[发明专利]高粘度润滑剂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及可以用于许多应用，特别是就在汽车和机械工业中的齿轮、变速器和/或轴应用而言的润滑剂组合物。

发明背景

润滑剂组合物以及尤其是齿轮和轴润滑液的重要功能是对装配它的设备的使用寿命提供高度可靠性和耐久性。一般而言，润滑油以及尤其是齿轮和轴用润滑剂为了在商业上成功通常必须满足较多的性能标准。例如，通常要求商业上成功的轴用润滑剂具有高度的氧化稳定性、相容性、剪切稳定性、防腐性或耐蚀性、磨耗保护、可替换性(shiftability)和长的换油期(extended drain)。除此以外，希望高粘度润滑剂组合物满足低温性能要求。这些性能代表一组难以实现的性能标准。

齿轮润滑剂组合物被the American Petroleum Institute(“API”)使用“GL”评级分类。这些分类被细分成六类。最低评级，API GL-1对用于轻型条件的油分类，该油由基础油构成且不含添加剂。最高评级，API GL-6对用于非常重型条件，如高速滑移和显著冲击负载的油分类，该油含有至多10%高性能抗磨添加剂。然而，不再使用API GL-6等级，因为认为API GL-5等级将满足大多数苛刻要求。满足API GL-5性能要求的润滑剂组合物通常用于例如轴显著平移的准双曲面齿轮中。

润滑组合物的粘度-温度相互关系是在对特定应用选择润滑剂时要考虑的另一重要标准。常用作单一和多级润滑剂的基本组分的矿物油呈现粘度随温度变化而较大地变化。呈现粘度随温度较大变化的流体具有低粘度指数。The Society of Automotive Engineers(“SAE”)出版物SAE J306描述了轴和齿轮润滑剂组合物的粘度规格。该分类基于在高温和低温下测量的润滑剂粘度。高温运动粘度值根据ASTM D445测定，结果以厘沲(cSt)记录。低温粘度值根据ASTM D 2983测定，结果以厘泊(cP)记录。这两种粘度单位按如下在方程1中关联：

(cP/(密度，g/cm³))=cSt    (方程1)

下表1总结了对轴和齿轮润滑剂组合物规格的高温和低温要求。

表1

这些SAE标准意欲由设备制造商用于限定和推荐汽车齿轮、轴和手动变速器润滑剂，由售油商用于标记该类润滑剂的粘度以及由用户用于遵循他们自己的手册推荐。

润滑剂组合物的粘度可以以两种方式定义：(1)基于其运动粘度；或(2)基于其表观(Brookfield)粘度。运动粘度定义为润滑剂组合物由于重力原因而对流动和剪切的抵抗性。表观粘度涉及润滑剂组合物由于内摩擦而对流动和剪切的抵抗性。

高温粘度与该流体的流体动力润滑特性相关。一些润滑剂组合物可以含有已知为粘度改性剂或粘度指数改进剂的高分子量聚合物，它们用于提高流体的粘度。然而，这些聚合物在使用过程中可能剪切成更低分子量，从而得到比该新流体具有更低粘度的流体。低温粘度要求与该流体在低环境温度条件下流动并对关键部件提供足够润滑的能力相关。

满足SAE粘度等级75W-110的润滑组合物是已知的。例如，EP 1191090公开了包含(a)约40-70重量%矿物油，(b)约2-20重量%乙烯基芳烃-二烯共聚物、烯烃共聚物及其混合物，(c)约2-20重量%高粘度聚α-烯烃，以及(d)约3-20重量%齿轮添加剂包的润滑组合物。

然而申请人认识到尽管已经生产了大量在使用该类润滑剂组合物时具有各种所需性能的润滑剂组合物，仍需要包含API III类矿物基础油的润滑剂组合物，所述基础油提供满足低温性能要求的改进高粘度润滑剂组合物。当要求齿轮油的可接受性能时，还高度希望该类润滑剂组合物应低成本且容易生产。因此，本领域需要一种满足这些工业标准且进一步提供可以容易地生产的成本有效替代物的润滑剂组合物，尤其是分类为满足GL-5性能要求的SAE 75W-110且在-40℃下表观粘度小于约150,000cP的润滑剂组合物。

发明概述

申请人已经开发了改进的润滑剂组合物，并且在许多实施方案中开发了满足上述标准的较高程度性能的润滑剂组合物。本文所用术语“润滑剂组合物”以其最宽意义使用以包括用于涉及部件的金属/金属接触的应用中的流体组合物，其中该流体的至少一种功能是抑制或降低部件之间的摩擦。因此，本文所用术语“润滑剂组合物”包括齿轮油、轴用油等。