星形聚合物潤滑組合物的製作方法

2023-05-23 12:30:16

專利名稱：：星形聚合物潤滑組合物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種包含聚合物例如星形聚合物、含磷化合物和^L劑的潤滑組合物。本發明另外提供了一種使用潤滑組合物潤滑機械裝置的方法。
背景技術：
：國際申請96/23012公開了由丙烯酸類或甲基丙烯酸類單體製備的星形支化聚合物。該聚合物具有衍生自多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的核或中心。另外該聚合物具有使其可用於潤滑油組合物的分子量和其它物理性能。所公開的星形支化聚合物通過陰離子聚合技術製備。以上的現有技術參考文獻均未公開完整配製的潤滑組合物，所述組合物在對於機械裝置，例如M系統而言保持適合的潤滑性能的同時，同時獲得可接受的粘度指數(VI)、油混合物增稠性能、改進的燃料經濟性、剪切穩定性、良好的低溫粘度性能和低粘度改性劑處理水平。現有技術的參考文獻，特別是wo96/2301:2和us5，070，131，利用陰離子聚合技術製備聚合物。據信陰離子聚合技術包括複雜過程，所述過程要求體系基本上無水、無酸、無氧、乾燥、清潔並且具有未汙染的容器。在一個具體的實施方案中，有利的是得到一種潤滑組合物，所述潤滑組合物不需要採用要求無氧、乾燥、清潔、未汙染的容器的複雜過程製備的聚合物。在一個實施方案中，潤滑組合物包含不需要通過陰離子聚合技術製備的聚合物。發明概述0011]在一個實施方案中，本發明提供了一種潤滑組合物，該潤滑組合物包括(a)0.1-15重量。/。具有(i)重均分子量為100，000-500，000;和(ii)剪切穩定性指數為10-60的聚合物；(b)含有磷的酸、鹽或酯；(c)綠劑；和(d)潤滑粘度的油。在一個實施方案中，本發明提供了一種潤滑組合物，該潤滑組合物包括(a)0.1-15重量％具有放射狀或星形結構的聚合物；(b)含有磷的酸、鹽或酯；(c)^L劑；和(d)潤滑粘度的油。9磷的酸或酯的胺鹽的實例包括異丙基、甲基-戊基(l，3-二曱基丁基或其混合物)、2-乙基己基、庚基、辛基、壬基二硫代磷酸與乙二胺、嗎啉、Primene81RTM的反應產物、和其混合物。R"，的每個烴基可含有至少2或4個碳原子。通常，兩個R，"基團上存在的碳原子的總數可少於45，少於35或少於25。兩個R，"基團上存在的碳原子數的適合的範圍的實例包括2-40，3-24，或4-20。適合的烴基基團的實例包括丙基、丁基、戊基、己基、十二烷基、十四烷基、十六烷基或十八烷基。通常亞磷酸烴基酯在油中可溶或者至少可分散。在一個實施方案中，亞磷酸烴基酯可以是二丁基亞磷酸氫酯或0.03重量％，和/或<90重量％飽和度，粘度指數80-120);第11類(硫含量50.03重量％，和^90重量％飽和度，粘度指數80-120);第III類(硫含量￡0.03重量％,和^90重量％飽和度，粘度指數^120);第IV類(所有的聚a烯烴(PAOs));和第V類(所有未包括在第I、II、III或IV類中的其它基油)。潤滑粘度的油包括API第I類、第II類、第III類、第IV類、第V類油或其混合物。通常潤滑粘度的油是API第I類、第II類、第III類、第IV類油或其混合物。或者，潤滑粘度的油通常為API第II類、第ni類或第iv類油或其混合物。在無油的基礎上其它性能添加劑化合物的總量可包括組合物的0重量％-25重量％，或0.01重量％-20重量％，或0.1重量％-15重量％，或0.5重量％-10重量％，或1重量％-5重量％。儘管可能存在一種或多種其它性能添加劑，其它性能添加劑通常以相對彼此不同的量存在。在一個實施方案中，潤滑組合物進一步包括不同於含磷的酸、鹽或酯的摩擦改性劑。摩擦改性劑可以0重量％-5重量％，或0.1重量％-5重量％，或0.1重量％-4重量％，或0.25重量％-3.5重量％，或0.5重量%-2.5重量％，或1重量％-2.5重量％存在。在本發明的組合物中還可使用拋光劑(antiscuffingagent),包括有機硫化物和多硫化物，例如千基二硫化物、二(氯化節基)二硫化物、二丁基四硫化物、二叔丁基多硫化物、二叔丁基疏化物、硫化Diels-Alder加合物或烷基氧硫基N，N-二烷基二硫代氨基甲酸酯；和極壓(EP)劑，包括氯化蠟、硫代氨基甲酸金屬鹽，例如二辛基二硫代氨基甲酸鋅和庚基苯酚二酸鋇。在一個實施方案中，抗磨劑包括含硫和/或含磷抗磨劑。在一個實施方案中，不同於含磷的酸、鹽或酯的摩擦改性劑可通過羥烷基化合物與醯化劑或胺的縮合形成。羥烷基化合物的更詳細的說明在US專利申請60/725360(2005年10月11日提交，申請人為Bartley、31Lahiri、Baker和Tipton)第8、19-21段中描述。US專利申請60/725360中公開的摩擦改性劑可為由式RiR^-C(0)I^表示的醯胺，其中W和R2各自獨立地為至少6個碳原子的烴基並且RS為1-6個碳原子的烴基或由所述羥烷基通過其羥基與醯化劑縮合形成的基團。製備實施例在實施例1和2(第68和69段)中公開。在一個實施方案中，羥烷基化合物的醯胺通過乙醇酸，即，羥基乙酸，HO-CH2-COOH與胺反應製備。本發明的方法用於潤滑各種機械裝置。機械裝置包括內燃機(用於曲軸箱潤滑)、液壓系統、齒輪、齒輪箱、手動傳動裝置、驅動輪傳動裝置、自動傳動裝置或手動傳動裝置的至少一種。適用於機械裝置例如自動傳動裝置的潤滑組合物可具有的Brookfield粘度(使用具有低粘度(LV)能力的流變儀通過ASTMD2983測定)在-40。C下為15mPa.s至150，000mPa.s，或15mPa.s至50，000mPa，s，或15mPa.s至20，000mPa.s，或至15，000mPa.s。在不同的實施方案中，適用於機械裝置的潤滑組合物可在100。C下具有的動態粘度(通過D445測定)為例如2-10mm2/s，或3-9mm2/s或4.5-7.5mm2/s。自動傳動裝置潤滑組合物l(LCl)和比較潤滑組合物l(COMPARl)如下表中所示製備。潤滑組合物的餘量物質為基油。隨後自動傳動裝置潤滑組合物通過測定動態和Brookfield粘度(通過分別使用100。C下的ASTM方法D445(100°C下的動態粘度，KV100)和-40。C下的D2983(-40。C下的Brookfield粘度，BV-40))評價。粘度指數(VI)還通過利用ASTM方法D2270測定。獲得的結果也列於下表中。tableseeoriginaldocumentpage35*包括至少一種其它性能添加劑，包括摩擦改性劑、抗氧劑、腐蝕抑制劑、泡沫抑制劑、破乳化劑、傾點下降劑和密封溶脹試劑。適合的其它性能添加劑在上面詳細的說明中已7>開。0133]獲得的數據說明，儘管本發明的潤滑組合物和比較例在100°C下具有近似相同的動態粘度，本發明的潤滑組合物具有明顯較低的Brookfield粘度和提高的粘度指數。因此，本發明的潤滑組合物能夠在針對自動傳動液保持適合的潤滑性能的同時提供可接受的粘度指數(VI)、油混合增稠性能、剪切穩定性、良好的低溫粘度性能和低的粘度改性劑處理水平。01341製備實施例2(Pr印2)通過類似於Prepl的方法生產，除了改變反應物的用量。Prep2中的反應物為80g的甲基丙烯酸dw5烷基酯、20g的甲基丙烯酸甲酯、0g二曱基氨基丙基甲基丙烯醯胺、0.55g的TrigonoxTM-21(引發劑)、4.1g的雙十二烷基三硫代碳酸酯(鏈轉移劑)、48.2g的油和6.05g乙二醇二甲基丙烯酸酯。『01351自動傳動裝置潤滑組合物2(LC2〗通過將7.5重量％的Prep2的聚合物與分敎劑、含磷的酸、鹽或酯和各種其它性能添加劑混合製備。自動傳動液特徵為KV100為7.12、BV-40為8400且VI為239.『01361製備實施例3(Pr印3)通過類似於Pr印l的方法生產，除了改變反應物的用量。Prep3中的反應物為4.8g的曱基丙烯酸d6—i8烷基酯、201.6g的曱基丙烯酸(:12-15烷基酯、24g的甲基丙烯酸2-乙基己酯(代替甲基丙烯酸甲酯使用)、9.6g二甲基氨基乙基甲基丙烯醯胺(代替二甲基氨基丙基甲基丙埽醯胺使用)、13.5g的TrigonoxTM-21、13.5g的雙十二烷基三硫代碳酸酯、750g的油和14.3g乙二醇二甲基丙烯酸酯。比較例2(CE2)通過類似於CE1的方法生產，除了改變反應物的用量。CE2中的反應物為2522g的甲基丙烯酸dw5烷基酯、300g的甲基丙烯酸2-乙基己S旨(代替甲基丙烯酸甲酯)、120g二曱基氨基丙基甲基丙烯醯胺、13.5g的Trigonox21引發劑和13.5g的正十二烷^S^克醇。如本文所用，術語"烴基取代基"或"烴基"以其普通含義使用，其對於本領域技術人員而言是公知的。具體地說，它指的是碳原子直接連接到分子的其餘部分並且主要具有烴特徵的基團。烴基的實例包括(i)烴取代基，即，脂族(例如烷基或烯基)、脂環族(例如，環烷基、環烯基)取代基、和芳族-、脂族-和脂環族-取代的芳族取代基、以及其中通過分子的另一部分形成環的環狀取代基(例如兩個取代基一起形成環)；(ii)取代的烴取代基，即含有非烴基團(例如，滷素(特別是氯和氟)、羥基、烷氧基、巰基、烷基巰基、硝基、亞硝基和硫氧基)的取代基，所述非烴基團在本發明的範圍內不改變取代基的主要烴性質；(iii)雜取代基，即，在具有主要烴性質的同時，在本發明的範圍內在若非如此由碳原子構成的環或鏈中含有非碳的取代基。雜原子包括硫、氧、氮，並且包括取代基例如吡咬基、呋喃、噢吩基和咪哇基。通常在烴基基團中對於每io個碳原子存在不多於2，優選不多於l個非烴取代基；通常，在烴基基團中不存在非烴取代基。[0141已知一些上述材料在最後的配製劑中可相互作用，以致於最終配製劑中的各組份可能與初始添加的各組份不同。由此形成的產品，包括在根據其最終用途利用本發明的潤滑組合物時形成的產品，可能不易描述。儘管如此，所有上述改進和反應產品均包括在本發明的範圍之內；本發明包括通過混合上述各組份製備的潤滑組合物。37[0142以上引用的每個文獻均在此引入以作參考。除了實施例中，或者明確指出的情況下，說明書中限定材料的量、反應條件、分子量、碳原子數等等的所有數值均理解為由詞"約"修飾。如果不另外指出，本文所引用的所有化學品或組合物均應理解為可含有異構體、副產物、衍生物和其它通常理解為存在於商品級的材料中的材料。但是，每個化學組份的量是以除去了任何溶劑或稀釋油而表述，所述溶劑或稀釋油通常可存在於商購材料中，除非另外指出。應理解本文所述的上限和下限、範圍和比例範圍可獨立地組合。類似地，本發明的各個要素的範圍和量可與其它要素的任一種的範圍或量一起^f吏用。[0143在針對其各種實施方案對本發明進行解釋時，在閱讀說明書時應理解其各種改進對於本領域技術人員變得顯而易見。因此，應理解本文公開的本發明意指覆蓋諸如落入附加的權利要求的範圍的改進。權利要求1.一種潤滑組合物，所述潤滑組合物包括(a)約0.1-約15重量％具有(i)重均分子量為約100,000-約500,000；和(ii)剪切穩定性指數為約10-約60的聚合物；(b)抗磨劑；(c)腐蝕抑制劑；和(d)潤滑粘度的油。2.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物含有約20重量％或更多，或大於50重量％，或約55重量％或更多，或約70重量％或更多，或約95重量％或更多的單乙烯基單體。3.權利要求l的潤滑組合物，其中剪切穩定指數為約15-約50，或約20-約45。4.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物的重均分子量為約125,000-約400,000,或約225，000-325，000。5.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物為共聚物。6.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物具有支化、梳狀、放射狀或星形結構。7.權利要求6的潤滑組合物，其中聚合物具有放射狀或星形結構。8.權利要求l的潤滑組合物，其中潤滑組合物進一步包括線形聚合物鏈的組份。9.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物具有無規、漸變、二嵌段、三嵌段或多嵌段結構。10.權利要求1的潤滑組合物，其中聚合物衍生自20重量％或更多的單乙烯基單體，並且其中聚合物的重均分子量為約100,000-約500,000，並且其中聚合物具有放射狀或星形結構。11.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物由RAFT、ATRP、硝基氧作為媒介、或陰離子聚合方法獲得。12.權利要求ll的潤滑組合物，其中聚合物由RAFT、ATRP或陰離子聚合方法獲得。13.權利要求12的潤滑組合物，其中聚合物由RAFT或ATRP聚合方法獲得。14.權利要求13的潤滑組合物，其中聚合物由RAFT聚合方法獲得。15.權利要求l的潤滑組合物，其中聚合物包括以下的至少一種(a)衍生自包括(i)乙烯基芳族單體；和(ii)羧酸單體(通常為馬來酸酐、馬來酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸酐或衣康酸)或其衍生物的單體的聚合物；(b)聚(甲基)丙烯酸酯；(c)官能化聚烯烴；(d)乙烯醋酸乙烯酯共聚物；(e)富馬酸酯共聚物；(f)衍生自(i)a-烯烴和(ii)羧酸單體(通常為馬來酸酐、馬來酸、(甲基)丙烯酸、衣康酸酐或衣康酸)或其衍生物的共聚物；或(g)其混合物。16.權利要求15的潤滑組合物，其中聚合物為聚曱基丙烯酸甲酯或其混合物。17.權利要求16的潤滑組合物，其中聚甲基丙烯酸酯衍生自單體組合物，所述單體組合物包括(a)約50重量％-約100重量％的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基團具有約10-約20，或約12-約15個碳原子；(b)約0重量。/。-約40重量。/。的甲基丙烯酸烷基酯，其中甲基丙烯酸酯的烷基基團具有約l-約9個碳原子；和(c)約0重量％-約10重量°/。的含氮單體。18.權利要求1的潤滑組合物，其中聚合物以潤滑組合物的約O.S-約12重量％，或約1-約10重量％存在。19.權利要求1的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯是抗磨劑或極壓劑。20.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯是含有金屬的。21.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯是不含金屬的。22.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯是磷酸。23.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯可以為潤滑組合物提供0.01重量％-0.3重量％,或0.02重量％-0.15%的磷。24.權利要求1的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯包括以下的至少一種(i)非離子磷化合物；(ii)磷化合物的胺鹽；(iii)磷化合物的銨鹽；(iv)磷化合物的單價金屬鹽；或(v)(i)、(ii)、(iii)或(iv)的混合物。25.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯包括二烷基二硫代磷酸金屬鹽或二烷基磷酸金屬鹽。26.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯包括亞磷酸二丁酯、亞磷酸二油基酯、硫代磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯或磷酸。27.權利要求l的潤滑組合物，其中含磷的酸、鹽或酯以潤滑組合物的約0.01重量％-約20重量％，或約0.1重量％-約5重量％存在。28.權利要求l的潤滑組合物，其中分散劑包括琥珀跣亞胺、琥珀酸酯或曼尼希M劑。29.權利要求28的潤滑組合物，其中琥珀醯亞胺包括聚異丁烯取代的琥珀醯亞胺，並且其中聚異丁烯取代基的數均分子量為約400-約5000。30.權利要求l的潤滑組合物，其中分散劑為硼酸化分散劑、磷酸化^fc劑或硼酸4匕磷酸化g劑。31.權利要求1的潤滑組合物，其中分散劑通過加熱(i)琥珀醯亞胺、琥珀酸酯或曼尼希分散劑、(ii)2，5-二巰基-l，3，4-噻二唑或烴基取代的2，5-二巰基-l，3，4-噻二唑或其低聚物、(iii)硼酸化劑和(iv)任選地選自1,3二酸和1，4二酸的芳族化合物的二羧酸；或(v)任選地磷的酸的化合物製備，所述加熱足以提供(i)、(ii)、(iii)和任選地(iv)或(v)的產物，其在潤滑粘度的油中可溶。32.權利要求l的潤滑組合物，其中務歉劑以潤滑組合物的約O.01重量％-約20重量％，或約0.1重量％-約5重量％存在。33.權利要求1的潤滑組合物，其進一步包括不同於含磷的酸、鹽或酯的摩擦改性劑或其混合物。34權利要求33的潤滑組合物，其中摩擦改性劑包括脂肪胺、硼酸化甘油酯、脂肪酸醯胺、脂肪環氧化物、硼酸化脂肪環氧化物、烷fJM匕脂肪胺、硼酸化烷氧基化脂肪胺、脂肪酸的金屬鹽、脂肪咪唑啉、烷基水楊酸鹽的金屬鹽、羧酸或多亞烷基多胺的縮合產物的至少一種。35.權利要求33的潤滑組合物，其中摩擦改性劑為由式Wl^N-C(0)R3表示的醯胺，其中W和W各自獨立地為至少6個碳原子的烴基並且R3為1-6個碳原子的烴基或由所述羥烷基通過其羥基與醯化刑縮合形成的基團。36.權利要求33的潤滑組合物，其中摩擦改性劑為由式R"RSNRS表示的伯或M，其中R4和R5各自獨立地為至少6個碳原子的烷基並且R6為氫、烴基、含有羥基的烷基或含有胺的烷基。37.權利要求33的潤滑組合物，其中摩擦改性劑衍生自羧酸或其反應性等價物與氨基醇的反應，其中摩擦改性劑含有至少兩個烴基，每個烴基含有至少6個碳原子。38.權利要求33的潤滑組合物，其中摩擦改性劑以潤滑組合物的0.1重量％-5重量％，或1重量％-2.5重量％存在39.—種潤滑組合物，該潤滑組合物包括(a)約0.1-約15重量。/。具有(i)重均分子量為約100,000-約500,000;和(ii)剪切穩定性指數為約10-約60的聚合物；(b)約0.01重量％-約20重量％含有磷的酸、鹽或酯；((0約0.01重量°/。-約20重量％分軟劑；和(d)約10重量°/。-約99.88重量％潤滑粘度的油。40.—種包括將潤滑組合物供給到機械裝置的潤滑機械裝置的方法，其中機械裝置為自動傳動裝置、驅動輪傳動、手動傳動裝置、雙離合器傳動裝置或連續變速傳動裝置，並且其中潤滑組合物包括(a)約0.1-約15重量％具有重均分子量為約100,000-約500,000的聚合物，其中聚合物具有放射狀或星形結構的聚合物；(b)含有磷的酸、鹽或酯；(c)練劑；和(d)潤滑粘度的油。41.一種潤滑組合物，該潤滑組合物包括(a)約0.1-約15重量％具有放射狀或星形結構的聚合物;(b)含有磷的酸、鹽或酯；(c)綠劑；和(d)潤滑粘度的油。全文摘要本發明提供了一種潤滑組合物，所述潤滑組合物包含(a)0.1-15重量％具有(i)重均分子量為100,000-500,000；和(ii)剪切穩定性指數為10-60的聚合物；(b)含有磷的酸、鹽或酯；(c)分散劑；和(d)潤滑粘度的油。本發明另外提供了一種採用潤滑組合物潤滑機械裝置的方法。文檔編號C10M161/00GK101484557SQ200780023635公開日2009年7月15日申請日期2007年4月12日優先權日2006年4月24日發明者B·J·朔貝爾,C·D·蒂普頓,M·鮑姆申請人:盧布裡佐爾公司