專利名稱：含雜環化合物的組合物和潤滑內燃發動機的方法
技術領域：
本發明提供含雜環化合物的潤滑組合物。本發明進一步涉及通過用所述潤滑組合物潤滑內燃發動機而潤滑內燃發動機的方法。本發明進一步涉及所述雜環化合物作為抗磨劑和/或極壓劑的用途。
背景技術：
發動機制造商已經關注改進發動機設計以改進燃料經濟性和效率(通常，基于美國聯邦企業平均燃料效能(CAFE)標準)和降低磨損。盡管在發動機設計和操作的改進上已有成效，但是發動機油潤滑劑的改進配方也可以降低磨損同時改進燃料經濟性和效率。它們也起到降低相接觸的滑動移動部件(通常是金屬或陶瓷移動部件)間摩擦的作用。已知潤滑油包含用于保護內燃發動機免受磨損、氧化、煙炱沉積物和酸度積累影響的多種添加劑(包括抗磨劑、抗氧化劑、分散劑或清凈劑)。用于發動機潤滑油的常規抗磨添加劑是二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)。據信ZDDP抗磨添加劑通過在金屬表面形成保護膜來保護發動機。ZDDP對燃料經濟性和效率可能具有有害影響。因此，發動機潤滑劑還可含有摩擦改性劑以消除ZDDP對燃料經濟性和效率的任何有害影響。ZDDP和摩擦改進劑均通過吸附在滑動表面上起作用，且均會相互干擾彼此間的功能。此外，含有磷化合物和硫的發動機潤滑劑已顯示出對顆粒物排放物和其它污染物的排放起部分作用。此外，硫和磷易于使催化轉換器中所用的催化劑中毒，而導致所述催化劑性能的降低。隨著對排放物控制(通常降低NOx形成、SOx形成、硫酸鹽灰分的形成)的增加，仍希望降低發動機油中硫、磷和硫酸鹽灰分的量。還認為來自ZDDP的磷是較揮發性的且隨著 GF-5規格的即將推廣，可以要求對磷排放物的更嚴限制。然而，降低抗磨添加劑如ZDDP的水平可能增加磨損并導致發動機的其它負面性能。另外，隨著技術發展，發動機的元件要接觸更苛刻的運行條件。運行條件可以包括更高功率密度發動機、渦輪增壓機的使用、替代燃料的使用等。在許多苛刻的運行條件下， 潤滑劑和元件的磨損和/或氧化更容易發生。美國專利4，840，741公開了衍生自吡啶、嘧啶、吡嗪、噠嗪和/或它們的稠合衍生物的抗磨添加劑。所述抗磨劑還用以下中的至少一種官能化鹵素、氯甲基、二氯甲基、三氯
甲基、氯溴甲基、溴甲基、二溴甲基、氰基、異氰基、甲基氰基、氰基甲基、氰酸酯、異氰酸酯、 硫氰酸酯、異硫氰酸酯、硝基、硝基甲基、亞硝基、甲酰基、乙酰基、甲基羧酸酯、甲氧基、甲硫基、硫醇和二硫化物。SU 1068466公開了含有1-4重量％的1-氨乙基)-2-咪唑啉酮與二 _C8_1Q-烷基二硫代磷酸酯的鹽的具有好抗卡和抗磨性能的潤滑油。發明概述本發明的發明人已經發現本文公開的潤滑組合物和方法能夠提供可接受水平的以下至少一項(i)磷排放物(通常減少或防止排放物)，(ii)硫排放物(通常減少或防止排放物)，和(iii)磨損和/或極壓性能(通常減少或防止磨損)。
在一個實施方案中，本發明提供潤滑組合物，其包含潤滑粘度的油和具有含6-40 個碳原子的烴基的雜環，其中所述雜環是(bl)具有選自酯、酰胺、鹽和酸中至少之一的官能團的雜環化合物，或(b2)嘧啶(即，不一定具有(bl)中所述的官能團)。在一個實施方案中，本發明提供潤滑組合物，其包含潤滑粘度的油和具有含 6-40 (或6-20，或8-1 個碳原子的烴基的雜環，其中所述雜環選自下組⑴含酯雜環；(ii)含酰胺雜環；和(iii)嘧啶(S卩，不一定具有(bl)中所述的官能團)。在一個實施方案中，含6-40個碳原子的烴基可以是直鏈或支化烷基。在一個實施方案中，所述化合物可以按潤滑組合物的0. 01重量％ -10重量％，或 0. 2-5重量％存在。在一個實施方案中，本發明提供本文所述化合物作為抗磨劑和/或極壓劑的用途。在一個實施方案中，本發明提供本文公開的化合物作為發動機油抗磨劑和/或極壓劑的用途。在一個實施方案中，發動機含有鋁合金組分。在一個實施方案中，潤滑組合物可以進一步表征為具有以下至少之一 (i)0. 8重量％或更低的硫含量，(ii)0.2重量％或更低的磷含量，或(iii)2重量％或更低的硫酸鹽灰分含量。在一個實施方案中，潤滑組合物可以進一步表征為具有以下至少之一 (i) 0.5重量％和更低的硫含量，(ii)0. 1重量％和更低的磷含量，和(iii)l. 5重量％和更低的硫酸鹽灰分含量。在一個實施方案中，潤滑組合物還包括摩擦改進劑、粘度改進劑、抗氧化劑、過堿性清凈劑、琥珀酰亞胺分散劑或它們的混合物中的至少一種。在一個實施方案中，潤滑組合物還包括粘度改進劑和過堿性清凈劑。在一個實施方案中，潤滑組合物還包括過堿性清凈劑和琥珀酰亞胺分散劑。在一個實施方案中，本發明提供潤滑發動機的方法，包括將本文所公開潤滑組合物供給所述發動機。發明詳述本發明提供上面公開的潤滑組合物和潤滑機械裝置的方法。通常，機械裝置可以是內燃發動機。雜環雜環可以是吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、哌啶、吡喃酮、卩比唑、吡嗪、噠嗪、1，2- 二唑、1，3- 二唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、喹啉、吲哚、咪唑、噁唑、噁唑啉、噻唑、噻吩、中氮茚、 嘧啶、三嗪、呋喃、四氫呋喃、二氫呋喃或它們的混合物。在一個實施方案中，雜環(或含酯雜環或含酰胺雜環)可以是呋喃或四氫呋喃。在一個實施方案中，雜環具有含氮或氧的環。在一個實施方案中，雜環(或含酯雜環或含酰胺雜環)可以是吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮、吡啶、哌啶、吡喃酮、嘧啶、噁唑啉、三嗪或它們的混合物。在一個實施方案中，雜環 (或含酯雜環或含酰胺雜環)可以是吡咯或吡咯烷。不希望受到理論束縛，認為，雜環(包括本發明的嘧啶化合物)能夠與發動機的表面(通常金屬(既包括鐵又包括鋁)基表面)形成5-元或6-元螯合物。所形成的螯合物據認為產生幫助提供抗磨和/或極壓性能的表面涂層。本文所述雜環可以是芳族雜環或非芳族雜環。在一個實施方案中，雜環(或含酯雜環或含酰胺雜環)不是芳族化合物。當為非芳族雜環時，雜環(或含酯雜環或含酰胺雜環)可以由以下通式表示
權利要求
1.化合物在潤滑組合物中作為發動機油抗磨劑和/或極壓劑的用途，其中所述化合物是具有含6-40個碳原子的烴基的雜環，其中所述雜環是(bl)具有選自酯、酰胺、鹽和酸中至少之一的官能團的雜環化合物，或 (b2)嘧啶。
2.權利要求1的用途，其中所述具有含6-40個碳原子的烴基的雜環選自 (i)含酯雜環；( )含酰胺雜環；和 (iii)嘧啶。
3.上述權利要求1-2中任一項的用途，其中所述雜環由以下通式表示
4.權利要求3的用途，其中以下通式
5.上述權利要求1-2中任一項的用途，其中所述雜環是由以下通式表示的化合物
6.上述權利要求1-2中任一項的用途，其中所述雜環是由以下通式表示的化合物
7.權利要求1的用途，其中所述雜環是由以下通式表示的芳族化合物
8.上述權利要求1-7中任一項的用途，其中所述含6-40個碳原子的烴基(R4)是直鏈或支化烷基。
9.上述權利要求1-8中任一項的用途，其中所述化合物按潤滑組合物的0.01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
10.潤滑組合物，其包含潤滑粘度的油和具有含6-40個碳原子的烴基的雜環，其中所述雜環是具有選自酯、酰胺、鹽和酸中至少之一的官能團的雜環化合物，其中所述雜環由以下通式表示
11.權利要求10的潤滑組合物，其中以下通式
12.上述權利要求10-11中任一項的潤滑組合物，其中所述雜環由以下通式表示
13.上述權利要求10-12中任一項的潤滑組合物，其中所述含6-40個碳原子的烴基是直鏈或支化烷基。
14.上述權利要求10-13中任一項的潤滑組合物，其中所述雜環化合物按潤滑組合物的0. 01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
15.潤滑發動機的方法，包括向所述發動機供應上述權利要求10-14中任一項所述的潤滑組合物，其中所述發動機含有潤滑的鐵組件。
16.潤滑發動機的方法，包括向所述發動機供應包含潤滑粘度的油和化合物的潤滑組合物，其中所述化合物是具有含6-40個碳原子的烴基的雜環，其中所述雜環是(bl)具有選自酯、酰胺、鹽和酸中至少之一的官能團的雜環化合物，或 (b2)嘧啶。其中所述發動機含有潤滑的鋁合金組件。
17.權利要求16的方法，其中所述雜環由以下通式表示
18.權利要求16的方法，其中所述雜環是由以下通式表示的化合物
19.權利要求16的方法，其中所述雜環是由以下通式表示的化合物
20.上述權利要求16-19中任一項的方法，其中所述含6-40個碳原子的烴基是直鏈或支化烷基。
21.上述權利要求16-20中任一項的方法，其中所述化合物按潤滑組合物的0.01重量％ -10重量％，或0. 2-5重量％存在。
全文摘要
本發明涉及化合物在潤滑組合物中作為發動機油抗磨劑和/或極壓劑的用途，其中所述化合物是具有含6-40個碳原子的烴基的雜環，所述雜環是(i)具有選自酯、酰胺、鹽和酸中至少之一的官能團的雜環化合物，或(ii)嘧啶。
文檔編號C10M133/44GK102159689SQ200980136087
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月14日 優先權日2008年9月16日
發明者C·W·施羅克, J·R·布朗, M·D·吉賽爾曼, P·E·莫熱, S·克勞利, W·C·沃德, W·巴頓 申請人:盧布里佐爾公司