专利名称：失水山梨糖醇脂肪酸酯基摩擦改性剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于润滑剂的摩擦改性剂。更具体而言，本发明涉及固体或半固体的失水山梨糖醇脂肪酸酯基摩擦改性剂的用途。
背景技术：
发动机及它们的相关部件使用如油的润滑剂以便于内部元件的运动并改善和/ 或延长它们各自的工作寿命。该润滑剂与各种添加剂一起具有多种不同的润滑性质，如用于减少烟炱/淤渣形成、腐蚀或氧化，减少摩擦、热分解、特压和磨损等等的性质。通常，在润滑剂的寿命过程中，润滑剂中的添加剂耗尽和/或改变形式，由此降低它们的效力。结果，随时间推移，润滑剂劣化并最终必须被替换。用于润滑剂的延时释放添加剂可用于向润滑剂组合物补充和/或提供附加的润滑性质，由此延长它们的可用寿命。一些缓释润滑剂是已知的，并且例如可用在滤油器中。 此类添加剂可以混入热塑性聚合物中，例如，其缓慢溶解到该过滤器所处理的油中。此类添加剂的实例公开在美国专利US 4，075，098中，其全部内容经此引用并入本文。其它添加剂可以混入聚合物中，该聚合物在提高的发动机温度下是油可透过的。此类添加剂的实例公开在美国专利US 4，066，559中，其全部内容经此引用并入本文。再其它添加剂混入不溶于油但可被油润湿的颗粒中。此类添加剂的实例公开在美国专利US 5，478，463中，其全部内容经此引用并入本文。在另一种设备中，在具有或不具有混入该聚合物中的附加添加剂的情况下，在滤油器内部提供能够起到粘度改进剂作用的油溶性固体聚合物。此类添加剂的实例公开在美国专利US 4，014，794中，其全部内容经此引用并入本文。尽管这些系统能够将润滑剂添加剂引入到被过滤的油中，它们通常需要用于将该添加剂缓释到该油中的惰性载体。此外，美国专利US 7，384，896(其全部内容经此引用并入本文)公开了可以经时向官能流体中提供添加剂的添加剂凝胶。该添加剂凝胶包含i)至少两种选自清净剂 (detergent)、分散剂、酸、碱、高碱性清净剂、琥珀酸化聚烯烃或其混合物的添加剂，其中所选添加剂在混合时形成凝胶；ii)任选至少一种添加剂，包含粘度改性剂、摩擦改性剂、清净齐IJ、浊点降低剂、倾点降低剂、破乳剂、流动改进剂、抗静电剂、分散剂、抗氧化剂、防沫齐U、 缓蚀/防锈剂、特压/抗磨剂、密封膨胀剂、润滑助剂、抗起雾剂及其混合物；由此获得受控释放凝胶，当该凝胶与官能流体接触时该凝胶向官能流体中经时释放至少一种所需添加剂。同样，美国专利US 7，417，012(其全部内容经此引用并入本文)公开了一种用于将添加剂成分缓释到流体中的润滑剂添加剂凝胶，该凝胶是通过胶凝化两种或多种润滑剂添加剂形成的。当与流体，如油接触时，该润滑剂添加剂凝胶缓慢释放为其组分润滑剂添加剂，由此充当润滑剂流体，如油。美国公开号2006/0079413(其全部内容经此引用并入本文)公开了在低硫、低灰和低磷润滑剂中使用含酒石酸化合物的制剂以降低磨损、摩擦力并改善燃料经济性。美国公开号2007/0004601(其全部内容经此引用并入本文)公开了缓释添加剂组合物，其包括以选自固体与半固体的形式存在的至少一种高碱性清净剂。还公开了一种润滑系统和改善油的换油期限的方法。美国公开号2007/0004604(其全部内容经此引用并入本文)公开了一种缓释添加剂组合物，包括以选自半固体和固体的形式存在的至少一种分散剂粘度指数改善剂。此外，美国公开号2007/0049505(其全部内容经此引用并入本文)公开了一种润滑的方法，包括(a)使用第一官能流体，(b)添加受控释放凝胶或令该第一官能流体与受控释放凝胶接触，其中该受控释放凝胶具有待释放的所需添加剂，可以向润滑机械装置的第一官能流体赋予所需的性质；和/或添加用于第二官能流体的含有所需添加剂的输送系统(delivery system) ； (c)从该输送系统中将所需添加剂释放到第一官能流体中，使得该第一官能流体变成第二官能流体，条件是第二官能流体不同于第一官能流体。美国公开号2008/00151 (其全部内容经此引用并入本文)公开了不会产生灰分以基本上不会在润滑剂中制造灰分的用于输送添加剂的受控释放凝胶。最后，美国公开号2008/0108531 (其全部内容经此引用并入本文)公开了粘度改性剂在含有粘度改性剂的受控释放添加剂凝胶中的用途，该凝胶将添加剂控制释放到润滑剂中。即使考虑到上述润滑剂添加剂，仍然需要有效的添加剂，例如有效的摩擦改性剂添加剂，其可以释放，任选可控释放到润滑剂中以补充和/或提高润滑剂的润滑性能，否则该润滑性能可能经时降低。发明概述在一方面，本发明涉及用于在润滑剂中减少摩擦的摩擦改性剂组合物。该摩擦改性剂组合物包含失水山梨糖醇脂肪酸酯，例如C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯，如牛脂失水山梨糖醇酯，其为固体或半固体。在使用时，当固体或半固体失水山梨糖醇脂肪酸酯与润滑剂接触时，失水山梨糖醇脂肪酸酯释放到润滑剂中，优选经一段延长的时间。由此，本发明的组合物以受控速率向该润滑剂中添加和/或补充失水山梨糖醇脂肪酸酯添加剂。在另一方面，本发明涉及摩擦改性剂组合物，其包含上述的本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯和至少一种附加的添加剂。在另一方面，本发明涉及润滑剂组合物。该润滑剂组合物可以包含基础润滑剂，例如基础油料，和本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物。当失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物逐渐与基础油料共混时，用失水山梨糖醇脂肪酸酯补充通常经时降低的该基础油料的润滑性能。由此，新引入的失水山梨糖醇脂肪酸酯提供追加的润滑性能，其优选平衡该润滑剂经时损失的性能。在另一实施方案中，本发明涉及改善润滑剂的减摩能力(friction reducing ability)的方法。本发明的方法包括由固体或半固体失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物向润滑剂中释放，例如逐渐释放C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯的步骤。如上所述，失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物向润滑剂中释放的渐进速率(gradual rate)补充了经时损失的润滑剂润滑性能。在优选的实施方案中，失水山梨糖醇脂肪酸酯向基础油料中的释放速率不高于每分钟0. 5克，例如不高于每分钟0. 15克。在另一实施方案中，本发明涉及向润滑剂提供失水山梨糖醇脂肪酸酯添加剂的装置。该装置包括固体或半固体的C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯和容纳该失水山梨糖醇脂肪酸酯的容器，配置该容器以便令润滑剂流经该容器。优选配置该装置以便令润滑剂从该失水山梨糖醇脂肪酸酯上流过和/或流经该失水山梨糖醇脂肪酸酯，以便令失水山梨糖醇脂肪酸酯释放到润滑剂中。附图概述鉴于所附非限制性图，将更好地理解本发明，其中
图1是显示经时监控的包含牛脂失水山梨糖醇脂肪酸酯的润滑剂的FTHR光谱的图；和图2是用于评估摩擦改性剂组合物向基础油料中的释放速率的示例性系统的横截面正视图。优选实施方案详述本发明涉及改善润滑剂的减摩能力。特别地，本发明涉及使用失水山梨糖醇脂肪酸酯，例如牛脂失水山梨糖醇酯(TSE)，其可以在一段延长的时期内释放，任选受控释放或缓慢释放到润滑剂中，使得润滑剂的一种或多种性能，例如润滑性能或减摩性能(i)得到改善，(ii)基本保持或(iii)比不存在该失水山梨糖醇脂肪酸酯时更缓慢地经时降低。通常，润滑剂基础油料和最初添加到润滑剂基础油料中的添加剂在润滑剂寿命过程中劣化。由此，润滑剂的润滑性能倾向于经时降低。一些缓释添加剂已经用于向润滑剂缓慢提供添加剂。但是，一部分这些延时释放添加剂的效力还有改进的余地。此外，可以是合适的摩擦改性剂的许多添加剂不能充分胶凝和/或不能有助于可控释放。本发明的组合物、方法和装置可用于经时用有效的添加剂补充润滑剂，例如有效的减摩添加剂，由此抵抗润滑剂基础油料和/或它们的添加剂的正常劣化导致的润滑性能损耗。结果，润滑剂的润滑性能可以有益地改善、保持和/或更缓慢地降低，由此改善此类润滑剂和其中使用此类润滑剂的设备的整体有效寿命。失水山梨糖醇脂肪酸酯本发明的一种优选实施方案涉及用于在润滑剂中减少摩擦的摩擦改性剂添加剂组合物。该摩擦改性剂添加剂(本文中也称为“失水山梨糖醇脂肪酸酯”或“失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物”)包含失水山梨糖醇脂肪酸酯，任选牛脂失水山梨糖醇酯，其是固体、基本固体或半固体。为了具体说明，术语“固体”是指组合物，具有(1)在100°C下高于5，000cP，例如在 100°C下高于 10，OOOcP、在 100°C下高于 30，OOOcP、在 100°C下高于 40，OOOcP 或在 100°C 下高于50，OOOcP的布氏粘度；和/或(2)高于20，例如高于25、高于30、高于35、高于45、 高于50或或高于55的ASTM D 2240-45D型硬度计读数。对本发明来说，术语“半固体”是指组合物，具有(1)在25°C下高于5，OOOcP，例如在25°C下高于10，OOOcP、在25°C下高于 15，OOOcP或在25°C下高于20，OOOcP的布氏粘度；和/或(2)小于45，例如小于40、小于 35、小于30、小于25或小于20的ASTM D 2240-45D型硬度计读数；和/或(3)高于0，例如高于0. 1、高于0.5、高于1.0或高于5的ASTM D 2240-45A型硬度计读数。在优选的实施方案中，该半固体失水山梨糖醇脂肪酸酯具有在25°C下的IcP至50，000cP，例如IOOcP至 40，OOOcP、IOOcP 至 20，OOOcP、IOOcP 至 8，OOOcPU, 000 至 7，OOOcP 或 1，OOOcP 至 5，OOOcP 的布氏粘度。除非另行说明，本说明书中所述粘度是通过布氏粘度计测定的，例如，该粘度是布氏粘度，并且除非具体说明不同的温度，该粘度在环境温度下测量。在使用时，当该固体失水山梨糖醇脂肪酸酯或半固体失水山梨糖醇脂肪酸酯与润滑剂接触时，该失水山梨糖醇脂肪酸酯释放，优选溶解到该润滑剂中，由此用失水山梨糖醇脂肪酸酯添加和/或补充该润滑剂。在一种实施方案中，失水山梨糖醇脂肪酸酯的固体或半固体(凝胶)状态使得该失水山梨糖醇脂肪酸酯能够经一段延长的时期，例如经超过一天，经超过一周、经超过一个月或经超过一年释放，例如以规定释放速率可控释放到润滑剂中。在一种实施方案中，失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的粘度与到润滑剂中的释放速率成反比。也就是说，当失水山梨糖醇脂肪酸酯的粘度提高时，相关的释放速率将降低。本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物特别有利地有助于凝胶化和/或固化和/ 或有助于受控释放到润滑剂中，由于该分子的脂肪酸部分提供的亲水链。本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的粘度可以调节以适于具体用途。在优选的实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物具有在25°C下至少约IOOcP,例如至少约1，OOOcP、至少约5，OOOcP、 至少约10，OOOcP、至少15，OOOcP、至少20，OOOcP、至少25，OOOcP或至少约30，OOOcP的布氏粘度。在范围方面，该失水山梨糖醇脂肪酸酯任选在25°C下具有在约IcP至约100，OOOcP， 例如约 1，OOOcP 至约 75，OOOcP、约 5，OOOcP 至约 60，OOOcP、约 10，OOOcP 至约 50，OOOcP 或约10，OOOcP至约40，OOOcP的范围内的布氏粘度。在其它优选的实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的布氏粘度在100°C下为至少约5cP、至少约10cP、至少约20cP、至少约100cP、至少约500cP、至少约1，OOOcP、至少约5，OOOcP或至少约10，OOOcP。在范围方面，该失水山梨糖醇脂肪酸酯在100°C下任选具有在约IcP至约50，OOOcP，例如约5cP至约 40，OOOcP、约IOcP至约35，OOOcP或约20cP至约30，OOOcP的范围内的布氏粘度。在利用亲水脂肪酸链的益处时，此类粘性失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物能够以缓慢和/或受控的速率释放到各自的润滑剂中。在不同的优选实施方案中，到润滑剂中的释放速率不高于每分钟约0. 5克，例如，不高于每分钟约0. 15克、不高于每分钟约0. 10克、不高于每分钟约0. 075克、不高于每分钟约0. 05克、不高于每分钟约0. 03克、不高于每分钟约0. 025克、不高于每分钟约0. 01克或不高于每分钟约0. 0025克。在范围方面，释放速率任选为每分钟约0. 0001至约0. 5克，例如每分钟约0. 0025至约0. 15克、每分钟约0. 01至约0. 15克、每分钟约0. 01至约0. 1克、每分钟约0. 01至约0. 05克或每分钟约0. 01至约 0. 025克。在一种实施方案中，在约25°C至约180°C，例如约50°C至约170°C、约70°C至约 150°C或约90°C至约130°C的温度下实现所述释放速率。在一种实施方案中，在约95°C下实现所述释放速率。已经令人惊讶和预料不到地发现此类失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物能够很好地充当以受控速率，例如慢速率有效释放到润滑剂中的摩擦改性剂。各种失水山梨糖醇脂肪酸酯和/或失水山梨糖醇脂肪酸酯的混合物可用于本发明。在优选的实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯包含(或这些失水山梨糖醇脂肪酸酯包含)c4或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯，例如C6或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯、C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯、Cltl或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯、C12或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯或C14或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯。该失水山梨糖醇脂肪酸酯包含脂肪酸部分。“(；或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯”指的是该脂肪酸部分含有至少η个碳原子， 包括该酯碳原子。由此，"C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯”是指该脂肪酸部分含有至少 8个碳原子。一般来说，在范围方面，脂肪酸部分中的碳原子数为4至观个碳原子，例如6 至28个碳原子、8至22个碳原子、10至20个碳原子或12至18个碳原子。在一些优选的实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯可以包含牛脂失水山梨糖醇酯和/或椰油失水山梨糖醇酯。本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物可以由它们的硬度来表征。例如可以如上所述按照ASTM D-2M0-45测定硬度，该方法可利用A型或D型肖氏硬度计。在优选的实施方案中，本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物具有至少约0. 05，例如至少约0. 1、至少约 0. 25、至少约0. 5、至少约1、至少约5、至少约10、至少约50、至少约94或至少约100的A型硬度。在范围方面，如按照ASTM D-2M0-45测得的那样，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的硬度可以为0. 05Α型至100D型，例如0. 25Α型至50D型、0. 5Α型至40D型或5Α型至530D 型。术语“Α型”和“D型”是指分别在A型或D型硬度计上测得的硬度。如上所述，本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物是特别有效的摩擦改性剂。也就是说，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物能够在添加该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的润滑剂中减少摩擦。在一种实施方案中，经Cameron Plint TE 77High Frequency Friction Test测试程序测量摩擦改性的效力。该Cameron Plint测试程序量化添加剂释放到其中的润滑剂的摩擦系数。在优选的实施方案中，如在高于25°C，例如高于40°C或高于60°C的温度下测得的那样，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物将各自的润滑剂的摩擦系数降低至少 10%，例如至少20%、至少30%或至少40%。在其它实施方案中，降低的摩擦性能表现为如通过Cameron Plint Wear,Falex Four Ball Wear禾口/或High Frequency Reciprocating Wear(HFRR)测试测得的高于25%，例如高于35%、高于50%或高于60%的平均磨痕减少。在另一实施方案中，本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物表现出极佳的氧化和 /或热稳定性。在一种实施方案中，通过该组合物的分解起始温度测量失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物的热稳定性。在优选的实施方案中，如通过TGA测得的那样，该分解起始温度高于约150°C，例如高于180°C、高于约200°C、高于约230°C或高于约250°C。在范围方面，该分解起始温度任选为约150°C至约500°C，例如约235°C至约300°C或约250°C至约275°C。同样， 如通过用氧气在 130°C下运行的 Pressure Differential Scanning Calorimetry (PDSC) Oxidation Induction Time(OIT)测试(其加速正常氧化时间，例如由小时到分钟)测得的那样，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物优选具有高于10分钟，例如高于12分钟、高于15分钟、高于18分钟或高于25分钟的热氧化稳定性。在一种实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物包含几种失水山梨糖醇脂肪酸酯的混合物。在另一实施方案中，该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物包含上述失水山梨糖醇脂肪酸酯的混合物。该失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物优选可以是混合物TSE和CSE。本发明的失水山梨糖醇脂肪酸酯可以由该通式表示
权利要求
1.减少润滑剂中摩擦的摩擦改性剂组合物，包含固体或半固体的C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯。
2.权利要求1的组合物，其中C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯是(；至‘失水山梨糖醇脂肪酸酯。
3.权利要求1的组合物，其中C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯是饱和或不饱和的牛脂失水山梨糖醇脂肪酸酯、饱和或不饱和的椰油失水山梨糖醇脂肪酸酯或其混合物。
4.权利要求1的组合物，其中该C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯在25°C下具有至少约15，OOOcP的粘度，优选在25°C下具有15，OOOcP至50，OOOcP的粘度。
5.权利要求1的组合物，其中该C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯具有至少约0.5，优选0. 5至94的A型肖氏硬度计硬度，并且其中该摩擦改性剂组合物具有0. 5至94的A型肖氏硬度计硬度，优选至少10的A型肖氏硬度计硬度。
6.权利要求1的组合物，其中该C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯由下列通式表示
7.权利要求1的组合物，以大约5重量％至约95重量％的量进一步包含至少一种附加的添加剂，并且其中失水山梨糖醇脂肪酸酯以Ippm至50，OOOppm的量存在，该重量百分比按摩擦改性剂组合物总重量计。
8.权利要求7的组合物，其中至少一种附加的添加剂选自酒石酸酯、柠檬酸酯、烷醇酰胺、烷醇、胺抗氧化剂、酚抗氧化剂及其混合物。
9.权利要求7的组合物，其中至少一种附加的添加剂选自酒石酸酯的C12-C14缩醛、酒石酸二乙酯、酒石酸二异丙酯、C8至C22烷醇酰胺、月桂基二乙醇酰胺、月桂基二乙醇酰胺烷醇、烷基化二苯胺、N，N’ - 二-仲丁基-对苯二胺、N-苯基-N-烷基-对苯二胺、N，N’ - 二异丙基-对苯二胺、2，6-二-叔丁基苯酚、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2-甲基-6-叔丁基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、2，6- 二甲基-4-叔丁基苯酚及其混合物。
10.润滑组合物，包含(a)基础润滑剂；和(b)包含固体或半固体的C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯的摩擦改性剂组合物。
11.权利要求10的组合物，其中该组合物具有如通过CameronPlintTE 77High Frequency Friction !"est测得的在约130°C下小于约0. 09的摩擦系数。
12.改善润滑剂减摩能力的方法，包括由固体或半固体的失水山梨糖醇脂肪酸酯组合物将C8或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯释放到润滑剂中。
13.权利要求12的方法，其中该失水山梨糖醇脂肪酸酯以每分钟0.0025克至每分钟 0. 15克的速率，优选以不高于每分钟0. 5克的速率释放到润滑剂中。
14.权利要求12的方法，进一步包括将选自酒石酸酯、柠檬酸酯、烷醇酰胺、烷醇、胺抗氧化剂、酚抗氧化剂及其混合物的至少一种附加的添加剂释放到该润滑剂中。
15.向润滑剂中提供添加剂的装置，该装置包含固体或半固体的仏或更大的失水山梨糖醇脂肪酸酯；和容纳该失水山梨糖醇脂肪酸酯的容器，配置该容器以便令润滑剂流经该容器；其中配置该装置以便令润滑剂从该失水山梨糖醇脂肪酸酯上流过，和/或流经该失水山梨糖醇脂肪酸酯，以便令失水山梨糖醇脂肪酸酯释放到润滑剂中。
全文摘要
在润滑剂中减少摩擦的摩擦改性剂组合物，包含固体或半固体的失水山梨糖醇脂肪酸酯。该失水山梨糖醇脂肪酸酯能够以小于或等于每分钟0.15克的速率释放到润滑剂中。
文档编号C10M141/06GK102317417SQ201080007661
公开日2012年1月11日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年2月16日
发明者C·A·米格达尔, F·J·德布拉斯, G·马尔昆, V·马达布斯 申请人:科聚亚公司