用于机动车齿轮的润滑组合物

发明领域

[0001]本发明属于润滑流体和油领域。更特别地，本发明涉及含 第IV和第V组基本油料的非常高粘度指数的润滑流体和成品齿轮润滑 剂的用途与制备。

发明背景

[0002]通过合成低聚烃流体改进天然矿物油基润滑剂的性能的努 力至少50年来已成为石油工业的重要研究和开发主题，并导致相对时 间近的许多合成润滑剂的市场引入。关于润滑剂的性能改进，在合成 润滑剂上的工业研究努力的推进方向是在宽的温度范围内显示出有用 粘度，即改进的粘度指数，同时还显示出润滑性、热和氧化稳定性以 及相当于或好于矿物油倾点的流体。

[0003]当选择用于特定应用的润滑剂时，润滑油的粘度-温度关 系是必须考虑的关键标准之一。常常用作单一和多等级润滑剂的矿物 油随温度变化显示出相对大的粘度变化。随温度变化显示出这种相对 大粘度变化的流体据说具有低的粘度指数。粘度指数(VI)是经验值， 它表示在给定的温度范围内油的粘度的变化速度。例如高VI的油在升 温下变稀慢于低VI的油。VI评定的优点是它将温度的影响压缩为单 一值。常见的烷属烃矿物油的粘度指数通常为约100地数值。根据ASTM 方法D2270-93[1998]，测定粘度指数，其中VI涉及使用ASTM方法 D445-01，在40℃和100℃下测量的运动粘度。这两种方法全部在此通 过参考引入。

[0004]美国石油协会定义了5组基本油料。第I、II和III组是 根据它们含有的饱和物和硫的含量以及根据它们的粘度指数分类的矿 物油。第I组基本油料是溶剂精制的矿物油。它们含有较少的饱和物 和更多的硫且具有较低的粘度指数。它们确定润滑剂性能的低等级。 第I组油料的生产最不昂贵，和它们常常占所有基本油料的约75％。 这些包括大批量的“常规”的基本油料。

[0005]第II和III组是加氢处理的矿物油。第III组油具有比第 II组油高的粘度指数。第II和III组油料具有较好的热与氧化稳定 性。异脱蜡(isodewaxed)油也属于第II和III组。异脱蜡除去这些矿 物油中大部分的蜡，这大大地改进其低温性能。第II和III组油料占 所有基本油料的约20％。

[0006]第II组油料可以是“常规”或“非常规”的。一般来说， “非常规”的基本油料是具有不同寻常高的粘度指数和不同寻常低的 挥发性的矿物油。低苛刻程度的加氢处理和溶剂精制的第II组矿物基 本油料是“常规”的。与第I组油相比，苛刻度加氢处理第II和III 组油提供较低的挥发性，和当合适地添加(additized)时，提供较大 的热和氧化稳定性与较低的倾点。

[0007]第IV组由聚α烯烃组成。与第II和III组油相比，第IV 组基本油料在较少地依赖添加剂的情况下提供优异的挥发性、热稳定 性、氧化稳定性和倾点特征。目前，第IV组油料，PAO，占基本油市 场的约3％。第V组包括不包括在第I、II、III和IV组内的所有其 它的基本油料。酯类是第V组基本油料。

[0008]聚α烯烃(“PAO”)包括由直链α-烯烃催化低聚(聚合成低 分子量产物)而制造的一组烃，所述直链α-烯烃的范围典型地为1-辛 烯到1-十二碳烯，其中1-癸烯是优选的材料，但也可使用较低的烯烃 如乙烯和丙烯的聚合物，其中包括乙烯与高级烯烃的共聚物，正如在 美国专利4956122和其中参考的专利中所述。PAO产品在润滑油市场 中实现了其重要性。

[0009]典型地生产的PAO产品可获得宽范围的粘度，从在100℃ 下约2cSt的低粘度、高度流动的流体变化到粘度在100℃下超过 100cSt的较高分子量的粘性物质。PAO通常根据在100℃下其大致的 运动粘度(KV)来分类。通过测量在重力作用下一定体积的液体流过给 定距离所花的时间，从而测定液体的运动粘度。然后通过所测量的运 动粘度乘以液体的密度，获得动态粘度。运动粘度的单位为1m2/s，通 常转化成cSt或厘沲(1cSt＝10-6m2/s)，其中1cSt是在20℃下水的粘 度。

[0010]可通过在催化剂，例如AlCl3、BF3或BF3络合物存在下， 聚合烯烃原料来生产PAO。例如在下述专利中公开了PAO的生产方法： 美国专利3149178、3382291、3742082、3769363、3780128、4172855 和4956122，它们全部在此通过参考引入。同样在Lubrication Fundamentals，J.G.PAO Wills，Marcel Dekker Inc.(New York，1980) 中讨论了PAO。在聚合之后，氢化PAO润滑剂类产品，以便降低残留 的不饱和度。在这一反应过程中，残留的不饱和度含量通常下降大于 90％。

[0011]一般来说，烃和尤其合成PAO因其优于矿物基润滑剂，因 此在润滑剂领域具有广泛的接受度且是商业成功的。就润滑性能的改 进来说，在合成润滑剂上的工业研究尝试已导致在宽的温度范围内显 示出有用的粘度，即改进的粘度指数，同时还显示出润滑性、热和氧 化稳定性以及倾点等于或好于矿物油的PAO流体。这些相对新的合成 润滑剂降低机械摩擦，提高在全程机械负载下的机械效率，且与矿物 油相比，在较宽的操作条件下确实如此。

[0012]根据润滑剂领域的常见做法，共混PAO与各种添加剂，例 如功能化学品、低聚物和聚合物以及其它合成与矿物油基润滑剂，以 赋予或改进应用，例如发动机润滑剂、水力流体、齿轮润滑剂等所需 的润滑剂性能。在Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，第15卷，第463-517页中描述了共混物及其添 加剂组分，在此全部通过参考引入。

[0013]在共混物配方中的特定目标是，通过添加VI改进剂，提高 粘度指数，所述VI改进剂典型地为高分子量合成有机分子。这种添加 剂常常由聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯和聚烷基苯乙烯生产，且使用的 分子量范围为约45000-约1700000。这些VI改进剂尽管在改进粘度 指数方面有效，但发现不足的是，使得它们可用作VI改进剂的高分子 量的特殊性能在实际的应用过程中还使得共混物剪切稳定性不良的缺 点。临时剪切来自于与高分子量聚合物溶液有关的非牛顿测粘，且因 在高剪切速度下聚合物链随剪切场的排列而引起，其结果是粘度降低。 降低的粘度减少与粘稠油有关的磨损保护。相反，牛顿流体保持其粘 度，而与剪切速度无关。这种剪切稳定性的不足急剧地降低许多VI 改进剂添加剂可用的应用范围。因此，润滑剂领域的工作者继续研究 具有高粘度指数的更好的润滑剂共混物。

[0014]目前的市场状况非常有利于提供较低的操作温度、增加的 操作效率和增加的硬件耐用性的润滑剂组合物。随着较长的轮轴和变 速器油变化时间间隔(约250000-500000里)的出现，显然耐用性同样 成为问题。因此，通过提供制备性能优于现有技术配方且不具有目前 可商购的润滑剂中出现的缺陷或者缺陷大大地下降的多等级机动车齿 轮润滑剂和润滑流体，本发明满足了这些需求。

发明概述

[0015]本发明包括新型的润滑组合物、机动车齿轮润滑组合物和 可用于制备成品机动车齿轮润滑剂的流体。本发明的新型润滑组合物 包括与较低粘度酯共混的高粘度PAO，其中最终的共混物的粘度指数 大于或等于200。在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物包括 大量与较低粘度酯共混的高粘度PAO的共混物，其中最终的共混物的 粘度指数大于或等于200。高粘度PAO与较低粘度的酯的共混物当存 在时，通常占全部组合物重量约70％或更大含量的主要量，优选占全 部组合物重量的约80％，和更优选约90％或更大。

[0016]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物包括成品齿 轮油。

[0017]在另一实施方案中，本发明包括制备具有此处所述性能的 润滑组合物的方法，该方法包括共混高粘度的PAO与较低粘度的酯， 其中最终的共混物的粘度指数大于或等于200。

[0018]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物包括：与粘 度在100℃下小于或等于2.0cSt的较低粘度的酯共混的粘度在100℃ 下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt的高粘度PAO， 其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数 大于或等于200。

[0019]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt的较低粘度的酯共混的 粘度在100℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt 的高粘度PAO，其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共 混物的粘度指数大于或等于200。

[0020]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：组分(A)与(B)的共混物，其中：组分(A)包括(i)粘度在100 ℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt且(ii)粘度 指数大于或等于100的高粘度PAO；和组分(B)包括粘度在100℃下小 于或等于2.0cSt的较低粘度的酯，其中组分(A)与组分(B)的最终共混 物的粘度指数大于或等于200。

[0021]在另一实施方案中，本发明包括制备润滑组合物的方法， 该方法包括共混粘度在100℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或 等于1000cSt的高粘度PAO与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt的较 低粘度的酯，其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混 物的粘度指数大于或等于200。

[0022]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与较低粘度的酯共混的粘度在100℃下大于或等于40cSt且 在100℃下小于或等于1000cSt的高粘度PAO的主要量的共混物，其 中所述较低粘度的酯粘度在100℃下小于或等于2.0cSt，其中所述高 粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于 200。

[0023]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt的较低粘度的酯共混的 粘度在100℃下大于或等于100cSt且在100℃下小于或等于300cSt 的高粘度PAO，其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共 混物的粘度指数大于或等于200。

发明描述

[0028]本发明包括在制备成品齿轮润滑剂和机动车齿轮润滑剂中 可用的新型润滑组合物。本发明的新型润滑组合物包括与较低粘度酯 共混的高粘度的PAO，其中高粘度的PAO与较低粘度的酯的最终共混 物的粘度指数大于或等于200。在另一实施方案中，本发明的新型润 滑组合物包括与较低粘度酯共混的高粘度的PAO的主要量共混物，其 中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大 于或等于200。高粘度的PAO与较低粘度的酯的共混物当存在时，通 常以主要量存在，其用量为全部组合物重量的约70％或更大，优选全 部组合物重量的约80％或更大，和更优选全部组合物重量的90％或更 大。本发明的组合物对永久剪切显示出非常高的稳定性，和由于其牛 顿性质，因此很少(如果有的话)有临时剪切，从而维持合适的磨损保 护所要求的粘度。

[0029]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物包括：与粘 度在100℃下小于或等于2.0cSt的较低粘度的酯共混的粘度在100℃ 下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt的高粘度PAO， 其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数 大于或等于200。

[0030]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度 PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt。在本发明的新型润滑组合 物的另一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100℃下小于或等于 300cSt。在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度PAO 的粘度在100℃下大于或等于100cSt且在100℃下小于或等于 300cSt。

[0031]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度 PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt。在本发明的新型润滑组合 物的另一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100℃下小于或等于 200cSt。在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度PAO 的粘度在100℃下大于或等于100cSt且在100℃下小于或等于 200cSt。

[0032]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，较低粘度 的酯的粘度在100℃下小于或等于2.0cSt。在本发明的新型润滑组合 物的另一实施方案中，较低粘度的酯的粘度在100℃下小于或等于 1.5cSt。在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，较低粘度的 酯的粘度在100℃下大于或等于1.0cSt且在100℃下小于或等于 2.0cSt。

[0033]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度的 PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于200。在本发 明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度的PAO与较低粘度的 酯的最终共混物的粘度指数大于或等于220。在本发明的新型润滑组 合物的另一实施方案中，高粘度的PAO与较低粘度的酯的最终共混物 的粘度指数大于或等于240。在本发明的新型润滑组合物的另一实施 方案中，高粘度的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于 或等于260。在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度 的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于280。

[0034]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，该高粘度 的PAO与该较低粘度的酯构成基本油料。

[0035]在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，高粘度的 PAO占全部组合物重量约10％-约90％的用量。在本发明的新型润滑 组合物的另一实施方案中，较低粘度的酯占全部润滑组合物重量的30 ％-约90％。在本发明的新型润滑组合物的另一实施方案中，较低粘 度的酯占全部润滑组合物重量的50％-约70％。在本发明的新型润滑 组合物的另一实施方案中，较低粘度的酯占全部润滑组合物重量的60 ％-约70％。

[0036]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物进一步包括 一种或多种下述物质：增稠剂、抗氧化剂、抑制剂包(package)和/或 防锈剂；和/或进一步包括一种或多种下述物质：分散剂、洗涤剂、摩 擦改性剂、牵引力改进(traction improving)添加剂、破乳剂、消 泡剂、生团(染料)和/或混浊抑制剂。

[0037]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物构成成品齿 轮油。在本发明的齿轮油的另一实施方案中，与较低粘度酯共混的高 粘度的PAO的共混物占所述成品齿轮油的主要量。

[0038]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物进一步包括 特压保护和耐磨添加剂。

[0039]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物包括自动变 速器流体、人工变速器流体、变速差速器(transaxle)润滑剂、齿轮 润滑剂、开式齿轮润滑剂、闭式齿轮润滑剂和/或牵引器润滑剂。

[0040]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物构成包括至 少一部分自动变速器、人工变速器、变速差速器、齿轮、开式齿轮、 闭式齿轮和/或牵引器的接触表面。

[0041]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt的较低粘度的酯共混的 粘度在100℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt 的高粘度PAO，其中所述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共 混物的粘度指数大于或等于200。

[0042]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，高粘度PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt。在本发明的新 型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100 ℃下小于或等于300cSt。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另 一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt且在 100℃下小于或等于300cSt。

[0043]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，高粘度PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt。在本发明的新 型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100 ℃下小于或等于200cSt。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另 一实施方案中，高粘度PAO的粘度在100℃下大于或等于100cSt且在 100℃下小于或等于200cSt。

[0044]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，较低粘度的酯的粘度在100℃下小于或等于2.0cSt。在本发明的 新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，较低粘度的酯的粘度 在100℃下小于或等于1.5cSt。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合 物的另一实施方案中，较低粘度的酯的粘度在100℃下大于或等于 1.5cSt且在100℃下小于或等于2.0cSt。在本发明的新型机动车齿轮 润滑组合物的另一实施方案中，较低粘度的流体的粘度在100℃下大 于或等于1.0cSt且在100℃下小于或等于2.0cSt。

[0045]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，高粘度的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等 于200。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中， 高粘度的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于 220。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，高粘 度的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于240。 在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，高粘度的 PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于260。在本发 明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，该高粘度的PAO 与该较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于280。在本发 明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，该高粘度的PAO 与该较低粘度的酯构成基本油料。

[0046]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，高粘度的PAO占全部组合物重量约10％-约90％的用量。在本发 明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，较低粘度的流体 包括全部组合物重量30％-约90％的合成烃。在另一实施方案中，本 发明的新型机动车齿轮润滑组合物进一步包括全部组合物重量50％ -约70％的酯。

[0047]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 进一步包括一种或多种下述物质：增稠剂、抗氧化剂、抑制剂包和/ 或防锈剂；和/或进一步包括一种或多种下述物质：分散剂、洗涤剂、 摩擦改性剂、牵引力改进添加剂、破乳剂、消泡剂、生团(染料)和/ 或混浊抑制剂。

[0048]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 构成成品齿轮油。在本发明的所述成品齿轮油的另一实施方案中，与 较低粘度的酯共混的高粘度的PAO的共混物占所述成品齿轮油的主要 量。

[0049]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 进一步包括特压保护和耐磨添加剂。

[0050]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 包括自动变速器流体、人工变速器流体、变速差速器润滑剂、齿轮润 滑剂、开式齿轮润滑剂、闭式齿轮润滑剂和/或牵引器润滑剂。

[0051]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 构成包括至少一部分自动变速器、人工变速器、变速差速器、齿轮、 开式齿轮、闭式齿轮和/或牵引器的接触表面。

[0052]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：组分(A)与(B)的共混物，其中：组分(A)包括(i)粘度在100 ℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt和(ii)粘度 指数大于或等于40的高粘度PAO；和组分(B)包括粘度在100℃下小于 或等于2.0cSt的较低粘度的酯，其中组分(A)与组分(B)的最终共混物 的粘度指数大于或等于200。

[0053]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，组分(A)与(B)的最终共混物的粘度指数大于或等于220。在本发 明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案中，组分(A)与(B)的 最终共混物的粘度指数大于或等于240。在本发明的新型机动车齿轮 润滑组合物的另一实施方案中，组分(A)与(B)的最终共混物的粘度指 数大于或等于260。在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实 施方案中，组分(A)与(B)的最终共混物的粘度指数大于或等于280。

[0054]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，组分(A)与组分(B)构成基本油料。

[0055]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 进一步包含全部组合物重量30％至约90％的酯。在另一实施方案中，本 发明的新型机动车齿轮润滑组合物包括进一步包括全部组合物重量 50％-约70％的酯。在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润 滑组合物包括进一步包括全部组合物重量60％-约70％的酯。

[0056]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物的另一实施方案 中，组分(A)包括用量为全部组合物重量约10％-约90％的聚α-烯 烃。

[0057]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 进一步包括一种或多种下述物质：增稠剂、抗氧化剂、抑制剂包和/ 或防锈剂；和/或进一步包括一种或多种下述物质：分散剂、洗涤剂、 摩擦改性剂、牵引力改进添加剂、破乳剂、消泡剂、生团(染料)和/ 或混浊抑制剂。

[0058]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 构成成品齿轮油。

[0059]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 进一步包括特压保护和耐磨添加剂。

[0060]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 包括自动变速器流体、人工变速器流体、变速差速器润滑剂、齿轮润 滑剂、闭式齿轮润滑剂、闭式齿轮润滑剂和/或牵引器润滑剂。

[0061]在另一实施方案中，本发明的新型机动车齿轮润滑组合物 构成包括至少一部分自动变速器、人工变速器、变速差速器、齿轮、 开式齿轮、闭式齿轮和/或牵引器的接触表面。

[0062]在另一实施方案中，本发明包括制备润滑组合物的方法， 该方法包括共混粘度在100℃下大于或等于40cSt且在100℃下小于或 等于1000cSt的高粘度PAO与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt的较 低粘度的酯，其中所述PAO与所述酯的最终共混物的粘度指数大于或 等于200。

[0063]在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，高粘 度的PAO的粘度指数为100或更大。

[0064]在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，所述 高粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等 于220。在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，所述高 粘度的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于 240。在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，所述高粘度 的PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于260。 在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，所述高粘度的 PAO与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于280。

[0065]在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，该高 粘度的PAO与该较低粘度的酯构成基本油料。

[0066]在制备本发明润滑组合物的方法的另一实施方案中，与较 低粘度的酯共混的高粘度的PAO的共混物占润滑组合物的主要量。

[0067]在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法还包括 添加全部组合物重量30％-约70％的酯的步骤。在另一实施方案中， 制备本发明润滑组合物的方法进一步包括添加全部组合物重量50％ -约70％的酯的步骤。在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的 方法进一步包括添加全部组合物重量60％-约70％的酯的步骤。在另 一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法进一步包括添加全部组 合物重量50％的酯的步骤。

[0068]在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法进一步 包括添加一种或多种下述物质的步骤：增稠剂、抗氧化剂、抑制剂包 和/或防锈剂；和/或进一步包括添加一种或多种下述物质的步骤：分 散剂、洗涤剂、摩擦改性剂、牵引力改进添加剂、破乳剂、消泡剂、 生团(染料)和/或混浊抑制剂。

[0069]在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法进一步 包括添加特压保护和耐磨添加剂的步骤。

[0070]在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法的产品 包括自动变速器流体、人工变速器流体、变速差速器润滑剂、齿轮润 滑剂、开式齿轮润滑剂、闭式齿轮润滑剂和/或牵引器润滑剂。

[0071]在另一实施方案中，制备本发明润滑组合物的方法的产品 构成包括至少一部分自动变速器、人工变速器、变速差速器、齿轮、 开式齿轮、闭式齿轮和/或牵引器的接触表面。

[0072]在另一实施方案中，本发明包括制备润滑组合物的前述方 法的产品。

[0073]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与较低粘度的酯共混的高粘度的PAO的主要量的共混物，其 中所述高粘度的PAO的粘度在100℃下大于或等于40cSt且在100℃下 小于或等于1000cSt，所述较低粘度的酯的粘度在100℃下小于或等于 2.0cSt，其中所述高粘度的流体与所述较低粘度的流体的最终共混物 的粘度指数大于或等于200。

[0074]在本发明的新型机动车齿轮润滑组合物(其包括与较低粘 度的酯共混的高粘度的PAO的主要量的共混物)的另一实施方案中，所 述高粘度的PAO与所述较低粘度的酯构成基本油料。

[0075]在另一实施方案中，本发明包括机动车齿轮润滑组合物， 其包括：与粘度在100℃下小于或等于2.0cSt且在100℃下大于或等 于1.5cSt的较低粘度的酯共混的粘度在100℃下大于或等于100cSt 且在100℃下小于或等于300cSt的高粘度PAO，其中所述高粘度的PAO 与所述较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于200。

[0076]本发明的优选实施方案包括与粘度在100℃下小于或等于 2.0cSt，更优选在100℃下小于或等于2.0cSt且在100℃下大于或等 于1.5cSt，最优选在100℃下小于或等于2.0cSt且在100℃下大于或 等于1.0cSt的较低粘度的酯共混的粘度在100℃下大于或等于40cSt 且在100℃下小于或等于1000cSt，更优选在100℃下大于或等于 100cSt且在100℃下小于或等于300cSt，最优选在100℃下大于或等 于100cSt且在100℃下小于或等于200cSt的高粘度PAO，其中高粘度 的PAO与较低粘度的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于200，更 优选大于或等于220，更优选大于或等于240，更优选大于或等于260， 更优选大于或等于280。

[0077]在本发明的优选实施方案中，新型的机动车齿轮润滑组合 物包括：(i)与较低粘度的酯共混的粘度在100℃下大于或等于40cSt， 更优选大于或等于100cSt，和更优选大于或等于150cSt，和在100℃ 下小于或等于1000cSt的高粘度PAO的主要量(全部组合物重量的约 70％或更大，优选约90％或更大)的共混物，其中所述较低粘度的酯 的粘度在100℃下小于或等于2.0cSt，其中高粘度的PAO与较低粘度 的酯的最终共混物的粘度指数大于或等于200，更优选大于或等于 220；和(ii)少量特压和耐磨添加剂。

流体

[0078]适合于本发明的高粘度的PAO是粘度在100℃下大于或等 于40cSt且在100℃下小于或等于1000cSt，优选在100℃下大于或等 于100cSt且在100℃下小于或等于300cSt，更优选在100℃下大于或 等于100cSt且在100℃下小于或等于200cSt，和甚至更优选在100℃ 下大于或等于150cSt且在100℃下小于或等于200cSt的PAO。适合于 本发明的较低粘度的酯是粘度在100℃下小于或等于2.0cSt，在100 ℃下小于或等于1.5cSt，更优选在100℃下小于或等于1.0cSt的酯。 以下讨论合适的高粘度的PAO与较低粘度的酯的实例。

聚α-烯烃(“PAO”)

[0079]适合于本发明的高粘度PAO的聚α-烯烃包括已知的PAO 材料，其典型地包括α-烯烃的相对低分子量的氢化聚合物或低聚物。 α-烯烃包括，但不限于，C2-约C32α-烯烃，其中优选C8-约C16α- 烯烃，例如，1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯和类似物。优选的聚α- 烯烃是聚-1-辛烯、聚-1-癸烯和聚-1-十二碳烯，但范围为C14-C18的 高级烯烃的二聚体提供低粘度的基本油料。

[0080]在聚合催化剂，例如弗瑞德-克来福特催化剂，其中包括， 例如三氯化铝、或与水的络合物，醇，例如乙醇、 丙醇或丁醇，羧酸或酯，例如乙酸乙酯或丙酸乙酯存在下，通过聚合 α-烯烃可方便地制造适合于本发明作为高粘度PAO的PAO。例如，此 处可方便地使用美国专利4149178或3382291中披露的方法。在下述 美国专利中可到PAO合成的其它说明：3742082(Brennan)、 3769363(Brennan)、3876720(Heilman)、4239930(Allphin)、4367352 (Watts)、4413156(Watts)、4434408(Larkin)、4910355(Shubkin)、 4956122(Watts)和5068487(Theriot)。

[0081]可通过被还原的铬催化剂与α-烯烃的作用，制备适合于本 发明的高粘度PAO，在美国专利4827073(Wu)、4827064(Wu)、 4967032(Ho等人)、4926004(Pelrine等人)和4914254(Pelrine)中 公开了这种PAO。在美国专利4218330中公开了C14-C18的二聚体。可 商购的高粘度的PAO包括SuperSynTM2150、SuperSynTM2300、 SuperSynTM21000、SuperSynTM23000(ExxonMobil Chemical Company)。

酯

[0082]适合于本发明的酯包括一元酸与或者单烷醇或者多元醇的 酯。合适的酯包括具有式RCO2R1的那些，其中R包括具有约4-约10 个碳原子的烷基，和R1包括具有约4-约15个碳原子的烷基。优选地， R1包括具有约4-约12个碳原子的烷基，更优选R1包括具有约4-约 9个碳原子的烷基。这些类型的酯的具体实例包括2-乙基己酸异壬酯、 2-乙基己酸异辛酯、2-乙基己酸2-乙基己酯、庚酸异壬酯、异庚酸异 壬酯、庚酸异辛酯、戊酸异壬酯、异戊酸异辛酯、戊酸异辛酯、戊酸 辛酯、戊酸壬酯、戊酸癸酯、庚酸辛酯、庚酸壬酯、庚酸癸酯。其它 合适的酯包括通过使异壬醇与具有约8个碳原子-约10个碳原子的酸 的混合物反应形成的酯的混合物或者通过使2-乙基己醇和具有约8个 碳原子-约10个碳原子的酸的混合物反应形成的混合酯。可商购实例 包括EsterexTM M31 ExxonMobil Chemical Company。

[0083]同样适合于本发明的是以下的酯，例如通过使一种或多种 多元醇，优选受阻多元醇，例如辛戊基多元醇，如辛戊二醇，与含有 5-10个碳的单羧酸反应获得的那些。酸可以是直链或支链脂族酸或 其混合物。可通过使以上所述的酸与用具有1-4个碳，优选3-4个 碳的直链烃封端的二甘醇或三甘醇或二丙二醇或三丙二醇反应，从而 获得其它合适的酯。

特压保护和耐磨添加剂

[0084]在另一实施方案中，本发明的新型润滑组合物进一步包括 特压保护和耐磨添加剂。例如，可作为添加剂包括含硫、磷和/或硼的 混合物，例如MobiladTM C-100、MobiladTM C-175(硫)；MobiladTM C-420、 MobiladTM C-421、MobiladTM C-423(磷)；和/或MobilaTM C-200(硼) 的混合物(ExxonMobil Chemical Company)。含有这些组合的润滑剂 具有改进的性能，例如涉及气味、黄金属保护、热稳定性、磨损、 擦伤、氧化、表面疲劳、密封相容性、耐腐蚀性和热耐久性的那些性 能。也可使用本领域已知的其它特压保护和耐磨添加剂。

其它组分

[0085]可包括在本发明的新型润滑组合物内的其它组分包括，但 不限于，增稠剂、抗氧化剂、抑制剂包和/或防锈剂。另外，为了特定 的使用要求，可以在本发明的新型润滑组合物中包括其它常规的添加 剂，例如分散剂、洗涤剂、摩擦改性剂、牵引力改进添加剂、破乳剂、 消泡剂、生团(染料)和/或混浊抑制剂，所有这些添加剂可使用可商 购的材料根据常规方法共混。

[0086]可通过使用聚合物增稠剂使本发明的润滑组合物的粘度达 到所需的等级。可在本发明中使用的合适的增稠剂包括聚异丁烯，以 及乙烯-丙烯聚合物，聚甲基丙烯酸酯和各种二烯烃嵌段聚合物与共 聚物，聚烯烃和聚烷基苯乙烯。可根据商业市场要求、设备制造商的 技术要求共混这些组分，以产生最终所需粘度等级的产品。

[0087]同样适合于本发明的润滑组合物的典型的可商购增稠剂包 括聚异丁烯、聚合和共聚的甲基丙烯酸烷酯，和与含氮化合物反应的 苯乙烯马来酸酐共聚物的混合酯，例如由Infineum International Ltd.制造的ShellvisTM产品(尤其ShellvisTM40、ShellvisTM50、 ShellvisTM90、ShellvisTM200、ShellvisTM260和ShellvisTM300)，由 Rohm and Haas制造的AcryloidTM1263和1265，由Rohm-GmbH制造的 ViscoplexTM5151和5089，和由Lubrizol Corp.制造的LubrizolTM3702 和3715。

[0088]可通过使用抗氧化剂提高本发明的润滑组合物的氧化稳定 性，和为此，宽范围的可商购材料是合适的。适合于本发明的最常见 类型的抗氧化剂是酚类抗氧化剂，胺类抗氧化剂，烷基芳族硫化物， 磷化合物，例如亚磷酸酯和膦酸酯，和硫-磷化合物，例如二硫代磷 酸酯，和其它类型，例如二硫代氨基甲酸二烷酯，例如二硫代氨基亚 甲基双(二正丁基)酯。它们可单独一类地使用或者结合使用。不同类 的酚或胺的混合物尤其有用。通常抗氧化剂的总量不超过全部组合物 重量的10％，和优选小于，例如低于全部组合物重量的5％。一般全 部组合物重量0.5-2％的抗氧化剂是合适的，但对于一些应用来说可 视需要使用更多的用量。

[0089]可使用抑制剂包，以便在本发明的润滑组合物内提供耐磨 和防锈/耐腐蚀性能的所需平衡。合适的抑制剂包包括含取代的苯并三 唑胺磷酸酯加合物和三取代的磷酸酯的那些，特别是磷酸三芳酯，例 如二苯基磷酸羟甲苯酯，一种可商购的已知材料。这一组分典型地以 少量到最多组合物重量5％的用量存在。一般小于总组合物重量的3 ％(例如0.5-2％)足以提供所需的耐磨性能。

[0090]同样适合于在本发明的润滑组合物中使用的是下述抑制剂 包，所述抑制剂包包括苯并三唑或取代的苯并三唑与胺磷酸酯加合物 的加合物，其也提供耐磨和抗氧化性能。在美国专利4511481中公开 了一些多官能的这类加合物(与芳族胺)，其中参考该专利中这些加合 物以及制备它们的方法的说明。

[0091]适合于在本发明中使用的防锈添加剂包括金属失活剂，所 述金属失活剂可商购且典型地包括例如N，N-二取代的氨基甲基 -1，2，4-三唑，和N，N-二取代的氨基甲基苯并三唑，琥珀酰亚胺衍生 物，例如十二亚烷基琥珀酸的高级烷基取代的酰胺(它也是可商购的)， 十二碳烯基琥珀酸的高级烷基取代的酰胺，例如四丙烯基琥珀酸单酯 (可商购)，和咪唑啉琥珀酸酐衍生物，例如四丙烯基琥珀酸酐的咪唑 啉衍生物。一般来说，可以以低于全部组合物重量2％的相对小的用量 使用这些额外的锈抑制剂，但对于一些应用来说，视需要可使用最多 约5％的用量。

表1-图1的数据

[0092]图1说明了当使用酯MCP164(己二酸异辛酯)替代2cSt PAO 与SuperSynTM 2150的50∶50重量/重量的混合物中的2cSt的PAO时， 对粘度指数的影响。以5wt％递增替代2cSt的PAO。图1说明了在100 ℃下粘度为2.7cSt的MCP164对混合物的粘度指数具有相对小的影响。

表2-图2的数据

[0093]图2示出了当10％递增地用在100℃下粘度为1.3cSt的酯 MCP859A(庚酸异壬酯)替代一部分SuperSynTM2150样品时对粘度指数 的影响。

表3-图3的数据

[0094]图3示出了当10wt％递增地用在100℃下粘度为2.7cSt的酯 MCP164(己二酸异辛酯)替代一部分SuperSynTM2150样品时对粘度指数的影响。

表4-图4的数据

[0095]图4示出了当使用在100℃下粘度为1.3的酯MCP859A(庚 酸异壬酯)替代2cSt的PAO与SuperSynTM2150的50∶50重量/重量的 混合物中的2cSt的PAO部分时，对粘度指数的影响。比较图1和图4 的数据表明，相对于当使用粘度指数大于2的酯时粘度指数的变化， 采用粘度小于2的酯提供粘度指数预料不到地增加。

附图简述

[0024]图1图示表明高于20wt％的酯含量对于增加PAO的粘度指 数来说没有提供额外优势的数据。

[0025]图2图示表明大于30wt％含量的酯对于增加PAO的粘度指 数来说提供明显优势的预料不到的结果。

[0026]图3图示混合粘度为2.7cSt的二元酯的结果。

[0027]图4图示用酯替代2cSt的PAO的结果。

实施例

[0096]可使用由共混罐和/或在线混合器组成的标准的商业润滑 油共混设施，制备本发明的润滑组合物，其中仅仅使用加热以促进泵 送和充分混合。

[0097]实施例A和B是用做标准物的对比样品。实施例C阐述了 含本发明润滑组合物的产品齿轮油的实施方案的性能。下述表、图表 和附图概述了本发明实施方案中所观察到的优势。

[0098]实施例A是测定绝对槽温和扭矩效率以充当参考数据的Ford Factory Fill，SAE 75W-140流体试验。实施例A的运动粘度为25.8。为 了充当参考的目的，平均温度、平均副齿轮和平均dyno定义为0。测量 EPA面积、中间面积(mid area)和耐久性面积这些数值。槽温的相对 改进用负值表示，和效率、副齿轮或dyno的相对改进用正值表示。

[0099]实施例B在100℃下的动态粘度为13.5和粘度指数为227。 实施例B是在庚酸异壬酯、SyperSyn2150和PAO23内的6.00％ MCP2119B。庚酸异壬酯的浓度为20wt％。

表5

[0100]在温和负载EPA范围内槽温的改进为约20。副齿轮和 dyno的效率小于0.3％。

[0101]实施例C在100℃下的动态粘度为7.9和粘度指数为261。 实施例B还使用在SuperSyn2150内的庚酸异壬酯，其浓度为55.7wt％。 没有使用2cSt的PAO。

表6

[0102]实施例C在EPA区域内槽温改进为40。耐久性面积没有 牺牲。效率改进为2.6％。

测试

[0103]含本发明的润滑组合物的成品齿轮油在车辆燃料的经济性 和硬件的耐久性方面拥有事先预料不到的优势，且体现显著提高的润 滑性能。例如，当在卡车车轴内测试含本发明的润滑组合物的成品齿 轮油时，在宽的操作条件范围内所得油的槽温低于目前可商购的润滑 剂流体。这些降低的车轴槽温是在驾驶的齿轮系(drive train)内摩擦 减少的结果。减少的摩擦直接导致效率改进。降低的槽温具有提高硬 件耐久性的效果。因此，在含本发明的润滑组合物的成品齿轮油内看 到的润滑剂温度下降产生增加的燃料效率和硬件耐久性。

[0104]可在实验室试验支架上使用机动车驾驶车轴，其中确定的 负载在恒定车轴速度和恒定冷却下施加到试验车轴上，从而证明含本 发明的润滑组合物的成品齿轮油的性能提高。试验阶段被确定包括实 际商业操作条件范围的负载和速度。然后可测量油槽温，以间接证明 在该领域中改进的效率和硬件耐久性保护。或者，试验支架可装备扭 矩仪，以便更清楚地估计效率。

[0105]一种这样的试验使用安装在类似于ASTM D 6121-01(L-37 齿轮耐久性试验)的“T-棒”型试验结构上的轻的卡车车轴，所不同的 是在该试验中，动力来源是来自250hp的电动马达，并通过对准车轴 承载部件处的空气风扇提供恒定的除热。用试验油填充车轴承载部件， 然后通过扭矩和rpms的各阶段运行。维持每一阶段直至油槽温已经稳 定。若车轴被合适地安装，则沿着扭矩的进出读数记录每一阶段的温 度。然后移动该试验到下一阶段，直到完成所有阶段。表7列出了产 生此处所述的试验数据所使用的扭矩和车轴速度。

表7

[0106]将来自十个阶段的试验信息合并成三组并取槽温改进值的 平均的作法进一步集中了由本发明组合物赋予的优势。表2示出了各 阶段的合并。

表8

[0107]总之，与参考和其它商业流体相比，含本发明润滑组合物 的成品齿轮油的前述实例证明槽温改进且很少或者没有牺牲耐用性。

[0108]尽管为了阐述本发明示出了一些代表性实施方案和细节， 但应当认识到这些实施方案仅仅是本发明原理的例举。由于对于熟练 本领域的技术人员来说，容易发生许多改性和变化，因此前述说明不 打算限制本发明到所示和所述的确切结构和操作上，和所附权利要求 的范围内的所有合适的改性和等价物落在被视为在本发明概念之内。

[0109]在所附且形成本发明公开内容一部分的权利要求中特别地 指出了本发明的特征，以及本发明的其它目的，以及表征本发明的具 有新颖性的各种特征。

表9

1示出了酯或酯中的酸和醇组分。