润滑油组合物的制作方法
【专利摘要】作为改善燃料效率且主要目的为驱动发电机的内燃机用润滑油组合物，提供了特征在于以下的润滑油组合物：(A)基础油，所述基础油为通过气相色谱蒸馏获得的碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数25以上的组分的比例(CB)之比(CA/CB)为2.0以上的烃系基础油；80℃的高温高剪切(HTHS)粘度(Vk)和150℃HTHS粘度(Vs)之比(Vs/Vk)为0.4以上；且100℃的运动粘度为5.2至8mm2/s范围内。
【专利说明】润滑油组合物
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及润滑油组合物。
【背景技术】
[0002]通常，润滑油已用于内燃机、变速装置或其它机械装置中以使其运行平稳。特别是，内燃机用润滑油(机油)需要显示出更高水平的性能，这是因为内燃机在性能上已得到改进，输出增强，且在严苛的工作环境下使用。因此，对于机油维持高温下的粘度是不可避免的。为了满足该需求，传统的机油已包含各种添加剂如磨耗抑制剂、金属清洁剂、无灰分散剂和抗氧化剂(例如，参见以下专利文献I至3)。
[0003]此外，最近要求润滑油的节约燃料性能日益增高，因此已经研究高粘度指数基础油或各种摩擦调整剂的应用(例如，参见以下专利文献4)。
[0004]顺便提及，使用内燃机来提供驱动力的方式的发电用系统已经存在了很多年。然而，至今没有关注在该系统中使用润滑油提供的燃料节省性。
[0005]然而，一些汽车如混合动力汽车已经装备了用于提供部分驱动力的发动机，并且当用作发电机时引擎被用于驱动该发动机或驱动发动机和发电机两者而不是用于为汽车提供驱动力。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利申请公开 2001-279287
[0009]专利文献2:日本专利申请公开2002-129182
[0010]专利文献3:日本专利申请公开08-302378
[0011]专利文献4:日本专利申请公开06-306384
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]用于发动机驱动混合动力汽车的引擎的常规润滑油属于燃料节省型，但仍然和常规机油在同一个【技术领域】。
[0014]作为改进燃料节省性的典型技术，已知产品的运动粘度或其多分级化 (mult1-grading)的减少，后者是粘度指数的提高(基础油粘度减少和粘度指数改进剂的添加的组合)。然而，在严苛润滑条件(高温高剪切条件)下，产品粘度或基础油粘度的减少降低润滑性，因此担心引起磨耗、咬合和疲劳破裂(fatigue breaking)等缺陷。
[0015]为了防止这些缺陷并维持引擎的耐久性，该润滑油需要将150°C下的高温高剪切粘度(HTHS粘度)保持在一定水平。更具体地，重要的是润滑油保持150°C HTHS粘度和减少40°C和100°C运动粘度或100°C HTHS粘度从而提高粘度指数以便赋予引擎以改进的燃料节省性并保持其实用性能。
[0016]可选择地，可通过减少40°C和10(TC运动粘度或基础油粘度，并添加粘度指数改进剂以多分级化来提高润滑油的低温性能。然而，在严苛润滑条件(高温高剪切条件)下，产品粘度或基础油粘度的減少降低了润滑性。因此担心引起磨耗、咬合或疲劳破裂等缺陷，并导致燃料节省性的改进受限。
[0017]鉴于当前情况完成了本发明，本发明意于提供主要用于驱动发电机的内燃机用润滑油组合物，以便改进其燃料节省性。
[0018]用于解决问题的方案
[0019]即，本发明涉及一种润滑油组合物，其包含(A)基础油，所述基础油为通过气相色谱蒸馏获得的碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数25以上的组分的比例(CB)之比(CA/CB)为2.0以上的烃系基础油，该组合物的80°C高温高剪切(HTHS)粘度(Vk)和150。。HTHS粘度(Vs)之比(Vs/Vk)为0.4以上，和100°C的运动粘度为5.2mm2/s和8mm2/s以下。
[0020]本发明还涉及包含⑶重均分子量和PSSI之比为1.2X IO4以上的粘度指数改进剂的上述润滑油组合物。
[0021]本发明涉及作为发电机用机油的上述润滑油组合物。
[0022]发明的效果
[0023]本发明的润滑油组合物的燃料节省性优良且仍保持影响引擎耐久性的150°C HTHS粘度，因此可使其保持引擎的耐久性，使引擎显示显著改进的燃料节省性。
【具体实施方式】
[0024]以下将更详细地描述本发明。
[0025]在本发明的润滑油组合物中，其基础油为通过气相色谱蒸馏获得的碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数25以上的组分的比例(CB)之比(CA/CB)为2.0以上的烃系基础油(以下称为“本发明的润滑油基础油”)。0ム/^8优选2.5以上，更优选3以上，最优选5以上。CA/CB低于2.0的基础油不能为所得组合物提供足够低的80°C高温高剪切(HTHS)粘度。
[0026]基础油优选为通过气相色谱蒸馏获得的碳数分布中碳数18以下的组分的比例
(CC)与碳数19以上的组分的比例(CD)之比(CC/CD)为0.3以下的烃系基础油。CC/CD优选0.25以下，更优选0.2以下，最优选0.1以下。CC/CD高于0.3的基础油是不优选的，这是因为所得润滑油的消耗量在所需发电机用引擎中也是增加的。
[0027]本文提及的气相色谱蒸馏在以下条件下进行:
[0028]型号:GC_2010,由Shimadzu Corporation 制造
[0029]柱:超合金-lHT(30mmX0.25111111*!1)
[0030]载气:氦气200kPa
[0031]检测器:FID
[0032]检测温度:350°C
[0033]炉温(OvenTemp.):8CTC 至 320 °C (5min)
[0034]温度速率:5°C/min
[0035]注入体积:1 y L甲苯溶液
[0036]本发明的润滑油基础油可为满足在碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数25以上的组分的比例(CB)之比为2.0以上的要求的任意矿物油系基础油，并选自可通过将原油的常压和/或减压蒸馏产生的润滑油馏分进行选自以下的任意一个或任意合适组合的精制方法而生产的烃系基础油:溶剂脱浙青、溶剂萃取、加氢裂化 (hydrocracking)、溶剂脱腊、催化脱腊、加氢精制、硫酸处理和粘土处理。
[0037]可选择地，基础油可为满足在碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数 25个以上的组分的比例(CB)之比为2.0以上的任意合成系润滑油基础油。
[0038]进一步可选择地，基础油可为矿物油系基础油和合成系润滑油(合成系基础油) 的混合物，矿物油系基础油和合成系润滑油(合成系基础油)两者都满足此要求。
[0039]优选的矿物油系润滑油基础油的实例包括用以下基础油(I)至(8)作为原料通过以给定的方法精制原料油和/或由原料油回收的润滑油馏分并回收润滑油馏分所生产的基础油:
[0040](I)通过常压蒸懼链烧烃系原油(paraffin base crude oil)和/或混合系原油 (mixed base crude oil)所生产的懼出油；
[0041](2)通过将链烷烃系原油和/或混合系原油的常压蒸余油(topped crude)减压蒸懼所生产的全减压瓦斯油(whole vacuum gas oil, WVG0)；
[0042](3)通过润滑油脱蜡处理生产的蜡和/或通过GTL处理生产的费托 (Fischer-Tropsch)腊；
[0043]⑷通过将选自上述⑴至⑶的一种以上的油中度加氢裂化(mild-hydrocracking, MHC) 所生产的油；
[0044](5)选自上述⑴至⑷的两种以上的油的混合油；
[0045](6)通过将⑴、⑵、(3)、⑷或(5)的油脱浙青所生产的脱浙青油(DAO)；
[0046](7)通过将(6)的油中度加氢裂化(MHC)所生产的油；和
[0047](8)选自上述⑴至(7)的两种以上油的混合油；
[0048]上述给定的精制方法优选加氢精制(hydro-refining)例如加氢裂化或氢化提纯 (hydrofinishing)，溶剂精制例如糠醛提取，脱蜡例如溶剂脱蜡和催化脱腊，使用酸性粘土或活性粘土的粘土精制，或化学(酸或碱)精制例如硫酸处理和氢氧化钠处理。本发明中， 可以以任意组合和顺序使用这些精制处理的任意一种或多种。
[0049]本发明中使用的润滑油基础油特别优选通过将选自上述基础油(I)至(8)的基础油或由此回收的润滑油馏分进行特定处理而生产的以下基础油(9)或(10):
[0050](9)通过使选自基础油⑴至⑶的基础油或从该基础油回收的润滑油馏分加氢裂化，并使所得产物或通过蒸馏从其回收的润滑油馏分进行脱蜡处理如溶剂脱蜡或催化脱蜡，可选地随后蒸馏而生产的加氢裂化矿物油；或
[0051](10)通过使选自基础油(I)至(8)的基础油或从该基础油回收的润滑油馏分加氢异构化，并使所得产物或通过蒸馏从其回收的润滑油馏分进行脱蜡处理如溶剂脱蜡或催化脱蜡，可选地随后蒸馏而生产的加氢异构化矿物油。
[0052]如有必要，在生产润滑油基础油(9)或(10)的适当时机可进行溶剂精制处理和/ 或氢化提纯处理。
[0053]本发明中使用的矿物油系基础油的100°C运动粘度优选4.5mm2/s以下，更优选 4mm2/s以下,更优选3.5mm2/s以下,最优选3mm2/s以下。同时，10CTC运动粘度优选lmm2/s以上，更优选1.5mm2/s以上,更优选2mm2/s以上，最优选2.3mm2/s以上。
[0054]本文提及的100°C运动粘度是指由ASTM D-445规定的粘度。如果润滑油基础油的 100°C运动粘度高于4.5mm2/s，所得组合物不能获得充分改善的燃料节省性。如果100°C运动粘度低于lmm2/s，所得润滑油组合物由于其在润滑点的油膜形成不足以致组合物的润滑性差，且该组合物的蒸发损失将变大。
[0055]在本发明中，优选通过蒸馏等来分离然后使用100°C运动粘度在以下范围内的矿物油系基础油:
[0056](I)具有lmm2/s以上,优选2.3mm2/s以上，且低于3mm2/s,优选2.9mm2/s以下的 100°C运动粘度的矿物油系基础油；和
[0057](II)具有3mm2/s以上,优选3.5mm2/s以上,且4.5mm2/s以下，优选4.0mm2/s以下的100°c运动粘度的矿物油系基础油。
[0058]在本发明中，可使用上述矿物油系基础油(I)和(II)的混合物但优选单独使用矿物油系基础油(I)。
[0059]本发明中使用的矿物油系基础油的粘度指数优选90以上，更优选105以上，更优选110以上，且优选160以下。
[0060]矿物油系基础油⑴的粘度指数优选90以上，更优选105以上，更优选110以上， 最优选120以上，且优选160以下。
[0061]矿物油系基础油(II)的粘度指数优选110以上，更优选120以上，更优选130以上，最优选140以上，且优选160以下。
[0062]如果粘度指数小于90，所得组合物不仅粘度-温度特性、热?氧化稳定性(热稳定性和氧化稳定性)和挥发防止性会劣化，而且摩擦系数趋于增加并因此劣化磨耗抑制性。 如果粘度指数超过160，所得组合物的低温粘度特性趋于劣化。
[0063]本文提及的粘度指 数是指根据JIS K2283-1993测定的粘度指数。
[0064]本发明中使用的矿物油系基础油的15°C密度(P 15)取决于润滑油基础油组分的粘度等级，但优选在下式表示的P值以下:
[0065]P =0.0025 X kvl00+0.816
[0066]其中kvlOO为该润滑油基础油组分的100°C运动粘度(mm2/s)。
[0067]如果p 15>P，所得组合物的粘度-温度特性和热?氧化稳定性以及挥发防止性和低温粘度特性将趋于劣化并因此劣化燃料节省性。此外，如果润滑油基础油组分包含添加剂，其效果会降低。
[0068]具体地，本发明中使用的矿物油系基础油的15°C密度(P 15)优选0.835以下，更优选0.828以下，更优选0.822以下，特别优选0.815以下，最优选0.805以下，且优选0.785 以上。本发明提及的15°C密度是指根据JIS K2249-1995在15°C测定的密度。
[0069]本发明中使用的矿物油系基础油的倾点优选-10°C以下，更优选_15°C以下，更优选-17.5°C以下。上述润滑油基础油⑴和(II)的倾点优选_15°C以下，更优选_17.5°C以下，更优选_20°C以下。如果倾点高于-10°C，包含该润滑油基础油的全润滑油的低温流动性趋于劣化。本发明提及的倾点是根据JIS K2269-1987测定的倾点。
[0070]上述矿物油系基础油的苯胺点(AP)优选95°C以上，更优选105°C以上，最优选 Iio0C以上，且优选130°C以下。如果苯胺点低于95°C，所得组合物对橡胶材料如密封材料的适合性(adoptability)将劣化。如果苯胺点高于130°C,该矿物油在添加剂的溶解性方面不足。本发明提及的苯胺点是指根据JIS K2256-1985测定的苯胺点。
[0071]本发明中使用的矿物油系基础油的硫含量取决于其原料的硫含量。例如，当使用基本不含硫的原料如由费托反应生产的合成蜡组分时，能生产基本不含硫的润滑油基础油。可选择地，当使用含硫原料如通过润滑油基础油的精制处理生产的疏松石蜡或通过石蜡精制生产的微晶石蜡时，所得润滑油基础油的硫含量通常为100质量ppm以上。为了进一步改善热?氧化稳定性和降低硫含量，本发明中使用的润滑油基础油的硫含量优选100 质量ppm以下,更优选50质量ppm以下,更优选10质量ppm以下,特别优选5质量ppm以下。
[0072]本发明中使用的矿物油系基础油的氮含量没有特别限制，但是，其优选7质量ppm 以下，更优选3质量ppm以下，更优选不含氮。如果氮含量超过7质量ppm，所得组合物的热?氧化稳定性将趋于劣化。本发明提及的氮含量是指根据JIS K2609-1990测定的氮含量。
[0073]本发明中使用的矿物油系基础油的％CP优选70以上，更优选80至99，更优选85 至95，特别优选87至94，最优选90至94。如果润滑油基础油的％CP低于70，所得组合物的粘度-温度特性，热?氧化性稳定性和摩擦特性将趋于劣化且当与添加剂配混时，将趋于降低其效果。润滑油基础油的％CP的上限影响添加剂的溶解性并因此如果其过高，基础油根据其种类不能溶解某些添加剂。
[0074]本发明中使用的矿物油系基础油的％CA优选2以下，更优选I以下，更优选0.8以下，特别优选0.5以下，最优选O。如果润滑油基础油的％CA超过2，所得组合物的粘度-温度特性、热?氧化稳定性和燃料节省性将趋于劣化。
[0075]本发明中使用的矿物油系基础油的％CN优选40以下，更优选35以下，更优选20 以下，最优选10以下，且优选3以上。如果润滑油基础油的％CN超过40，所得组合物的粘度-温度特性、热?氧化稳定性和摩擦特性将趋于劣化。如果％CN小于3，矿物油系基础油在添加剂的溶解性方面将趋于降低。
[0076]本发明提及的％CP、％CN和％CA分别是指根据ASTM D3238-85的方法(n-d_M环分析 (n-d-M ring annlysis))测定的总碳数中链烷烃碳数的百分比、总碳数中环 烷烃碳数的百分比和总碳数中芳族碳数的百分比。具体地，％CP、％CN和％CA的上述优选范围基于通过上述方法测定的值，例如，即使润滑油基础油不包含环烷烃，通过上述方法测定的％CN也可表示为超过0的值。
[0077]本发明中使用的润滑油基础油的饱和组分含量没有特别限制，只要碳数分布满足上述条件即可。然而，该饱和组分含量基于润滑油基础油总质量优选90质量％以上，优选 95质量％以上，更优选99质量％以上。满足该条件可赋予粘度-温度特性和热?氧化稳定性改进的润滑油组合物。此外,根据本发明,可改善润滑油基础油本身的摩擦特性并因此改善摩擦减少效果且另外改善燃料节省性。
[0078]本发明提及的饱和组分含量根据上述ASTM D2007-93所述的方法测定。在饱和组分的分离或者环状饱和组分和非环状饱和组分的分析时，可使用可提供相似结果的相似方法。该方法的实例包括ASTM D2425-93和ASTMD2549-91中所述的方法，用高效液相色谱法 (HPLC)的方法和通过改进这些方法所得的方法。[0079]本发明中使用的矿物油系基础油的芳族组分含量没有特别限制，只要满足100°C 运动粘度，％0>和％(；的条件即可。然而，芳族组分含量基于润滑油基础油总质量优选5质量％以下，更优选4质量％以下，更优选3质量％以下，特别优选2质量％以下，最优选O。 如果芳族组分含量超过5质量％，所得组合物的粘度-温度特性、热?氧化稳定性和摩擦特性，以及进一步挥发防止性和低温粘度特性将趋于劣化，且当与添加剂配混时，将趋于降低其效果。
[0080]本文提及的芳族组分含量是指根据ASTM D2007-93测定的值。该芳族组分包括烷基苯；烷基萘；蒽、菲、及其烷基化产物；其中四个以上苯环彼此缩合的化合物；和具有杂原子的化合物如吡啶、喹啉、苯酚和萘酚。
[0081]本发明中使用的合成系润滑油基础油的实例包括聚-a-烯烃及其氢化物；异丁烯低聚物及其氢化物；链烷烃；烷基苯；烷基萘；二酯类例如戊二酸二(十三)酯、己二酸二-2-乙基己基酯、己二酸二异癸酯、己二酸二(十三)酯和癸二酸二-2-乙基己基酯；多元醇酯类例如三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇2-乙基己酸酯和季戊四醇壬酸酷；聚氧亚烷基二醇；二烷基二苯基酿；和聚苯基酿。优选合成系润滑油基础油为聚-a -烯烃。聚-a -烯烃的典型实例包括具有2至32个，优选6至16个碳数的a -烯烃的低聚物或共低聚物(cooligomer)，如1_辛烯低聚物、癸烯低聚物、乙烯_丙烯共低聚物及其氢化物。
[0082]生产聚-a-烯烃的方法没有特别限制。例如，可在聚合催化剂如含有三氯化铝，或者含有三氟化硼与水、醇(如乙醇、丙醇和丁醇)、羧酸或酯的配合物的傅克 (Friedel-Crafts)催化剂的存在下通过聚合a -烯烃来生产聚-a -烯烃。
[0083]本发明中使用的合成系润滑油的100°C运动粘度优选4.5mm2/s以下，更优选
3.5mm2/s以下,更优选3mm2/s以下,特别优选2.5mm2/s以下,最优选2mm2/s以下。10CTC运动粘度优选lmm2/s以上,更优选1.5mm2/s以上。
[0084]如果该合成系润滑油的100°C运动粘度超过4.5mm2/s,不能获得足够的燃料节省性。如果100°C运动粘度低于lmm2/S，所得润滑油组合物由于其在润滑点的油膜形成不足以致该润滑油组合物的润滑性差，且该组合物的蒸发损失会变大。
[0085]本发明中使用的合成系润滑油的粘度指数优选90以上，更优选93以上。该合成系润滑油的粘度指数优选130以下。如果粘度指数小于90，所得组合物不仅粘度-温度特性、热?氧化稳定性、挥发防止性会劣化而且摩擦系数也趋于增加以及磨耗抑制性也会劣化。由于粘度特性，难以提供具有粘度指数超过130的合成系润滑油。
[0086]上述矿物油系基础油或合成系基础油可单独或组合用作本发明中使用的润滑油基础油。可选择地，本发明中使用的矿物油系基础油和/或合成系基础油可与一种或多种其它基础油组合使用。当组合使用其它基础油时，本发明的基础油中矿物油系基础油和/ 或合成系基础油的比例优选30质量％以上，更优选50质量％以上，更优选70质量以上。
[0087]与本发明中使用的矿物油系基础油、合成系基础油或其混合基础油组合使用的其它基础油没有特别限制。该基础油的实例包括100°c运动粘度为I至IOOmmVs和不满足 CA/CB为2.0以上的条件的合成油和矿物油系基础油。化合物和类型与上述的那些一样。
[0088]本发明中使用的润滑油基础油的闪点优选145°C以上，更优选150°C以上，更优选 180°C以上，最优选190°C以上，且优选250°C以下。不优选过低的闪点，这是因为其会增加着火风险和所得组合物的蒸发损失。高于上限的闪点导致粘度过高并因此看不出燃料节省性效果。本文提及的闪点是根据JISK2265测定的值。
[0089]在250°C试验条件下测定的本发明中使用的润滑油基础油的NOACK蒸发损失没有特别限制，然而，其优选70质量％以下，更优选50质量％以下，且优选5质量％以上。如果 NOACK蒸发损失低于5质量％，过多的高分子量基础油组分残留并因此会难以改善低温粘度特性。
[0090]特别地，在200°C的试验条件下，NOACK蒸发损失为40质量％以下。NOACK蒸发损失更优选30质量％以下，更优选10质量％以下。如果200°C的NOACK蒸发损失超过40质量％，则当润滑油基础油在主要用于启动(generate)发电机的内燃机用润滑油中使用时， 润滑油的蒸发损失会变大，且与此相关的会促进催化剂中毒。本发明提及的NOACK蒸发损失是指根据ASTM D580-95测定的蒸发损失。
[0091]本发明的润滑油组合物包含的粘度指数改进剂(组分(B))优选为基本包含由下式(I)表示的单体衍生的结构单元的聚(甲基)丙烯酸酯系添加剂。
【权利要求】
1.一种润滑油组合物，其包含(A)基础油，所述基础油为通过气相色谱蒸馏获得的碳数分布中碳数24以下的组分的比例(CA)与碳数25以上的组分的比例(CB)之比(CA/CB)为2.0以上的烃系基础油，所述组合物的80°C高温高剪切(HTHS)粘度(Vk)和150°C HTHS粘度(Vs)之比(Vs/Vk)为0.4以上，和100°C运动粘度为5.2mm2/s以上且8mm2/s以下。
2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其进ー步包含(B)重均分子量和PSSI之比为1.2X IO4以上的粘度指数改进剂。
3.根据权利要求1或2所 述的润滑油组合物，其中所述组合物是发电机用机油。
【文档编号】C10N30/00GK103502408SQ201280022054
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年1月20日 优先权日:2011年5月6日
【发明者】宫本大也, 矢口彰 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社