含有摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定混合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及含有摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物，尤其是含有在使用它們的官能流體中具有有限溶解度和/或有限相容性的摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定組合物。特別地，本發(fā)明處理用于內(nèi)燃機(jī)中的官能流體，例如發(fā)動(dòng)機(jī)油，和衍生自羥基羧酸的摩擦改進(jìn)劑，其中摩擦改進(jìn)劑以否則會(huì)導(dǎo)致組合物不穩(wěn)定和/或濁霧的含量存在于官能流體組合物中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含有摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定混合物
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及含有摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物，尤其是含有在使用它們的官能流體中具有有限溶解度和/或有限相容性的摩擦改進(jìn)劑的穩(wěn)定組合物。
[0003]摩擦改進(jìn)劑和它們對(duì)各種官能流體的重要性是已知的。然而，因?yàn)樗鼈兣c使用它們的官能流體的溶解度和/或相容性問(wèn)題，許多摩擦改進(jìn)劑僅可以以有限的方式使用。許多摩擦改進(jìn)劑，尤其是衍生自羥基羧酸的那些，在官能流體如發(fā)動(dòng)機(jī)油和齒輪油中具有有限的溶解度。這些摩擦改進(jìn)劑在以其溶解度和/或相容性極限以上的水平使用時(shí)，可隨著時(shí)間而從官能流體組合物中掉出和/或?qū)е陆M合物顯示出濁霧或渾濁。
[0004]這些是流體生產(chǎn)和混合方法以及領(lǐng)域中的嚴(yán)重問(wèn)題。例如，官能流體添加劑廠(chǎng)商會(huì)出售性能化學(xué)品的均勻添加劑包，然后可將其加入基油中以得到最終潤(rùn)滑劑，所述潤(rùn)滑劑又在儲(chǔ)罐、筒、罐和塑料容器中出售以將潤(rùn)滑劑最終供給待潤(rùn)滑的設(shè)備。為保持確保最終潤(rùn)滑劑或任何其它官能流體在使用它的設(shè)備中的性能，濃縮物和潤(rùn)滑劑必須在這些步驟中保持均勻。換言之，存在的所有添加劑必須與它接觸和/或找到它的各種材料中的每一種相容，在從添加劑包至濃縮物至最終流體中。該嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)極大地限制了許多添加劑，包括本文所討論的摩擦改進(jìn)劑的選擇和有效處理含量。這些摩擦改進(jìn)劑可提供給官能流體改進(jìn)的性能，但不廣泛使用和/或不以最佳水平使用，因?yàn)樘砑觿┎粷M(mǎn)足上述溶解度和/或相容性要求。
[0005]在本領(lǐng)域中，隨著時(shí)間而析出一種或多種組分的官能流體組合物不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，除非將它們?cè)谑褂靡郧傲己玫鼗旌?，或者可通過(guò)與使用官能流體的設(shè)備有關(guān)的過(guò)濾器除去。官能流體的霧度和/或濁度可作為流體的濁度測(cè)量，通常視為組合物不穩(wěn)定的信號(hào)，或者可在分離和/或組分析出的早期階段中。由于性能和美學(xué)相關(guān)原因，這類(lèi)情況是官能流體組合物中不需要的。這一現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生了對(duì)各種摩擦改進(jìn)劑的使用，例如有效最大處理率的限制。
[0006]沒(méi)有對(duì)這些摩擦改進(jìn)劑使用的這些溶解度和/或相容性限制，可實(shí)現(xiàn)更大的性能和設(shè)備保護(hù)，包括例如潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑的設(shè)備件如發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器、齒輪組件等的延長(zhǎng)壽命。還可實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性和粘度穩(wěn)定性。取決于更有效，但當(dāng)以常規(guī)方式提供時(shí)，否則從相容性或溶解度觀(guān)點(diǎn)看不合適的化學(xué)品的選擇，更大的性能甚至可以以更少量的化學(xué)品以及更大量實(shí)現(xiàn)。
[0007]需要含有更高量的摩擦改進(jìn)劑，同時(shí)仍保持穩(wěn)定和/或清澈的官能流體組合物。特別需要如上所述以否則會(huì)導(dǎo)致組合物不穩(wěn)定和/或濁霧的含量包含衍生自羥基羧酸的摩擦改進(jìn)劑的官能流體組合物如發(fā)動(dòng)機(jī)油組合物。本發(fā)明組合物和方法克服了這些約束條件，因此容許以否則不可能的含量使用這些摩擦改進(jìn)劑，同時(shí)保持官能流體組合物的穩(wěn)定性和/或透明度。
[0008]發(fā)明概沭
[0009]發(fā)現(xiàn)了官能流體組合物，其可含有高量的摩擦改進(jìn)劑，特別是在使用它們的官能流體組合物中具有有限溶解度和/或相容性的摩擦改進(jìn)劑，從而容許更高量的這類(lèi)摩擦改進(jìn)劑用于這些官能流體組合物中，同時(shí)保持總組合物的穩(wěn)定性、透明度和/或相容性。
[0010]本發(fā)明提供一種組合物，所述組合物包含:(a)介質(zhì)，其可包含溶劑、官能流體或其組合；(b)包含羥基羧酸衍生物且不完全可溶于介質(zhì)中的摩擦改進(jìn)劑組分；和(c)穩(wěn)定組分，其可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)，或者可能更精確地，(b)在(a)和(b)的組合中的溶解度與(b)在(a)中的溶解度相比改進(jìn)，其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個(gè)供氫基團(tuán)、至少一個(gè)受氫基團(tuán)和至少一個(gè)烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不被多于8個(gè)共價(jià)和離子鍵隔開(kāi)。組分(b)和(c)可以以平均直徑小于ΙΟμπι的分散顆粒的形式存在于組分(a)中。
[0011]本發(fā)明提供本文所述組合物，其中總組合物的濁度與不含(C)穩(wěn)定組分的相同組合物相比改進(jìn)，如通過(guò)視覺(jué)透明度評(píng)定(例如下表1-3中所示)或者較低的JTU和/或NTU值所定義。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物具有100的最大JTU和/或NTU值。
[0012]本發(fā)明還提供制備如本文所述清澈且穩(wěn)定組合物的方法，所述方法包括步驟:(I)將組分(b)和(C)加入組分(a)中；和(II)將組分混合使得組分(b)和(C)的顆粒，或者在一些實(shí)施方案中，單獨(dú)組分(b)的顆粒具有小于ΙΟμπι的平均直徑，或者在其它實(shí)施方案中更尤其是，不多于10重量％的顆粒具有大于0.5μπι的直徑。另外，組分(b)可以以最小量,例如不少于0.15重量％存在于總組合物中。
[0013]本發(fā)明還提供本文所述增容劑和組合物改進(jìn)含有本文所述摩擦改進(jìn)劑的組合物的溶解度和/或相容性和/或穩(wěn)定性的用途。
[0014]發(fā)明詳沭
[0015]下面通過(guò)非限定 性闡述描述各個(gè)優(yōu)選特征和實(shí)施方案。
[0016]本發(fā)明提供容許某些摩擦改進(jìn)劑用于官能流體組合物中的組合物、方法和用途，所述摩擦改進(jìn)劑否則不能使用，和/或不能以本發(fā)明所容許的含量使用，而不產(chǎn)生不穩(wěn)定的、不清澈的和/或濁霧組合物。
[0017]可使用本發(fā)明組合物和方法的官能流體的類(lèi)型可包括:齒輪油、變速器油、水力流體、發(fā)動(dòng)機(jī)油、二沖程循環(huán)油、金屬加工流體、燃料等。在一個(gè)實(shí)施方案中，官能流體為發(fā)動(dòng)機(jī)油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為齒輪油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為變速器用油。在另一實(shí)施方案中，官能流體為水力流體。在另一實(shí)施方案中，官能流體為燃料。
[0018]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明不包括使用交付器件，例如用于容納摩擦改進(jìn)劑并使它與它待加入其中的官能流體接觸的器件。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明不包括凝膠組合物或固體組合物的使用，其中這類(lèi)組合物緩慢釋放一種或多種組分到官能流體中。而是，本發(fā)明提供通過(guò)使用組分的組合將摩擦改進(jìn)劑并入官能流體中的工具，其產(chǎn)生具有高含量摩擦改進(jìn)劑，同時(shí)仍穩(wěn)定、清澈和/或非濁霧的官能流體。
[0019]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供比除它缺少一種或多種組分外相同的組合物更穩(wěn)定、更清澈和/或更少濁霧的組合物。在一些實(shí)施方案中，缺少的組分為穩(wěn)定組分。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物具有與除它們?nèi)鄙俦景l(fā)明穩(wěn)定組分外相同的組合物相比更低的濁度。在這些實(shí)施方案中的一些中，組合物的濁度表示為視覺(jué)透明度評(píng)定，例如表1-3中的，或者JTU和/或NTU值。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物具有100、90或甚至80的最大JTU和/或NTU值。
[0020]JTU和NTU值可根據(jù)US EPA方法180.1測(cè)量。測(cè)量JTU和NTU值也可在JacksonTurbidity Units (JTU的)中使用Monitek Modell51池度計(jì)測(cè)量而不經(jīng)任何進(jìn)一步稀釋。
[0021]itM
[0022]本發(fā)明組合物包含介質(zhì)。該介質(zhì)可以為溶劑和/或稀釋劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合。
[0023]合適的溶劑包括脂族烴、芳族烴、含氧組合物或其混合物。含氧組合物可包括醇、酮、羧酸的酯、乙二醇和/或聚乙二醇，或其混合物。合適的溶劑還包括具有潤(rùn)滑粘度的油、石腦油、甲苯、二甲苯或其組合。具有潤(rùn)滑粘度的油可包括天然油、合成油或其混合物。具有潤(rùn)滑粘度的油可以為API (美國(guó)石油協(xié)會(huì)(American Petroleum Institute))組I1、II1、IV、V基油或其混合物。以包含具有潤(rùn)滑粘度的油的市售脂族烴溶劑或稀釋劑的實(shí)例為可由Petrochem Carless 得到的 Pilot?140 和 Pilot?299 和 Pilot?900，Petro-Canada?100N、Nexbase?、Yubase?,和 4_6cSt 聚(α -稀經(jīng))。
[0024]合適的官能流體包括以上列出的官能流體中的任一種，包括這類(lèi)流體的混合物。在許多實(shí)施方案中，官能流體或用作介質(zhì)的其它材料含有除下文詳細(xì)描述的組分(b)和(C)外的其它添加劑。這些其它添加劑更詳細(xì)地描述于下文中。
[0025]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，介質(zhì)和/或總組合物基本不含或不含選自如下的至少一員:硫、磷、硫酸鹽灰及其組合，在其它實(shí)施方案中，燃料組合物含有少于20ppm、少于15ppm、少于IOppm,或者少于Ippm的選自如下的至少一員:硫、磷、硫酸鹽灰及其組合。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方案中，介質(zhì)和穩(wěn)定組分可以為相同的材料。即一種材料可執(zhí)行兩種組分的功能，例如當(dāng)本發(fā)明為濃縮物的形式時(shí)，存在的介質(zhì)可充當(dāng)穩(wěn)定組分，反之亦然。然后可將該濃縮物作為頂處理和/或添`加劑包加入官能流體中，產(chǎn)生穩(wěn)定且均勻的官能流體，其在不存在穩(wěn)定劑組分/介質(zhì)材料下否則會(huì)渾濁或不相容。
[0027]摩擦改講劑
[0028]本發(fā)明組合物包含摩擦改進(jìn)劑組分。摩擦改進(jìn)劑組分可包含至少一種不完全可溶于和/或相容于使用它的介質(zhì)和/或官能流體中的摩擦改進(jìn)劑。不完全可溶和/或相容意指該摩擦改進(jìn)劑不保持溶解和/或懸浮于加入它的流體中，導(dǎo)致流體顯現(xiàn)出濁霧和/或渾濁，具有沉降物或其任何組合。在一些實(shí)施方案中，摩擦改進(jìn)劑導(dǎo)致使用它的流體具有濁霧外觀(guān)或固體析出，或者80、90或甚至100以上的NTU和/或JTU值。在一些實(shí)施方案中，該流體為官能流體組合物，例如最終潤(rùn)滑劑或添加劑濃縮物。
[0029]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明摩擦改進(jìn)劑可以以低濃度與流體可溶和/或相容，但在較高濃度下變得較不可溶和/或相容。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)以或多于0.1,0.15、0.2、0.3、0.5，或1.0重量％的濃度存在于流體中時(shí)，如上文所定義，適用于本發(fā)明中的摩擦改進(jìn)劑不完全可溶和/或相容。
[0030]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明摩擦改進(jìn)劑包含衍生自羥基羧酸的化合物。合適的酸可包含I至5或2個(gè)羧基，和I至5或2個(gè)羥基。在一些實(shí)施方案中，摩擦改進(jìn)劑衍生自下
式表示的羥基羧酸:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，其包含: (a)包含溶劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合的介質(zhì)；和 (b)包含羥基羧酸衍生物且不完全可溶于介質(zhì)中的摩擦改進(jìn)劑組分；和 (C)可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)的穩(wěn)定組分；其中組分(b)和(C)或者(b)單獨(dú)地以平均直徑小于10 μ m的分散顆粒的形式存在于組分(a)中；且 其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個(gè)供氫基團(tuán)、至少一個(gè)受氫基團(tuán)和至少一個(gè)烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不會(huì)被多于8個(gè)鍵隔開(kāi)，其中所述鍵包含共價(jià)和離子鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中組分(c)穩(wěn)定組分包含: (i)季鹽，其包含(a)具有叔氨基的烴基取代化合物與(b)適于將(a)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑的反應(yīng)產(chǎn)物，其中季銨化劑選自硫酸二烷基酯、芐基鹵、烴基取代碳酸酯；烴基環(huán)氧化物與酸的組合或其混合物； (?)聚酯季銨鹽，其可衍生自含有叔氨基的聚酯與適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑的反應(yīng)； (iii)式示的聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物，其中Y為氫、烴基或取代烴基，A為二價(jià)烴基,η為1-100, m為1-4, q為1_4且p為整數(shù)使得pq=m, Z為通過(guò)氮原子連接在羰基上的二價(jià)橋聯(lián)基團(tuán)，！二為O或1，R+為銨基團(tuán)且Xr為陰離子； (iv)如下制備的高分子量 聚醚胺:使一單位含羥基烴基化合物與2或更多單位氧化丁烯反應(yīng)以形成聚醚中間體，并通過(guò)使聚醚中間體與胺或與丙烯腈反應(yīng)并將聚醚中間體與丙烯腈的反應(yīng)產(chǎn)物氫化而將聚醚中間體胺化； (v)鏈烷醇胺取代苯酚，其中苯酚含有烴基取代基； (vi)衍生自烷基琥珀酸酐和鏈烷醇胺的低分子量酰化氮化合物； (vii)水楊酸的脂肪胺鹽； 或其任何組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中用于制備季鹽的具有叔氨基的烴基取代化合物包括: (1)烴基取代?；瘎┡c具有能夠與所述?；瘎┛s合的氧或氮原子的化合物的縮合物，且所述縮合物進(jìn)一步具有叔氨基； (2)具有至少一個(gè)叔氨基的聚烯烴取代胺； (3)具有叔氨基的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物，所述曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物由烴基取代苯酚、醛和胺的反應(yīng)制備； (4)含有叔氨基的聚酯； 或其任何組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物的式中的A為完全飽和的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中高分子量聚醚胺由式R(OCH2CHR1)xA表示，其中R為C6-C30烷基或C6-C30烷基取代苯基；R1為乙基；X為5-50的數(shù)，且A為-OCH2CH2CH2NH2或-NR2R3,其中R2和R3獨(dú)立地為氫、烴基，或-(R4NR5)yR6,其中R4為具有2-10個(gè)碳原子的亞烷基，R5和R6獨(dú)立地為氫或烴基，且y為1-7的數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的組合物，其中總組合物的濁度與不含(c)穩(wěn)定組分的相同組合物相比改進(jìn)，如較低的JTU和/或NTU值所定義的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的組合物，其中(b)摩擦改進(jìn)劑組分包含衍生自下式所示羥基羧酸的化合物:
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的組合物，其中摩擦改進(jìn)劑進(jìn)一步包含脂族羧酸的酰胺，所述羧酸含有6-28個(gè)碳原子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的組合物，其中摩擦改進(jìn)劑進(jìn)一步包含脂族羧酸的酰胺，其中羧酸包括硬脂酸、油酸或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的組合物，其中總組合物中組分(b)的量為至少0.5重量％。
11.一種制備清澈且穩(wěn)定的組合物的方法，所述組合物包含: (a)包含溶劑、官能流體、添加劑濃縮物或其組合的介質(zhì)；和 (b)包含羥基羧酸衍生物且不完全可溶于介質(zhì)中的摩擦改進(jìn)劑組分；和 (C)可溶于(a)中并與(b)相互作用使得(b)在(a)中的溶解度改進(jìn)的穩(wěn)定組分；所述方法包括步驟: 1.將組分(b)和(C)加入組分(a)中，其中組分(b)以不少于0.15重量％的含量存在于總組合物中； I1.將組分混合使得組分(b)以平均直徑小于?ομπι的分散顆粒的形式存在于組分(a)中；且 其中穩(wěn)定組分包含具有至少一個(gè)供氫基團(tuán)、至少一個(gè)受氫基團(tuán)和至少一個(gè)烴基的化合物，其中供氫基團(tuán)和受氫基團(tuán)不被多于8個(gè)鍵隔開(kāi)，其中所述鍵包含共價(jià)和離子鍵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中組分(c)穩(wěn)定組分包含: (i)季鹽，其包含如下組分的反應(yīng)產(chǎn)物:(a)具有叔氨基的烴基取代化合物，和(b)適于將(a)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑，其中季銨化劑選自硫酸二烷基酯、芐基齒、烴基取代碳酸酯；烴基環(huán)氧化物與酸的組合，或其混合物； (?)聚酯季銨鹽，其可衍生自含有叔氨基的聚酯與適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑的反應(yīng)； (iii)式示的聚(羥基羧酸)酰胺鹽衍生物，其中Y為氫、烴基或取代烴基，A為二價(jià)烴基,η為1-100, m為1-4, q為1_4且p為整數(shù)使得pq=m, Z為通過(guò)氮原子連接在羰基上的二價(jià)橋聯(lián)基團(tuán)，！為O或1，R+為銨基團(tuán)且Xr為陰離子； (iv)如下制備的高分子量聚醚胺:使一單位含羥基烴基化合物與2或更多單位氧化丁烯反應(yīng)以形成聚醚中間體，并通過(guò)使聚醚中間體與胺或與丙烯腈反應(yīng)并將聚醚中間體與丙烯腈的反應(yīng)產(chǎn)物氫化而將聚醚中間體胺化； (v)鏈烷醇胺取代苯酚，其中苯酚含有烴基取代基； (vi)衍生自烷基琥珀酸酐和鏈烷醇胺的低分子量酰化氮化合物； (vii)水楊酸的脂肪胺鹽； 或其任何組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12中任一項(xiàng)的方法，其中所得混合物的透明度與不含(c)穩(wěn)定組分的相同組合物相比改進(jìn)，如通過(guò)較低的JTU和/或NTU值所定義的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)的方法，其中(b)摩擦改進(jìn)劑組分包含衍生自下式所示羥基羧酸的化合物:
【文檔編號(hào)】C10M133/02GK103620000SQ201280025613
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月26日
【發(fā)明者】J·D·伯林頓, S·L·巴特利, P·E·莫熱, D·C·阿特爾斯 申請(qǐng)人:盧布里佐爾公司