专利名称：显示改进密封相容性能的二烷基二硫代磷酸锌的生产方法
技术领域：
本发明属于发动机和传动装置油预配料领域。具体地，本发明提供合成二烷基二硫代磷酸锌的方法，与现有技术的二烷基二硫代磷酸锌相比，该二烷基二硫代磷酸锌显示改进的密封相容性。
背景技术：
目前在发动机和传动装置油预配料领域中，密封相容性是配制者必须考虑以生产可接受产品的问题。由于发动机油预配料是几种组分的共混物，每种向共混物提供各种优点和缺点，如果那些组分不彼此抵消各自的限制，则配制者在结合某些组分的可能性方面受到限制。例如，许多分散剂向共混物提供密封相容性能，然而，这些分散剂不具有与非密封相容分散剂相同水平的分散特性。因此，如果可以通过另一种组分向共混物中提供密封相容性能，配制者则可使用更具侵蚀性的分散剂和因此获得相对于现有润滑油预配料提供优异性能的发动机或传动装置油预配料。
由于比较而言，先前采用的密封友好分散剂降低分散特性，因此本发明的目的是生产密封友好的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，以能够使配制者在他们的配方中使用更具侵蚀性的分散剂。
考虑到本公开内容或通过本发明的实施，其它优点可以变得显而易见。
发明内容
在一般方面，此处在一个实施方案中提供生产硫代酸的方法和这样生产的硫代酸。
本发明提供一种用于二烷基二硫代磷酸锌生产的硫代酸的生产方法。方法包括如下步骤(a)通过向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中引入P2O5和P2S5的混合物而引发反应；(b)将反应保持在一定温度范围下，同时向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中引入P2O5和P2S5的混合物以形成浆料；(c)通过加入另外数量包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围下保持稀浆料；和(d)在该温度范围下保持稀浆料以形成硫代酸。
在一个实施方案中，当加入P2O5和P2S5的混合物时，搅拌包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液。在另一个实施方案中，甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液初始在约58℃-约68℃的温度下。另一个温度范围可从约86℃到约96℃。
上述方法可任选地包括通过过滤该稀浆料分离硫代酸的另外步骤。
在另一个实施方案中，在重量基础上，P2O5和P2S5的混合物包括约35-约400份P2S5对约1份P2O5。在另一个实施方案中，在重量基础上，P2O5和P2S5的混合物包括约56-约205份P2S5对约1份P2O5。
在一个实施方案中，催化剂用于促进反应。在另一个实施方案中，己内酰胺用作反应的催化剂。
包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液可以是这些组分的等摩尔溶液。
本发明包括根据上述方法生产的硫代酸。
本发明也包括一种用于二烷基二硫代磷酸锌生产的硫代酸的另外生产方法。此方法包括如下步骤(a)通过向第一溶液中引入P2S5引发反应；(b)将反应保持在一定温度范围下，同时继续向第一溶液中加入P2S5以形成浆料；(c)通过加入另外数量的第一溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持稀浆料；和(d)在该温度范围中保持该稀浆料以形成硫代酸。
希望在加入P2S5时搅拌第一溶液。第一溶液也可以初始在约58℃-约68℃的温度下。另一个温度范围可从约86℃到约96℃。
在一个实施方案中，在重量基础上，可以由包括如下步骤的方法形成第一溶液(a)产生包括约35份-约260份甲基异丁基甲醇对约1份P2O5的混合物；和(b)通过加入1份异丙醇到约1.50-约1.90份该混合物中形成第一溶液。在另一个实施方案中，在重量基础上，可以由包括如下步骤的方法形成第一溶液(a)产生包括约53份-约194份甲基异丁基甲醇对约1份P2O5的混合物；和(b)通过加入1份异丙醇到约1.70-约1.74份该混合物中形成第一溶液。
上述方法可任选地包括通过过滤该稀浆料分离硫代酸的另外步骤。
在一个实施方案中，催化剂用于促进反应。在另一个实施方案中，己内酰胺用作反应的催化剂。
本发明包括根据上述方法生产的硫代酸。
本发明另外提供一种包括二烷基二硫代磷酸锌的二烷基二硫代磷酸锌溶液的生产方法。此方法包括如下步骤(a)提供硫代酸；(b)采用氮气吹扫硫代酸直到采用乙酸铅纸测试时硫代酸对于H2S测试为阴性；(c)通过在第一温度范围中的温度下向氧化锌浆料中计量加入硫代酸中和硫代酸，以形成反应混合物；(d)在第二温度范围中保持反应混合物同时加入硫代酸；(e)在加入硫代酸之后，在第二温度范围中维持反应混合物至少45分钟；(f)真空汽提反应混合物；(g)过滤反应混合物以除去任何固体粒子；和(h)采用工艺油稀释反应混合物，由此生产二烷基二硫代磷酸锌溶液。
希望第一温度是约50℃-约70℃的温度。此外，希望第二温度范围从约78℃到约88℃。
在一个实施方案中，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料加入1份氧化锌到约1.0份-约1.3份工艺油中以形成氧化锌浆料。甚至更希望，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料加入1份氧化锌到约1.10份-约1.16份工艺油中以形成氧化锌浆料。
生产二烷基二硫代磷酸锌溶液的本发明另外方法包括如下步骤(a)通过向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中引入P2O5和P2S5的混合物而引发反应；(b)将反应保持在一定温度范围中，同时向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中加入P2O5和P2S5的混合物以形成浆料；(c)通过加入另外数量包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持稀浆料；(d)在该温度范围中保持稀浆料以形成硫代酸；(e)采用氮气吹扫硫代酸直到采用乙酸铅纸测试时硫代酸对于H2S测试为阴性；(f)通过向氧化锌浆料中计量加入硫代酸中和硫代酸，以形成反应混合物；(g)在第二温度范围中保持反应混合物同时加入硫代酸；(h)在加入硫代酸之后，在第二温度范围中维持反应混合物至少45分钟；(i)真空汽提反应混合物；(j)任选地过滤反应混合物以除去任何固体粒子；和(k)任选地采用工艺油稀释反应混合物，由此生产二烷基二硫代磷酸锌溶液。
希望当加入P2O5和P2S5的混合物时，搅拌包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液。进一步优选甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液初始在约58℃-约68℃的温度下。另一个温度范围可从约86℃到约96℃。最后，希望第二温度范围是约78℃-约88℃。
上述方法可任选地包括通过过滤该稀浆料分离硫代酸的另外步骤。
在上述方法的一个实施方案中，在重量基础上，P2O5和P2S5的混合物包括约35-约400份P2S5对约1份P2O5。可选择地，在上述方法中，在重量基础上，P2O5和P2S5的混合物包括约56-约205份P2S5对约1份P2O5。
在一个实施方案中，催化剂用于促进反应。在另一个实施方案中，己内酰胺用作反应的催化剂。
同样，包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液可以是等摩尔溶液。
另外，希望在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料(a)加入1份氧化锌到约1.0份-约1.3份工艺油中以形成氧化锌浆料。在一个实施方案中，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料(a)加入1份氧化锌到约1.10份-约1.16份工艺油中以形成氧化锌浆料。
生产二烷基二硫代磷酸锌溶液的本发明第二种另外方法包括如下步骤(a)通过向第一溶液中引入P2S5引发反应；(b)将反应保持在一定温度范围中，同时继续向第一溶液中加入P2S5以形成浆料；(c)通过加入另外的第一溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持稀浆料；(d)在该温度范围中保持稀浆料以形成硫代酸；(e)采用氮气吹扫硫代酸直到采用乙酸铅纸测试时硫代酸对于H2S测试为阴性；(f)通过在初始温度范围中的温度下向氧化锌浆料中计量加入硫代酸中和硫代酸，以形成反应混合物；(g)在第二温度范围中保持反应混合物同时加入硫代酸；(h)在加入硫代酸之后，在第二温度范围中维持反应混合物至少45分钟；(i)任选地真空汽提反应混合物；(j)任选地过滤反应混合物以除去任何固体粒子；和(k)任选地采用工艺油稀释反应混合物，由此生产二烷基二硫代磷酸锌溶液。
希望当向其中加入P2S5时，搅拌第一溶液。在一个实施方案中，第一溶液初始在约58℃-约68℃的温度下。进一步希望温度范围可从约86℃到约96℃。在另一个实施方案中，第二温度范围是约78℃-约88℃。
在一个实施方案中，催化剂用于促进反应。在另一个实施方案中，己内酰胺用作反应的催化剂。
希望，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成第一溶液(a)产生包括约35份-约260份甲基异丁基甲醇对约1份P2O5的混合物；和(b)通过加入1份异丙醇到约1.50-约1.90份该混合物中形成第一溶液。在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成上述方法中的第一溶液(a)产生包括约53份-约194份甲基异丁基甲醇对约1份P2O5的混合物；和(b)通过加入1份异丙醇到约1.70-约1.74份该混合物中形成第一溶液。
上述方法可任选地包括通过过滤该稀浆料分离硫代酸的另外步骤。
在一个实施方案中，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料(a)加入1份氧化锌到约1.0份-约1.3份工艺油中以形成氧化锌浆料。在另一个实施方案中，在重量基础上，由包括如下步骤的方法形成氧化锌浆料(a)加入1份氧化锌到约1.10份-约1.16份工艺油中以形成氧化锌浆料。
不管本发明的哪个方法用于生产二烷基二硫代磷酸锌溶液，本发明也包括(a)生产的二烷基二硫代磷酸锌；(b)包括这样生产的二烷基二硫代磷酸锌的油添加剂预配料；(c)包括这样生产的二烷基二硫代磷酸锌的润滑油；(d)由包括这样生产的二烷基二硫代磷酸锌的润滑油润滑的发动机和/或传动装置；和(e)包括这样生产的二烷基二硫代磷酸锌的柴油和汽油汽车和卡车发动机和/或传动装置。
具体实施例方式
根据以上的发明概述，以下提供本发明优选实施方案的详细描述，目前认为该实施方案是它的最好方式。
为生产本发明的二烷基二硫代磷酸锌，中和硫代酸。尽管可以使用任何硫代酸，根据一种如下的合成方法生产优选的硫代酸硫代酸合成方法1将约1.4-5.1克P2O5加入到在圆底烧瓶中的约287.5克P2S5中和密封。在60-65℃下在搅拌下向此混合物中缓慢加入108克甲基异丁基甲醇(MIBC)和异丙醇(IPA)的等摩尔混合物。这是放热反应和温度应当保持在88-94℃。尽管不要求，己内酰胺可以用作催化剂。在向醇尾料中加入所有的P2O5和P2S5混合物之后，在两小时时间内向浆料中加入322克MIBC和IPA的等摩尔混合物，保持88-94℃的温度。然后在反应温度下保持混合物一小时。在一小时蒸煮之后，可以使用滤纸过滤硫代酸。
硫代酸合成方法2将约1.4-5.1克P2O5溶于270.9克MI BC。然后将此混合物与159.4克IPA混合。其后在60-65℃下在搅拌下缓慢加入287.5克P2S5与大约105克P2O5/MIBC/IPA的混合物。这是放热反应和温度应当保持在88-94℃。尽管不要求，己内酰胺可以用作催化剂。在向醇尾料中加入所有的P2S5之后，在两小时时间内向浆料中加入325克P2O5/MIBC/IPA混合物，保持88-94℃的温度。然后在反应温度下保持混合物一小时。在一小时蒸煮之后，可以使用滤纸过滤硫代酸。
硫代酸中和(ZDDP生产)无论采用根据两种上述硫代酸合成方法的一种生产的硫代酸或市售硫代酸，二烷基二硫代磷酸锌生产中的第一步骤是中和硫代酸。这通过首先产生油中的氧化锌浆料而进行。将大约110克氧化锌加入到125克工艺油中。将浆料加热到60℃。其后，在搅拌的同时在80-100分钟内，将600克硫代酸缓慢计量加入到氧化锌浆料中。初始观察到放热和在硫代酸加入期间内应当保持80-84℃的反应温度。在加入所有的硫代酸之后，将反应混合物在82-84℃下保持一小时。当完成一小时蒸煮时，真空汽提该批次物三十分钟。然后将反应混合物过滤和采用工艺油稀释以得到最终产物-本发明的二烷基二硫代磷酸锌。
比较结果下表说明使用测试方法PV3 344-工业认可的密封测试，VW AK6 505的测试结果。
对于比较的目的，标准ZDDP样品用作基准。标准ZDDP样品由如下方式生产在60-65℃下在搅拌的同时，向包含287.5克P2S5的密封圆底烧瓶中缓慢加入108克甲基异丁基甲醇(MIBC)和异丙醇(IPA)的等摩尔混合物。这是放热反应和温度保持在88-94℃。在向醇尾料中加入所有的P2S5之后，在两小时时间内向浆料中加入322克MIBC和IPA的等摩尔混合物，保持88-94℃的温度。然后在反应温度下保持混合物一小时。在一小时蒸煮之后，使用滤纸过滤硫代酸。其后，采用氧化锌浆料中和硫代酸。通过加入大约110克氧化锌到125克工艺油中形成氧化锌浆料。将浆料加热到60℃。其后，在搅拌的同时在80-100分钟内，将600克硫代酸缓慢计量加入到氧化锌浆料中。初始观察到放热和在硫代酸加入期间内应当保持80-84℃的反应温度。在加入所有的硫代酸之后，将反应混合物在82-84℃下保持一小时。当完成一小时蒸煮时，真空汽提批次物三十分钟。然后将反应混合物过滤和采用工艺油稀释以得到最终产物-标准二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)样品。
下表比较了通过加入P2O5到P2S5中制备的ZDDP样品与标准ZDDP样品的VW AK6 505测试结果。
如上表显示的那样，本发明的ZDDP样品通过VW AK6 505测试，而标准ZDDP未通过。
下表比较了通过在MIBC中溶解P2O5制备的ZDDP样品与标准ZDDP样品的VW AK6 505测试结果。
如上表显示的那样，本发明的ZDDP样品通过VW AK6 505测试，而标准ZDDP未通过。
总之，与标准ZDDP样品相比本发明的ZDDP显示改进的密封相容性，因此允许配制者使用更具侵蚀性的分散剂和因此获得相对于现有润滑油预配料具有优异性能的发动机或传动装置油预配料。
考虑到本发明的公开内容或通过本发明的实施，本领域技术人员能够对本发明进行改进，如通过使用同等设置和组成，以实施本发明而不背离所附权利要求中反映的本发明精神。
权利要求
1.一种用于二烷基二硫代磷酸锌生产的硫代酸的生产方法，该方法包括如下步骤通过向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中引入P2O5和P2S5的混合物而引发反应；在一定温度范围中保持该反应，同时向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的该溶液中引入P2O5和P2S5的该混合物以形成浆料；通过加入另外数量包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的该溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持该稀浆料；和在该温度范围中保持该稀浆料以形成该硫代酸。
2.根据权利要求1的方法生产的硫代酸。
3.一种用于二烷基二硫代磷酸锌生产的硫代酸的生产方法，该方法包括如下步骤通过向第一溶液中引入P2S5引发反应；在一定温度范围中保持该反应，同时继续向该第一溶液中加入P2S5以形成浆料；通过加入另外的该第一溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持该稀浆料；和在该温度范围中保持该稀浆料以形成该硫代酸。
4.根据权利要求3的方法生产的硫代酸。
5.一种包括二烷基二硫代磷酸锌的二烷基二硫代磷酸锌溶液的生产方法，该方法包括如下步骤提供硫代酸；采用氮气吹扫该硫代酸直到采用乙酸铅纸测试时该硫代酸对于H2S测试为阴性；通过在第一温度范围中的温度下向氧化锌浆料中计量加入该硫代酸中和该硫代酸，以形成反应混合物；在第二温度范围中保持该反应混合物同时加入该硫代酸；在加入该硫代酸之后，在该第二温度范围中维持该反应混合物至少45分钟；任选地真空汽提该反应混合物；任选地过滤该反应混合物以除去任何固体粒子；和任选地采用工艺油稀释该反应混合物，由此生产该二烷基二硫代磷酸锌溶液。
6.根据权利要求5的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
7.一种油添加剂预配料，包括根据权利要求5的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
8.一种润滑油，包括根据权利要求5的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
9.采用根据权利要求8的润滑油润滑的发动机。
10.采用根据权利要求8的润滑油润滑的传动装置。
11.一种发动机，包括根据权利要求5的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
12.一种传动装置，包括根据权利要求5的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
13.一种生产二烷基二硫代磷酸锌溶液的方法，该方法包括如下步骤通过向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的溶液中引入P2O5和P2S5的混合物而引发反应；在一定温度范围中保持该反应，向包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的该溶液中加入P2O5和P2S5的该混合物以形成浆料；通过加入另外数量包括甲基异丁基甲醇和异丙醇的该溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持该稀浆料；在该温度范围中保持该稀浆料以形成该硫代酸；采用氮气吹扫该硫代酸直到采用乙酸铅纸测定时该硫代酸对于H2S测试为阴性；通过向氧化锌浆料中计量加入该硫代酸中和该硫代酸，以形成反应混合物；在第二温度范围中保持该反应混合物同时加入该硫代酸；在加入该硫代酸之后，在该第二温度范围中维持该反应混合物至少45分钟；任选地真空汽提该反应混合物；任选地过滤该反应混合物以除去任何固体粒子；和任选地采用工艺油稀释该反应混合物，由此生产该二烷基二硫代磷酸锌溶液。
14.根据权利要求13的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
15.一种油添加剂预配料，包括根据权利要求13的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
16.一种润滑油，包括根据权利要求13的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
17.采用根据权利要求16的润滑油润滑的发动机。
18.采用根据权利要求16的润滑油润滑的传动装置。
19.一种发动机，包括根据权利要求13的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
20.一种传动装置，包括根据权利要求13的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
21.一种生产二烷基二硫代磷酸锌溶液的方法，该方法包括如下步骤通过向第一溶液中引入P2S5引发反应；在一定温度范围中保持该反应，同时继续向该第一溶液中加入P2S5以形成浆料；通过加入另外的该第一溶液稀释该浆料以形成稀浆料，同时在该温度范围中保持该稀浆料；在该温度范围中保持该稀浆料以形成该硫代酸；采用氮气吹扫该硫代酸直到采用乙酸铅纸测试时该硫代酸对于H2S测试为阴性；通过向氧化锌浆料中计量加入该硫代酸中和该硫代酸，以形成反应混合物；在第二温度范围中保持该反应混合物同时加入该硫代酸；在加入该硫代酸之后，在该第二温度范围中维持该反应混合物至少45分钟；任选地真空汽提该反应混合物；任选地过滤该反应混合物以除去任何固体粒子；和任选地采用工艺油稀释该反应混合物，由此生产该二烷基二硫代磷酸锌溶液。
22.根据权利要求21的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
23.一种油添加剂预配料，包括根据权利要求21的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
24.一种润滑油，包括根据权利要求21的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
25.采用根据权利要求24的润滑油润滑的发动机。
26.采用根据权利要求24的润滑油润滑的传动装置。
27.一种发动机，包括根据权利要求21的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
28.一种传动装置，包括根据权利要求21的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌。
全文摘要
在一般方面，本发明包括生产新二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的方法，该新二烷基二硫代磷酸锌在发动机和传动装置油预配料中提供改进的密封相容性。本发明另外包括根据公开的方法生产的二烷基二硫代磷酸锌，和包括本发明二烷基二硫代磷酸锌的油添加剂、润滑剂和发动机的传动装置。
文档编号C07F9/17GK1769405SQ20041009059
公开日2006年5月10日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月6日
发明者P·M·汤森, P·格罗科特, R·M·希茨, A·卡德霍达延, C·J·杜丁 申请人:雅富顿公司