[发明专利]防磨损和防腐蚀提高的润滑油

说明书

本发明涉及润滑油组合物。更具体地，本发明涉及磷和硫含量降 低了的润滑油组合物，还提供了作为柴油发动机油，尤其是在重负荷 应用中的改进的润滑剂性能。

对环境的关心已经导致持续的努力来降低从压燃的(以柴油为燃 料的)和火花点燃的(以汽油为燃料的)内燃机中排放一氧化碳(CO)、 烃和氮氧化物(NO_x)。已经持续努力来降低从压燃内燃柴油机排放的 微粒。为了达到客车、其它车辆、和重载机械的当代排放标准，原始 设备制造商(OEM)已经应用废气后处理设备。这类废气后处理设备包 括但不限于催化转化器和/或微粒捕集器。

催化转化器一般含有一种或多种氧化催化剂、NO_x存储催化剂和/ 或NH₃还原催化剂。含于那里的催化剂通常包含催化金属例如铂和金 属氧化物的组合。催化转化器安装在废气系统中，例如汽车的废气管 道中，以将有毒气体转化为无毒气体。在应对全球变暖和其它环境损 害上，催化转化器的应用被认为是必不可少的。然而，作为与某些元 素或化合物尤其是磷化合物接触的结果，该催化剂会中毒并呈现较差 的活性，如果不是无用的话。在许多将磷化合物引入废气的途径中， 一种是含磷润滑油添加剂的分解。含磷润滑油添加剂的实例包括二烷 基二硫代磷酸锌等。从性能和成本-效率立场来看，在润滑油组合物 中，二烷基二硫代磷酸锌是最有效的和最常用的抗氧剂和抗磨添加剂。 尽管它们是有效的抗氧剂和抗磨添加剂，它们导入发动机中的磷、硫 和灰份与催化剂反应并可缩短催化转化器的寿命。还原催化剂易于被 废气中的高含量的硫和硫化合物破坏，这些硫和硫化合物由用来调和 润滑剂的基础油和含硫的润滑油添加剂的分解而导入。含硫的润滑油 添加剂的实例包括但不限于磺酸镁和其它硫酸盐化的或磺酸盐化的清 净剂。

微粒捕集器通常被安装在废气系统中，尤其在柴油机中，以防止 炭黑颗粒或非常细的冷凝物颗粒或它们的团聚物(即，“柴油灰”) 被释放到环境中。柴油灰除了污染空气、水和其它环境元素外，还被 认为是致癌物质。然而，这些捕集器可被金属灰所堵塞，所述金属灰 是含金属的润滑油添加剂，包括普通的产生灰份的清净剂添加剂，的 分解产物。

为了确保后处理设备的长寿命，希望鉴别对这些设备施加最小负 面影响的润滑油添加剂。为此目的，OEM通常设定用于“新保养填充” 和“首次填充”润滑剂的各种硫和/或磷最大极限。例如，当用于轻载 客车内燃机中时，通常要求硫含量为0.30wt％或低于0.30wt％，和磷 含量为0.08wt％或低于0.08wt％。然而，当润滑组合物用于重载内燃 机中时，最大硫、磷和/或硫酸盐化的灰份含量可以不同。例如，在那 些重载发动机中，最大磷含量可高达0.2wt％，和最大硫含量可高达 0.5wt％。

增强排放兼容性的努力不应该掩盖提供足够的润滑剂性能的需 要。汽车火花点燃和柴油机具有气门机构系统，包括阀门、凸轮和摇 杆臂，它们都必须被润滑并防止磨损。而且，发动机油必须提供充分 的清净性以确保发动机清洁和抑制沉积物的产生，所述沉积物是烃燃 料的不能燃烧的物质和不能完全燃烧的物质和发动机油的变质产物。

如以上所讨论的，保持催化转化器的完整性的需要已经导致使用 含较少的磷酸盐和磷的添加剂。然而，清净剂(其一般为金属磺酸盐 清净剂)的使用通常是不可避免的，因为持续需要中和氧化衍生的酸 和将极性的氧化残留物悬浮在润滑剂中。然而，这些清净剂有助于在 废气中产生硫或硫化合物。事实上，在大多数当前的环境标准下所许 可的灰份的量可通过比实现足够的清净性性能所需要的量少得多的金 属磺酸盐清净剂来超过。降低清净剂过碱化程度可降低所产生的灰份 的含量，但也降低了润滑剂组合物的酸中和能力，潜在地导致发动机 活塞和其它部件的酸腐蚀。

因此，有利的是鉴别出这样的发动机油添加剂，其不仅通过使催 化转化器和微粒捕集器有效地降低污染物而促进更清洁的环境，而且 通过例如降低发动机中的磨损和摩擦来改进发动机性能。因此，显然 需要折衷的或新的方法，以此方法既可达到环境保护标准又可满足发 动机润滑的需要。

用于低磷和低硫应用的所希望的润滑剂必须还展示最小程度的抗 磨损性和抗腐蚀性益处。但已经观察到当润滑油组合物中的磷含量降 低时，往往抗磨损性、抗腐蚀性或甚至抗氧化性能随之降低。为了弥 补在抗磨损性和/或抗腐蚀能力方面的这种损失，已经发现某些含硼化 合物提供抗磨损性和抗腐蚀性以及极压益处。