限制由二氧化氮污染引起的化学降解的方法技术

本发明专利技术涉及限制由二氧化氮污染引起的化学降解的方法。一种用于烃质液体的添加剂组合物，所述添加剂组合物包含离子液体和清净剂添加剂，所述离子液体由以下组分组成：(i)一种或多种有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取代基，和(ii)一种或多种无卤素、无硫和无硼的有机阴离子，各自包含一个或多个烃基和一个或多个带有定域或离域阴离子电荷的含杂原子的官能团；并且所述清净剂添加剂包含一种或多种中性或高碱性烃基取代的金属盐作为活性成分；所述添加剂组合物进一步任选包含载液或稀释剂。物进一步任选包含载液或稀释剂。物进一步任选包含载液或稀释剂。

【技术实现步骤摘要】
限制由二氧化氮污染引起的化学降解的方法


[0001]本专利技术涉及一种限制在高温下工作中由二氧化氮污染引起的烃质液体的化学降解的方法。该方法主要包括向烃质液体中加入包含指定离子液体和清净剂添加剂的添加剂组合物，离子液体和清净剂的组合用于抑制烃质液体被二氧化氮硝化，所述硝化会引发降解。

技术介绍

[0002]烃质液体用作各种硬设备(hardware)应用中的工作流体，特别是用作工程零件和装置的润滑剂、保护剂、液压油、润滑脂和传热流体。这些液体的组成和性质根据它们的预期应用进行选择，并且较高分子量的烃质物类的现成可得性使得这些流体能够配制为在高温下工作，特别是在水性流体不再可用的100℃以上。
[0003]这样的烃质液体通常可衍生自石油或合成来源，或衍生自可再生材料，如生物材料的加工。特别地，烃质润滑剂和液压油已成为各种应用中的标准，包括汽车和动力传动流体，如发动机润滑油。
[0004]工作液的一个基本性能属性是它们在其使用寿命期间保持有益性质的能力。工作的严酷性对该液体施加物理和化学应变，限制由此造成的液体降解是在它们的选择和配制中的重要考虑因素。工作流体通常在它们的开发和认证中必须满足与维持使用寿命相关的许多性能要求，这在促进降解的相关工作条件下对候选液体进行测试。
[0005]升高的工作温度和化学反应性污染物的存在提高对烃质液体的要求。较高的本体液体温度(bulk liquid temperatures)和反应性污染物的积聚可促进降解反应并导致使用寿命严重缩短，以致周围的硬设备不能充分得到该液体的服务或保护。
[0006]本领域中一般需要通过提供在工作条件下对本体中的化学降解的改进耐受性来改进在升高的本体温度(bulk temperatures)下工作的烃质液体，特别是润滑剂的使用寿命。
[0007]基于常规理解，即引起降解的化学反应基本上涉及老化的烃物类与氧的反应(经由自由基途径，其涉及在工作过程中原位形成的过氧化物)，烃质液体的降解，尤其在升高的本体温度下的降解在本领域中通常被称为“氧化”。随时间经过的这些物类的积聚导致不断增加的液体降解以及本体液体性质和使用性能的劣化。在本领域中已经提出各种通常称为“抗氧化剂”的添加剂以抑制这种氧化途径，包括烃可溶性受阻酚和胺，从而减缓随着流体在工作中老化而积聚的氧化降解。
[0008]但是，本申请人的研究工作表征了一种不同的化学降解途径，其表现在不含老化组分的新制备的烃质流体中。这种降解并非由与氧气或过氧化物的反应引发，而是来自在工作中通过污染夹带在液体中的二氧化氮在高温下的直接化学作用。已经发现，二氧化氮通过与烃质液体的硝化反应引发化学降解，并且这些反应在液体仍然新鲜时就开始的过程中导致该液体的显著分解。二氧化氮还可以在本体液体环境中氧化成硝酸，并导致该液体和其旨在保护的硬设备受到酸性侵蚀。因此，具体需要限制烃质液体中的二氧化氮污染在
高温下的降解效应，其会在使用寿命的早期引起劣化，还会加剧由常规氧气驱动的氧化引起的问题。
[0009]在烃质液体在工作期间暴露于二氧化氮源的情况下发生这样的二氧化氮污染。二氧化氮(NO2)通过空气中天然存在的氮气和氧气在暴露于较高温度时的反应形成，通常经过氮氧化物(NO)中间体形成，例如在燃烧反应的过程中。二氧化氮也是衍生自石油或许多生物源的燃料的燃烧产物，两种燃料都含有一定量的结合氮，其在完全燃烧时以二氧化氮的形式释放并可夹带在与其接触的工作液中。这样的暴露在燃烧装置，例如内燃机中特别普遍，内燃机生成二氧化氮并由暴露于排气的烃质液体润滑；特别是在曲轴箱润滑油中，其在停留在气缸区域的发动机表面上的同时与排气发生直接接触，该暴露也通过窜漏的排气发生，其将二氧化氮经过活塞环导入曲轴箱油箱，在此其被润滑剂夹带。
[0010]旨在改进发动机的燃料效率和使碳质颗粒物排放最小化的现代发动机和后处理的发展已经导致更高的燃烧温度，通过被称为“NOx
‑
颗粒物折衷(NOx
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Particulate trade off)”的效应导致在发动机排出废气中产生更高的二氧化氮含量。较高的发动机温度还导致较高的本体润滑剂工作温度，导致会增加由二氧化氮引发的化学降解的条件。
[0011]此外，现代对提高内燃机的燃油经济性的关注导致通过设计活塞环与气缸套表面之间的更大间隙而减少内摩擦的设计，以得到自由运行的发动机(free
‑
running engines)，其中更多的排气通过活塞环吹入曲轴箱，在此其被夹带在本体发动机润滑剂中。
[0012]因此，在高温下工作中暴露于二氧化氮污染的烃质液体面临特定的挑战，其归因于在该液体的寿命早期就起效并且不是由烃的常规氧化引发的化学硝化途径。这一挑战在发动机润滑剂的情况下尤其严重，其中各种工程措施已经增加了在升高的工作温度下二氧化氮夹带到本体润滑剂中的程度。申请人已经确定，所引起的硝化途径在60至180℃的本体液体温度下特别明显，并在110至160℃的本体液体温度下特别严重，这些温度在恶劣工作条件下使用的曲轴箱润滑剂中或在现代的、更热运行的发动机设计中更加易见，因此加剧了这种化学途径对润滑剂降解的影响。
[0013]本专利技术通过运用具有使二氧化氮失活并因此抑制烃质液体的硝化的特定协作能力的指定离子液体和清净剂添加剂的组合而提供对这一挑战的解决方案。通过这种出乎意料的作用，该离子液体和清净剂添加剂的指定组合限制了由硝化引发的化学降解并改进了烃质液体的使用寿命。
[0014]本专利技术还提供在二氧化氮污染条件下，特别在分散剂添加剂存在下(此时分散剂看起来会中和常规磷基抗氧化剂的效果)对油中的氧化的出乎意料的控制。
[0015]烃质工作液中的化学降解的一个物理后果是在工作过程中的液体粘度增加。这种粘度增加可导致液体不再满足指定的粘度标准，促使其过早更换。本专利技术中定义的包含离子液体和清净剂添加剂的组合的添加剂组合物的运用提供了限制工作中的粘度增长的优点，从而减少了这种随之而来的对使用寿命的限制。
[0016]许多烃质液体，最尤其是润滑剂，如发动机润滑剂，被配制为控制由氧化过程造成的归因于液体中的酸性物类形成的酸度增加和随后的酸性腐蚀或磨损。因此，对于这样的液体进一步的优点是控制酸性物类在使用寿命期间的积聚。本专利技术中定义的包含离子液体和清净剂添加剂的组合的添加剂组合物的运用提供更好地控制液体中的酸积聚的优点，从而在改进的工作液的制备中为配方设计师提供这种额外的益处。
[0017]本专利技术中定义的离子液体和清净剂添加剂的组合因此提供优于本领域先前设想用作烃质液体中的添加剂的常规抗氧化剂和其它离子液体的优点，并提供改进的性质范围以提高工作液性能和使用寿命。清净剂添加剂的共同存在提供了与单独的指定离子液体的有益效果相比改进的性能，并能够实现更好的使用寿命和本专利技术的其它益处。
[0018]在一个优选实施方案中，离子液体和清净剂添加剂的组合与无灰分散剂添加剂联合运用，这种三组分组合提供对由二氧化氮污染引起的硝化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于烃质液体的添加剂组合物，所述添加剂组合物包含离子液体和清净剂添加剂，所述离子液体由以下组分组成：(i)一种或多种有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取代基，和(ii)一种或多种无卤素、无硫和无硼的有机阴离子，各自包含一个或多个烃基和一个或多个带有定域或离域阴离子电荷的含杂原子的官能团；并且所述清净剂添加剂包含一种或多种中性或高碱性烃基取代的金属盐作为活性成分；所述添加剂组合物进一步任选包含载液或稀释剂。2.一种烃质液体组合物，其包含主要量的烃质液体、次要量的清净剂添加剂和次要量的离子液体，所述离子液体由以下组分组成：(i)一种或多种有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取代基，和(ii)一种或多种无卤素、无硫和无硼的有机阴离子，各自包含一个或多个烃基和一个或多个带有定域或离域阴离子电荷的含杂原子的官能团；并且所述清净剂添加剂包含一种或多种中性或高碱性烃基取代的金属盐作为活性成分。3.权利要求1或权利要求2的组合物，其中所述离子液体的各阳离子(i)含有氮。4.权利要求3的组合物，其中各阳离子(i)由取代铵阳离子或包含氮并带有阳离子电荷的脂环族或芳族环系组成。5.权利要求3或权利要求4的组合物，其中各阳离子(i)是四取代的铵阳离子。6.权利要求5的组合物，其中所述离子液体的各阳离子(i)是无氮的。7.权利要求6的组合物，其中所述离子液体的各阳离子(i)由带有阳离子电荷的四烃基取代的中心原子或环系组成。8.权利要求7的组合物，其中所述离子液体的各阳离子(i)是四烷基取代的鏻阳离子。9.前述权利要求任一项的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)是无氮的。10.前述权利要求任一项的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)包含羧酸根官能团。11.权利要求10的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)是己酸根阴离子。12.权利要求10的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)包含羧酸根基团和另一含杂原子的官能团。13.权利要求12的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)包含芳环形式的烃基，所述环带有羧酸根基团和另一含杂原子的官能团，这些官能团与芳环共轭且这种共轭体系带有阴离子电荷。14.权利要求13的组合物，其中所述离子液体的一种或多种阴离子(ii)是一种或多种水杨酸根阴离子。15.权利要求13的组合物，其中所述离子液体的各阴离子(ii)的芳环另外带有一个或多个直链或支化链烷基取代基。16.权利要求15的组合物，其中所述离子液体的一种或多种阴离子(ii)是一种或多种烷基取代的水杨酸根阴离子，并且其中各阴离子的烷基取代基独立地选自含有12至24个碳
原子的烷基。17.权利要求11、14或16的组合物，其中所述离子液体的各阳离子(i)是三己基十四烷基
‑
鏻阳离子。18.前述权利要求任一项的组合物，其中所述清净剂活性成分是或包含一种或多种烃基取代的芳族酸或酚的一种或多种中性或高碱性金属盐。19.权利要求18的组合物，其中所述清净剂活性成分是或包含一种或多种烃基取代的苯磺酸的一种或多种中性或高碱性金属盐。20.权利要求18的组合物，其中所述清净剂活性成分是或包含一种或多种烃基取代的羟基苯甲酸的一种或多种中性或高碱性金属盐。21.权利要求20的组合物，其中所述清净剂活性成分是一种或多种烷基取代水杨酸的碱土金属盐。22.权利要求21的组合物，其中所述清净剂活性成分是一种或多种烷基取代水杨酸的镁盐。23.权利要求21或权利要求22的组合物，其中构成清净剂活性成分的各水杨酸盐的烷基取代基独立地选自含有9至30个碳原子的烷基。24.前述权利要求任一项的组合物，其另外包含无灰分散剂添加剂，优选含磷化合物。25.权利要求2或与权利要求2一起阅读时的权利要求3至24任一项的组合物，其中所述烃质液体是润滑油，更优选用于内燃机的曲轴箱润滑油。26.一种限制在60至180℃的本体液体温度下工作中的烃质液体的化学降解的方法，所述降解由工作中的二氧化氮污染造成的液体硝化引发，其包括：制备或获得新鲜制备的烃质液体，其适合在60至180℃的本体液体温度下工作并且不含老化组分和二氧化氮污染；在60至180℃的本体液体温度下工作之前向所述烃质液体中加入离子液体和清净剂添加剂，其中：所述离子液体由以下组分组成：(i)一种或多种有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：英菲诺姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：