具有改進的抗清漆沉積性的潤滑油組合物的製作方法
2023-07-14 22:20:31 2
專利名稱：具有改進的抗清漆沉積性的潤滑油組合物的製作方法
具有改進的抗清漆沉積性的潤滑油組合物背景由於增加的政府和用戶環境標準以及提高的用戶性能要求，配製潤滑油組合物的 技術已變得越加複雜。潤滑油通常基於如流體耐久性、沉積物控制、抗磨損保護、過濾性、耐 水性、防鏽/防腐蝕保護和粘度的特性進行銷售。沉積物或清漆是在很多水力和敏感潤滑應用，如燃氣渦輪潤滑中出現的日益嚴重 的問題。清漆形成通常是由於導致潤滑油降解的一系列複雜事件所致。存在兩個常見的油 降解原因。第一個原因為在高溫下的氧化，這導致形成包括酸和不溶微粒的分解產物，稱作 沉積物、清漆、淤渣。第二個原因為熱降解，例如壓力引起的自燃或微自燃，其當夾帶的空氣 泡在高壓下破裂時發生。利用504小時120°C Dry-TOST淤渣試驗，即改性的無水ASTM D943T0ST試驗測量 沉積物清漆。該DRY-TOST測試方法由Mitsubishi HeavyIndustries開發以評價在短時間 內汽輪機油的淤渣或清漆形成趨勢。Dry-TOST符合ASTM D943試驗，其中改性條件如下表 所示。在504小時測試期之後，使測試管在室溫下靜置過夜，然後測試沉積物量。淤渣或清 漆量等於100克油通過Iym微孔過濾器過濾的濾渣量。淤渣量小於100mg/kg(ppm)是可 接受的結果。下表列出了該測試的項目和測試條件。
項目測試條件測試油量360毫升測試溫度120"C 0. 2 "C氧氣流速3. 00. 1升/小時水未加入催化劑鐵和銅絲公知的是API II和III類基本油料和GTL通常優於API I類基礎油。II和III 類基本油料更優的原因在於加氫處理或加氫裂化的基本油料的氧化穩定性以及與常規溶 劑精煉的基本油料相比提高的粘度和溫度性能。因此，很多潤滑油用API II和III類基本 油料配製。這些非極性、高飽和的API II和III類基本油料的一個已知的缺點在於它們在 已形成的溶液中的較低的溶解或懸浮潤滑油降解副產物的能力。為此，一旦開始油降解， APIII/III類基潤滑油更易受沉積物形成的影響。在渦輪發電機應用中的大多數失敗都與清漆和淤渣形成有關。淤渣和清漆是由於 油中的降解反應、油的汙染或這兩者而形成的不溶物質。其中解釋通常包括基礎油的性質、 添加劑不穩定性或降解、主體油氧化、靜電放電和低電導率。最近，作為渦輪機系統中淤渣和清漆形成的顯著促成因素的流體電氣化和靜電放
4電的潛在作用引起很多關注。靜電放電是一種局部熱降解的形式。由於流體與機器表面間 的內部分子摩擦和電勢的原因，靜電電荷產生發生在流體系統中。油內的靜電電荷的數值取決於很多因素，機器本身接地對減輕電荷傳播影響很 小。這是因為油是不導電的，且有效地使帶電流體區域與接地表面自我隔離。一旦電荷在 工作流體區域(包括油箱和過濾器外殼)積累，隨後的靜電放電可引起局部熱氧化油降解。需要發現一種在配製劑中使用API II類、III類和GTL基本油料的提供有利的沉 積物配製劑性能的配製劑。因此，本發明滿足了該需求。概述在一個實施方案中，公開了一種具有有利的沉積物控制的潤滑油。所述潤滑油包 含主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油至少0. 1重量％ 且小於2. 0重量％的曼尼希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化劑，其中所述反 乳化劑佔潤滑油的至少0. 002重量％至小於2. 0重量％，所述潤滑油具有利用504小時 1200C DRY TOST淤渣試驗測得的小於60的沉積物控制值。在第二個實施方案中，公開了一種改進沉積物控制的方法。該方法包括獲得潤滑 油，所述潤滑油包含主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油至 少0. 1重量％且小於2. 0重量％的曼尼希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化劑， 其中所述反乳化劑佔潤滑油至少0. 002重量％至小於2. 0重量％，其中所述潤滑油具有利 用504小時120°C DRY TOST淤渣試驗測得的小於60的沉積物控制值，以及用潤滑油進行潤 滑。在第三個實施方案中，公開了一種配製潤滑油以改進沉積物控制和乳化性能的方 法。該方法包括獲得主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油 至少0. 1重量％且小於2. 0重量％的曼尼希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化 劑，其中所述反乳化劑佔潤滑油至少0. 002重量％至小於2. 0重量％，以及共混基本油料、 反乳化劑和分散劑以具有利用504小時120°C DRY TOST淤渣試驗測得的小於60的沉積物 控制值。詳細描述本發明將結合其優選的實施方案進行描述。然而，就下面描述針對本發明的特定 實施方案或特定用途來說，這僅意欲說明的目的，並不應理解為對本發明範圍的限制。相 反，其意欲覆蓋包括於本發明精神和範圍內的所用變化、修改和等價方案，如所附權利要求 書所確定。在一個實施方案中，我們發現一種潤滑油組合物，所述潤滑油組合物包含API II 或III類或GTL基本油料或其組合以及抗氧化劑和其它添加劑，當用特定的曼尼希基分散 劑/反乳化劑組合進行配製時，其在沉積物控制方面產生意想不到的改進，同時維持良好 的反乳化性。然而，不是所有的分散劑在這類應用中提供這種潔淨益處。儘管分散劑已知用於改進沉積物控制，但是它們在性質上是極性的，傾向於乳化 的，並提供較差的水分離。在該潤滑油組合物的一個實施方案中，額外的益處在於最終產 品通過ASTM D-1401還表現出良好的反乳化作用。該方法為快速測試，其包括採用葉輪以 1500rpm將40毫升油和40毫升水在一起混合5分鐘。靜置混合物，並記錄水、油和任何乳 化相分離的時間。在54°C (130° F)下進行該測試，對於90cSt以下的粘度，在40°C下進行測試。通常可接受的結果是剩餘3毫升乳液的最大時間為30分鐘。對於曼尼希基分散劑，可接受的處理範圍為至少0. 1重量％至小於2. 0重量％。優 選的處理範圍為至少0. 2重量％至小於0. 5重量％，最優選的處理範圍為0. 2重量％至小
於0.4重量％。在一個優選的實施方案中，我們發現獲自BASF的Pluronic L 121表面活性劑 (Surfactant)在相同濃度下如多元醇酯一樣有效。在最優選的實施方案中，反乳化劑還包 括氧化丙烯嵌段共聚物。在反乳化劑中的多元醇酯和環氧乙烷的優選濃度為至少0. 001重 量％且不超過0. 1重量％。最優選地，所述濃度應該為至少0. 6重量％且小於0. 05重量％。 在該實施方案中，較高的環氧乙烷含量或較高的MW往往對反乳化性的效果較差。Pluronic L121中的環氧乙烷含量為10重量％，平均分子量為4400。在一個優選的實施方案中，25重 量％的環氧乙烷或多元醇酯和5000的分子量將是在反乳化劑添加劑中環氧乙烷或多元醇 酯的可接受上限。對於反乳化劑，可接受的處理範圍為至少0.002重量％至小於2.0重量％。優選 的處理範圍為至少0. 01重量％至小於0. 1重量％，最優選的處理範圍為0. 01重量％至小
於0. 05重量％。配製劑表現出極好的利用504小時120°C DRY TOST淤渣試驗測得的清漆沉積物性 能。優選地，配製劑應該具有小於60的值，更優選小於50的值，最優選小於25的值。在另一實施方案中，我們已經發現所要求保護的發明提供極好的電導率(「EC」)。 使用的測試為在32° F下的D-4308。將液態烴的樣品引入至與電池組電壓源和靈敏的直 流安培表串聯連接的乾淨電導池中。電導率由觀察的峰電流讀數直流電壓和電池常數利用 歐姆定律自動計算得到，其在儀表操作的手動或自動模式下均顯示為數值形式。低電導率 可導致機器關閉或空載時靜電荷積累。具有較高的電導率可防止靜電放電現象，該現象已 被暗指為在配備精細過濾且在高流率下操作的燃氣渦輪機中形成清漆沉積物的一個根本 原因。優選地，電導率應該為至少50pS/m，更優選至少60pS/m，最優選大於100pS/m。在另一實施方案中，配製劑應該具有少量的鈣和鋅。優選的實施方案為小於5PPM 鋅和小於5PPM鈣。更優選的實施方案為小於5PPM鋅和小於5PPM鈣且小於50PPM磷。甚 至更優選的實施方案為小於IPPM鋅、小於IPPM鈣且小於5PPM磷。受益於本文的公開內容，本領域熟練的配方設計師將認識到向配製劑中加入額外 添加劑的益處。優選地，所述配製劑將包含至少一種選自抗磨添加劑、金屬減活劑、反乳化 劑、傾點下降劑、防鏽劑、消泡劑及其任意組合的添加劑。以下提供關於基本油料和添加劑 的另外信息。優選地，不使用含鈣添加劑，例如磺酸鈣，這是由於其存在與在典型配製劑中 所用的常用無灰防鏽劑形成羧酸鈣肥皂的潛在反應。基本油料I、II、III、IV和V類是由美國石油學會(API Publication 1509 ;www. API. org)開 發並定義的基礎油料粗分類以為潤滑油基礎油提供指導。I類基本油料通常具有約80-120 的粘度指數，並包含大於約0. 03%的硫和/或小於約90%的飽和物。II類基本油料通常具 有約80-120的粘度指數，並包含小於或等於約0. 03%的硫和大於或等於約90%的飽和物。 III類基本油料通常具有大於約120的粘度指數，並包含小於或等於約0. 03%的硫和大於 約90%的飽和物。IV類包括聚α烯烴類(PAO)。V類基本油料包括未包括在I-IV類中的基本油料。表1匯總了這五類中每一類的性能。表1 基本油料性能
權利要求
一種具有有利的沉積物清漆性能的潤滑油，其包含a)主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料；b)佔潤滑油至少0.1重量％且小於2.0重量％的曼尼希基分散劑；c)含有多元醇酯和聚氧化烯醇的反乳化劑，其中反乳化劑佔潤滑油至少0.002重量％至小於2.0重量％；以及d)所述潤滑油具有利用504小時120℃Dry TOST淤渣試驗測得的小於60的沉積物控制值。
2.根據權利要求1所述的潤滑油，其進一步包含至少一種選自抗磨添加劑、金屬減活 齊U、反乳化劑、傾點下降劑、防鏽劑、消泡劑及其任意組合的添加劑。
3.根據權利要求1所述的潤滑油，其中所述潤滑油為燃氣輪機油。
4.根據權利要求1所述的潤滑油，其中反乳化劑中的多元醇酯佔小於25重量％的反乳 化劑，並具有小於5000的分子量，且所述潤滑油在54°C下具有小於60的ASTM D-1401乳化 特性。
5.根據權利要求1所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有大於50的ASTMD-4308電導率值。
6.根據權利要求1所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有小於5PPM的鈣和小於5PPM的鋅。
7.根據權利要求6所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有小於50PPM的磷。
8.一種改進沉積物控制的方法，其包括a)獲得具有有利的沉積物清漆性能的潤滑油，所述潤滑油包含主要量的選自II類、 III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油至少0. 1重量％且小於2. 0重量％的曼尼 希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化劑，其中所述反乳化劑佔潤滑油至少0. 002 重量％至小於2. 0重量％，其中所述潤滑油具有利用504小時120°C Dry TOST淤渣試驗測 得的小於60的沉積物控制值；以及b)用所述潤滑油進行潤滑。
9.根據權利要求8所述的潤滑油，其進一步包含至少一種選自抗磨添加劑、金屬減活 齊U、反乳化劑、傾點下降劑、防鏽劑、消泡劑及其任意組合的添加劑。
10.根據權利要求8所述的潤滑油，其中所述潤滑油為燃氣輪機油。
11.根據權利要求8所述的潤滑油，其中反乳化劑中的多元醇酯佔小於25重量％的反 乳化劑，並具有小於5000的分子量，且所述潤滑油在54°C下具有小於60的ASTM D-1401乳 化特性。
12.根據權利要求8所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有大於50的ASTMD-4308電導率值。
13.根據權利要求8所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有小於5PPM的鈣和小於5PPM的鋅。
14.根據權利要求13所述的潤滑油，其中所述潤滑油具有小於50PPM的磷。
15.一種共混油以提供改進的沉積物控制和有利的乳化性能的方法，其包括a)獲得主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油至少0.1 重量％且小於2. 0重量％的曼尼希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化劑，其中所述反乳化劑佔潤滑油至少0. 002重量％至小於2. 0重量％ ；以及b)配製基本油料、反乳化劑和分散劑以具有利用504小時120°C DryTOST淤渣試驗測 得的小於60的沉積物控制值。
16.根據權利要求15所述的潤滑油，其進一步包含至少一種選自抗磨添加劑、金屬減 活劑、反乳化劑、傾點下降劑、防鏽劑、消泡劑及其任意組合的添加劑。
17.根據權利要求15所述的方法，其中反乳化劑中的多元醇酯佔小於25重量％的反乳 化劑，並具有小於5000的分子量，且所述潤滑油在54°C下具有小於60的ASTM D-1401乳化 特性。
18.根據權利要求1所述的潤滑油，其進一步包含氧化丙烯嵌段共聚物。
19.根據權利要求8所述的潤滑油，其進一步包含氧化丙烯嵌段共聚物。
20.根據權利要求15所述的潤滑油，其進一步包含氧化丙烯嵌段共聚物。全文摘要
在一個實施方案中，公開了一種具有有利的沉積物控制的潤滑油。所述潤滑油包含主要量的選自II類、III類、GTL及其任意組合的基本油料、佔潤滑油至少0.1重量％且小於2.0重量％的曼尼希基分散劑、含有多元醇酯和聚氧化烯的反乳化劑，其中所述反乳化劑佔潤滑油的至少0.002重量％至小於2.0重量％，其中所述潤滑油具有利用504小時120℃Dry TOST淤渣試驗測得的小於60的沉積物控制值。在第二個實施方案中，公開了一種沉積物控制的方法。在第三個實施方案中，公開了一種配製油以改進沉積物控制和乳化性能的方法。
文檔編號C10M169/04GK101983230SQ200980112137
公開日2011年3月2日 申請日期2009年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者A·B·沃德洛, D·G·L·霍爾特 申請人:埃克森美孚研究工程公司