潤(rùn)滑油組合物的制作方法
【專利說明】潤(rùn)滑油組合物
[0001] 發(fā)明背景 1.技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體上涉及用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的潤(rùn)滑油組合物。
[0003] 2.相關(guān)技術(shù)描述
[0004] 汽車火花點(diǎn)火和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有氣門機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，包括例如閥門、凸輪和搖臂，其存 在特別的潤(rùn)滑關(guān)切。極其重要的是保護(hù)這些部件免于磨損的潤(rùn)滑劑即發(fā)動(dòng)機(jī)油（engine oil)。還重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)油抑制發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的產(chǎn)生。這些沉積物由不可燃物和烴燃料 (例如汽油和柴油燃料油）的不完全燃燒產(chǎn)生并且由所用機(jī)油的劣化所致。
[0005] 發(fā)動(dòng)機(jī)油典型地使用礦物油或合成油作為基礎(chǔ)油。然而，單一基礎(chǔ)油單獨(dú)不具有 提供內(nèi)燃機(jī)保護(hù)所需要的必要磨損防護(hù)、沉積控制等的必要性能。因此，為了賦予輔助功 能，用各種添加劑例如無灰分散劑、金屬清凈劑（即含金屬的清凈劑）、抗磨損劑、抗氧化劑 (即氧化抑制劑）、粘度指數(shù)改進(jìn)劑等與基礎(chǔ)油一起配制以提供配制油（即潤(rùn)滑油組合物）。
[0006] 實(shí)際上已知并且使用了許多這些發(fā)動(dòng)機(jī)油添加劑。例如，二烷基二硫代磷酸鋅通 常包含在商購的內(nèi)部組合物發(fā)動(dòng)機(jī)油中，特別是用于汽車的那些，這是因?yàn)樗鼈冏鳛榭鼓?損劑的有利特性和作為氧化抑制劑的性能。
[0007] 然而，與使用二烷基二硫代磷酸鋅有關(guān)的問題是它們的磷和硫衍生物毒害催化轉(zhuǎn) 化器的催化劑組分。這是主要的顧慮，因?yàn)樾枰行У拇呋D(zhuǎn)化器降低污染并且滿足針對(duì) 減少內(nèi)燃機(jī)廢氣排放物中的有毒氣體例如烴、一氧化碳和氮氧化物的政府法規(guī)。這類催化 轉(zhuǎn)化器通常使用催化金屬（例如鉑）和金屬氧化物的組合并且安裝在廢氣流例如汽車尾氣 管中以將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒氣體。如先前所提及的，這些催化劑組分被二烷基二硫代磷 酸鋅的磷和硫組分、或者磷和硫的分解產(chǎn)物毒害；因此，含有磷和硫添加劑的發(fā)動(dòng)機(jī)油的使 用可以很大地降低催化轉(zhuǎn)化器的壽命和有效性。
[0008] 對(duì)于降低磷和硫含量還存在政府和汽車工業(yè)壓力。例如，當(dāng)前的GF-4機(jī)油說明書 要求成品油含有分別小于〇. 〇8wt. %和0. 7wt. %的磷和硫，CJ-4機(jī)油說明書（最新一代重 型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油）要求油含有分別小于〇. 12wt. %和0. 4wt. %的磷和硫，以及1.Owt. %的 硫酸鹽灰分。普遍認(rèn)為降低這些極限可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和發(fā)動(dòng)機(jī)油的氧化具 有嚴(yán)重影響。這是因?yàn)闅v來發(fā)動(dòng)機(jī)油中磷含量的主要促因一直是二烷基二硫代磷酸鋅。因 此，將期望消除潤(rùn)滑油中二烷基二硫代磷酸鋅的量，從而降低催化劑失活且因此提高催化 轉(zhuǎn)化器的壽命和有效性并同時(shí)還滿足未來工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所提出的發(fā)動(dòng)機(jī)油中磷和硫含量。然 而，簡(jiǎn)單地降低二烷基二硫代磷酸鋅的量存在一些問題，因?yàn)檫@必然降低潤(rùn)滑油的抗磨損 性能和氧化抑制性能。因此，必須找到降低或消除磷和硫含量并同時(shí)仍保持較高磷和硫含 量的發(fā)動(dòng)機(jī)油的抗磨損性能的方法。
[0009] 因此，由于進(jìn)一步降低磷含量的要求和對(duì)潤(rùn)滑油硫含量的限制非常高，實(shí)際上不 能夠通過現(xiàn)有措施滿足這種降低且仍實(shí)現(xiàn)當(dāng)今發(fā)動(dòng)機(jī)油所需的苛刻抗磨損性能。因此，可 期望開發(fā)具有相對(duì)低含量的磷和硫但仍提供目前由含有二烷基二硫代磷酸鋅的潤(rùn)滑油提 供的所需磨損防護(hù)的潤(rùn)滑油組合物。因此可期望開發(fā)在用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)表現(xiàn)出改進(jìn)的磨損并 同時(shí)含有其中不含鋅且相對(duì)低含量的或不含任何的磷和/或硫含量的改進(jìn)的潤(rùn)滑油組合 物。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種潤(rùn)滑油組合物，該潤(rùn)滑油組合物包含（a) 主要量的潤(rùn)滑粘度油，（b)無灰分散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d)抗氧化劑，和（e) 抗磨損劑，其中所述潤(rùn)滑油組合物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物，另外其中所述潤(rùn) 滑油組合物基本上不含任何磷。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，提供了一種潤(rùn)滑油組合物，該潤(rùn)滑油組合物包含（a) 主要量的潤(rùn)滑粘度油，（b)無灰分散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d)抗氧化劑，和（e) 抗磨損劑，其中所述潤(rùn)滑油組合物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物并且基本上不含任 何磷，另外其中所述潤(rùn)滑油組合物與其中存在二烷基二硫代磷酸鋅化合物的相應(yīng)潤(rùn)滑油組 合物相比具有更大的減磨性能。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案，提供了一種用于改進(jìn)潤(rùn)滑油組合物減磨性能的方 法，該方法包括形成潤(rùn)滑油組合物的步驟，所述潤(rùn)滑油組合物包含（a)主要量的潤(rùn)滑粘度 油，（b)無灰分散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d)抗氧化劑，和（e)抗磨損劑，其中所 述潤(rùn)滑油組合物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物并且基本上不含任何磷。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案，提供了一種降低內(nèi)燃機(jī)磨損的方法，該方法包括用 潤(rùn)滑油組合物使內(nèi)燃機(jī)工作，所述潤(rùn)滑油組合物包含（a)主要量的潤(rùn)滑粘度油，（b)無灰分 散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d)抗氧化劑，和（e)抗磨損劑，其中所述潤(rùn)滑油組合 物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物并且基本上不含任何磷。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案，提供了用潤(rùn)滑油組合物潤(rùn)滑的內(nèi)燃機(jī)，所述潤(rùn)滑油 組合物包含（a)主要量的潤(rùn)滑粘度油，（b)無灰分散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d) 抗氧化劑，和（e)抗磨損劑，其中所述潤(rùn)滑油組合物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物 并且基本上不含任何磷。
[0016] 本發(fā)明的潤(rùn)滑油組合物與其中存在二烷基二硫代磷酸鋅化合物的相應(yīng)潤(rùn)滑油組 合物相比有利地具有改進(jìn)的減磨性能并同時(shí)不含二烷基二硫代磷酸鋅化合物。這是意想不 到的，因?yàn)槎榛虼姿徜\是典型用于潤(rùn)滑油組合物中的已知的抗磨損劑。另外，可用 本發(fā)明的潤(rùn)滑油組合物實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的減磨性能并同時(shí)還使用相對(duì)低水平或不含任何的磷含 量和相對(duì)低水平的硫。
[0017] 附圖簡(jiǎn)要描述
[0018] 圖1是實(shí)施例1的潤(rùn)滑油組合物與對(duì)比例A和B的潤(rùn)滑油組合物的磨損性能的對(duì) 比柱狀圖。
[0019] 優(yōu)選實(shí)施方案的詳述
[0020] 本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑油組合物，該潤(rùn)滑油組合物含有至少（a)主要量的潤(rùn)滑粘度 油，（b)無灰分散劑，（c)至少一種含金屬的清凈劑，（d)抗氧化劑，和（e)除二烷基二硫代 磷酸鋅外的抗磨損劑，其中所述潤(rùn)滑油組合物不含任何二烷基二硫代磷酸鋅化合物并且基 本上不含任何磷，例如磷含量基于潤(rùn)滑油組合物的總重量計(jì)不超過〇. 〇8wt. %，更優(yōu)選不超 過0.05wt. %，最優(yōu)選為Owt. %。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的潤(rùn)滑油組合物含有相對(duì)低 水平的硫，即不超過0. 7wt. %，優(yōu)選不超過0. 2wt. %。本發(fā)明的潤(rùn)滑油組合物中磷和硫的 量根據(jù)ASTMD4951進(jìn)行測(cè)量。
[0021] 用于本發(fā)明潤(rùn)滑油組合物的潤(rùn)滑粘度油（也稱作基礎(chǔ)油）典型地以主要量，例如 基于該組合物總重量大于50wt. %，優(yōu)選大于約70wt. %，更優(yōu)選約80-約99. 5wt. %，最優(yōu) 選約85-約98wt. %的量存在。本文所使用的表述"基礎(chǔ)油"應(yīng)該理解為是指作為潤(rùn)滑劑組 分的基礎(chǔ)料或基礎(chǔ)料調(diào)合物，其由單一制造商按照相同規(guī)格生產(chǎn)（不依賴于進(jìn)料來源或制 造商的地點(diǎn)）；滿足相同制造商的規(guī)格；并且由唯一配方（formula)、產(chǎn)品識(shí)別碼或這兩者 加以識(shí)別。用于本文的基礎(chǔ)油可以是任何目前已知或后來發(fā)現(xiàn)的用于就任何和所有這類應(yīng) 用配制潤(rùn)滑油組合物的潤(rùn)滑粘度基礎(chǔ)油，所述應(yīng)用例如發(fā)動(dòng)機(jī)油，船用氣缸油，功能液如液 壓油、齒輪油、傳動(dòng)油等。另外，用于本文的基礎(chǔ)油可任選含有粘度指數(shù)改進(jìn)劑，例如聚合甲 基丙烯酸烷基酯；烯屬共聚物如乙烯-丙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物；以及它們的 類似物和混合物。
[0022] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地意識(shí)到的，基礎(chǔ)油的粘度取決于應(yīng)用。因此，用于本 文的基礎(chǔ)油的粘度可通常為在100攝氏度（°C)下約2-約2000厘沱（cSt)。通常地，用 作機(jī)油的基礎(chǔ)油可單獨(dú)地具有在l〇〇°C下約2cSt-約30cSt，優(yōu)選約3cSt-約16cSt，最優(yōu) 選約4cSt_約12cSt的運(yùn)動(dòng)粘度范圍，并且可取決于所需的最終用途和成品油中廣生所 需機(jī)油等級(jí)的添加劑而進(jìn)行選擇或調(diào)合，所述等級(jí)例如SAE粘度等級(jí)為0W、0W-20、0W-30、 0W-40、0W-50、0W-60、5W、5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、5W-60、10W、10W-20、10W-30、10W-40、 10W-50、15W、15W-20、15W-30或15W-40的潤(rùn)滑油組合物。用作齒輪油的油可具有在100°C 下約2cSt-約2000cSt的粘度。
[0023] 基礎(chǔ)料可以使用包括但不限于蒸餾、溶劑精制、氫處理、低聚、酯化和再精制的各 種不同方法進(jìn)行制造。精制料應(yīng)該基本上不含通過制造、污染或先前使用引入的物質(zhì)。本發(fā) 明潤(rùn)滑油組合物的基礎(chǔ)油可以是任何天然或合成的潤(rùn)滑基礎(chǔ)油。合適的烴合成油包括但不 限于由乙烯聚合或由1-烯烴聚合以提供例如聚α烯烴或ΡΑ0油的聚合物制備的油，或者 由使用一氧化碳和氫氣的烴合成方法例如按費(fèi)-托方法所制備的油。例如，合適的基礎(chǔ)油 是包含很少（如果有的話）的重餾分；例如很少（如果有的話）的在l〇〇°C下粘度為20cSt 以上的潤(rùn)滑油餾分的基礎(chǔ)油。
[0024]