专利名称：：润滑油组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及到润滑油组合物。为了提高在高温、高转速和/或高载荷下操作的润滑油或润滑脂润滑的转动系统的寿命，有时轴承润滑剂中要加入不同的添加剂和增稠剂。例如，已发现某些具有点阵结构的化合物是润滑剂的良好添加剂。这些化合物包括钨、钼、钽和铌的硒化物及硫化物。然而，也发现有些化学性质相似而且也具有点阵结构的化合物的润滑能力却很低。例如，碲与硒化学性质很相似，但钨、钼、钽和铌的碲化物润滑能力却很低。其它具有点阵结构的化合物(例如氟化钙)在温度小于大约600°F条件下其润滑能力也很低。硫化钛也具有点阵结构，但实际上它却具有磨蚀性。因此，仅从化学结构上很难预知具有点阵结构的化合物实际上能否做为润滑剂使用。在持续使用的过程中，透平和驱动马达的主轴承由于有电荷积累会产生电腐蚀损害。为避免这种腐蚀损害，必须用物理方法通过电路将电荷从透平的内部引向结构支架上而予以除去。为此，需要一种能够移除累积电荷的导电性润滑剂，以便延长机械的寿命。因此，本发明涉及到一种润滑组合物，其特征在于该组合物含有(a)从90%到99%(重量)的润滑剂;以及(b)从1%到10%(重量)的聚合有机金属酞菁复合物(包括其氮取代的类似物)以及掺杂剂。我们已经发现，一种聚合有机金属酞菁复合物可以用作具有导电性能的润滑剂添加剂。通过将酞菁复合物与某种导电性物质掺杂所得到的润滑剂大大地延长了透平或马达轴承(包括轴颈轴承)的寿命，尤其是当它们在高温和/或高速或在盘车速度下进行运转时，更是如此。用于本发明的优选酞菁复合物具有点阵结构，这种复合物在润滑油和润滑脂中具有极好的作用，这是因为一些复合物具有硅-氧键，这些硅-氧键在高温下会通过分解生成高度耐磨的石英(SiO2)。在本发明添加剂中加入还原或氧化掺杂剂，为电荷的消散创造了条件。由于该润滑油添加剂移除了电荷，结果能减少腐蚀和停车。我们已经发现，合成的与天然的脂及油中加入本发明的添加剂后，与不加添加剂的同样脂或油相比，前者使轴承的寿命增加10倍。本发明的添加剂适用于任何品种的油或脂，包括天然的、石油基脂或油，以及合成润滑剂。合成润滑剂更为适宜，因为它们较石油基脂或油能耐更高的温度。可以应用的润滑剂的实例包括石油基润滑剂、全氟乙醚(如全氟烷基乙醚)、二酯类、聚硅氧烷类、聚苯醚类、有机脂或油(包括芳香族的脂或油)、氯代烯烃及环醚THF、甲醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯等等及其混合物。本发明的有机金属酞菁可以包括任何适用的金属M，例如锂、铍、钠、镁、铝、硅、钾、钙、钪、钛、钒、铬、镍、铜、氯化铜、铁、钴、锡、锗、砷、钇、锌、锰、镓、锆、铌、钼、锝、铼、铷、铑、钯、锇、铱、铂、银、镉、铟、锶、钡、镧、铪、钽、钨、金、汞、碲、铅、锕、镤、铀和镎。优先选择的酞菁是复合物，而且包括其氮取代的类似物。这些复合物是具有如下重复单元的聚合物(包括其取代物)在上述通式中，聚合物链垂直于构成每个重复单元的那些原子所成的平面。上述通式中每个R基团均为二价有机基团，优先独立地选自所有R基团形成共轭环。环上仅含碳原子的R基团形成一种酞菁复合物并使该聚合复合物具有最大共振稳定性。环上含有1个或2个氮原子的R基团形成氮取代的类似物。在R基团中，每个外围环取代基R1或R2各自独立地为有机基团或无机基团，并且分别独立地选自氢;酯基;碱金属;碱土金属;硫酸酯基;羧酸酯基;醇基;醚基;氨基;芳香族取代基如苯基、取代的苯基、苯氧基、枯基苯氧基、联苯基;磺酸酯基;或具有通式-SO2NHR3的磺酰胺基(此处R3独立地选自氢、C6H4SO3H以及2-羟基-6-磺基-1-萘基);氰酸酯基;卤代化合物;脂肪族取代基，包括含1到4个碳原子的烷基、叔丁基以及含1到4个碳原子的烯烃基;直链或支链的硝酸酯基;羧基;或含1到10个碳原子的环状取代基等。通式中的M原子优先选择IVA族金属，而更为优选的是每个M独立地选自硅、锗以及锡。重复单元的数量在通式中由“n”来表示;“n”优先选择10到200。在每个重复单元中，每一个R1基团、每个R2基团、每个R3基团以及金属M优先选择完全相同，因为这样可使合成简化。上述通式中，M基团最好是硅，这样的化合物性能似乎更好，而R1和R2最好为氢，因为这种化合物更易制备。这些聚合物的制备在文献中已有描述。例如，参看由KarlFrederickSchoch，Jr，做的博士论文，其题目为“具有导电性的IVA族酞菁聚合物”，西北大学，1982年6月。引用于此以备参考。制得的聚合物为细粉状固体。没有掺杂的酞菁聚合物一般具有较低的导电性，但通过与适宜的氧化或还原掺杂剂反应，能使其具有高度导电性。为显示高的导电性，该聚合物应由分隔的叠层(SegregatedStacks)所组成，而适宜的掺杂剂应当具有在给体与受体间部分传递电荷的能力。电荷传递的程度部分地决定于给体的离子化势与受体的电子亲和势之差。进行聚合物掺杂有以下几种方法将其暴露于掺杂剂蒸气中;浸入掺杂溶液中，或将聚合物作为电化学电池而通过电化学的方法移除或加入电子。掺杂的聚合物样品是由如下方法制得的将一定重量的掺杂剂溶于一种溶剂(如苯)中，接着与悬浮的聚合物(预先已用研钵及研杵磨细)一起搅拌。在低浓度的掺杂剂条件下，反应完全时上清液变为无色。聚合物也可由如下方法掺杂将其暴露于室温下的密封容器中或80-100℃下的炉箱中的掺杂剂蒸气中;或将聚合物溶于浓硫酸中，再通过一种玻璃烧结物将该溶液过滤到掺杂剂的水溶液中。掺杂反应引起聚合物电子结构的极大变化，从而影响其电学、光学及磁性质。通过控制掺杂剂在大环中的浓度，这些性质可以在宽范围内变化。虽然掺杂AsF5能制得最大导电性能的酞菁物料，但其它掺杂剂也可使用，它们包括氧化剂I2，Br2，H2SO4，HClO4，NOSbF6及SbF5，还有还原剂Na，K，Li，及LiAlH4。优先选择的方法是将大量研细的聚合物置于溶于有机溶剂中的掺杂剂溶液里，因为该法能最大限度地控制聚合物与待掺入的精确量的掺杂剂的掺杂。掺杂方法对导电性的影响不大。表1给出了对掺杂〔Si(Pc)O〕n及NiPc并压成粉末状的样品的导电性测量结果。从表1中可以看到，有掺杂剂时可使导电性增加。本发明的润滑油组合物是由润滑剂与掺杂过的添加剂混合而制得的。适宜的比例是从90%到99%(此处所有百分比都是基于组合物总重量的重量百分比)的润滑剂以及从1%到10%的添加剂，而且优先选择的组成是从95%到97%的润滑剂以及从3%到5%的添加剂。如果使用过多的添加剂，则润滑组合物会粘合，而且使用过量的添加剂没有额外的好处。另一方面，如果使用太少的添加剂，轴承的寿命将不会有较大的延长。本发明的润滑油组合物可用于任何种类的滚动或轴颈轴承，包括球轴承、滚子轴承以及如线性轴承的其它种类的轴承。该组合物尤其适用于钢轴承，如52100钢轴承，以及不锈钢轴承，因为它们具有防腐蚀性且适宜在高温、高速下应用。此外，本组合物还可用于塑料轴承及陶瓷轴承，以及其它种类的轴承。该润滑油组合物特别适用于在氧化气氛中温度在130°F与600°F之间或者在真空或惰性气体环境中温度高于500°F条件下操作的轴承，因为正是在这些条件下本发明延长球、滚子或轴颈轴承寿命的优点最为显著。由于同样的原因，当轴承在DN(直径(毫米)与转速(rpm)的乘积)大于300，000的工况下操作时使用本发明的润滑油组合物也是有益的。本发明公开了一种可用作润滑剂添加剂以提高主轴承的运转与停工时间比的聚合酞菁复合物。优选的聚合酞菁复合物应是加以掺杂的，从而可得到一种导电性的润滑剂。表1用不同掺杂剂的〔Si(Pc)O〕n及Ni(Pc)的多晶形样品的导电性数据＊＊</tables>＊＊vanderpauw方法。权利要求1.一种润滑油组合物，其特征在于该组合物含有(a)从90%到99%(重量)的润滑剂；以及(b)从1%到10%(重量)的聚合有机金属酞菁复合物(包括其氮取代的类似物)以及掺杂剂。2.权利要求1的组合物，其特征在于掺杂剂是AsF5，I2，Br2，H2SO4，HClO4，NOSbF6，SbF5，Na，K，Li或LiAlH4。3.权利要求1或2的组合物，其特征在于复合金属离子是IVA族金属。4.权利要求3的组合物，其特征在于IVA族金属为硅、锗、锡或其混合物。5.权利要求1到4中任何一项的组合物，其特征在于该复合物具有下述通式式中，每个M独立地选自硅、锗及锡，R是一个二价有机基团，n从10到200。6.权利要求7的组合物，其特征在于每个R基团独立地选自式中每个R1或R2是有机或无机基团，独立地选自氢;酯基;碱金属;碱土金属;硫酸酯基;羧酸酯基;醇基;醚基;氨基;芳香族取代基如苯基、取代的苯基、苯氧基、枯基苯氧基、联苯基;磺酸酯基;或具有通式-SO2NHR3的磺酰胺基(此处R3可独立地选自氢、C6H4SO3H以及2-羟基-6磺基-1-萘基);氰酸酯基;卤代化合物;脂肪族取代基，包括含1到4个碳原子的烷基、叔丁基以及含1到4个碳原子的烯烃基;直链或支链的硝酸酯基;羧基;或含1到10个碳原子的环状取代基。7.权利要求6的组合物，其特征在于每个R1及R2均是氢。8.权利要求1到7中任何一项的组合物，其特征在于润滑剂为一种合成润滑剂。9.权利要求8的组合物，其特征在于润滑剂选自全氟醚，二酯类，聚硅氧烷类，聚苯醚类或其混合物。10.权利要求8的组合物，其特征在于润滑剂是一种全氟烷基乙醚的聚合物。11.权利要求1到7中任何一项的组合物，其特征在于润滑剂是一种石油基润滑剂。12.权利要求1到11中任何一项的组合物，其特征在于润滑剂量为从95%到97%(重量)而酞菁复合物量为从3%到5%(重量)。全文摘要一种润滑油组合物，其中润滑剂占90％到99％(重量)而一种聚合有机金屑酞菁复合物(包括其氮取代的类似物)占1％到5％，其中复合金属离子优先选择IVA族金属。该润滑油组合物通过对润滑轴承的润滑脂或油的改善而提高了机械运转与停工的时间比。酞菁由具有导电性的掺杂剂进行了掺杂从而能够除透平及大型驱动马达内部积累的电荷。文档编号C10M141/06GK1042732SQ8910853公开日1990年6月6日申请日期1989年11月16日优先权日1988年11月17日发明者戴维·约翰·鲍斯,玛丽·安尼·埃尔文,乔治·罗伯特·克莱卡瓦申请人:西屋电气公司