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作为粘度调节剂的乙烯-丙烯支化共聚物的制作方法

  • 国知局
  • 2024-07-29 09:44:26

本公开涉及包含支化共聚物的润滑剂组合物和制备此类组合物的方法。

背景技术:

1、润滑流体被施加在移动表面之间以减少摩擦,从而提高效率并减少磨损。润滑流体通常还起到消散由彼此接触的移动表面之间的摩擦产生的热量的作用。润滑流体的一种类型是用于内燃机的石油基润滑油。润滑油含有添加剂,该添加剂通过控制发动机工作条件下的氧化、摩擦、磨损和粘度来提高油的性能。一般来说,润滑油和流体的粘度与温度成反比。当润滑流体的温度升高时,粘度通常降低,而当温度降低时,粘度通常升高。

2、当粘度调节剂添加到润滑油中时,降低油的粘度随温度变化的趋势,以改善其粘度指数(vi)和流动特性。提高vi有助于保持润滑油的流动特性恒定,从而形成保护性油膜。这意味着当因为发动机热量导致温度升高时,具有足够高的粘度以避免对发动机部件造成损坏(例如腐蚀或磨损),并且在低温下具有足够低的粘度以利于润滑油的冷启动和泵送。

3、为了确保以成本有效的方式使用粘度调节剂(vm),聚合物增稠效率很重要。美国专利第8,105,992号中描述的增稠效率(te)是通过将聚合物溶解在给定参考油中可以实现多少粘度增益的相对量度。具有高te值的聚合物表明它是有效的增稠剂。

4、使用聚合物的剪切稳定性指数(ssi)来度量其在剪切应力下对机械降解的抵抗力。聚合物分子在反复受到机械力作用时发生断链的倾向由其分子量、分子量分布、乙烯含量和长链支化程度决定。聚合物的剪切稳定性指数(ssi)是用使用欧洲柴油喷射器测试设备的柴油喷射器装置程序进行评估时,含聚合物流体在100℃时的百分比粘度损失的量度。ssi越高,聚合物越不稳定,即越容易发生机械降解。聚合物的剪切稳定性是决定其作为粘度调节剂的适用性的重要标准之一。

5、含有聚合物的润滑油还可能在发动机操作条件下经历暂时的粘度损失或剪切稀化。这种效应的衡量标准之一是高温高剪切(hths)粘度。hths粘度是在极高剪切速率和高温(分别为106s-1和150℃)下测量的。高分子量聚合物链溶解在油中时非常有柔性。随着剪切速率的增加,聚合物链通过油的粘性抓力逐渐变形和定向。当卷曲拉伸时,它对油粘度的贡献会降低。

6、ocp的主要影响性能方面(包括te和ssi)的特征是乙烯与丙烯的比例、聚合物的分子量和聚合物的分子量分布。vm的乙烯-丙烯比例也会影响润滑剂的低温性能,包括冷起动模拟器(ccs,astm d5293)和倾点(astm d97)性能。

7、一种提出的ocp低温性能改进是将无定形和半结晶乙烯基共聚物的共混物用于润滑油制剂。例如,两种乙烯-丙烯共聚物的组合能够提高增稠效率,同时保持低温粘度性能。参见例如美国专利第7,402,235号和第5,391,617号,以及欧洲专利0638,611。

8、仍然需要适合用作vi改进剂的ocp组合物,该vi改进剂在宽范围的温度和剪切条件下提供改进的润滑剂流动特性。随着润滑油性能标准变得更加严格,对提供改善的燃料经济性的润滑油组合物存在持续的需求。燃油经济性的改善与发动机油的粘度有关。较低粘度的油可以减少在各种条件下运行发动机的摩擦损失。理想的是,选择可赋予良好剪切稳定性和对润滑油运动粘度的高贡献、同时改善燃油效率的化学和架构的粘度指数调节剂。仍然需要能够具有剪切稀化行为的基于高度支化乙烯共聚物的粘度调节剂。此外,仍然需要改进聚合物在油和燃料中的低温性能。

技术实现思路

1、本公开涉及包含长链支化共聚物的润滑油组合物和制备此类组合物的方法。本公开的润滑剂组合物包含油和长链支化共聚物,该长链支化共聚物具有约2%至约80%的剪切稳定性指数(30个循环)和约3cst至约30cst的100℃下运动粘度,其中该长链支化共聚物具有:

2、约1.5至约6的mw(ls)/mn(dri);

3、约20000至约600000g/mol的mw(ls);

4、约0.7至约0.98的g’vis;

5、约20wt.%至约90wt.%的乙烯含量;

6、并且其中该共聚物包含金属烯烃基(hydrocarbenyl)链转移剂的残余物,其中该金属烯烃基链转移剂由下式表示:

7、al(r’)3-v(r”)v

8、其中每个r’独立地为c1-c30烃基;每个r”独立地为具有末端乙烯基的c4-c20烯烃基;以及v为0.1至3。

9、还公开了制备润滑剂组合物的方法,包括将油与长链支化共聚物共混,该组合物具有约2%至约80%的剪切稳定性指数(30个循环)和约3cst至约30cst的100℃下运动粘度,并且其中该共聚物具有:

10、约1.5至约6的mw(ls)/mn(dri);

11、约20000至约600000g/mol的mw(ls);

12、约0.7至约0.98的g’vis;

13、约20wt.%至约90wt.%的乙烯含量,

14、并且其中该共聚物包含金属烯烃基链转移剂的残余物,其中该金属烯烃基链转移剂由下式表示:

15、al(r’)3-v(r”)v

16、其中每个r’独立地为c1-c30烃基;每个r”独立地为具有末端乙烯基的c4-c20烯烃基;以及v为0.1至3。

17、在另一类实施方式中,本发明提供了包含第一共聚物和第二共聚物的润滑剂组合物,其中第一共聚物的乙烯含量高于第二共聚物的乙烯含量。

18、在又另一个方面,本公开涉及浓缩物,包括:稀释油;和约0.5wt.%至20wt.%的粘度指数改进剂,该粘度指数改进剂包含:长链支化乙烯共聚物,该长链支化乙烯共聚物具有:约1.5至约6的mw(ls)/mn(dri);约20000至约600000g/mol的mw(ls);约0.7至约0.98的g’vis;以及约20wt.%至约90wt.%的乙烯含量;并且其中该共聚物包含金属烯烃基链转移剂的残余物,其中该金属烯烃基链转移剂由下式表示:al(r’)3-v(r”)v,其中每个r’独立地为c1-c30烃基;每个r”独立地为具有末端乙烯基的c4-c20烯烃基;以及v为0.1至3。

技术特征:

1.一种润滑剂组合物,包含油和长链支化共聚物,所述长链支化共聚物具有:

2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述共聚物具有约30wt.%至约80wt.%的乙烯含量。

3.根据权利要求1所述的组合物,其中所述共聚物具有约40wt.%至约75wt.%的乙烯含量。

4.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约2.0至约5.0的mw(ls)/mn(dri)。

5.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述100℃下运动粘度为约6cst至约28cst。

6.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述100℃下运动粘度为约7cst至约25cst。

7.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约3%或更大的剪切稳定性指数(30个循环)。

8.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约20%或更大的剪切稳定性指数(30个循环)。

9.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约30%或更大的剪切稳定性指数(30个循环)。

10.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约1或更大的增稠效率。

11.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有约1.5或更大的增稠效率。

12.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述组合物包含约0.01wt.%至约20wt.%的所述共聚物。

13.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述组合物包含约0.01wt.%至约5wt.%的所述共聚物。

14.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述油包含烃、聚α烯烃、二羧酸的烷基酯、聚二醇、醇、聚丁烯、烷基苯、磷酸的有机酯、聚硅氧烷油、或其组合。

15.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述组合物具有约5或更小的高温高剪切(hths)粘度。

16.根据权利要求1所述的润滑剂组合物,其中所述组合物进一步包含分散剂、洗涤剂、抗氧化剂、油性改进剂、降凝剂、摩擦改性剂、磨损改性剂、极压添加剂、消泡剂、破乳剂或阻蚀剂中的至少一种。

17.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述组合物具有第二共聚物,所述第二共聚物的乙烯含量小于第一共聚物的乙烯含量,并且其中至少一种共聚物是长链支化共聚物。

18.根据权利要求1或2所述的组合物,其中长链支化乙烯共聚物具有大于8*exp(8e-06*w)的剪切稀化比,其中w是来自光散射gpc-3d的mw(ls)。

19.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物具有小于2.2x-110的熔化热(j/g),其中x是通过ftir测量的乙烯wt.%。

20.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物是乙烯丙烯共聚物。

21.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物由金属烯烃基链转移剂制成,其中所述金属烯烃基链转移剂由下式表示:

22.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物包含金属烯烃基链转移剂的残余物,其中所述金属烯烃基链转移剂由下式表示:

23.根据权利要求1或2所述的组合物,其中所述共聚物包含金属烯烃基链转移剂的残余物,其中所述金属烯烃基链转移剂由下式表示:

24.一种制备润滑剂组合物的方法,包括:

25.一种润滑发动机的方法,包括:向所述发动机供应润滑剂组合物,所述润滑剂组合物包含油和长链支化共聚物,所述长链支化共聚物具有:

技术总结本公开涉及包含支化共聚物的润滑剂组合物和制备此类组合物的方法。本公开的润滑剂组合物包含油和共聚物,并且具有约5或更小的高温高剪切(HTHS)粘度、约2%至约80%的剪切稳定性指数(30个循环)、约1:2至约1:30的增稠效率与剪切稳定性指数(30个循环)之比、约3cSt至约30cSt的100℃下运动粘度、以及约1或更大的增稠效率。在另一类实施方式中,本公开提供了包含第一共聚物和第二共聚物的润滑剂组合物,其中第一共聚物的乙烯含量高于第二共聚物的乙烯含量,并且其中两种共聚物中的至少一种是长链支化乙烯共聚物。技术研发人员:J·A·M·肯尼奇,张警文,S·Y·张,玛丽亚姆·赛法尔,J·R·哈格多恩,江培军,大卫·L·摩根受保护的技术使用者:埃克森美孚化学专利公司技术研发日:技术公布日:2024/1/22

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