[发明专利]机油共混物和通过改变钢的塑性响应而降低钢材磨损和消除机油中的ZDDP的方法

说明书

用于适当润滑发动机部件并有利地改变所述发动机部件的塑性响应的环境改善的机油共混物及相关方法，所述共混物不含有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和二硫代磷酸锌(ZDTP)，其包含：选自于由I类、II类、III类、IV类和V类机油所组成的机油组中的机油；包含α‑烯烃和加氢异构化的氢化处理的重度加氢裂化基础油的机油添加剂；从机油的化学组分中省略掉的ZDDP；和从机油的化学组分中省略掉的ZDTP。

相关申请的交叉索引

本申请要求享有2015年4月29日提交的待决US申请14/699,924的优先权，该申请又要求享有于2015年1月29日提交的待决临时申请US 62/109,172的权益。该申请还要求享有2016年1月28日提交的待决临时申请US 62/287,942的权益。上述内容通过引用整体并入本申请。

背景技术

本发明的领域涉及用于显著降低钢-钢磨损，并同时消除对机油中对作为抗磨损组分的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的需要的最新技术。本发明的组合物已被证明可以改变钢的塑性响应，同时对由于摩擦而磨损的表面的化学反应性产生积极的影响。具体而言，基于US 62/109,172中所详述的摩擦学试验，发动机盘的磨损轨迹的光谱分析显示，未检测到可能来自所述油中的ZDDP的化学元素如P、S、Mn、Zn。这表明该组合物抑制了ZDDP的反应，并使其在降低磨损方面不再是必须的。

这是重要的，因为目前多个州和国家有消除或显著降低对机油中ZDDP的需求的运动。美国环保人士游说州和联邦各部门立法这样的禁令。不幸的是，政府一直不愿意发布或执行这种禁令，直到可以得到具有成本效益的替代品，其可以具有与ZDDP相同或更好的抗磨损性能的结果，同时消除对ZDDP本身的需求。

事实上，在目前使用的机油中普遍添加有两种类型的硫代磷酸锌：二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP-proper)和/或二硫代磷酸锌(通常缩写为ZDTP)。除非另有说明，当在本公开中使用缩写ZDDP时，其是指它们中的任一个，有或没有二烷基。具体而言，本发明的组合物不再需要任何ZDDP-proper或ZDTP用于机油中。

汽车工业在早期更简单。发动机轴承由软锡/铜/锑合金制成，通常称为巴氏合金(babbitt)。这种合金在化学上相对惰性，并且具有吸收少量外来颗粒物质的能力。但是，随着发动机功率的增加，巴氏合金表面被证明不足以承受在这些表面上的负载的增加。

因此，出现了对较硬轴承的需求，并且开发了新型镉/银、镉/镍、和铜/铅结构的轴承。这种轴承要强得多，但不像巴氏合金那样具有化学惰性，可能被因油氧化所产生的酸所侵蚀。这些新的轴承不能将诸如碳、砂砾和磨损杂质等异物吸收到轴承材料中，因此改进了的油过滤并将其用于车辆中以降低过早磨损。

此外，开发了轴承腐蚀抑制剂、抗磨剂和酸抑制剂化合物以保护这些新的轴承。需要保护轴承免受腐蚀和机械磨损，许多这些化合物都具有这两种功能。针对诸如硫化精油、有机磷酸盐、二硫代碳酸盐和二硫代磷酸盐的化合物进行了实验以降低过早的磨损。在1941年，Lubrizol开发了作为ZDDP最常用形式的二烷基二硫代磷酸锌，并将其引入到市场。

最初，ZDDP以小于0.3体积％的低浓度被添加到机油中作为轴承钝化剂，其定义为处理或涂覆金属以降低其表面的化学反应性。另外，还发现ZDDP是非常有效的抗磨损剂；一种用于诸如凸轮轴和气门挺杆或挺杆的重载钢-钢滑动机制的真正极端压力(EP)的添加剂。在这些年中，关于ZDDP对环境的影响几乎没有任何关注。

多年来，这些ZDDP添加剂一直提供了足够的耐磨损服务，从早期的汽油和柴油非洗涤剂机油开始，直到现在为止。半个多世纪以前的柴油发动机通常以较低的速度运行并且构造更加厚重，其并没有表现出同样的磨损问题。但在汽油发动机中，由于发动机转速较高，气门机构受应力更大，这些添加剂在减少磨损方面起到过并持续起着重要的作用。