本發(fā)明涉及一種用于汽車變速器(transmission)的潤滑油組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及一種燃料節(jié)約型的變速器潤滑油組合物，其通過降低粘度同時保持油膜并防止對齒輪齒表面的損傷來減小攪動阻力。另外，本發(fā)明涉及一種用于汽車變速器的潤滑油組合物，其具有低的低溫粘度和優(yōu)異的冬季起動性。
背景技術(shù)：
迄今為止已經(jīng)提出了多種潤滑油組合物。例如，jp2011236407公開了一種具有高粘度指數(shù)并具有減少所用粘度指數(shù)改進劑的量的優(yōu)點的費-托衍生基礎(chǔ)油(ft油)。jp2009520078公開了一種通過混合低粘度ft油與高粘度1類油(溶劑精制礦物油)而獲得的潤滑劑。此外，jp2012193255公開了一種通過混合低粘度礦物油基高度精制油與高粘度溶劑精制礦物油而獲得的齒輪油。
然而，實際情況是，如果考慮應(yīng)用的是汽車變速器，則在現(xiàn)有技術(shù)中不存在將改善所述應(yīng)用中需要的燃料經(jīng)濟性、具有耐負(fù)載性并滿足所有的油膜保持性和低溫粘度特性的潤滑油組合物。為了防止例如在齒輪齒表面上引起的點蝕等疲勞損傷，特別重要的是改善油膜保持性。同時，為了提高齒輪油的耐負(fù)載能力，需要使用化學(xué)活性添加劑，但這樣又將存在其引起金屬腐蝕的問題。
本發(fā)明的目的因此在于提供一種滿足關(guān)于攪動阻力性、油膜保持性和低溫粘度性的所有要求的汽車變速器(尤其是燃料節(jié)約型)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
通過反復(fù)和深入的研究以解決上述問題，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，一種在低粘度gtl基礎(chǔ)油中引入特定量的高粘度1類基礎(chǔ)油并且其中優(yōu)化了化學(xué)活性添加劑的量的潤滑油組合物確實給出所需的性質(zhì)。本發(fā)明人從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明因此提供了一種用于汽車變速器的潤滑油組合物，其特征在于所述潤滑油組合物含有：
(a)作為基礎(chǔ)油，低粘度gtl基礎(chǔ)油(100℃下的運動粘度為2mm2/s至5mm2/s)和
(b)基于潤滑油組合物的總質(zhì)量計，量為2至20質(zhì)量％的高粘度1類基礎(chǔ)油(100℃下的運動粘度為30mm2/s至35mm2/s)，及另外
(c)基于潤滑油組合物的總質(zhì)量計，構(gòu)成粘度指數(shù)改進劑的聚合型化合物的含量為0至1.0質(zhì)量％，
(d)傾點為-50℃或以下，-40℃下的brookfield粘度不高于10,000mpa·s，
(e)作為對在相同條件下測量的聚α烯烴(100℃下的運動粘度為4.0mm2/s)的油膜厚度的比率，60℃和3.0m/s下的ehd油膜厚度不小于15％，
(f)100℃下的運動粘度為4mm2/s至6mm2/s，和
(g)40℃下的運動粘度為20mm2/s至30mm2/s。
本發(fā)明還提供了一種制造用于汽車變速器的潤滑油組合物的方法，其特征在于所述潤滑油組合物含有：
(a)作為基礎(chǔ)油，低粘度gtl基礎(chǔ)油(100℃下的運動粘度為2mm2/s至5mm2/s)和
(b)基于潤滑油組合物的總質(zhì)量計，量為2至20質(zhì)量％的高粘度1類基礎(chǔ)油(100℃下的運動粘度為30mm2/s至35mm2/s)，及另外
(c)基于潤滑油組合物的總質(zhì)量計，構(gòu)成粘度指數(shù)改進劑的聚合型化合物的含量為0至1.0質(zhì)量％，
(d)傾點為-50℃或以下，-40℃下的brookfield粘度不高于10,000mpa·s，
(e)作為對在相同條件下測量的聚α烯烴(100℃下的運動粘度為4.0mm2/s)的油膜厚度的比率，60℃和3.0m/s下的ehd油膜厚度不小于15％，
(f)100℃下的運動粘度為4mm2/s至6mm2/s，和
(g)40℃下的運動粘度為20mm2/s至30mm2/s。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種用于汽車變速器中的潤滑油組合物，其為用于燃料經(jīng)濟型汽車變速器中的潤滑油組合物，其通過降低粘度同時保持油膜、防止對齒輪齒表面的損傷(疲勞損傷)來減小攪動阻力，并且其具有低的低溫粘度和優(yōu)異的冬季起動性。
具體實施方式
本發(fā)明實施方案涉及的用于汽車變速器的潤滑油組合物為與低粘度gtl基礎(chǔ)油共混的高粘度1類基礎(chǔ)油。其實施方案涉及的用于汽車變速器的潤滑油組合物將在下文從其具體組分、共混物中各組分的量、物理性質(zhì)和應(yīng)用方面更詳細(xì)地說明，但本發(fā)明決不限于這些。
gtl基礎(chǔ)油指的是通過以下做法得到的潤滑基礎(chǔ)油：使用通過gtl(氣-液)技術(shù)由天然氣合成的原料co和h2依靠費-托合成工藝產(chǎn)生液化烴，然后對所述液化烴進行加氫處理和加氫異構(gòu)化，并且如果需要的話，應(yīng)用催化劑或溶劑脫蠟。與從原油精制的礦物油基礎(chǔ)油相比，所述基礎(chǔ)油具有極低的硫含量和芳烴含量并且石蠟組分比率極高，使得其具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性并且蒸發(fā)損失非常小，這意味著其是本發(fā)明的基礎(chǔ)油的理想選擇。低粘度gtl基礎(chǔ)油的粘度特性沒有特別限制。
本發(fā)明的基礎(chǔ)油為低粘度gtl基礎(chǔ)油，其制備為使得在所述gtl基礎(chǔ)油中所述低粘度gtl基礎(chǔ)油在100℃下的運動粘度變?yōu)?至5mm2/s。低粘度gtl基礎(chǔ)油可單獨使用或以其多種的混合物使用。所述運動粘度優(yōu)選為2.5至4.5mm2/s，但更優(yōu)選為2.7至4.2mm2/s。如果100℃下的運動粘度低于2mm2/s，則為了得到上述(f)中提及的潤滑油組合物運動粘度，將需要使用大量的粘度指數(shù)改進劑，在此情況下必須考慮剪切穩(wěn)定性的劣化。另一方面，如果100℃下的運動粘度為5mm2/s以上，則將難以得到上述(f)中提及的潤滑油組合物的運動粘度。另外，40℃下的運動粘度應(yīng)為2至680mm2/s，但更優(yōu)選為5至120mm2/s。通常，總硫含量還應(yīng)低于10ppm，總氮含量低于1ppm。作為這樣的商業(yè)gtl基礎(chǔ)油產(chǎn)品的實例，可提及shellxhvi(注冊商標(biāo))。
1類基礎(chǔ)油包括例如通過對從原油的常壓蒸餾獲得的潤滑油餾分應(yīng)用精制技術(shù)如溶劑精制、加氫精制或脫蠟的合適組合獲得的石蠟礦物油。粘度指數(shù)優(yōu)選為80至120，但更優(yōu)選為90至110。
所述高粘度1類基礎(chǔ)油在100℃下的運動粘度為30至35mm2/s，但優(yōu)選為30.5至33.5mm2/s。如果100℃下的運動粘度低于30mm2/s，則將不可能保持足夠的油膜厚度并且這將導(dǎo)致潤滑性的劣化。另一方面，如果100℃下的運動粘度高于35mm2/s，則低溫特性會劣化。此外，最好總硫含量低于1.5質(zhì)量％、優(yōu)選低于1.3質(zhì)量％。
本發(fā)明中可以包括除上述基礎(chǔ)油之外的基礎(chǔ)油，只要它們不損害本發(fā)明的有效性即可。
本發(fā)明中可以使用磷基添加劑。對于這樣的磷基添加劑，可以使用通常用作潤滑油的磷基添加劑的任何化合物，但給出具體實例的話，可以使用磷酸單酯、磷酸二酯、磷酸三酯、亞磷酸單酯、亞磷酸二酯、亞磷酸三酯以及胺或烷醇胺與這些酯的鹽。金屬磷酸鹽、特別是二硫代磷酸鋅優(yōu)選作為極壓添加劑。二硫代磷酸鋅的一個實例由下述通式(1)中所示的化合物表示。
上述通式(1)中的r1、r2、r3和r4各自表示碳數(shù)為1至24的烴基。這些烴基理想地為具有1至24個碳的直鏈或支鏈烷基、具有3至24個碳的直鏈或支鏈烯基、具有5至13個碳的環(huán)烷基或直鏈或支鏈烷基環(huán)烷基、具有6至18個碳的芳基或直鏈或支鏈烷基芳基和具有7至19個碳的芳基烷基中的任一種。另外，烷基和烯基可以是伯基、仲基或叔基中的任一種。
作為前述二硫代磷酸鋅的理想具體實例，可提及二異丙基二硫代磷酸鋅、二異丁基二硫代磷酸鋅、二仲丁基二硫代磷酸鋅、二仲戊基二硫代磷酸鋅、二正己基二硫代磷酸鋅、二仲己基二硫代磷酸鋅、二辛基二硫代磷酸鋅、二-2-乙基己基二硫代磷酸鋅、二正癸基二硫代磷酸鋅、二正十二烷基二硫代磷酸鋅、二異十三烷基二硫代磷酸鋅或構(gòu)成它們中的任何的組合的混合物。這些磷基添加劑可以單獨使用或者可以以它們中兩者或更多者的組合使用。
必要時，本發(fā)明的潤滑油組合物可含有抗氧化劑、無灰分散劑、金屬清洗劑、摩擦改進劑、防銹劑、腐蝕抑制劑、消泡劑等。還可以使用其中上述添加劑已被包裝以用于汽車變速器中的添加劑包，并且還可以與包一起使用上述添加劑。
然而，本發(fā)明的潤滑油組合物理想地不應(yīng)含有大分子聚合物化合物作為粘度指數(shù)改進劑。作為這種情況下的粘度指數(shù)改進劑的實例，可提及聚甲基丙烯酸酯和烯烴共聚物，如作為非分散劑型粘度指數(shù)改進劑的乙烯/丙二醇共聚物或苯乙烯/二烯共聚物，以及通過它們與含氮單體的共聚獲得的那些分散劑型粘度指數(shù)改進劑。粘度指數(shù)改進劑的增稠效果或粘度指數(shù)增量通常隨其分子量而增加。然而，隨著粘度指數(shù)改進劑的分子量增大，剪切穩(wěn)定性將降低，導(dǎo)致粘度降低。
下面對本發(fā)明的潤滑油組合物的共混進行詳細(xì)說明。
基礎(chǔ)油以相對于潤滑油組合物的總質(zhì)量(100質(zhì)量％)而言優(yōu)選70至98質(zhì)量％、但更優(yōu)選80至95質(zhì)量％引入。
低粘度gtl基礎(chǔ)油以相對于潤滑油組合物的總質(zhì)量(100質(zhì)量％)而言優(yōu)選50至96質(zhì)量％、但更優(yōu)選60至93質(zhì)量％引入。
高粘度1類基礎(chǔ)油以相對于潤滑油組合物的總質(zhì)量(100質(zhì)量％)而言2至20質(zhì)量％、但優(yōu)選2至15質(zhì)量％、更優(yōu)選2至10質(zhì)量％引入。如果其超過20質(zhì)量％，則brookfield粘度將超過10,000mpa·s，使得粘滯阻力變得非常大，招致燃料消耗的劣化。如果其低于2質(zhì)量％，則將不能得到足夠的油膜厚度，潤滑性將受損。
以總組合物中的量計，磷基添加劑的磷含量為0.10至0.20質(zhì)量％。優(yōu)選0.12至0.18質(zhì)量％。如果共混物中的量低于0.10，則摩擦系數(shù)將增大，齒輪變速將不能平穩(wěn)地實現(xiàn)。另外，不能保持齒輪油的耐負(fù)載能力水平。但如果其添加超過0.20質(zhì)量％，則會顧慮腐蝕磨損，并且由于摩擦系數(shù)減小太多，故存在在齒輪變速過程中可能同步發(fā)生問題的風(fēng)險。
共混物中粘度指數(shù)改進劑的量不大于1.0質(zhì)量％，但優(yōu)選不大于0.5質(zhì)量％，更優(yōu)選0質(zhì)量％。如果粘度指數(shù)改進劑超過1.0質(zhì)量％，則剪切穩(wěn)定性將降低，甚至變得比初始粘度更低，使得不可能保持油膜厚度。
下面給出構(gòu)成本發(fā)明的組分的相互共混比的描述。
低粘度gtl基礎(chǔ)油和高粘度1類基礎(chǔ)油就其質(zhì)量而言的共混比優(yōu)選為低粘度gtl基礎(chǔ)油∶高粘度1類基礎(chǔ)油＝1∶0.01至1∶0.30，但更優(yōu)選1∶0.02至1∶0.27。
接下來詳細(xì)描述本發(fā)明的潤滑油組合物的性質(zhì)。
根據(jù)jisk2269所測得，傾點為-50℃或更低。如果其高于-50℃，則當(dāng)所述潤滑油組合物被用于在寒冷地區(qū)使用的車輛中時，潤滑油將不具有保持足夠的流動特性所需的性能。
根據(jù)din51398在-40℃下測得的brookfield粘度不高于10,000mpa·s。優(yōu)選地，組合物的-40℃brookfield粘度應(yīng)低于9000mpa·s，更優(yōu)選低于8000mpa·s。當(dāng)所述潤滑油組合物被用于在低溫環(huán)境如寒冷地區(qū)中使用的車輛中時，如果-40℃下的bf粘度高于10,000mpa·s，則潤滑油的攪動過程中的粘滯阻力將大大增加，導(dǎo)致燃料消耗的劣化。
作為對在相同條件下測量的聚α烯烴(100℃下的粘度為4.0mm2/s)的油膜厚度的比例，60℃和3.0m/s下的ehd油膜厚度(使用pcsinstrumentsltd.所制造的ehd油膜測量裝置)不小于15％，但優(yōu)選不小于16％。在這種情況下，油膜厚度指的是在彈性流體動力潤滑區(qū)中的摩擦實體之間形成的潤滑油膜的厚度。如果油膜厚，則可以防止金屬與金屬之間的接觸，使得磨損被抑制并且還可以延長疲勞壽命。另一方面，如果膜太薄，即油膜厚度小于15％，則不能充分地抑制磨損，故疲勞壽命也縮短。
根據(jù)astmd445所測得在100℃下的運動粘度為4mm2/s至6mm2/s，但優(yōu)選4.5mm2/s至5.5mm2/s。如果100℃運動粘度低于4mm2/s，則與金屬接觸的比例將增大，并且由于摩擦阻力的增大，需要考慮燃料消耗效率的劣化。另一方面，如果100℃運動粘度超過6mm2/s，則由于攪動阻力的增大，效果將是燃料消耗的劣化。
根據(jù)astmd445所測得在40℃下的運動粘度為20mm2/s至30mm2/s，但優(yōu)選22mm2/s至28mm2/s。如果40℃運動粘度低于20mm2/s，則與金屬接觸的比例將增大，并且由于摩擦阻力的增大，需要考慮燃料消耗效率的劣化。另一方面，如果40℃運動粘度超過30mm2/s，則由于攪動阻力的增大，效果將是燃料消耗的劣化。
注滿實際的汽車并評價換檔操作。如果可以正常操作，則評價為o。如果在換檔過程中難以掛檔或脫檔，則評價為x。
如果摩擦改進劑如磷基添加劑的添加量太小，則摩擦系數(shù)將增大并且從而出現(xiàn)齒輪錐和同步環(huán)變得難以分離以及粘性扭矩(sticktorque)的現(xiàn)象。結(jié)果是在換檔過程中存在齒輪難以脫開的感覺。如果添加的量太大，則摩擦系數(shù)將減小，齒輪錐和同步環(huán)將滑動并一起變得不符合要求，使得難以掛檔。
本發(fā)明的潤滑油組合物用于汽車變速器(齒輪裝置、cvt、at、mt、dct、diff等)。特別地，本發(fā)明的潤滑油組合物適合于燃料高效的變速器油。
本發(fā)明的新發(fā)現(xiàn)在于通過在低粘度gtl基礎(chǔ)油中混合指定量的高粘度1類基礎(chǔ)油而在不添加粘度指數(shù)改進劑的情況下取得優(yōu)異的低溫性能和耐久性的雙重意義。因為這里的gtl基礎(chǔ)油與屬于2類或3類的常規(guī)高度精制基礎(chǔ)油相比具有高的粘度指數(shù)，故即便不使用粘度指數(shù)改進劑也可以獲得高粘度指數(shù)的潤滑油。結(jié)果是可以增大基礎(chǔ)油自身的粘度并因此在被潤滑表面上保持厚的油膜，且金屬接觸點如齒輪齒表面處的硬件保護得到極大改善。這里的粘度指數(shù)改進劑為高聚物。因此，如果齒輪齒表面等受到反復(fù)剪切，則發(fā)生高聚物的機械剪切且粘度降低，使得齒輪齒的疲勞耐久性進一步變壞。使用本發(fā)明的潤滑油組合物，可以將由于低粘度而產(chǎn)生的燃料經(jīng)濟性與由于防止對齒輪齒表面的損傷而產(chǎn)生的耐久性結(jié)合在一起。
下面通過實施方案的實施例和對比例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明決不受這些實施例的限制。
實施方案的實施例1至10和對比例1至10中使用的原料如下：
基礎(chǔ)油a：通過費-托方法合成的gtl(氣-液)基礎(chǔ)油，屬于2類或3類，并使用不同粘度的共混組分的混合物，以便組合物的100℃下運動粘度為5mm2/s(商品名shellxhvi，由showashellltd.制造)。
基礎(chǔ)油b：高度精制的礦物油，屬于2類或3類，并使用不同粘度的共混組分的混合物，以便組合物的100℃下運動粘度為5mm2/s(商品名yubase，由sklubricants制造)。
基礎(chǔ)油c：聚α烯烴，屬于4類，其中在100℃下的運動粘度為4.1mm2/s并且粘度指數(shù)為128。
基礎(chǔ)油d：石蠟基礦物油，通過原油的精制獲得，屬于1類，其中在100℃下的運動粘度為32.5mm2/s并且粘度指數(shù)為97。
基礎(chǔ)油e：聚α烯烴，其中在100℃下的運動粘度為40mm2/s并且粘度指數(shù)為180。
添加劑a：zn基gl-4添加劑包
添加劑b：磷基fm添加劑包
添加劑c：pma基粘度指數(shù)改進劑
通過以表1和2中示出的共混比例混合并攪拌各種組分，獲得實施方案的實施例1和對比例1至10的潤滑油組合物。
對使用上面給出的原料組成和制造方法制得的潤滑油組合物測量100℃和40℃運動粘度、粘度指數(shù)、傾點、brookfield粘度、krl剪切穩(wěn)定性和ehd油膜厚度。結(jié)果示于表1和2中。