作為潤滑劑添加劑的芳族醯亞胺和酯的製作方法
2023-06-02 17:18:36 2
作為潤滑劑添加劑的芳族醯亞胺和酯的製作方法
【專利摘要】用作自動變速器用潤滑劑的組合物包含具有潤滑粘度的油和如下組分的縮合產物：芳族聚羧酸或者其混合物或其反應性等價物，其具有至少兩個羧酸基團，該至少兩個羧酸基團的定位使得容許形成在所述環狀結構中具有5或6個碳原子的環狀醯亞胺，和含有6-60個碳原子的脂族伯胺或醇。
【專利說明】作為潤滑劑添加劑的芳族醯亞胺和酯
[0001]發明背景
[0002]本技術涉及用於流體如自動變速器用油、牽引用油(traction fluids)、無級變速器用油(CVT)、雙離合自動變速器用油、農用拖拉機用油、發動機潤滑劑、工業齒輪油、潤滑脂和水力流體以及潤滑劑如發動機油的添加劑領域。
[0003]在自動變速器市場中，其中存在由於想要降低重量和提高傳動能力而驅使的快速工程變化，想要具有高靜態摩擦係數以改進離合器保持能力的自動變速器用油。連續滑動液力變矩離合器(continuously slipping torque converter clutch)例如對自動變速器用油(ATF)施加嚴格的摩擦要求。該流體必須具有良好摩擦相對於滑動速度的關係，或者在車輛中會發生稱為抖動的不良現象。變速器抖動為滑動液力變矩離合器中通常發生的自我刺激振動態，也稱為「粘滑」或「動態摩擦振動」。流體和材料體系的摩擦特徵與變速器的機械設計和控制組合決定變速器對抖動的敏感性。所測量的摩擦係數(μ)相對於滑動速度(V)的圖，通常稱為μ-V曲線顯示與變速器抖動有關。理論和實驗支持該μ-V曲線的具有正至輕微負斜率的區域與變速器用油的良好防抖動性能有關。容許車輛操作而不振動或抖動的流體據說具有良好防抖動性能。該流體應在其整個使用壽命內保持那些特徵。車輛中的防抖動性能的長壽命通常稱為「防抖動耐久性」。變速摩擦試驗儀(VSFT)測量相對於滑動速度的摩擦係數，其模擬變速箱離合器中發現的速度、載荷和摩擦材料，並與實際使用中發現的性能相關聯。文獻中很好地提供了該程序；例如參見Society of AutomotiveEngineers 公開 #941883。
[0004]高靜態摩擦係數和持久正斜率的組合要求通常與傳統ATF摩擦改進劑技術不相容，其極好地描述於專利文獻中。許多常用摩擦改進劑導致低靜態摩擦係數且不具有對實際使用而言足夠的正斜率持久性。
[0005]PCT公開TO2010/132318，2010年11月18日，公開了羥基-聚羧酸與N，N-二(烴基)亞烷基二胺的縮合產物 ，其中各個烴基獨立地包含I至約22個碳原子。該產物可以為醯胺或醯亞胺。
[0006]美國專利申請2008/0051307，Li，2008年2月28日，公開了潤滑組合物，所述組合物包含:(a)主要量的聚羧酸醯化劑的酯；和(b)至少一種化合物，所述化合物選自(i)金屬烴基二硫代磷酸鹽，或(ii)粘度改進劑。該組合物適於高溫發動機。聚羧酸醯化劑可尤其為1,2,4, 5-苯四酸。
[0007]美國專利4，237，022，Barrer，1980年12月2日，公開了酒石醯亞胺以及含有它的潤滑劑和燃料。在實施例(IX)中，報告了自動變速器用油，其包含酒石酸與Armeen 0(主要是油胺)的反應產物。
[0008]美國專利申請2006/0183647，Kocsis等人，2006年8月16日，公開了用作潤滑劑的添加劑的酒石酸鹽(酯)、酒石醯亞胺、酒石醯胺或其組合。據說各種組合物，包括自動變速器用油獲益於它。其中，公開的材料為油基酒石醯亞胺和十三烷基丙氧基胺酒石醯亞胺。胺的烷基可以為線性或支化的。
[0009]美國專利4，789，493，Horodysky，1988年12月6日，公開了含有N-烷基亞烷基二胺醯胺的潤滑劑。公開了 R2 -N(R3) -R1-NH- R3，其中R1為C2-C4亞烷基，R2必須為C12-C30烴基，且R3為HX1-C3脂族基團或R4-C (=0) - ；R3中的至少一個必須為R4-C (=0) _。R4為H或CV4。實例為椰油-NH- (CH2) 3 - NH - C (=0) H。
[0010]美國專利3，251，853，Hoke，1966年5月17日，公開了油溶性醯化胺。在實施例中，反應物可以為二甲苯基-硬脂酸或庚基苯基-庚酸與四亞乙基五胺或十二胺或N-2-氨基乙基十八胺。實例為N-2-氨基乙基十八胺與二甲苯基-硬脂酸的縮合產物。
[0011]美國專利公開2009/0005277，Watts等人，2009年I月I日，公開了據說具有優異摩擦穩定性的潤滑油組合物，除了其它組分之外，其包含聚亞烷基多胺基摩擦改進劑，所述摩擦改進劑已與醯化劑反應以將至少一個仲胺基團轉化成醯胺。
[0012]因此，所公開技術在某些實施方案中提供了適於為變速器用油如自動變速器用油提供高摩擦係數或μ-V曲線中的持久正斜率或二者的摩擦改進劑。
[0013]還需要在用於潤滑機械裝置如內燃機時顯示出抗磨性能和腐蝕抑制的潤滑劑，在特徵為低硫酸鹽灰、磷和硫含量的配製劑中特別如此。在某些實施方案中，所公開技術在用於潤滑機械裝置時提供抗磨性能和腐蝕抑制中的一種或多種。
[0014]發明概沭
[0015]所公開技術提供一種組合物，其包含:(a)具有潤滑粘度的油，和(b) (i)與(ii)的縮合產物:(i)芳族聚羧酸或其混合物或其反應性等價物，其具有至少兩個羧酸基團，該至少兩個羧酸基團的定位使得容許形成在環狀結構中具有5或6個原子的環狀醯亞胺；
(ii)含有6-80個碳原子的脂族伯胺或醇。
[0016]在某些實施方案中，脂族伯胺或醇包括含有12-60個碳原子並進一步含有仲或叔氨基或醚基的伯胺。
[0017]所公開技術進一步提供潤滑機械裝置的方法，所述方法包括向其中供入上述組合物中的任一種。在某些實施方案中，機械裝置包括自動變速器。在某些實施方案中，組合物在潤滑自動變速器時賦予有用的摩擦性能。
[0018]附圖簡沭
[0019]圖1顯示經30，000試驗循環，所公開技術的含有1，2，4，5_苯四甲醯二亞胺的潤滑劑提供的摩擦係數。
[0020]發明詳沭
[0021]下面通過非限定性闡述描述各個特徵和實施方案。
[0022]在所公開技術的某些實施方案中使用的一種組分為具有潤滑粘度的油，其可就潤滑劑組合物而言以主要量，或者就濃縮物而言以濃縮物形成量存在。合適的油包括天然和合成的潤滑油及其混合物。在完全配製的潤滑劑中，具有潤滑粘度的油通常以主要量(即大於50重量％的量)存在。通常，具有潤滑粘度的油以組合物的75-95重量％，通常大於80重量％的量存在。
[0023]用於製備本發明潤滑劑和官能流體的天然油包括動物油和植物油，以及礦物潤滑油如液體石油以及鏈烷烴、環烷烴和混合鏈烷烴/環烷烴型的經溶劑處理或經酸處理的礦物潤滑油，可將其通過加氫裂化和加氫精制方法而進一步精製。
[0024]合成潤滑油包括烴油和滷素取代的烴油，例如聚合和共聚烯烴，也稱為聚α烯烴;聚苯;烷基化二苯醚；烷基-或二烷基苯；和烷基化二苯硫；及其衍生物、類似物和同系物。還包括其中末端羥基可通過酯化或醚化改性的氧化烯聚合物和共聚物及其衍生物。還包括二羧酸與各種醇的酯，或者由C5-C12單羧酸和多元醇或多元醇醚製備的酯。其它合成油包括矽基油、含磷酸的液態酯和聚四氫呋喃。
[0025]天然或合成的未精製、精製和再精製油可用於本技術(即目前所公開技術)的潤滑劑中。未精製油為未經進一步提純處理而直接由天然或合成來源得到的那些。精製油已在一個或多個提純步驟中進一步處理以改進一種或多種性能。可例如將它們氫化，產生具有改進的氧化穩定性的油。
[0026]在一個實施方案中，具有潤滑粘度的油為API組1、組I1、組II1、組IV或組V油，包括合成油或其混合物。在另一實施方案中，油為組I1、II1、IV或V。這些為API Base
OilInterchangeability Guidelines 建立的分類。組 III 油含有 90%的飽和物且具有> 120的粘度指數。組II油具有80-120的粘度指數且含有≤ 0.03%的硫和>90%的飽和物。聚α烯烴歸類為組IV。該油也可以為衍生自臘如疏鬆石臘或費託合成蠟的加氫異構化的油。這類「氣-至-液」油通常表徵為組III。組V包括「所有其它油」(組I除外，所述組I含有>0.03%的S和/或〈90%的飽和物且具有80-120的粘度指數)。
[0027]在一個實施方案中，至少50重量％的具有潤滑粘度的油為聚α烯烴(PAO)。通常聚α烯烴衍生自具有4-30，或4-20，或6_16個碳原子的單體。有用PAO的實例包括衍生自1-癸烯的那些。這些PAO可具有在100°C下1.5-150mm2/s(cSt)的粘度。PAO通常為氫化材料。
[0028]本技術的油可包括具有單一粘度範圍的油或者高粘度與低粘度範圍油的混合物。在一個實施方案中，油顯示出在100°c下I或2至8或至10mm2/sec (CSt)的運動粘度。總潤滑劑組合物可使用油和其它組分配製使得在100°C下的粘度I或1.5至10或至15或至 20mm2/sec，且在-40°C下的布氏粘度(ASTM-D-2983)為小於 20 或 15Pa_s (20，OOOcP 或15，OOOcP)，例如小於10Pa-s，甚至5或更小。
[0029]本技術提供如下組分的縮合產物作為一種組分:芳族聚羧酸或其混合物或其反應性等價物，其具有至少兩個羧酸基團，該至少兩個羧酸基團的定位使得容許形成在環狀結構中具有5或6個原子的環狀醯亞胺；含有6-60個碳原子的脂族伯胺或醇。如本文所用，在一些實施方案中，術語「脂族」可包括環狀和非環狀基團(即「脂環族」)，在其它實施方案中，它可限於非環狀基團。在某些實施方案中，這些材料用作摩擦改進劑，特別用於潤滑自動變速器。在其它實施方案中，這些材料用作抗磨劑或腐蝕抑制劑，特別用於潤滑內燃機。
[0030]芳族聚羧酸或其反應性等價物可以為二酸、三酸、四酸或更高級酸(或反應性等價物)。如果反應產物為單醯亞胺，則聚羧酸含有至少2個酸基(或等價基團)。如果反應產物為二醯亞胺，則聚羧酸含有至少4個酸基(或等價基團)。酸基的定位使得容許形成5元或6元環狀醯亞胺，其意指它們可例如相對於彼此呈鄰位地在芳環上，或者如具有下文更詳細描述的其它關係(例如兩個羰基可連接在兩個相鄰碳原子上，或者連接在又被一個原子間隔的兩個碳原子上，但通常不連接在芳環上相對於彼此的間位上)。然而，該語句不應解釋為要求每種情況下必須形成環狀醯亞胺。例如，醯胺或酯不形成環狀醯亞胺結構，但前體酸基團的相同幾何關係會是適用的。
[0031]羧酸的反應性等價物包括酸、酯、醯基滷如醯基氯，和酐。為了簡便，術語「羧酸」在該文件中可用於指羧酸或其反應性等價物。由於它們的可容易得到性和反應的容易性，通常使用酐，尤其是環酐。環酐通常具有的羧酸基團定位使得容許形成在環狀結構中具有5或6個碳原子的環狀醯亞胺，因為環酐本身通常會構成具有5或6個原子的環狀結構。本技術的縮合產物可具有環狀醯亞胺結構，但不是必須具有環狀醯亞胺結構:它們可例如包含酯或醯胺基團或者咪唑啉基團。酐與胺或醇的反應產物通常稱為縮合產物，即使小分子如水也可能不會在所有環境下通過反應而產生。
[0032]羧酸基團可直接連接在芳族基團上，或者它們可通過插入碳原子而間接地連接。後一種材料的實例為被至少一個琥珀酸(或酐)基團取代的芳環，其中還任選存在其它環取代基，例如苯基琥珀酸或酐:
[0033]
【權利要求】
1.組合物，其包含: (a)具有潤滑粘度的油，和 (b)⑴與(ii)的縮合產物: (i)芳族聚羧酸或其混合物或其反應性等價物，其具有至少兩個羧酸基團，該至少兩個羧酸基團的定位使得容許形成在環狀結構中具有5或6個原子的環狀醯亞胺； (ii)脂族伯胺或醇，其含有約6至約80個碳原子。
2.根據權利要求1的組合物，其中脂族伯胺或醇包括含有約12至約60個碳原子且進一步含有仲或叔氨基或者醚基的伯胺。
3.根據權利要求1的組合物，其中縮合產物包括酯、醯胺、醯亞胺或咪唑啉。
4.根據權利要求1-3中任一項的組合物，其中縮合產物包括環狀醯亞胺。
5.根據權利要求1-4中任一項的組合物，其中芳族聚羧酸或其反應性等價物包括被至少一個琥珀酸基團取代的芳環或其反應性等價物。
6.根據權利要求1-4中任一項的組合物，其中芳族聚羧酸或其反應性等價物包括具有至少2個羧酸基團的芳族基團或其反應性等價物，其中該至少2個羧酸基團在至少兩個芳族碳原子上。
7.根據權利要求6的組合物，其中芳族聚羧酸或其反應性等價物包括具有至少兩個羧酸基團的苯環或其反應性等價物，其中該至少兩個羧酸基團在相鄰碳原子上。
8.根據權利要求6的組合物 ，其中芳族聚羧酸或其反應性等價物包括具有兩個羧酸基團的萘結構或其反應性等價物，其中該兩個羧酸基團位於所述萘結構的I和8位上。
9.根據權利要求1-8中任一項的組合物，其中縮合產物包括二醯亞胺。
10.根據權利要求1-4或者6、7或9中任一項的組合物，其中縮合產物包括I，2，4，5-苯四甲醯二亞胺。
11.根據權利要求1-10中任一項的組合物，其中脂族伯胺由下式表示:
H2N - (CnH2n) -X-R1 其中n為2至約6， X 為 O或N-R2， R1為具有至少約8個碳原子的烷基，且 R2為H或烷基。
12.根據權利要求1-11中任一項的組合物，其中脂族伯胺包括N，N-二烷基-1，3-丙二胺。
13.根據權利要求12的組合物，其中N，N-二烷基-1，3-丙二胺包括N，N- 二 -(氫化牛脂基)_1, 3-丙二胺、N，N- 二椰油基-1，3-丙二胺或N，N- 二異硬脂基-1，3-丙二胺。
14.根據權利要求1-4或6或7或9-13中任一項的組合物，其中縮合產物包括下式表示的材料:
15.根據權利要求14的組合物，其中R1、R2、R3和R4為牛脂胺、椰油胺或異硬脂胺的烷基特徵。
16.根據權利要求1-15中任一項的組合物，其中縮合產物的量為約0.0OOl至約10重量％。
17.根據權利要求1-16中任一項的組合物，其進一步包含至少一種選自由分散劑、粘度改進劑、補充摩擦改進劑、清淨劑、抗氧化劑、密封溶脹劑和抗磨劑組成的組的其它添加劑。
18.根據權利要求1-16中任一項的組合物，其進一步包含至少一種選自由有機硼酸酯、有機硼酸鹽、有機磷酯、有機磷鹽、無機磷鹽和無機含磷酸組成的組的添加劑。
19.潤滑機械裝置的方法，其包括向其中供入根據權利要求1-18中任一項的組合物。
20.根據權利要求19的方法，其中機械裝置包括變速器。
21.根據權利要求19或權利要求20的方法，其中機械裝置包括自動變速器。
22.根據權利要求19的方法，其中機械裝置包括內燃機。
【文檔編號】C10N40/04GK103534341SQ201280023079
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月8日 優先權日:2011年5月12日
【發明者】D·J·薩科曼多, R·J·威克曼, S·L·巴特利, J·A·科奇斯 申請人:盧布裡佐爾公司