用于潤滑劑組合物的聚合物和形成其的方法
【專利說明】用于潤滑劑組合物的聚合物和形成其的方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年8月14日提交的美國臨時申請系列號61/682,832的權(quán)益，該 申請在此將其全部內(nèi)容引入。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總體涉及聚合物，更具體來說涉及可用于潤滑劑組合物的聚合物并涉及形 成該聚合物的方法。
[0004] 相關(guān)技術(shù)說明
[0005] 潤滑劑組合物在本領(lǐng)域中通常是理解的。已經(jīng)進行了嘗試以利用各種減少摩擦的 化合物來改進潤滑劑組合物的性能。具體來說，已在潤滑劑組合物采用各種減少摩擦化合 物以在車輛的內(nèi)燃機內(nèi)減少摩擦，這總體上改進了車輛的燃料經(jīng)濟性。這種潤滑劑組合物 的一方面是分散/溶解于其中的堿性材料的量，這通常被稱為總堿數(shù)或"TBN"。TBN通過兩 種ASTM滴定法，ASTM D2896和ASTM D4739來測量。典型地，TBN通過在潤滑劑組合物中使 用過堿性的金屬皂而提供，但這對一些較新的發(fā)動機技術(shù)來說會引起問題，例如干擾柴油 微粒過濾器。過堿性的金屬皂還可加入硫化灰分、磷和硫（SAPS)，并且通常需要新的排放 控制設(shè)備。某些引起TBN的化合物，例如胺化合物，也可用于中和發(fā)動機中燃燒期間形成的 酸。然而，某些胺化合物對彈性體密封材料有破壞作用。
[0006] 有鑒于前述情況，仍有機會提供改進的潤滑劑組合物。還仍有機會提供形成這種 改進的潤滑劑組合物的方法。
[0007] 發(fā)明概述和優(yōu)點
[0008] 本發(fā)明提供一種聚合物。該聚合物包含聚合物骨架。至少一個哌啶酯部分延伸自 該聚合物骨架。在某些實施方式中，不同于該哌啶酯部分的至少一個C 8_C22酯部分也延伸 自該聚合物骨架。在某些實施方式中，該聚合物的重均分子量（Mw)為至少約20, 000。該聚 合物可用于調(diào)節(jié)潤滑劑組合物的總堿數(shù)（TBN)和粘度指數(shù)（VI)，其也通過本發(fā)明提供。該 潤滑劑組合物除了該聚合物外還包含基礎(chǔ)油。
[0009] 本發(fā)明進一步提供形成該聚合物的方法。該方法包含以下步驟提供第一組分和提 供不同于所述第一組分的第二組分。所述第一組分包含A1)甲基丙烯酸哌啶酯，或A2)甲 基丙烯酸酯不同于甲基丙烯酸哌啶酯A1)中的至少之一。所述第二組分包含至少一種B) 甲基丙烯酸(： 8-(：22酯。任選地，該方法進一步包括提供第三組分的步驟。所述第三組分包 括至少一種C)哌啶-醇。該方法進一步包括以下步驟至少之一：i)使甲基丙烯酸哌啶酯 A1)與所述第二組分B)反應(yīng)以形成所述聚合物，和/或ii)使甲基丙烯酸甲酯A2)與所述 第二組分B)反應(yīng)以形成反應(yīng)中間體和使所述反應(yīng)中間體與所述第三組分反應(yīng)以形成所述 聚合物。
[0010] 該聚合物可用于調(diào)節(jié)潤滑劑組合物的總堿數(shù)（TBN)和粘度指數(shù)（VI)。換句話來 說，該聚合物和包含它的潤滑劑組合物可以用于各種類型的內(nèi)燃機中以幫助中和在燃燒過 程期間形成的酸。該聚合物，以及因此該潤滑劑組合物，還具有與各種彈性體密封材料（例 如在內(nèi)燃機或相關(guān)裝置中遇到的那些）優(yōu)異的相容性。
[0011] 發(fā)明詳述
[0012] 潤滑組合物的重要部分之一是分散/溶解于其中的堿性物質(zhì)的量，其被稱為總堿 數(shù)（TBN)。該值通常通過兩種ASTM滴定法ASTM D2896和ASTM D4739測量。大多數(shù)TBN 一般通過使用過堿性的金屬皂帶來，但這些皂對于一些較新的發(fā)動機技術(shù)來說會產(chǎn)生問題 (例如柴油微粒過濾器-DPF)。因此，最小化這種金屬皂使用的配制劑是具有價值的并可被 稱作"低SAPS油"。
[0013] 對"低SAPS"稱號的要求必然限制了在潤滑組合物中存在的常規(guī)基于鈣和鎂的清 潔劑的量。這些常規(guī)清潔劑具有許多功能，包括中和在燃燒過程期間形成的酸和由潤滑組 合物所含的基礎(chǔ)油氧化產(chǎn)生的酸。然而，對可以包含的這些常規(guī)基于鈣和鎂的清潔劑的限 制降低了潤滑劑組合物中和酸的能力。潤滑組合物降低的中和酸的能力導(dǎo)致需要較頻繁地 更換潤滑組合物。
[0014] 本發(fā)明提供一種聚合物和包含該聚合物的潤滑劑組合物。在進一步實施方式中， 該潤滑劑組合物基本上由該聚合物組成，在更進一步實施方式中，該潤滑劑組合物由該聚 合物組成。本發(fā)明還提供形成該聚合物的方法。該潤滑劑組合物和本發(fā)明的方法在下面進 一步描述。該聚合物可用于調(diào)節(jié)該潤滑劑組合物的TBN和粘度指數(shù)（VI)。TBN也可被稱作 無灰TBN。因此，該聚合物可被稱作粘度指數(shù)改進劑（VII)和/或粘度改性劑（VM)。該聚 合物也可用于其它目的，這將在下文描述?？偟膩碚f，該聚合物相對于使用常規(guī)TBN改性劑 來說改進了潤滑劑組合物的TBN，同時為潤滑劑組合物提供其它益處。
[0015] 潤滑劑組合物可以具有各種TBN值。TBN是工業(yè)標準測量，其用于將任意物質(zhì)的堿 度與氫氧化鉀（KOH)的堿度相互聯(lián)系起來。該值通常以mg KOH/g記錄，并可以根據(jù)ASTM D2896或D4739測量。在各種實施方式中，潤滑劑組合物的總TBN為約2. 5-約25,約5-約 20,約7. 5-約15,或約8-約13mg K0H每克潤滑劑組合物，根據(jù)ASTM D2896。潤滑劑組合 物的TBN通常受該聚合物的影響。該聚合物可以為潤滑劑組合物提供各種水平的TBN，例 如約1-約8mg K0H每克樣品，根據(jù)ASTM D2896。在各種實施方式中，聚合物（即"純"聚合 物）的TBN為至少約70,至少約100,至少約125,至少約150,或TBN大于約150, mg K0H每 克（mg KOH/g)聚合物，根據(jù) ASTM D4739。
[0016] 潤滑劑組合物可以具有各種VI值。在各種實施方式中，潤滑劑組合物的VI為約 95-約220,約100-約205,或約105-約190,根據(jù)ASTM D2270。潤滑劑組合物的VI通常由 該聚合物賦予。該聚合物可以為潤滑劑組合物提供各種水平的VI。
[0017] 進一步關(guān)于潤滑劑組合物的VI，并且不希望受任何特定理論束縛或限制，認為在 較低溫度下，例如在設(shè)備啟動期間，例如約_20°C，該聚合物在潤滑劑組合物的基礎(chǔ)油（下 文進一步描述）中溶解較少，并且在潤滑劑組合物內(nèi)占有少量水動力體積。因此，該聚合物 在較低溫度下對潤滑劑組合物的粘度具有較低貢獻。這是重要，因為潤滑劑組合物應(yīng)在較 低溫度下保持流動性以提供適當?shù)臐櫥?，例如當從冷?環(huán)境條件首先啟動內(nèi)燃機。在較 高溫度下，例如設(shè)備的正常操作溫度，例如約l〇〇°C，該聚合物變得越來越多地溶解于基礎(chǔ) 油中并膨脹，從而提高其水動力體積。因此，該聚合物在較高溫度下對潤滑劑組合物的粘度 具有較高的貢獻。這是重要的，因為如果該油的粘度在較高溫度下下降太多，可能不能實現(xiàn) 足夠的潤滑，例如當長時間運行內(nèi)燃機時。
[0018] 如上所述，該聚合物可用于調(diào)節(jié)潤滑劑組合物的TBN和VI。此外，該聚合物通常 對彈性體密封材料是沒有侵蝕性的。這樣一來，該聚合物就是"多功能的"，即該聚合物為潤 滑劑組合物提供一種以上的益處。密封材料具體來說為用于〇型環(huán)和其他物品中的含氟聚 合物彈性體。具體類型的含氟彈性體為Vi ton?。"含氟彈性體"根據(jù)ASTM D1418和例如 FKM異的1629標號分類。含氟彈性體包含六氟丙烯（HFP)和偏二氟乙烯（VDF或VF2)的共 聚物，四氟乙烯（TFE)、偏二氟乙烯和六氟丙烯的三元聚合物，全氟甲基乙烯基醚（PMVE)， TFE和丙烯的共聚物，和TFE、PMVE和乙烯的共聚物。氟含量例如在約66-約70重量％變 化。FKM是在聚合物鏈上具有氟代和全氟烷基或全氟烷氧基的取代基的聚亞甲基型的氟代 橡膠。
[0019] 含氟彈性體密封材料與聚合物/潤滑劑組合物的相容性可以利用CEC-L-39-T96 中限定的方法確定。通常，常規(guī)化合物例如烷基胺對含氟彈性體的破壞性非常強。然而，該 聚合物和包含該聚合物的潤滑劑組合物在與含氟彈性體密封材料的相容性方面表現(xiàn)出積 極的結(jié)果。
[0020] 相容性通常通過以下方式評估：將密封材料或墊片浸入該潤滑劑組合物中，加熱 其中含有密封材料的潤滑劑組合物至升高的溫度，和保持該升高的溫度一段時間。然后將 該密封材料取出并干燥，評估該密封材料的性能并與沒有在潤滑劑組合物中加熱的密封材 料試樣進行對比。評估這些性能的百分比改變以確定該密封材料與潤滑劑組合物的相容 性。與常規(guī)化合物相比，將該聚合物加入潤滑劑組合物降低了潤滑劑組合物使密封材料降 解的趨勢。
[0021] 該聚合物包含聚合物骨架。該聚合物骨架可以包含各種化學，并且結(jié)構(gòu)可以是直 鏈或支化的。在各種實施方式中，該聚合物的聚合物骨架是直鏈，并具有多個從其延伸的部