潤(rùn)滑劑組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本專利申請(qǐng)要求2013年8月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/628,871的優(yōu)先 權(quán)和所有優(yōu)點(diǎn)，將該臨時(shí)專利申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本文公開(kāi)了包含非硅酮潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料和硅酮油的潤(rùn)滑劑組合物。
【背景技術(shù)】
[0003] 潤(rùn)滑劑油和組合物用于降低活動(dòng)元件或表面之間的摩擦和磨損。潤(rùn)滑劑油和 組合物的主要組分通常稱為基礎(chǔ)原料?；A(chǔ)原料由美國(guó)石油組織（American Petroleum Institute)分成五類，即I、II、III、IV和V類。潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料包含天然潤(rùn)滑油、合成潤(rùn) 滑油及其混合物。I至III類包括衍生自基于石油的油的基礎(chǔ)原料，而IV和V類包括含有 硅酮的合成基礎(chǔ)原料。
[0004] 潤(rùn)滑劑的粘度隨溫度而變化。隨著溫度升高，粘度降低，反之亦然。粘度指數(shù)（VI) 是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)、無(wú)單位數(shù)值，其指示油的粘度在給定溫度范圍內(nèi)（通常在40°C與KKTC之間） 的變化速率。粘度指數(shù)定義為材料在40°C與KKTC之間的運(yùn)動(dòng)粘度的梯度。當(dāng)粘度指數(shù)較 低（低于100)時(shí)，流體表現(xiàn)出相對(duì)大的粘度隨溫度的變化。當(dāng)粘度指數(shù)較高（高于150) 時(shí)，流體表現(xiàn)出相對(duì)小的粘度隨溫度的變化。在多種應(yīng)用中，高或極高的粘度指數(shù)是優(yōu)選 的。
[0005] I類、II類和III類基礎(chǔ)原料的化學(xué)組成可大為不同，例如，在芳族、石蠟和環(huán)烷化 合物方面。用于生產(chǎn)潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料的精煉程度和原材料通常決定該組成。I類、II類和 III類潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料油包含石蠟礦物油和環(huán)烷礦物油。在100°c下粘度在4. 0至8. OmPa. s范圍內(nèi)的礦物油（ASTM D445-12)具有80至120范圍內(nèi)的粘度指數(shù)，或?qū)τ诟咝阅艿燃?jí)而 言具有140的粘度指數(shù)（ASTM D2270-10el)。
[0006] I類、II類和III類材料基于硫含量和粘度指數(shù)而如下分類：
[0007] · I類基礎(chǔ)原料油通常具有約80至120之間的粘度指數(shù)并包含高于約0. 03重量％ 的硫和/或低于約90重量％的飽和有機(jī)組分（本文稱為"飽和物"）。
[0008] · II類基礎(chǔ)原料油通常具有約80至120之間的粘度指數(shù)并包含低于或等于約 0. 03重量％的硫和高于或等于約90重量％的飽和物。
[0009] ·ΙΙΙ類油通常具有大于約120的粘度指數(shù)并包含低于或等于約0. 03重量％的硫 和高于約90重量％的飽和物。
[0010] IV類基礎(chǔ)原料由聚α -烯烴（PAO)構(gòu)成，所述聚α -烯烴是得自α烯烴單體的低 聚反應(yīng)的氫化低聚物。這些α烯烴單體可具有約4至約30或約4至約20或約6至約12 個(gè)碳原子，諸如己烯、辛烯或癸烯。低聚物可以為α烯烴單體的二聚物、三聚物、四聚物、五 聚物、六聚物。
[0011] V類基礎(chǔ)原料包括未包括在I-IV類中的基礎(chǔ)原料，諸如聚內(nèi)烯烴（PIO);聚亞烷基 二醇（PAG);烷基化芳族化合物，諸如烷基化苯，例如十二烷基苯、十四烷基苯、二-壬基苯 和二-(2-乙基己基）苯；聚苯基化合物，例如聯(lián)苯基、三聯(lián)苯基和烷基化聚苯基化合物；合 成酯，諸如二羧酸的酯，例如己二酸二丁酯、癸二酸二（2-乙基己基）酯、富馬酸二正己酯、 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 和癸二酸二（二十烷基）酯、羧酸的酯、多元醇酯，例如新戊二醇、三羥甲基乙烷、三甲基丙 烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇；磷酸酯，例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯和癸基膦 酸的二乙酯；硅酮；以及聚異丁烯（PIB)和鹵化烴。
[0012] 其他潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料包括植物和動(dòng)物源的那些基礎(chǔ)原料，諸如油菜籽油、蓖麻油 和豬油。
[0013] 硅酮（V類）主要因其良好的低溫和高溫行為而可用于關(guān)鍵性（金屬與金屬）應(yīng) 用和非關(guān)鍵性（塑料與塑料）應(yīng)用中的潤(rùn)滑劑組合物。它們顯示出耐化學(xué)品性、潤(rùn)滑性、熱 穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。
[0014] 然而，就高負(fù)荷下的潤(rùn)滑而言，硅酮（鹵化硅酮除外）通常次于如上所述的有機(jī)基 油并且通常比有機(jī)基礎(chǔ)原料的成本更高。
[0015] GB1224885對(duì)一種組合物提出了權(quán)利要求，該組合物包含礦物油和占其0. 1至15 重量％的作為粘度指數(shù)改進(jìn)劑的油混溶性二有機(jī)基聚硅氧烷，其中大比例的有機(jī)基團(tuán)為甲 基基團(tuán)而其余的有機(jī)基團(tuán)為取代或未取代的具有至少6個(gè)而不超過(guò)30個(gè)碳原子的烷基、烷 芳基或芳烷基基團(tuán)，其量足以使其可與礦物油混溶。
[0016] EP0177825公開(kāi)了基于可與礦物油混溶的有機(jī)聚硅氧烷的潤(rùn)滑組合物，其具有低 于-15°C的傾點(diǎn)（根據(jù)DIN 51583測(cè)得）。
[0017] US3634246公開(kāi)了包含大量磷酸三芳基酯和少量含有至少40摩爾％的苯基硅氧 烷單元的硅酮聚合物的潤(rùn)滑劑組合物。示例為60體積％的磷酸三甲苯酯以及40體積％的 二甲基硅氧烷單元與苯基甲基硅氧烷單元的50-50共聚物的共混物。
[0018] US4190546公開(kāi)了包含50至90重量％的環(huán)烷烴或環(huán)烷烴混合物、8至40重量％ 的硅酮流體和2至10重量％的共溶劑的牽引流體，所述共溶劑確保環(huán)烷烴與硅酮流體之間 完全混溶，所述百分比按三種組分的重量計(jì)。硅酮流體改善流體的低溫特性，而不會(huì)明顯損 害環(huán)烷烴良好的牽引特性。優(yōu)選的共溶劑為芳族烴或芳族醚。
[0019] EP0283922公開(kāi)了二甲基硅氧烷/烷基甲基硅氧烷共聚物與基于癸烯-1低聚物的 氫化聚α-烯烴的均質(zhì)共混物。該共混物用作基礎(chǔ)流體，其具有適用于尤其可用于軍用飛 機(jī)液壓系統(tǒng)的_54°C至135°C耐燃液壓流體的粘度-溫度曲線和閃點(diǎn)。
[0020] US4449415公開(kāi)了含有某些硅氧烷組分以及任選某些環(huán)脂族烴組分的牽引流體。 這些牽引流體具有高牽引系數(shù)和良好的低溫粘度特性，這使得這些流體非常適合于經(jīng)受寬 操作溫度條件的牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0021] US7553429公開(kāi)了改變環(huán)脂族烴流體的低溫特性的具有適當(dāng)粘度/分子量分布的 簡(jiǎn)單二甲基硅酮流體。向環(huán)脂族流體添加二甲基硅酮流體改善其低溫性能，而不會(huì)降低必 需的彈性流體動(dòng)力剪切強(qiáng)度特性。與環(huán)脂族烴流體相結(jié)合的低粘度二甲基硅酮潤(rùn)滑流體適 用于無(wú)級(jí)變速器和其他牽引驅(qū)動(dòng)變速器，從而提供良好的低溫流動(dòng)特性和高彈性流體動(dòng)力 剪切強(qiáng)度。
[0022] RU2194741公開(kāi)了旨在使包括鋼-鋼摩擦副的部件和機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)作的潤(rùn)滑 油，其基于分子量為500-100且粘度為40-50mm2/s的聚乙基硅氧烷（65-85 % )并包 含14. 25-33. 25 %的平均低聚化程度為7-8且分子量為900-1200的聚α -烯烴和 0. 75-1. 75%的癸二酸二辛酯，以降低凍結(jié)溫度并改善潤(rùn)滑特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 需要成本可以接受:的具有商于150或者商于200的粘度指數(shù)（VI)和良好的金屬 與金屬潤(rùn)滑性的潤(rùn)滑劑組合物。目前，潤(rùn)滑劑組合物的粘度指數(shù)值通過(guò)添加通常稱為粘度 指數(shù)改進(jìn)劑（VI改進(jìn)劑）的添加劑而增大。VI改進(jìn)劑目前通常為高分子量有機(jī)聚合物，但 其使用并不總是能夠?qū)⒄扯戎笖?shù)增大到所關(guān)注的目的所需的值，并由于其高分子量，所述 VI改進(jìn)劑通常缺乏剪切穩(wěn)定性。選擇VI改進(jìn)劑是因?yàn)樗鼈兺ǔｋS溫度的升高而溶脹，這往 往會(huì)抵消基礎(chǔ)流體在所述溫度升高時(shí)的粘度降低。這產(chǎn)生維持足夠的油厚度以用于高溫下 的潤(rùn)滑的潤(rùn)滑劑。反之，VI改進(jìn)劑往往隨著溫度的降低而收縮。在此類情形下，基油的特 性主要決定流體的粘度。然而，VI改進(jìn)劑在處于潤(rùn)滑情形中時(shí)經(jīng)受剪切力，并且其因這些 剪切力的穩(wěn)定性（剪切穩(wěn)定性）可降低其有效性。過(guò)度的持久剪切將有效地降低潤(rùn)滑劑的 潤(rùn)滑溫度范圍，因此有利的是，潤(rùn)滑劑包含剪切穩(wěn)定的VI改進(jìn)劑以便維持或最大程度提高 流體將起到潤(rùn)滑作用的功能性溫度范圍。
[0024] 潤(rùn)滑劑組合物的剪切穩(wěn)定性通常根據(jù)DIN 51350-6用KRL剪切穩(wěn)定性測(cè)試進(jìn)行測(cè) 量，其中在測(cè)試后低于10%的粘度降低被視為剪切穩(wěn)定的，而高于10%的值被視為剪切不 穩(wěn)定的。
[0025] 還需要具有與良好的潤(rùn)滑相結(jié)合的高水平粘度指數(shù)改進(jìn)的潤(rùn)滑劑組合物。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本文提供給了一種潤(rùn)滑劑組合物，其包含：
[0027] (A)非硅酮基礎(chǔ)原料油，和
[0028] ⑶按（A) +⑶的總重量計(jì)0.5至50重量％的硅酮油，其特征在于如根據(jù)ASTM D 2270-lOel測(cè)得的潤(rùn)滑劑組合物的粘度指數(shù)比非硅酮潤(rùn)滑劑基油（A)的粘度指數(shù)大至少 10%并且其特征在于潤(rùn)滑劑組合物在根據(jù)DIN 51350-6(方法（A))測(cè)量時(shí)為剪切穩(wěn)定的。
[0029] 本文還提供給了一種潤(rùn)滑劑組合物，其包含：
[0030] (A)非硅酮基礎(chǔ)原料油，和
[0031] ⑶按（A) +⑶的總重量計(jì)0.5至50重量％的硅酮油，其特征在于如根據(jù)ASTM D 2270-lOel測(cè)得的潤(rùn)滑劑組合物的粘度指數(shù)比非硅酮潤(rùn)滑劑基油（A)的粘度指數(shù)大至少 10%并且其特征在于根據(jù)ASTM D 5706-05的負(fù)荷能力（LCC)比非硅酮潤(rùn)滑劑基油（A)的 那些負(fù)荷能力高至少40%。
[0032] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用前述潤(rùn)滑劑組合物潤(rùn)滑金屬與金屬表面的方法。
[0033] 還公開(kāi)了所述潤(rùn)滑劑組合物作為液壓流體、傳動(dòng)流體（transmission fluid)、齒 輪流體和/或壓縮機(jī)流體的用途。
[0034] 非硅酮基礎(chǔ)原料油（組分（A))是主要基于上述API I至V類中任一類的烴以及 可能含有氮、氧和硫的烴衍生物及其混合物的油，不包括硅酮潤(rùn)滑劑油。
[0035] 組分（A)可例如為：
[0036] i具有多種多樣的芳族、石蠟和環(huán)烷化合物的基于礦物油的潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)原料油，所 述礦物油具有100°c下4. O至8. OmPa. S的粘度范圍（ASTM D445-12)，具有80至120或?qū)?于高性能等級(jí)而言140的粘度指數(shù)范圍（ASTM D2270-10el);
[0037] ii聚α-烯烴（PAO)，其為得自α烯烴單體的低聚反應(yīng)的氫化低聚物。這些α 烯烴單體可具有約4至約30或約4至約20或約6至約12個(gè)碳原子，諸如己烯、辛烯或癸 烯。低聚物可以為α烯烴單體的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物或六聚物。當(dāng)PAO基于6 至16個(gè)碳原子的α烯烴單體時(shí)，其在l〇〇°C下的粘度可在1.7至IOOmPa. s的范圍內(nèi)（ASTM D445-12)，并且其粘度指數(shù)（V