水解稳定性提高的含天然和合成酯的润滑剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了润滑剂组合物，其包含：（a）0.1至10重量%的一种或多种聚亚烷基二醇（PAG）；和（2）选自天然酯、合成酯及其组合的一种或多种酯基础油；其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol的范围内，包含10至40重量%来源于环氧乙烷的单元和90至60重量%来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式。还提供了提高酯基础油水解稳定性的方法。
【专利说明】水解稳定性提高的含天然和合成酯的润滑剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及表现出水解稳定性提高的酯基润滑剂组合物并涉及提高酯基润滑剂水解稳定性的方法。
【背景技术】
[0002]合成和天然酯基润滑剂用于许多应用中，包括，例如，汽车和航空用油、冷冻油、金属加工液、齿轮油、涡轮油、液压液和致冷润滑剂。
[0003]然而，众所周知，合成和天然酯基润滑剂对水的影响很敏感。这类润滑剂的水解可显著缩短润滑剂寿命并引起更高的设备故障风险。此外，本领域中已知，在酯基础油中包含抗磨添加剂，由于它们的酸性性质，可加速酯的水解降解。因此，至少一种常用添加剂加剧了酯基础油的水解不稳定性。
[0004]已经采取几种方法来增加酯基润滑剂的水解稳定性。在一种方法中，包含添加剂，例如各种量的二羧酰亚胺以最小化酯水解。在另一种方法中，在酯官能团周围具有明显位阻水平的酯已经用于最小化酯水解。两种方法都没有令人满意地解决酯基润滑剂水解稳定性的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是润滑剂组合物和提高酯基润滑剂水解稳定性的方法。
[0006]在一种实施方式中，本发明提供了润滑剂组合物，其包含:(a) 0.1至10重量％的一种或多种聚亚烷基二醇(PAG);和(2)选自天然酯、合成酯及其组合的一种或多种酯基础油；其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol的范围，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式。
[0007]在一种可替代实施方式中，本发明还提供了提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，所述方法包括:(a)提供酯基础油；(b)向所述酯基础油添加0.1至10重量％的一种或多种PAG，其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol范围内，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式；和(c)掺合所述一种或多种PAG以形成润滑剂组合物。
[0008]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种酯基础油是选自植物油的一种或多种天然酯。
[0009]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种酯基础油是选自大豆油、芥花籽油和向日葵油的一种或多种天然酯。
[0010]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种酯基础油包含大于O至100重量％的来源于可再生资源的酯。
[0011]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种酯是选自多元醇酯和二碳酸酯(dicarbonic acid ester)的一种或多种合成酯。
[0012]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述润滑剂组合物还包含选自抗氧化剂、抗磨添加剂和腐蚀抑制剂的一种或多种。
[0013]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述抗氧化剂选自酚类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、芳族胺抗氧化剂、仲胺抗氧化剂、硫化酹类抗氧化剂、硫化烯烃、油溶性铜化合物、及其组合。
[0014]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述腐蚀抑制剂选自(1)脂族磷酸酯的胺盐；
(2)烯基琥珀酸半酯；(3)烷基磷酸的胺盐与二硫代磷酸衍生物的组合；(4) 二壬基萘磺酸钡和二壬基萘羧酸酯或盐在加氢处理过的环烷油中的组合；和(5)其组合。
[0015]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述抗磨添加剂选自二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲苯酯、双十二烷基亚磷酸酯、硫化鲸油、硫化萜烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、及其组合。
[0016]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种PAG各自具有1700至3300g/mo l的分子量。
[0017]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种PAG以5至10重量％的量存在。
[0018]在一种可替代实施方式中，本发明根据任何前述实施方式提供了润滑剂组合物和提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，除了所述一种或多种PAG具有20至40重量％的来源于EO的单元的量。
【具体实施方式】
[0019]本发明是润滑剂组合物和改善天然或合成润滑剂组合物水解稳定性的方法。
[0020]本发明的润滑剂组合物包含:(a) 0.1至10重量％的一种或多种聚亚烷基二醇(PAG);和(2)选自天然酯和合成酯的一种或多种酯基础油；其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol的范围内，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式。
[0021]可用于本发明的PAG基于所述PAG和酯基础油总重量，可以0.1至10重量％的任何量存在。从1至10wt%的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，所述总PAG的存在量可以从下限0.1,0.5、1、2、3、4、5、6、7、8或9wt%至上限2、3、4、5、6、7、8、
9或10wt%。例如，PAG的总量可以在0.1至10wt%范围内，或在可替代方案中，PAG的总量可以在3至9wt%范围内，或在可替代方案中，PAG的总量可以在5至9wt%范围内，或在可替代方案中，PAG的总量可以在5至10wt%范围内，或在可替代方案中，PAG的总量可以在6至9wt%范围内。
[0022]可用于本发明实施方式的所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol范围内。从1500至5000g/mol的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，所述分子量可以从下限 1500、2000、2500、3000、3500、4000或4500g/mol 至上限2000、2500、3000、3500、4000、4500 或 5000g/mol。例如，PAG 分子量可以在 1500 至 5000g/mol 范围内，或在可替代方案中，PAG分子量可以在2000至5000g/mol范围内，或在可替代方案中，PAG分子量可以在3000至4800g/mol范围内，或在可替代方案中，PAG分子量可以在3500至5000g/mol范围内，或在可替代方案中，PAG分子量可以在2000至4000g/mol范围内。
[0023]可用于本发明实施方式的所述一种或多种PAG包含10至40重量％来源于环氧乙烷(EO)的单元。从10至40重量％的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，所述PAG中来源于EO的单元的量可以从下限10、13、17、21、25、29、33或39重量％至上限14、18、22、26、30、34、38或40重量％。例如，PAG中来源于EO的单元的量可以在10至40重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于EO的单元的量可以在23至30重量％范围内，或在可替代方案 中，PAG中来源于EO的单元的量可以在19至38重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于EO的单元的量可以在25至40重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于EO的单元的量可以在30至40重量％范围内。
[0024]可用于本发明实施方式的所述一种或多种PAG包含60至90重量％来源于环氧丙烷(PO)的单元。从60至90重量％的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，所述PAG中来源于PO的单元的量可以从下限60、65、70、75、80或85重量％至上限65、70、75、80、85或90重量％。例如，PAG中来源于PO的单元的量可以在60至90重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于PO的单元的量可以在70至77重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于PO的单元的量可以在62至81重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于PO的单元的量可以在60至75重量％范围内，或在可替代方案中，PAG中来源于PO的单元的量可以在60至70重量％范围内。
[0025]可用于本发明的聚亚烷基二醇(PAG)聚合物包含来源于环氧乙烷和环氧丙烷的单元以形成嵌段或反向嵌段共聚物。在本文中使用时，术语嵌段共聚物是指通过在引发剂上供给PO嵌段然后是EO嵌段而制造的共聚物。在本文中使用时，术语反向嵌段共聚物是指通过在引发剂上供给EO嵌段然后是PO嵌段而制造的共聚物。引发剂是具有可与所述氧化物反应的不稳定氢原子的化学品。典型的引发剂包括醇例如丁醇和2-乙基己醇(2-ethylhaxanol)。这些经常称为“一醇”，因为它们具有一个可被烷氧基化的羟基。二元醇也用作引发剂，例如一乙二醇(monoethylene glycol)或一丙二醇(monopropyleneglycol)。这些含有两个不稳定氢并经常被称为“二醇”。还使用三官能引发剂例如甘油或三羟甲基丙烷(TMP)，并称为“三醇”。另外，还可以使用具有不稳定氢的其它引发剂例如脂肪酸(例如R-C00H)或胺(例如RNH2)。
[0026]可用于本发明实施方式的酯基础油包括合成油、天然油、及其组合。[0027]在本发明润滑剂组合物的一些实施方式中，所述一种或多种酯基础油是选自植物籽油的一种或多种天然酯。美国专利申请公布2006/0193802 (Lysenko等)在[0030]段列举了说明性的植物和植物籽油，所述申请的相关教导通过引用并入本文。这样的油包括棕榈油、棕榈仁油、蓖麻油、大豆油、橄榄油、花生油、油菜籽油、玉米油、芝麻籽油、棉籽油、芥花籽油、红花油、亚麻籽油、向日葵油；高油酸的油(例如油酸含量基于油总重量为约70wt%至90wt%)例如高油酸向日葵油、高油酸红花油、高油酸玉米油、高油酸油菜籽油、高油酸大豆油和高油酸棉籽油；该段记录的油的遗传修饰变体，及其混合物。
[0028]在本发明润滑剂组合物的某些【具体实施方式】中，所述一种或多种酯基础油是选自大豆油、芥花籽油(亦称油菜籽油)、向日葵油和蓖麻油的一种或多种天然酯。
[0029]在本发明润滑剂组合物的可替代实施方式中，所述基础油包含大于O至100重量％的来源于可再生资源的酯。从O至100重量％的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开；例如，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以从下限1、20、38、55、62、79,87或96重量%至上限5、28、39、45、58、66、79、88、95或100重量％。例如，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以在I至100重量％范围内，或在可替代方案中，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以在20至80重量％范围内，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以在20至60重量％范围内，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以在10至40重量％范围内，所述基础油中来源于可再生资源的酯的量可以在15至65重量％范围内。在本文中使用时，术语可再生资源是指不同于不可再生资源例如石油或天然气的资源，例如籽油和植物油。
[0030]在本发明润滑剂组合物的一些实施方式中，所述一种或多种酯基础油是选自多元醇和C6-C22酸(具有6至22个碳原子)构成的一种或多种合成酯。优选的多元醇包括三羟甲基丙烷、新戊二醇、季戊 四醇和1，2，3-三羟基丙醇的至少一种。
[0031]添加剂在润滑剂中可以用于各种目的。本发明润滑剂组合物的某些实施方式可以包含选自抗氧化剂、抗磨添加剂和腐蚀抑制剂的一种或多种添加剂。可用于本发明润滑剂组合物的各种实施方式中的示例性抗氧化剂包括酚类抗氧化剂、受阻酚抗氧化剂、芳族胺抗氧化剂、仲胺抗氧化剂、硫化酹类抗氧化剂、硫化烯烃、油溶性铜化合物、及其组合。可用于本发明润滑剂组合物的各种实施方式中的示例性腐蚀抑制剂包括:(I)脂族磷酸酯的胺盐(例如NALUBE6110，可得自King Industries) ; (2)矿物油中的烯基琥珀酸半酯(例如IRGACOR L12，可得自BASF Corporation) ; (3)烷基磷酸的胺盐与二硫代磷酸衍生物相结合(例如NALUBE6330，可得自King Industries) ； (4) 二壬基萘磺酸钡和二壬基萘羧酸酯或盐在加氢处理过的环烷油中的组合(例如NASUL BSN，可得自King Industries);和(5)其组合。可用于本发明润滑剂组合物的各种实施方式中的示例性的抗磨添加剂包括二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲苯酯、双十二烷基亚磷酸酯、硫化鲸油、硫化萜烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、及其组合。典型的添加剂包包括抗氧化剂和腐蚀抑制剂例如(4-壬基酚)乙酸、有专利权的酰基肌氨酸盐(acylsarkosinate)和壬基酚的组合(IRGACOR L17)，N-苯基-ar- (1，1，3，3-四甲基丁基)-1-萘胺(IRGANOX L06)，N-苯基苯胺与2，4，4-三甲基戊烯二苯胺的反应产物(IRGAN0X L57),甲苯基三唑和一甲基氢醌。IRGANOX和IRGACOR可以从BASF Corporation得到。可以用于润滑剂的其它添加剂包括消泡剂例如聚甲基硅氧烷、反乳化剂、铜腐蚀抑制剂、防锈剂、倾点下降剂、去污剂、染料、金属钝化剂、补充摩擦改性剂、稀释剂、其组合等等。添加剂可以以任何方便的组合或量使用，但通常占总组成的0.05wt%至 5wt%,优选 lwt% 至 3wt%。
[0032]在一种可替代实施方式中，本发明还提供了提高所述酯基润滑剂水解稳定性的方法，所述方法包括:(a)提供酯基础油；(b)向所述酯基础油添加0.1至10重量％的一种或多种PAG，其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol范围内，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式；和(c)掺合所述一种或多种PAG以形成润滑剂组合物。
[0033]可用于本发明方法的实施方式的酯基础油如上所述。同样，可用于本发明方法的实施方式中的PAG如本文中前面所论述。
[0034]在本发明方法的一些实施方式中，向所述润滑剂组合物添加选自抗氧化剂、抗磨添加剂和腐蚀抑制剂的一种或多种添加剂。
[0035]实施例
[0036]以下实施例说明本发明，但是不意欲限制本发明的范围。本发明的实施例论证了在所述酯组合物中包含特定的PAG嵌段共聚物结构显著改善了所生成的润滑剂组合物的水解稳定性。
[0037]表1列出了用于制备本发明和对比润滑剂组合物的组分。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.润滑剂组合物，其包含: (a) 0.1至10重量％的一种或多种聚亚烷基二醇(PAG);和 (2)选自天然酯、合成酯及其组合的一种或多种酯基础油； 其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol的范围内，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且 其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式。
2.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种酯基础油是选自植物油的一种或多种天然酯。
3.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种酯基础油是选自大豆油、芥花籽油和向日葵油的一种或多种天然酯。
4.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种酯基础油包含大于O至100重量％来源于可再生资源的酯。
5.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种酯是选自多元醇酯和二碳酸酯的一种或多种合成酯。
6.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其还包含选自抗氧化剂、抗磨添加剂和腐蚀抑制剂的一种或多种。
7.权利要求6所述的润滑剂组合物，其中所述抗氧化剂选自酚类抗氧化剂、受阻酚抗氧化剂、芳族胺抗氧化剂、仲胺抗氧化剂、硫化酹类抗氧化剂、硫化烯烃、油溶性铜化合物、及其组合。
8.权利要求6或7所述的润滑剂组合物，其中所述腐蚀抑制剂选自(I)脂族磷酸酯的胺盐；(2)烯基琥珀酸半酯；(3)烷基磷酸的胺盐与二硫代磷酸衍生物组合；(4) 二壬基萘磺酸钡和二壬基萘羧酸酯或盐在加氢处理过的环烷油中的组合；和(5)其组合。
9.权利要求6-8任一项所述的润滑剂组合物，其中所述抗磨添加剂选自二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲苯酯、双十二烷基亚磷酸酯、硫化鲸油、硫化萜烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、及其组合。
10.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种PAG各自具有1700至3300g/mol的分子量。
11.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种PAG以5至10重量％的量存在。
12.前述权利要求任一项所述的润滑剂组合物，其中所述一种或多种PAG具有20至40重量％来源于EO的单元的量。
13.提高酯基润滑剂水解稳定性的方法，所述方法包括: (a)提供酷基础油； (b)向所述酯基础油添加0.1至10重量％的一种或多种PAG，其中所述一种或多种PAG的分子量在1500至5000g/mol范围内，包含10至40重量％来源于环氧乙烷的单元和90至60重量％来源于环氧丙烷的单元；并且其中所述一种或多种PAG是嵌段共聚物、反向嵌段共聚物或其组合的形式；和 (c)掺合所述一种或多种PAG以形成润滑剂组合物。
14.权利要求13所述的方法，其还包括向所述润滑剂组合物添加选自抗氧化剂、抗磨添加剂和腐蚀抑制剂的一种或多种添加剂。
15. 权利要求13或14所述的方法，其中所述一种或多种PAG以5至10wt%的量添加。
【文档编号】C10M145/26GK103608441SQ201280029157
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2011年6月14日
【发明者】N·科赫利迪杰, M·R·格瑞维斯, E·A·佐格-胡泽曼斯 申请人:陶氏环球技术有限责任公司