一種齒輪油組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種齒輪油組合物，包括：A>低堿值清凈劑，占組合物總質量的0.1-2.0%；所述低堿值清凈劑的制備方法包括：將有機硫膦酸、堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、烷基水楊酸與無機酸和/或芳基羧酸促進劑同時或先后發(fā)生皂化反應，收集產物；B>含硫極壓抗磨劑，占組合物總質量的1.0-4.0%；C>抗氧化劑，占組合物總質量的0.2-2.0%；D>ZDDP抗氧抗腐劑，占組合物總質量的0.05-1.0%；E>油性劑，占組合物總質量的0.2-1.2%；F>潤滑基礎油，構成組合物的主要成分。本發(fā)明的齒輪油組合物加劑量低，而且磷含量低，具有較低的腐蝕性、較好的極壓性、抗磨性，是一種性能優(yōu)良的潤滑油組合物，符合潤滑油低排放、環(huán)境友好的要求。
【專利說明】一種齒輪油組合物
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪油組合物，特別涉及一種適用于高速沖擊負荷、高速低扭矩和低速高扭矩工況下使用的車輛齒輪油。
【背景技術】
[0002]汽車的傳動機構和轉向機構，如變速器、轉向器、后橋齒輪箱傳動均需要齒輪油。車輛齒輪油的作用在于降低齒輪傳動部件的磨損，降低因摩擦而造成的功率損失，冷卻散熱，防止齒輪部件的腐蝕與生銹，減少噪聲、振動和齒輪之間的沖擊。性能優(yōu)良的車輛齒輪油應該具有良好的潤滑性和極壓抗磨性、 良好的低溫性和粘溫性、良好的熱氧化安定性和防銹性。
[0003]因此，在研發(fā)車輛齒輪油時為滿足以上要求，應該全面考慮，選擇具有各種性能的添加劑將其調配。好的添加劑配方除了能充分發(fā)揮自身的功能外，還能使得添加劑分子之間在潤滑油中彼此復合作用，彌補性能上的缺陷，或者是增強已有的性能，以達到添加劑的協(xié)和作用。
[0004]傳統(tǒng)的車輛齒輪油添加劑配方以硫-磷-硼-氮型添加劑為主，含硫化合物生成的表面膜在高速沖擊下表現(xiàn)出很高的極壓性，但在低速高扭矩條件下卻失效；而含磷化合物生成的表面膜在低速高扭矩工況下極壓性最好，而在高速沖擊條件下的性能很差，其中含磷劑的選擇是配方的關鍵。目前有許多關于齒輪油組合物的研究報道。
[0005]專利CN 1203261A公開了一種通用齒輪油復合劑的組合物。該復合劑由硫化烯烴、硫磷酸復酯胺鹽、硼化硫代磷酸酯胺鹽、脂肪酸胺鹽、磺酸鹽等齒輪油添加劑以一定的配比調配而成。該發(fā)明使用兩種含磷的添加劑復配，調配的產品在重負荷車輛齒輪油中的最低加量為4.8m%。
[0006]CN 1203262A提供了一種齒輪潤滑油添加劑組合物，是一種用于載貨車和公共汽車手動變速箱和后驅動橋的齒輪潤滑油的添加劑配方或復合劑。它包括(A)至少20%(重)的礦物油；(B)至少一種含硫極壓、抗磨損劑；(C)至少一種含磷極壓、抗磨損劑；(D)至少一種油性劑；(E)至少一種清凈分散劑；(F)至少一種金屬鈍化劑和/或抗氧劑。將上述添加劑組合物加入中粘度指數(shù)基礎油或高粘度指數(shù)基礎油，或合成基礎油，或前述基礎油的混合物中，可以制備相當于API MT-1規(guī)格手動變速箱油和中負荷車輛齒輪油(超APIGL-4)。
[0007]CN 1280240A提供了一種齒輪油組合物，該齒輪油組合物具有良好的極壓性兼具低溫流動性和剪切安定性，且具有較好的抗腐蝕性和氧化安定性。所述齒輪油組合物的特征在于:粘度指數(shù)大于等于110的潤滑油基礎油(A)中含有:以磷元素質量計為0.05~0.5質量％的從亞磷酸酯和磷酸酯所組成的族群中選擇的至少一種磷系極壓劑(B)、0.005~0.2質量％的氮系抗腐蝕劑(C-1)、0.005~0.2質量％的氮?硫系抗腐蝕劑(C-2)、I~10質量％的作為粘度指數(shù)改進劑的乙烯-A-烯烴共聚物(D)、以及以鋅元素質量計為0.02~0.2質量％的二烷基二硫代磷酸鋅(E)而形成的，且硫成分小于等于1.4質量％。[0008]CN 1403551A提供了一種齒輪潤滑油添加劑組合物，它包括(A) —定量的礦物油和(B)至少一種含硫的極壓添加劑；(C)至少一種含磷的抗磨添加劑；(D)至少一種防銹添加劑；(E)至少一種摩擦改進劑；(F)至少一種抗氧劑或金屬鈍化劑。將上述添加劑組合物按4.5~4.8%(質量)加入到基礎油中，可制備達到GB 13895-92 (API GL-5)規(guī)格指標的車輛齒輪油。
[0009]CN1727459A介紹一種通用齒輪油組合物，包括:(a)礦物潤滑油、合成潤滑油或其混合物；(b)至少一種粘度指數(shù)改進劑和/或降凝劑；(C)至少一種選自硫化烯烴、二硫化二芐、烷基多硫化物、硫化油脂的含硫極壓劑；(d)至少一種選自硫磷酸含氮衍生物、硫代磷酸復酯胺鹽、硫代磷酸三苯酯、亞磷酸二正丁酯、磷酸三甲酚酯、亞磷酸二異丁酯的含磷抗磨劑；(e)磷酸酯型多效劑； (f) 1-羥基乙叉-1，1-二膦酸酯油性劑；(g)至少一種苯三唑型或噻二唑型金屬減活劑和/或磺酸鹽型防銹劑。該組合物具有優(yōu)良的極壓抗磨性、熱氧化安定性、防腐防銹性及抗泡沫等性能，可滿足不同粘度等級和不同規(guī)格的車輛齒輪油和工業(yè)齒輪油的使用要求。
[0010]CN 101298576A提供了一種齒輪潤滑油添加劑組合物，它包括(A) —定量的礦物油和(B)至少一種含硫的極壓添加劑；(C)至少一種含磷的抗磨添加劑；(D)至少一種防銹添加劑；(E)至少一種摩擦改進劑；(F)至少一種金屬鈍化劑。將上述添加劑組合物按
3.8~4.5WT%加入到基礎油中，可制備達到GB13895-92 (API GL-5)規(guī)格指標的車輛齒輪油。添加劑組合物按0.6~1.2WT%加入到基礎油中，可制備達到GB5903-95規(guī)格指標的工業(yè)齒輪油。
[0011]US 5942470公開了齒輪油組合物，包括至少一種油溶性磷酸偏酯的胺鹽，一種油溶性琥珀酰亞胺，至少一種羧酸胺鹽，至少一種無灰分散劑，無價的膦酸三羥基酯。
[0012]以上添加劑配方中為保證齒輪油具有較好的抗磨性，使用的磷化合物較多，帶來的問題是；由于含磷化合物的熱穩(wěn)定性不好，為保證齒輪油在使用過程中磷含量不會降低，在配方加入較多的含磷化合物，這樣會使得齒輪油的腐蝕性及添加劑成本增加，而且，潤滑油磷含量過高不利于后處理而造成環(huán)保的壓力。
[0013]專利CN 1371964介紹了磷含量較低的潤滑油組合物，是通過混合一種基礎油、一種熱穩(wěn)定的含磷抗磨添加劑和一種不含金屬的含硫極壓添加劑得到滿足GL-5規(guī)格的齒輪油；其中，熱穩(wěn)定的含磷抗磨添加劑的含量足以為該配制的齒輪油提供100-350ppm的磷，不含金屬的含硫極壓添加劑的含量足以為該配制的齒輪油提供至少1000Oppm的硫，并且該配制的齒輪油含有350ppm的磷。與以前配方相比，雖然磷含磷已經(jīng)有所降低，但是仍然較聞。

【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明提供了一種齒輪油組合物。
[0015]本發(fā)明齒輪油組合物包括:
[0016]A>低堿值清凈劑，占組合物總質量的0.1-2.0% ；
[0017]所述低堿值清凈劑的制備方法包括:將有機硫膦酸、堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、烷基水楊酸與無機酸和/或芳基羧酸促進劑同時或先后發(fā)生皂化反應，收集產物；[0018]B>含硫極壓抗磨劑，占組合物總質量的1.0-4.0% ；
[0019]O抗氧化劑，占組合物總質量的0.2-2.0% ；
[0020]D>ZDDP抗氧抗腐劑，占組合物總質量的0.05-1.0% ；
[0021]E>油性劑，占組合物總質量的0.2-1.2% ；
[0022]F〉潤滑基礎油，構成組合物的主要成分。
[0023]在制備組分A清凈劑時，所述有機硫膦酸的結構為:
[0024]
【權利要求】
1.一種齒輪油組合物，包括: A>低堿值清凈劑，占組合物總質量的0.1-2.0% ； 所述低堿值清凈劑的制備方法包括:將有機硫膦酸、堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、烷基水楊酸與無機酸和/或芳基羧酸促進劑同時或先后發(fā)生皂化反應，收集產物； B〉含硫極壓抗磨劑，占組合物總質量的1.0-4.0% ； O抗氧化劑，占組合物總質量的0.2-2.0% ； D>ZDDP抗氧抗腐劑，占組合物總質量的0.05-1.0% ； E>油性劑，占組合物總質量的0.2-1.2% ； F〉潤滑基礎油，構成組合物的主要成分。
2.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述有機硫膦酸的結構為:
3.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述的堿金屬和/或堿土金屬的氧化物選自氧化鈣、氧化鎂、氧化鍶和氧化鋇中的一種或多種。
4.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述烷基水楊酸的結構為:

5.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述無機酸促進劑可以選用硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸中的一種或多種；所述芳基羧酸促進劑包括芳基一元酸和/或芳基二元酸，所述的芳基是苯基和/或萘基。
6.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述芳基羧酸選用苯甲酸、萘甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰萘二甲酸、間萘二甲酸和對萘二甲酸中的一種或多種。
7.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，當有機硫膦酸、堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、烷基水楊酸與無機酸和/或芳基羧酸促進劑同時發(fā)生皂化反應時，所述有機硫膦酸和烷基水楊酸之間的摩爾比是1:10-10:1 ; 所述有機硫膦酸和所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物之間的摩爾比為1:0.2-1:10 ；所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物與水的摩爾比是1:0.5-1:10 ;所述無機酸和/或芳基羧酸促進劑占有機硫膦酸和烷基水楊酸質量之和的0.1-10%。
8.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述反應的溫度為2(T200°C，所述反應的時間為l_20h。
9.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述有機硫膦酸、堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、烷基水楊酸和無機酸和/或芳基羧酸促進劑先后發(fā)生皂化反應是按以下步驟進行: 1)將有機硫膦酸與堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水發(fā)生皂化反應； 2)將步驟(1)產物與烷基水楊酸反應，然后加入堿金屬和/或堿土金屬的氧化物、水、無機酸和/或芳基羧酸促進劑進一步發(fā)生皂化反應，收集產物。
10.按照權利要求9所述的組合物，其特征在于，步驟(1)中所述有機硫膦酸與步驟(I)中所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物之間的摩爾比為1:0.2-1:5，步驟(1)中所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物與步驟⑴中水的摩爾比是1:0.5-1:10，優(yōu)選1:0.8-1:5，最優(yōu)選 1:1-1:3。
11.按照權利要求10所述的組合物，其特征在于，步驟(1)中所述皂化反應的溫度為2(T200°C，所述皂化反應的時間為l_20h。
12.按照權利要求11所述的組合物，其特征在于，步驟(2)中所述烷基水楊酸與步驟(1)中所述有機硫膦酸之間的摩爾比為1:10-10:1，步驟⑴產物與烷基水楊酸反應的溫度為20-200°C，反應的時間為5-50分鐘。
13.按照權利要求12所述的組合物，其特征在于，步驟(2)中所述烷基水楊酸與步驟(2)中所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物之間的摩爾比在1:0.2-1:2之間，步驟⑵中所述堿金屬和/或堿土金屬的氧化物與步驟⑵中水的摩爾比是1:0.5-1:10，步驟⑵中所述無機酸和/或芳基羧酸促進劑占有機硫膦酸和烷基水楊酸質量之和的0.1-10%。
14.按照權利要求13所述的組合物，其特征在于，步驟(2)中所述皂化反應的溫度為20-200°C，反應時間為1-10小時。
15.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述皂化反應中加入溶劑，所述溶劑為餾程在80-200°C之間的烴類溶劑，所述溶劑的加入量為有機硫膦酸質量的30-250%。
16.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，在所述皂化反應中或皂化反應后加入稀釋油，所述稀釋油是100°C運動粘度為2-10mm2/s的API 1、I1、II1、IV和V類潤滑基礎中的一種或多種，所述稀釋油的加入量為有機硫膦酸和烷基水楊酸質量之和的10-150%。
17.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述低堿值清凈劑占組合物總質量的0.3-1.0%。
18.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述含硫極壓抗磨劑選自硫化異丁烯、硫化鯨魚油、二硫化二芐和烷基多硫化物中的一種或多種，占組合物總質量的1.5-3.5%。
19.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述抗氧化劑選自胺型、硫代氨基甲酸酯型、酚型抗氧劑中的一種或多種，占組合物總質量的0.3-1.5%。
20.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述油性劑選自脂肪酸多元醇酯、二聚酸、脂肪醇和脂肪胺中的一種或多種，占組合物總質量的0.3-1.0%。
21.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述潤滑基礎油為API1、I1、II1、IV和V類潤滑基礎油中的一種或多種，優(yōu)選API 1、I1、III類潤滑基礎油，最優(yōu)選API I1、III類潤滑基礎油。
22.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物中加入防銹劑，占組合物總質量的0.1-0.8%。
23.按照權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物中加入降凝劑，所述降凝劑選自聚α烯烴、聚甲基丙烯酸酯和富馬酸酯中的一種或多種，其加入量為組合物總質量的 0.1-2%。`
【文檔編號】C10M137/14GK103725351SQ201210390219
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權日:2012年10月15日
【發(fā)明者】劉依農, 段慶華, 張耀 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院