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具有改进的低温特征的牵引流体

申请号 CN201980103391.0 申请日 2019-10-30 公开(公告)号 CN114901790A 公开(公告)日 2022-08-12
申请人 胜牌许可和知识产权有限公司; 发明人 史巴基·库马尔·高希; S·帕拉布; K·S·巴德; 吴葛菲; 任宁; 弗朗西丝·E·洛克伍德;
摘要 牵引 流体 ,包含式I、II、III、IV、V、VI、VII或其混合物与 基础 原料、 粘度 调节剂、消泡剂和添加剂包的组合。
权利要求

1.一种牵引流体,包含以下中的至少一者:
其中,R1‑R24各自独立为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基基团;k、m、n和p各自独立为C0‑C3;
或其组合。
2.如权利要求1所述的牵引流体,其中,式I、II、III、IV、V、VI、VII或其混合物以牵引流体的最终制剂的约0.1重量%至约50重量%的量存在。
3.如权利要求1所述的牵引流体,还包含牵引流体基础原料。
4.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为最终制剂的约30重量%至约99.78重量%的牵引流体基础原料。
5.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为最终制剂的约45.4重量%至约92.2重量%的牵引流体基础原料。
6.如权利要求1所述的牵引流体,还包含消泡剂。
7.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为最终制剂的约0.01重量%至约0.5重量%的消泡剂。
8.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为约0.1重量%的消泡剂。
9.如权利要求1所述的牵引流体,还包含粘度调节剂。
10.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为约0.01重量%至约10重量%的粘度调节剂。
11.如权利要求1所述的牵引流体,还包含量为最终制剂的约2重量%至约3.4重量%的粘度调节剂。
12.如权利要求1所述的牵引流体,还包含至少一种选自由以下组成的组的添加剂:抗化剂、抗磨剂、极压剂、清洁剂、分散剂、消泡剂、防锈剂、摩擦调节剂、腐蚀抑制剂倾点下降剂及其称为添加剂包的组合。
13.如权利要求12所述的牵引流体,其中,所述添加剂包以最终制剂的约0.01重量%至约10重量%的量存在。
14.如权利要求12所述的牵引流体,其中,所述添加剂包的量为约5.7重量%。
15.如权利要求1所述的牵引流体,还包含基础原料、粘度调节剂、消泡剂和添加剂包。
16.如权利要求所述的牵引流体,包含:
式I、II、III、IV、V、VI、VII或其组合,其量为约0.1重量%至约50重量%;
基础原料,其量为约30重量%至约99.78重量%;
粘度调节剂,其量为约0.01重量%至约10重量%;
消泡剂,其量为约0.1重量%至约0.5重量%;和
添加剂包,其量为约0.01重量%至约10重量%。
17.如权利要求1所述的牵引流体,其特征还在于在‑30℃下的布氏粘度(cP)为约1730至21500。
18.如权利要求1所述的牵引流体,其特征还在于约0.0867至约0.0933的牵引系数。
19.如权利要求1所述的牵引流体,其特征还在于在40℃下的运动粘度(cSt)为约10.24至24.62。

说明书全文

具有改进的低温特征的牵引流体

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及具有改进的低温粘性的牵引流体共混物。

背景技术

[0002] 借助牵引驱动技术,可以通过放置在滚动接触界面之间的薄流体膜来传输动。这种流体通常称为牵引流体,可在传递力的同时还保持主体分离,以最大程度地减少表面磨损。牵引流体依靠其高剪切强度以在如无级变速器(CVT)或无限变速器(IVT)的设备中提供扭矩传递。这种变速器允许与内燃机无缝集成,以实现最佳的发动机性能和最大的燃油效率。在1999年,环形无级变速器(T‑CVT)汽车被引入市场,并且用于T‑CVT的牵引流体在高牵引系数和分子低温流动性方面要求高平的性能。

发明内容

[0003] 提供了牵引流体,其包含通式结构的基础油:
[0004]
[0005] 其中,R1‑R24各自独立为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基基团;k、m、n和p各自独立为C0‑C3;并且流体额外地含有添加剂包、消泡剂和粘度调节剂。
附图说明
[0006] 在附图中,给出了化学式、化学结构和实验数据,它们与下面提供的详述一起描述了示例性实施方式。
[0007] 图1A是总结本发明的牵引流体制剂的性质的表格。图1B是表1A表数据的代表性图。

具体实施方式

[0008] 基础流体包括通式结构的基础油
[0009]
[0010] 其中,R1‑R24各自独立为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基基团;k、m、n和p各自独立为C0‑C3;
[0011]
[0012]
[0013] 式I、II、III、IV、V、VI、VII的组合用作牵引流体的基础,可以向其中添加额外的添加剂和牵引流体以形成完全配制的牵引流体。牵引流体可包含呈任何组合的式I、II、III、IV、V、VI和VII的共混物。这些添加剂包括抗化剂、抗磨剂、极压剂、清洁剂、分散剂、消泡剂、防锈剂、摩擦调节剂或粘度调节剂。添加剂可提供为添加剂包。
[0014] 在一些情况下,包含式I、II、III、IV、V、VI、VII的牵引流体的特征在于‑30℃下的布氏粘度(cP)为约1730至21500,或牵引系数为约0.0867至约0.0933,或40℃下的运动粘度(cSt)为约10.24至24.62。
[0015] 包含式I、II、III、IV、V、VI、VII的牵引流体的特征在于式I、II、III、IV、V、VI、VII或其混合物的量为约0.1重量%至约50重量%;基础原料的量为约30重量%至约99.78重量%;粘度调节剂的量为约0.01重量%至约10重量%;消泡剂的量为约0.1重量%至约0.5重量%;和添加剂包的量为约0.01重量%至约10重量%。
[0016] 基础油
[0017] 式I、II、III、IV、V、VI、VII或者式I、II、III、IV、V、VI和VII的组合可用作用于最终完全配制的牵引流体的基础油或基础原料的补充剂。牵引流体还可包含式I、II、III、IV、V、VI和VII与其他基础原料以各种比率的组合。
[0018] 基础原料可选自由以下组成的组:矿物油(组I、II或III油),聚α烯(组IV油)、聚合和互聚的烯烃、烷基、亚烷基氧聚合物油、磷酸酯和羧酸酯(组V油)。基础原料可选自包括以下的组:HAD(氢化α二甲基苯乙烯)、isoHAD、其共混物。
[0019] 本发明中基础原料的定义与美国石油学会(American Petroleum Institute,API)出版物“Engine Oil Licensing and Certification System”,Industry Services Department,第十四版,1996年12月,附录1,1998年12月中的定义相同。所述出版物将基础原料分类如下:a)组I基础原料含有小于90%饱和物和/或大于0.03%的硫,并且具有的粘度指数大于或等于80并小于120(使用下表中规定的测试方法),b)组II基础原料含有大于或等于90%饱和物和小于或等于0.03%硫,并且具有的粘度指数大于或等于80并小于120(使用下表中规定的测试方法),c)组III基础原料含有大于或等于90%饱和物和小于或等于0.03%硫,并且具有的粘度指数大于或等于120。
[0020] 用于牵引流体的基础原料是饱和环化合物。这些脂环族化合物可以含有单环、多环或桥环烃,或前述的组合。
[0021] 粘度调节剂
[0022] 牵引流体可含有粘度调节剂或粘度调节剂的组合。用于润滑剂工业的粘度改进剂可用于本发明的油介质,其包括烯烃共聚物(OCP)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、氢化苯乙烯‑二烯(STD)和苯乙烯‑聚酯(STPE)聚合物。烯烃共聚物是由乙烯和丙烯混合物通过基于的齐格勒‑纳塔催化(Ziegler‑Natta catalysis)制备的类橡胶材料。苯乙烯‑二烯聚合物通过苯乙烯和丁二烯或异戊二烯的阴离子聚合产生。聚甲基丙烯酸酯是通过甲基丙烯酸烷基酯的自由基聚合产生的。苯乙烯‑聚酯聚合物通过首先将苯乙烯和来酸酐共聚,然后使用醇的混合物对中间体进行酯化来制备。
[0023] 可以用于本发明的油介质中的其他化合物包括:丙烯酸聚合物诸如聚丙烯酸和聚丙烯酸钠,环氧乙烷的高分子量聚合物诸如来自Union Carbide的Polyox WSR,纤维素化合物诸如羧甲基纤维素,聚乙烯醇(PVA),聚乙烯吡咯烷酮(PVP),黄原胶和瓜尔胶,多糖,链烷醇酰胺,聚酰胺的胺盐,疏水改性的环氧乙烷尿烷,硅酸盐,和填料诸如母,二氧化硅,纤维素,木粉,粘土(包括有机粘土)和粘土,和树脂聚合物诸如聚乙烯醇缩丁树脂,聚酯树脂,丙烯酸树脂和环氧树脂
[0024] 粘度调节剂可包括多于一种的粘度调节剂的组合。粘度调节剂可以以约0.01重量%至约10重量%的量添加。添加剂量也可以用在约0.01(w/w)%至小于约10(w/w)%范围内的任何单个数字来描述,诸如2.0或3.4重量%。
[0025] 消泡剂
[0026] 除了添加剂包中可能存在的任何去泡剂或消泡剂之外,至少一种额外的消泡剂可以添加到牵引流体中。优选地,将至少两种消泡剂添加到牵引流体。也可以将多于两种的消泡剂添加到牵引流体中。牵引流体可包含消泡剂,其为有机酸酯、硅氧烷、基于硅酮的流体或这些化合物的任何组合。一种消泡剂可以包括诸如有机酸酯和硅氧烷的化合物的混合物,诸如例如可商购获得的Nalco2301。一种消泡剂可以是基于硅酮基的,诸如可商购获得的Chemaloy F‑655。
[0027] 牵引流体可以包含量为大于约0.01(w/w)%且小于约0.5(w/w)%的消泡剂。消泡剂可以以约0.1(w/w)%的量存在。消泡剂可以用在约0.01(w/w)%至小于约0.5(w/w)%范围内存在的任何单个数字来描述,诸如0.1重量%。消泡剂可以是有机酸酯和硅氧烷的混合物或基于硅酮的流体。牵引流体可含有一种、两种或多于两种消泡剂。消泡剂可包括任何适当的去泡剂。
[0028] 添加剂包
[0029] 牵引流体还可包含至少一种性能添加剂包。性能添加剂包通常是完全配制的组合物,包括抗氧化剂、抗磨剂、极压剂、清洁剂、分散剂、消泡剂、防锈剂、摩擦调节剂、腐蚀抑制剂倾点下降剂。性能添加剂包可以是商购获得的,诸如DI包,并按照制造商的指示使用。诸如着色剂或染料的添加剂也可以添加到牵引流体。
[0030] 汽车工业中常用的分散剂含有亲脂烃基团和极性官能亲水基团。极性官能团可以是羧酸酯、酯、胺、酰胺、亚胺、酰亚胺、羟基、醚、环氧化物、磷、酯羧基、酸酐或腈的类别。亲脂基团本质上可以是低聚的或聚合的,通常具有70至200个原子以确保良好的油溶性。用各种试剂处理以引入极性官能团的烃聚合物包括先用马来酸酐、或硫化磷或氯化物处理诸如聚异丁烯的聚烯烃,或通过热处理,再用诸如多胺、胺、环氧乙烷等的试剂处理得到的产物。具有低HLB值(通常小于或等于8)的表面活性剂或表面活性剂的混合物、优选非离子的、或非离子和离子的混合物可用作分散剂。
[0031] 其他化学化合物、优选聚合物不是为了分散,而是为了实现增稠或其他想要的流体特征。这些可以添加,但减少可以使用的颗粒量,而不过度增稠。
[0032] 化学化合物诸如密封膨胀剂或增塑剂也可以用于本发明并且可选自包括以下的组:邻苯二甲酸酯、己二酸酯、癸二酸酯,并且更具体地:甘油三(乙酰氧基硬脂酸酯)、环氧化大豆油、环氧化亚麻子油、N,n‑丁基苯磺酰胺、脂肪族聚氨酯、环氧化大豆油、聚酯戊二酸酯、聚酯戊二酸酯、三甘醇癸酸酯/辛酸酯、长链烷基醚、戊二酸二烷基二酯、单体聚合物和环氧增塑剂,基于己二酸的聚酯,氢化二聚体酸、蒸馏二聚体酸、聚合脂肪酸三聚体、水解胶原乙酯、异硬脂酸和脱水山梨糖醇油酸酯和椰油酰水解蛋白、PPG‑12/PEG‑65羊毛脂油、己二酸二烷基酯、磷酸烷基芳基酯、磷酸烷基二芳基酯、改性的磷酸三芳基酯、磷酸三芳基酯、邻苯二甲酸丁酯苄酯、邻苯二甲酸辛酯苄酯、邻苯二甲酸烷基酯苄酯、己二酸二丁氧基乙氧基乙酯、磷酸2‑乙基己基二苯酯、二丁氧基乙氧基乙基甲酰酯、己二酸二异丙酯、癸二酸二异丙酯、油酸异癸酯、二癸酸新戊二醇酯、二辛酸新戊二醇酯、新戊酸异己酯、乙氧基化羊毛脂、聚氧乙烯胆固醇、丙氧基化(2摩尔)羊毛脂醇、丙氧基化羊毛脂醇、羊毛脂的乙酰化聚氧乙烯衍生物和二甲基聚硅氧烷。可替代上述增塑剂和/或与上述增塑剂一起使用的其他增塑剂包括甘油、聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇单异丁酸酯和邻苯二甲酸二异壬酯,它们都可溶于溶剂载体中。也可以使用其他密封膨胀剂,诸如LUBRIZOL 730。
[0033] 聚甲基丙烯酸甲酯或乙烯丙烯烯烃共聚物类型的倾点下降剂可用于降低流体的低温布氏粘度。
[0034] 除了基础原料和添加剂包之外,牵引流体还可以包含其他添加剂。可以添加任何可以改善牵引流体的性质或功能的添加剂。牵引流体还可包含量大于约0.01(w/w)%且小于约10(w/w)%的添加剂。任何一种添加剂的量可以以0.01(w/w)%和小于约10(w/w)%之间的量。如果将多于一种添加剂添加到制剂中,则存在的添加剂的总量可以为0.01(w/w)%至小于约10(w/w)%的量。替选地,0.01(w/w)%且小于约10(w/w)%的量可指存在于牵引流体中的每种添加剂。
[0035] 添加剂可以包括单一成分、可基本上由单一成分组成或由单一成分组成,诸如一种去泡剂。替选地,添加剂可包括可商购获得的添加剂包、可基本上由可商购获得的添加剂包组成或由可商购获得的添加剂包组成。添加剂可以包括粘度调节剂、可基本上由粘度调节剂组成或由粘度调节剂组成。添加剂可以包括去泡剂、粘度调节剂和传动添加剂包的组合,可基本上由去泡剂、粘度调节剂和传动添加剂包的组合组成,或由去泡剂、粘度调节剂和传动添加剂包组成。
[0036] 实施例
[0037] 下面以实施例的形式描述某些实施方式。尽管相当详细地描述了实施方式,但无意将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制到这样的细节或任何特定实施方式。
[0038] 本文所述的牵引流体可包含作为牵引流体最终制剂的一部分的具有通式结构的化合物:
[0039]
[0040] 其中R1‑R24各自独立为H、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基基团;k、m、n和p各自独立为C0‑C3。
[0041] 实施例1:合成
[0042] 式II和式VI的通式结构可以概述如下:
[0043]
[0044] 作为具体实施例,式II和式VI可如下合成:
[0045]
[0046] 式III和式VII的通式结构可以概述如下:
[0047]
[0048] 作为具体实施例,式III和式VII可如下合成:
[0049]
[0050] 式III、式IV和式V的共混物的合成可以概述如下:
[0051]
[0052] 在这种情况下,共混物包括60%的式IV和式V的混合物+40%的式III。
[0053] 实施例2:牵引流体制剂的分析.
[0054] 现在参考图1A,显示了使用纯的和配制的牵引流体的实验数据。数据在图1B中以图形方式表示。作为纯材料,与共混物‑1(参考流体)相比,式II和式VI显示出在‑30℃下的布氏粘度(BF)分别提高了78.24%和90.57%,并且牵引力损失分别为7.96%和5.2%。共混物(诸如图1A中的共混物2)包含10重量%的式II,表现出17.94%BF粘度提高,同时保持牵引系数几乎相同。共混物3(包含45.4%的式II)具有50.38%BF粘度提高和5.94%牵引力损失。共混物8(包含20%的式VI)具有35.3%BF粘度提高和仅1.48%牵引力损失(参见图1A)。
[0055] 现在参考包含式III和式VII的制剂,与共混物‑1(参考流体)相比,作为纯材料式III和式VII显示出在‑30℃下的布氏粘度(BF)分别提高了93.4%和67.7%,且牵引力损失为4.99%和4.77%。包含式III的共混物、诸如含10重量%式III的共混物4具有22.33%BF粘度提高,同时保持牵引系数几乎相同。具有45.4%的式III的共混物5显示出70%BF粘度提高和3.72%的牵引力损失。具有46%的式VII的共混物9显示出40.45%BF粘度提高,且只有2.0%牵引力损失(参见图1A)。
[0056] 现在参考由图1A和图1B的共混物6和7举例说明的式III、式IV和式V的共混物,含有该共混物的制剂表现类似于单独的式III。
[0057] 在不影响牵引系数的情况下,这种显著的低温改进具有作为IVT流体在极端苛刻条件下应用的巨大潜力。
[0058] 就说明书或权利要求书中使用的术语“包括(includes)”或“包括(including)”而言,它旨在以类似于术语“包括/包含”的方式具有包含性的,如该术语在用作权利要求中的过渡词时被解释的。此外,就使用术语“或”(例如,A或B)而言,它旨在表示“A或B或两者”。当意指“仅A或B而不是两者”时,则将使用术语“仅A或B而不是两者”。因此,本文使用的术语“或”是包含性的,而不是排他性使用的。如在说明书和权利要求书中使用的,单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数形式。最后,当术语“约”与数字结合使用时,它旨在包括该数字的±10%。例如,“约10”可能意指9至11。术语重量%旨在描述以百分比表示的一种化合物的重量与整个组合物的重量的比较。它也可以描述为重量%,或(w/w)%。术语去泡剂等同于消泡剂、消‑泡剂或去‑泡剂,并包括减少或阻碍牵引流体中泡沫形成的任何物质。术语基础油和基础原料是可互换的并且是指以大于约70%的量存在并且形成牵引流体的基础的流体。
[0059] 如上所述,虽然通过实施方式的描述说明了本申请,并且虽然已经相当详细地描述了实施方式,但并不意图将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制到这样的细节。受益于本申请的本领域技术人员将容易地想到其他优点和修改。因此,本申请在其更广泛的方面不限于所示的具体细节和说明性实例。在不脱离本发明一般概念的精神或范围的情况下,可以偏离此类细节和实例。