具有改進的粘度性質的動力傳動液的製作方法

2023-07-28 05:09:36

專利名稱：：具有改進的粘度性質的動力傳動液的製作方法
技術領域：
：本發明涉及新型共聚物，其可用在動力傳動液中以提供改進的粘度性質。
背景技術：
：各種車輛動力傳動系統，例如自動變速、手動變速、無極變速等，是本領域中公知的。始終在設計新的動力傳動系統，且傳統動力傳動系統不斷被重新設計，以提供改進的車輛可操作性、可靠性和燃料經濟性。通常，新的或重新設計的動力傳動系統需要專門配製的動力傳動液，以符合其性能規格。該傳動液必須符合車輛製造商設定的標準。例如，通用汽車(GeneralMotors)在配備Hydra-Matic變速箱的2006年出廠轎車和卡車中引入自動傳動液的Dexron-VI規格。該Dexron-VI規格逐步提高性能要求，以適應傳動設計變化以及汽車製造商推進傳動液維持更長時間和更好發揮作用的努力。該Dexron-VI規格要求動力傳動液表現出小於或等於15，000釐泊(cP)的在-4(TC的流體粘度。為了提供能達到必要性能要求的動力傳動液，必須以特定比例將一種或多種下列添加劑組分與基油混合粘度改進劑、潤滑油流動性改進劑("L0FIs")、摩擦改進劑、分散劑、金屬清淨劑、抗磨劑、粘度改進劑(VM)等。一般而言，這些類型的組分是本領域中公知的，但不斷地發明各種組分的具體化學組成。本發明提供了具有L0FI和VH特性的新型共聚物，其可用在動力傳動液中以提供改進的粘度性質。該共聚物包含在側鏈中的平均碳原子數為大於8至小於12(使用特定公式計算)的醇的混合物。該共聚物可以表現出0.10至1.00的增稠率("TE")。發明概要在非限制性實施方案中，本發明是用於動力傳動液的共聚物，其包含具有平均碳數(Cn)為大於8至小於12的側鏈的醇的混合物，該平均碳數通過下式確定formulaseeoriginaldocumentpage4其中&是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是該共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6;Z是醇中的最高碳數。在另一非限制性實施方案中，本發明是動力傳動液組合物，其包含(a)基油，其包含第II類基礎油料、第III類基礎油料和/或第IV類基礎油料及其混合物；和(b)共聚物，其包含具有平均碳數(Cn)為大於8至小於12的側鏈的醇的混合物，該平均碳數通過下式確定formulaseeoriginaldocumentpage5其中Xi是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是該共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6;Z是醇中的最高碳數。發明詳述除非另行指明，說明書和權利要求中所用的表示成分量、反應條件、尺寸、物理特性、加工參數等的所有數字被理解為在所有情況下都用術語"大約"修飾。相應地，除非作出相反的指示，下列說明書和權利要求中所列的數值可以根據試圖通過本發明獲得的所需性質而變。至少地且不是企圖限制對權利要求的範圍適用等同原則，各數值應至少根據所報導的有效位數和通過應用普通捨入技術來解釋。此外，本文公開的所有範圍被理解為包括開端和末端範圍值以及其中包含的任何和所有子範圍。例如，"l至io"的所述範圍應該被認為包括在最小值1和最大值10之間(包括端點)的任何和所有子範圍；即，以最小值1或更大值開始並以最大值10或更小值結束的所有子範圍，例如5.5至10。在下列說明書中在任何時候提到美國專利或專利文獻或參考文獻時，也將該文獻經此引用併入本文，並且被理解為全文併入。本說明書通篇使用各種術語。下面提供其中一些術語的定義。根據AmericanPetroleumInstitute(API)出片反物"EngineOilLicensingandCertificationSystem，，，IndustryServicesDepartment,第14片反，1996年12月，附錄1，1998年12月中提供的定義規定術語"基礎油料"。根據使用指定試驗測得的下述指定標準，將基礎油料分類為第I類、第II類、第III類、第IV類或第V類。第I類基礎油料含有少於90%的飽和物和/或多於0.03%的硫，並具有大於或等於80且小於120的粘度指數。第II類基礎油料含有大於或等於90%的飽和物和小於或等於0.03%的硫，並具有大於或等於80且小於120的粘度指數。第111類基礎油料含有大於或等於90%的飽和物和小於或等於0.03%的硫，並具有大於或等於120的粘度指數。第IV類基礎油料是聚a烯烴(PA0)，其是合成基礎油料。第v類基礎油料包括不能被歸類為第i、ii、iii或iv類基礎油料的所有其它基礎油料。術語"增稠率"(TE)描述了聚合物每單位質量將油增稠的能力，並被規定為formulaseeoriginaldocumentpage5其中c是聚合物濃度(聚合物克數/100克溶液)，kv^+jg，是該聚合物在參比油中的動粘度，kv^是參比油的動粘度。術語"分子量"(Mw)是指重均分子量。在本文中，基於聚苯乙烯校準，使用凝膠滲本發明是用於潤滑劑組合物的新型共聚物。該共聚物包含具有平均碳原子數(Cn)為大於8至小於12的側鏈的醇的混合物，該平均碳原子數通過下式確定formulaseeoriginaldocumentpage6其中&是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是該共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6;Z是醇中的最高碳數。下面提供如何計算Cn的實例。假設有包含下述醇的混合物的共聚物0.2摩爾份數的帶有四(4)碳側鏈的醇；0.2摩爾份數的帶有八(8)碳側鏈的醇；0.3摩爾份數的帶有十(10)碳側鏈的醇；和0.3摩爾份數的帶有十二(12)碳側鏈的醇。該共聚物具有醇的混合物，其中醇側鏈的平均碳原子數等於(0.2X8+0.3X10+0.3X12)/(0.2+0.3+0.3)=10.25。需要指出，在計算中不包括在其側鏈中具有少於6個碳原子的醇，例如0.2摩爾份數的帶有四(4)碳側鏈的醇。對構成該共聚物的各種醇而言，側鏈中的平均碳原子數是重要的，因為其決定該共聚物的結晶溫度。該共聚物的結晶溫度影響該共聚物如何與潤滑劑組合物中的蠟相互作用。本發明的共聚物可以包含各種單體。在本發明的一個非限制性實施方案中，該共聚物包含第一單體，即，不飽和二羧酸與具有大約C6至大約C24碳原子的烷基的酯，其中醇的側鏈中的平均碳原子數為大於8至小於12。在本發明的另一非限制性實施方案中，該共聚物包含富馬酸酯-乙酸乙烯酯("FVA")共聚物。該FVA共聚物可以如本領域力、二羧酸酯可以由下述通式表示X知的那樣由二羧酸酯製備。其它合適的formulaseeoriginaldocumentpage6式I其中R是C6至C18直鏈烷基，&選自由氫和COOR組成的組，且R2是氫或Q至C4烷基，例如甲基。formulaseeoriginaldocumentpage6式II其中R是C6至C18直鏈烷基，&選自由氫和C00R組成的組，且R2是氫或Q至C4烷基，例如甲基。上述二羧酸酯的實例包括富馬酸酯和馬來酸酯，例如富馬酸二癸基酯、富馬酸癸基-十二烷基酯、富馬酸二(十二烷基)s旨、富馬酸十二烷基-十六烷基酯、馬來酸十二烷基酯等等。在本發明的該實施方案中，該FVA聚合物可以含有40至60摩爾％的富馬酸酯和60至40摩爾％的乙酸乙烯酯。富馬酸二烷基酯的烷基中50至100重量％可以為C6至C24。在本發明的又一非限制性實施方案中，該共聚物包含馬來酸酯乙酸乙烯酯("MVA")共聚物。在本發明的另一實施方案中，該共聚物包含FVA共聚物和MVA共聚物的組合。本發明的共聚物可以通過本領域公知的各種方法形成。在本發明的一個非限制性實施方案中，該共聚物通過含有O.5摩爾份數的具有十(10)個碳原子的醇和O.5摩爾份數的具有十二(12)個碳原子的醇的二羧酸酯的自由基聚合形成。在本發明的另一非限制性實施方案中，該共聚物通過如本領域公知的那樣使富馬酸二烷基酯(DAF)和乙酸乙烯酯(VA)聚合來形成。在本發明的一個非限制性實施方案中，該共聚物表現出0.10至1.00的增稠率("TE")。上文關於本發明的共聚物的描述包括向該共聚物的骨架中加入各種"間隔劑"單體，以增加每質量的鏈長和提高該共聚物的增稠率。合適的間隔劑單體包括，但不限於，具有含少於六(6)個碳原子的側鏈醇或含少於八(8)個碳原子的a烯烴(例如2個碳原子在骨架中的l-辛烯)的馬來酸酯或富馬酸酯。在本發明的一個非限制性實施方案中，間隔劑單體是下式所示的烯烴formulaseeoriginaldocumentpage7其中X是氫；直鏈或支鏈烷基，例如甲基、乙基、1-丙基、2_丙基、1-丁基、2_丁基、1-戊基、1_己基；卣素，例如氯、溴；或烷基醚，例如甲氧基、乙氧基。在本發明的各種非限制性實施方案中，可以將其它聚合物與本發明的共聚物混合以提供改進的增稠率。例如，可以將烯烴共聚物與本發明的共聚物混合。作為另一實例，可以將含聚異戊二烯的聚合物與本發明的共聚物混合。在某些情況下，可能有益的是，將本發明的共聚物改性以使其具有類似分散劑的性質(即該共聚物具有極性以充當分散劑)。因此，在本發明的一個非限制性實施方案中，該共聚物含有含氮物質，例如N-乙烯基咪唑、N-苯基-1-苯二胺、乙烯基吡啶等。本發明的含有含氮物質的共聚物可以通過本領域公知的各種方法形成。例如，可以使本發明的共聚物與含氮的單體(例如但不限於，通過使甲基丙烯酸和二甲基氨基丙胺反應而形成的醯胺)共聚。作為另一實例，本發明的共聚物可以用含氮的接枝劑(例如但不限於，N-乙烯基咪唑)接枝。本發明還包括包含(a)基油和(b)至少一種如上所述的共聚物的動力傳動液。根據本發明，所述基油包含一種或多種基礎油料。合適的基油包含第I類基礎油料、第II類基礎油料、第III類基礎油料和/或第IV類基礎油料及其混合物。在本發明的一個非限制性實施方案中，該基油包含最多達5%的第1類基礎油料。在本發明的另一非限制性實施方案中，該基油包含第II類基礎油料。合適的第II類基礎油料的實例是Yubase3，其可購自YukongLimitedCorporation(SouthKorea)。在本發明的另一非限制性實施方案中，該基油包含第III類基礎油料。合適的第III類基礎油料的實例是Yubase4和Yubase6，它們可購自YukongLimitedCorporation(SouthKorea)。在本發明的一個非限制性實施方案中，該基油具有小於4.7釐沲、例如3.5至4.7釐沲的粘度。在本發明的另一非限制性實施方案中，該基油具有15至35X的N0ACK值。NOACK值是指油的揮發性並根據ASTMD5800測定。根據本發明，該動力傳動液可以包含一種或多種本領域中公知的下列組分金屬清淨劑、粘度改進劑、氧化抑制劑、摩擦改進劑、防沫劑、抗磨劑等。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包含一種或多種摩擦改進劑。合適的摩擦改進劑包括但不限於，高級脂肪酸的甘油單酯，例如單油酸甘油酯；長鏈多羧酸與二醇的酯，例如二聚不飽和脂肪酸的丁二醇酯；噁唑啉化合物；和烷氧基化的烷基取代的單胺、二胺和烷基醚胺，例如乙氧基化的牛脂胺和乙氧基化的牛脂醚胺。合適的摩擦改進劑更詳細描述在美國專利US7，300，910中，其經此引用併入本文。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包含一種或多種金屬清淨劑。合適的金屬清淨劑包括金屬的油溶性中性和高鹼性磺酸鹽、酚鹽、硫化酚鹽、硫代膦酸鹽、水楊酸鹽、環烷酸鹽和其它油溶性羧酸鹽。合適的金屬清淨劑更詳細描述在美國專利US7，300,910中，其經此引用併入本文。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包括抗磨劑，例如二烴基二硫代磷酸金屬鹽。該金屬可以是鹼金屬或鹼土金屬，或鋁、鉛、錫、鉬、錳、鎳或銅。合適的抗磨劑更詳細描述在美國專利US7，300，910中，其經此引用併入本文。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包含氧化抑制劑。合適的氧化抑制劑的實例包括但不限於，受阻酚、烷基酚硫酯的鹼土金屬鹽、壬基酚硫化鈣、油溶性酚鹽和硫化的酚鹽、磷硫化或硫化的烴、磷酯、金屬硫代氨基甲酸鹽、油溶性銅化合物和含鉬化合物。合適的氧化抑制劑更詳細描述在美國專利US7，300，910中，其經此引用併入本文。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包含一種或多種粘度改進劑。合適的粘度改進劑的實例包括聚異丁烯、乙烯和丙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯共聚物、不飽和二羧酸和乙烯基化合物的共聚物、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯/異戊二烯、苯乙烯/丁二烯和異戊二烯/丁二烯的部分氫化的共聚物，以及丁二烯和異戊二烯的部分氫化的均聚物。在本發明的一個非限制性實施方案中，該動力傳動液包含一種或多種防沫劑。合適的防沫劑包括但不限於，聚矽氧烷，例如矽油或聚二甲基矽氧烷。本發明的潤滑劑組合物，例如動力傳動液，表現出改進的(即在較低溫度的較低粘度)粘度性質。例如，本發明的潤滑劑組合物可以達到小於或等於20，000cP或小於或等於15，000cP的在-401:的布魯克菲爾德粘度要求。實施例通過下列非限制性實施例例證本發明。以下述方式形成本發明的共聚物。首先合成C1Q-C12富馬酸酯單體。在裝配用於迪安斯塔克酯化的2升RB燒瓶中合併表1中所示的反應物。將反應物在攪拌下加熱至13(TC達9小時。使燒瓶冷卻，並將該溶液用兩(2)份500毫升5%NaOH(水)溶液洗滌，然後用三(3)份500毫升蒸餾水洗滌。形成甲苯層。用無水MgS(^乾燥甲苯層，過濾並在10(TC/0毫巴旋轉蒸發90分鐘。上述步驟產生了821.20克富馬酸酯單體。表1.用於合成C1Q_C12富馬酸酯單體的反應物tableseeoriginaldocumentpage91nalar甲苯可購自BDHChemicalsLtd.(Poole，England)2癸醇、十二烷醇、富馬酸和對甲苯磺酸都可購自Sigma-AldrichCo.(St.Louis，MO)然後，由單體合成C1Q_C12富馬酸酯_乙酸乙烯酯共聚物。將如上製成的富馬酸酯單體裝入高壓釜反應器。將該反應器的內容物加熱至6(TC以使富馬酸酯單體熔融，然後用氮吹掃反應器以除氧。然後，向反應器中加入22.85克脫氣的乙酸乙烯酯和32.05克環己烷。將高壓釜密封，加熱至117t:，並用氮調節壓力至4.2巴。在使反應器穩定後，使用標準高效液相色譜泵經110分鐘以恆定速率向該高壓釜中加入在環己烷中包含5.78重量％過氧過新戊酸叔丁酯的引發劑溶液。使反應器內容物靜置15分鐘，然後排空到500毫升圓底燒瓶中。在旋轉蒸發器上將所得溶液在IO(TC和20毫巴真空汽提90分鐘。上述步驟產生了146.33克共聚物。對該共聚物進行數項分析試驗。在4(TC在甲苯中2重量％/體積％測量該共聚物的比粘度。測得的比粘度為0.23。使用凝膠滲透色譜法(GPC)測量該共聚物的Mw。測得的Mw為大約30，000道爾頓。為了測量本發明的動力傳動性能，使用本領域公知的技術將該共聚物摻入DEXRONVI-型動力傳動液中。該傳動液中的"添加劑套裝(adpack)"含有傳統量的琥珀醯亞胺分散劑、抗氧化劑、抗磨劑、摩擦改進劑、緩蝕劑、防沫劑和稀釋油。實施例1至5的組合物顯示在表2中。表2.用本發明的共聚物配製的動力傳動液的組成tableseeoriginaldocumentpage10*InfineumV385和Viseoplex1-300都是可購自RohMaxOilAdditives的傾點下降劑。測量實施例1至5的動力傳動液的各種性能。根據ASTMD445測量KV100和KV40。根據ASTMD2270測量粘度指數。根據ASTMD2983測量在_40°C的布魯克菲爾德粘度。示例性動力傳動液的性能概括在下表3中。表3.示例性動力傳動液的性能tableseeoriginaldocumentpage10tableseeoriginaldocumentpage11實施例2、3和4舉例說明本發明的動力傳動液。實施例2和4含有包含具有平均十一(11)個碳原子的醇的共聚物。實施例3也含有包含具有平均十一(11)個碳原子的醇的共聚物，並含有馬來酸二甲酯間隔劑單體。實施例2、3和4都表現出小於20，OOOcP的在-4(TC的布魯克菲爾德粘度。實施例1和5舉例說明不在本發明範圍內的動力傳動液。實施例1含有包含側鏈中具有平均八(8)個碳原子的醇的共聚物。實施例5含有包含側鏈中具有平均十二(12)個碳原子的醇的共聚物。實施例1和5表現出高於30，OOOcP的在_401:的布魯克菲爾德粘度。權利要求用於改進動力傳動液的粘度性能的共聚物，其包含具有平均碳數為大於8至小於12的側鏈的醇的混合物，所述平均碳數通過下式確定Cn=i=ji=zXiCnii=ji=zXi其中Xi是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是所述共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6；z是醇中的最高碳數。2.根據權利要求1的共聚物，其包含第一單體，即，不飽和二羧酸與具有大約C6至大約C^碳原子的烷基的酯。3.根據權利要求l的共聚物，其中該共聚物包含FVA共聚物。4.根據權利要求3的共聚物，其中所述FVA共聚物由二羧酸酯製備。5.根據權利要求3的共聚物，其中所述FVA共聚物是40至60摩爾％富馬酸二烷基酯和60至40摩爾％乙酸乙烯酯。6.根據權利要求l的共聚物，其包含聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯或苯乙烯-馬來酸酯共聚物。7.根據權利要求l的共聚物，其中所述共聚物包括選自由馬來酸二甲酯、l-己烯和馬來酸二乙酯組成的組的間隔劑單體。8.根據權利要求3的共聚物，其包含FVA聚合物和烯烴間隔劑單體。9.根據權利要求3的共聚物，其包含FVA聚合物和含聚異戊二烯的間隔劑單體。10.根據權利要求3的共聚物，其中所述FVA聚合物含有含氮物質。11.根據權利要求10的共聚物，其中所述含氮物質選自由乙烯基吡啶、N-乙烯基咪唑和N-苯基-1-苯二胺組成的組。12.根據權利要求1的共聚物，其中該共聚物表現出0.10至1.00的增稠率("TE")。13.動力傳動液組合物，其包含(a)基油，其包含第II類基礎油料、第III類基礎油料和/或第IV類基礎油料及其混合物；和(b)具有平均碳數為大於8至小於12的側鏈的共聚物，所述平均碳數通過下式確定c=^-s義，其中Xi是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是所述共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6;Z是醇中的最高碳數。14.根據權利要求13的動力傳動液，其中所述基油包含最多達5%的第I類基礎油料。15.根據權利要求13的動力傳動液，其中所述基油包含第II類基礎油料。16.根據權利要求13的動力傳動液，其中所述基油包含第III類基礎油料。17.根據權利要求13的動力傳動液，其中所述基礎油料具有小於4.7的粘度。18.根據權利要求13的動力傳動液，包含一種或多種本領域中公知的下述組分清淨劑、金屬防鏽劑、粘度指數改進劑、緩蝕劑、氧化抑制劑、摩擦改進劑、分散劑、防沫劑和抗磨劑。19.根據權利要求13的動力傳動液，其中所述抗磨劑是二烴基二硫代磷酸金屬鹽。20.根據權利要求13的動力傳動液，其中該傳動液表現出小於或等於20，000cP的在-4(TC的布魯克菲爾德粘度。全文摘要本發明涉及具有改進的粘度性質的動力傳動液，公開了可用在動力傳動液中以提供改進的粘度性質的共聚物。該共聚物包括具有平均碳數為大於8至小於12的側鏈的醇的混合物，所述平均碳數通過下式確定其中Xi是醇(i)的摩爾份數；Cni代表醇(i)中的碳原子數；j是所述共聚物中的醇中的最低碳數並且必須為至少6；z是醇中的最高碳數。文檔編號C08L35/02GK101775104SQ20091026361公開日2010年7月14日申請日期2009年12月23日優先權日2008年12月23日發明者C·沃特森,D·B·克拉克,D·J·馬爾泰拉,R·A·布洛克申請人:英菲諾姆國際有限公司