使用二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽的低硫、低灰分、低磷潤滑劑添加劑組合物的制作方法

專利名稱：使用二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽的低硫、低灰分、低磷潤滑劑添加劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及潤滑油組合物、其制備方法和用途。更具體地說，本發明涉及一種油溶性潤滑添加劑組合物以在充分調配的潤滑油中實現低硫、低灰分和低磷。
背景技術：
燃燒發動機產生可能會污染我們環境的排放物。為響應提高管理和對環境的關注，發動機制造商已認識到需要減少發動機排放物。在減少廢氣中排放物的努力中，制造商已經使用了微粒收集器和催化轉化器。然而，在發動機中使用的潤滑油常常對設備如催化轉化器或微粒收集器是有害的。例如，潤滑油中存在的磷被認為妨礙催化效率。而且，人們認為潤滑油中存在的硫在氧化和中和后可能形成堵塞廢氣收集器的硫酸鹽，從而妨礙它們氧化并燒掉收集的有機顆粒物。因此，發動機制造商需要硫、灰分和磷含量越來越低的潤滑油。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種油溶性潤滑添加劑組合物，該組合物可以用于配制在氣油發動機或柴油發動機中使用的低硫、低灰分、低磷含量的油。此外，本發明的第二個目的是提供硫、灰分和磷含量極小的潤滑油。
另外，本發明的另一個目的是提供一種潤滑機器活動部件的方法。
本發明提供一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，該組合物包含(1)至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽，和(2)至少一種去垢劑，其中二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與去垢劑的重量比為約0.05∶1-約3∶1。
在一個實施方案中，本發明的油溶性潤滑劑添加劑組合物含有的硫含量和磷含量足以生產硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
在一個實施方案中，至少一種去垢劑中的至少一種選自磺酸鈣、磺酸鎂、磺酸鈉、非硫化的曼尼希(Mannich)酚鹽、硫化的酚鹽、水楊酸鹽、高堿性的水楊酸鹽、水楊醇、高堿性的水楊醇、高堿性的羧酸和它們的組合。
另外，本發明包括一種含本發明油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，該潤滑油的總堿值小于約10，并具有至少一種選自下面的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，灰分含量低于約1.2重量％。
本發明還包括由上述潤滑油潤滑的機器。盡管該機器可以是本發明潤滑油將為其提供令人滿意潤滑作用的任何機器，但是預想，這種機械設備包括燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸(hypoid axles)和齒輪箱。本發明還包括含上述本發明油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
本發明還包括一種潤滑發動機曲軸箱的方法，該方法包括以下步驟用含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充曲軸箱。
本發明還提供一種用于潤滑機器活動部分的方法，該方法包括以下步驟使至少一種活動部件與含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑接觸。盡管該方法可以成功地應用于各種機器，但是預想，這種機械設備包括燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
本發明提供第二種本發明的油溶性潤滑劑添加劑組合物，該組合物含(1)至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽和(2)至少一種分散劑，其中該二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與該分散劑的重量比為約1∶4-約1∶20。
在另一個實施方案中，上述油溶性潤滑劑添加劑組合物具有的硫含量和磷含量足以生產硫含量低于約0.3重量％，且磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
在上述油溶性潤滑劑添加劑組合物中使用的至少一種分散劑具有約1,000-約20,000amu的分子量在本文中也是有用的。在一個實施方案中，至少一種分散劑是己與聚胺反應的馬來酸酐官能化的聚異丁烯聚合物。該至少一種分散劑也可以是曼尼希(Mannich)反應的產物。而且，該至少一種分散劑同樣可以是乙烯-丙烯型分散劑。
在一個實施方案中，更優選的是，上述油溶性潤滑劑添加劑組合物另外含至少一種選自下面的組分粘度指數改進劑和傾點下降劑。
另外，在本文中有用的是，含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油具有小于約10的總堿值和至少一種選自下面的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，灰分含量低于約1.2重量％。在一個實施方案中，潤滑油的灰分含量低于約1.0重量％，在另一個實施方案中，潤滑油的灰分含量低于約0.8重量％。
本發明還包括由上述潤滑油潤滑的機器。盡管本發明的潤滑油可以用于各種各樣的機器，但是預想，特別適合于潤滑的機器包括燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
另外，本發明包括含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
另外，本發明包括一種潤滑發動機曲軸箱的方法，該方法包括以下步驟用含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充該曲軸箱。
還提供一種用于潤滑機器活動部件的方法，該方法包括以下步驟使至少一種活動部件與含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑接觸。盡管該方法可以用于各種機器，但人們認為，該方法特別適合于以下機器使用燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
另外，本發明提供一種油溶性潤滑添加劑組合物，該組合物含(1)至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和(2)至少一種抗氧化劑，其中該二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與該抗氧化劑的重量比為約10∶1-約1∶5。
優選的是，該油溶性潤滑劑添加劑組合物具有的硫含量和磷含量足以生產硫含量低于約0.3重量％，且磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
優選的是，在本發明油溶性潤滑劑添加劑組合物中使用的至少一種抗氧化劑選自烷基化二苯胺、硫化的烯烴、苯酚、受阻酚(hindered pheno1s)和硫化的苯酚(sulfurized phenols)。
本發明還提供一種含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，該潤滑油的總堿值小于約10并具有至少一種選自下面的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，灰分含量低于約1.2重量％。在一個實施方案中，該潤滑油的灰分含量低于約1.0重量％，在另一個實施方案中，該潤滑油的灰分含量低于約0.8重量％。
本發明還包括由上述潤滑油潤滑的機器。盡管可以用本發明的潤滑油潤滑各種機器，但該機器優選選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
另外，本發明包括含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
本發明還包括一種潤滑發動機曲軸箱的方法，該方法包括以下步驟用含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充該曲軸箱。
另外，本發明提供一種用于潤滑機器活動部件的方法，該方法包括以下步驟使至少一種活動部件與含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑接觸。預想，此方法可以用于各種機器，這些機器包括燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
本發明還提供另一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，該組合物含(1)至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；(2)至少一種選自下面的組分去垢劑、分散劑、抗氧化劑、摩擦改性劑(frictionmodifier)、粘度指數改進劑和傾點下降劑。
優選的是，上述油溶性潤滑劑添加劑組合物具有至少一種選自下面的性質硫含量低于約3重量％，磷含量低于約1.2重量％。
優選的是，該油溶性潤滑劑添加劑組合物基本上無非硫化的曼尼希(Mannich)酚鹽。
更優選的是，含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油具有小于約10mg KOH/g的總堿值和至少一種選自下面的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，灰分含量低于約1.2重量％。在一個實施方案中，潤滑油的灰分含量低于約1.0重量％，在另一個實施方案中，灰分含量低于約0.8重量％。
本發明包括由上述潤滑油潤滑的機器。盡管，預想可以用本文描述的潤滑油潤滑各種機器，但優選的是該機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
本發明還包括含本文中描述的油溶性潤滑添加劑組合物的運載工具。
本發明還提供一種潤滑發動機曲軸箱的方法，該方法包括以下步驟用含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充該曲軸箱。
另外，本發明提供一種用于潤滑機器活動部件的方法，該方法包括以下步驟使至少一種活動部件與含上述油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑接觸。
本發明還提供一種獲得低硫、低灰分、低磷酸鹽的油配制劑的方法，該方法包括(1)提供含二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽的油溶性潤滑劑添加劑組合物；和(2)將該油溶性潤滑劑添加劑組合物與至少一種基礎油混合以形成一種潤滑油，該潤滑油具有低于約10的總堿值和至少一種選自下面的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，灰分含量低于約1.2重量％。在一個實施方案中，該潤滑油的灰分含量低于約1.0重量％，在另一個實施方案中，灰分含量低于約0.8重量％。
優選的是，該潤滑油另外含至少一種選自下面的添加劑去垢劑、分散劑、抗氧化劑、摩擦改性劑、粘度指數改進劑和傾點下降劑。
具體實施例方式
根據前面的概述，下面給出本發明優選實施方案，即目前考慮為是最佳方式的詳細描述。
我們以討論在本發明中使用的各種組分開始。然后，我們將給出基于本發明油溶添加劑組合物的油配制劑的例子。最終，我們以在CAT 1N發動機試驗中對比本發明的油配制劑與控制配制劑來結束。
基礎油本發明中有用的油包括天然潤滑油、合成潤滑油和它們的混合物。合適的潤滑油還包括通過合成石蠟和疏松石臘的異構化獲得的基本原料，以及通過加氫裂解原油的芳族和極性組分制造的基本原料。通常，天然潤滑油和合成潤滑油在100℃下各自具有約1-約40mm2/s(cSt)的運動粘度，盡管典型的應用需要每種基礎油在100℃下具有約1-約12mm2/s(cSt)，優選為2-8mm2/s(cSt)的粘度。
天然的潤滑油包括動物油、植物油(例如，蓖麻油和豬油)、石油、礦物油和由煤或頁巖制得的油。優選的天然潤滑油是礦物油。
在本發明中使用的礦物油可以包括但不限于所有普通的礦物油基本原料。這包括化學結構為環烷或鏈烷的油。油是通過使用酸、堿和粘土或其它試劑如氯化鋁的常規方法精煉的，或是例如通過用如苯酚、二氧化硫、糠醛、二氯二乙醚等溶劑進行溶劑萃取制造的萃取油。可以對它們進行加氫處理或加氫精制，通過冷凍或催化脫蠟工藝進行脫蠟，或加氫裂化。礦物油可以是由天然粗制原料制造的或由異構化的蠟材料或其它提煉工藝的殘余物組成。在一個實施方案中，潤滑粘度的油是粘度指數(VI)大于80，優選為大于90；飽和度大于90體積％，且硫含量低于0.03重量％的加氫處理、加氫裂化和/或異構脫蠟的礦物油。
II族和III族基本原料也特別適合于在本發明中使用，典型的是由常規基本原料通過以下步驟制備，使用劇烈氫化步驟來降低常規基本原料中芳族化合物、硫和氮含量，隨后通過脫蠟、加氫精制、萃取和/或蒸餾步驟來制造精制的基礎油。II族和III族基本原料與常規溶劑精制的I族基本原料的區別在于，它們的硫、氮和芳族化合物的含量非常低。因此，這些基礎油在組成上與常規溶劑精制的基本原料非常不同。美國石油協會(American Petroleum Institute)將這些不同的基本原料類型分為I族，＞0.03重量％硫，和/或＜90體積％飽和度，粘度指數為80-120；II族，≤0.03重量％硫，和≥90體積％飽和度，粘度指數為80-120；III族，≤0.03重量％硫，和≥90體積％飽和度，粘度指數＞120；IV族，聚α-烯烴。由于加氫處理的基本原料和催化脫蠟的基本原料的硫含量和芳族化合物的含量低，所以通常屬于II族和III族。
對本發明中使用的各種基本原料的化學組成沒有限制。例如，各種I族、II族和III族油中芳族化合物、石蠟與環烷烴的比例可以顯著變化。精煉程度和用于制造油的基礎油來源通常決定此組成。在一個實施方案中，基礎油含VI至少為110的礦物油。
潤滑油可以由精煉的油、再精煉的油或它們的混合物獲得。用天然源或合成源(例如煤炭、頁巖或焦油砂礦瀝青)不進行進一步以提純或處理直接獲得未提煉的油。未精煉油的例子包括由干餾操作直接獲得的頁巖油、由蒸餾直接獲得的石油或由酯化工藝直接獲得的酯油，然后每種油都不進行進一步的處理而被使用。除了用一個或多個提純步驟處理精煉油(refined oils)從而提高一種或多種性能之外，精煉油與未提煉的油相似。合適的提純技術包括蒸餾、加氫處理、脫蠟、溶劑萃取、酸或堿萃取、過濾和滲濾，所有這些技術都為本領域普通技術人員所知。通過以與用于獲得精煉油的方法相似的方法處理使用過的油而獲得再精煉的油。這些再精煉的油亦被稱為回收或再加工的油，常常通過用于除去多余的添加劑和油分解產物的技術而另外進行處理。
合成的潤滑油包括烴油和鹵取代的烴油如低聚、聚合和均共聚的(interpolymerized)烯烴；烷基苯；聚苯；和烷基化的二苯醚、烷基化的二苯硫以及它們的衍生物、類似物及它們的同系物等。優選的合成油是在100℃下粘度為約1-約12mm2/s(cSt)，優選為2-8mm2/s(cSt)的α-烯烴特別是1-癸烯的低聚物。這些低聚物稱為聚α-烯烴或PAOs。
合成的潤滑油還包括烯化氧聚合物、共聚體、共聚物及它們的衍生物，其中端羥基已通過酯化、醚化等改性。這類合成油的例子是通過聚合氧化乙烯或氧化丙烯制備的聚氧化烯聚合物；這些聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚(例如平均分子量為1000的甲基-聚異丙二醇醚、分子量為100-1500的聚丙二醇的二苯醚)；及其單羧酸酯和聚羧酸酯(例如乙酸酯、混合的C3-C8脂肪酸酯和四甘醇的C12含氧酸二酯)。
另一類合適的合成潤滑油含各種醇(例如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己基醇、乙二醇、二甘醇單醚、丙二醇等)與二羧酸(例如苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和烯基琥珀酸、馬來酸、壬二酸、subric酸、sebasic酸、富馬酸、己二酸、亞油酸二聚體、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等)的酯。這些酯特定的例子包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富馬酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二異辛酯、壬二酸二異癸酯、isothalate二辛酯、鄰苯二甲酸二癸酯、癸二酸二廿烷基酯、亞油酸二聚體的2-乙基己基二酯和通過1摩爾癸二酸與2摩爾四甘醇以及2摩爾2-乙基己酸等反應形成的混合酯(complex ester)等。這類合成油中優選種類的油是C4-C12醇的己二酸酯。
用作合成潤滑油的酯類還包括由C5-C12單羧酸和多元醇以及多元醇醚如新戊二醇、三羥甲基丙烷季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等制造的酯。
基于硅的油(例如聚烷基、聚芳基、聚烷氧基或聚芳氧基硅氧烷油和硅酸酯油)包含另一類有用的合成油。這些油包括硅酸四乙酯、硅酸四異丙酯、硅酸四(2-乙基己基)酯、硅酸四(4-甲基-2-乙基己基)酯、硅酸四(對-叔丁基苯基)酯、六(4-甲基-2-戊氧基)-二硅氧烷、聚(甲基)硅氧烷和聚(甲基苯基)硅氧烷等。其它的合成潤滑油包括含磷的酸的液態酯(例如，磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯和癸基膦酸的二乙酯)、聚合的四氫呋喃、聚α-烯烴等。
粘度指數改進劑粘度指數改進劑賦予潤滑油高溫和低溫可操作性，并使其在高溫下保持相當的粘度，在低溫下顯示可接受的粘度或流動性。粘度指數改進劑通常是包括聚酯在內的高分子量碳氫聚合物。粘度指數改進劑還可以被衍生從而包括其它性能或功能，例如增加分散力性能。這些油溶粘度改性聚合物通常具有103-106，優選為104-106的數均分子量，這是通過凝膠滲透色譜法或滲透壓測定法確定的。
在本文中有用的粘度指數改進劑包括基于聚甲基丙烯酸酯的粘度指數改進劑、基于烯烴共聚物的粘度指數改進劑(例如，基于異丁烯和基于乙烯-丙烯共聚物的粘度指數改進劑)、基于聚烷基苯乙烯的粘度指數改進劑、基于氫化苯乙烯-丁二烯共聚物的粘度指數改進劑和基于苯乙烯-馬來酸酐酯共聚物的粘度指數改進劑。
合適的粘度指數改進劑的典型例子參見美國專利US5,075,383；US 5,102,566；US 5,139,688；US 5,238,588和US6,107,257。本文中引入上述文件作為參考。
傾點下降劑傾點下降劑用于提高油基組合物的低溫性能。例如，參見C.V.Smalheer和R.Kennedy Smith(Lezi us Hiles Co.出版社，Cleveland，Ohio，1967)的“潤滑劑添加劑”的第8頁。有用的傾點下降劑的例子是聚甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；聚丙烯酰胺；鹵代石蠟和芳族化合物的縮合產物；羧酸乙烯酯聚合物；和二烷基富馬酸酯、脂肪酸的乙烯酯和烷基乙烯基醚的三聚物。在美國專利US2,387,501；US 2,015,748；US 2,655,479；US 1,815,022；US2,191,498；US 2,666,746；US 2,721,877；US 2,721,878和US3,250,715中描述了傾點下降劑，本文中引入它們相關的公開內容作為參考。
分散劑在本發明中使用的分散劑可以是有灰分的或無灰分的。典型地，在本文中使用的合適分散劑包括胺、醇、酰胺或通過橋連基(bridging group)與聚合物骨架連接的酯的極性部分。例如，分散劑可以選自油溶的鹽、酯、氨基酯、酰胺、亞胺和長鏈烴取代的單羧酸和二羧酸或它們的酸酐的惡唑啉；鏈烴的硫代羧酸酯衍生物；具有直接與其連接的聚胺的長鏈脂肪族烴；長鏈取代的酚與甲醛以及聚亞烷基聚胺縮合形成的曼尼希(Mannich)縮合產物，和Koch反應產物。該長鏈脂肪族烴可以是聚合物如聚烯，包括，例如聚異丁烯、聚乙烯、聚丙烯及它們的共聚物和/或與其它α-烯烴的共聚物。在本文中有用的典型PIB的分子量可以為約950-6000。
適合于在本發明中使用的分散劑的典型例子參見美國專利US5,075,383；US 5,139,688；US 5,238,588和6,107,257。其它的典型例子參見美國專利申請公告2001/0036906A1。本文中引入上述文件的公開內容作為參考。
去垢劑去垢劑是一種減少發動機中活塞沉積物，例如高溫清漆和漆狀沉積物的形成的添加劑。典型地，去垢劑擁有酸-中和性能，并且能夠使細分散的固體保持懸浮。優選地，金屬去垢劑優選用于提高得到的潤滑油組合物的酸-中和性能、高溫去垢能力和抗磨性能。
本文中使用的去垢劑可以是在潤滑油配制劑中使用的任何去垢劑，可以是有灰分或無灰分的。適合于在本發明中使用的去垢劑包括通常在潤滑油中使用的所有去垢劑，包括金屬去垢劑。金屬去垢劑的特定例子選自堿金屬或堿土金屬的磺酸鹽、堿金屬或堿土金屬的酚鹽，和堿金屬或堿土金屬的水楊酸鹽。在一個實施方案中，該潤滑油配制劑基本上沒有硫化的酚鹽去垢劑。
在本發明中有用的合適去垢劑的典型例子參見美國專利US6,008,166。其它的合適去垢劑的典型例子參見美國專利申請US2002/0142922A1、US 2002/0004069A1和US 2002/0147115A1。本文中引入上述文件的說明書作為參考。
二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽盡管在本發明中可以使用賦予精煉油合適抗磨性能的任何油溶二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽，但在本發明中使用的優選二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽的合成方法如下。
將148.50克ARMEEN OL裝入裝備有熱電偶、攪拌器、加料漏斗和冷凝器的圓底燒瓶中。將有效量的亞磷酸二正丁基氫(DBHP)裝入加料漏斗中。開始強烈攪拌ARMEEN OL，并向反應器中加入有效量的元素硫。硫加完后，立即開始向反應器中逐滴加入DBHP。反應溫度不應超過70℃。可以通過控制DBHP的加入速率來調節溫度。用4個小時以上加入DBHP。應該通過每小時進行IR，并核查未反應DBHP的IR來監視該反應的DBHP聚集(buildup)。DBHP加完后，加入正辛胺(13.29克)。在50℃下加熱該反應30分鐘。
ARMEEN OL是AKZO Nobel的商品。ARMEEN OL是一種伯油基胺(primary oleyl amine)。AKZO Nobel供應的、適用于本發明的其它胺包括ARMEEN 12D、ARMEEN 16D、ARMEEN 18D、ARMEEN O、ARMEENOD、ARMEEN OLD、ARMEEN C、ARMEEN S和ARMEEN SD。只要成品是油溶的，且其賦予油合適的抗磨性能，則任何伯、仲或叔胺都是合適的。
只要成品是油溶的，且其賦予油合適的抗磨性能，則亞磷酸鹽和/或磷酸鹽上的烷基可以具有任何長度。
抗氧化劑有用的抗氧化劑材料包括油溶酚類化合物、油溶硫化有機化合物、油溶胺抗氧化劑、油溶有機硼酸鹽、油溶有機亞磷酸鹽、油溶有機磷酸鹽、油溶有機二硫代磷酸鹽及它們的混合物。這些抗氧化劑可以是不含金屬的(即不含能夠產生硫酸鹽灰分的金屬)，因此最優選無灰分(硫酸鹽灰分值不大于1重量％SASH，這是由ASTM D874確定的)。
在本發明中有用的合適抗氧化劑的典型例子參見美國專利US5,102,566。在本發明中有用的合適抗氧化劑的其它典型例子參見美國專利申請公告US 2001/0012821A1。本文中引入上述文件的公開內容作為參考。
摩擦改性劑摩擦改性劑用來賦予潤滑油組合物適當的摩擦特性。
摩擦改性劑包括以下的化合物如脂肪族胺或乙氧基化脂肪族胺、脂肪族脂肪酸胺、脂肪族羧酸、多元醇的脂肪族羧酸酯例如甘油酚鹽這樣的脂肪酸的甘油酯、脂肪族羧酸酯-酰胺、脂肪族膦酸酯、脂族磷酸酯、脂肪族硫代膦酸酯、脂肪族硫代磷酸酯等，其中，脂族基通常含多于約8個碳原子以使化合物適當地溶于油。通過一種或多種脂肪族琥珀酸或酸酐與氨反應形成的脂肪族取代的琥珀酰亞胺也是合適的。另外，含鉬的摩擦改性劑也適合在本發明中使用。
含鉬的摩擦改性劑的典型例子包括以下美國專利中的摩擦改性劑US 5,650,381；US RE37,363E；US 5,628,802；US 4,889,647；US 5,412,130；US 4,786,423；US 4,812,246；US 5,137,647；US5,364,545；US 5,840,672；US 5,925,600；US 5,962,377；US5,994,277；US 6,017,858；US 6,150,309；US 6,174,842；US6,187,723；US 6,268,316；歐洲專利EP 222143B1；EP 281992B1；EP 719314B1；EP 719315B1；EP 874040A1；EP 892037A1；EP 931827A1；EP 1041134A1；EP 1041135A1；EP 1087008A1；EP 1088882A1；EP；日本專利JP 11035961；和國際公告WO 95/07965；WO 00/08120；WO 00/71649。
合適摩擦改性劑的典型例子參見以下美國專利US 3,933,659；US4,105,571；US 3,779,928；US 3,778,375；US 3,852,205；US3,879,306；US 3,932,290；US 3,932,290；US 4,028,258；US4,344,853；US 5,102,566；US 6,103,674；US 6,174,842；US6,500,786；US 6,500,786；和US 6,509,303。合適摩擦改性劑的其它典型例子參見美國專利申請公告US 2002/0137636 A1。本文中引入上述文件的公開內容作為參考。
CAT 1N發動機試驗結果CAT 1N發動機試驗是通常用于評價履帶式(Caterpillar)發動機用重型柴油機油合格率的試驗。該試驗使用單缸鋁活塞柴油機。油配制劑的合格率基于以下參數平均耗油量、活塞沉積物、頂部溝槽填充％、活塞頂部重碳(top land heavy carbon)％。而且，為了通過CAT 1N柴油機試驗，不允許使用stuck活塞、活塞環或linerdistress。
為了確定本發明添加劑的功效，將含二烷基二硫代磷酸鋅的控制配制劑與這樣一種配制劑對比，其中用二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽替換二烷基二硫代磷酸鋅，同時基礎油量相應下降。去垢劑#1是一種金屬磺酸鹽，去垢劑#2是一種市售金屬水楊酸鹽去垢劑。在此實施例中，二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與混合去垢劑的重量比為0.675∶1.45或約1∶2.14。


下表比較了控制配制劑與本發明配制劑的性能。對于單次試驗，標記為“試驗#1”的列提供CAT 1N試驗的通過/失敗界限。如果給出的油配制劑用單次試驗不能提供令人滿意的結果，則將多次試驗一起進行平均，并將此平均值與相應的進行平均的試驗次數的通過/失敗界限進行比較。即，如果一起平均2次本發明配制劑的試驗，則將該平均結果與在“試驗#2”列中提供的通過/失敗界限比較。

TLHC，％-活塞頂部重碳TGF，％-頂部溝槽填充WD-沉積物的重量O.C.-耗油量O.C.E.O.T.-測試結束時的耗油量正如可以從上表中看出的，本發明的配制劑在CAT 1N試驗中運行良好。由于單個試驗性能令人滿意，所以本發明的配制劑不需要額外的試驗。本發明的配制劑顯示沉積物的重量明顯降低。這些結果證明，通過用二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽替換二烷基二硫代磷酸鋅而賦予調配潤滑油提高的性能。
雖然已經結合目前被認為是最實用和優選的實施方案描述了本發明，但應該理解，本發明不限于這些公開的實施方案，而相反地，是用來覆蓋包含在引入本文中作為參考的附加權利要求書的精神和范圍內的各種改進和等同配置。
權利要求
1.一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，其包含至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和至少一種去垢劑，其中所述二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與所述去垢劑的重量比為約0.05∶1-約3∶1。
2.如權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的油溶性潤滑劑添加劑組合物的硫含量和磷含量足以產生硫含量低于約0.3重量％和磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
3.如權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的至少一種去垢劑中的至少一種選自磺酸鈣、磺酸鎂、磺酸鈉、非硫化的Mannich酚鹽、硫化的酚鹽、水楊酸鹽、高堿性的水楊醇、高堿性的羧酸和它們的組合。
4.一種含權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，其中所述的潤滑油具小于約10的總堿值，和至少一種選自以下的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，和灰分含量低于約1.2重量％。
5.一種由權利要求4的潤滑油潤滑的機器。
6.權利要求5的由潤滑油潤滑的機器，其中所述的機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
7.一種包含權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
8.一種用于潤滑發動機曲軸箱的方法，所述方法包括以下步驟用含有權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充所述曲軸箱。
9.一種用于潤滑機器活動部件的方法，所述方法包括以下步驟使含權利要求1的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑與至少一個所述活動部件接觸。
10.如權利要求9的用于潤滑機器活動部件的方法，其中所述機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
11.一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，其包含至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和至少一種分散劑，其中所述二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與所述分散劑的重量比為約1∶4-約1∶20。
12.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述油溶性潤滑劑添加劑組合物的硫含量和磷含量足以產生硫含量低于約0.3重量％和磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
13.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述至少一種分散劑的分子量為約1,000-約20,000。
14.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述至少一種分散劑是已經與聚胺反應的馬來酸酐官能化的聚異丁烯聚合物。
15.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的至少一種分散劑是Mannich反應的產物。
16.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的至少一種分散劑是乙烯-丙烯型分散劑。
17.如權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物，另外含至少一種選自以下的組分粘度指數改進劑和傾點下降劑。
18.一種含權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，其中所述的潤滑油具有小于約10的總堿值，和至少一種選自以下的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，和灰分含量低于約1.2重量％。
19.一種由權利要求11的潤滑油潤滑的機器。
20.權利要求19的由潤滑油潤滑的機器，其中所述機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
21.一種含權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
22.一種用于潤滑發動機曲軸箱的方法，所述方法包括以下步驟用含權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充所述曲軸箱。
23.一種用于潤滑機器活動部件的方法，所述方法包括以下步驟使含權利要求11的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑與至少一個所述活動部件接觸。
24.如權利要求23的用于潤滑機器活動部件的方法，其中所述的機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
25.一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，其包含至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和至少一種抗氧化劑，其中二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽與抗氧化劑的重量比為約10∶1-約1∶5。
26.如權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的油溶性潤滑劑添加劑組合物的硫含量和磷含量足以產生硫含量低于約0.3重量％和磷含量低于約0.11重量％的潤滑油。
27.如權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的至少一種抗氧化劑中的至少一種選自烷基化二苯胺、硫化的烯烴、苯酚、受阻酚和硫化的苯酚。
28.一種含權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，其中所述的潤滑油具有小于約10的總堿值，和至少一種選自以下的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，和灰分含量低于約1.2重量％。
29.一種由權利要求28的潤滑油潤滑的機器。
30.權利要求29的機器，其中所述機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
31.一種含權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物的運載工具。
32.一種用于潤滑發動機曲軸箱的方法，所述方法包括以下步驟用含權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充所述曲軸箱。
33.一種用于潤滑機器活動部件的方法，所述方法包括以下步驟使含權利要求25的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑與至少一個所述活動部件接觸。
34.權利要求33的方法，其中所述機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
35.一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，其包含至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和至少一種選自下面的組分去垢劑、分散劑、抗氧化劑、摩擦改性劑、粘度指數改進劑和傾點下降劑。
36.如權利要求35的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述的油溶性潤滑劑添加劑組合物具有至少一種選自下面的性質硫含量低于約3重量％和磷含量低于約1.2重量％。
37.如權利要求35的油溶性潤滑劑添加劑組合物，其中所述油溶性潤滑劑添加劑組合物基本上不含硫化酚鹽。
38.一種含權利要求35的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑油，其中所述潤滑油具有小于約10的總堿值，和至少一種選自以下的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，和灰分含量低于約1.2重量％。
39.一種由權利要求38的潤滑油潤滑的機器。
40.權利要求38的由潤滑油潤滑的機器，其中所述的機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
41.一種含有權利要求35的油溶性潤滑添加劑組合物的運載工具。
42.一種用于潤滑發動機曲軸箱的方法，所述方法包括以下步驟用含有權利要求35的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑至少部分填充所述曲軸箱。
43.一種用于潤滑機器活動部件的方法，所述方法包括以下步驟使含有權利要求35的油溶性潤滑劑添加劑組合物的潤滑劑與至少一個所述活動部件接觸。
44.如權利要求43的用于潤滑機器活動部件的方法，其中所述的機器選自燃氣發動機、柴油發動機、渦輪發動機、自動傳動裝置、手動傳動裝置、雙曲面齒輪傳動軸和齒輪箱。
45.一種獲得低硫、低灰分、低磷酸鹽的油配制劑的方法，所述方法包括提供一種油溶性潤滑劑添加劑組合物，所述油溶性潤滑劑添加劑組合物含有一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽；和將所述油溶性潤滑劑添加劑組合物與至少一種基礎油混合以形成這樣一種潤滑油，該潤滑油具有小于約10的總堿值和至少一種選自以下的性質硫含量低于約0.3重量％，磷含量低于約0.11重量％，和灰分含量低于約1.2重量％。
46.權利要求45的方法，其中所述的潤滑油另外含有至少一種選自以下的添加劑去垢劑、分散劑、抗氧化劑、摩擦改性劑、粘度指數改進劑和傾點下降劑。
全文摘要
本發明提供一種含有至少一種二烷基單硫代磷酸烷基胺鹽的油溶性潤滑劑添加劑組合物。此外，本發明還提供基于該潤滑劑添加劑組合物的潤滑油及其使用方法。
文檔編號C10M133/12GK1583986SQ20041005902
公開日2005年2月23日 申請日期2004年7月29日 優先權日2003年7月30日
發明者C·K·埃舍 申請人:乙基公司