专利名称：用于将涡轮油泥减至最少的胺类抗氧化剂的制作方法
用于将涡轮油泥减至最少的胺类抗氧化剂
背景技术：
所公开的技术涉及在润滑剂容易被液体燃料污染的涡轮增压、油盘润滑的内燃发 动机的润滑过程中减少涡轮油泥形成。现代发动机润滑剂配制成在许多重要领域中发挥作用。这些领域之一是将发动机 中的油泥和相关沉积物减至最少。过量油泥形成问题过去与特别在冷湿气候条件中的过度 停走行驶方式相关。发动机的曲轴箱和油路中的油泥形成严重限制曲轴箱用油的有效润滑 发动机的能力。为解决这一问题，大多数发动机润滑剂含有分散剂，如各种类型的琥珀酰亚 胺分散剂，这些通常相当有效地使形成油泥的物质保持溶解或分散。在2004年8月3日 Stachew等人的美国专利6，770，605中报道了使用琥珀酰亚胺分散剂解决油泥问题的一个 实例。但是，最近出现新的油泥问题。尤其在涡轮增压发动机中，特别是在涡轮增压的汽 油(火花点火)发动机中，例如在汽缸盖上和在润滑油盘中，已经观察到油泥和沉积物。这 种严重的油泥和沉积物形成可能导致轴承润滑油不足和给油过滤器的堵塞，并在极端情况 下，导致灾难性的发动机故障。这些问题在以某些等级的汽油为燃料的发动机中似乎更严 重。通过常规使用分散剂，难以解决这种“涡轮油泥”问题。内燃发动机，包括配有涡轮增压器的那些内燃发动机用的润滑剂是已知的。例如， 2002年10月1日Dardin等人的美国专利6，458，750公开了包括烷基烷氧基化物的具有降 低的沉积物形成趋势的发动机油组合物。尤其在重型柴油机中的涡轮沉积方面评测沉积物 形成。2003年7月1日Nakanishi等人的美国专利6，586，276公开了包括聚苯基硫醚作为 抗氧化剂或润滑基础油组分的耐热抗氧化润滑油组合物。可以使用耐热基础油。该润滑剂 适用于汽车发动机，如涡轮发动机，以及在高速高温下工作的喷气发动机和燃气轮机。2003 年8月观日Scott的美国专利申请公开US2003/016^74公开了包含第III类基础油料、 清净剂组合物和一种或多种其它添加剂的重型柴油机润滑油。该润滑剂据说将该发动机组 装件中所含的涡轮增压器的效率损失减至最低。相信现有技术并未认识到与涡轮油泥相关的独特困难，也没有提供将涡轮油泥减 至最少的方式。发明概述所公开的技术提供润滑剂容易被液体燃料污染(在一些实施方案中，润滑剂实际 被燃料污染)的涡轮增压、油盘润滑的内燃发动机的润滑方法，包括向所述发动机提供含 有有效降低所述润滑剂劣化的量的胺类抗氧化剂的润滑剂，所述量为该润滑剂的至少0. 5 重量％，且其中该润滑剂含有少于2重量％的受阻酚类抗氧化剂。发明详述下面通过非限制性举例说明描述各种特征和实施方案。本发明的发明人已分析了涡轮油泥并确定，其在化学上并非明显不同于普通发动 机油泥。这两者都是可能含有有机酸的基本碳质或烃质的物质。但是，涡轮油泥看似比普 通油泥更脆并可能由毫米和亚毫米大小(例如0. 1至1毫米)的沉积物离散粒子构成。
当使用某些汽油等级作为燃料时，涡轮油泥的形成看起来更显著或更常见。汽 油通常是在汽油范围内的烃馏出物燃料，如符合American Society for Testing and Materials Specification D-439, " Standard Specification for Automotive Gasoline.“中给出的规格的那些。汽油通常可具有30至215°C的沸程，或更确切地，如 ASTM规格D86-00对具有从10 %蒸馏点大约60 V到90 %蒸馏点大约205°C的蒸馏范围的烃 混合物所规定。汽油通常由各种类型的烃的混合物构成，包括芳族化合物、烯烃、链烷烃、异 链烷烃、环烷烃，有时二烯烃。包含非烃质物质，如醇、醚和有机-硝基化合物(例如，甲醇、 乙醇、二乙醚、甲乙醚、甲基叔丁基醚、硝基甲烷)的液体燃料组合物也可获益于本发明。汽 油的硫含量可小于或等于50重量ppm，或小于30或20或15或lOppm，和0或0. 1或0. 5 或1或2ppm的更低水平。汽油可具有任何常规辛烷值，并可含有用于汽油处理的常规添加 剂，例如溶剂、抗爆化合物、清净剂、分散剂、流化剂和净化剂。汽油也可包括通过费托气至 油法制成的物质和如2005年2月2日Daly等人的美国专利6，858，046中所述的乳化掺水 燃料组合物。本发明的发明人已经确定，当使用含有相对较高百分比的高沸点物质和含有相对 较大比例的环状物质，如芳族化合物，特别是相对较高沸点(> 150°C)的环状物质，如芳族 化合物的燃料时，涡轮油泥问题往往更严重。在一些这样严重的燃料中，也可能有相对较高 百分比的环烷馏分(也称作环烷烃)。但是，要认识到，也可能有其它参数决定燃料的油泥 形成趋势。聚焦于沸程，例如，“清洁”燃料(几乎或完全不产生涡轮油泥的燃料)可能具有 10%或甚至更少的燃料在大气压下在150°C以上沸腾的沸程。另一方面，在“不洁(dirty) 燃料”中，30%或更多(或多于10%、15%、20%或25% )可能在150°C以上沸腾。高沸馏 分看似包含芳族或环烷组分，包括具有1个或更多个烃基取代基(总计3个或更多个碳原 子)的芳族物质，或多环烷烃，如“萘烷”(十氢化萘)和其它密切相关的二环物类。显著比 例(例如4-15%、5-12%或6-10% )的此类燃料可能在180至200°C或184至196°C的范 围内沸腾。因此，“清洁”燃料可能含有5%或更少的芳族化合物(例如3%或更少，或
或更少，如低至0. 1或0. 5% )，“不洁”燃料可能含有更大量的芳族化合物，例如多于5%、 10%、12%或14%。此类燃料中芳族组分或环烷的上限量并非严格限定，但在某些实施方案 中可高达30重量％或20重量％。当然，如果对给定燃料而言其它因素可能是重要的，如硫 含量、芳族化合物含量、烯烃含量、单环/ 二环环烷比率或异链烷烃含量，则这些值可能并 非总是确定性的。尽管不希望受制于任何理论，但发明人推测，上述环状(或其它有害)物质可能作 为污染物进入润滑剂体系并由于它们比燃料污染物的其它部分高的沸点而比较长时间地 留在润滑剂体系中。这些物质和包含它们的润滑剂在润滑过程中暴露在涡轮增压器的高温 下，这通常高于在传统发动机润滑过程中遇到的温度，例如至少180°C或至少200°C或至少 250°C或甚至至少300°C。在这些条件下，润滑剂混合物可能劣化，导致形成涡轮油泥。汽油 的环烷组分本身(或其分解产物)是变成涡轮油泥的主要组分还是该环烷组分催化由润滑 剂本身的组分形成涡轮油泥还是它们的一定组合并非确定已知的。但是，据提出，可能最初 在涡轮增压器内形成涡轮油泥或其前体，但随后被另外的润滑剂洗除并由此积聚在发动机 的其它部件，如油盘中。涡轮油泥问题通过使用包含具有润滑粘度的油、有效量的胺类抗氧化剂和通常其它添加剂的润滑剂得以减轻或消除。因此，本技术包括在此类润滑剂中使用如本文所述的 抗氧化剂减少或消除涡轮油泥。 本发明的润滑油组合物中所用的具有润滑粘度的油或基础油可选自如American Petroleum Institute(API)Base Oil InterchangeabilityGuidelines ^Mj^^iM I"V 中的任何基础油。这五种基础油类别如下
基础油类别 硫(%)饱和物(％) 粘度指数
第I类 第II类
第III类
第IV类
>0.03和/或 <90<0.03和 仝90<0.03和 >90
所有聚α烯烃(PAOs)
80 至 120 80 至 120 >120
第V类笫I、II、III或IV类中不包含的所有其它第I、II和III类是矿物油基础油料。具有润滑粘度的油随之可包括天然或合成 润滑油及其混合物。常使用矿物油和合成油，特别是聚α烯烃油和聚酯油的混合物。在本 发明的某些实施方案中，用于形成最终润滑剂组合物的油(包括来自用作添加剂稀释油的 油的份额)可含有最多60重量％的第I类油或最多40或20或10%。在这类情况下，其余 量的油可以是第II、III、IV或V类。天然油包括动物油和植物油(例如蓖麻油、猪油和其它植物酸酯)以及矿物润滑 油，如液体石油和溶剂处理过的或酸处理过的链烷型、环烷型或混合链烷-环烷型矿物润 滑油。加氢处理或加氢裂化的油包含在可用的具有润滑粘度的油的范围内。源自煤或页岩的具有润滑粘度的油也可用。合成润滑油包括烃油和卤代烃油，如 聚合和互聚的烯烃及其混合物、烷基苯、聚苯(例如联苯、三联苯和烷基化聚苯)、烷基化二 苯醚和烷基化二苯硫和它们的衍生物、类似物和同系物。环氧烷聚合物和互聚物及其衍生 物、以及末端羟基已通过例如酯化或醚化改性的那些构成可用的已知合成润滑油的另一些 类别。可用的另一合适类别的合成润滑油包括二元羧酸的酯和由C5至C12 —元羧酸和多 元醇或多元醇醚制成的那些。其它合成润滑油包括含磷的酸的液体酯、聚合四氢呋喃、硅基油，如聚烷基_、聚芳 基_、聚烷氧基-或聚芳氧基-硅氧烷油和硅酸盐油。加氢处理的环烷油也是已知和可用的。可以使用合成油，如通过费托反应制成的 那些，通常可以是加氢异构化的费托烃或蜡。在一个实施方案中，油可以通过费托气至液合 成程序制备以及是其它气至液油。在本发明的组合物中可以使用上文公开的类型的、天然或合成的未精制的、精制 的和再精制的油(以及其中任何两种或更多种的混合物)。未精制油是未经进一步提纯处 理的直接获自天然或合成来源的那些。精制油与未精制油类似，不同的是它们已在一个或 多个提纯步骤中进一步处理以改进一种或多种性质。由已使用过的精制油，通过与用于获 得精制油的工艺类似的工艺，获得再精制油。这类再精制油通常另外通过旨在除去废添加 剂和油裂解产物的技术加工。润滑剂组合物中基础油的量通常为除其它指定的组分和添加剂所占的量外剩下的该组合物的量。除非另行指明，本文中报道的量是排除该润滑剂中可能存在的衍生自燃 料或燃料组分的任何污染量后的量。通常，具有润滑粘度的油的量为50至99重量％，更通 常80至97重量％或85至95或88至93重量％。任何添加剂组分内可能包含的稀释油的 量被认为合计到基础油中并作为其一部分。或者，本发明的组合物可本身作为浓缩物提供， 其要与进一步的基础油混合以制备最终润滑剂组合物。在这种情况下，基础油的量可以为 20至80重量％，或21至75或22至70或23至60或M至50或25至40或30至40重 量％。所述润滑剂配方还含有有效降低润滑剂劣化的量，特别是有效减少涡轮油泥形成 的量的胺类抗氧化剂。胺类抗氧化剂本身是公知物质。这种组分通常是下式的芳胺，且通 常是二芳胺
权利要求
1.润滑剂容易被液体燃料污染的涡轮增压、油盘润滑的内燃发动机的润滑方法，包括 向所述发动机提供含有有效降低所述润滑剂劣化的量的胺类抗氧化剂的润滑剂，所述量为 该润滑剂的至少大约0. 5重量％，且其中该润滑剂含有少于大约2重量％的受阻酚类抗氧 化剂。
2.权利要求1的方法，其中所述发动机是火花点火发动机。
3.权利要求1或权利要求2的方法，其中所述劣化的降低表现为降低的颗粒沉积物形成。
4.权利要求1至3任一项的方法，其中用所述润滑剂润滑所述发动机的涡轮增压器，且 其中该润滑剂遇到至少大约180°C的该涡轮增压器内的表面。
5.权利要求1至4任一项的方法，其中所述液体燃料包含多于5重量％的沸点高于大 约150°C的环状物质含量。
6.权利要求1至5任一项的方法，其中所述液体燃料具有小于或等于大约50重量ppm 的硫含量。
7.权利要求1至6任一项的方法，其中胺类抗氧化剂的量为所述润滑剂的至少大约1重量％。
8.权利要求1至7任一项的方法，其中所述润滑剂中酚类抗氧化剂的量小于该润滑剂 的大约0.5重量％。
9.权利要求1至8任一项的方法，其中该润滑剂中胺类抗氧化剂的量大于受阻酚类抗 氧化剂的量。
10.权利要求1至9任一项的方法，其中所述润滑剂包含最多大约60重量％的API第 I类油。
11.权利要求1至10任一项的方法，其中所述润滑剂进一步包含防锈剂或油溶性碱金 属盐。
全文摘要
用含有一定量的胺类抗氧化剂、任选不存在酚类抗氧化剂的润滑剂润滑其润滑剂容易被液体燃料污染的涡轮增压、油盘润滑的内燃发动机，由此降低所述润滑剂劣化和涡轮油泥形成。
文档编号C10M141/06GK102089414SQ200980127182
公开日2011年6月8日 申请日期2009年5月7日 优先权日2008年5月13日
发明者J·Z·亚当切夫斯卡, S·J·库克 申请人:卢布里佐尔公司