專利名稱：用于潤滑劑組合物的改進的粘度改進劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
如下公開內(nèi)容涉及潤滑劑、潤滑劑組合物和添加劑，潤滑的部件和發(fā)動機，以及潤滑運動部件的方法。
背景技術(shù)：
用于汽油和柴油曲軸箱的潤滑油包括天然和/或合成基礎(chǔ)油料以及一種或多種賦予潤滑劑所需特性的添加劑。這些添加劑一般包括無灰分散劑、金屬去垢劑、抗氧劑和抗磨組分，它們可以組合成整套配方，往往稱作除垢抑制劑(或DI)整套配方。
多級通用油通常還包含一種或多種是較長鏈聚合物的粘度改進劑。當這類聚合物被認為是多功能粘度改進劑，而在所需求的操作溫度范圍內(nèi)主要起改進油的粘度特性的作用時，為了提供其它性能，可以將這類聚合物官能化。粘度改進劑在高溫下起增加粘度的作用，以便對高速發(fā)動機提供更好防護，而在低溫度下不發(fā)生不適當?shù)恼扯仍黾?，在低溫下粘度增加會使起動冷發(fā)動機發(fā)生困難。高溫性能通常以在100℃下運動粘度(kV)(ASTM D445)度量，而低溫性能以冷起動模擬機(CCS)粘度(ASTM D5293，是ASTM D2602的修訂版)、微型旋轉(zhuǎn)粘度計(MRV；ASTM D4684)，或掃描布魯克菲爾德或凝膠指數(shù)(ASTMD5133)度量。
粘度等級通過SAE分類系統(tǒng)(SAE J 300)，根據(jù)上述溫度測定法來界定。多級通用油滿足低溫性能和高溫性能兩者的要求，因此可參照兩種相關(guān)級別。
剪切穩(wěn)定性是油品在高剪切下抵抗永久粘度損失能力的度量-油的剪切穩(wěn)定性越高在經(jīng)受剪切時粘度損失越小。顯著有助于kV 100℃的聚合物粘度改進劑不是完全剪切穩(wěn)定的。這類聚合物粘度改進劑以剪切穩(wěn)定性指數(shù)(SSI)來表征。
顯示較高剪切穩(wěn)定性的油品或添加劑總具有較低SSI。典型地，在潤滑油應(yīng)用中使用的分子量較高的聚合物具有差的剪切穩(wěn)定性(即，高SSI)。然而，具有較低SSI的粘度改進劑需要較高的處理率，因為它們的分子量較低，和所以使總配制成本提高。多級通用油常常具有差的剪切穩(wěn)定性，除非它們使用具有低SSI的昂貴粘度改進劑。差的剪切穩(wěn)定性要求將油共混至較高的初始kV 100℃，這樣就產(chǎn)生了燃料經(jīng)濟性差的問題。所以，需要較剪切穩(wěn)定的、應(yīng)用于潤滑組合物中費用效益較高的改進的粘度改進劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括下列實施方案。
在一個實施方案中，其中存在潤滑表面。潤滑表面包括潤滑劑組合物的薄膜涂層，所述組合物包含滑潤粘度的基油和約5～約30wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物。所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8。
在另一個實施方案中，提供一種具有運動部件和裝有潤滑運動部件的潤滑劑的運動體。所述潤滑劑含有具有潤滑粘度的油和約5～約30wt％的添加劑，所述添加劑包含衍生自具有數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物。所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8。
在又另一個實施方案中，提供一種潤滑運動部件的方法。所述方法包括使運動部件與含有潤滑劑添加劑的潤滑劑組合物接觸。所述潤滑劑添加劑包括稀釋油或載體油以及約5～約95wt％剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，后者衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物。所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8。潤滑劑組合物含有約5～約30wt％添加劑，以潤滑劑組合物總重量為基準計。
本公開內(nèi)容的另一個實施方案提供一種改進潤滑劑組合物粘度指數(shù)的方法。該方法包括使?jié)櫥瑒┙M合物與約5～約30wt％包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的添加劑相混合。所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)小于約40，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8。
如本發(fā)明所敘述的，剪切穩(wěn)定共聚物的優(yōu)點在于聚合物在較低聚合物填充量下顯示改進的增稠效果。剪切穩(wěn)定共聚物的另一個優(yōu)點在于它可以采用無定形、低乙烯含量的共聚物制備，例如共聚物乙烯含量為約40％～約55wt％。除了剪切穩(wěn)定烯烴共聚物之外，本公開內(nèi)容也適用于剪切穩(wěn)定星形聚合物，后者基于苯乙烯-異戊二烯化學(xué)。
具體說，本發(fā)明包含以下內(nèi)容1.一種包含潤滑劑組合物的薄薄膜涂層的潤滑表面，所述潤滑劑組合物包含具有潤滑粘度的基油和約5～約30wt％的添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中的添加劑的量以潤滑劑組合物的總重量為基準計。
2.上述1的潤滑表面，其中潤滑表面包括發(fā)動機驅(qū)動齒輪組。
3.上述1的潤滑表面，其中潤滑表面包括內(nèi)燃機的內(nèi)表面或內(nèi)部件。
4.上述1的潤滑表面，其中潤滑表面包括壓燃式發(fā)動機的內(nèi)表面或內(nèi)部件。
5.上述1的潤滑表面，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
6.上述1的潤滑表面，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自較低溫度均化共聚物。
7.上述1的潤滑表面，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
8.上述1的潤滑表面，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為共聚物的約70wt％以下。
9.一種包含上述1的潤滑表面的機動車輛。
10.一種具有運動部件和裝有用于潤滑運動部件的潤滑劑的運動體，所述潤滑劑包含具有潤滑粘度的油和約5～約30wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑中添加劑的量以潤滑劑的總重量為基準計。
11.上述10的運動體，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
12.上述10的運動體，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括在均化器中經(jīng)機械剪切的烯烴共聚物。
13.上述10的運動體，其中運動部件包括重負荷柴油發(fā)動機，后者包括尾氣循環(huán)和用于發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)。
14.上述10的運動體，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
15.上述10的運動體，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為共聚物的約70wt％以下。
16.一種完全配制的潤滑劑組合物，包含具有潤滑粘度的基油組分和約5～約30wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中添加劑的量以潤滑劑組合物的總量為基準計。
17.上述16的潤滑劑組合物，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
18.上述16的潤滑劑組合物，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括在均化器中經(jīng)機械剪切的烯烴共聚物。
19.上述16的潤滑劑組合物，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
20.上述16的潤滑劑組合物，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為約70wt％以下。
21.一種改進潤滑劑組合物粘度指數(shù)的方法，包括使?jié)櫥瑒┙M合物與約5～約30wt％包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的添加劑相混合，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中在潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以潤滑劑組合物的總重量為基準計。
22.上述21的方法，其中潤滑劑組合物包含一種稠化潤滑油。
23.上述21的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
24.上述21的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括在均化器中經(jīng)機械剪切的烯烴共聚物。
25.上述21的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
26.上述21的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為共聚物的約70wt％以下。
27.一種潤滑劑添加劑濃縮物，包含稀釋劑或載體油和約5～約90wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以添加劑濃縮物的總重量為基準計。
28.上述27的添加劑濃縮物，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
29.上述27的添加劑濃縮物，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括在均化器中經(jīng)機械剪切的烯烴共聚物。
30.上述27的添加劑濃縮物，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
31.上述27的添加劑濃縮物，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為共聚物的約70wt％以下。
32.一種包含基油和上述27的添加劑濃縮物的潤滑劑組合物。
33.一種潤滑運動體運動部件的方法，該方法包括采用潤滑劑組合物作為用于運動體的一個或多個運動部件的潤滑油，所述潤滑劑組合物含有基油和潤滑劑添加劑，所述潤滑劑添加劑包含稀釋劑或載體油以及衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的一定量的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，以使該潤滑劑組合物含有約5～約30wt％的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下。多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以潤滑劑組合物的總重量為基準計。
34.上述33的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-異戊二烯、和苯乙烯-氯丁二烯單體。
35.上述33的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括在均化器中經(jīng)機械剪切的烯烴共聚物。
36.上述33的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物的每個單體單元含有約2～約10個碳原子。
37.上述33的方法，其中剪切穩(wěn)定共聚物包括無定形含乙烯的共聚物，其乙烯含量為共聚物的約70wt％以下。
38.上述33的方法，其中運動體包括柴油發(fā)動機，和其中運動部件包括發(fā)動機運動部件。
39.上述33的方法，其中運動體包括具有發(fā)動機的船舶運動體，和其中運動部件包括發(fā)動機運動部件。
40.上述33的方法，其中運動體包括火花點火發(fā)動機，和其中運動部件包括發(fā)動機運動部件。
41.上述33的方法，其中運動體包括驅(qū)動齒輪組，和其中運動部件包括驅(qū)動齒輪組運動部件。
42.上述33的方法，其中運動體包括具有曲軸箱的內(nèi)燃機，和其中潤滑劑組合物包括存在于運動體的曲軸箱中的曲軸箱油。
43.上述33的方法，其中潤滑劑組合物包括存在于運動體的汽車驅(qū)動齒輪組中的驅(qū)動齒輪組潤滑劑。
44.一種潤滑運動部件的方法，包括使運動部件與包含潤滑劑添加劑的潤滑劑組合物接觸，所述潤滑劑添加劑包含稀釋劑或載體油和約5～約95wt％衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，其中潤滑劑組合物含有約5～約30wt％添加劑，以潤滑劑組合物總重量為基準計。
45.上述44的方法，其中運動部件包括運動體運動部件。
46.上述44的方法，其中運動體包括具有發(fā)動機的船舶運動體，和其中運動部件包括發(fā)動機的運動部件。
47.上述44的方法，其中運動部件包括具有曲軸箱的內(nèi)燃機，和其中潤滑劑組合物包括存在于運動體曲軸箱中的曲軸箱油。
48.上述44的方法，其中潤滑劑組合物包括存在于運動體的汽車驅(qū)動齒輪組中的驅(qū)動齒輪組潤滑劑。
實施方案的另外的特征和優(yōu)點，通過參考優(yōu)選實施方案的詳述并與如下附圖相結(jié)合進行研究，總是顯而易見的，附圖中所有不同圖中相同的參考數(shù)字代表相同的要素。
圖1是按照本公開內(nèi)容機械剪切的烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)分布圖；圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容機械剪切的烯烴共聚物的多分散性分布圖；圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容機械剪切的烯烴共聚物的粘度分布的圖示；圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的烯烴共聚物在一種操作油中在機械剪切期間粘度變化的圖示，并與在高溫擠出機剪切和直接后加工工藝下制造的傳統(tǒng)烯烴共聚物相比較；和圖5是按照本公開內(nèi)容機械剪切的烯烴共聚物的增稠效率分布圖，并與在高溫擠出機剪切和直接后加工工藝下制造的傳統(tǒng)烯烴共聚物的增稠效率相比較。
具體實施例方式
本文所用術(shù)語“烴基取代基”或“烴基基團”以本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的其原有意義應(yīng)用。具體地說，它指的是具有直接連接到分子其余部分的碳原子并且具有主要烴特征的基團。烴基基團的實例包括(1)烴取代基，即，脂族(如，烷基或鏈烯基)，脂環(huán)族(如，環(huán)烷基，環(huán)烯基)取代在，和芳族-、脂族、和脂環(huán)族取代的芳族取代基，以及環(huán)狀取代基，后者中環(huán)通過分子的另一部分完成(如，兩個取代基一起形成脂環(huán)基)；(2)取代的烴取代基，即，含有非烴基團的取代基，在本文敘述的范圍中，所述非烴基團不改變主要烴取代基[如鹵素(具體地說，氯和氟)羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基和亞硫酰基(sulfoxy)]；(3)雜取代基，即，取代基，在具有主要烴特征的同時，在本文敘述范圍內(nèi)，在由碳原子以另一種方式組成的環(huán)或鏈中含有不同于碳的原子。雜原子包括硫、氧、涵蓋諸如吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基等取代基。一般說，在烴基團中每十個碳原子常存在不多于兩個，優(yōu)選不多于一個非烴取代基；典型地，在烴基團中常常沒有非烴取代基。
在本公開內(nèi)容的所有實施方案中，提供了特定的潤滑劑組分或添加劑。所述添加劑一般稱作多功能粘度指數(shù)改進劑。具體地說，潤滑劑添加劑包括衍生自數(shù)均分子量為約15,000～約500,000或更高的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物。剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)可以為約40以下，多分散性小于或等于約1.5。如本文所述，剪切穩(wěn)定烯烴共聚物溶解于適當溶劑中，如Solvent Neutral 150，以提供添加劑組分。
可以應(yīng)用種種共聚物和三元共聚物作為制造剪切穩(wěn)定共聚物的起始物料。共聚物一般指代烯烴共聚物，然而，公開的實施方案也可以適用于衍生自苯乙烯-異戊二烯的共聚物。共聚物典型地具有約15,000～約500,000的數(shù)均分子量；優(yōu)選約20,000～約300,000，更優(yōu)選約100,000～約200,000。剪切穩(wěn)定共聚物一般具有窄范圍分子量，通過重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)之比計量，下文稱作“多分散性”。適宜烯烴共聚物的多分散性為10以下，優(yōu)選7以下，更優(yōu)選為4或更低。共聚物的(Mn)和(Mw/Mn)由眾所周知的技術(shù)氣相滲透法(VPO)、膜滲透壓法和凝膠滲透色譜法測量。從烯烴共聚物衍生的剪切穩(wěn)定共聚物可以具有小于或等于約1.5的多分散性。
一般說，具有窄分子量范圍的剪切穩(wěn)定共聚物可以通過較低溫度機械剪切獲得。傳統(tǒng)共聚物剪切在約100℃(212°F)以上的溫度下以擠出剪切工藝進行。相反，按照本公開內(nèi)容的共聚物剪切在低于約100℃(212°F)的溫度下典型地約35℃(95°F)至85℃(135°F)下，于均化器中進行。所以。術(shù)語“較低溫度”意指低于在剪切共聚物的傳統(tǒng)擠出剪切工藝中所用的溫度的溫度。
在本工藝中所用的均化器可以是能夠形成每平方英寸500磅以上壓力的任何類型均化器，在其中，釋放所述壓力后使產(chǎn)物經(jīng)受高剪切作用?？梢允褂玫木鞯牡湫褪莻鹘y(tǒng)用于均化乳制品和制備用作拋光劑、化妝品、藥物和液體肥皂的乳液的那些類型。共聚物可以采用多次通過均化器進行剪切，例如，通過均化器約2～約10次。
在均化器中剪切的烯烴共聚物可以從乙烯和烯鍵式不飽和烴制備，后者包括含有3～28個碳，例如2～18個碳原子的環(huán)狀、脂環(huán)狀和開鏈化合物。乙烯共聚物可以含有約15～約90wt％乙烯，優(yōu)選約30～約80wt％乙烯，和最優(yōu)選約70wt％以下乙烯。共聚物也可以含有約10～約85wt％，優(yōu)選20～70wt％一種或多種C3～C28，優(yōu)選C3～C18，更優(yōu)選C3～C10不飽和烴，優(yōu)選α-烯烴。
最優(yōu)選的是乙烯和丙烯的共聚物。但是，適于代替丙烯形成共聚物或適于用于乙烯和丙烯組合形成三元共聚物、四元共聚物等的其它α-烯烴包括，但不限于，1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等，還有支化鏈α-烯烴如4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、5-甲基戊烯-1、4，4-二甲基-1-戊烯、和6-甲基庚烯-1等以及其混合物。
本文所用術(shù)語共聚物，除非另行指出，包括也可以應(yīng)用的、乙烯和C3～28α-烯烴和/或非共軛二烯烴或這些二烯烴混合物的三元共聚物、四元共聚物和共聚體等。這些物料可以含有少量其它烯烴單體，只要烯烴共聚物的基本特性沒有實質(zhì)上的改變。非共軛二烯烴的量一般為約0.5～20mol％，優(yōu)選約1～約7mol％，以存在的乙烯和α-烯烴的總量為基準計。
可以包括在三元共聚物中的非共軛二烯的代表性實例包括直鏈開鏈二烯如1，4-己二烯、1，5-庚二烯、1，6-辛二烯，支鏈開鏈二烯如5-甲基-1，4-己二烯、3，7-二甲基-1，6-辛二烯、3，7-二甲基-1，7-辛二烯，及二氫月桂烯和二氫異丙基甲苯的混合異構(gòu)體，單環(huán)脂環(huán)族二烯如1，4-環(huán)己二烯、1，5-環(huán)辛二烯、1，5-環(huán)十二碳二烯、4-乙烯基環(huán)己烯、1-烯丙基-4-異亞丙基環(huán)己烷、3-烯丙基-環(huán)戊烯、4-烯丙基-環(huán)己烯和1-異丙烯基-4-(4-丁烯基)環(huán)己烷，多單環(huán)脂環(huán)族雙烯如4，4-二環(huán)戊烯基和4，4-二環(huán)己烯基二烯，多環(huán)脂環(huán)族稠合和橋環(huán)二烯如四氫茚、甲基四氫茚、雙環(huán)戊二烯、雙環(huán)(2.2.1)庚-2，5-二烯，烷基、鏈烯基、亞烷基、環(huán)鏈烯基和亞環(huán)烷基降冰片烯如乙基降冰片烯、5-亞甲基-6-甲基-2-降冰片烯、5-亞甲基-6，6-二甲基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-(3-環(huán)戊烯基)-2-降冰片烯和5-亞環(huán)己基-2-降冰片烯和降冰片二烯等。
具體地說，剪切穩(wěn)定烯烴共聚物可以衍生自乙烯-丙烯單體、乙烯-丙烯-二烯單體、苯乙烯-氯丁二烯單體、苯乙烯-異戊二烯單體等。
乙烯-丙烯或高級α-烯烴共聚物可以由約15～約80wt％乙烯和約85～約20wt％C3～C23α-烯烴組成，優(yōu)選重量比為約35～約75wt％乙烯和約65～約25wt％C3～C23α-烯烴，更優(yōu)選的比例為約50～約70wt％以下乙烯和約50～約30wt％C3～C23α-烯烴，和最優(yōu)選的比例為約55～約65wt％乙烯和約45～約35wt％C3～C23α-烯烴。
在用于制造如本文所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的烯烴共聚物中還包括，那些借助于自由基接枝反應(yīng)或接枝聚合反應(yīng)官能化的烯烴共聚物。這些接枝共聚物本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
用于官能化烯烴共聚物的接枝單體是烯鍵式不飽和羥酸系單體衍生物如馬來酸酐、丙烯酸或甲基丙烯酸、或它們的酯，本領(lǐng)域技術(shù)人員也已知的接枝單體。典型地，丙烯酸和甲基丙烯酸衍生物含有4～16個碳原子。在丙烯酸或甲基丙烯酸系接枝單體中特別優(yōu)選的是甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酯甲酯、甲基丙烯酯甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸氨丙酯，以及丙烯酰胺。
能夠應(yīng)用于使烯烴共聚物官能化的其它接枝單體是含有2～25個碳原子的乙烯胺，優(yōu)選雜環(huán)乙烯胺。這類胺本身稱作官能化接枝單體，包括烯丙胺、N-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基內(nèi)酰胺、乙烯基咔唑、乙烯基咪唑和乙烯基噻唑，代表化合物2-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺、1-乙烯基咪唑、烯丙胺、4-甲基-5-乙烯基噻唑和9-乙烯基咔唑。這些接枝單體詳述在U.S.Pat.No4,340,689中，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員總會理解的，適用于官能化烯烴共聚物的現(xiàn)有領(lǐng)域敘述的其它乙烯基單體也可以應(yīng)用于本發(fā)明實踐中。這些另外的乙烯基化合物的實例是乙烯基硅烷和乙烯基芐基鹵，代表化合物乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二乙基氯硅烷、乙烯基芐基氯等。適宜硅烷接枝單體的進一步描述敘述在U.S.Pat.No 4,340,689，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
本文所述實施方案的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物有利地并入潤滑劑組合物中。剪切穩(wěn)定烯烴共聚物可以直接加到潤滑油組合物中。然而，在一個實施方案中，共聚物用基本惰性的、一般為液體的有機稀釋劑稀釋，例如礦物油、合成油(如二羧酸酯)、石腦油、烷基(例如，C10～C15烷基)苯、甲苯或二甲苯形成添加劑濃縮物。剪切穩(wěn)定烯烴共聚物濃縮物通常含有約0～約99wt％稀釋油。
在制備潤滑油配制物中，一般實施操作是將1～99wt％的活性成分濃縮物形式的添加劑引入到烴油中，例如礦物潤滑油，或其它適宜溶劑中。通常，這些濃縮物可以按每重量份添加劑整套配方0.05～10重量份潤滑油加入，形成成品潤滑劑，如曲軸箱馬達油。當然，使用濃縮物的效果是，使處理各種物料的困難和別扭減少，還有便于溶解或分散在最終共混物中。
采用上文所述剪切穩(wěn)定烯烴共聚物制備的潤滑劑組合物用于種種應(yīng)用之中。對于壓燃式發(fā)動機和火花點火發(fā)動機，優(yōu)選潤滑劑組合物符合或超過公布的GF-4或API-CI-4標準。按照前述的GF-4或API-CI-4標準的潤滑劑組合物包括基油和油添加劑整套配方，以提供完全配制潤滑劑。用于按照本公開內(nèi)容的潤滑劑的基油是選自天然潤滑油、合成潤滑油及其混合物的具有潤滑粘度的油。這些基油包括傳統(tǒng)作為用于火花點火和壓燃式內(nèi)燃機如汽車和卡車發(fā)動機、船舶和鐵路柴油發(fā)動機等的曲軸箱潤滑油使用的那些。
天然油包括動物油和植物油(如蓖麻子油、豬油)、石蠟油以及加氫精制、溶劑處理或酸處理的，石蠟基、環(huán)烷基和混合石蠟基-環(huán)烷基類型的礦物潤滑油。衍生自煤或油頁巖的潤滑粘度油也是有用的基油。在本發(fā)明中應(yīng)用的合成潤滑油包括任何普通應(yīng)用的合成烴油；后者包括但不限于聚α-烯烴；烷基化芳族烴；環(huán)氧烷烴聚合物、共聚體、共聚物及其衍生物，其中端羥基通過酯化、醚化等改性；二羥酸的酯和基于硅的油。
完全配制的潤滑劑傳統(tǒng)上包含添加劑整套配方，在本文稱作分散劑/抑制劑整套配方或DI整套配方，這將提供配制物需要的特性。適宜的DI整套配方敘述在例如U.S.Pat.No 5,204,012和6,034,040。包括在添加劑整套配方中的添加劑類型是去垢劑、分散劑、摩擦改良劑、密封溶脹劑、抗氧劑、泡沫抑制劑、潤滑性能改進劑、防銹劑、緩蝕劑、破乳劑、粘度指數(shù)改進劑等。本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所用知這些組分中的若干種，并將它們優(yōu)選以傳統(tǒng)數(shù)量與本文敘述的添加劑和組合物一起應(yīng)用。
例如，無灰分散劑包含油溶聚合物烴主鏈，該主鏈具有官能基團，這些基團能夠與分散的粒子結(jié)合。典型地，分散劑包含經(jīng)常借助橋連基團連接到聚合物主鏈的胺、醇、酰胺或酯極性部分。無灰分散劑可以選自，例如，油溶性鹽、酯、氨基酯、酰胺、亞酰胺、和長鏈烴取代的單和二羧酸或其酐的噁唑啉；長鏈烴硫代羧酸鹽衍生物；具有直接連接其上的聚酰胺的長鏈脂族烴；和通過長鏈取代酚與甲醛和多亞烷基多胺縮合形成的曼尼?？s合產(chǎn)物。
氧化抑制劑或抗氧劑能夠降低基礎(chǔ)油料在使用中的變質(zhì)的趨勢，這種變質(zhì)能夠由氧化產(chǎn)物如淤渣和在金屬表面上的類似漆的沉積物以及粘度增加來證明。所述氧化抑制劑包括受阻酚、具有優(yōu)選C5～C12烷基側(cè)鏈的烷基酚硫酯的堿土金屬鹽、壬基酚硫化鈣，無灰油溶苯酚鹽和硫化苯酚鹽，硫磷化或硫化烴，磷酯，硫代氨基甲酸金屬鹽和如在U.S.Pat.No 4,867,890所述的油溶性銅化合物。
防銹劑選自非離子聚氧化亞烷基多元醇及其酯、聚氧化亞烷基酚，和可以應(yīng)用陰離子烷基磺酸。
可以應(yīng)用少量破乳組分。優(yōu)選的破乳組分敘述在EP 330,522。它通過使環(huán)氧烷烴與由雙環(huán)氧化物與多元醇反應(yīng)得到的加合物進行反應(yīng)制得。破乳劑用量應(yīng)當不超過活性成分的0.1％(按質(zhì)量計)。合適的是活性成分處理率為0.001～0.05％(按質(zhì)量計)。
傾點降低劑，也稱作潤滑油流動改進劑，使流體流動或能倒出的最低溫度下降。這類添加劑為眾所周知。改善流體的低溫流動性的這類添加劑的典型是富馬酸C8～C18二烷基酯/醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸烷基酯等。
許多化合物能夠提供控制泡沫作用，包括聚硅氧烷類消泡劑，例如，硅油或聚二甲基硅氧烷。
也可以使用密封膨脹劑，正如，例如，U.S.Pat.No.3,974,081和4,029,587中所述。
上述每種添加劑，在應(yīng)用時，以功能有效量應(yīng)用，以賦于潤滑劑所需性能。因此，例如，如果添加劑是緩蝕劑，那末該緩蝕劑的功能有效量應(yīng)當是足以賦予潤滑劑所需緩蝕特性的量。一般說，這些添加劑每一種的含量，當使用時，最高為約20wt％，以潤滑油組合物重量為基準計，在一個實施方案中，為約0.001wt％～約20wt％，在一個實施方案中，為約0.01wt％～約10wt％，以潤滑油組合物重量為基準計。
實施例制備四種完全配制的潤滑劑組合物，比較這些組合物的粘度和撕裂強度性能。每種潤滑劑組合物含有傳統(tǒng)DI整套配方，為潤滑劑組合物的11wt％。DI整套配方含有傳統(tǒng)量的去垢劑、分散劑、抗磨添加劑、摩擦改良劑、消泡劑和抗氧劑。配制物還含有約0.1wt％傾點降低劑、約58～64wt％150溶劑天然油，約12～18wt％600溶劑天然油。樣品1～3具有作為粘度改進劑的市售烯烴共聚物特性。樣品4具有按照本公開內(nèi)容制造的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的特性。
在表中使用如下縮寫VII-粘度指數(shù)改進劑KV-運動粘度CCS-冷起動模擬機MRV-微型旋轉(zhuǎn)粘度計-按照ASTM D4684進行試驗HTHS-高溫高剪切-按照ASTM D-4683、D-4781和D-5481進行試驗。
表1
表2樣品# 1 23 4潤滑劑性能
1HiTEC9386是市購DI整套配方，得自Afton ChemicalCorporation(Richmond，Virginia)2HiTEC672是市購傾點降低劑，得自Afton ChemicalCorporation3HiTEC5748是通過擠出剪切法制造的烯烴共聚物，得自AftonChemieal Corporation4LUBRIZOL 7077是乙烯含量約50wt％的烯烴共聚物，得自Lubrizol Corporation(Wickliffe，Ohio)(表中結(jié)果得自兩批LUBRIZOL 7077的平均值)5PARATONE 8006是乙烯含量約70wt％的烯烴共聚物，得自ChevronOronite Company LLC(Houston，Texas)如上表1和2所見，樣品4為高效粘度改進劑。與樣品1～3比較，樣品4在潤滑劑組合物中的聚合物量最低(為1.32，而樣品1～3為1.38～1.69)。樣品4也具有最高的剪切穩(wěn)定性指數(shù)(SSI)并且通過了MRV試驗和CCS試驗，而樣品3的MRV試驗和粘度損失試驗均失敗?？傊?，樣品4與市購基于乙烯的烯烴共聚物產(chǎn)物相比顯示改進的粘度和剪切強度性能。
為制造按照本公開內(nèi)容的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，將10重量份、由氣相色譜(GPC)測定的數(shù)均分子量為179，192、重均分子量為332，930的乙烯/丙烯共聚物，與90重量份操作油混合。使油和共聚物混合物通過GAULIN均化器循環(huán)1～10次，以提供多分散性小于1.5的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物。
烯烴共聚物在通過均化器0～10次之后的性能示于下表和圖1～3中。圖4～5提供了烯烴共聚物在通過均化器0～10次之后的增稠效率和運動粘度與HiTEC5748和LUBRIZOL 7077(LZ 7077)(分別為樣品6和7)的相同性能之目視比較。所述比較采用1％烯烴共聚物進行，參比油的粘度如表所示。樣品100℃運動粘度通過將1wt％每種樣品溶解在約5厘斯參比油中進行熱量量分析(TGA)來測定(圖4)。
表3
表4
如前表和圖1～5所示，通過使共聚物通過均化器十次或更多次制造的剪切穩(wěn)定共聚物，適合提供滿足剪切穩(wěn)定性指數(shù)(SSI)技術(shù)要求約23(樣品5)的粘度改進劑的條件，其與傳統(tǒng)烯烴共聚物粘度改進劑(樣品6和7)相比，具有顯著高的增稠效率(樣品5)。烯烴共聚物的機械剪切具有附加的好處，即能提供多分散性小于1.5的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物(樣品5，表3)。
在本說明書中許多地方，提出參閱多份美國專利。所有這些列出的文獻均特意完全并入本公開內(nèi)容，就好象完全在本文敘述一樣。
前述實施方案在實施中易于進行重大變更。所以，無意將這些實施方案限制于上文所述特定例子中。相反，上述實施方案均在所附權(quán)利要求書精神和范圍之中，包括按照法律可得的其等價內(nèi)容。
專利權(quán)所有人無意把任何公開的實施方案獻給公眾，在任何公開的改進或變更從字面上看可能不落在權(quán)利要求范圍之內(nèi)的情況下，則認為它們是在等價條款下權(quán)利要求的一部分。
權(quán)利要求
1.一種包含潤滑劑組合物的薄薄膜涂層的潤滑表面，所述潤滑劑組合物包含具有潤滑粘度的基油和約5～約30wt％的添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中的添加劑的量以潤滑劑組合物的總重量為基準計。
2.一種具有運動部件和裝有用于潤滑運動部件的潤滑劑的運動體，所述潤滑劑包含具有潤滑粘度的油和約5～約30wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑中添加劑的量以潤滑劑的總重量為基準計。
3.一種完全配制的潤滑劑組合物，包含具有潤滑粘度的基油組分和約5～約30wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中添加劑的量以潤滑劑組合物的總量為基準計。
4.一種改進潤滑劑組合物粘度指數(shù)的方法，包括使?jié)櫥瑒┙M合物與約5～約30wt％包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的添加劑相混合，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中在潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以潤滑劑組合物的總重量為基準計。
5.一種潤滑劑添加劑濃縮物，包含稀釋劑或載體油和約5～約90wt％添加劑，所述添加劑包含衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以添加劑濃縮物的總重量為基準計。
6.一種潤滑運動體運動部件的方法，該方法包括采用潤滑劑組合物作為用于運動體的一個或多個運動部件的潤滑油，所述潤滑劑組合物含有基油和潤滑劑添加劑，所述潤滑劑添加劑包含稀釋劑或載體油以及衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的一定量的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，以使該潤滑劑組合物含有約5～約30wt％的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下。多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，且其中潤滑劑組合物中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的量以潤滑劑組合物的總量量為基準計。
7.一種潤滑運動部件的方法，包括使運動部件與包含潤滑劑添加劑的潤滑劑組合物接觸，所述潤滑劑添加劑包含稀釋劑或載體油和約5～約95wt％衍生自數(shù)均分子量為約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物，其中剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，其中潤滑劑組含物含有約5～約30wt％添加劑，以潤滑劑組合物總重量為基準計。
全文摘要
一種采用潤滑劑組合物的潤滑劑組合物方法。所述潤滑劑組合物含有潤滑粘度的基油和約5～約30wt％包含衍生自數(shù)均分子量約50,000～約250,000的共聚物的剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的添加劑。剪切穩(wěn)定烯烴共聚物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)為約40以下，多分散性不大于約1.5，增稠效率大于約1.8，其提供粘度指數(shù)改進性能給潤滑劑組合物。
文檔編號C10M143/00GK1749377SQ20051010414
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者S·斯里尼瓦桑, 宋潤秀, J·S·斯特魯克爾, P·格羅科特, P·G·格里芬, A·杜加爾 申請人:雅富頓公司