潤滑組合物和潤滑變速器的方法
【專利說明】潤滑組合物和潤滑變速器的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及潤滑組合物，其包含：（a)具有100°C下2.8-3. 6cSt的運(yùn)動(dòng)粘度和 104-130的粘度指數(shù)的具有潤滑粘度的油；(b) 1. 2-5. 0重量％至少一種硼酸化分散劑， 其中至少一種硼酸化分散劑用硫或磷結(jié)構(gòu)部分進(jìn)一步官能化；（c)以提供至少IlOppm至 700ppm鈣的量存在的含鈣清凈劑；（d)至少兩種含磷化合物，其中含磷化合物以提供給潤 滑組合物360-950ppm磷的量存在，其中至少150ppm磷由C 46烴基亞磷酸酯提供；和（e)0. 1 重量％至5重量％的具有分散劑功能的線性聚合物粘度改進(jìn)劑。本發(fā)明進(jìn)一步提供用本文 所述潤滑組合物潤滑變速器的方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 傳動(dòng)變速器，尤其是自動(dòng)變速器油（ATF)提出了高度挑戰(zhàn)性技術(shù)問題和解決方法 以滿足現(xiàn)代自動(dòng)變速器（包括各種類型的無級變速器）多種以及通常相沖突的潤滑和功率 傳遞要求。許多添加劑組分通常包含在ATF中，提供這類性能特性如潤滑、分散力、摩擦控 制（對于離合器）、抗磨耐久性（例如齒輪磨損）和栗耐久性、燃料經(jīng)濟(jì)性、防抖動(dòng)性能、抗 腐蝕和抗氧化性能。然而，在使用期間，添加劑組分被消耗，這可能有害地?fù)p害變速器。
[0004] US 5, 578, 236 (Srinivasan，1996年11月26日公開）公開了功率傳遞流體組合 物，其中所述組合物具有基于重量為約〇. 001至約〇. 1 %的油溶性硼含量、約〇. 005至約 0. 2%的油溶性磷含量，以及不具有金屬添加劑含量或者作為一種或多種含金屬添加劑為 不多于約IOOppm的油溶性金屬含量；其中所述組合物包含：a)基于所述組合物的總重量為 至少約50重量％的約55N至約125N范圍內(nèi)的一種或多種加氫處理礦物油；b)基于所述組 合物的總重量為約5至約40重量％的具有在100°C下約2至約6cSt的粘度的氫化聚α烯 烴低聚物；c)基于活性成分，基于所述組合物的總重量為約5至約20重量％的具有30或更 小的永久剪切穩(wěn)定性指數(shù)且為在惰性溶劑中的溶液的形式的丙烯酸系粘度指數(shù)改進(jìn)劑；d) 有效密封溶脹量的至少一種選自油溶性二烷基酯、油溶性砜及其混合物的密封溶脹劑；e) 分散量的至少一種油溶性無灰分散劑；f)摩擦改進(jìn)量的至少一種油溶性摩擦改進(jìn)劑；和g) 選自抑泡劑、銅腐蝕抑制劑、防銹劑和氧化抑制劑的油溶性抑制劑；條件是所述組合物具有 (〇在-40°(：下13,000〇?或更小的布氏粘度，（^)在45了]\10-4683方法中在150°(：下至少 2. 6mPa. s的粘度，和（iii)在ASTM D-5275的FISST中在40個(gè)循環(huán)以后在100°C下至少 6. 8cSt的粘度。
[0005] US 2011-0239971 (Nelson，2011年10月6日公開）公開了改進(jìn)潤滑油組合物的銅 腐蝕性能的方法，所述組合物包含：(a)主要量的具有潤滑粘度的基油；和（b) -種或多種 包含一個(gè)或多個(gè)堿性氮原子的分散劑，所述方法包括向潤滑油組合物中加入有效量的一種 或多種通式Si-X4的銅腐蝕性能改進(jìn)劑或其水解產(chǎn)物，其中各個(gè)X獨(dú)立地為含羥基基團(tuán)、含 烴氧基基團(tuán)、含酰氧基基團(tuán)、含氨基基團(tuán)、含單烷基氨基基團(tuán)或含二烷基氨基基團(tuán)。
[0006] EP 1 705 235 (Ozbalik，2006年3月22日公開）公開了自動(dòng)變速器油組合物， 其包含：(a)主要量的基油；(b) -種或多種摩擦改進(jìn)劑，其中由一種或多種摩擦改進(jìn)劑提 供的總氮含量為大于或等于約300ppm;和（c) 一種或多種無灰分散劑，其中由一種或多種 無灰分散劑提供的總氮含量為大于或等于約500ppm ;其中自動(dòng)變速器油具有在100°C下約 4cSt至約6. 5cSt的運(yùn)動(dòng)粘度和在-40 °C下約4, OOOcP至約20, OOOcP的布氏粘度。
[0007] 國際公開TO 2005/010134 (Sumiejski等人，2005年2月3日）公開了一種潤滑組 合物，所述組合物包含：(a)烴基亞磷酸酯；(b)至少一種脂肪酸與多胺的縮合產(chǎn)物；（c)硼 酸酯；（d)硼酸化分散劑；和（e)具有潤滑粘度的油。該發(fā)明進(jìn)一步涉及該組合物在自動(dòng)變 速器中的用途。
[0008] 國際公開WO 2007/127615 (Tipton等人，2007年11月8日）公開了包含聚合物如 星型聚合物、含磷化合物和分散劑的潤滑組合物。本發(fā)明進(jìn)一步提供使用該潤滑組合物潤 滑機(jī)械裝置的方法。
[0009] 國際公開WO 00/70001 (Ward，2000年11月23日）公開了潤滑無級變速器的方法， 所述方法包括向其中供入包含以下組分的組合物：(a)具有潤滑粘度的油；(b)分散劑；清 凈劑；或者（b)和（c)的混合物，其中分散劑（b)和清凈劑（c)中的至少一種為硼酸化物種， 且其中硼的量基于組合物為至少250份每百萬份，且以足夠的量存在以在用于所述變速器 中時(shí)賦予所述組合物改進(jìn)的摩擦和防粘結(jié)性能。該組合物也顯著地用于自動(dòng)變速器。
[0010] US 5, 840, 663 (Nibert等人，1998年11月24日公開）公開了改進(jìn)功率傳遞流體 的防抖動(dòng)耐久性的組合物和方法，其包含：主要量的的潤滑油；和防抖動(dòng)改進(jìn)有效量的添 加劑組合，所述添加劑組合包含：異構(gòu)化烯基取代琥珀酸酐和多胺的反應(yīng)產(chǎn)物、油溶性烷基 亞磷酸酯、具有大于1500分子量的烷基側(cè)鏈的無灰分散劑；含氮腐蝕抑制劑和任選為堿金 屬或堿土金屬的鹽的金屬清凈劑。這些流體的防抖動(dòng)耐久性可通過任選結(jié)合過堿性金屬清 凈劑而進(jìn)一步改進(jìn)。
[0011] US 7, 737, 092 (Ward等人，2005年8月11日公開）公開了適用作變速器用潤滑劑 的組合物，所述組合物包含：(a)具有潤滑粘度的油；(b)分散劑；（c)鈣清凈劑；(d)鎂清凈 劑；和（e)無機(jī)磷化合物；其中（b)、（c)和（d)中的至少一種為硼酸化的。Ward的配制劑 適用作用于變速器，尤其是無級變速器的流體。Ward還公開了無級變速器（CVT)與常規(guī)自 動(dòng)變速器的根本區(qū)別。
[0012] US 20020151441 (Srinivasan等人，2002年10月17日公開）公開了自動(dòng)變速器 油，其包含：主要量的基油，和次要量的添加劑，所述添加劑包含至少約〇. 10重量％含金屬 清凈劑、分散劑和至少兩種不同摩擦改進(jìn)劑的混合物。該自動(dòng)變速器油具有防抖動(dòng)耐久性 和摩擦耐久性。
[0013] US 20090305922 (Cha等人，2009年12月10日公開）公開了自動(dòng)變速器潤滑油組 合物，特別是包含具有潤滑粘度的油、無灰分散劑、抗氧化劑、磷基抗磨劑和摩擦改進(jìn)劑的 自動(dòng)變速器潤滑油組合物，其中包含多于310ppm磷，由此用于潤滑或操作自動(dòng)變速器，所 述變速器包含使用滑差閉鎖變扭器和紙基離合器材料的變速器離合器和行星齒輪系統(tǒng)，尤 其是六檔自動(dòng)變速器。
[0014] US 20120277134(Deshimaru，2012年11月1日公開）公開了潤滑油組合物，所述 組合物包含：至少一種選自礦物潤滑基油和合成潤滑基油的潤滑基油；（a)中性磷化合物； (b)至少一種選自特殊酸性磷酸胺鹽和特殊酸性亞磷酸酯的酸性磷化合物；和（C)硫化合 物。潤滑油組合物可以為具有在l〇〇°C下5mm 2/s的運(yùn)動(dòng)粘度的自動(dòng)變速器油。
[0015] 發(fā)明概述
[0016] 本發(fā)明的目的是提供能夠潤滑自動(dòng)變速器的潤滑組合物。該潤滑組合物可能夠提 供包括摩擦控制（對于離合器）、改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性、抗磨耐久性（例如齒輪磨損）和栗耐 久性和防抖動(dòng)性能在內(nèi)的至少一種性能。該潤滑組合物可例如能夠提供改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性 和抗磨耐久性。
[0017] 如本文所用，與"包括"、"含有"或"特征是…"同義的過渡術(shù)語"包含"為包括性或 開放性的且不排除其它未描述的元素或方法步驟。然而，在本文中"包含"的各描述中，意 欲作為可選實(shí)施方案，該術(shù)語還包括短語"基本由…組成"和"由…組成"，其中"由…組成" 不包括沒有描述的任何元素或步驟，"基本由…組成"容許包括不實(shí)質(zhì)性影響所考慮的組合 物或方法的基本和新特性的其它未描述元素或步驟。
[0018] 如本文所用術(shù)語"C4 6烴基亞磷酸酯"意欲包括單-C 4 6烴基亞磷酸酯和二-C 4 6烴 基亞磷酸酯。通常C4 6烴基亞磷酸酯包含二-C 4 6烴基亞磷酸酯。
[0019] 如本文所用表述"（甲基）丙烯酸"、"（甲基）丙烯酸酯"和相關(guān)術(shù)語意欲包括丙 烯酸官能以及甲基丙烯酸官能。通常，"（甲基）丙烯酸"、"（甲基）丙烯酸酯"和相關(guān)術(shù)語 意欲包括甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明可以為潤滑組合物，所述組合物包含：
[0021] (a)具有100°C下2. 8-3. 6cSt(mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度和104-130的粘度指數(shù)的具有 潤滑粘度的油；
[0022] (b) 1. 2-5. 0重量％至少一種硼酸化分散劑，其中至少一種硼酸化分散劑用硫或磷 結(jié)構(gòu)部分進(jìn)一步官能化；
[0023] (c)含媽清凈劑，其中清凈劑以提供至少IlOppm至700ppmf丐的量存在；
[0024] (d)至少兩種含磷化合物，其中含磷化合物以提供給潤滑組合物360-950ppm磷的 量存在，其中至少150ppm磷由C 46烴基亞磷酸酯提供；和
[0025] (e)0. 1重量％至5重量％的具有分散劑功能的線性聚合物粘度改進(jìn)劑，其中線性 聚合物具有5, 000-25, 000的重均分子量。
[0026] 在不同的實(shí)施方案中，本發(fā)明可以為潤滑組合物，所述組合物包含：
[0027] (a)具有在100°C下2. 8-3. 6cSt(mm2/S)的運(yùn)動(dòng)粘度和104-130的粘度指數(shù)的具 有潤滑粘度的油；
[0028] (b) 1. 2-5. 0重量％至少一種硼酸化分散劑，其中至少一種硼酸化分散劑用硫或磷 結(jié)構(gòu)部分進(jìn)一步官能化；
[0029] (c)含媽清凈齊I」，其中清凈劑以提供至少160ppm至400ppmf丐的量存在；
[0030] (d)至少兩種含磷化合物，其中含磷化合物以提供給潤滑組合物525-800ppm磷的 量存在，其中至少150ppm磷由C46烴基亞磷酸酯提供；和
[0031] (e)0. 1重量％至5重量％的具有分散劑功能的線性聚合物粘度改進(jìn)劑，其中線性 聚合物具有5, 000-25, 000的重均分子量。
[0032] 本發(fā)明潤滑組合物可進(jìn)一步包含0· 1重量％至5重量％的具有星型結(jié)構(gòu)的（甲 基）丙烯酸系聚合物。
[0033] 本發(fā)明潤滑組合物可進(jìn)一步包含0. 1重量％至5重量％的具有分散劑功能的線性 (甲基）丙烯酸系聚合物粘度改進(jìn)劑，其中線性聚合物具有大于25, 000至400, 000 (或者至 350,000)的重均分子量。
[0034] 本文所述潤滑劑組合物中硼的量可以為150-400份每百萬重量份。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述潤滑劑組合物進(jìn)一步包含0. 3重量％至1. 2重量％ 胺抗氧化劑。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述潤滑劑組合物進(jìn)一步包含0. 5重量％至3. 5重量％ 的包含至少兩種無灰摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑組分。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述潤滑劑組合物進(jìn)一步包含0. 3重量％至1. 2重量％ 胺抗氧化劑；和〇. 5重量％至3. 5重量％的包含至少兩種無灰摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑組 分。
[0038] 在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述潤滑劑組合物具有在100 °C下 3. 6-4. 8cSt(mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度；且在-40°C下的布氏粘度可以為至多6, 800cP(mPa · s)。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供潤滑自動(dòng)變速器的方法，所述方法包括向自動(dòng)變 速器中供入本文所述潤滑劑組合物。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供本文所述潤滑劑組合物在提供給自動(dòng)變速器摩擦 控制（對于離合器）、改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性、抗磨耐久性（例如齒輪磨損）和栗耐久性和防抖 動(dòng)性能中的至少一種中的用途。
[0041] 自動(dòng)變速器包括無級變速器（CVT)、無限變速器（IVT)、環(huán)面變速器、連續(xù)滑動(dòng)扭 矩轉(zhuǎn)換離合器（CSTCC)、步階式自動(dòng)變速器或雙離合變速器（DCT)。
[0042] 發(fā)明詳沐
[0043] 本發(fā)明提供潤滑自動(dòng)變速器的方法和如上所述潤滑組合物。
[0044] 如本文所用，粘度指數(shù)通過使用ASTM方法D2270_10el測定。
[0045] 如本文所用，在100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度通過ASTM D445-12的方法測量。
[0046] 如本文所用，布氏粘度通過ASTM D2983-09在-40°C下測量（在_40°C下的布氏粘 度）。
[0047] 潤滑組合物
[0048] 潤滑組合物可具有在 100°C 下 3. 6-4. 8cSt (mm2/s)，或者 4. 0-4. 6cSt (mm2/s)，或者 4. 0-4. 4cSt (mm2/s)，或者 4. 0_4. 2cSt (mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度。
[0049] 潤滑組合物可具有在_40°C下至多6, 800cP(mPa · s)的布氏粘度。在-40°C下的 布氏粘度可以為3, 000-6, 800cP(mPa · s)。
[0050] 潤滑組合物可具有在100°C下3. 6至小于4. 5cSt (mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度；且在-40°C 下的布氏粘度可以為3000-至多6, 800cP (mPa · s)。
[0051] 潤滑組合物可具有在100°C下4. 0-4. 4cSt (mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度；且在-40°C下的布 氏粘度可以為 3, 000-6, 800cP(mPa · s)。
[0052] 具有潤滑粘度的油
[0053] 本發(fā)明具有潤滑粘度的油可具有在100 °C下2. 8-3. 6cSt (mm2/s)，或者 2. 9-3. 5cSt(mm2/s)，或者3. 0-3. 4cSt(mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度。在100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度通過 ASTM D445-12的方法測量。本發(fā)明具有潤滑粘度的油還可定義為API 11+組基油。API 11+組基油是已知的且描述于例如標(biāo)題為"Design Practice:Passenger Car Automatic Transmission" 的 SAE 公開，第 4 版，AE-29, 2012 年公開，第 12-9 頁中。US 8, 216, 448 還 將API 11+組定義為具有大于或等于110且小于120的粘度指數(shù)的"II+組基油"。
[0054] 本發(fā)明具有潤滑粘度的油可具有104-130,或者至少105,或者至少110,或者至少 115-130的粘度指數(shù)（VI)。粘度指數(shù)可以為104-125,或者110至小于120。在一個(gè)特定實(shí) 施方案中，具有潤滑粘度的油具有在l〇〇°C下2. 8-3. 6cSt (mm2/s)的運(yùn)動(dòng)粘度和110至小于 120的粘度指數(shù)。
[0055] 本發(fā)明具有潤滑粘度的油的實(shí)例包括以S-〇il、Nexbase、Yubase、Petrocanada的 注冊商品名出售的基油，和Chevron中性油110RLV。
[0056] 本發(fā)明具有潤滑粘度的油可以以潤滑組合物的60重量％至97. 5重量％，或者70 重量％至95重量％，或者80重量％至95重量％存在。
[0057] 也可將具有在100°C下2.8-3.6cSt(mm2/S)的運(yùn)動(dòng)粘度的本發(fā)明具有潤滑粘 度的油與常規(guī)具有潤滑粘度的油（即不同于本發(fā)明中所定義的具有潤滑粘度的油） 混合。常規(guī)具有潤滑粘度的油可如American Petroleum Institute (API)Base Oil Interchangeability Guidelines所述定義。五組基油如下：I組（硫含量>0· 03重量％， 和/或〈90重量％飽和物，粘度指數(shù)80-120) ;II組（硫含量彡0. 03重量％，且彡90重量％ 飽和物，粘度指數(shù)80-120) ;111組（硫含量< 0. 03重量％，且多90重量％飽和物，粘度指 數(shù)彡120) ;IV組（所有聚α烯烴（PAO));和第V組（所有不包括在I、II、III或IV組中 的