過堿性摩擦改進劑及其使用方法
【專利摘要】本發明提供烴基取代胺與衣康酸酯的反應產物如N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮的多用途過堿性金屬鹽，和在潤滑組合物中使用它的方法。將N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮過堿化可提供給化合物改進的摩擦改進性能以及賦予化合物多功能，即化合物可在潤滑組合物中充當摩擦改進劑以及例如清凈劑、抗磨劑或特壓劑和分散劑。包含過堿性N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮的潤滑組合物優選意欲用于潤滑機械裝置如自動或手動變速器的方法中。然而，預期該化合物可用于發動機油潤滑劑和任何其它類官能流體中。
【專利說明】過堿性摩擦改進劑及其使用方法
[0001]發明背景
[0002]本發明涉及用于流體如自動變速器用油(ATF)、手動變速器用油(MTF)、牽引用油、連續變速器用油(CVT)、雙離合自動變速器用油、農用拖拉機用油和發動機潤滑劑的添加劑，以及發動機油的添加劑領域。
[0003]在其中存在由于希望降低重量和提高變速器額定轉矩而驅使的快速工程變化的自動變速器市場中，希望具有高靜態摩擦系數以改進離合器保持和起動能力的自動變速器用油。連續滑轉轉矩轉換離合器和起動離合器，例如對自動變速器用油(ATF)施加嚴格的摩擦要求。該流體必須具有良好摩擦相對于滑動速度的關系，或者在車輛中會發生稱為抖動的討厭現象。變速器抖動為滑轉轉矩轉換器離合器中常常發生的自我刺激振動態，也稱為“粘滑現象”或“動摩擦振動”。流體和材料體系的摩擦特征與變速器的機械設計和控制組合決定變速器對抖動的敏感性。所測量的摩擦系數(μ)相對于滑動速度(V)的圖，通常稱為μ-V曲線顯示與變速器抖動有關。理論和實驗支持該μ-V曲線的具有正至輕微負斜率的區域與變速器用油的良好防抖動性能有關。容許車輛操作而不振動或抖動的流體認為具有良好“防抖動”性能。該流體應經其使用壽命保持那些特征。車輛中的防抖動性能的長壽命通常稱為“防抖動耐久性”。變速摩擦試驗儀(VSFT)測量相對于滑動速度的摩擦系數，其模擬變速箱離合器中發現的速度、載荷和摩擦材料，并與實際使用中發現的性能有關。該程序很好地證明于文獻中；例如參見Society of AutomotiveEngineersPublication#941883 ο
[0004]高靜態摩擦系數和雙正斜率的組合要求通常與極好地描述于專利文獻中的傳統ATF摩擦改進劑技術不相容。許多常用摩擦改進劑導致低靜態摩擦系數且不具有對充分使用而言在正斜率上足夠的耐久性。
[0005]對于手動變速器，同步器為任何手動齒輪箱的多個重要組件之一。提高性能、降低變換力(提高變換質量)和使齒輪 間能量損耗最小化是新一代同步器系統的主要目的。黃銅系統的能力改進和所形成燒結椎體的引入容許現有同步器設計經濟地再設計成更有效的設計(參見Hoerbiger and C0.Engineering Report32)。同步器材料變得更多樣以包括材料如碳。這可包括來自石墨或燒結石墨、材料至機織碳纖維或紙類材料的多種基質。這些體系的摩擦傾向可改變，因此摩擦改進劑選擇可能是關鍵的。需要再配制手動變速器潤滑油的化學以使這些設計能夠保持同步器系統中足夠的摩擦并保護這些部件以防磨損。
[0006]許多常用摩擦改進劑產生低靜態摩擦系數且不具有對實際使用而言足夠的耐久性。傳統上，清凈劑(有機酸的過堿性金屬鹽，例如磺酸鹽、酚鹽或水楊酸鹽等)用于ATF和MTF配制劑中。另外，常規齒輪油或手動變速器用油通常包含化學組分，例如活性硫和表面活性胺有機磷酸鹽。盡管作為提供特壓潤滑的添加劑是優異的，這些添加劑以常用量單獨地產生太大的摩擦降低，同時還不充分保護摩擦表面以防磨損或腐蝕磨損。盡管這些添加劑提供給總配制劑益處，它們除了增加成本外，還增加了潤滑劑配制的復雜性。許多摩擦改進劑在添加劑包中時可能具有有限的溶解度，因此它對高度可溶性摩擦改進劑有益，同時保持或者使它的摩擦改進和抗磨優點更好。[0007]存在描述用于實現該性能的一類摩擦改進劑技術的專利，例如US5，750，476，Nibert等人，1998年5月12日。
[0008]描述用于保持正μ Λ或防抖動特征的技術的其它專利文獻包括US5，858，929，Sumiejski等人，1999年I月12日。這些可使用金屬清凈劑，和摩擦改進劑的組合。
[0009]Teqjui等人在ΕΡ0976813中公開了手動變速器齒輪箱的高同步嚙合耐久性性能和齒輪保護。提出金屬清凈劑作為所需組分如過堿性水楊酸鹽，磺酸鈣顯示于對比例中。
[0010]美國專利4，512，903，Schlicht等人，1985年4月23日公開了由單-或多羥基-取代脂族單羧酸和伯胺或仲胺制備的酰胺用作減摩劑。
[0011]PCT公開W004/007652，Adams等人，2004年I月22日公開了在自動變速器中提供良好摩擦性能的流體組合物，其具有:(a)衍生自羧酸與氨基醇的反應的摩擦改進劑，該摩擦改進劑含有至少兩個烴基，和(b)分散劑。
[0012]美國專利4，886，612，Higaki等人，1989年12月12日公開了包含各種產品中的
至少一種的潤滑油，所述各種產品可以為具有以下結構的各種咪唑啉或i唑啉:
[0013]
【權利要求】
1.烴基取代胺與衣康酸酯的反應產物的過堿性金屬鹽。
2.根據權利要求1的過堿性金屬鹽，其中反應產物包括N-取代4-羧基吡咯烷-2-酮及其酯或鹽，其中N-取代基包括具有至少約8個碳原子的烴基或含雜原子烴基。
3.根據權利要求2的過堿性金屬鹽，其中取代基包括具有約8至約24個碳原子的烷基。
4.根據權利要求2的過堿性金屬鹽，其中取代基包括含有至少一個氮原子的基團。
5.根據權利要求2或權利要求4的過堿性金屬鹽，其中取代基包括具有一個或多個氨基的基團，其中所述取代基的至少一個氨基進一步被至少一個具有約8至約20個碳原子的烷基取代。
6.根據權利要求5的過堿性金屬鹽，其中使所述取代基中的至少一個氨基與二巰基噻二唑或二巰基噻二唑的衍生物反應。
7.根據權利要求1-6中任一項的過堿性金屬鹽，其中所述鹽具有通過ASTMD2896測量，基于無油為約10至約500mg KOH/g的TBN。
8.根據權利要求1-7中任一項的過堿性金屬鹽，其中金屬包括鈣或鎂。
9.根據權利要求1-8中任一項的過堿性金屬鹽，其中將所述鹽碳酸化。
10.包含具有潤滑粘度的油 和根據權利要求1-9中任一項的過堿性金屬鹽的潤滑劑組合物。
11.通過向其中供入根據權利要求10的潤滑劑而潤滑機械裝置的方法。
12.根據權利要求11的方法，其中機械裝置包括自動變速器或手動變速器。
13.根據權利要求11的方法，其中機械裝置包括發動機。
14.根據權利要求1的化合物在官能流體中作為添加劑的用途。
15.根據權利要求14的用途，其中添加劑選自摩擦改進劑、抗磨劑和清凈劑中的至少一種。
【文檔編號】C10M133/44GK103814011SQ201280045614
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年7月19日 優先權日:2011年7月21日
【發明者】E·J·塞登, D·J·薩科曼多, R·J·威克曼, J·R·布朗, M·G·法赫米 申請人:盧布里佐爾公司