專(zhuān)利名稱(chēng)：高堿性苯酚鈣制備的低硫、低灰、低磷潤(rùn)滑添加劑包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤(rùn)滑油組合物，及其制備和應(yīng)用。更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及為獲得低硫、低灰、低磷含量調(diào)和油的一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包。此處的油溶性潤(rùn)滑添加劑包組合物作為曲軸箱潤(rùn)滑劑非常有用。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的排放物。由于相關(guān)規(guī)定越來(lái)越多，環(huán)境意識(shí)日益提高，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商已經(jīng)意識(shí)到降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放物的必要性。為減少?gòu)U氣排放物，制造商已經(jīng)開(kāi)始使用顆粒物捕集器和催化轉(zhuǎn)化器。然而，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油常常對(duì)一些設(shè)備(如催化轉(zhuǎn)化器和顆粒物捕集器)產(chǎn)生不利影響。例如，存在于潤(rùn)滑油中的磷被認(rèn)為會(huì)影響催化效率。而且，存在于潤(rùn)滑油中的硫，在氧化和中和后可能會(huì)生成堵塞廢氣捕集器的硫酸鹽，從而阻礙它們氧化和燃燒捕集的有機(jī)顆粒物。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商需要硫、灰分、磷的含量更低的潤(rùn)滑油。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，此添加劑包能夠用來(lái)配制用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的低硫、低灰、低磷含量潤(rùn)滑油。另外，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案提供了一種含有最小限度硫、灰、磷含量的潤(rùn)滑油。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是提供一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括至少一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽和至少一種清潔劑。其中高堿性金屬苯酚鹽與清潔劑的重量比為約1∶1至約3∶1。
在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一種清潔劑選自磺酸鈣、磺酸鎂、磺酸鈉、非硫化苯酚鹽、硫化苯酚鹽、水楊酸鹽、高堿性水楊醇及它們的組合物。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，包括步驟至少部分地將此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包注入曲軸箱。
同樣，提供了一種潤(rùn)滑機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的方法，包括步驟至少將一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包接觸。
在另一個(gè)實(shí)施例中提供了一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；至少一種分散劑，其中高堿性金屬苯酚鹽與分散劑的重量比為約1∶4至約1∶12。
在一個(gè)實(shí)施方案中，此處的油溶性潤(rùn)滑添加劑包可以使用分子量至少為500的分散劑。然而，分子量為約1000至約6000的分散劑也可使用。
另外，在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一種分散劑是已經(jīng)與聚胺反應(yīng)過(guò)的馬來(lái)酸酐官能化聚異丁烯聚合物。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一種分散劑是曼尼期反應(yīng)的產(chǎn)物，和/或至少一種分散劑是乙烯丙烯共聚物型分散劑。
此處的油溶性潤(rùn)滑添加劑包制劑另外可包括至少一種組分，選自粘度指數(shù)改進(jìn)劑和降凝劑。
還提供了一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，包括步驟至少部分地將此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包注入曲軸箱。
還提供了一種潤(rùn)滑一種機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，包括步驟至少將一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包接觸。
還提供了一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；至少一種抗氧化劑，而高堿性金屬苯酚鹽與抗氧化劑的重量比為約10∶1至約1∶3。
希望但不是必須，至少一種抗氧化劑選自二硫代磷酸鋅鹽、烷基化二苯胺、硫化烯烴、苯酚、受阻酚和硫化酚。
在此也包括用本發(fā)明潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。盡管所述機(jī)器可以是使用潤(rùn)滑油來(lái)維持運(yùn)動(dòng)部件正常運(yùn)轉(zhuǎn)的任何機(jī)器，但優(yōu)選的機(jī)器選自可燃?xì)怏w發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、自動(dòng)變速器、手動(dòng)變速器、準(zhǔn)雙曲軸和齒輪箱。
還提供一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，包括步驟至少部分地將此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包主入曲軸箱。
還提供一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，包括步驟至少將一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包接觸。
還提供一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一個(gè)總堿度至少為120的高堿性苯酚鈣鹽；以及至少一種選自清凈劑、分散劑、抗氧化劑、抗磨劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑和降凝劑的組分。
希望此處的油溶性潤(rùn)滑添加劑包至少具有選自硫含量低于約3％和磷含量低于約1.2wt％的一種性能。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，此處的油溶性潤(rùn)滑添加劑包基本不含非硫化曼尼苯酚鹽。
還提供一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，包括步驟至少部分地將此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包注入曲軸箱。
還提供一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，包括步驟至少將一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包接觸。
本發(fā)明獲得低硫、低灰、低磷潤(rùn)滑油制劑的方法包括步驟提供一種包含總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽的油溶性潤(rùn)滑添加劑包；將這種油溶性潤(rùn)滑添加劑包與至少一種基礎(chǔ)油混合，以形成總堿度小于約10；且具有選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能的潤(rùn)滑油。
在一個(gè)實(shí)施方案中，高堿性金屬苯酚鹽可選自高堿性苯酚鈣和高堿性苯酚鎂。
另外，此處提供的油溶性潤(rùn)滑添加劑包還可以包括至少一種添加劑，選自清凈劑、分散劑、抗氧化劑、抗磨劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑和降凝劑。
當(dāng)潤(rùn)滑油中包含小于20wt％的油溶性潤(rùn)滑添加劑包時(shí)，若每種油溶性添加劑包的硫含量和磷含量足以獲得硫含量低于約0.3wt％和磷含量低于約0.11wt％的潤(rùn)滑油，也是有效的。
上述公開(kāi)的每種制劑包括至少一種金屬苯酚鹽作為高堿性金屬苯酚鹽也是可以的。在一個(gè)實(shí)例中，高堿性金屬苯酚鹽選自高堿性苯酚鈣和高堿性苯酚鎂。
此處描述的本發(fā)明也包括含有此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油。優(yōu)選潤(rùn)滑油的總堿度小于約10，且具有選自硫含量約小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能。
在此也包括采用此處公開(kāi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器，雖然這些機(jī)器可以是使用潤(rùn)滑油來(lái)維持運(yùn)動(dòng)部件正常運(yùn)轉(zhuǎn)的任何機(jī)器，但在一個(gè)實(shí)施方案中，這類(lèi)機(jī)器可選自可燃?xì)怏w發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、自動(dòng)變速器、手動(dòng)變速器、準(zhǔn)雙曲軸和齒輪箱。
還有，本發(fā)明還包括包含至少一種此處公開(kāi)的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的媒介物。
盡管此處公開(kāi)的任何本發(fā)明方法和產(chǎn)品都可以應(yīng)用于各種機(jī)器，但機(jī)器優(yōu)選自可燃?xì)怏w發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、自動(dòng)變速器、手動(dòng)變速器、準(zhǔn)雙曲軸和齒輪箱。
除了上面提及的新特性和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的其它發(fā)明目的和優(yōu)點(diǎn)在下面附圖
和優(yōu)選實(shí)施方案的描述中會(huì)更加清楚。
具體實(shí)施例方式
按照上面概述，下文將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方案進(jìn)行詳細(xì)描述，到目前為止，其被認(rèn)為是最佳模式。
首先要對(duì)應(yīng)用于本發(fā)明的不同組分進(jìn)行討論，然后我們將舉例描述基于本發(fā)明的油溶性添加劑包的潤(rùn)滑油制劑，最后，我們將本發(fā)明的潤(rùn)滑油制劑與用于CAT1N發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的對(duì)比制劑進(jìn)行對(duì)比。
基礎(chǔ)油此處有用的基礎(chǔ)油包括天然潤(rùn)滑油、合成潤(rùn)滑油及它們的混合物。適用的潤(rùn)滑油還包括通過(guò)對(duì)合成石蠟和含油蠟異構(gòu)化得到的基本原料，以及芳烴和原油極性組分加氫裂化生產(chǎn)的基本原料。通常，盡管常規(guī)應(yīng)用需要基礎(chǔ)油100℃時(shí)的粘度范圍為約1至約12mm2/s(cSt)，優(yōu)選2至8mm2/s(cSt)(100℃)，但每種天然潤(rùn)滑油和合成潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度范圍為約1至約40mm2/s(cSt)(100℃)。
天然潤(rùn)滑油包括動(dòng)物油、植物油(如蓖麻油、豬油)、石油、礦物油和從煤或頁(yè)巖中得到的油，優(yōu)選的天然潤(rùn)滑油是礦物油。
用于本發(fā)明的礦物油包括，但不局限于，所有常見(jiàn)的礦物油基本原料。它也包括化學(xué)結(jié)構(gòu)為環(huán)烴基或石蠟基的油。油品通過(guò)常規(guī)方法用酸、堿、及白土或其它試劑(如氯化鋁)進(jìn)行精制，或萃取得到，如用苯酚、二氧化硫、糠醛、二氯乙醚等溶劑進(jìn)行萃取。這些油品可以進(jìn)行加氫處理或加氫精制，冷卻脫蠟或催化脫蠟等工藝，或進(jìn)行加氫裂化。礦物油可由天然原料制得，或由異構(gòu)化石蠟或其它煉制工藝得到的渣油組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，具有潤(rùn)滑粘度的油是經(jīng)過(guò)加氫、加氫裂化和/或異構(gòu)脫蠟的礦物油，其粘度指數(shù)(VI)大于80，優(yōu)選大于90；飽和度大于90vol％且硫含量小于0.03wt％。
組II和組III基本原料尤其適用于本發(fā)明，而且由常規(guī)原料制備，方法是通過(guò)苛刻的加氫工藝，降低了芳烴、硫和氮的含量，然后經(jīng)過(guò)脫蠟，加氫補(bǔ)充精制，萃取和/或蒸餾步驟，得到最后需要的基礎(chǔ)油。組II和III基本原料與常規(guī)溶劑精制的組I基本原料的不同之處在于它們的硫、氮、和芳烴含量都很低。因此，這些基礎(chǔ)油組成上與常規(guī)溶劑精制的基礎(chǔ)油很不一樣。美國(guó)石油協(xié)會(huì)對(duì)這些不同基本原料類(lèi)型進(jìn)行了如下分類(lèi)組I，硫＞0.03wt％，和/或飽和度＜90vol％，粘度指數(shù)為80-120；組II，硫≤0.03wt％，飽和度≥90vol％，粘度指數(shù)為80-120；組III，硫0.03wt％，飽和度≥90vol％，粘度指數(shù)＞120；組IV，為聚α-烯烴。因?yàn)榧託涮幚砗痛呋撓灥幕驹狭蚝亢头紵N含量低，常會(huì)歸入組II和組III。
本發(fā)明中使用的各種基本原料的化學(xué)組成并不受限制。如，組I、組II和組III油中的芳烴、烷烴、環(huán)烷烴的比例可能相差很大。一般精制程度和原料來(lái)源決定了其化學(xué)組成。
在一個(gè)實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油包含VI至少為110的礦物油。
潤(rùn)滑油可由精制、再精制油或兩者的混合物得到。未精制油可由天然源或合成源(如煤、頁(yè)巖、或油沙瀝青)不加提純或處理直接得到。未精制油的例子為直接通過(guò)甑餾操作得到的頁(yè)巖油、直接蒸餾得到的石油、或直接從酯化反應(yīng)得到的酯類(lèi)油，他們不經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理就可以使用。除了進(jìn)行過(guò)一次或多個(gè)純化步驟以改善一種或多種性能外，精制油與未精制油類(lèi)似。適合的純化技術(shù)包括蒸餾、加氫處理、脫蠟、溶劑萃取、酸或堿萃取、過(guò)濾和滲濾，這些都為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。再精制油是通過(guò)對(duì)廢油進(jìn)行類(lèi)似于精制油生產(chǎn)采用的處理得到的。這些再精制油也稱(chēng)作回收或再加工油，通常還要經(jīng)過(guò)附加處理以除去失效的添加劑和油品分解產(chǎn)物。
合成潤(rùn)滑油包括烴油和鹵代烴油，如烯烴低聚物、聚合物、共聚物；烷基苯；聚苯；烷基化二苯醚、烷基化二苯硫醚、及其衍生物、類(lèi)似物、同系物等。優(yōu)選合成油是α-烯烴的低聚物，特別是1-癸烯，其粘度范圍在約1至約12間，優(yōu)選2至8mm2/s(cSt)(100℃)。這些低聚物稱(chēng)作聚α-烯烴或PAOs。
合成油也包括氧化烯聚合物、內(nèi)聚物、共聚物和氧化烯的末端羥基因發(fā)生酯化反應(yīng)和醚化反應(yīng)而發(fā)生改變的衍生物等等。這類(lèi)合成油可通過(guò)氧化烯聚合物，氧化烯聚合物通過(guò)環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷聚合反應(yīng)得到；這些氧化烯聚合物的烷基和芳基醚(如甲基-聚異丙二醇醚，平均分子量為1000，聚丙二醇的二苯醚，分子量為100-1500)；及其單和聚羧基酯(如乙酸乙酯，C3-C8脂肪酸酯混合物，四甘醇的C12含氧酸二酯)來(lái)舉例說(shuō)明。
另一類(lèi)適用的合成油包括二羧酸(如酞酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、烯基琥珀酸、馬來(lái)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、烯基丙二酸等等)與不同的醇(如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己醇、乙二醇、二乙二醇單醚、丙二醇等等)生成的酯。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、間苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(二十烷基)酯、亞油酸二聚體的2-乙基己二酯，以及由1摩爾癸二酸與2摩爾四甘醇以及2摩爾2-乙基-己酸反應(yīng)生成的混合酯等。這類(lèi)合成油中優(yōu)選C4-C12醇類(lèi)的己二酸酯。
用作合成潤(rùn)滑油的還包括那些由C5-C12單羧酸和多元醇以及多元醇醚(比如新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等等)制得的酯類(lèi)。
硅油(如多烷基-、聚芳基-、聚烷氧基-、或聚芳氧基-硅氧烷油和硅酸酯油)構(gòu)成另一類(lèi)實(shí)用的合成潤(rùn)滑油。這些油包括硅酸四乙酯、硅酸四異丙酯、硅酸四(2-乙基己基)酯、硅酸四(4-甲基-2-乙基己基)酯、硅酸四(對(duì)叔丁基苯基)酯、六(4-甲基-2-戊烷氧基)二硅氧烷、聚(甲基)硅氧烷和聚(甲基苯基)硅氧烷等等。其它合成潤(rùn)滑油包括含磷酸的液態(tài)酯(如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、癸基膦酸二乙酯)、聚四氫呋喃、聚α-烯烴等等。
高堿性金屬苯酚鹽本發(fā)明實(shí)施例中的油溶性潤(rùn)滑添加劑包包含至少一種酸性有機(jī)化合物的金屬鹽。這些鹽通常稱(chēng)為高堿性物質(zhì)或高堿性金屬鹽。高堿性物質(zhì)可以是單相、均相牛頓流體，其特征在于其金屬含量超過(guò)了根據(jù)金屬以及與金屬反應(yīng)的特定有機(jī)酸進(jìn)行化學(xué)計(jì)量計(jì)算得出的含量。
超出的金屬量通常以金屬比來(lái)表示。金屬比是指金屬總當(dāng)量與酸性有機(jī)化合物當(dāng)量的比。中性金屬鹽的金屬比等于1。金屬含量是正常鹽類(lèi)4.5倍的鹽具有3.5倍當(dāng)量的過(guò)量金屬，金屬比為4.5。
此處應(yīng)用的高堿性金屬鹽是通過(guò)酸性物質(zhì)(通常為無(wú)機(jī)酸或低級(jí)羧酸，優(yōu)選二氧化碳)與含酸性有機(jī)化合物的混合物反應(yīng)得到的，反應(yīng)介質(zhì)包括至少一種惰性有機(jī)溶劑(礦物油、石腦油、甲苯、二甲苯等)用以溶解酸性有機(jī)化合物，超過(guò)化學(xué)計(jì)量值的金屬堿和助催化劑。
本發(fā)明中用于制備高堿性組合物的金屬包括鎂和鈣，以及其它任何合適或者所需的金屬。
已發(fā)現(xiàn)下列生產(chǎn)高堿性苯酚鈣的合成方法非常適用于合成本發(fā)明制劑。
合成方法#1一個(gè)圓低燒瓶，設(shè)有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口管、冷凝器和顆粒物捕集器，在此燒瓶?jī)?nèi)加入300gms(1.17摩爾)十二烷基苯酚，21.1gms(0.66摩爾)單質(zhì)硫，75.8gms(1.22摩爾)乙二醇，91.1gms(1.23摩爾)氫氧化鈣，391.3gms稀釋油和23.5gms中性磺酸鈣。加入燒瓶之后，把氮?dú)馔ㄈ朐噭?。劇烈攪拌，加熱燒瓶?jī)?nèi)的物質(zhì)至170℃，保持四個(gè)小時(shí)。然后停止輸入氮?dú)?，?0ml/min的流速向反應(yīng)混合物噴吹二氧化碳82分鐘。根據(jù)需要在170℃下減壓汽提反應(yīng)產(chǎn)物，并過(guò)濾，分析結(jié)果可得鈣為5.65％，硫?yàn)?.60％，TBN為156.6，100℃粘度為24.50。
合成方法#2一個(gè)圓低燒瓶，設(shè)有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口管、冷凝器和顆粒物捕集器，在此燒瓶?jī)?nèi)加入300gms(1.17摩爾)十二烷基苯酚，21.1gms(0.66摩爾)單質(zhì)硫，75.8gms(1.22摩爾)乙二醇，134.1gms(1.181摩爾)氫氧化鈣，449.8gms稀釋油和81.0gms中性磺酸鈣。加入燒瓶之后，把氮?dú)馔ㄈ朐噭?。劇烈攪拌，加熱燒瓶?jī)?nèi)的物質(zhì)至170℃，保持四個(gè)小時(shí)。然后停止輸入氮?dú)?，?0ml/min的流速向反應(yīng)混合物噴吹二氧化碳163分鐘。根據(jù)需要在170℃下減壓汽提反應(yīng)產(chǎn)物，并過(guò)濾，分析結(jié)果可得鈣為7.03％，硫?yàn)?.45％，TBN為182，100℃粘度為18.4。
合成方法#3一個(gè)圓低燒瓶，設(shè)有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)、氣體入口管、冷凝器和顆粒物捕集器，在此燒瓶?jī)?nèi)加入300gms(1.17摩爾)十二烷基苯酚，10.6gms(0.33摩爾)單質(zhì)硫，75.8gms(1.22摩爾)乙二醇，91.1gms(1.23摩爾)氫氧化鈣，387.2gms稀釋油和23.2gms中性磺酸鈣。加入燒瓶之后，把氮?dú)馔ㄈ朐噭×覕嚢?，加熱反?yīng)物至170℃，保持四個(gè)小時(shí)。然后停止輸入氮?dú)?，?0ml/min的流速向反應(yīng)混合物噴吹二氧化碳82分鐘。根據(jù)需要在170℃下減壓汽提反應(yīng)產(chǎn)物，并過(guò)濾，分析結(jié)果可得鈣為5.41％，硫?yàn)?.92％，TBN為164，100℃粘度為56.3。
一種對(duì)比性常規(guī)市售的硫化高堿基苯酚鈣是Oloa 218E，其硫含量為3％，且可從Oronite，Chevron-Texaco的一個(gè)部門(mén)，市售得到。
清凈劑清凈劑是一種添加劑，其可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞沉積物(例如高溫漆膜及漆狀沉積物)的形成。清凈劑通常具有中和酸的性能，可以使細(xì)小的顆粒物保持懸浮。金屬清凈劑優(yōu)選用于提高最后所得潤(rùn)滑油的中和酸性能、高溫清凈性和抗磨性能。
此處使用的清凈劑可以是潤(rùn)滑油制劑中的任何清凈劑，可以是生灰型也可以是無(wú)灰型的。本發(fā)明適用的清凈劑包括潤(rùn)滑油中常用的所有清凈劑，也包括金屬清凈劑。典型的金屬清凈劑選自堿金屬或堿土金屬的磺酸鹽、堿金屬或堿土金屬的苯酚鹽、堿金屬或堿土金屬的水楊酸鹽。
適用于本發(fā)明的清凈劑的典型示例可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利6,008,166。另一典型樣例可以在美國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?002/0142922A1，2002/0004069A1和2002/0147115A1中得到。上述文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考。
分散劑本發(fā)明使用的分散劑可以是生灰型也可以是無(wú)灰型的。在此適用的分散劑一般包括胺、醇、酰胺或極性端通過(guò)橋基連接在聚合物骨架上的酯。例如，分散劑可以選自油溶性鹽、酯、氨基酯、酰胺、酰亞胺、單和二羧酸或其酸酐取代的長(zhǎng)鏈烴的噁唑啉、長(zhǎng)鏈烴的硫代羧酸酯衍生物、直接連有多胺的長(zhǎng)鏈脂肪烴、通過(guò)甲醛取代的長(zhǎng)鏈苯酚與聚烯基多胺縮合生成的曼尼奇縮合產(chǎn)物、科赫反應(yīng)產(chǎn)物。長(zhǎng)鏈脂肪烴可以是聚合物，如聚烯烴，包括聚異丁烯，聚乙烯，聚丙烯和其共聚物和/或帶其它α-烯烴的共聚物。一般，此處采用的典型PIB分子量大約為950-6000。
適用于本發(fā)明的具有代表性的分散劑見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,075,383；5,139,688；5,238,588和6,107,257。其它典型示例見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為2001/0036906A1的描述。上述文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考。
抗氧化劑適合做抗氧化劑的物質(zhì)包括油溶性的酚類(lèi)化合物、油溶性的硫化有機(jī)化合物、油溶性胺抗氧化劑、油溶性有機(jī)硼酸鹽、油溶性有機(jī)亞磷酸鹽、油溶性有機(jī)磷酸鹽、油溶性有機(jī)二硫代磷酸鹽及這些物質(zhì)的混合物。這樣的抗氧化劑可以不含金屬(就是沒(méi)有會(huì)生成硫酸鹽灰分的金屬)，因此最優(yōu)選無(wú)灰型抗氧化劑(根據(jù)ASTM D874方法測(cè)定，硫酸鹽灰分值不大于1wt.％SASH)。油溶性有機(jī)二硫代磷酸鹽包括二烷基二硫代磷酸鋅。
此外，二硫代磷酸鋅鹽是熟知的抗氧化劑。優(yōu)選的二硫代磷酸鋅鹽的具體例子是二丙基二硫代磷酸鋅、二丁基二硫代磷酸鋅、二戊基二硫代磷酸鋅、二己基二硫代磷酸鋅、二庚基二硫代磷酸鋅、二辛基二硫代磷酸鋅，其中烷基可以是直鏈也可以是支鏈，或它們的混合。另外，具有一個(gè)分子中含有不同碳數(shù)(3到8個(gè)碳原子)或結(jié)構(gòu)的烷基的二烷基二硫代磷酸鋅鹽也可以使用。
適用于本發(fā)明的抗氧化劑典型示例可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,102,566。附加典型示例可見(jiàn)于公開(kāi)號(hào)為2001/0012821A1的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。上述文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考。
抗磨劑抗磨劑用來(lái)使?jié)櫥徒M合物具有合適的磨擦性能。
抗磨劑包括，例如化合物脂肪胺或乙氧基化脂肪胺、脂肪族酰胺、脂肪族羧酸、脂肪族羧酸的多元醇酯，諸如苯酚甘油酯之類(lèi)的脂肪酸甘油酯、脂肪族羧酸酯酰胺、脂肪族膦酸酯、脂肪族磷酸酯、脂肪族硫代膦酸酯、脂肪族硫代磷酸酯等，其中的脂肪族基團(tuán)通常有約8個(gè)以上的碳原子，以保證化合物具有合適的油溶性。通過(guò)一或多種脂肪族琥珀酸或酸酐與氨反應(yīng)生成的脂肪族取代的琥珀酰亞胺也適用。此外，適用于本發(fā)明的是含鉬抗磨劑。
含鉬抗磨劑的典型示例包括的那些物質(zhì)可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,650,381、RE37,363E、5,628,802、4,889,647；5,412,130；4,786,423；4,812,246；5,137,647；5,364,545；5,840,672；5,925,600；5,962,377；5,994,277；6,017,858；6,150,309；6,174,842；6,187,723；6,268,316；歐洲專(zhuān)利號(hào)EP 222 143 B1、EP 281 992 B1、EP 719 314 B1、EP 719 315 B1、EP 874 040 A1、EP 892 037 A1、EP 931 827 A1、EP1 041 134 A1、EP1 041 135 A1、EP1 087 008 A1、EP1 088 882 A1；日本專(zhuān)利JP11035961；和國(guó)際公開(kāi)WO 95/07965；WO 00/08120；WO 00/71649。
適用的抗磨劑的典型示例可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利3,933,659；4,105,571；3,779,928；3,778,375；3,852,205；3,879,306；3,932,290；3,932,290；4,028,258；4,344,853；5,102,566；6,103,674；6,174,842；6,500,786；6,500,786；6,509,303。另外適用的抗磨劑的典型示例可見(jiàn)于申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為2002/137636A1的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。上述文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考。
粘度指數(shù)改進(jìn)劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑可以改善潤(rùn)滑油的高低溫工作性能，在高溫時(shí)維持一定粘度而在低溫時(shí)呈現(xiàn)可以接受的粘度或流動(dòng)性。粘度指數(shù)改進(jìn)劑一般是大分子量烴類(lèi)聚合物，包括聚酯。粘度指數(shù)改進(jìn)劑也可以衍生而包含其它的性能或功能，如添加分散性能。通過(guò)凝膠滲透色譜法或滲透壓測(cè)定法測(cè)定，這些油溶性粘度調(diào)節(jié)聚合物的數(shù)均分子量通常在103至106之間，優(yōu)選104至106。
此處應(yīng)用的粘度指數(shù)改進(jìn)劑包括聚甲基丙烯酸酯為基礎(chǔ)的物質(zhì)、烯烴共聚物為基礎(chǔ)的物質(zhì)(如異丁烯為基礎(chǔ)和乙烯-丙烯共聚物為基礎(chǔ)的物質(zhì))、多烷基苯乙烯為基礎(chǔ)的物質(zhì)、氫化苯乙烯-丁二烯共聚物為基底的物質(zhì)、苯乙烯-馬來(lái)酸酐酯共聚物為基礎(chǔ)的物質(zhì)。
合適的粘度指數(shù)改進(jìn)劑的典型示例可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,075,383、5,102,566、5,139,688、5,238,588、6,107,257。上述文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考。
降凝劑降凝劑用來(lái)改善油基組合物的低溫性能。例如，參見(jiàn)由C.V.Smalheer和R.Kennedy Smith所著的“潤(rùn)滑油添加劑”(Lezius Hiles出版公司，克利弗蘭，俄亥俄，1967)的第8頁(yè)?？捎米鼋的齽┑奈镔|(zhì)有聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、鹵代石蠟和芳烴化合物的縮合產(chǎn)物、羧酸乙烯酯聚合物、二烷基延胡索酸酯、脂肪酸的乙烯酯和烷基乙烯基醚的三聚物。降凝劑在美國(guó)專(zhuān)利2,387,501；2,015,748；2,655,479；1,815,022；2,191,498；2,666,746；2,721,877；2,721,878和3,250,715中有描述。此處引入其相關(guān)公開(kāi)內(nèi)容作為參考。
CAT 1N發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)果CAT 1N發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試方法普遍用于評(píng)估履帶式機(jī)器中重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油的合格性。此測(cè)試使用一個(gè)單缸、鋁活塞柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。一種潤(rùn)滑油化合物的合格性基于以下參數(shù)平均油耗、活塞沉積物、％頂端槽紋填充率、％頂端環(huán)槽重碳率。此外，為了通過(guò)CAT 1N測(cè)試，不允許存在任何活塞卡滯、活塞環(huán)或襯套損壞的情況。
為了測(cè)定本發(fā)明添加劑的效能，將包含由烷基苯酚和多胺發(fā)生曼尼奇反應(yīng)而生成的非硫化苯酚鹽的對(duì)比制劑與本發(fā)明用低硫高堿性苯酚鈣鹽代替無(wú)硫的曼奇苯酚鹽的制劑進(jìn)行了比較。

下表比較了對(duì)比制劑與發(fā)明制劑的性能。標(biāo)注“測(cè)試#1”的一列提供了CAT1N測(cè)試時(shí)單次試驗(yàn)通過(guò)/失敗的界限值。如果給定潤(rùn)滑油的單次試驗(yàn)不能提供滿(mǎn)意的結(jié)果，可對(duì)多次試驗(yàn)進(jìn)行平均，將其平均值與試驗(yàn)平均次數(shù)對(duì)應(yīng)的通過(guò)/失敗界限值進(jìn)行對(duì)比。也就是說(shuō)，如果對(duì)本發(fā)明制劑的兩次試驗(yàn)進(jìn)行平均，其平均結(jié)果就要與“測(cè)試#2”一欄中提供的通過(guò)/失敗界限值進(jìn)行對(duì)比。

TLHC，％頂端環(huán)槽重碳率
TGF，％ 頂端槽紋填充率WD 沉積物重量O.C.油品消耗O.C.E.O.T. 測(cè)試結(jié)束時(shí)油品消耗從上表可以看出，在CAT 1N測(cè)試中，本發(fā)明制劑表現(xiàn)良好。采用本發(fā)明制劑無(wú)須另外的試驗(yàn)，因?yàn)閱未卧囼?yàn)性能就較滿(mǎn)意。本發(fā)明制劑顯著降低了頂部槽紋填充率。而且采用本發(fā)明制劑可以明顯降低沉積物重量。本發(fā)明制劑在油品消耗和測(cè)試結(jié)束時(shí)油品消耗方面也優(yōu)于對(duì)比制劑。這些結(jié)果證實(shí)了添加高堿性苯酚鈣能賦予調(diào)和油改善的性能。
盡管已結(jié)合目前被認(rèn)為最實(shí)用和較優(yōu)選的方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解，本發(fā)明不僅僅局限于這些實(shí)施方案，相反，應(yīng)該包括后面權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和等價(jià)排列。權(quán)利要求在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括至少一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；和至少一種清凈劑；其中所述的高堿性金屬苯酚鹽與所述的清凈劑的重量比為約1∶1至約3∶1。
2.一種包含權(quán)利要求1的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油，其中所述的潤(rùn)滑油總堿度小于約10，且選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能。
3.一種采用權(quán)利要求2的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。
4.一種含有權(quán)利要求1的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的媒介物。
5.一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，所述的方法包括步驟至少部分地將包括權(quán)利要求1的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑注入所述的曲軸箱。
6.一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，所述的方法包括步驟至少將運(yùn)動(dòng)部件的一部分與含有如權(quán)利要求1的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑接觸。
7.一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；和至少一種分散劑；其中所述的高堿性金屬苯酚鹽與所述的分散劑的重量比為約1∶4至約1∶12。
8.一種含有權(quán)利要求7的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油，所述的潤(rùn)滑油總堿度小于約10，且具有選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能。
9.一種采用權(quán)利要求7的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。
10.一種含有權(quán)利要求7的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的媒介物。
11.一種潤(rùn)滑種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，所述的方法包括步驟至少部分地將包括權(quán)利要求7的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑注入所述的曲軸箱。
12.一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，所述的方法包括步驟至少將運(yùn)動(dòng)部件的一部分與含有權(quán)利要求7的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑接觸。
13.一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；和至少一種抗氧化劑；其中所述的高堿性金屬苯酚鹽與所述的抗氧化劑的重量比為約10∶1至約1∶3。
14.一種含有權(quán)利要求13所述的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油，所述的潤(rùn)滑油總堿度小于約10，且具有選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能。
15.一種采用權(quán)利要求14的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。
16.一種含有權(quán)利要求13的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的媒介物。
17.一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，所述的方法包括步驟至少部分地將包括權(quán)利要求13的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑注入所述地曲軸箱。
18.一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，所述的方法包括步驟至少將運(yùn)動(dòng)部件的一部分與含有權(quán)利要求13的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑接觸。
19.一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，包括一種總堿度至少為120的高堿性苯酚鈣；和的分選自清凈劑、分散劑、抗氧化劑、抗磨劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑和降凝劑的至少一種組份。
20.一種含有權(quán)利要求19的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油，所述的潤(rùn)滑油總堿度小于約10，且具有選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能。
21.一種采用權(quán)利要求20的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。
22.一種含有權(quán)利要求19的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的媒介物。
23.一種潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的方法，所述的方法包括步驟至少部分地將包括權(quán)利要求19的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑注入所述的曲軸箱。
24.一種潤(rùn)滑機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的方法，所述的方法包括步驟至少將運(yùn)動(dòng)部件的一部分與含有如權(quán)利要求19的油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑劑接觸。
25.一種獲得低硫、低灰、低磷潤(rùn)滑油制劑的方法，所述的方法包括提供一種油溶性潤(rùn)滑添加劑包，所述的油溶性潤(rùn)滑添加劑包包含一種總堿度范圍為約120至約360的高堿性金屬苯酚鹽；并將所述的油溶性潤(rùn)滑添加劑包與一種基礎(chǔ)油混合，形成一總堿度小于約10的，且具有選自硫含量小于約0.3wt％，磷含量小于約0.11wt％和灰質(zhì)含量小于約1.2wt％的至少一種性能的潤(rùn)滑油。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括高堿性金屬苯酚鹽的低硫、低灰、低磷的油溶性潤(rùn)滑添加劑包，本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明油溶性潤(rùn)滑添加劑包的潤(rùn)滑油，以及采用此潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的機(jī)器。幾種潤(rùn)滑機(jī)械的方法也被公開(kāi)。
文檔編號(hào)C10M129/54GK1550542SQ20041004309
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者C·K·埃舍, C K 埃舍 申請(qǐng)人:乙基公司