专利名称：增强润滑的油包油乳状液润滑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及特征在于稳定的液体乳状液或者液体包液体分散体的新颖的润滑剂， 和使用该润滑剂的润滑方法。具体地说，本发明涉及由低粘度载流体和相对少量的较高粘 度流体组成的润滑剂乳状液，该组合赋予组合物优异的润滑性质比如低粘度和厚的润滑油膜。
背景技术：
润滑是由润滑油被带入机械部件滑动接触表面形成的润滑油膜产生的。薄膜隔离 表面，因此减少摩擦机械磨损。厚的薄膜通常给与更大的表面保护。润滑剂的某种性质与 润滑性能和膜厚度有关。在液体润滑剂情况下，流体的粘度直接与薄膜的大小(或者膜厚 度)关联，薄膜形成并隔离接触运动表面，更大的粘度将形成更大的膜厚度。普通润滑条件包括称作弹性液体动力润滑(EHL)的集中接触的弹性变形表面。根 据EHL，由于压力(表示为压力-粘度系数)引起的粘度改变有助于润滑油膜厚度。例如， 在任意工作温度下相同粘度的液体润滑剂膜厚度可不同。具有较高压力-粘度系数的润滑 剂可提供更大的膜厚度。然而，具有高压力-粘度系数的润滑剂通常显示出随温度的更大 的粘度改变。随温度粘度的改变通常表示为粘度指数(VI)，显示更大改变(在较高温度下 膜厚度减少)的润滑剂特征在于具有降低的VI。因此，低的VI抵销了在较高温度下来源于 高压力-粘度系数的任何益处。仅少数液体比如公开在U. S. 4，762，635中的那些，具有能 补偿在典型操作温度下低的VI的压力-粘度系数。不幸的是，此外许多可产生希望厚膜的润滑剂具有相对高的粘度。高粘度润滑剂 通常产生这样的问题，比如差的流动性质、增加的操作温度和该润滑设备降低的运转效率。 因此，为希望性能正在开发具有低的粘度和厚的薄膜的润滑剂。例如，U. S. 4，549, 774描述 了含锂盐的聚醚和聚乙二醇流体，显示出增加的EHL膜厚度(相对于温度与压力)，流体动 力粘度没有相应增加。其它的润滑困难涉及对于单一润滑设备需要多种润滑性质。例如，在一定温度范 围操作或者包括需要不同润滑条件的机械装配体需要在宽范围的条件下可提供表面保护 的多用途的润滑剂。已经开发了多相润滑剂，其使用独特的相变以满足各种各样的润滑要 求。例如，U. S. 5，602，085,5, 599，100,5, 485，895和5，465，810显示多相润滑剂具有部分 到基本上可溶混的适合于需要单一润滑剂的复杂系统的组分。在其中公开的润滑剂取决于 在高温或者高压下形成组分的单一相混合物，因此从那些独立的组分可实现独特的润滑性 质。明显的，可提供最大接触面保护及最大运转效率的多用途润滑剂对于各种各样的 润滑是所希望的。具体地说，可增加膜厚度却能保持希望的低粘度的液体润滑剂，可促进 在弹性流体动力润滑条件下操作的润滑机械装置更高的润滑运转效率和更大的经济效益。 公开的本发明涉及改进的润滑剂，显示了这样的合乎要求的性质例如低粘度和厚的润滑油膜。
发明内容
本发明涉及新颖的含有基本上不溶混的至少二种组分，载流体和微量较高粘度流 体的润滑剂组合物。二种流体一起形成能够产生比预期膜厚度更大的润滑油膜厚度的稳定 乳状液。特别地，本发明优选的润滑剂组合物包含低粘度载流体和微量不溶混的或者半可 溶混的较高粘度流体。更具体地说，本发明优选的润滑剂组合物包含相对非极性的碳氢化 合物载流体和微量的不溶混的或者半可溶混极性的碳氢化合物流体。更具体地说，本发明 优选的润滑剂组合物包含碳氢化合物载流体和约0. 01衬％ 约10wt%的较高粘度聚THF 酯流体。载流体优选包含低粘度PAO的混合物，或者低粘度PAO与烷基化芳香族的流体比 如烷基化萘流体的混合物。在本发明的另外的方面，预期润滑的方法包括将润滑剂施加到具有滑动接触表面 的机械部件上，其中该润滑剂包含(1)载流体和(2)较高粘度流体的稳定乳状液，(1)和 (2) 一起形成比预期膜厚度更大的膜厚度。在本发明另外的方面，涉及的润滑的方法包括如下步骤提供一种含有a)碳氢化 合物载流体和b)聚THF酯润滑剂，并在弹性流体动力润滑条件下将润滑剂施加到具有滑动 接触表面的机械装配体。载流体优选包含低粘度PAO和烷基化萘的混合物。聚THF酯流体 在润滑剂中的含量为约0. Olwt% 约IOwt%。在本发明的另一方面，涉及的润滑剂组合物通过含有如下步骤的方法制备(a)使载流体和较高粘度流体结合以形成混合物，其中该流体基本上不溶混；(b)搅动下加热该混合物到一定的温度，在此温度下流体溶解以形成溶液；和(c)将溶液冷却到一定的温度，在此温度下流体分离成连续相和非连续相以形成 乳状液。附图简述
图1显示本发明组合物的比较数据，显示出表示为LP的作为温度函数增加的膜厚度。图2显示本发明组合物的比较数据，显示出表示为LP的作为粘度函数增加的膜厚度。图3显示出相对于载体单独剪切强度，本发明组合物减少的剪切强度。说明书的优选实施方式如本发明所使用，放在数值范围之前的术语“约”不应该被认为是被限制在列举的 范围。相反地，对于本发明的组合物中任何给定的元素，放在数值范围之前的术语“约”应 该理解为包括本领领的普通技术人员所接受的范围。术语“较高粘度流体”和“高粘性流体”在本发明中可可互换地使用，是指粘度比 载流体粘度较高的流体。术语“润滑油膜厚度”、"EHL膜厚度”和“膜厚度”在本发明中可互换地使用，是指 保留在润滑条件下操作的机械装配体润滑表面上的润滑剂层的实际大小。术语“预期膜厚度”，如本发明所使用，是指基于双流体组分预期贡献的理论的或 者计算的膜厚度。例如，预期膜厚度可以由混合物的动态粘度计算。考虑到混合物中微量的较高粘度流体，预期膜厚度也可由载流体单独的动态粘度或者动态粘度和压力-粘度系 数计算。因此，预期膜厚度代表基于至少载流体粘度的膜厚度。而且，术语“基本上不溶混的”是指，甚至在混合条件下比如高温和搅动下，当彼此 接触时往往保持为游离相而不容易形成单相溶液的流体。如本发明所使用，术语“稳定乳状液”表示具有连续碳氢化合物液相和非连续的碳 氢化合物液相的液体组合物，其中残余的非连续相基本上均勻地长时间分散在整个连续相 中，包括合理的储罐和使用期。本发明优选实施方式特征在于具有至少两个不同的液相结合在一起作为稳定乳 状液的新颖的液体润滑剂。润滑剂乳状液的组分包括连续相的载流体和非连续相的具有比 载流体较高粘度的流体。这些新颖的润滑剂可用于许多应用中，因为它们优异的低粘度、改 进的膜厚度和较好的润滑性能性质，所以是所希望的。本发明的润滑剂包含一种载流体。该流体可以是碳氢化合物的任何混合物，但是 更适合地是用于润滑应用的碳氢化合物的组合物。例如，原油产物可用作载流体，包括矿物 油、润滑油、润滑油馏分、溶剂精制油、氢化处理油、脱浙青油、脱蜡油、加氢裂化油、F-t产物 油等。另外，也可使用润滑油基油、合成油和其混合物，例如包括聚α烯烃(ΡΑ0)、烷基化芳 香族的流体和其混合物。含有聚α烯烃和烷基化芳烃的混合物的载流体特别适于本发明。聚α烯烃可来 源于α烯烃，包括但是不局限于，C2 约C32Ci烯烃。一种优选的PAO是ΡΑ06，其特征在于 在100°C动力粘度为约6cSt的聚α烯烃流体。聚α烯烃是本领领的普通技术人员熟知的， 而且在文献中有充分的描述，比如，U. S. 4，041，098，在此引入作为参考。优选的烷基化芳香 族化合物为烷基化萘(AN)。特别地，含约5wt % 约95wt %的PAO和约5wt % 约95wt % 烷基化芳烃，或更优选为约50wt% 约90wt%&PA0和约IOwt % 约50wt%烷基化芳烃， 乃至更优选约75wt % 约85wt % PAO和约15wt % 约25wt %烷基化芳烃的PAO基载流体， 都包括在本发明中。其它适当的PAO/烷基化芳香混合物包括公开在U. S. 5，602，086中的 那些，其全部引入本发明作为参考。本发明的润滑剂此外还包括有助于润滑性能的按比例地较小数量的高粘性流体。 高粘性流体特征在于具有比载流体更大的粘度。优选的粘度范围在100°C约为10 约 10，OOOcSt。高粘性流体此外优选基本上在贮藏和润滑条件下可能的温度范围内与载流体 不溶混，因此在其整个使用中保持为两相体系。适当的高粘性流体可包括任何类型的粘性液体。优选的高粘性流体包括但是不局 限于聚醚和其衍生物。聚醚可包括含多个醚部分的任何聚合体或者低聚物，所述的醚部分 包括例如聚(亚烷基)二醇比如聚丙二醇和聚乙二醇和它们相应的单醚、二醚、单酯和二 酯。此外，预期本发明为环醚比如环氧化物和环氧乙烷包括四氢呋喃的聚合得到的聚醚。 适当的用作高粘性流体的聚合环醚的例子公开在U. S. 4，481，123,4, 568，775,4, 988，797、 5，180，856和U. S. 09/192，966中，其全部引入本发明作为参考。特别适当的高粘性流体可为聚四氢呋喃(p-THF)酯流体。这些流体可经过p-THF 和二元羧酸之间的缩合反应得到交联的P-THF产物，所述的p-THF产物进一步与一元羧酸 起反应以端封第二缩合反应的末端羟基。得到的P-THF酯流体描述为含有一种或多种描述 于以下通式la、Ib和Ic的每一种结构上的聚合组分的混合物。通式Ia显示酯流体的重复THF单位，通式Λ显示酯流体封端的p-THF单元，其中Rl是氢或者任何取代或者未取代 的C1 C3tl烷基、芳基或者芳烷基，包括然而并非限于甲基、乙基、η-丙基、异丙基、η- 丁基、 叔-丁基、苯基和苯甲基。另外，通式Ic描述连接该酯流体的二羧酸重复单元的p-THF，其 中R2和R3独立地为氢或者任何取代或者未取代的C1 C3tl烷基、芳基、烃氧基、芳氧基或者 芳烷基。变量m和ρ独立地为1或更大的任何整数。其它来源于例如取代或者未取代的乙 二醇、丙二醇和环醚的重复单元，也可包含到P-THF酯流体中。进一步，p-THF酯流体特征 在于粘度在100°C为约150 约10，OOOcM。
权利要求
1.一种润滑剂组合物，含有(a)载流体；和(b)较高粘度流体，其中所述的载流体和所述的高粘度流体基本上不溶混，一起形成具 有一定动态粘度和剪切强度的稳定乳状液，所述的稳定乳状液能够产生比预期膜厚度更大 的润滑油膜厚度。
2.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑油膜厚度至少约5%大于所述预期 的膜厚度。
3.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑油膜厚度至少约25%大于所述预期 的膜厚度。
4.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑油膜厚度至少约50%大于所述预期 的膜厚度。
5.如权利要求1的润滑剂组合物，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度 不超过约10%。
6.如权利要求1的润滑剂组合物，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度 不超过约5%。
7.如权利要求1的润滑剂组合物，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度 不超过约1%。
8.如权利要求1的润滑剂组合物，基于所述润滑剂组合物组份的加权平均，其剪切强 度比计算的剪切强度更低。
9.如权利要求8的润滑剂组合物，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切强 度低至少约5%。
10.如权利要求8的润滑剂组合物，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切 强度低至少约15%。
11.如权利要求8的润滑剂组合物，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切 强度低至少约30%。
12.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑剂组合物包含约0.01wt% 约 IOwt %的较高粘度流体。
13.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑剂组合物包含约0.01wt% 约 IOwt %的较高粘度流体。
14.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的润滑剂组合物包含约0.01wt% 约 3wt%的较高粘度流体。
15.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含原油产物、合成流体或者润 滑基础油。
16.如权利要求15的润滑剂组合物，其中所述的原油产物包含至少选自矿物油、润滑 油馏分、溶剂精制油、氢化处理油、脱浙青油、脱蜡油、加氢裂化油、异构化蜡或者蜡成品油 的至少一个组份。
17.如权利要求15的润滑剂组合物，其中所述的合成流体包含选自聚α烯烃、烷基化 芳烃和来源于F-T合成产物的至少一个组份。
18.如权利要求17的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含约10wt% 约90wt%的PAO和约IOwt % 约90wt %的烷基化芳烃。
19.如权利要求17的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含约50wt% 约90wt%的 PAO和约IOwt% 约烷基化芳烃。
20.如权利要求17的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含约75wt% 约85wt%的 PAO和约15 丨％ 约烷基化芳烃。
21.如权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的较高粘度流体包含聚醚、聚(亚烷基) 二醇、其衍生物或者有关的含极性官能度的流体。
22.权利要求1的润滑剂组合物，其中所述的较高粘度流体包含聚THF酯流体。
23.如权利要求22的润滑剂组合物，含有所述的聚THF酯流体的含量为约0.01wt% 约 IOwt %。
24.如权利要求22的润滑剂组合物，含有所述的聚THF酯流体的含量为约0.01wt% 约 3wt%。
25.如权利要求22的润滑剂组合物，含有所述的聚THF酯流体的含量为约0.01wt% 约 1. 6wt%。
26.如权利要求1的润滑剂组合物，进一步含有至少选自乳化剂、锈和腐蚀抑制剂、摩 擦改性剂、金属减活剂、分散剂、去垢剂、抗氧化剂、消泡剂、热稳定剂和极限压力/抗磨剂 中的一个组份。
27.一种润滑剂组合物，含有(a)载流体；和(b)较高粘度流体的乳状液， 其中(a)载流体包含PA06和烷基化萘的混合物；和(b)为聚THF酯流体，在所述的润滑剂中的含量为约0.Olwt% 约IOwt%。
28.如权利要求27的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含约75wt% 约85wt%的 PAO6和约15wt% 约25衬％的烷基化芳烃。
29.如权利要求27的润滑剂组合物，其中所述的载流体包含约SOwt%的PAO6和约 20wt%的烷基化萘。
30.在通过将润滑剂组合物施加到具有滑动接触表面的机械装配体上的润滑方法中， 改进包括施加一种含有(a)载流体；和(b)微量较高粘度流体的乳状液的润滑剂组合物，其 中该组合物形成大于预期膜厚度的润滑流体厚度。
31.如权利要求30的改进，其中所述的润滑油膜厚度至少约5%大于所述预期的膜厚度。
32.如权利要求30的改进，其中所述的润滑油膜厚度至少约25%大于所述预期的膜厚度。
33.如权利要求30的改进，其中所述的润滑油膜厚度至少约50%大于所述预期的膜厚度。
34.如权利要求30的改进，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度不超过 约 10%。
35.如权利要求30的改进，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度不超过约5%。
36.如权利要求30的改进，所述的乳状液的动态粘度大于所述载流体动态粘度不超过 约1%。
37.如权利要求30的改进，基于所述润滑剂组合物组份的加权平均，其剪切强度比计 算的剪切强度更低。
38.如权利要求37的方法，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切强度低至 少约5%。
39.如权利要求37的方法，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切强度低至 少约15%。
40.如权利要求39的方法，其中所述的乳状液的剪切强度比所述的计算剪切强度低至 少约30%。
41.如权利要求30的方法，其中所述的润滑剂组合物包含约0.Olwt% 约10wt%的高 粘度流体。
42.如权利要求30的方法，其中所述的润滑剂组合物包含约0.Olwt% 约10wt%的高 粘度流体。
43.如权利要求30的方法，其中所述的润滑剂组合物包含约0.01wt% 约3wt%的高 粘度流体。
44.如权利要求30的方法，其中所述的载流体包含原油产物、合成流体或者润滑基础油。
45.如权利要求15的润滑剂组合物，其中所述的原油产物包含至少选自矿物油、润滑 油馏分、溶剂精制油、氢化处理油、脱浙青油、脱蜡油、加氢裂化油、异构化蜡或者蜡成品油 的至少一个组份。
46.如权利要求15的润滑剂组合物，其中所述的合成流体包含选自聚α烯烃、烷基化 芳烃和来源于F-T合成产物的至少一个组份。
47.如权利要求46的方法，其中所述的载流体包含约IOwt% 约90wt%的PAO和约 IOwt % 约90衬％的烷基化芳烃。
48.如权利要求46的方法，其中所述的载流体包含约50wt% 约90wt%的PAO和约 IOwt % 约50衬％的烷基化芳烃。
49.如权利要求46的方法，其中所述的载流体包含约75wt% 约85wt%的PAO和约 15wt% 约25衬％的烷基化芳烃。
50.如权利要求30的方法，其中所述的高粘度流体包含聚醚、聚(亚烷基)二醇、其衍 生物或者有关的含极性官能度的流体。
51.权利要求30的方法，其中所述的高粘度流体包含聚THF酯流体。
52.如权利要求51的方法，其中含有所述聚THF酯流体的含量为约0.Olwt % 约 10wt %。
53.如权利要求51的方法，其中含有所述聚THF酯流体的含量为约0.Olwt % 约 3wt%。
54.如权利要求51的方法，其中含有所述聚THF酯流体的含量为约0.Olwt % 约 1. 6wt%。
55.如权利要求1的润滑剂组合物，进一步含有至少选自乳化剂、锈和腐蚀抑制剂、摩 擦改性剂、金属减活剂、分散剂、去垢剂、抗氧化剂、消泡剂、热稳定剂和极限压力/抗磨剂 中的一个组份。
56.一种润滑的方法，包括如下步骤(a)提供一种润滑剂组合物，含有(i)含有PAO6和烷基化萘混合物的载流体；和( )聚THF酯流体，其中所述的酯流体在该润滑剂中的含量为约0. Olwt % 约 IOwt % ；禾口(b)将所述的润滑剂组合物施加到在弹性流体动力润滑条件下操作的具有滑动接触表 面的机械装配体上。
57.一种润滑剂组合物，通过包括如下步骤的方法制备(a)使载流体和高粘性流体结合以形成混合物，其中所述的流体基本上不溶混；(b)在搅动下加热所述的混合物到所述流体溶解的温度以形成溶液；和(c)将所述的溶液冷却到所述流体可分离成连续相和非连续相的温度以得到乳状液。
全文摘要
本发明涉及增强润滑的油包油乳状液润滑剂，提供了一种新颖的油包油乳状液，和使用该乳状液的润滑方法。该润滑剂是载流体和高粘性流体的稳定乳状液，显示优异的与润滑膜厚度和剪切强度减少相关的性质。
文档编号C10M107/02GK102146311SQ20111004165
公开日2011年8月10日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月28日
发明者托马斯·R·小福伯斯 申请人:埃克森美孚研究工程公司