專利名稱：用于等速萬向節(jié)的潤滑脂組合物的制作方法
用于等速萬向節(jié)的潤滑脂組合物本發(fā)明涉及旨在主要用于機動車輛的動力傳動系統(tǒng)中所用等速萬向節(jié)(尤其是 球狀節(jié)或三腳節(jié)(tripod-joint))的潤滑脂。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明的潤滑脂組合物的 等速萬向節(jié)。等速萬向節(jié)(CVJ)內(nèi)元件的運動為組合了滾動、滑動和旋轉(zhuǎn)的復(fù)合體。該萬向節(jié) 受到扭矩作用時，元件一起荷載，這不僅引起元件接觸面的磨損，而且引起表面之間滾動接 觸疲勞和明顯的摩擦力。磨損可導(dǎo)致萬向節(jié)的故障且摩擦力可使動力傳動系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲、 振動并使其粗糙(NVH)。NVH通常通過測定倒轉(zhuǎn)(plunging)型CVJ產(chǎn)生的軸向力來“測量”。 理想的是用于等速萬向節(jié)的潤滑脂不僅能減少磨損，還應(yīng)具有低摩擦系數(shù)以減少摩擦力并 減少或阻止NVH。等速萬向節(jié)還具有彈性體材料的封閉保護罩(sealing boot)，該保護罩通常為風(fēng) 箱形，一端連接于CVJ外部且另一端連接于CVJ的互連軸或輸出軸。該保護罩將潤滑脂保 留在萬向節(jié)中并避免塵垢和水進入。潤滑脂不僅必須在CVJ中減少磨損和摩擦且阻止過早出現(xiàn)滾動接觸疲勞，而且還 必須與制成保護罩的彈性體材料兼容。否則，存在保護罩材料的降解，這會過早引起保護罩 故障，使?jié)櫥赡芰魇Р⒆罱K引起CVJ故障。用于CVJ保護罩的兩種主要的材料為氯丁 橡膠(CR)和熱塑彈性體(TPE)，尤其是醚酯嵌段共聚熱塑彈性體(TPC-ET)。典型的CVJ潤滑脂具有作為環(huán)烷(飽和環(huán))和鏈烷(飽和直鏈和支鏈)礦物油的 共混物的基油。也可以加入合成油。已知所述基油對CR和TPC-ET制成的兩種保護罩的變 劣(膨脹或收縮)均有大的影響。礦物基油和合成基油均從保護罩材料中提取增塑劑和其 他油溶性保護劑。鏈烷礦物油和聚-α-烯烴(PAO)合成基油極少擴散進入尤其橡膠材料 制成的保護罩引起收縮，但另一方面環(huán)烷礦物油及合成酯擴散進入保護罩材料并充當(dāng)增塑 劑，可引起膨脹。增塑劑或增塑劑組合物替換為環(huán)烷礦物油，可明顯降低保護罩的性能，尤 其低溫時，并可能通過冷破裂引起保護罩故障，最終導(dǎo)致CVJ故障。如果發(fā)生明顯的膨脹或 軟化，保護罩的最大高速性能由于高速運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性差和/或過度的徑向膨脹而降低。為了解決上述問題，US6, 656，890Β1提出一種特別的基油組合物，包含10至35% 重量的一種或多種聚- α -烯烴，3至15%重量的一種或多種合成有機酯，20至30%重量 的一種或多種環(huán)烷油，該組合物其余部分為一種或多種鏈烷油，還有鋰皂增稠劑和無硫摩 擦改性劑，可以為有機鉬絡(luò)合物，二硫代磷酸鉬和二烷基二硫代磷酸鋅，和其他添加劑例 如腐蝕抑制劑、抗氧化劑、特壓添加劑和粘合劑。然而，由SRV(德語詞組Schwingungen、 Reibung、Verschlei β的縮寫)測試所測量的US 6，656，890B1的潤滑脂組合物的摩擦系 數(shù)和磨損度有待改善。因此本發(fā)明的目的是提供一種潤滑脂組合物，主要應(yīng)用于等速萬向節(jié)，該潤滑脂 組合物與橡膠或熱塑彈性體制成的防護罩具有良好的兼容性，且該潤滑脂組合物應(yīng)用于 CVJ時還產(chǎn)生增強的耐久性、低磨損及低摩擦。本發(fā)明的所述目標(biāo)通過用于等速萬向節(jié)的潤滑脂組合物來實現(xiàn)，該潤滑脂組合物 包含
a)至少一種基油；b)作為增稠劑的5%重量至40%重量的至少一種磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò)合物 皂；和c)至少一種含鉬添加劑。關(guān)于要求保護的潤滑脂組合物中包含的組分所使用的術(shù)語％重量，該術(shù)語％重量 在本說明書中相對潤滑脂組合物的總量，另有說明的除外。優(yōu)選地，本發(fā)明中用于潤滑脂組合物的基油組合物包含聚-α-烯烴、環(huán)烷油、鏈 烷油和/或合成有機酯。作為本發(fā)明中的基油組合物，可以優(yōu)選使用US 6，656，890Β1公開的基油組合物， 其公開內(nèi)容通過引用并入本文。然而，任何其他種類的基油組合物，尤其是礦物油的共混 物、合成油的共混物或礦物油和合成油混合物的共混物也可使用?；徒M合物應(yīng)該優(yōu)選 具有的運動粘度為40°C時約32至約250mm2/s且100°C時約5至約25mm2/S。礦物油優(yōu) 選選自至少一種環(huán)烷油和/或至少一種鏈烷油?？捎糜诒景l(fā)明中的合成油選自至少一種 聚-α-烯烴(PAO)和/或至少一種合成有機酯。該合成有機酯優(yōu)選為具有基于脂族醇的 子基(subgroup)的二羧酸衍生物。優(yōu)選地，該脂族醇具有2至20個碳原子的伯直碳鏈或 支碳鏈。優(yōu)選地，該合成有機酯選自癸二酸-雙(2-乙基己酯)(“癸二酸二辛酯” (DOS))、 己二酸-雙-(2-乙基己酯)(“己二酸二辛酯”(DOA))和/或壬二酸-雙(2-乙基己酯) (“壬二酸二辛酯”(DOZ))。如果聚- α _烯烴存在于基油組合物中，選擇的聚- α _烯烴優(yōu)選具有粘度范圍為 100°C時約2至約40厘沲。選擇用于基油組合物的環(huán)烷油優(yōu)選具有的粘度范圍為40°C時約 3至約370mm2/S，更優(yōu)選40°C時約20至約150mm2/S，然而如果基油組合物中存在鏈烷油，鏈 烷油優(yōu)選具有粘度范圍為40°C時約9至約170mm2/S。所述至少一種在本發(fā)明潤滑脂組合物中用作增稠劑的磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò) 合物皂主要為脂族酸或脂肪酸和/或羥基脂族酸和/或羥基脂肪酸的反應(yīng)產(chǎn)物。脂肪酸或 羥基脂肪酸優(yōu)選選自含有12至30個碳原子，優(yōu)選為12至24個，最優(yōu)選為12至18個碳原 子的脂肪酸或羥基脂肪酸。脂族酸和/或脂肪酸可選自十二烷酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、蓖 麻油酸和/或12-羥基硬脂酸。優(yōu)選羥基脂族酸和/或羥基脂肪酸是因為它們的增稠性更 高。可用于制備磺酸鈣潤滑脂和/或磺酸鈣絡(luò)合物潤滑脂的磺酸鈣選自至少一種磺酸鈣和 /或至少一種高堿性磺酸鈣。本發(fā)明中，優(yōu)選高堿性磺酸鈣，尤其為具有金屬比為約6至35 的高堿性磺酸鈣?？捎米髟龀韯┑幕撬徕}皂可通過前述磺酸鈣組分和脂族酸和/或脂肪酸和/ 或羥基脂族酸和/或羥基脂肪酸進行反應(yīng)來制備，反應(yīng)時可存在其他試劑，尤其是轉(zhuǎn) 換(converting)試劑，包括例如水、醇(例如聯(lián)苯酚、異丁醇、正戊醇或其混合物)或 醇與水的混合物、烷撐二醇、烷撐二醇的單低級烷醚例如乙二醇的單甲基醚、低級脂族 羧酸例如乙酸和丙酸、酮、醛、胺、含磷的酸(phosphorus acids)、烷基和芳香胺、咪唑啉 (imidazoilines)、鏈烷醇胺、含硼的酸(boron acids)(包括硼酸、四硼酸、偏硼酸)和此類 含硼的酸的酯，還有二氧化碳(本身，或者與水結(jié)合更好)。本發(fā)明中可用作增稠劑的磺酸 鈣絡(luò)合物皂可通過至少一種脂族酸和/或脂肪酸或羥基脂族酸和/或羥基脂肪酸、至少一 種上文提到的磺酸鈣化合物與絡(luò)合劑(例如一種或多種二羧酸或短和/或中鏈羧酸的混合
4物的硼酸鹽)一起來制備使用。本發(fā)明中將磺酸鈣絡(luò)合物皂用作增稠劑使本發(fā)明的潤滑脂 組合物可在高至約180°C的溫度下起作用，然而對于本發(fā)明中使用的可作為增稠劑的普通 磺酸鈣皂，潤滑脂組合物僅可在高至約120°C的溫度下起作用。然而，也可使用所有上述皂 的混合物。所述至少一種存在于本發(fā)明潤滑脂組合物的含鉬添加劑優(yōu)選選自至少一種二硫 代氨基甲酸鉬、至少一種二硫代磷酸鉬、MoS2、至少一種無S且無P的有機鉬化合物和/或 至少一種三核鉬化合物。該至少一種三核鉬化合物具有如下通式Mo3SkLnQz (I)其中L獨立選自具有以下有機基團的配體該有機基團有足夠數(shù)量的碳原子以使 該化合物可溶于或分散于油中，η為1至4，k為4至7，Q選自中性給電子化合物例如胺、 醇、膦和醚，而ζ取值范圍為O至5且包括非化學(xué)計量值。存在于三核鉬化合物的所有配體、有機基團中的碳原子數(shù)量至少為21個，優(yōu)選至 少25個，更優(yōu)選至少30個，最優(yōu)選至少35個。可用于本發(fā)明的三核鉬化合物公開于US 6，172，013B1，其公開內(nèi)容已通過引用結(jié)合至本發(fā)明。存在至少0. 25%重量的三核鉬化合物 為優(yōu)選且能在用于CVJ時顯著降低摩擦系數(shù)和磨損度。優(yōu)選所述至少一種二硫代磷酸鉬(MoDTP)和/或二硫代氨基甲酸鉬(MoDTC)以約
0.3%重量，更優(yōu)選約0. 5%重量，最優(yōu)選約1. O %重量，至約3. 5%重量，最優(yōu)選約3%重量， 存在于本發(fā)明的潤滑脂組合物中，各種情況中均相對潤滑脂組合物的總量。然而，任何其他 的含鉬化合物也可作為組分c)存在于本發(fā)明的潤滑脂組合物中，其中優(yōu)選有機鉬化合物。 本發(fā)明的潤滑脂組合物可以包含一種或多種MoDTC和/或MoDTP，尤其是其混合物。本發(fā)明 的MoDTP具有如下通式
^ K^T Z Mo ^Md X KjO^、，、， S^ \0『 (丨丨)其中X或Y代表S或0而R1至R4包括R1和R4中每一個可以相同也可不同且每個 代表具有6至30個碳原子的伯烷基(直鏈)或仲烷基(支鏈)。本發(fā)明中MoDTC具有如下通式[ (R5) (R6) N-CS-S] 2_Mo20mSn (111)其中R5和R6各自獨立代表具有1至24個碳原子，優(yōu)選3至18個碳原子的烷基； m取值范圍為O至3且η取值范圍為4至1，條件是m+n = 4。優(yōu)選地，含鉬添加劑選自至少一種二硫代氨基甲酸鉬和至少一種三核鉬化合物。 本發(fā)明的更優(yōu)選實施方案中潤滑脂組合物包含0. 2%重量至5. O%的至少一種三核鉬化合 物，優(yōu)選0. 25 %重量至3 %重量，最優(yōu)選0. 3 %重量至2 %重量，進一步更優(yōu)選0. 3 %重量至
1.25%重量。本發(fā)明的進一步優(yōu)選實施方案中，潤滑脂組合物包含0. 25至5%重量的至少一 種固體或液體二硫代氨基甲酸鉬，優(yōu)選0. 5%重量至3%重量，最優(yōu)選0. 8%重量至2%重 量。本發(fā)明的進一步優(yōu)選實施方案中，二硫代氨基甲酸鉬選自至少一種固體二硫代氨基甲 酸鉬。本發(fā)明的另一實施方案中，潤滑脂組合物進一步包含至少一種抗氧化劑、至少一種緩蝕劑、至少一種抗磨劑、至少一種蠟、至少一種摩擦改性劑和/或至少一種特壓劑。作為摩擦改性劑，使用至少一種鋅化合物添加劑，更優(yōu)選鋅化合物添加劑的量為 約0. 1 %重量至約3. 5 %重量，優(yōu)選至約2. 5 %重量，更優(yōu)選約0. 5 %重量至約2. 0 %重量，相 對潤滑脂組合物的總量。最優(yōu)選的鋅化合物添加劑選自至少一種二硫代磷酸鋅(ZnDTP)和 /或二硫代氨基甲酸鋅(ZnDTC)，且ZnDTP為最優(yōu)選。二硫代磷酸鋅優(yōu)選選自具如下通式的 二烷基二硫代磷酸鋅(R7O) (R8O) SP-S-Zn-S-PS (OR9) (OR10) (IV)其中R7至Riq包括R7和Riq中每一個可以相同也可不同且每個代表伯烷基或仲烷 基，其中伯烷基最優(yōu)選具有1至24個碳原子，優(yōu)選3至20個，最優(yōu)選3至5個碳原子。尤 其，如果取代基R7、R8、R9和Rw代表伯烷基和仲烷基的組合，且每個具有3至8個碳原子，可 預(yù)期得到良好效果。二硫代氨基甲酸鋅可優(yōu)選選自具有如下通式的二烷基二硫代氨基甲酸鋅
權(quán)利要求
一種用于等速萬向節(jié)的潤滑脂組合物，所述潤滑脂組合物包含a)至少一種基油；b)作為增稠劑的5％重量至40％重量的至少一種磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò)合物皂；和c)至少一種含鉬添加劑。
2.權(quán)利要求1的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物包含12%重量至20%重量 的至少一種磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò)合物皂。
3.權(quán)利要求1或2的潤滑脂組合物，其特征在于該至少一種含鉬添加劑選自至少一種 二硫代氨基甲酸鉬、至少一種二硫代磷酸鉬、MoS2、至少一種無S且無P的有機鉬化合物和 /或至少一種三核鉬化合物。
4.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該含鉬添加劑選自至少一種二 硫代氨基甲酸鉬和至少一種三核鉬化合物。
5.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物包含0.2%重 量至5%重量的至少一種三核鉬化合物。
6.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物包含0.25% 重量至5%重量的至少一種二硫代氨基甲酸鉬。
7.權(quán)利要求3至6的潤滑脂組合物，其特征在于該二硫代氨基甲酸鉬選自至少一種固 體二硫代氨基甲酸鉬。
8.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物包含0.3%重 量至2. 0%重量的至少一種三核鉬化合物和0. 5%重量至3%重量的至少一種二硫代氨基 甲酸鉬。
9.權(quán)利要求4至8的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物還包含至少一種二硫 代磷酸鉬。
10.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該基油組合物包含聚_α -烯 烴、環(huán)烷油、鏈烷油和/或合成有機酯。
11.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物還包含至少 一種抗氧化劑、至少一種緩蝕劑、至少一種抗磨劑、至少一種蠟、至少一種摩擦改性劑和/ 或至少一種特壓劑。
12.前述權(quán)利要求的任一項的潤滑脂組合物，其特征在于該潤滑脂組合物包含65%重 量至86. 9%重量的基油組合物、16%重量至20%重量的至少一種磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò) 合物皂、0. 3%重量至2. 0%重量的至少一種三核鉬化合物和0. 5%重量至3%重量的至少 一種二硫代氨基甲酸鉬。
13.前述權(quán)利要求1至12的任一項的潤滑脂組合物在等速萬向節(jié)中的用途。
14.包含權(quán)利要求1至12的任一項的潤滑脂組合物的等速萬向節(jié)。
全文摘要
為了實現(xiàn)該目的，提供一種潤滑脂組合物，該潤滑脂組合物與橡膠或熱塑彈性體制成的保護罩有良好兼容性，該潤滑脂組合物應(yīng)用于等速萬向節(jié)時還產(chǎn)生增強的耐久性、低磨損及低摩擦，潤滑脂組合物建議包含a)至少一種基油；b)5％重量至40％重量的至少一種磺酸鈣皂和/或磺酸鈣絡(luò)合物皂作為增稠劑；和c)至少一種含鉬添加劑。
文檔編號C10M169/06GK101981169SQ200880128562
公開日2011年2月23日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者B·法爾克, F·雷厄, J·厄, L·加斯珀, M·維茨達姆, S·羅森克蘭茨 申請人:Gkn動力傳動系統(tǒng)國際有限責(zé)任公司