专利名称：含杂环化合物的组合物和润滑内燃发动机的方法
技术领域：
本发明提供含杂环化合物的润滑组合物。本发明进一步涉及通过用所述润滑组合物润滑内燃发动机而润滑内燃发动机的方法。本发明进一步涉及所述杂环化合物作为抗磨剂和/或极压剂的用途。
背景技术：
发动机制造商已经关注改进发动机设计以改进燃料经济性和效率(通常，基于美国联邦企业平均燃料效能(CAFE)标准)和降低磨损。尽管在发动机设计和操作的改进上已有成效，但是发动机油润滑剂的改进配方也可以降低磨损同时改进燃料经济性和效率。它们也起到降低相接触的滑动移动部件(通常是金属或陶瓷移动部件)间摩擦的作用。已知润滑油包含用于保护内燃发动机免受磨损、氧化、烟炱沉积物和酸度积累影响的多种添加剂(包括抗磨剂、抗氧化剂、分散剂或清净剂)。用于发动机润滑油的常规抗磨添加剂是二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)。据信ZDDP抗磨添加剂通过在金属表面形成保护膜来保护发动机。ZDDP对燃料经济性和效率可能具有有害影响。因此，发动机润滑剂还可含有摩擦改性剂以消除ZDDP对燃料经济性和效率的任何有害影响。ZDDP和摩擦改进剂均通过吸附在滑动表面上起作用，且均会相互干扰彼此间的功能。此外，含有磷化合物和硫的发动机润滑剂已显示出对颗粒物排放物和其它污染物的排放起部分作用。此外，硫和磷易于使催化转换器中所用的催化剂中毒，而导致所述催化剂性能的降低。随着对排放物控制(通常降低NOx形成、SOx形成、硫酸盐灰分的形成)的增加，仍希望降低发动机油中硫、磷和硫酸盐灰分的量。还认为来自ZDDP的磷是较挥发性的且随着 GF-5规格的即将推广，可以要求对磷排放物的更严限制。然而，降低抗磨添加剂如ZDDP的水平可能增加磨损并导致发动机的其它负面性能。另外，随着技术发展，发动机的元件要接触更苛刻的运行条件。运行条件可以包括更高功率密度发动机、涡轮增压机的使用、替代燃料的使用等。在许多苛刻的运行条件下， 润滑剂和元件的磨损和/或氧化更容易发生。美国专利4，840，741公开了衍生自吡啶、嘧啶、吡嗪、哒嗪和/或它们的稠合衍生物的抗磨添加剂。所述抗磨剂还用以下中的至少一种官能化卤素、氯甲基、二氯甲基、三氯
甲基、氯溴甲基、溴甲基、二溴甲基、氰基、异氰基、甲基氰基、氰基甲基、氰酸酯、异氰酸酯、 硫氰酸酯、异硫氰酸酯、硝基、硝基甲基、亚硝基、甲酰基、乙酰基、甲基羧酸酯、甲氧基、甲硫基、硫醇和二硫化物。SU 1068466公开了含有1-4重量％的1-氨乙基)-2-咪唑啉酮与二 _C8_1Q-烷基二硫代磷酸酯的盐的具有好抗卡和抗磨性能的润滑油。发明概述本发明的发明人已经发现本文公开的润滑组合物和方法能够提供可接受水平的以下至少一项(i)磷排放物(通常减少或防止排放物)，(ii)硫排放物(通常减少或防止排放物)，和(iii)磨损和/或极压性能(通常减少或防止磨损)。
在一个实施方案中，本发明提供润滑组合物，其包含润滑粘度的油和具有含6-40 个碳原子的烃基的杂环，其中所述杂环是(bl)具有选自酯、酰胺、盐和酸中至少之一的官能团的杂环化合物，或(b2)嘧啶(即，不一定具有(bl)中所述的官能团)。在一个实施方案中，本发明提供润滑组合物，其包含润滑粘度的油和具有含 6-40 (或6-20，或8-1 个碳原子的烃基的杂环，其中所述杂环选自下组⑴含酯杂环；(ii)含酰胺杂环；和(iii)嘧啶(S卩，不一定具有(bl)中所述的官能团)。在一个实施方案中，含6-40个碳原子的烃基可以是直链或支化烷基。在一个实施方案中，所述化合物可以按润滑组合物的0. 01重量％ -10重量％，或 0. 2-5重量％存在。在一个实施方案中，本发明提供本文所述化合物作为抗磨剂和/或极压剂的用途。在一个实施方案中，本发明提供本文公开的化合物作为发动机油抗磨剂和/或极压剂的用途。在一个实施方案中，发动机含有铝合金组分。在一个实施方案中，润滑组合物可以进一步表征为具有以下至少之一 (i)0. 8重量％或更低的硫含量，(ii)0.2重量％或更低的磷含量，或(iii)2重量％或更低的硫酸盐灰分含量。在一个实施方案中，润滑组合物可以进一步表征为具有以下至少之一 (i) 0.5重量％和更低的硫含量，(ii)0. 1重量％和更低的磷含量，和(iii)l. 5重量％和更低的硫酸盐灰分含量。在一个实施方案中，润滑组合物还包括摩擦改进剂、粘度改进剂、抗氧化剂、过碱性清净剂、琥珀酰亚胺分散剂或它们的混合物中的至少一种。在一个实施方案中，润滑组合物还包括粘度改进剂和过碱性清净剂。在一个实施方案中，润滑组合物还包括过碱性清净剂和琥珀酰亚胺分散剂。在一个实施方案中，本发明提供润滑发动机的方法，包括将本文所公开润滑组合物供给所述发动机。发明详述本发明提供上面公开的润滑组合物和润滑机械装置的方法。通常，机械装置可以是内燃发动机。杂环杂环可以是吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、哌啶、吡喃酮、卩比唑、吡嗪、哒嗪、1，2- 二唑、1，3- 二唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、喹啉、吲哚、咪唑、噁唑、噁唑啉、噻唑、噻吩、中氮茚、 嘧啶、三嗪、呋喃、四氢呋喃、二氢呋喃或它们的混合物。在一个实施方案中，杂环(或含酯杂环或含酰胺杂环)可以是呋喃或四氢呋喃。在一个实施方案中，杂环具有含氮或氧的环。在一个实施方案中，杂环(或含酯杂环或含酰胺杂环)可以是吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、哌啶、吡喃酮、嘧啶、噁唑啉、三嗪或它们的混合物。在一个实施方案中，杂环 (或含酯杂环或含酰胺杂环)可以是吡咯或吡咯烷。不希望受到理论束缚，认为，杂环(包括本发明的嘧啶化合物)能够与发动机的表面(通常金属(既包括铁又包括铝)基表面)形成5-元或6-元螯合物。所形成的螯合物据认为产生帮助提供抗磨和/或极压性能的表面涂层。本文所述杂环可以是芳族杂环或非芳族杂环。在一个实施方案中，杂环(或含酯杂环或含酰胺杂环)不是芳族化合物。当为非芳族杂环时，杂环(或含酯杂环或含酰胺杂环)可以由以下通式表示
权利要求
1.化合物在润滑组合物中作为发动机油抗磨剂和/或极压剂的用途，其中所述化合物是具有含6-40个碳原子的烃基的杂环，其中所述杂环是(bl)具有选自酯、酰胺、盐和酸中至少之一的官能团的杂环化合物，或 (b2)嘧啶。
2.权利要求1的用途，其中所述具有含6-40个碳原子的烃基的杂环选自 (i)含酯杂环；( )含酰胺杂环；和 (iii)嘧啶。
3.上述权利要求1-2中任一项的用途，其中所述杂环由以下通式表示
4.权利要求3的用途，其中以下通式
5.上述权利要求1-2中任一项的用途，其中所述杂环是由以下通式表示的化合物
6.上述权利要求1-2中任一项的用途，其中所述杂环是由以下通式表示的化合物
7.权利要求1的用途，其中所述杂环是由以下通式表示的芳族化合物
8.上述权利要求1-7中任一项的用途，其中所述含6-40个碳原子的烃基(R4)是直链或支化烷基。
9.上述权利要求1-8中任一项的用途，其中所述化合物按润滑组合物的0.01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
10.润滑组合物，其包含润滑粘度的油和具有含6-40个碳原子的烃基的杂环，其中所述杂环是具有选自酯、酰胺、盐和酸中至少之一的官能团的杂环化合物，其中所述杂环由以下通式表示
11.权利要求10的润滑组合物，其中以下通式
12.上述权利要求10-11中任一项的润滑组合物，其中所述杂环由以下通式表示
13.上述权利要求10-12中任一项的润滑组合物，其中所述含6-40个碳原子的烃基是直链或支化烷基。
14.上述权利要求10-13中任一项的润滑组合物，其中所述杂环化合物按润滑组合物的0. 01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
15.润滑发动机的方法，包括向所述发动机供应上述权利要求10-14中任一项所述的润滑组合物，其中所述发动机含有润滑的铁组件。
16.润滑发动机的方法，包括向所述发动机供应包含润滑粘度的油和化合物的润滑组合物，其中所述化合物是具有含6-40个碳原子的烃基的杂环，其中所述杂环是(bl)具有选自酯、酰胺、盐和酸中至少之一的官能团的杂环化合物，或 (b2)嘧啶。其中所述发动机含有润滑的铝合金组件。
17.权利要求16的方法，其中所述杂环由以下通式表示
18.权利要求16的方法，其中所述杂环是由以下通式表示的化合物
19.权利要求16的方法，其中所述杂环是由以下通式表示的化合物
20.上述权利要求16-19中任一项的方法，其中所述含6-40个碳原子的烃基是直链或支化烷基。
21.上述权利要求16-20中任一项的方法，其中所述化合物按润滑组合物的0.01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
全文摘要
本发明涉及化合物在润滑组合物中作为发动机油抗磨剂和/或极压剂的用途，其中所述化合物是具有含6-40个碳原子的烃基的杂环，所述杂环是(i)具有选自酯、酰胺、盐和酸中至少之一的官能团的杂环化合物，或(ii)嘧啶。
文档编号C10M133/44GK102159689SQ200980136087
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月14日 优先权日2008年9月16日
发明者C·W·施罗克, J·R·布朗, M·D·吉赛尔曼, P·E·莫热, S·克劳利, W·C·沃德, W·巴顿 申请人:卢布里佐尔公司