用於改進的能量效率的汽車傳動流體組合物的製作方法

2023-06-28 05:44:36

用於改進的能量效率的汽車傳動流體組合物的製作方法
【專利摘要】本發明提供了汽車傳動流體組合物，其經由在其中存在某些限定的在車輛操作期間提高車輛燃料效率的添加劑而具有改進的動力傳送性能。本發明進一步提供此類傳動流體組合物的製造方法，改進變速器的能量效率的方法和傳動流體的添加劑濃縮物。
【專利說明】用於改進的能量效率的汽車傳動流體組合物
[0001] 本發明提供汽車傳動流體組合物，其經由某些限定的添加劑存在於其中而具有改 進的動力傳送性能。特別地，本發明提供汽車的傳動流體組合物，它們的使用提高車輛在操 作期間的燃料效率。本發明進一步提供此類傳動流體組合物的製造方法，改進變速器的能 量效率的方法和傳動流體的添加劑濃縮物，及下文描述的其它方面。
[0002] 來自政治、規章和消費者方面的壓力驅使提高現代世界的能量效率。許多應用的 機器依靠活動部件之間的合作將動力從驅動單元傳送到被驅動單元，並且這種動力傳送的 效率有助於機器的總能量效率。對更加能量高效的機器的不斷追求已經變成許多工業領域 中的不變目標。
[0003] 在汽車領域中，動力傳送主要經由車輛的驅動-設備組組件進行。發動機的曲軸 通常經由某種形式的離合器與變速器耦合，動力傳送跨越該離合器進行以驅動變速器並最 終驅動車輪。其它離合器可以存在於變速器內，這取決於車輛的設計和其變速器類型。此 類離合器的基本特徵是它們跨越離合器片之間的接觸高效傳送動力的能力。發動機和車輪 之間的任何動力傳送損失導致車輛的降低的能量效率，例如由更差的燃料效率證實那樣。
[0004] 經由汽車傳動流體改進汽車變速器的能量效率提出了不同於改進發動機能量效 率的挑戰。一般地說，能量損耗在活動的發動機部分中由於摩擦引起。發動機潤滑中的通 常的目標因此是降低摩擦和，在這種情況下，降低伴隨的能量損耗。相比之下，變速器通過 經由高摩擦跨越運動表面傳送動力來作用。因此，在這些表面之間產生低摩擦的環境將導 致表面之間的能量傳遞損失和伴隨的動力傳送損失。然而，同時，必須控制磨損。因此，具 有離合器摩擦、磨損、疲勞防止和能量效率的有利平衡的有效傳動流體的配製是複雜任務， 並且不是容易地適用於常規分析的任務。
[0005] 本領域中仍需要改進的汽車傳動流體，它們在使用中導致變速器提高的能量效率 並且，特別地，本領域中仍需要在車輛運行期間導致車輛燃料效率提高的汽車傳動流體。
[0006] 本領域中描述的這種問題的解決途徑涉及通過使用粘度改進劑改進傳動流體粘 度。通過改變流體的粘滯性能，即降低流體粘度，已經看出在給定情況下燃料效率方面的一 些利益。然而，這種效果歸因於改變的本體液體粘性的物理影響，並且已經與許多缺點例如 機器部件的耐久性和運行的可靠性相聯繫。
[0007] 本發明涉及汽車傳動流體組合物，其經由某些限定的添加劑存在於其中而具有改 進的動力傳送性能。特別地，本發明提供汽車的傳動流體，它們的使用明確地提高車輛在操 作期間的燃料效率。
[0008] 特別地，本發明已經確定，通過特定形式的聚合反應製得的一類聚α -烯烴聚合 物當與一種或多種清淨劑添加劑和特定粘度改進劑協同存在時可用作傳動流體的性能提 高添加劑，其中所述組合的作用是改進流體的動力傳送性能。添加劑的這種組合使變速器 能夠以更大的能量效率運轉，例如由車輛在運行期間的燃料效率的提高證實。當按不超過 總傳動流體組合物的4重量％的量使用時，所述聚α-烯烴作為用於這一目的添加劑顯示 有利的性能，並且當按佔所述總傳動流體組合物的1-3重量％的量使用時，顯示最佳性能。
[0009] 作為下文證實的實例，從聚α-烯烴、特定粘度改進劑和清淨劑添加劑的組合產 生的能量效率利益甚至在其中所述流體在對比下的主要粘滯性能（運動粘度和粘度指數） 已經被控制保持基本上不變的條件下仍是明顯的。因此，看出該添加劑組合的基本效果不 依賴於流體粘度本身來起作用。可歸因於對本發明重要的添加劑組合的能量效率方面的改 進由此歸因於不同於通過本領域中已知的途徑簡單地降低流體粘度的機理。
[0010] US-A-2010/0035778提供具有尤其改進的燃料經濟性的動力傳送流體的組合物， 該組合物優選包含添加劑和具有聚α-烯烴共混物的基料。所述添加劑優選尤其包括粘度 指數改進劑。這種教導報導了包括具有非常規的粘度性能的聚α-烯烴（PAO)或PAO共 混物的基料的使用，並列舉了含大約8重量％ -大約90重量％的PAO共混物的流體組合 物。該組合物的工作實施例含有77. 4重量％的PAO共混物，連同粘度改進劑和清淨劑添 加劑，所述PAO共混物由分別按9. 4重量％和68. 0重量％的比例的PAO 2cSt和PAO 6cSt 組成。這種教導報導了只要選擇該PAO共混物使得流體的基礎粘度在100°C下大於或等於 4. OcSt，則可以使用任何數量ΡΑ0。這種教導沒有概念上識別由特定聚α -烯烴按添加劑處 理水平在傳動流體內的使用產生的利益，並同樣聚焦於改變的本體粘性作為提高流體性能 的手段。
[0011] US-A-2007/000807提供了含有高粘度指數聚α -烯烴（HVI-PAO)的工業潤滑劑 和油脂組合物，其以具有優選130或更大的高粘度指數和某些其它限定特性為特徵。此 類HVI-PAO可以通過各種路線製備，包括活化的金屬茂催化劑。該文獻在0016段教導，其 HVI-PAO配製劑的特定優點是不要求某些常規的添加劑，尤其是聚合增稠劑或其它增稠流 體，例如粘度指數（VI)改進劑，但是它們可以被包括作為任選的元素。
[0012] 本發明發現，與限定的聚α -烯烴結合使用的粘度改進劑的性質影響經由使用所 得的傳動流體組合物達到的能量效率的改進程度，尤其是車輛的燃料效率的改進程度。如 下文中所述那樣，當在具有相等粘滯性能的配製油中比較時，不同的粘度改進劑證實與所 述聚α-烯烴結合的差別改進。這種效率方面的改進因此可歸因於粘度改進劑本身的性質 而不是差別的粘度改進效果。
[0013] 另外，本發明已經發現，至少一種清淨劑添加劑的存在提高經由使用所得的傳動 流體組合物達到的能量效率改進，尤其是優化車輛的燃料效率。優選地，為了改進能量效 率，至少一種清淨劑添加劑（iv)包含一種或多種鹼土金屬清淨劑化合物，其中至少一種鹼 土金屬清淨劑化合物是鹼土金屬水楊酸鹽或磺酸鹽化合物。更優選，存在於傳動流體組合 物中的每種鹼土金屬清淨劑化合物是中性或過鹼性水楊酸鈣化合物，更優選，這些水楊酸 隹丐化合物的總量滿足提供I丐含量為50-250wt ppm的傳動流體組合物,基於傳動流體組合物 的重量。
[0014] 在第一個方面中，因此，本發明提供由以下組分組成的傳動流體組合物：
[0015] ⑴潤滑油，或潤滑油的共混物；
[0016] (ii)粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物；
[0017] (iii)聚α -烯經化合物；和
[0018] (iv) -種或多種清淨劑添加劑，
[0019] 其中所述或每種聚α -烯烴化合物（iii)通過α -烯烴原料的金屬茂催化的聚合 製備，和其中所述聚α-烯烴化合物（iii)在傳動流體組合物中的總量不超過所述組合物 的4重量％;和其中至少一種粘度改進劑添加劑（ii)含有選自以下一個或多個組中的聚合 物或聚合物共混物：
[0020] (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚 物；
[0021] (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多 個臂從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合 物鏈；或
[0022] (ii) (C)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯 烴或聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物。
[0023] 所述或每種聚α -烯烴化合物（iii)通過其中經由金屬茂催化劑的作用使相應的 α -烯烴原料聚合的聚合反應製備。此類聚α -烯烴是本身已知的，並且有時在聚合物領域 中稱作"mPAO"。它們具有不同於衍生自其它催化過程的聚α-烯烴的結構。特別地，金屬 茂催化劑的作用是使得引起具有窄分子量分布的聚合物產物和體現出高比例的頭-尾單 體單元加入的結構的形成，即可以認為是基本上理想的聚合物。此類材料的文獻還報導了 與其它方法相比更有序化的烴側鏈型式與更少短側鏈。結果是具有更"完美"結構和不同 性能的聚合物。
[0024] 本發明已經確定，當在傳動流體組合物中用作性能提高添加劑時，此種聚α -烯 烴顯示特別的利益。如隨後的實施例中所示，此種聚α-烯烴的添加劑利益在佔總傳動流 體組合物的不超過4重量％,優選1-3重量％,最佳地2-3重量％的處理率下看出。此種 處理率對應於此類流體中的典型的添加劑處理率，並且不應與作為潤滑油本身（有時稱作 "基料"）或作為基料共混組分的合成聚合物的使用混淆，潤滑油本身或基料共混組分涉及 引入更大相對量的聚合物構成基礎潤滑油的本體體積（bulk volume)。
[0025] 在第二個方面中，本發明提供傳動流體組合物的製造方法，所述組合物由以下組 分構成：
[0026] ⑴潤滑油，或潤滑油的共混物；
[0027] (ii)粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物，其含有選自以下一個或多 個組中的聚合物或聚合物共混物：
[0028] (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚 物；
[0029] (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多 個臂從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合 物鏈；或
[0030] (ii) (C)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯 烴或聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物；
[0031] (iii)聚α-烯經化合物，各自通過α-烯經原料的金屬茂催化的聚合製備；和
[0032] (iv) -種或多種清淨劑添加劑；
[0033] 所述方法包括以下步驟：
[0034] a)獲得（通過製造或者其它方式）不含有通過α -烯烴原料的金屬茂催化的聚合 製得的聚α-烯烴化合物的潤滑油或潤滑油的共混物；和
[0035] b)將以下物質與這種潤滑油或潤滑油的共混物混合：
[0036] (b) (1)粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物（ii)，
[0037] (b)⑵總量不超過傳動流體組合物的4重量％的聚α -烯烴化合物（iii)，和
[0038] (b) (3) -種或多種清淨劑添加劑（iv);
[0039] 以提供所述傳動流體組合物。
[0040] 特別地，本發明的方法用來製造汽車傳動流體，其中步驟b)中的添加改進所得的 組合物當用於車輛時提供的動力傳送效率，如由車輛在運行期間的燃料效率的提高證實那 樣。
[0041] 在第三個方面中，本發明提供改進汽車變速器的能量效率的方法，包括在其中使 用第一個方面中所定義的傳動流體組合物或在其中使用通過第二個方面的方法獲得的傳 動流體組合物。在本發明的這一方面中，變速器是機動車輛的變速器，並且能量效率的改進 優選是車輛運行期間的燃料經濟性的提高。
[0042] 在第四個方面中，本發明提供汽車傳動流體的添加劑濃縮物，所述濃縮物由以下 組分構成：適合的載液，和（ii)粘度改進劑或粘度改進劑共混物，（iii)通過α-烯烴原料 的金屬茂催化的聚合製得的聚α-烯烴化合物或聚α-烯烴化合物的混合物，和（iv) -種 或多種清淨劑添加劑，都如相對於第一個方面所定義那樣。優選地，所述清淨劑添加劑中的 至少一種包含一種或多種鹼土金屬清淨劑化合物，其中至少一種鹼土金屬清淨劑化合物是 鹼土金屬水楊酸鹽或磺酸鹽化合物。替換性地，或另外附加地，存在於濃縮物中的聚α-烯 烴化合物（iii)的總量優選使得，在將濃縮物按其規定的處理率添加到傳動流體中後，所 述化合物（iii)佔所得的傳動流體組合物的至多4重量％。
[0043] 下文將更詳細地描述本發明。
[0044] 傳動流體組合物由四個基本的要素（i)、（ii)、（iii)和（iv)構成。所述組分是：
[0045] (i)潤滑油，或潤滑油的共混物；
[0046] (ii)下文描述的粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑共混物；
[0047] (iii)通過α -烯烴原料的金屬茂催化的聚合製得的聚α -烯烴化合物；和
[0048] (iv) -種或多種清淨劑添加劑。
[0049] 重要的是，傳動流體組合物中的聚α-烯烴化合物（iii)的總量不超過所述組合 物的4重量％，無論引入手段如何。因此，原則上，在本發明實踐中可能的是，第一個方面 的組合物中的少量的聚α-烯烴（iii)的一些或全部可以經由引入潤滑油或油共混物（i) 中而導入組合物中。然而，優選的是，潤滑油或油共混物組分（i)本身不含有此類聚α-烯 烴（iii)，並且這些基本的化合物（iii)改為通過作為離散的添加劑在組合物的製造過程 中直接添加而引入到組合物中，或與粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物（ii) 混合以形成單一添加劑濃縮物，然後將它們添加到潤滑油或油共混物中。或者，可以將聚 α_烯烴化合物（iii)與清淨劑添加劑（iv)中的一種或多種混合以形成單一添加劑濃縮 物，然後添加到潤滑油或油共混物中。
[0050] 此類聚α -烯烴（iii)當根據本發明使用時的大部分添加劑利益在小於總傳動流 體組合物的4重量％，更優選佔總傳動流體組合物的1-3重量％，最佳地2-3重量％的處理 率下看出。
[0051] 潤滑油或油共混物（i)構成流體組合物的本體。可用於本發明作為潤滑油，或構 成油共混物的油衍生自天然潤滑油、合成潤滑油和它們的混合物。一般而言，天然和合成潤 滑油各自將具有大約1-大約IOOmmVs(CSt)的100°C運動粘度，這取決於所尋求的傳動流 體的規格或質量，但是典型的應用將要求每種油具有大約2-大約SmmVs(CSt)的KKTC粘 度。
[0052] 天然潤滑油包括動物油、植物油（例如蓖麻油和豬油）、石油、礦物油和衍生自煤 炭或頁巖的油。優選的天然潤滑油是礦物油。
[0053] 適合的礦物油包括所有常用的礦物油基料。這包括化學結構中是環烷型或鏈烷型 的油。它們可以是通過常規方法使用酸、鹼、和粘土或其它試劑如氯化鋁精煉的油，或它們 可以是萃取油（例如用溶劑如苯酚、二氧化硫、糠醛、二氯二乙基醚等進行溶劑萃取而製備 的）。它們可以是氫處理的或氫精製的、通過冷卻或催化脫蠟工藝脫蠟的或加氫裂化的。礦 物油可以由天然原油源製備或由異構化的蠟材料或其它精煉過程的殘餘物組成。
[0054] 通常，礦物油將具有2. 0mm2/s(cSt)-10. 0mm2/s(cSt)的KKTC運動粘度。優選的 礦物油具有2-8mm2/ S(cSt)的運動粘度，最優選的是100°C下具有3-6mm2/S(cSt)的粘度的 那些礦物油。
[0055] 合成潤滑油包括烴油和滷代烴油，如低聚的、聚合的和共聚合的烯烴[例如聚丁 烯、聚丙烯、丙烯、異丁烯共聚物、氯化聚內烯（polylactenes)、聚（1-己烯），聚（1-辛烯）、 聚-(1-癸烯）等和它們的混合物];烷基苯[例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二 (2-乙基己基）苯等];多苯[如聯苯、三聯苯和烷基化的多苯等];和烷基化的二苯醚、烷 基化的二苯硫醚，以及它們的衍生物、類似物和它們的同系物等。
[0056] 選自這類合成油的優選的油是第IV組基料，即聚α-烯烴（PAO)，包括α-烯烴 的氫化低聚物，尤其是1-癸烯的低聚物，特別是通過自由基方法、齊格勒催化或陽離子、 Friedel-Crafts催化製備的那些。
[0057] 聚α-烯烴通常具有2_20cSt，優選4_8cSt的KKTC粘度。它們可以，例如，是含 2-16個碳原子的支化鏈或直鏈α -烯烴的低聚物，具體實例是聚丙烯、聚異丁烯、聚-1- 丁 烯、聚-1-己烯、聚-1-辛烯和聚-1-癸烯。包括的是均聚物、互聚物和混合物。
[0058] 然而，如早先闡明的那樣，假如，在本發明範圍中，潤滑油或潤滑油的共混物（i) 還由任何聚α -烯烴（iii)構成，即通過α -烯烴原料的金屬茂催化的聚合製得的mPAO，則 重要的是此類聚α-烯烴（iii)不會共同地佔總傳動流體組合物的多於4重量％。
[0059] 優選地，構成潤滑油或潤滑油的共混物（i)的任何和全部聚α-烯烴不是通過 α-烯烴原料的金屬茂催化的聚合製得的。
[0060] 合成潤滑油還包括氧化烯聚合物、互聚物、共聚物和它們的其中末端羥基已通過 酯化、醚化等改性的衍生物。這類合成油舉例為：通過聚合氧化乙烯或氧化丙烯製備的聚氧 化烯聚合物；這些聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚（例如平均分子量為1000的甲基-聚異 丙二醇醚、分子量為1000-1500的聚丙二醇的二苯醚）；和它們的單-和多-羧酸酯（例如 乙酸酯、混合的C 3-C8脂肪酸酯和四乙二醇的C12含氧酸二酯）。
[0061] 另一類適合的合成潤滑油包括二羧酸（例如鄰苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和 鏈烯基琥珀酸、馬來酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富馬酸、己二酸、亞油酸二聚物、丙二酸、烷 基丙二酸、鏈烯基丙二酸等）與各種各樣的醇（例如丁醇、己醇、十二烷醇、2-乙基己醇、 乙二醇、二乙二醇單醚、丙二醇等）的酯。這些酯的具體實例包括己二酸二丁酯、癸二酸二 (2-乙基己基）酯、富馬酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二異辛酯、壬二酸二異癸酯、鄰 苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二癸酯、癸二酸二（二十烷基）酯、亞油酸二聚體的2-乙基己 基二酯，和由1摩爾的癸二酸與2摩爾的四乙二醇和2摩爾的2-乙基己酸反應而形成的復 合酯，和類似物。選自這一類合成油的優選類型的油是C 4-C12醇的己二酸酯。
[0062] 可用作合成潤滑油的酯還包括由C5-C12單羧酸和多元醇以及多元醇醚如新戊二 醇、三羥甲基丙烷季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等製造的那些。
[0063] 潤滑油可以來源於精煉、再精煉油或它們的混合物。未精煉的油直接由天然源或 合成源（例如，煤炭、頁巖或含浙青砂浙青）獲得，而沒有進一步的純化或處理。未精煉的 油的實例包括由蒸餾操作直接獲得的頁巖油、由蒸餾直接獲得的石油、或由酯化方法直接 獲得的酯油，它們中的每一種然後在沒有進一步處理的情況下使用。精煉油與未精煉的油 類似，不同在於精煉油在一個或多個純化步驟中被處理以改進一種或多種性能。適合的純 化技術包括蒸餾、加氫處理、脫蠟、溶劑萃取、酸或鹼萃取、過濾和滲濾，所有這些是為本領 域技術人員所已知的。再精煉油是通過與用來獲得精煉油的那些相似的方法處理用過的油 來獲得的。這些再精煉油亦稱回收或再加工油，並經常通過用於除去廢添加劑和油分解產 物的技術進行另外處理。
[0064] 另一類適合的潤滑油是由天然氣原料的低聚或蠟的異構化製備的那些基料。這些 基料可以按許多方法涉及，但是通常它們稱為氣至液（GTL)或費-託基料。
[0065] 潤滑油（i)可以是一種或多種上述油的共混物，並且天然和合成潤滑油的共混物 (即，部分合成）特意在本發明之下考慮。
[0066] 粘度改進劑或粘度改進劑共混物（ii)可以是當添加到潤滑油中時能夠改變潤滑 油粘度以致使得其粘度性質更有利於潤滑劑功能的單一化合物或化合物的共混物。通常， 潤滑油在正被潤滑的設備內經歷一個範圍的運轉溫度並且，因為粘度是溫度依賴性特徵， 因此必須在整個運轉溫度範圍中維持合適的粘度，以致該油既不在較低的溫度下變得太粘 性（"稠"）而引起設備中的粘性阻力，又不在較高的溫度下變得太稀而不能提供足夠潤 滑。粘度改進劑通常具有在較高的溫度提高油的粘度的性能，以致補償潤滑劑基料的自然 變稀，同時在較低的溫度下具有較小（或沒有）增稠效果，以致基本上不導致粘性阻力。另 夕卜，當暴露於剪切力及汽車潤滑劑在運行期間經歷的其它惡化影響中時，優選的粘度改進 劑隨著時間顯示更大的抗活性損失性。
[0067] 在本發明實踐中，將某些限定類別的粘度改進劑與組分（i)、（iii)和（iv)結合使 用以提供具有本發明優點的傳動流體組合物。
[0068] 因此，粘度改進劑或粘度改進劑共混物（ii)是衍生自一種或多種烯烴或不飽和 酯單體的聚合物或聚合物共混物；更優選，是衍生自一種或多種烯烴單體，或衍生自一種或 多種α，β-不飽和酯單體例如丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯，或衍生自一種或多種 烯烴和一種或多種α，β-不飽和酯單體例如丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的聚合物 或聚合物共混物。
[0069] 最優選地，粘度改進劑或粘度改進劑共混物（ii)是選自以下一個或多個組中聚 合物或聚合物共混物：
[0070] (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚 物；
[0071] (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多 個臂從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合 物鏈；或
[0072] (ii) (C)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯 烴或聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物。
[0073] 組（ii) (a)中的材料是通過使用本領域中已知的技術，例如自由基聚合使一種或 多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體聚合製備的，其中烷基優選含有1-20,更優選 1-10個碳原子。此類材料是本領域中已知的並可商購，實例是由Evonik Rohmax USA, Inc. 供應的 V1SCOPLEX? 12-075。
[0074] 組（ii) (b)中的材料是通過使一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單 體逐步聚合成核部分，接著與此類單體進一步聚合以形成側掛臂而製備的，其中烷基優選 含有1-30,更優選1-20個碳原子。適合的方法包括原子轉移自由基聚合（ATRP)和可逆加 成-斷裂鏈轉移（RAFT)聚合。或者，所述臂可以分開地形成並經由在連接基處的反應與核 連接。此類材料是本領域中已知的。
[0075] 組（ii) (c)中的材料最適宜地通過自由基聚合製備。術語"梳狀"是聚合物領域中 已知的，並且是指具有從主鏈懸掛的一系列側鏈的聚合物的梳狀體系結構，這些側鏈由丙 烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的烷基取代基形成，或由烯烴單體的殘基形成， 或由這兩者形成。
[0076] 優選地，當梳狀聚合物（ii) (c)由一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯 單體製備時，它通過使一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體聚合，優選通過 自由基聚合形成，其中烷基鏈含有4-20,例如8-18個碳原子。
[0077] 優選地，當梳狀聚合物（ii) (c)由一種或多種烯烴或聚烯烴單體製備時，它通過 使一種或多種含4-20,例如4-12個碳原子的烯烴單體聚合形成。或者，它可以由一種或多 種提供相當大尺寸的烷基或鏈烯基的聚烯烴大分子單體製備，該烷基或鏈烯基形成所得的 梳狀聚合物結構的側鏈。
[0078] 更優選，梳狀聚合物（ii) (c)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯 單體與一種或多種烯烴或聚烯烴單體的共聚製備。在此種聚合物中，主鏈由（甲基）丙烯 酸酯和烯烴或聚烯烴單體單元共聚形成，其中所述（甲基）丙烯酸酯單元的烷基酯基和所 述烯烴或聚烯烴的殘基從所得的主鏈懸掛下來而形成梳狀結構。在此類結構中，丙烯酸烷 基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體的烷基優選含有4-20,例如8-18個碳原子；同時共聚單體 優選是為所得的共聚物提供較長懸掛鏈的烯烴或聚烯烴，例如長鏈α-烯烴或聚烯烴大分 子單體例如聚（異丁烯）或氫化聚（丁二烯）。當存在於潤滑油中時，此類聚合物能夠在 施加能量時顯著膨脹（例如當油在運行期間發熱時發生），並且這種熱膨脹行為使它們能 夠夾帶更多的本體油在膨脹的梳狀結構的流體網絡內，並且因此對抗通常隨著溫度提高 而另外發生的油粘度的稀釋。此類材料例如，描述於標題為"A New Generation of High Performance Viscosity Modifiers Based on Comb Polymers，'的SAE論文中，作者Stoehr、 Eisenberg 和 Mueller，刊登於 SAE Int.J. Fuels Lubr.第 I 卷，第 I 期，1511 並編號為 2008-0102462和US-A-2010/0190671中，該文獻描述了它們的性質和製備。
[0079] 雖然選自上述組（ii) (a)、（ii) (b)和（ii) (C)的聚合物都對於本發明的實踐是有 利的，但是在這三類之間看出效果大小方面的分化，但是實際上儘可能相等地維持油的總 體粘性，以確認此種差別效果不是由改變本體油粘度的常規方法引起的。因此，選自（ii) (C)組的聚合物與其它基本要素和（iv)結合提高燃料經濟性是最有效的，並且 對於本發明的實踐是最優選的。類（ii) (a)是最小優選的。
[0080] 聚α-烯烴化合物（iii)是通過α-烯烴原料的金屬茂催化的聚合獲得的那 些。此類"mPAO"材料是本領域中本身已知的並且例如，連同它們經由金屬茂催化的製造 方法一起描述在US-A-2007/145924中。在該參考文獻中，它們描述為潤滑劑基料組分並 且主要用來製造高粘度基料共混物。它們例如可由技術人員作為商品以品名"Spectrosyn Elite?"從ExxonMobil Chemical Company和其區域分銷機構獲得，並且進一步在提交日前 在以下網址在"Advanced synthetic basestock"的描述下公開在本領域中：http: //www. exxonmobilchemical.com/Chem-English/brands/sDectrasyn-elite-mDao.asDx ? In = productsservices〇 Spectrosyn Elite?作為潤滑劑基料的性能優點在該參考文獻中描述 為剪切穩定性、高和低溫性能的粘度指數和在寒冷環境中增加的流動。該參考文獻還闡明 在mPAO的製造中金屬茂催化的使用導致聚合物產物中的特定的分子結構。
[0081] 在本發明中，聚α -烯烴化合物（iii)按添加劑量與粘度改進劑添加劑或粘度改 進劑添加劑共混物（ii)和特定清淨劑添加劑（iv)結合用於傳動流體組合物中以改進使 用所述流體的變速器的能量效率。具有尤其適合於本發明實踐的特性的金屬茂製得的聚 α-烯烴（iii)可以由含一種或多種，優選兩種或更多種直鏈C6-C18Ci-烯烴的原料製備。 優選的聚α -烯烴（iii)是由C6和C18直鏈α -烯烴的原料混合物或C6和C12 α -烯烴的混 合物製造的那些。通常讓所述原料與活化的金屬茂催化劑在本領域中已知的聚合條件下接 觸，以獲得化合物（iii)。
[0082] 在本發明的優選實施方案和以下跟隨的實施例中，本發明使用Spectrosyn Elite?150作為聚α-烯烴（iii)。這種材料可作為商品經由根據所公開的說明書的上述 來源商購，並具有通過ASTM D445測量的在KKTC下156mm2/s的典型運動粘度，和通過ASTM D2270測量的206的典型粘度指數，連同通過ASTM D5950/D97測量的負33°C的傾點。
[0083] 除了按必要量的基本的金屬茂衍生的聚α -烯烴（iii)之外，本發明組合物還可 以經由添加劑（iv)而另外含有其它非必要的聚α-烯烴。
[0084] 本發明涉及具有改進的動力傳送性能的汽車傳動流體組合物，尤其是明確提高車 輛運行期間的燃料效率的那些。因此，本發明的傳動流體組合物是汽車傳動流體，例如自動 傳動流體（以下簡稱"ATF")、無級變速器流體（"CVTF"）或雙離合器傳動流體（"DCTF")。 [0085] 此類流體配製有清淨劑添加劑（iv)以符合給定應用，特別是汽車應用的各種性 能要求和/或規格。在本說明書內，術語"清淨劑添加劑"用來表示包含一種或多種清淨劑 化合物，和任選的充當傳動流體的性能提高添加劑的其它化合物（"組分"）的添加劑。在 本領域中，此類清淨劑添加劑有時總稱為清淨劑包或清淨劑-抑制劑包，並且可以含有各 種其它組分和相互-相容的溶劑或分散介質。
[0086] 這些其它組分包括分散劑、抗磨劑、摩擦改進劑、防腐劑、極壓添加劑等。它們典 型地公開在例如，C. V. Smallheer 和 R. Kennedy Smith 的 "Lubricant Additives"，1967， pp. 1-11和美國專利4, 105, 571中。
[0087] 添加劑（iv)的典型的組分在汽車傳動流體中的代表性的量歸納如下：
[0088]
【權利要求】
1. 汽車傳動流體組合物，由以下組分構成： (i) 潤滑油，或潤滑油的共混物； (ii) 粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物； (iii) 聚a-烯烴化合物；和 (iv) -種或多種清淨劑添加劑， 其中所述或每種聚a-烯烴化合物（iii)通過a-烯烴原料的金屬茂催化的聚合制 備，和其中聚a-烯烴化合物（iii)在傳動流體組合物中的總量不超過所述組合物的4重 量％ ;和 其中至少一種粘度改進劑添加劑（ii)含有選自以下一個或多個組中的聚合物或聚合 物共混物： (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚物； (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多個臂 從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合物 鏈；或 (ii) (c)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯烴或 聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物。
2. 權利要求1的傳動流體組合物，其中所述聚a-烯烴化合物（iii)在所述組合物中 的總量佔所述組合物的2-3重量％。
3. 權利要求1或權利要求2的傳動流體組合物，其中所述粘度改進劑添加劑是，或所述 粘度改進劑的共混物包含，選自組（ii) (b)和/或（ii) (c)的一種或多種聚合物。
4. 上述任一權利要求的傳動流體，其中一種或多種清淨劑添加劑（iv)包含一種或多 種鹼土金屬清淨劑化合物，其中至少一種鹼土金屬清淨劑化合物是鹼土金屬水楊酸鹽或磺 酸鹽化合物。
5. 權利要求4的傳動流體，其中一種或多種清淨劑添加劑（iv)包含中性或過鹼性水楊 酸鈣化合物。
6. 汽車傳動流體組合物的製造方法，所述組合物由以下組分構成： a)潤滑油，或潤滑油的共混物； (ii)粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物，其含有選自以下一個或多個組 中的聚合物或聚合物共混物： (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚物； (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多個臂 從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合物 鏈；或 (ii) (c)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯烴或 聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物； (iii) 聚a-烯烴化合物，各自通過a-烯烴原料的金屬茂催化的聚合製備；和 (iv) -種或多種清淨劑添加劑； 所述方法包括以下步驟： a)獲得（通過製造或者其它方式）不含有通過a _烯烴原料的金屬茂催化的聚合製得 的聚a-烯烴化合物的潤滑油或潤滑油的共混物；和 b)將以下物質與這種潤滑油或潤滑油的共混物混合： (b) (1)粘度改進劑添加劑或粘度改進劑添加劑的共混物（ii)， (b)(2)總量不超過傳動流體組合物的4重量％的聚a-烯烴化合物（iii)，和 (b) (3) -種或多種清淨劑添加劑（iv); 以提供所述傳動流體組合物。
7. 權利要求6的方法，其中與所述潤滑油或潤滑油的共混物混合的聚a-烯烴化合物 (iii)的總量佔所述傳動流體組合物的2-3重量％。
8. 權利要求6或權利要求7的方法，其中所述粘度改進劑添加劑是，或所述粘度改進劑 的共混物包含，選自組（ii) (b)和/或（ii) (c)的一種或多種聚合物。
9. 權利要求6或權利要求7的方法，其中一種或多種清淨劑添加劑（iv)包含一種或多 種鹼土金屬清淨劑化合物，其中至少一種鹼土金屬清淨劑化合物是鹼土金屬水楊酸鹽或磺 酸鹽化合物。
10. 權利要求9的方法，其中一種或多種清淨劑添加劑（iv)包含中性或過鹼性水楊酸 鈣化合物。
11. 改進汽車變速器能量效率的方法，包括在其中使用權利要求1-5中任一項限定的 汽車傳動流體組合物，或通過權利要求6-10中任一項的方法獲得的汽車傳動流體組合物。
12. 權利要求11的方法，其中能量效率的改進是車輛在操作期間的燃料經濟性提高。
13. 用於汽車傳動流體的添加劑濃縮物，所述濃縮物由以下組分構成：適合的載液， (ii) 粘度改進劑或粘度改進劑的共混物，和（iii)通過烯烴原料的金屬茂催化的聚合 製得的聚a-烯烴化合物或聚a-烯烴化合物的混合物，和（iv) -種或多種清淨劑添加 劑； 其中至少一種粘度改進劑添加劑（ii)含有選自以下一個或多個組中的聚合物或聚合 物共混物： (ii) (a)無規或嵌段聚-丙烯酸烷基酯或聚-甲基丙烯酸烷基酯，或它們的共聚物； (ii) (b)包含聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯的多價核的星形聚合物，多個臂 從所述多價核懸掛，所述臂是含有丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體單元的聚合物 鏈；或 (ii) (c)通過一種或多種丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯單體與一種或多種烯烴或 聚烯烴單體的共聚製備的梳形聚合物。
14. 權利要求13的添加劑濃縮物，其中存在於所述濃縮物中的聚a-烯烴化合物 (iii) 的總量使得，在以規定的處理率向所述傳動流體添加所述濃縮物後，所述化合物 (iii) 佔所得傳動流體組合物的至多4重量％，優選至多2-3重量％。
15. 權利要求14的添加劑濃縮物，其中存在於所述濃縮物中的至少一種清淨劑添加劑 (iv) 包含一種或多種鹼土金屬清淨劑化合物，其中至少一種鹼土金屬清淨劑化合物是鹼土 金屬水楊酸鹽或磺酸鹽化合物。
【文檔編號】C10M177/00GK104371793SQ201410403750
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】H·金, J·R·小諾斯, R·F·沃茨 申請人:英菲諾姆國際有限公司