本发明涉及一种适用于润滑机床等的滑动导向表面的润滑油组合物。
背景技术：
为了借助于机床进行高精度机械加工，机床进料轴的定位精度必须极佳，其中在一些情况下要求微米级精度。然而，因为定位精度可能由于在具有滑动导向表面的机床的导向表面上产生的摩擦阻力而降低，所以使用润滑油，并且在该导向表面上使用的润滑油必需显示低摩擦。
此外，除了如上文所描述的导向表面之外，用于机床的润滑油还可用于润滑齿轮等，并且在此类情况下也需要承载特性作为重要特征。
因此，因为导向表面需要平滑移动和高精度，所以多种摩擦减小剂在导向表面上使用的润滑油中共混以便减少摩擦。举例来说，jp11-505283公开了，已经尝试通过使用磷酸的酸性酯和膦酸酯的组合实现低摩擦特性和良好滑动特性。
技术实现要素：
常规润滑油组合物仍需要对于需要高精度机械加工的机床实现令人满意的润滑特性，而本发明的目标(其已经在考虑这些情形的情况下设计)为获得润滑油组合物，其具有进一步改进的摩擦特性和极端压力特性。
如上文所描述，由于以减少摩擦和实现良好极端压力特性为目的而进行的各种调查和研究，发现与在其中单独使用膦酸酯和脂肪酸中的任一者的情况下相比，在其中使用膦酸酯和脂肪酸的组合的情况下，可实现更小摩擦系数和更高承载特性，并且本发明基于这些发现完成。
本发明提供一种用于滑动导向表面的润滑油组合物，该润滑油组合物含有api(美国石油学会)基础油类别中的第i类基础油、第ii类基础油、第iii类基础油、第iv类基础油中的任一种或其混合物(作为基础油)，并且该润滑油组合物通过添加膦酸酯(膦酸酯)和中等或更高级脂肪酸的组合到此基础油中获得。
此外，对于基础油，更优选为作为高度精炼矿物油的第iii类的基础油或作为在api基础油类别中的第iv类合成油的基础油，或其混合物。
本发明的润滑油组合物可以显示在机床等的滑动导向表面上的极佳摩擦特性和承载特性，并且可有效地用作用于滑动导向表面的润滑油组合物。
具体实施方式
在api基础油类别中的第i类到第iv类基础油或其混合物用于本发明的润滑脂的基础油。
第i类基础油的实例为通过使润滑油馏出物(其通过使原油进行常压蒸馏获得)进行精炼步骤(如溶剂精炼、加氢精炼和脱蜡)的适当组合获得的烷烃类矿物油。
粘度指数适当地为80到120，并且优选为95到110。在40℃下的动态粘度优选为2mm2/s到680mm2/s，并且更优选地8mm2/s到220mm2/s。此外，总硫含量适当地为大于300ppm且小于700ppm，并且优选小于500ppm。总氮含量适当地小于50ppm，并且优选小于25ppm。此外，苯胺点应当为80℃到150℃，并且优选为90℃到120℃。
第ii类基础油的实例为通过使润滑油馏出物(其通过使原油进行常压蒸馏获得)进行精炼步骤(如加氢裂解和脱蜡)的适当组合而获得的烷烃类矿物油。
这些基础油的粘度不特别受限制，但粘度指数适当地为80到小于120，并且优选为100到小于120。在40℃下的动态粘度优选为2mm2/s到680mm2/s，并且更优选为8mm2/s到220mm2/s。
此外，总硫含量适当地不大于300ppm，优选为不大于200ppm，并且更优选为不大于10ppm。总氮含量适当地小于10ppm，并且优选为小于1ppm。此外，苯胺点适当地为80℃到150℃，并且优选为100℃到135℃。
此外，已经使用加氢精炼处理如海湾石油使用的加氢精炼处理而精炼的第ii类基础油适当地具有小于10ppm的总硫含量和5％或更少的芳香烃含量，并且可有利地用于本发明。
第iii类基础油的实例包括通过使润滑油馏出物(其通过使原油进行常压蒸馏获得)进行高度加氢精炼来生产的烷烃类矿物油；通过使用其中进行转化和脱蜡的异构脱蜡处理来精炼蜡(其在脱蜡处理中生产)而获得的基础油；或已经使用由美孚石油(mobiloil)使用的蜡异构化处理来精炼的基础油。
这些第iii类基础油的粘度不特别受限制，但粘度指数应当为120到180，并且优选为130到150。在40℃下的动态粘度优选为2mm2/s到680mm2/s，并且更优选为8mm2/s到220mm2/s。此外，总硫含量适当地为300ppm或更少，并且优选为10ppm或更少。总氮含量适当地为10ppm或更少，并且优选为1ppm或更少。此外，苯胺点适当地为80℃到150℃，并且优选为110℃到135℃。
此外，作为属于第iii类的基础油，与从原油精炼的矿物油类基础油相比，通过费舍尔-托普希(fischer-tropsch)处理(其为用于将天然气转化成液体燃料的技术)合成的gtl(气体到液体)基础油具有显著更低的硫含量和芳香烃含量以及显著更高的烷烃比例，并且因此显示极佳氧化稳定性和极其低蒸发损失，因而可有利地用作本发明中的基础油。
此gtl基础油的粘度特性不受特定限制，但粘度指数通常为130到180，并且更优选为140到175。此外，在40℃下的动态粘度适当地为2mm2/s到680mm2/s，并且更优选为5mm2/s到120mm2/s。此外，总硫含量通常小于10ppm，并且总氮含量通常小于1ppm。这种类型的gtl基础油产品的实例为shellxhvitm。
聚烯烃为属于第iv类的基础油的实例，并且这些包括多种烯烃的聚合物及其氢化产物。可使用任何类型的烯烃，但烯烃的实例包括乙烯、丙烯、丁烯和具有5个或更多个碳原子的α-烯烃。当生产聚烯烃时，有可能单独使用单一烯烃或其两种或更多种类型的组合。特别优选的是被称为聚α-烯烃(pao)的聚烯烃。
这些聚烯烃的粘度不特别受限制，但在40℃下的动态粘度优选为2mm2/s到680mm2/s，并且更优选地8mm2/s到220mm2/s。
上述膦酸酯由下式1表示。
在以上式1中，r1为饱和或不饱和烷基并且具有12至22个碳原子，并且优选为12至18个碳原子。r2为具有1至18个碳原子的饱和或不饱和烷基。这些烷基通常为线性的，但可为分支链。
这种类型的膦酸酯的实例包括二甲基十二烷基膦酸酯、二甲基十三烷基膦酸酯、二甲基十四烷基膦酸酯、二甲基十五烷基膦酸酯、二甲基十六烷基膦酸酯、二甲基十七烷基膦酸酯、二甲基十八烷基膦酸酯、二甲基十九烷基膦酸酯、二甲基二十烷基膦酸酯、三十二烷基膦酸酯、三(十三烷基)膦酸酯、三(十四烷基)膦酸酯、三(十五烷基)膦酸酯、三(十六烷基)膦酸酯、三(十八烷基)膦酸酯(三硬脂酰基亚磷酸酯：互变异构体)和三油醇膦酸酯。
相对于润滑油组合物的总量，该类型膦酸酯适当地以大约不低于0.2质量％但小于2质量％的量使用，并且优选为不低于0.5质量％和不超过1.5质量％。
上述脂肪酸由下式2表示。
r3cooh(2)
在以上式2中，r3为具有7至17个碳原子的饱和或不饱和烷基。
这种类型的脂肪酸的实例包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、亚麻油酸和次亚麻油酸。
相对于润滑油组合物的总量，该型脂肪酸适当地以大约不低于0.03质量％但小于1质量％的量使用，并且优选为不低于0.1质量％和不超过0.7质量％。
金属去活化剂、抗磨损剂等还可添加到该润滑油组合物。金属去活化剂的实例包括噻二唑衍生物，例如2,5-双(烷基二硫基)-1,3,4-噻二唑化合物，如2,5-双(庚基二硫基)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(壬基二硫基)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(十二烷基二硫基)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(十八烷基二硫基)-1,3,4-噻二唑；2,5-双(n,n-二烷基二硫基氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑化合物，如2,5-双(n,n-二乙基二硫基氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑，2,5-双(n,n-二丁基二硫基氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(n,n-二辛基二硫基氨基甲酰基)-1,3,4-噻二唑；和2-n,n-二烷基二硫基氨基甲酰基-5-巯基-1,3,4-噻二唑化合物，如2-n,n-二丁基二硫基氨基甲酰基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和2-n,n-二辛基二硫基氨基甲酰基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。在一些情况下，可能使用苯并三唑或苯并三唑衍生物、苯并咪唑或苯并咪唑衍生物、咪唑或咪唑衍生物、苯并噻唑或苯并噻唑衍生物、苯并恶唑衍生物、三唑衍生物等。可能以润滑油组合物的约0.01质量％至0.5质量％的量使用这些金属去活化剂中的一种或多种。
抗磨损剂的实例包括二异丁基二硫化物、二异丁基三硫化物、二叔丁基三硫化物、二辛基三硫化物、二叔壬基三硫化物、二叔苯甲基三硫化物和其它多硫化物。也可能使用硫化烯烃、硫化油或脂肪等。可能以润滑油组合物的约0.1质量％到3质量％的量使用这些硫基抗磨损剂中的一种或多种。
此外，这些金属去活化剂和抗磨损剂可单独使用或以其适当组合使用，并且在其中这些金属去活化剂和抗磨损剂以组合使用的情况下，可实现低摩擦系数，可实现更好的抗磨损性和极端压力特性，并且可在恶劣条件下有效地润滑滑动导向表面。
必要时，抗氧化剂如胺类和酚类抗氧化剂、腐蚀抑制剂、结构稳定剂、粘度调节剂、分散剂、倾点降低剂、消泡剂和其它已知添加剂可按需要在本发明的润滑油组合物中共混。
根据iso粘度等级，上述用于滑动导向表面的润滑油组合物的粘度等级应当为vg22到vg220，并且优选为vg32到vg68。
现将以特定术语通过工作实例和比较实例描述本发明的用于滑动导向表面的润滑油组合物，但本发明决不受限于这些实例。
实例
制备以下材料以便生产工作实例和比较实例。
基础油
基础油1：属于第iii类的gtl(气体到液体)基础油(特性：在100℃下的动态粘度：7.579mm2/s，在40℃下的动态粘度：43.69mm2/s，粘度指数(vi)：141，在15℃下的密度：0.8284)(由皇家荷兰壳牌公司(royaldutchshell)制造的shellxhvi-8)
基础油2属于第iii类的精炼矿物油(特性：在100℃下的动态粘度：7.545mm2/s，在40℃下的动态粘度：45.50mm2/s，粘度指数(vi)：132，在15℃下的密度：0.8453)(由sk创新公司(skinnovation)制造的yu-base8)
基础油3：属于第iv类的pao(聚α-烯烃)(特性：在100℃下的动态粘度：7.741mm2/s，在40℃下的动态粘度：46.25mm2/s，粘度指数(vi)：136，在15℃下的密度：0.8322)(英力士低聚物公司(ineosoligomers)制造的durasyn168)
基础油4：属于第ii类的精炼矿物油(特性：在100℃下的动态粘度：5.352mm2/s，在40℃下的动态粘度：31.10mm2/s，粘度指数(vi)：105，在15℃下的密度：0.8627)
基础油5：属于第ii类的精炼矿物油(特性：在100℃下的动态粘度：9.490mm2/s，在40℃下的动态粘度：73.66mm2/s，粘度指数(vi)：106，在15℃下的密度：0.8683)
基础油6：属于第i类的精炼矿物油(特性：在100℃下的动态粘度：4.628mm2/s，在40℃下的动态粘度：24.32mm2/s，粘度指数(vi)：106，在15℃下的密度：0.8625)
基础油7：属于第i类的精炼矿物油(特性：在100℃下的动态粘度：7.446mm2/s，在40℃下的动态粘度：51.37mm2/s，粘度指数(vi)：106，在15℃下的密度：0.8736)
添加剂
添加剂1-1：二甲基十八烷基膦酸酯
添加剂1-2：三(十二烷基)膦酸酯
添加剂1-3：三硬脂酰基亚磷酸酯
添加剂2-1：辛酸
添加剂2-2：月桂酸
添加剂2-3：硬脂酸
添加剂2-4：油酸
添加剂3：二乙基苄基磷酸酯
添加剂4：二十二烷酸
添加剂5：噻二唑
添加剂6：二叔十二烷基三硫化物
工作实例1至16和比较实例1至12
根据在下表1至3中示出的组合物使用上述材料制备工作实例1至16和比较实例1至12的用于滑动导向表面的润滑油组合物。组分的共混量示出为质量％。
测试
摩擦系数：摆锤式摩擦系数测试
使用由神钢工程有限公司(shinkoengineeringco.，ltd)制造的soda型摆锤式油性测试仪测量工作实例1至16和比较实例1至12的润滑油组合物的摩擦系数。在该测试中，将测试油涂覆到作为摆锤支撑点的磨损部件，摆锤作出摆动，并且根据摆动的衰减测定摩擦系数。在室温(25℃)下进行测试。
根据以下准则进行测试的评估：
0.110或更小的摩擦系数被认为是○(合格)。
大于0.110的摩擦系数被认为是×(不合格)。
闪点
根据jisk2265-4，使用克利夫兰(cleveland)开放杯式自动闪点测量装置将工作实例1至16和比较实例1至12的样品的闪点测量5次，并且通过舍入到在小数点之后的1位确定平均值。使用的温度计为在jisb7410(coc)中指定的第32号温度计。
根据以下准则进行测试的评估：
220℃或更高的闪点被认为是○(合格)。
小于220℃的闪点被认为是×(不合格)。
承载特性测试：shell四球ep测试
工作实例1和12以及比较实例5和6根据astmd2783进行承载测试。
条件：转速：1760±40rpm
持续时间：10秒
温度：室温
测试项目：isl(初始咬粘负荷，单位：千克力)和wl(焊接负荷，单位：千克力)。
测试方法：通过施加50千克力、63千克力、80千克力、100千克力、126千克力、160千克力、200千克力、250千克力和315千克力直到wl的负荷确定数值。
根据以下准则进行isl的评估：
80千克力或更大被认为是○(合格)。
小于80千克力被认为是×(不合格)。
此外，根据以下准则进行wl的评估：
126千克力或更大被认为是○(合格)。
小于126千克力被认为是×(不合格)。
耐磨性测试：shell四球磨损测试
测试设备和测试方法使得根据astmd4172施加40千克力的负荷，油温度为75℃，测试仪在1200rpm下旋转1小时，并且测量出现在接触点处的磨蚀标记的直径。工作实例1和12以及比较实例5和6进行该测试。
根据以下准则进行测试的评估：
0.50mm或更小的磨蚀标记直径被认为是○(合格)。
大于0.50mm的磨蚀标记直径被认为是×(不合格)。
储存稳定性
使工作实例1至16和比较实例1至12的润滑油组合物在25℃下静置1天(24小时)，在这之后以肉眼确定混浊或沉淀的存在/不存在。
其中不出现混浊和沉淀的实例被认为是○(合格)。
其中出现混浊或沉淀的实例如表中所示。
关于储存稳定性，其中出现混浊或沉淀的实例不适合作为对于滑动导向表面的润滑油组合物，并且因而不进行上述其它测试。
测试结果
对于工作实例和比较实例的测试结果在表1至3中示出。
表1
表2
表3
如表1中所示，含有基础油1和添加剂1-1及2-3的工作实例1的组合物具有低摩擦系数0.093和高闪点270℃，并且被发现作为用于滑动导向表面的润滑油组合物是极佳的。然而，不含有添加剂2-3的比较实例1的组合物在闪点方面合格，但是发现由于具有高摩擦系数0.114不适合。
类似地，将工作实例2和比较实例2相比较，工作实例2是适合的，而发现比较实例2(其与工作实例2不同在于含有添加剂2-3)是不适合的。此外，通过以基础油2替换在工作实例2中的基础油1而获得的工作实例3为良好。
此外，含有添加剂1-2但不含有添加剂2的组合物如比较实例3和4不可实现良好结果。
比较实例5与工作实例1不同在于不含有添加剂1-1，但在摩擦系数和闪点方面合格。然而，比较实例5在shell四球ep测试中显示与工作实例1相同的126千克力的wl，但具有比工作实例1的isl(80千克力)小的isl(63千克力)并且在shell四球磨损测试中具有比工作实例1的磨蚀标记直径(0.41)差的磨蚀标记直径0.73，并且发现是不适合的。
比较实例6含有与工作实例1相同的组分但含有更小量的添加剂1和添加剂2并且在摩擦系数、在shell四球ep测试中的isl和wl和在shell四球磨损测试中的磨蚀标记直径方面不合格，并且明显比工作实例1差。
比较实例7含有与工作实例1相同的组分，但含有更高量的添加剂1和添加剂2，并且在储存稳定性测试中显现混浊，因而为不适合的。如上所述，因为出现混浊，不进行其它测试。
如表2中所示，工作实例4至8的组合物均含有基础油1和添加剂1-1，均含有添加剂5，并且在添加剂2的类型和含量方面变化，但在摩擦系数和闪点方面均合格，并且发现是适合的。
工作实例9与工作实例7不同在于含有添加剂1-2而非添加剂1-1，而工作实例10与工作实例9不同在于含有基础油2而非基础油1，但工作实例9和10在摩擦系数和闪点方面合格，并且发现是适合的。
比较实例8与工作实例4至8不同在于含有0.3质量％的添加剂4(二十二烷酸)而非添加剂2，而比较实例9与工作实例4至8不同在于含有1.5质量％的添加剂4(二十二烷酸)而不是添加剂2，但比较实例8和9在储存稳定性测试中经历沉淀，并且因而是所不希望的。此外，因为出现沉淀，不进行其它测试。
比较实例10在基础油1中含有添加剂5，但不含有添加剂1或添加剂2，并且在闪点方面合格，但由于显示极高摩擦系数0.146而被发现不适合。
如表3中所示，通过添加添加剂6至工作实例1的组合物获得工作实例11，其在摩擦系数和闪点方面合格。
通过将添加剂5和添加剂6添加到工作实例1的组合物获得工作实例12，其在摩擦系数和闪点方面合格，并且在shell四球磨损测试中显现与工作实例1类似的磨蚀标记直径，但在shell四球ep测试中显现更高值的isl和wl，并且因而发现在其中需要高极端压力特性的情况下是更优选。
通过以其它基础油替换用于工作实例12的基础油1而获得工作实例13至16，并且其在摩擦系数方面均合格，而工作实例15和16在闪点方面略微较差，但仍合格。
比较实例11与工作实例11不同在于不含有添加剂1或添加剂2，并且在闪点方面合格，但由于显示如同比较实例10的高摩擦系数而不适合。
比较实例12与工作实例12不同在于含有添加剂3(其为具有苯环的膦酸酯)而不是添加剂1-1，并且在摩擦系数和闪点方面不合格，因而发现是不适合的。