內(nèi)燃機用超低saps潤滑油的制作方法
【專利說明】內(nèi)燃機用超低SAPS潤滑油 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明廣義涉及內(nèi)燃機用超低SAPS潤滑油。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 當(dāng)配制用于汽車發(fā)動機的機油時，必須要平衡一些看似相互沖突的驅(qū)動力。一方 面，希望用含金屬、硫和磷的添加劑進行配制，因它們的性能有出色表現(xiàn)。這些添加劑已知 能賦予油耐磨性和耐腐蝕性且能減少發(fā)動機中沉積物的形成。因長壽命潤滑油的需求該耐 磨性和耐腐蝕性是必須的。然而，添加劑的使用受環(huán)保法規(guī)的約束。
[0004] 20世紀(jì)50年代和60年代期間就確定已成為大都市問題的空氣污染來源進行了大 量研宄，汽車尾氣被認為是一個重要因素。因此，在國家和州實施了一些法律來控制某些受 監(jiān)管化學(xué)品的允許排放限值。針對上述規(guī)定，發(fā)動機制造商都推出了后處理裝置的廢氣來 清潔內(nèi)燃機排放的廢氣。火花點火式發(fā)動機常用的是氧化催化劑，壓縮點火發(fā)動機常用的 是柴油機微粒過濾器（DPF)與氧化催化劑和NOx還原催化劑的組合。氧化催化劑通過氧化 反應(yīng)來降低一氧化碳（C0)和烴的排放。所用催化劑當(dāng)與某些金屬或磷相互作用時會中毒。 機油中硫酸鹽灰分、磷和硫的水平（SAPS)的限制已實施以便能夠使用廢氣后處理裝置。
[0005] 內(nèi)燃機用商業(yè)潤滑劑通常是按潤滑劑的SAPS含量恰好落入低于這些限制的方式 進行配制的。人們認為配制發(fā)動機潤滑劑的本領(lǐng)域技術(shù)人員將含SAPS性能添加劑的處理 比率降低到遠低于那些限值的話會導(dǎo)致潤滑劑的性能劣化到不能接受的地步。
[0006] 除了C0和顆粒物排放的限制，對減少車輛二氧化碳（co2)排放也做出了努力。因 為〇)2是烴類燃料的燃燒產(chǎn)物，減少二氧化碳排放的最直接手段是降低燃料消耗。廢氣后 處理裝置的劣化會導(dǎo)致燃料消耗增加。柴油機微粒過濾器中硫酸鹽灰分的堆積可導(dǎo)致發(fā)動 機背壓增高和隨之而來的燃料消耗增加。此外，當(dāng)NOx{通稱單氮氧化物NO和N02 ( -氧化 氮和二氧化氮）}還原催化劑因硫中毒時，再生過程需要額外的燃料噴射，使總?cè)剂舷脑?加。由于這些原因，怎樣使廢氣后處理裝置的劣化最小化的問題比以往更加重要。
[0007] 一般而言，下述專利技術(shù)教導(dǎo)了所提出發(fā)明的一些元素，但沒有一個能夠解決當(dāng) 所采用的硫酸鹽灰分、磷和硫（SAPS)接近零時所導(dǎo)致的高溫腐蝕、磨損和沉積物形成的的 復(fù)雜問題。
[0008] 美國專利申請No. 20100152079公開了含有潤滑粘度油、N，N，N'，N' -四甲基 萘-1，8-二胺和至少一種選自抗氧劑，去垢劑，分散劑的添加劑的潤滑劑組合物，這些添加 劑一起為汽車和卡車曲軸箱潤滑劑提供卓越的抗氧化性。
[0009] 美國專利申請No. 20080139425公開了一種用于潤滑劑組合物的添加劑包，其包 括：稀釋劑和烴基取代的三唑化合物，條件是所述潤滑劑基本上沒有含磷化合物。選擇此添 加劑包是因其能保護包括鐵路發(fā)動機在內(nèi)的中速柴油發(fā)動機中鉛和銀軸承。
[0010] 歐洲專利申請?zhí)朜o. 0758016公開了一種添加劑組合物，其包含芳族胺的抗氧化 劑和"B"化合物。所述組合物每250重量份胺中氮包含1重量份硼。所例舉的油與標(biāo)準(zhǔn)添 加劑包進行調(diào)混，且并非不含衍生自組分的SAPS。
[0011] 美國專利申請No. 20080020953公開了潤滑油組合物，所述潤滑油包含基礎(chǔ)油（包 括礦物油和/或合成油）、無灰分散劑（質(zhì)量％ )基于氮量計（〇. 01-0. 14)、抗氧化劑和硫酸 鹽灰分（1. 2或更少）?？寡趸瘎┌榛桨罚?. 3-5)和受阻酚化合物（0-2. 5)。所 述分散劑含有鏈烯基或烷基琥珀酰亞胺和/或硼化合物衍生物基于氮量計（〇. 05或更少）。 所有實施例的油含約1 %硫酸鹽灰分（SASH)。
[0012] 美國專利No. 7026273公開了一種內(nèi)燃機用曲軸箱潤滑油組合物，其包括油和含 硼添加劑的混合物以及預(yù)設(shè)量的磷和硫。此專利族教導(dǎo)了含（a)含硼添加劑和一或多種共 添加劑的潤滑油組合物，其中所述潤滑油組合物中基于油組合物的質(zhì)量計含有大于200ppm 的硼質(zhì)量，小于600ppm的磷質(zhì)量和小于4000ppm的硫質(zhì)量。所有實施例的潤滑劑含約1% SASH〇
[0013] 美國專利申請No. 20060058200公開了內(nèi)燃機用潤滑油組合物，其含有主要量的 潤滑粘度油，（a)至少一種含氮分散劑，分散劑提供給油的氮含量至少為0. 075wt%氮，分 散劑具有分子量范圍約900-3000的聚鏈烯基骨架，和（b) -種油溶性的或油可分散性的硼 源，其存在量應(yīng)提供油組合物中wt%氮與硼wt%約為3:1-5:1，其中所述潤滑油組合物具 有最尚達0. 3wt%的硫含量、最尚達0. 08wt%的憐含量、最尚達0. 80wt%的硫酸鹽灰分含 量。這些油是低SAPS，但不顯著低于目前的管制水平。它們還含有型ZnDTP和金屬清凈劑。
[0014] 日本專利號No. 2922675公開了一種應(yīng)對廢氣排放嚴格規(guī)定的潤滑油組合物，在 包括礦物和合成油（多種）的潤滑油基礎(chǔ)油中包含〇.5-8wt%的（3, 5-二叔丁基-4-羥基 苯酚）羧酸烷基酯（多種）無灰清凈劑、3-12wt%的丁二酰亞胺型無灰分散劑（多種）和 0.l-3wt%的苯酚型無灰無抗氧化劑（多種）。這些潤滑劑被設(shè)計成在與甲醇燃料接觸時不 會沉淀。
[0015] 美國專利申請No. 20080020952公開了一種用于接觸含鉛金屬材料的潤滑油組合 物，其包括潤滑油基礎(chǔ)油、存在量〇. 〇8wt%或更少的可選二硫代磷酸鋅和一種選自除硫代 磷酸鉬外的有機鉬化合物、硼酸酯和/或其衍生物、兩者的混合物或是有機鉬化合物、硼酸 改性的烷基或鏈烯基琥珀酸酰亞胺的添加劑。這些油的Zn鹽含量低，但仍然含有金屬清凈 劑。
[0016] 美國專利申請No. 20060009366公開了一種潤滑內(nèi)燃機的油組合物，其包括基礎(chǔ) 油和至少1. 4wt%胺類和/或酚類抗氧化劑，其中所述潤滑油組合物不含磷。這些潤滑油配 制成無磷抗磨添加劑，但并非不含金屬清凈劑。他們既不是低灰的，也不是低硫的。
[0017] 美國專利申請20040106527公開了隨硫含量（重量）小于10ppm的汽油燃料使用 的內(nèi)燃機用潤滑油組合物，其磷含量不大于〇. 〇5wt%。這些潤滑油也是低磷的，但沒有限定 硫或灰分含量。
[0018] 雖然這些文獻解決了當(dāng)限制潤滑劑中SAPS含量時所出現(xiàn)的一個問題，但商業(yè)潤 滑劑必須通過成套的合格測試。上述文獻沒有一個解決了為使油能合格出售所要面對的高 溫腐蝕磨損和沉積問題。為真正解決所交付的低SAPS油的問題，切實真正可行的方案最好 是廢氣后處理系統(tǒng)的保護與現(xiàn)代潤滑劑的預(yù)期性能夠達到平衡。
[0019] 發(fā)明概述
[0020] 現(xiàn)有的低SAPS限制可滿足現(xiàn)代發(fā)動機的所有適用的排放要求。目前現(xiàn)有的的 潤滑劑具有低SAPS限制，包括硫酸鹽灰分限制值PCM0 (轎車發(fā)動機油）為〈0. 8wt%或HDE0 (重型發(fā)動機油）為〈1.Owt%，磷限制值PCM0和HDE0都為〈0. 08wt% ;和硫限制值 PCMO和HDEO都為〈0? 3wt%。
[0021] 若廢氣后處理裝置被硫、磷和硫酸鹽灰分損害，則最小化SAPS含量應(yīng)能使廢氣后 處理設(shè)備的壽命最大化。已就傳統(tǒng)全配方潤滑油剝離出所有貢獻SAPS的性能增強添加劑 時做了評價以確定出現(xiàn)的潤滑性能差距。正如所預(yù)期的，對無SAPS的潤滑劑所做的試驗清 楚地顯示出不可接受的性能。但是，后面加有替代的不產(chǎn)生SAPS或僅產(chǎn)生少量SAPS的性 能增強添加劑即超低SAPS的實驗潤滑劑則喜出望外地給出了可接受的性能。所得的樣本 潤滑劑是由H、0、N和C元素構(gòu)成的組分組成，只有非常少量的其它元素