專利名稱:供金屬潤(rùn)滑用的特壓添加劑的制作方法
本發(fā)明主要涉及潤(rùn)滑添加劑領(lǐng)域，確切地講，是介紹一種(耐)特壓添加劑，該添加劑適于加入機(jī)油及其它潤(rùn)滑劑中。
我們已知某些氯基化合物，如稱作氯化石臘的石臘烴化合物的氯衍生物，可用做潤(rùn)滑添加劑，以改善特壓條件下潤(rùn)滑添加劑的性能。在正常潤(rùn)滑條件下，兩金屬表面由一層潤(rùn)滑劑薄膜將其分開(kāi)，以盡量減少摩擦力。但在兩金屬表面處于特壓條件時(shí)，在二者的接觸部位，所有液體潤(rùn)滑劑都被擠出。然而，我們發(fā)現(xiàn)，加入如氯化石臘這樣的(耐)特壓添加劑后，兩表面間產(chǎn)生的熱能引起添加劑中的氯原子釋放出來(lái)，與表面金屬結(jié)合，形成氯化物，如與鐵結(jié)合，則產(chǎn)生氯化鐵。這層氯化物表面涂層，其摩擦系數(shù)與未經(jīng)潤(rùn)滑的金屬表面的摩擦系數(shù)比起來(lái)要小得多。氯化鐵表面涂層旨在填充兩表面間的凹陷部位，導(dǎo)致在相互作用處產(chǎn)生較光滑的表面，以及減小摩擦力和損耗。
氯化石臘已作為(耐)特壓添加劑在諸如金屬加工業(yè)中得到應(yīng)用。但由于氯化石臘的腐蝕性，它不適于內(nèi)燃機(jī)或其它對(duì)腐蝕敏感領(lǐng)域的應(yīng)用。在加熱條件下，氯化石臘可釋放出具有腐蝕性的鹽酸。
本發(fā)明提供一種(耐)特壓添加劑，該劑主要由氯化石臘組成，但腐蝕性較低。因此它適用作內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑劑或其它必須避免腐蝕之處。
依照本發(fā)明之一，可提供一種(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑，它包含大量氯化石臘和少量堿土金屬磺酸鹽(最好選用磺酸鈣或磺酸鋇)。用含有或不含礦物油精的礦物油做添加劑的基礎(chǔ)油，再加入一種溶劑以延長(zhǎng)產(chǎn)品的貯存壽命。一方面，本發(fā)明的添加劑包含30～70%(容積)的氯化石臘和0.5～10%(容積)的磺酸鈣;另一方面，該添加劑包含約51.5%(容積)的氯化石臘，約31%(容積)的溶劑，約15.5%(容積)的礦物油，約1%(容積)的礦物油精以及約1%(容積)的磺酸鈣。依照本發(fā)明，還可提供一種適用于作為內(nèi)燃機(jī)馬達(dá)油的潤(rùn)滑劑，也就是用一份上述(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑加至10～30份的標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)油之中。依照本發(fā)明的最佳方案，是把約1份(耐)特壓添加劑加至20份標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)油中即可制成。同樣根據(jù)這項(xiàng)發(fā)明。將上述(耐)特壓添加劑加至各種潤(rùn)滑脂、液壓油、潤(rùn)滑切削油、齒輪箱油、自動(dòng)傳動(dòng)潤(rùn)滑液、空調(diào)制冷劑或滲透油中，以改善它們?cè)谔貕簵l件下的性能。依照本發(fā)明，(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑還可加至汽油或柴油燃料調(diào)節(jié)劑中，以提供一種改良的汽油或柴油燃料調(diào)節(jié)劑。
依照本發(fā)明，還提供了生產(chǎn)潤(rùn)滑劑(耐)特壓添加劑的方法，該方法包括下列步驟1)把約占最終產(chǎn)物容積51.5%的氯化石臘與約占最終產(chǎn)物容積15.5%的一種基礎(chǔ)潤(rùn)滑油混合。
2)把約占最終產(chǎn)物1%(容積)的磺酸鈣與約占最終產(chǎn)物1%(容積)的礦物油精混合;
3)把氯化石臘/礦物油混合物與磺酸鈣/礦物油精混合物以及約31%(容積)的溶劑混合。
這一分溶劑可以部份地與最初的石臘/礦物油混合物混合。
本發(fā)明中選用的最佳氯化石臘由C-I-L公司出售，商標(biāo)名為CERECLOR 63L，其分子簡(jiǎn)式為C15.5H26.8Cl16.31。已知該產(chǎn)物與鋼接觸時(shí)，具有輕度腐蝕性，并分解成鹽酸和氯化氫。其它級(jí)別的CERECLOR也適用。將約占最終產(chǎn)物51.5%(容積)的氯化石臘添加劑與約15.4%(容積)的一種基礎(chǔ)礦物油慢速完全混合，以避免產(chǎn)生泡沫。將該混合物加熱至約150°F，以促進(jìn)混合過(guò)程和防止組分后來(lái)發(fā)生分離。最好選用Shell Canada Limited，(加拿大殼牌有限公司)出售，商標(biāo)名為VITREA №220的礦物油。接著，將磺酸鈣與礦物油精分別混合。理想的組合是約占最終產(chǎn)物1%(容積)的磺酸鈣添加劑和約1%(容積)的礦物油精。優(yōu)選的磺酸鈣是由Lubrizol公司出售、商標(biāo)名為L(zhǎng)UBRIZOL 78的磺酸鈣。該產(chǎn)物系強(qiáng)堿性磺酸鈣，硫代-β-萘酚(TBN)值約為400，含鈣的重量占15.0～16.0%，硫的重量占1.25～1.8%。以加拿大殼牌有限公司出售、商標(biāo)名為SHELL SOL。的礦物油精產(chǎn)品較好，其組成為89～94%(容積)的飽和物、6～15%(容積)的芳香族化合物、及最多不過(guò)0.1%(容積)的硫組成。
然后將磺酸鈣/礦物油精混合物與氯化石臘/礦物油混合物混合，芳烴溶劑的量為占最終產(chǎn)物的約30.9%(容積)。溶劑的作用旨在使得該混合物變稀薄，因此可延長(zhǎng)產(chǎn)物的貯藏壽命，這樣石臘可以在懸浮液中保留較長(zhǎng)時(shí)間而不致出現(xiàn)分層。加拿大殼牌有限公司出售、商標(biāo)名為CYCLO-SOL 53的芳烴溶劑較為適用。為了掩蓋油和溶劑的氣味，可加入少量工業(yè)香料，例如由FELTON國(guó)際公司出售的Felton Solvent Mask C＃962，加入香料的量為每45加倫氯化石臘中可加入一升。也可將部分溶劑加入最初的CERECLOR/礦物油混合物中。
混合時(shí)應(yīng)該不使產(chǎn)物出現(xiàn)泡沫。再者，可加溫到約150°F時(shí)混合各組份，以防止組份的結(jié)晶和沉積。如此混合后的最終產(chǎn)物即本項(xiàng)發(fā)明的(耐)特壓添加劑。
對(duì)本發(fā)明潤(rùn)滑添加劑樣品作了如下分析。由于氯化石臘的等級(jí)及各組份的比例不同，這些指標(biāo)的數(shù)值也隨之而變化。
比重@70°F(21.1℃) 1.15。
傾點(diǎn) -27°F(-32.8℃)粘度@40℃ 72.9賽波特通用粘度計(jì)流出秒數(shù)(SUS)(13.8里沲)粘度@100℃ 37.5賽波特通用粘度計(jì)流出秒數(shù)(SUS)(3.41里沲)。
閃點(diǎn)(PMCC) 108°F(42.2℃)TBN(ASTM D2896) 6.73銅板腐蝕試驗(yàn)(ASTM D130)1小時(shí)@254°F(123.3℃) 1a介電強(qiáng)度 26.5千伏含水量 0.00%光譜分析鐵 7鉻 7銅 2鉛 33鋁 9硅 4
錫 13鈉 10鎂 11銀 1鎳 5鋅 11鈣 1000+經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本發(fā)明與三種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)油的相容性很好。為了試驗(yàn)腐蝕失重，將低碳鋼片置于210°F(98.9℃)至220°F(104.4℃)溫度的該產(chǎn)品中7天。當(dāng)放在ESSO UNIFLO 10/40油中時(shí)，沒(méi)有測(cè)到腐蝕失重。將本發(fā)明添加劑以6%(容積)的數(shù)量加入U(xiǎn)NIFLO中時(shí)，仍然未測(cè)到腐蝕失重。
利用特壓測(cè)試機(jī)很容易檢測(cè)本發(fā)明作為(耐)特壓潤(rùn)滑劑的效力。該機(jī)器利用馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼軸承座，便靜止鋼軸承與旋轉(zhuǎn)鋼軸座相接觸;通過(guò)來(lái)回移動(dòng)，把鋼軸嵌入旋轉(zhuǎn)臂末端，該臂擱在與旋轉(zhuǎn)軸接觸部位。該旋轉(zhuǎn)臂依次由第二根旋轉(zhuǎn)臂以杠桿操縱其另一末端，在此端可對(duì)其加上重量。安裝這些臂是為產(chǎn)生多杠桿作用，故在第二根臂的末端加上的一小重量，根據(jù)杠桿原理，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸座的接觸點(diǎn)能得到顯著放大。由于接觸面小，因此靜止軸承加給旋轉(zhuǎn)軸座的壓力就很大。開(kāi)始時(shí)，讓軸承座在標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)油浴中旋轉(zhuǎn)，使該臂末端所帶測(cè)試軸承置于旋轉(zhuǎn)軸座上而不加額外壓力。檢查測(cè)試軸承發(fā)現(xiàn)，由于摩擦的緣故，在軸承表面出現(xiàn)了大約1毫米寬的小傷痕。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試軸，換另一面對(duì)準(zhǔn)軸座。同樣將測(cè)試軸承與旋轉(zhuǎn)座相接觸，所不同的是，這次在多杠桿儀器的末端加上大約4磅的壓力，從而在接觸點(diǎn)產(chǎn)生更大的壓力。檢查測(cè)試軸承，發(fā)現(xiàn)在其表面形成了一塊較大的傷痕，大約4毫米寬。
重復(fù)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，這次僅僅將一定量本發(fā)明的(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑加至旋轉(zhuǎn)軸座在其中旋轉(zhuǎn)的機(jī)油浴液中。同樣，將測(cè)試軸承轉(zhuǎn)向新的一面，對(duì)準(zhǔn)軸座，令其與旋轉(zhuǎn)軸座接觸，而不附加壓力。經(jīng)測(cè)試軸承檢查發(fā)現(xiàn)傷痕明顯減少。當(dāng)再重復(fù)試驗(yàn)，在杠桿系統(tǒng)末端加上4磅壓力(1.81公斤)的重量，檢查測(cè)試軸承，此時(shí)傷痕寬度不足1毫米，故傷痕仍然小于最初無(wú)附加壓力僅含機(jī)油情況時(shí)產(chǎn)生的傷痕。的確，在僅有馬達(dá)油浴液的情況下，在軸承表面形成的是個(gè)深半圓槽;但是，當(dāng)測(cè)試軸承與旋轉(zhuǎn)軸座的接觸點(diǎn)馬達(dá)油加上添加劑的浴液中時(shí)，肉眼看來(lái)，在軸承表面上僅有一小塊光滑區(qū)域。即使在杠桿系統(tǒng)的末端所加重量從4磅加到6磅時(shí)，測(cè)試軸承上的傷痕無(wú)明顯增大，與最初無(wú)附加壓力、僅僅在馬達(dá)油浴中時(shí)相比，傷痕在寬度上并不比1毫米大。確實(shí)，與僅在馬達(dá)油中時(shí)出現(xiàn)的凹陷小傷痕相比，采用添加劑使傷痕表面顯得光亮。
除了作為馬達(dá)油的(耐)特壓添加劑外，本發(fā)明潤(rùn)滑添加劑還可加至其它潤(rùn)滑劑和流體中，例如潤(rùn)滑脂〔最好用約10%(容積)的添加劑〕、金屬切削油潤(rùn)滑劑、工業(yè)齒輪潤(rùn)滑劑、液壓油(不包括水力制動(dòng)用液體)、自動(dòng)傳動(dòng)潤(rùn)滑液、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置液、滲透油、空調(diào)制冷劑、或用作黃銅涂層。在所有上述應(yīng)用中，本發(fā)明添加劑的目的是在特壓條件下減小摩擦力和金屬損耗，并減少腐蝕。我們還發(fā)現(xiàn)，將本發(fā)明(耐)特壓添加劑產(chǎn)品加入汽油或柴油燃料調(diào)節(jié)器中，可改善內(nèi)燃機(jī)的性能，這是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)上端，潤(rùn)滑了與燃料接觸的活動(dòng)金屬部件而達(dá)到的。
雖然，磺酸鈣作為一種合適的磺酸鹽已專門抵消氯化石臘的腐蝕性，但其它堿土金屬磺酸鹽也具有相似的特性，例如磺酸鋇，亦可在本發(fā)明中采用。盡管我們只敘述了該發(fā)明的最佳實(shí)施例，然而本發(fā)明的范圍卻不限于此，這在下面的權(quán)利要求
中加以規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種特壓潤(rùn)滑添加劑，包括1)30～70%(容積)的氯化石臘。2)0.5～10%(容積)的一種堿土金屬磺酸鹽。
2.按照權(quán)利要求
1中的特壓潤(rùn)滑添加劑，其中氯化石臘占上述添加劑的40～60%(容積)。
3.按照權(quán)利要求
2中的特壓潤(rùn)滑添加劑，其中堿土金屬磺酸鹽占上述添加劑的0.5～3%(容積)。
4.按照權(quán)利要求
1中的特壓潤(rùn)滑添加劑，其中氯化石臘占上述添加劑約51.5%(容積)，堿土金屬磺酸鹽占上述添加劑約1%(容積)。
5.權(quán)利要求
1，2，3或4中所述潤(rùn)滑添加劑，其中堿土金屬磺酸鹽系磺酸鈣或磺酸鋇。
6.一種特壓潤(rùn)滑添加劑，包括1)30～70%(容積)的氯化石臘，2)30～70%(容積)的一種礦物油，多種礦物油精或溶劑;3)0.5～10%(容積)的一種堿土金屬磺酸鹽。
7.按照權(quán)利要求
中6所述特壓潤(rùn)滑添加劑，其中氯化石臘占上述特壓潤(rùn)滑添加劑的50%(容積)。
8.權(quán)利要求
7中所述(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑，其中堿土金屬磺酸鹽占所述(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑的1～3%(容積)。
9.權(quán)利要求
6，7，或8中的(耐)特壓潤(rùn)滑添加劑，其中堿土金屬磺酸鹽系磺酸鈣或磺酸鋇。
10.一種特壓潤(rùn)滑添加劑，包括
1)約51.5%(容積)的一種氯化石臘;2)約31%(容積)的一種溶劑;3)約15.5%(容積)的一種礦物油;4)約1%(容積)的磺酸鈣;5)約1%(容積)的多種礦物油精。
11.一種馬達(dá)油，包括1)10至30份(容積)的一種普通馬達(dá)油;2)以及權(quán)利要求
1.3.6.8或10中所述特壓潤(rùn)滑添加劑1份(容積)。
12.一種馬達(dá)油，包括1)20份(容積)的普通馬達(dá)油;2)權(quán)利要求
1.3.6.8或10中所述特壓潤(rùn)滑添加劑1份(容積)。
13.生產(chǎn)特壓潤(rùn)滑添加劑的一種方法，其步驟包括1)將40～60%(容積)的氯化石臘與10～20%(容積)的一種礦物油混合;2)將0.5～3%(容積)的礦物油精與0.5～10%(容積)的一種堿土金屬磺酸鹽混合;3)將步驟1)及2)所得混合物與20～40%(容積)的一種溶劑混合。
14.權(quán)利要求
13中所述堿土金屬磺酸鹽系磺酸鈣或磺酸鋇。
15.生產(chǎn)特壓潤(rùn)滑添加劑的一種方法，其步驟包括1)使約51.5%(容積)的氯化石臘和約15.5%(容積)的礦物油混合;2)將約1%(容積)的多種礦物油精與1%(容積)的一種堿土金屬磺酸鹽混合;3)把步驟1)及2)所得混合物與約31%(容積)的一種溶劑混合。
16.權(quán)利要求
15中所述堿土金屬磺酸鹽系磺酸鈣或磺酸鋇。
17.一種汽油或柴油燃料調(diào)節(jié)劑，包括權(quán)利要求
1.3.6.8.或10中所述的添加劑。
18.一種特壓潤(rùn)滑添加劑，包括1)大量的氯化石臘，和2)少量堿土金屬磺酸鹽。
專利摘要
眾所周知，氯化石蠟可用作潤(rùn)滑金屬的特壓潤(rùn)滑添加劑。由于這類添加劑具有高度腐蝕性，故不適于某些方面的應(yīng)用，如潤(rùn)滑內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明解決了以往氯化石蠟添加劑的腐蝕問(wèn)題。本發(fā)明是由分量較多的氯化石蠟和少量堿土金屬磺酸鹽，如磺酸鋇或磺酸鈣以及擇優(yōu)的一種基礎(chǔ)礦物油和溶劑混合而成。得到的添加劑可加入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)油中，以改善內(nèi)燃機(jī)在特壓條件下的性能。
文檔編號(hào)C10N30/06GK86102743SQ86102743
公開(kāi)日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1986年3月20日
發(fā)明者克利福德·R·斯隆 申請(qǐng)人:克利福德·R·斯隆導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan