用于等速萬向節的潤滑脂組合物的制作方法

專利名稱：用于等速萬向節的潤滑脂組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于等速萬向節的潤滑脂組合物，更具體地說，本發明涉及用于球形固定的和滑叉式等速萬向節的潤滑脂組合物。要潤滑的等速萬向節的部件之間會產生非常高的接觸壓力，并且這些連接部件經受復雜的滾動和滑動運動。這就常常導致不正常的磨損和金屬疲勞，然后，就導致碎裂現象，即連接部件的點蝕。更特別的是，本發明涉及用于等速萬向節的潤滑脂組合物，該潤滑脂組合物可以有效地潤滑這些等速萬向節，有效地降低萬向節的磨損，并且有效地降低部件的任何點蝕的發生。
通常用于這樣的等速萬向節的潤滑脂的例子包括含有二硫化鉬的鋰皂增稠極壓潤滑脂和含有二硫化鉬和極壓劑例如硫-磷或者環烷酸鉛的鋰皂增稠極壓潤滑脂。但是，這些用于等速萬向節的潤滑脂在目前的高性能汽車所產生的苛刻的工況條件下不總是那么令人滿意的。
最近，四輪驅動(FF-型)汽車的數量迅速增加，為了用于這些汽車，等速萬向節需要做的盡可能的輕和盡可能的小。用作滑叉式萬向節的雙效補償型等速萬向節和交錯溝槽型(cross groove type)等速萬向節以及用作固定萬向節的Birfield萬向節有一種其中通過6個球傳送的扭轉結構。在高接觸壓力的情況下旋轉的過程中這些萬向節發生復雜的往復運動例如復雜的滾動和滑動運動，應力重復的施加到球上和金屬的表面上，使金屬表面與球接觸，因此，由于金屬的疲勞，在這些部位往往產生點蝕現象。與常規的發動機比較，近期的發動機功率方面的改善就伴隨著接觸壓力的增加。為了改善燃料的消耗，汽車造的更小了，因此萬向節的大小相應的變小。這就使得接觸壓力相對的增加，因此常規的潤滑脂是無效的，因為在其中它們不能有效地降低點蝕現象。另外，潤滑脂的耐熱性能方面也必須改善。
因此，本發明的一個目的是提供一種新的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，該潤滑脂組合物有很好的耐點蝕性能和耐熱性能。
本發明的發明人已進行了很多研究，以開發出一種潤滑脂組合物，該組合物能夠使等速萬向節有最適宜的磨損，并且消除由于非正常的磨損和金屬疲勞而產生的點蝕的問題，并且該組合物改善了的耐熱性能。本發人已經使用叫做振蕩磨擦和磨損試驗機的SRV(Schwingung Reibung und Verschleiss)試驗機，在如上述的高接觸壓力下，在伴隨復雜的往復運動例如復雜的滾動和滑動的潤滑條件下，進行了所用潤滑脂的質量評定試驗，來測定各種類型的極壓劑、固體潤滑劑或者添加劑混合物的潤滑性能(例如磨擦系數和磨耗)。結果，發明人發現含有基礎油、脲增稠劑、二硫化鉬、特殊化合物的鈣鹽或高堿性鈣鹽、無金屬硫-磷極壓劑和二硫代氨基甲酸鉬的混合物顯示出所需要的潤滑性能例如很好的磨擦系數和低的磨損，并且已通過使用實際的等速萬向節進行的耐久性試驗證實，該潤滑脂可以防止任何的點蝕現象的產生，其不像用于等速萬向節的那些常規潤滑脂，因此就完成了本發明。
通過提供用于等速萬向節的主要由下列組分組成的潤滑脂組合物可以有效地達到本發明的上述目的(a)基礎油；(b)脲增稠劑；(c)二硫化鉬；(d)選自下述的鈣鹽或者高堿性鈣鹽氧化蠟的鈣鹽、石油磺酸的鈣鹽、烷基芳基磺酸的鈣鹽、水揚酸的鈣鹽、酚的鈣鹽、氧化蠟的高堿性鈣鹽、石油磺酸的高堿性鈣鹽、烷基芳基磺酸的高堿性鈣鹽、水揚酸的高堿性鈣鹽、酚的高堿性鈣鹽；(e)無金屬硫-磷極壓劑；和(f)二硫代氨基甲酸鉬。
下面要對本發明進行更詳細的解釋。
作為組分(a)的基礎油并不被限制到具體的某幾種，其可以是例如通常所用的潤滑油如礦物油、酯型合成油、醚型合成油、烴型合成油或其混合物。
作為組分(b)的脲增稠劑并不被限制到具體的某幾種，其可以是例如雙脲化合物和聚脲化合物。
雙脲化合物的例子包括那些通過單胺與二異氰酸酯化合物反應得到的化合物。二異氰酸酯化合物的例子包括二異氰酸亞苯酯、二異氰酸二苯酯、二異氰酸苯酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、十八烷二異氰酸酯、癸烷二異氰酸酯和己烷二異氰酸酯。單胺的例子包括辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、油胺、苯胺、對甲苯胺和環己胺。
聚脲化合物的例子包括那些通過二胺與二異氰酸酯化合物反應得到的化合物。二異氰酯化合物的例子包括用來生成如上所述的雙脲化合物的那些二異氰酸酯。二胺的例子包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、苯二胺、甲苯二胺和二甲苯二胺。
優選的脲增稠劑的例子包括那些通過芳胺例如苯胺或對甲苯胺、環己胺或其混合物與二異氰酸酯反應得到的化合物。在雙脲化合物中的芳基優選是具有6個或者7個碳原子的那些，并且在雙脲化合物中的芳基的比率，以在雙脲化合物中的芳基和環己基的總摩爾數計，為100-0摩爾％。
作為(c)組分的二硫化鉬已廣泛地用作極壓劑。關于其潤滑機理，在滑動的情況下通過形成一薄層，因為其具有層格結構，所以二硫化鉬很容易剪切，并且其表現出有減少磨擦力的作用和防止萬向節卡住的作用。已經知道有具有不同粒度的二硫化鉬產品，但是在本發明中優選的是使用以平均粒度表示的粒度為0.25-10μm的那些產品，特別是平均粒度為0.55-0.85μm的那些產品，平均粒度是用叫做Fisher法(通過使用Fisher亞篩粒度分析儀)的方法測定的。
作為組分(d)的鈣鹽或者高堿性鈣鹽選自用在潤滑劑例如發動機油中的叫做金屬清凈分散劑或者防銹劑的那些，例如氧化蠟的鈣鹽、通過潤滑油餾分中的芳烴的磺化得到的石油磺酸的鈣鹽、合成磺酸的鈣鹽例如二壬基萘磺酸和烷基苯磺酸的鈣鹽、水揚酸的鈣鹽、酚的鈣鹽、氧化蠟的高堿性鈣鹽、石油磺酸的高堿性鈣鹽、烷基芳基磺酸的高堿性鈣鹽、水揚酸的高堿性鈣鹽和酚的高堿性鈣鹽。
作為組分(e)的優選的無金屬硫-磷極壓劑，其硫含量為15-35％(重)，磷含量為0.5-3％(重)，并且通過很好建立的硫和磷含量之間的平衡，其顯示出很好的耐磨作用和防止萬向節卡住的作用。更特別的是，如果硫含量超過上述規定的上限，萬向節就很容易腐蝕，而如果磷含量超過上述規定的上限，就不能達到其預期的耐磨效果。另一方面，如果硫和磷的含量都低于相應的下限，同樣不能達到本發明的任何所需要的效果。
作為組分(f)的二硫代氨基甲酸鉬優選的是由下面的式子表示(R1R2N-CS-S)2-Mo2OmSn其中，R1和R2獨立地代表具有1-24個碳原子，優選3-18個碳原子的烷基，m是0-3，n是4-1，并且m+n＝4。
根據本發明的用于等速萬向節的潤滑脂組合物除了含有上述的基本組分之外，還可以含有抗氧化劑、防腐劑、防銹劑。
根據本發明的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，以潤滑脂組合物的總重量計，優選的是含有52.0-97.8％(重)的基礎油(a)；1-25％(重)的脲增稠劑(b)；0.5-5.0％(重)的二硫化鉬(c)；0.5-15％(重)的鈣鹽或者高堿性鈣鹽(d)；0.1-3％(重)的無金屬硫-磷極壓劑(e)；和0.1-5％(重)的二硫代氨基甲酸鉬(f)。
如果脲增稠劑(b)的量少于1％(重)，其增稠效果往往變的太低，以致于不能轉化該組合物成為潤滑脂，而如果其量超過25％(重)，所生成的組合物往往變的太硬，以致于不能保證所需要的本發明的效果。此外，如果二硫化鉬(c)的量低于0.5％(重)，鈣鹽或者高堿性鈣鹽(d)的量低于0.5％(重)，無金屬硫-磷極壓劑(e)的量低于0.1％(重)，或者二硫代氨基甲酸鉬(f)的量低于0.1％(重)，就變的難以得到所需要的本發明的效果。另一方面，如果二硫化鉬(c)的量超過5％(重)，鈣鹽或者高堿性鈣鹽(d)的量超過15％(重)，無金屬硫-磷極壓劑(e)的量超過3％(重)，或者二硫代氨基甲酸鉬(f)的量超過5％(重)，就不能期望效果上有任何進一步的改善，并且這些組分相反的影響本發明的抑制點蝕的效果。
下面將根據下述的非限定的操作實施例和比較實施例更詳細地描述本發明。
實施例1-9和比較實施例1-3在一個容器中，加入4100g基礎油和1012g二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯，把該混合物加熱到70-80℃。在另外一個容器中加入4100g基礎油、563g環己胺和225g苯胺，接著在70-80℃的溫度下加熱，并且把其加到上述的容器中。然后，在充分攪拌的情況下使該混合物反應30分鐘，在攪拌下反應體系的溫度升到160℃，使反應體系冷卻，得到一種基礎脲潤滑脂。向該基礎潤滑脂中加入下面的表1中所列量的所列添加劑和任意的附加量的基礎油，用三級輥壓機調節生成的混合物的針入度到No.1級。
實施例10在一個容器中，加入440g基礎油和58.9g 4，4’-二異氰酸二苯基甲烷，把該混合物加熱到70-80℃。在另外一個容器中加入440g基礎油、61.1g辛胺，接著在70-80℃的溫度下加熱，并且把其加到上述的容器中。然后，在充分攪拌的情況下使該混合物反應30分鐘，在攪拌下反應體系的溫度升到160℃，使反應體系冷卻，得到一種基礎脂肪胺脲潤滑脂。向該基礎潤滑脂中加入下面的表1中所列量的所列添加劑和任意的另外量的基礎油，用三級輥壓機調整生成的混合物的針入度到No.1級。
在所有的上述的實施例和比較例中，使用具有下面的性能的礦物油作為基礎油。
粘度在40℃ 157mm2/s在100℃ 14mm2/s粘度指數88另外，從市場上可以買到的含有二硫化鉬、硫-磷極壓劑和環烷酸鉛的鋰基潤滑脂用作比較實施例4的潤滑脂。
這些潤滑脂的物理性能按照下面所述的方法進行評價。這樣得到的結果也匯總于表1。
按照ISO 2137。按照ISO 2176。試驗件球 直徑10mm (SUJ-2)柱面板 直徑24mm×7.85mm (SUJ-2)評價條件負載500N頻率15Hz振幅3000μm時間10分鐘試驗溫度25℃
評價的項目最大磨擦系數在球上觀察到的磨損傷痕的平均直徑(mm)在板上觀察到的磨損的最大深度(μm)[使用真實萬向節的耐久性臺架試驗]在下面的條件下，通過使用真實萬向節的耐久性臺架試驗，觀察潤滑脂發生點蝕的情況。
試驗條件轉速 1000rpm轉矩 392N·m萬向節的角度 8°操作時間 100小時所用的萬向節的類型 Birfield萬向節交錯溝槽型萬向節評價的項目操作之后每個部件發生點蝕的情況。
表1實施例組分12 3 451)雙脲潤滑脂①94.0 94.0 93.5 93.5 94.02)雙脲潤滑脂②- - - - -3)二硫化鉬3.0 3.0 3.0 3.0 3.04)氧化蠟的鈣鹽2.0 - - - -5)石油磺酸鈣 - 2.0 - - -6)萘磺酸鈣- - 2.0 - -7)水揚酸鈣- - - 2.0 -8)苯酚鈣 - - - - 2.09)磺酸鈣①- - - - -10)磺酸鈣② - - - - -11)S-P極壓劑 0.5 0.5 0.5 0.5 0.512)二硫代氨基甲酸鉬① 0.5 0.5 - - 0.513)二硫代氨基甲酸鉬② - - 1.0 1.0 -評價試驗14)針入度(60W)321 327 335 326 32915)滴點 (℃) 260＜ 260＜ 260＜ 260＜ 260＜16)SRV試驗最大磨擦系數0.06 0.06 0.06 0.06 0.0617)磨損傷痕的直徑(mm) 0.62 0.63 0.59 0.61 0.6118)磨損深度(μm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4耐久性試驗19)Birfield萬向節 ○○○○○20)交錯溝槽型萬向節 ○○○○○
表1(續)實施例組分 6 7 8 9 101)雙脲潤滑脂① 94.0 93.5 94.0 92.5 -2)雙脲潤滑脂② - - - - 93.53)二硫化鉬 3.03.03.03.03.04)氧化蠟的鈣鹽 - - - - -5)石油磺酸鈣- - - - -6)萘磺酸鈣 - - 2.02.02.07)水揚酸鈣 - - - - -8)苯酚鈣- - - - -9)磺酸鈣① 2.0- - - -10)磺酸鈣② - 2.0- - -11)S-P極壓劑0.50.50.50.50.512)二硫代氨基甲酸鉬① 0.5- - - -13)二硫代氨基甲酸鉬② - 1.00.52.01.0評價試驗14)針入度(60W) 33232532832431715)滴點 (℃) 260＜ 260＜ 260＜ 260＜ 260＜16)SRV試驗最大磨擦系0.06 0.06 0.06 0.06 0.0617)磨損傷痕的直徑(mm) 0.60 0.60 0.61 0.61 0.6218)磨損深度(μm)0.40.40.40.40.4耐久性試驗19)Birfield萬向節 ○ ○ ○ ○ ○20)交錯溝槽型萬向節 ○ ○ ○ ○ ○
表1(續)比較實施例組分 1 2 3 41)雙脲潤滑脂①97.0 98.0 98.02)雙脲潤滑脂②- - -3)二硫化鉬3.0- -4)氧化蠟的鈣鹽- - -5)石油磺酸鈣 - - -6)萘磺酸鈣- 2.0-7)水揚酸鈣- - -8)苯酚鈣 - - -9)磺酸鈣①- - 2.010)磺酸鈣② - - -11)S-P極壓劑 - - -12)二硫代氨基甲酸鉬① - - -13)二硫代氨基甲酸鉬② - - -評價試驗14)針入度(60W)32432132128015)滴點 (℃) 260＜ 260＜ 260＜ 19016)SRV試驗最大磨擦系數0.15＜ 0.09 0.15＜ 0.15＜17)磨損傷痕的直徑(mm) I.M.* 0.63 I.M. I.M.
18)磨損深度(μm) I.M. 0.6I.M. I.M.
耐久性試驗19)Birfield萬向節 × × × ×20)交錯溝槽型萬向節 × × × ×*I.M.＝不能測量1)使用其中環己胺和苯胺用作單胺的雙脲化合物的雙脲潤滑脂。
2)使用其中辛胺用作單胺的雙脲化合物的雙脲潤滑脂。
3)從Climax Molybdenum Company買到的商品名為Molysulfide的二硫化鉬，平均粒度0.7μm。
4)從Alox corporation買到的商品名為Alox 165的氧化蠟的鈣鹽。
5)從Matsumura Petroleum Laboratory Co.，Ltd.買到的商品名為Sulfol Ca-45的石油磺酸鈣鹽。
6)從King Industries Co.，Ltd.買到的商品名為NA-SUL 729的二壬基萘磺酸鈣鹽。
7)從Osca Chemical Co.，Ltd.買到的商品名為OSCA423的水揚酸鈣。
8)從Oronite Japan Co.，Ltd.買到的商品名為OLOA 218A的苯酚鈣。
9)從Lubrizol Japan買到的商品名為Lubrizol 5283的高堿性磺酸鈣①。
10)從Witco Corporation買到的商品名為Bryton C-400C的高堿性磺酸鈣②。
11)從Lubrizol Japan買到的商品名為Anglamol 99的硫-磷極壓劑。
12)從R.T.Vanderbilt買到的商品名為Molyvan A的二硫代氨基甲酸鉬①。
13)從R.T.Vanderbilt買到的商品名為Molyvan 822的二硫代氨基甲酸鉬②。
14)根據ISO 2137的針入度。
15)根據ISO 2176的滴點(℃)。
16)最大的磨擦系數。
17)在球上觀察到的磨損傷痕的平均直徑(mm)。
18)在板上觀察到的磨損的最大深度(μm)。
19)用真實萬向節的耐久性臺架試驗Birfield萬向節。
20)用真實萬向節的耐久性臺架試驗交錯溝槽型萬向節。
在耐久性試驗中，根據下面的標準評價這些潤滑脂○沒有觀察到點蝕；×觀察到點蝕；如上面所詳細討論的，按照本發明的用于等速萬向節的潤滑脂組合物基本上由(a)基礎油；(b)脲增稠劑；(c)二硫化鉬；(d)特殊的鈣鹽或者特殊的高堿性鈣鹽；(e)無金屬硫-磷極壓劑；和(f)二硫代氨基甲酸鉬組成，因此由實施例的結果和比較實施例的結果比較可以看出，本發明的潤滑脂組合物呈現出極好的耐磨作用和極好的耐點蝕作用。
權利要求
1.一種用于等速萬向節的潤滑脂組合物，主要由下列組分組成；(a)基礎油；(b)脲增稠劑；(c)二硫化鉬；(d)選自如下的鈣鹽或者高堿性鈣鹽氧化蠟的鈣鹽、石油磺酸的鈣鹽、烷基芳基磺酸的鈣鹽、水揚酸的鈣鹽、酚的鈣鹽、氧化蠟的高堿性鈣鹽、石油磺酸的高堿性鈣鹽、烷基芳基磺酸的高堿性鈣鹽、水揚酸的高堿性鈣鹽和酚的高堿性鈣鹽；(e)無金屬硫-磷極壓劑；和(f)二硫代氨基甲酸鉬。
2.權利要求1的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，其中，按組合物的總重量計，該潤滑脂組合物的主要組成如下52.0-97.8％(重)的基礎油(a)；1-25％(重)的脲增稠劑(b)；0.5-5.0％(重)的二硫化鉬(c)；0.5-15％(重)的鈣鹽或者高堿性鈣鹽(d)；0.1-3％(重)的無金屬硫-磷極壓劑(e)；和二硫代氨基甲酸鉬(f)。
3.權利要求1或2的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，其中，無金屬硫-磷極壓劑(e)中硫的含量為15-35％(重)，磷的含量為0.5-3％(重)。
4.權利要求1或2的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，其中，所說的等速萬向節是等速滑叉式球形萬向節。
5.權利要求1或2的用于等速萬向節的潤滑脂組合物，其中，所說的等速萬向節是等速固定球形萬向節。
全文摘要
一種用于等速萬向節的潤滑脂組合物，主要由如下組分組成(a)基礎油；(b)脲增稠劑；(c)二硫化鉬；(d)選自如下的鈣鹽或者高堿性鈣鹽氧化蠟的鈣鹽或高堿性鈣鹽、石油磺酸的鈣鹽或高堿性鈣鹽、烷基芳基磺酸的鈣鹽或高堿性鈣鹽、水揚酸的鈣鹽或高堿性鈣鹽或者酚的鈣鹽或高堿性鈣鹽；(e)無金屬硫—磷極壓劑；和(f)二硫化氨基甲酸鉬。該潤滑脂組合物顯示出極好的耐磨性能和耐點蝕作用。
文檔編號C10N30/04GK1168916SQ97113570
公開日1997年12月31日 申請日期1997年6月4日 優先權日1996年6月5日
發明者畠山康 申請人:協同油脂株式會社