[發(fā)明專利]含納米材料的齒輪油組合物

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680006427.6
• 申請(qǐng)日: 2006-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN101248165A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·E·洛克伍德;張志強(qiáng);吳革非;T·R·史密斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿什蘭許可及知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司
• 主分類號(hào): C10M169/04
• 分類號(hào): C10M169/04;C10M125/02;C10G73/22;B01F3/12;D01F9/12
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陳季壯

發(fā)明背景

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

[0002]本申請(qǐng)要求于2005年1月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)S.N. 60/644,042的優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容整體引入供參考。

[0003]發(fā)明領(lǐng)域

[0004]本發(fā)明涉及納米材料用作齒輪油和其它潤(rùn)滑油組合物的粘 度改進(jìn)劑和導(dǎo)熱性改進(jìn)劑的新型用途。本發(fā)明的齒輪油與現(xiàn)有的齒輪 油相比具有更高的粘度指數(shù)、更高的剪切穩(wěn)定性和改進(jìn)的導(dǎo)熱性。優(yōu) 選的納米顆粒還導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低，包括邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的降低的摩 擦。這些性能如下獲得：用具有適合形狀、尺寸和組成的納米材料替 代常用于齒輪油的組合物的部分或全部聚合物增稠劑或粘度指數(shù)改進(jìn) 劑或其它部分。

[0005]本領(lǐng)域中的問(wèn)題

[0006]齒輪油具有特殊要求以在寬的溫度和扭矩范圍內(nèi)在設(shè)備如 后軸和工業(yè)齒輪箱等中提供保護(hù)性彈性流體動(dòng)力膜和邊界膜。近年來(lái)， 已經(jīng)致力于提供齒輪油，它還通過(guò)提供降低的牽引和改進(jìn)的邊界潤(rùn)滑 而有助于燃料效率。熱耗散也變得日益重要，這歸因于載重汽車應(yīng)用 中獨(dú)立后軸的趨勢(shì)，和減少元件重量的總體趨勢(shì)。由于常規(guī)石墨分散 的較大顆粒尺寸和顆粒沉積，在汽車體系的齒輪油中使用石墨在任何 已知的程度下是不實(shí)際的。這些較大的石墨顆粒曾常用于潤(rùn)脂油，后 者用于一些工業(yè)齒輪系統(tǒng)。然而，通常可獲得的石墨分散體的檢驗(yàn)表 明它們對(duì)齒輪油粘度指數(shù)和導(dǎo)熱率貢獻(xiàn)不顯著。眾所周知，具有高粘 度指數(shù)的齒輪油將有利于改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性并且同時(shí)較低的齒輪箱溫 度有利于改進(jìn)的耐久性。現(xiàn)有技術(shù)限于通過(guò)基礎(chǔ)油的優(yōu)先選擇或聚合 物粘度指數(shù)改進(jìn)劑的使用改進(jìn)粘度指數(shù)。已經(jīng)通過(guò)選擇已知的摩擦改 性劑如顆粒狀二硫化鉬，Gangopadhyay等人在SAE?Paper?2002-012821 中描述的含硼酸鹽的添加劑降低了齒輪箱溫度。

[0007]石油產(chǎn)品的粘度通常隨溫度顯著地變化，并且對(duì)于用于汽 車的潤(rùn)滑油來(lái)說(shuō)，想要粘度的溫度依賴性較小。因此，為了降低潤(rùn)滑 油的溫度依賴性，已經(jīng)廣泛地將聚合物用作具有粘度指數(shù)改進(jìn)效果的 粘度改進(jìn)劑。

[0008]流體的粘度指數(shù)定義為該流體的粘度與溫度的關(guān)系。其如 下測(cè)定：在40℃和100℃下測(cè)量油的動(dòng)態(tài)粘度，然后通過(guò)使用包括在 ASTM?D?2270中的表或公式計(jì)算。高粘度指數(shù)流體(例如，合成基礎(chǔ)油 或基礎(chǔ)油和粘度改進(jìn)劑的混合物)與低粘度指數(shù)流體相比顯示更少的 粘度隨溫度的變化。

[0009]礦物油，它們?cè)诘蜏叵率欠浅Ｓ行У臐?rùn)滑劑，在高溫下變 成效果較差的潤(rùn)滑劑。在高溫下，由于粘度下降，它們的成膜能力(在 液體潤(rùn)滑狀態(tài)下)減弱。在使用粘度改進(jìn)劑和引入多級(jí)油之前，這一 問(wèn)題通過(guò)季節(jié)性油改變被部分地克服。

[0010]粘度改進(jìn)劑的主要的功能是使粘度隨溫度的變化減到最 小。通常將粘度改進(jìn)劑添加到低粘度油中以改進(jìn)其高溫潤(rùn)滑特性。粘 度改進(jìn)劑主要是有機(jī)聚合物，它的功能是當(dāng)流體和粘度改進(jìn)劑的混合 物的溫度增加時(shí)逐漸地抑制在該混合物內(nèi)的流體的自由流動(dòng)。這代表 一種實(shí)用的手段，由此將礦物油的工作范圍延伸至高溫而不會(huì)不利地 過(guò)分影響它們的低溫流動(dòng)性。

[0011]在低溫下，聚合物分子占較小的(水動(dòng)力)體積并因此具 有最小的與基礎(chǔ)油的締合。該效果應(yīng)該是小的粘度增加。在高溫下該 情況是相反的，因?yàn)檫@些聚合物鏈由于增加的熱能而擴(kuò)展或膨脹。這 增加聚合物與基礎(chǔ)油的締合，因?yàn)樗┞兜木酆衔锉砻娣e的增加。結(jié) 果是在這一高溫下粘度顯著增加。圖1示出了由于溫度增加而引起的聚 合物開卷，由于所述聚合物導(dǎo)致油稠化，這歸因于對(duì)在該混合物內(nèi)的 流體的自由流動(dòng)的抗力增加。

[0012]烯烴共聚物(OCP)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、氫化的苯 乙烯-二烯(STD)和苯乙烯-聚酯(STPE)聚合物是現(xiàn)代潤(rùn)滑劑配制劑 中使用的普通類型的粘度改進(jìn)劑。

[0013]在這些基礎(chǔ)油和粘度改進(jìn)劑混合物中，總是存在由這些粘 度改進(jìn)劑所引起的在低溫(即小于-20℃)下的某種不希望的粘度增加， 因?yàn)樗鼈兤鹪龀韯┳饔枚粫?huì)顯著地改進(jìn)低溫下的粘度指數(shù)。此外， 這些聚合物可能幫助高分子蠟結(jié)構(gòu)的形成。