料的預(yù)定量通常是大約0.5到大約10wt％，優(yōu)選大約1到大約6wt％，以該潤滑油組合物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。
將該基礎(chǔ)油不溶性材料在潤滑油組合物中浸泡預(yù)定時(shí)間，例如大約10到大約20小時(shí)的時(shí)間，之后，將該樣品均化大約30秒到大約3分鐘的時(shí)間。均化例如可以通過機(jī)械攪拌或超聲攪拌來完成。該測試樣品在烘箱內(nèi)脫氣大約15分鐘到大約1小時(shí)，之后測定該測試樣品的運(yùn)動(dòng)粘度。然后將該測試樣品的運(yùn)動(dòng)粘度與新鮮潤滑油對比樣品的運(yùn)動(dòng)粘度比較，以確定粘度增高的百分率。測試樣品的分散性能越有效，與新鮮樣品相比，粘度增高得越小，這歸因于該極性、基礎(chǔ)油不溶性材料的分散性。然后將該分散性能結(jié)果自動(dòng)輸出到計(jì)算機(jī)控制器中。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)行斑點(diǎn)分散測試，其中，例如將測試樣品分為兩部分，每一份含有例如大約20重量份的特定潤滑油組合物與大約5重量份的基礎(chǔ)油不溶性材料，例如含有大約2wt％的碳質(zhì)材料的廢發(fā)動(dòng)機(jī)油泥。向一個(gè)部分添加預(yù)定量的蒸餾水(例如大約0.25份)。然后將兩部分均化。然后可以在相應(yīng)的色譜材料，例如濾紙上制作多個(gè)斑點(diǎn)，例如六個(gè)斑點(diǎn)(每份三個(gè)斑點(diǎn))，在某些條件(例如以下規(guī)定的那些)下處理

然后用預(yù)定時(shí)間(例如至多大約48小時(shí))將這些斑點(diǎn)洗脫成同心環(huán)，再通過測量每個(gè)斑點(diǎn)的油泥直徑(Ds)和透明油的直徑(Do)并計(jì)算直徑Ds/Do的比率來評級，即，測定每一個(gè)環(huán)的外徑和每一個(gè)環(huán)的內(nèi)徑，計(jì)算這些環(huán)的內(nèi)徑與外徑的比率和根據(jù)這些環(huán)的比率計(jì)算分散性能數(shù)據(jù)。所有六個(gè)斑點(diǎn)的比率的總和是潤滑油組合物測試樣品的分散性能的指標(biāo)。該潤滑油組合物的分散性能越好，油泥走得越遠(yuǎn)，比率Ds/Do越高，直至1的最大比率。這種比率例如可以通過采用已知的透光率測定設(shè)備測定透過濾紙的透光率來獲得。
如果需要，本發(fā)明的方法的結(jié)果能夠從遙遠(yuǎn)位置(即，與運(yùn)行本發(fā)明的方法的系統(tǒng)不直接接觸或至少不可視接觸的位置)監(jiān)控。遙遠(yuǎn)的位置例如可以是中央工藝控制系統(tǒng)或控制室，其作為這里使用的整個(gè)系統(tǒng)的一部分，監(jiān)視和控制該系統(tǒng)以及記錄所進(jìn)行的測試的各個(gè)結(jié)果的輸出。這樣，可以與駐扎在系統(tǒng)的該位置的人員有很少的相互作用。合適的數(shù)據(jù)線是已知的，借此可以傳輸輸出結(jié)果以及控制指令。
關(guān)于本文所述的每一種組合物的分散性數(shù)據(jù)能夠存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，以提供組合型潤滑油組合物庫?；蛘撸撓到y(tǒng)可以電連接于包括系統(tǒng)操作和控制用計(jì)算機(jī)微處理器的信號數(shù)據(jù)收集器，以便長期收集各個(gè)測試的數(shù)據(jù)，編輯組合型潤滑油組合物庫。該數(shù)據(jù)庫能夠用于發(fā)現(xiàn)所需產(chǎn)品流的最佳組合，當(dāng)所需產(chǎn)品流根據(jù)市場因素改變時(shí)，能夠是特別有用的。當(dāng)產(chǎn)品要求改變時(shí)，可以選擇適當(dāng)?shù)慕M合來制備所需產(chǎn)物。
可以使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件來將潤滑油組合物本身與由此獲得的分析分散性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。許多可市購的關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件程序例如可以從Oracle、Tripos、MDL、Oxford Molecular(“Chemical Design”)，IDBS(“Activity Base”)，和其它軟件銷售商獲得。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件是一類優(yōu)選的軟件，用于管理在這里所述的方法過程中獲得的數(shù)據(jù)。然而，可以采用能夠產(chǎn)生這里所述的每一種添加劑和組合物的“內(nèi)存映射圖”并且將該信息與由分散性測量所獲得的信息關(guān)聯(lián)的任何軟件。這類軟件是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
雖然以上描述含有許多細(xì)節(jié)，但這些細(xì)節(jié)不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，而僅僅作為它的優(yōu)選實(shí)施方案的舉例說明。例如，除了本文所述的那些以外的分散性測試可以用來提供所測試的許多不同樣品的分散性數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)想如由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)的許多其它實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.在程序控制下根據(jù)分散性能篩選潤滑油組合物樣品的方法，該方法包括(a)提供多個(gè)不同的潤滑油組合物樣品，每一種樣品包括(i)較大量的至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油，(ii)少量的至少一種潤滑油添加劑和(iii)預(yù)定量的基礎(chǔ)油不溶性材料；(b)測量每一種測試樣品的分散性，以提供相應(yīng)的分散性能數(shù)據(jù)結(jié)果；和(c)輸出步驟(b)的結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基礎(chǔ)油是天然油或合成油。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該至少一種潤滑油添加劑選自抗氧化劑，抗磨劑，清凈劑，防銹劑，去霧劑，破乳劑，金屬鈍化劑，摩擦改性劑，傾點(diǎn)降低劑，消泡劑，助溶劑，包裝配伍劑，腐蝕抑制劑，無灰分散劑，染料，極壓添加劑和它們的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該至少一種潤滑油添加劑是無灰分散劑。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該分散劑選自聚亞烷基丁二酸酐，聚亞烷基丁二酸酐的非含氮衍生物，從丁二酰亞胺類、羧酸酰胺、烴基單胺、烴基多胺、曼尼希堿、膦酰胺、硫代膦酰胺和磷酰胺中選擇的堿性氮化合物，噻唑類，三唑類，含有具有一個(gè)或多個(gè)其它極性官能團(tuán)的羧酸酯的共聚物，硼酸酯后處理的丁二酰亞胺類，碳酸乙二醇酯后處理的丁二酰亞胺類和它們的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該堿性油不溶性材料是極性、基礎(chǔ)油不溶性材料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該極性、基礎(chǔ)油不溶性材料是油泥。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該油泥是回收的廢發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中測定每一種樣品的分散性能的步驟包括在預(yù)定溫度下測定每一種樣品的運(yùn)動(dòng)粘度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括提供相應(yīng)的不含基礎(chǔ)油不溶性材料的潤滑油組合物參考樣品；測定該相應(yīng)參考樣品的運(yùn)動(dòng)粘度；和測定該潤滑油組合物樣品和相應(yīng)的潤滑油組合物參考樣品之間的運(yùn)動(dòng)粘度百分率差值。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基礎(chǔ)油不溶性材料選自天然碳煙、合成碳煙、漆膜形成材料、水和它們的混合物。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述極性、基礎(chǔ)油不溶性材料選自天然碳煙、合成碳煙、漆膜形成材料、水和它們的混合物。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中基礎(chǔ)油不溶性材料是天然或合成碳煙。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中合成碳煙是炭黑。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中測定每一種樣品的分散性能的步驟包括將每一種樣品的至少一個(gè)斑點(diǎn)施加于一件相應(yīng)的色譜材料上，將該點(diǎn)洗脫成同心環(huán)，測定每一個(gè)環(huán)的外徑和每一個(gè)環(huán)的內(nèi)徑，計(jì)算這些環(huán)的內(nèi)徑與外徑的比率以及根據(jù)這些環(huán)的比率計(jì)算分散性能數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中測定每一個(gè)環(huán)的外徑和每一個(gè)環(huán)的內(nèi)徑的步驟包括使光透過該色譜材料的亮區(qū)和暗區(qū)。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中測定每一種樣品的分散性能的步驟包括將該樣品分成第一和第二部分，將預(yù)定量的水加入到第二部分中，將第一和第二部分樣品的每一個(gè)的至少三個(gè)斑點(diǎn)施加于相應(yīng)的色譜材料上，將所選的斑點(diǎn)加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定時(shí)間，將這些點(diǎn)洗脫成同心環(huán)，測定每一個(gè)環(huán)的外徑和每一個(gè)環(huán)的內(nèi)徑，計(jì)算這些環(huán)的內(nèi)徑與外徑的比率以及根據(jù)這些環(huán)的比率計(jì)算分散性能數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中色譜材料是濾紙。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述潤滑油組合物樣品具有不超過大約50ml的體積。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述潤滑油組合物樣品具有不超過大約20ml的體積。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述潤滑油組合物樣品具有不超過大約15ml的體積。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述潤滑油組合物樣品具有不超過大約10ml的體積。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在測定分散性能之前將該樣品均化的步驟。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中將該樣品均化的步驟通過機(jī)械攪拌來進(jìn)行。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中將樣品均化的步驟通過超聲攪拌來進(jìn)行。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其中自動(dòng)輸出步驟(b)的結(jié)果的步驟(c)包括將步驟(b)的分散性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號發(fā)送到微處理器。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括在電子存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫中編輯發(fā)送到微處理器的分散性能數(shù)據(jù)并由此構(gòu)建組合型潤滑油組合物庫的步驟。
29.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該至少一種潤滑油添加劑進(jìn)一步包括稀釋油。
30.用于在程序控制下篩選潤滑劑性能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)多個(gè)測試容器，每一個(gè)容器裝有包括(i)較大量的至少一種潤滑粘度的基礎(chǔ)油，(ii)少量的至少一種潤滑油添加劑和(iii)預(yù)定量的基礎(chǔ)油不溶性材料的不同潤滑油組合物樣品；(b)用于在測試站中獨(dú)立地定位測試容器，以便測量相應(yīng)樣品的分散性能的容器移動(dòng)裝置；和(c)用于測量測試站中的樣品的分散性能以便獲得與該樣品有關(guān)的分散性能數(shù)據(jù)以及將該分散性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器的裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中容器移動(dòng)裝置包括可移動(dòng)的托架。
32.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中容器移動(dòng)裝置包括具有用于抓取和移動(dòng)所選擇的各個(gè)容器的可移動(dòng)的臂的機(jī)器人組件。
33.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中容器移動(dòng)裝置包括用于攪拌測試容器的裝置。
34.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中每一測試容器具有固定于外表面的條形碼。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括條形碼讀取器。
36.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中潤滑粘度的基礎(chǔ)油是天然油或合成油。
37.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中該至少一種潤滑油添加劑選自抗氧化劑，抗磨劑，清凈劑，防銹劑，去霧劑，破乳劑，金屬鈍化劑，摩擦改性劑，傾點(diǎn)降低劑，消泡劑，助溶劑，包裝配伍劑，腐蝕抑制劑，無灰分散劑，染料，極壓添加劑和它們的混合物。
38.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中該至少一種潤滑油添加劑是無灰分散劑。
39.組合型潤滑油組合物庫，其包括多個(gè)不同潤滑油組合物的潤滑油組合物分散性數(shù)據(jù)，所述潤滑油組合物包括(a)較大量的潤滑粘度的基礎(chǔ)油和(b)少量的至少一種潤滑油添加劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于測定許多不同組合物的流體樣品的分散性能的方法。每一種樣品包括一種或多種潤滑粘度的基礎(chǔ)油(110)和一種或多種潤滑油添加劑(120)以及預(yù)定量的油不溶性材料。該方法可以有利地使用組合化學(xué)來優(yōu)化，其中產(chǎn)生了潤滑油組合物的組合的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)市場條件改變和/或產(chǎn)品要求或客戶規(guī)格改變時(shí)，適于形成所需產(chǎn)品的條件用很少的停工期或不用停工期就可確定。
文檔編號C40B60/14GK1918464SQ200580004649
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者R·H·沃倫伯格 申請人:切夫里昂奧羅尼特有限責(zé)任公司