[发明专利]节能、暂时性剪切致稀硅氧烷润滑剂的使用方法

说明书

本公开整体涉及减小在高剪切条件下彼此相对移动的两个表面之间发生的膜摩擦的润滑剂组合物的用途。更具体地讲，本公开涉及包含具有烷基官能团、芳基官能团或它们的组合的聚硅氧烷基础油的润滑剂组合物的用途。

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。

目前可以得到范围从天然和石油衍生的烃(矿物油)到合成的烃基和有机硅基聚合物的多种润滑剂组合物。近几十年来对合成润滑剂的开发是对用于各种不同应用的润滑剂的流变性和摩擦学特性进行优化的共同努力的结果。已开发了许多称为硅烷(-Si-)、硅亚烷基化物(-Si-C-)、硅氮烷(-Si-N-)和硅氧烷(-Si-O-)的硅基聚合物以用于弹性体、涂料、表面改性剂、光致抗蚀剂分离膜和软性接触镜片。通常衍生于二氧化硅(例如，硅砂)的硅氧烷因其商业意义而已进行了最广泛的评估。

硅氧烷是具有硅-氧主链而不是通常存在于烃中的碳-碳主链的聚合物结构。Si-O键的强度(-460kJ/mol)超过了C-C键的强度(-348kJ/mol)。此外，硅氧烷分子比相应的烃更柔韧，因为它们相对于围绕主链结构的链旋转表现出更低的空间位阻。这种低空间位阻归因于多种因素，包括更长的Si-O键(0.164nm，相比之下C-C为0.153nm)，氧原子不受侧基的阻碍以及更大的Si-O-Si键角(约143°，相比之下C-C-C为约110°)。硅氧烷增强的柔韧性可实现增加的紧凑性、更低的熔融温度和更低的玻璃化转变温度。一般来讲，已知硅氧烷具有非凡的氧化稳定性、低本体粘度(和温度-粘度系数)、拒水性、生物惰性以及允许它们比常规烃更均匀地在表面上散开的相对低的表面张力。

硅氧烷通常衍生于硅与氯甲烷反应产生二甲基二氯硅烷，然后与水混合产生硅烷醇，再进行聚合。常规硅氧烷聚合物的一个例子是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。PDMS由交替的硅和氧原子的主链构成，其中甲基基团键合到硅原子。已知PDMS提供不良的界面润滑特性。然而，用其他基团诸如苯基基团来替换甲基基团可导致边界摩擦和磨损的减小。不幸的是，这样的替换还将导致在以足够的量使用时硅氧烷聚合物分子刚性的增加。例如，苯基基团替换了大量甲基基团的聚苯基甲基硅氧烷(PPMS)表现出增加的耐水性和氧化稳定性，但分子柔韧性降低。

发明内容

本公开整体提供聚硅氧烷基础油作为节能润滑剂在两个表面彼此相对移动时减少这两个表面之间的膜摩擦，以使得产生高剪切条件的用途。该高剪切条件定义为在约1,000秒^-1和约100,000,000秒^-1之间的剪切速率。聚硅氧烷基础油对应于以下结构式：

其中对R，和R’独立地选择，以使得R为具有1-3个之间碳原子的烷基基团；R’为具有6至20个之间碳原子的烷基或芳基基团；m为整数，并且n为整数或0，以使得25＜(m+n)＜500，并且m/(m+n)之比大于0.05且小于1.00。

根据本公开的一个方面，聚硅氧烷基础油中的R为甲基基团，R’为具有6-12个之间碳原子的烷基基团，并且(m+n)之和大于50且小于500，而m/(m+n)之比大于0.05且小于0.30。或者，聚硅氧烷基础油中的R为甲基基团，并且R’为辛基基团。

根据本公开的另一个方面，聚硅氧烷基础油中的R为甲基基团，R’为具有6-12个之间碳原子的芳基基团，(m+n)之和大于50且小于500，并且m/(m+n)之比大于0.75且小于1.00。或者，聚硅氧烷基础油中的R为甲基基团，并且R’为苯基基团。

根据本公开的另一个方面，聚硅氧烷基础油对应于以下结构式：

节能润滑剂也可以是所选的至少第一和第二聚硅氧烷基础油的组合或混合物，使得第一聚硅氧烷基础油中的R’为烷基基团，并且第二聚硅氧烷基础油中的R’为芳基基团。例如，第一和第二聚硅氧烷基础油可以由S(II)和S(lll)结构表示。