具有增强的活塞清洁性的润滑油组合物制造技术

本文公开了一种低和中硫、磷和硫酸化灰分(低和中“SAPS”)的润滑油组合物，用于为内燃机提供增强的活塞清洁性.所述润滑油组合物包含通过聚异丁基取代的羟基芳族化合物、醛、氨基酸或其酯衍生物和碱金属碱的缩合而制备的至少一种曼尼希反应产物，其中，聚异丁基集团衍生自包含至少70wt％甲基亚乙烯基异构体的聚异丁烯并具有400至2,500的数均分子量。

【技术实现步骤摘要】
专利技术背景1.
本专利技术通常涉及低和中硫、磷和硫酸化灰分(sulfated ash)(低和中“SAPS”)的润滑油组合物，用以增强内燃机的活塞清洁性。2.现有技术当选择润滑油时，发动机油的粘度等级为关键特征。润滑油典型地根据发动机所暴露的气候温度以及发动机运行时的温度和剪切条件进行选择。由此，所述油在环境温度下必须是足够低粘度的，从而在发动机冷启动时提供足够的润滑，并且能够在发动机全负荷运行时维持足够的粘度以润滑发动机。汽车工程师学会分类系统SAE J300定义了发动机油等级粘度规范。单级被指定为SAE20、30、40、50和60等级，并且通过在100℃下的低剪切速率运动粘度范围(ASTM D445)以及在150℃下的最小高剪切速率粘度(例如ASTM D4683，CEC L-36-A-90或者ASTM D5481)来定义。指定为SAE 0W至25W的发动机油根据它们的低温启动粘度(ASTM D5293)、低温泵送粘度(ASTM4684)和100℃下的最小运动粘度来分类。多级润滑油在宽温度范围内运行。典型地，它们通过两个数字来识别，例如5W-30或10W-30。多级标号中的第一个数字是指根据冷启动模拟器(CCS)在高剪切速率下测量的多级油所需要的安全启动温度(例如-20℃)粘度要求(ASTM D5293)。总的来说，具有低CCS粘度的润滑剂允许发动机在更低的温度下更加容易地启动，并由此在那些环境温度下改善发动机稳定性。多级标号中的第二个数字是指在正常运行温度下的润滑剂粘度，并以在100℃下的运动粘度(Kv)进行测量(ASTM D445)。高温粘度需要囊括100℃下的最小和最大运动粘度。高温下的粘度需要防止在发动机运行期间如果润滑油过度稀薄所导致的发动机磨损。然而，润滑油不应当是过粘的，因为过大的粘度可导致用以泵送润滑剂所不必要的粘性阻力和做功，其相应地会增加燃料消耗。总的来说，在100℃下润滑剂的Kv越低，润滑剂在燃料经济性测试中所获得的分数越高。由此，为了达标所给出的多级油标号，特定的多级油必须要同时满足严格的低温和高温粘度要求，其通过SAE规范例如SAE J300来设定。仅仅共混不同粘度特性的基础油料可能不能够使配方满足某些多级油的低温和高温粘度要求。所述配方的用于实现该目标的主要工具为添加剂，其通常称为粘度调节剂或者粘度指数(V.I.)改进剂。通常，为了达到目标最小高温粘度，需要添加大量粘度调节剂。然而，粘度调节剂使用量的增加导致提高的低温润滑粘度。对于配制在燃料经济性测试中表现出改善性能的曲轴箱润滑剂的不断增加的需求正在驱使行业发展低粘度等级发动机润滑剂，例如SAE0W-20、0W-30、5W-20和5W-30。与低粘度、高燃料经济性润滑剂的要求相一致的是，因为环境因素并确保与和现代发动机联合使用的污染控制设备(例如三元催化转化器和微粒收集器)的相容性，要持续不断地努力降低曲轴箱润滑剂中硫酸化灰分、磷和硫的含量。适用于润滑剂配方的特别有效的抗氧化-抗磨损添加剂为二烷基二硫代磷酸根的金属盐，特别是其锌盐，通常称为ZDDP。在这样的添加剂提供极佳性能的同时，对于润滑剂来说，ZDDP有助于硫酸化灰分、磷和硫中的每一者。催化转化器典型地包含一种或多种氧化催化剂，NOX储存催化剂和/或NH3还原催化剂。在本文中所包含的催化剂通常包含催化金属例如铂和金属氧化物的组合。催化转化器被组装在排气系统内，例如机动车的排气管道内，从而将有毒气体转化为无毒气体。催化转化器的使用被认为对于减缓全球变暖趋势和对抗其它的环境危害是至关重要的。然而，作为暴露至特定元素或化合物、特别是含磷化合物例如ZDDP的结果，催化剂可能会中毒并导致失效，如果不是无用的话。微粒收集器通常会被组装于排气系统内，特别是柴油发动机内，从而防止炭黑颗粒或者非常细小的冷凝颗粒或其凝聚物(即“柴油烟灰”)释放至环境中。除了污染空气、水和环境的其它元素，柴油烟灰被认为是致癌物质。然而，这些收集器可能会由于金属灰而被阻塞，所述金属灰为包含金属的润滑油添加剂(包括常见的灰分生成清净剂添加剂)的降解产物。为了确保后处理装置长期的使用寿命，需要确定润滑油添加剂对这样的装置产生最小的负面影响。对于此，OEM经常会对“新服务充填”和“首次充填”润滑剂的最大硫、磷和/或硫酸化灰分水平设定不同的限值。例如，当应用于轻型载客汽车内燃机时，硫含量典型地需要小于等于0.30wt％，磷含量小于等于0.08wt％，并且硫酸化灰分含量小于等于0.8wt％。然而，当润滑组合物应用于重载内燃机时，最大的硫、磷和/或硫酸化灰分含量可以是不同的。例如，在那些重载发动机中，最大硫酸化灰分含量可以高至1.6wt％。这样的润滑油组合物还称为“中SAPS”(即中含量的硫酸化灰分、磷和硫)。当最大硫酸化灰分高至1.0wt％时，润滑油组合物就会被称为“低SAPS”润滑油组合物，例如对于汽油发动机，和“LEDL”(即低排放柴油润滑剂)油组合物，对于柴油发动机。不同的试验已被建立并标准化来测量任何特定的润滑油组合物中的SAPS含量。例如，在欧洲，满足ACEA汽油和柴油发动机低SAPS规范的润滑剂尤其必须要通过“CEC L-78-T-99”测试，在使大众汽车涡轮增压直接喷射机动车柴油发动机运行延长的时间周期后，在怠速和全负荷之间交替循环，测量清洁性和活塞环的粘着程度。不同严密性的类似的规范和测试标准还可以发现于其它的国家和地区，例如日本、加拿大和美国。然而，满足低SAPS环境标准并不会消除对于提供足够润滑性能的需要。机动车火花点火和柴油机具有气门机构系统，包括阀门、凸轮和摇杆，全部都需要润滑并避免磨损。此外，发动机油必须提供充分的去垢力，从而确保发动机的洁净度并抑制沉积物的生成，所述沉积物为烃燃料的未燃烧和不完全燃烧以及发动机油退化的产物。如上所述的，保持催化转化器完整性的需要不得不导致使用更少的磷酸盐和含磷添加剂。然而，由于对于中和氧化衍生的酸和在润滑剂中悬浮的极性氧化残留物的持续需求，清净剂、典型地为金属磺酸盐清净剂的使用通常是不可避免的。然而，这些清净剂会导致硫酸化灰分的形成。在绝大多数目前的环境标准下通过使用远不及用以实现足够的清净性能所必须的金属硫酸盐清净剂，可超出所允许的灰分含量。降低清净剂过碱性的水平可降低所产生的灰分的水平，但是其还降低了润滑剂组合物的酸中和能力，潜在地会导致发动机活塞和其它部件的酸腐蚀。油溶性曼尼希缩合产物适用于内燃机润滑油。这些产物通常作用为分散剂，用以分散油泥、清漆和涂料，并防止沉积物的形成。总的来说，传统的油溶性曼尼希缩合产物通过聚异丁基取代的酚和甲醛以及胺或多胺的反应来形成。例如，编号为7,964,543；8,394,747；8,455,681；8,722,927和8,729,297的美国专利公开了通过0.01wt％至10.0wt％的在反应条件下结合聚异丁基取代的羟基芳族化合物(其中聚异丁基基团衍生自包含至少50wt％的甲基亚乙烯基异构体的聚异丁烯并具有约400至约5000的数均分子量)、醛、氨基酸或其酯和碱金属碱来形成的曼尼希缩合产物可被用于发动机润滑油组合物。这些专利中的每一篇进一步在实施例中公开了将1wt％的曼尼希缩合产物添加至全合成(f本文档来自技高网...

【技术保护点】
润滑油组合物，包含：(a)基于润滑油组合物的总重量计，大于65wt％的基础油组分，其在100℃下的运动粘度(Kv)为3.5至4.5厘斯(cSt)；(b)基于润滑油组合物的总重量计，3.0wt％至10wt％的至少一种曼尼希反应产物，其通过聚异丁基取代的羟基芳族化合物、醛、氨基酸或其酯衍生物和碱金属碱的缩合来制备，其中，聚异丁基基团衍生自包含至少70wt％的甲基亚乙烯基异构体的聚异丁烯并具有400至2,500的数均分子量；和(c)不同于组分(b)的至少一种无灰分散剂；其中，润滑油组合物具有的硫含量小于或等于0.30wt％，磷含量小于或等于0.09wt％，并且硫酸化灰分含量小于或等于1.60wt％，根据ASTM D 874测定，基于润滑油组合物的总重量计；并且进一步，其中润滑油组合物为符合2007年11月修订的SAE J300对于0W‑X多级发动机油要求的规范的多级润滑油组合物，其中X为20、30、40、50或60。

【技术特征摘要】
2015.02.13 US 14/622,079;2015.02.13 US 14/622,1061.润滑油组合物，包含：(a)基于润滑油组合物的总重量计，大于65wt％的基础油组分，其在100℃下的运动粘度(Kv)为3.5至4.5厘斯(cSt)；(b)基于润滑油组合物的总重量计，3.0wt％至10wt％的至少一种曼尼希反应产物，其通过聚异丁基取代的羟基芳族化合物、醛、氨基酸或其酯衍生物和碱金属碱的缩合来制备，其中，聚异丁基基团衍生自包含至少70wt％的甲基亚乙烯基异构体的聚异丁烯并具有400至2,500的数均分子量；和(c)不同于组分(b)的至少一种无灰分散剂；其中，润滑油组合物具有的硫含量小于或等于0.30wt％，磷含量小于或等于0.09wt％，并且硫酸化灰分含量小于或等于1.60wt％，根据ASTM D 874测定，基于润滑油组合物的总重量计；并且进一步，其中润滑油组合物为符合2007年11月修订的SAE J300对于0W-X多级发动机油要求的规范的多级润滑油组合物，其中X为20、30、40、50或60。2.润滑油组合物，包含：(a)基于润滑油组合物的总重量计，50至65wt％的第一基础油组分，其在100℃下的运动粘度(Kv)为3.5至4.5厘斯(cSt)；(b)基于润滑油组合物的总重量计，10至30wt％的第二基础油组分，其在100℃下的Kv为5.5至6.5cSt；(c)基于润滑油组合物的总重量计，1.5wt％至10wt％的至少一种曼尼希反应产物，其通过聚异丁基取代的羟基芳族化合物、醛、氨基酸或其酯衍生物和碱金属碱的缩合来制备，其中，聚异丁基基团衍生自包含至少70wt％的甲基亚乙烯基异构体的聚异丁烯并具有400至2,500的数均分子量；和(d)不同于组分(c)的至少一种无灰分散剂；其中，润滑油组合物具有的硫含量小于或等于0.30wt％，磷含量小于或等于0.09wt％，并且硫酸化灰分含量小于或等于1.60wt％，根据ASTM D 874测定，基于润滑油组合物的总重量计；并且进一步，其中润滑油组合物为符合2007年11月修订的SAE J300对于0W-X多级发动机油要求的规范的多级润滑油组合物，其中X为20、30、40、50或60；条件是，当润滑油组合物具有的硫酸化灰分含量基于润滑油组合物的总重量计小于或等于0.60wt％时，曼尼希反应产物基于润滑油组合物的总重量计存在至少3.0wt％。3.权利要求1或2的润滑油组合物，其为SAE 0W-20多级润滑油组合物或者0W-30多级润滑油组合物。4.权利要求1或2的润滑油组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·霍根杜恩，B·B·霍根杜恩，
申请(专利权)人：雪佛龙奥伦耐技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL