用于低速磨损和擦伤的传动系统和变速器流体的制作方法

本公开涉及包含有效实现耐低速磨损性和耐擦伤性的低分子量二醇和/或三醇化合物的传动系统和/或变速器流体。

背景技术：

1、传动系统硬件如齿轮、轴等通常需要提供抗磨和/或极压保护的润滑剂。在实践中，齿轮和轴可在满载容量下工作和/或频繁地停走操作，从而在硬件上施加额外的应力和应变。因此，用于重载齿轮、轴和变速器应用的润滑剂需要化学添加剂以在满载和停走操作条件下可靠地保护齿轮和轴。通常，用于此类重载应用的润滑剂需要例如流体满足极压、抗磨、摩擦和/或铜腐蚀的一种或多种性能特征，以建议传动系统硬件流体的一些常见要求。润滑剂中可包含多种添加剂以实现此类性能。

2、更具体地，卡特彼勒公司(caterpillar corporation)引入了在卡特彼勒的重型车辆机械和设备中使用的一组变速器和驱动系统流体要求，被指定为所谓的卡特彼勒to-4规范。满足卡特彼勒to-4规范要求的润滑剂组合物通常被认为适用于重载和/或越野传动系统或变速器应用。所有卡特彼勒to-4润滑剂组合物必须符合多个性能标准，包括在卡特彼勒to-4规范中提出的磨损、粘度和摩擦条件。在传动系统和变速器润滑剂中使用的许多添加剂往往是多功能的，并且在一些情况下，在性能之间可能存在冲突，诸如为正齿轮提供低速磨损性能和/或同时维持可接受的摩擦和擦伤特性。

3、具体地，卡特彼勒to-4顺应性润滑剂必须满足根据astm d4998的低速磨损以及根据cec l-07(fzg a/8.3/90)的强擦伤性能等特征的特定要求。常规曲轴箱润滑剂组合物通常不满足根据卡特彼勒to-4规范的这种耐磨损性或耐擦伤性的要求，因为添加剂混合物往往不能通过磨损、摩擦和/或擦伤测试中的一种或多种。例如，在指定用于越野传动系统和变速器应用的润滑剂中通常避免使用分散剂和/或含钼摩擦改性剂，因为此类添加剂可以例如将静摩擦降低至不再符合卡特彼勒to-4规范的水平。在其他情况下，具有足够含量的来自抗磨添加剂和/或清净剂的金属(诸如锌和钙)的重载润滑剂可显示出强的低速齿轮磨损性能，但随后提供低于所需的负载级耐擦伤性。

技术实现思路

1、在一种方法或实施方案中，本文描述了越野润滑剂组合物，诸如to-4润滑剂，并且其包含一种或多种具有润滑粘度的基础油；约200ppm至约2,000ppm的由一种或多种二烷基二硫代磷酸锌化合物提供的锌；提供约1,000ppm至约5,000ppm的金属的一种或多种含金属清净剂，所述金属选自钙、镁和/或钠并且由酚酯、磺酸酯、杯芳酯(calixarate)、柳芳酸酯(salixarate)、水杨酸酯、羧酸或它们的组合的一种或多种c6至c30支链金属盐提供；不超过约300ppm的由一种或多种含氮无灰分散剂提供的氮；以及约0.01重量％至约3.5重量％的低分子量二醇或三醇化合物，诸如c2至c3二醇或三醇化合物或它们的混合物。

2、在其他方法或实施方案中，前一段落中所述的越野润滑剂组合物可包括任何组合的可选特征或实施方案。这些可选特征或实施方案可包括以下中的一个或多个：其中所述c2至c3二醇或三醇化合物是三羟基丙烷，其中所述c2至c3二醇或三醇化合物、并且优选三羟基丙烷是非酯化化合物；并且/或者其中所述越野润滑剂组合物基本上不含甘油单油酸酯(gmo)；并且/或者其中所述越野润滑剂组合物包含约0.01重量％至约2重量％的所述c2至c3二醇或三醇化合物或它们的混合物，并且优选0.01重量％至约2重量％的三羟基丙烷；并且/或者其中所述一种或多种含金属清净剂包含支链聚烯烃取代的酚盐、磺酸盐和/或水杨酸盐清净剂的高碱性金属盐；并且/或者其中所述支链聚烯烃衍生自具有至少3个碳原子或至少4个碳原子的支链烯烃，并且其中所述支链聚烯烃具有约100至约800的数均分子量；并且/或者其中所述支链聚烯烃衍生自具有约6至约30个碳和约0.1至约0.4的异构化水平的异构化正α烯烃；并且/或者其中所述支链聚烯烃取代的酚盐、磺酸盐和/或水杨酸盐清净剂的高碱性金属盐具有根据astm d2896测量的基于无油的至少约250mg koh/g的总碱值(tbn)；并且/或者其中所述一种或多种高碱性清净剂是支链磺酸钙；并且/或者其中所述越野润滑剂组合物满足卡特彼勒to-4润滑剂的要求，包括至少低速磨损和擦伤测试，其中根据astm d4998测量的磨损不超过100mg，优选不超过50mg，并且根据cec l-07(fzg a/8.3/90)的通过负载级为9或更高、10或更高、11或更高或12；并且/或者其中所述含氮无灰分散剂是琥珀酰亚胺分散剂。

3、在其他方法或实施方案中，本文的公开内容提供了一种根据依照astm d4998和cec l-07(fzg a/8.3/90)测量的卡特彼勒to-4要求为齿轮、轴承和/或离合器提供低速磨损和擦伤保护的方法。在一些方面，所述方法包括用润滑组合物润滑所述齿轮、轴承和/或离合器，并且其中所述润滑组合物包含一种或多种具有润滑粘度的基础油；约200ppm至约2,000ppm的由二烷基二硫代磷酸锌化合物提供的锌；提供约1,000ppm至约5,000ppm的金属的一种或多种含金属清净剂，所述金属选自钙、镁和/或钠并且由酚酯、磺酸酯、杯芳酯(calixarate)、柳芳酸酯(salixarate)、水杨酸酯、羧酸或它们的组合的一种或多种c6至c30支链金属盐提供；不超过约300ppm的由一种或多种含氮无灰分散剂提供的氮；以及约0.01重量％至约3.5重量％的低分子量二醇或三醇化合物，并且优选c2至c3二醇或三醇化合物或它们的混合物。

4、在其他方法或实施方案中，前一段落中所述的方法可与任选特征、步骤和/或实施方案以任何组合而组合。这些可选特征、步骤或实施方案包括以下中的一个或多个：其中所述c2至c3二醇或三醇化合物是三羟基丙烷；并且/或者其中所述c2至c3二醇或三醇化合物、并且优选三羟基丙烷是非酯化的；并且/或者其中所述润滑组合物包含约0.01重量％至约2重量％的所述c2至c3二醇或三醇化合物或它们的混合物；并且/或者其中所述c2至c3二醇或三醇化合物是三羟基丙烷；并且/或者其中所述一种或多种含金属清净剂包含支链聚烯烃取代的酚盐、磺酸盐和/或水杨酸盐清净剂的高碱性金属盐；并且/或者其中所述支链聚烯烃衍生自具有至少4个碳原子的支链烯烃，并且其中所述支链聚烯烃具有约100至约800的数均分子量；并且/或者其中所述支链聚烯烃衍生自具有约4至约100个碳和约0.1至约0.4的异构化水平的异构化正α烯烃；并且/或者其中所述支链聚烯烃取代的酚盐、磺酸盐和/或水杨酸盐清净剂的高碱性金属盐具有根据astm d2896测量的基于无油的至少约250mg koh/g的总碱值(tbn)；并且/或者其中所述一种或多种高碱性清净剂是支链磺酸钙；并且/或者其中所述一种或又一种或多种含金属清净剂包含具有根据astm d2896测量的基于无油的至少约250mg koh/g的总碱值(tbn)的一种或多种高碱性含金属清净剂；并且/或者其中所述一种或多种高碱性清净剂是支链磺酸钙；并且/或者其中所述润滑组合物表现出根据astm d4998测量的不超过100mg、优选不超过50mg的磨损，以及根据cec l-07(fzga/8.3/90)9或更高、10或更高、11或更高或12的通过负载级；并且/或者其中所述含氮无灰分散剂是琥珀酰亚胺分散剂。

5、在其他方法或实施方案中，本文描述或公开了本技术实现要素：的任何实施方案的润滑组合物用于实现以下方面的用途：根据astm d4998测量的磨损不超过100mg，优选不超过50mg，并且根据cec l-07(fzg a/8.3/90)测量的通过负载级为9或更高、10或更高、11或更高或12。

6、通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本公开的其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。提供以下术语定义以便阐明如本文所用的某些术语的含义。

7、术语“齿轮油”、“齿轮流体”、“齿轮润滑剂”、“基础齿轮润滑剂”、“润滑油”、“润滑剂组合物”、“润滑组合物”、“润滑剂”和“润滑流体”是指包含主要量的如本文所讨论的基础油和次要量的如本文所讨论的添加剂组合物的成品润滑产品。这种齿轮流体用于极端压力情况下，例如用于具有金属对金属接触情况的变速器和齿轮传动部件，诸如用于变速器(手动或自动)和/或齿轮式差速器中。此类齿轮流体优选是卡特彼勒to-4认证的齿轮流体。

8、如本文所用，术语“烃基取代基”或“烃基基团”以其普通含义使用，这是本领域技术人员熟知的。具体地，它是指具有直接与分子的其余部分连接的碳原子并且主要具有烃特性的基团。每个烃基基团独立地选自烃取代基和含有一个或多个卤素基团、羟基基团、烷氧基基团、巯基基团、硝基基团、亚硝基基团、氨基基团、吡啶基基团、呋喃基基团、咪唑基基团、氧和氮的取代的烃取代基，并且其中对于烃基基团中的每十个碳原子存在不超过两个非烃取代基。

9、如本文所用，除非另外明确说明，否则术语“按重量的百分比”或“重量％”或“重量百分比”意指所述组分占整个组合物的重量的百分比。除非另有说明，否则本文所有的百分数都是重量百分数。

10、本文所用的术语“可溶的”、“油溶性的”或“可分散的”可以但不一定指示化合物或添加剂是可溶的、可溶解的、可混溶的或能够以所有比例悬浮于油中。然而，前述术语确实意指它们例如在油中可溶、可悬浮、可溶解或可稳定分散至足以在采用油的环境中发挥其预期效果的程度。此外，如果需要的话，另外掺入其他添加剂也可允许掺入更高含量的特定添加剂。

11、如本文所采用，术语“烷基”是指约1个至约200个碳原子的直链、支链、环状和/或取代的饱和链部分。如本文所采用，术语“烯基”是指约3个至约30个碳原子的直链、支链、环状和/或取代的不饱和链部分。如本文所采用，术语“芳基”是指单环和多环芳族化合物，其可包括烷基、烯基、烷基芳基、氨基、羟基、烷氧基、卤素取代基和/或包括但不限于氮和氧的杂原子。

12、如本文所用，分子量通过凝胶渗透色谱法(gpc)使用市售聚苯乙烯标准物(具有约180至约18,000的mn作为校准参考物)测定。本文的任何实施方案的分子量(mn)可用从waters获得的凝胶渗透色谱法(gpc)仪器等仪器测得，并且用waters empower软件等软件处理数据。gpc仪器可以配备有waters分离模块和waters折射率检测器(或类似的任选设备)。gpc操作条件可以包括保护柱，4个安捷伦plgel柱(长度为300×7.5mm；粒径为5μ，并且孔径范围为)，柱温度为约40℃。未稳定化的hplc级四氢呋喃(thf)可用作溶剂，流速为1.0ml/min。gpc仪器可用具有范围为500g/mol至380,000g/mol的窄分子量分布的市售聚苯乙烯(ps)标准物校准。对于质量小于500g/mol的样品，可以外推校准曲线。样品和ps标准物可溶解在thf中并且以0.1重量％至0.5重量％的浓度制备并且不经过滤即可使用。gpc测量也描述于us 5,266,223中，其以引用的方式并入本文中。gpc方法此外提供分子量分布信息；参见，例如，w.w.yau、j.j.kirkland和d.d.bly，“现代尺寸排阻色谱法(modern size exclusion liquid chromatography)”，john wiley and sons，new york，1979，其也以引用的方式并入本文。

13、应当理解，在整个本公开中，术语“包含”、“包括”、“含有”等被认为是开放式的，并且包括未明确列出的任何元素、步骤或成分。短语“基本上由……组成”意指包括任何明确列出的元素、步骤或成分以及不实质上影响本发明的基本和新颖方面的任何另外的元素、步骤或成分。本公开还考虑到，使用术语“包含”、“包括”、“含有”描述的任何组合物也被解释为包括“基本上由其具体列出的组分组成”或“由其具体列出的组分组成”的相同组合物的公开内容。