后處理的鉬酰亞胺添加劑組合物、其制備方法和含其的潤滑油組合物的制作方法
【專利說明】后處理的鉬酰亞胺添加劑組合物、其制備方法和含其的潤 滑油組合物
[0001] 本申請要求2012年12月21日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/740668的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及新型潤滑油添加劑和潤滑油組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及含有包 括氧化鉬、硫化物或氧硫化物和鏈烯基琥珀酰亞胺的后處理鹽的減摩組分的新型潤滑油組 合物。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 長期以來，二硫化鉬被認為是適合在潤滑油組合物中使用的理想添加劑。二硫化 鉬常規(guī)是被磨細后分散在潤滑油組合物中以賦予摩擦改進和抗磨性能。然而，使用磨細的 二硫化鉬的一個主要不利之處是其缺乏溶解性。
[0005] 作為使用磨細的二硫化鉬作為摩擦改性劑的替代方案，已采用了許多其它的包括 鉬化合物的各種鹽的方法。本領(lǐng)域中眾所周知，二硫代氨基甲酸鉬（MoDTC)和二硫代磷酸 鉬（MoDTP能）賦予摩擦改進性能。MoDTC的代表性組合物描述于：Larson等人的美國專 利3419589號，其教導(dǎo)的是二氧化二烷基二硫代氨基甲酸鉬（VI)farmer等人的美國專利 3509051號，其教導(dǎo)的是硫化二硫代氨基甲酸氧代鉬；和Sakurai等人的美國專利4098705 號，其教導(dǎo)的是含硫的二烴基二硫代氨基甲酸鉬組合物。
[0006] MoDTP的代表性化合物是在Rowan等人的美國專利3, 494, 866號中描述的組合物， 如二硫代二異丙基磷酸氧代鉬。
[0007] 將鉬化合物混入油中的另一方法是制備一種用公知分散劑分散的二硫化鉬或氧 硫化鉬的膠體復(fù)合物。公知分散劑包括含有堿性氮的化合物，其包括琥珀酰亞胺、羧酸酰 胺、膦?；０?、硫代膦?；０贰annich堿和烴多胺。
[0008] King等人的美國專利4263152、King等人的美國專利4261843和King等人的美 國專利4259195教導(dǎo)了用作抗氧劑和抗磨劑的鉬化合物，其包括酸性鉬化合物和堿性氮化 合物分散劑。
[0009] DeVries等人的美國專利4259194公開了包括四硫鉬酸銨與堿性氮化合物的反應(yīng) 產(chǎn)物的含硫添加劑，其用作抗氧化劑、抗磨劑和摩擦改性劑。
[0010] Udding等人的美國專利5468891描述了潤滑油的抗摩添加劑，包括通過羧酸的 堿土金屬鹽、胺和陽離子鉬源進行反應(yīng)制成的含鉬配合物，其中酸基當(dāng)量數(shù)與鉬摩爾數(shù)之 比（當(dāng)量：摩爾）在1:10-10:1范圍內(nèi)，且酸基當(dāng)量數(shù)與胺摩爾數(shù)之比（當(dāng)量：摩爾）在 20:1-1:10 范圍內(nèi)。
[0011] RuheJr.等人的美國專利6962896描述了潤滑油的抗氧化添加劑，包括淺色的鉬 化合物和包括氧硫化鉬聚酰胺在內(nèi)的聚酰胺分散劑。
[0012] Gatto等人的美國專利6174842公開了包括潤滑油、基本不含反應(yīng)性硫的油溶性 鉬化合物、油溶性二芳胺和作為抗磨和抗氧化添加劑的苯酚鈣的潤滑油組合物。
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本發(fā)明的一個實施方案涉及通過下述方法制備的油溶性添加劑組合物，所述方法 包括將（a)鉬組分、（b)衍生自烴基二羧酸組分和多胺的反應(yīng)產(chǎn)物的酰亞胺和（c)后處理劑 進行反應(yīng)由此生成經(jīng)后處理的鉬酸鹽化琥珀酰亞胺添加劑組合物，其中（b)中所述反應(yīng)產(chǎn) 物是通過先將多胺加入到反應(yīng)容器中然后將烴基二羧酸組分加入到反應(yīng)容器中來制備的， 其中所述烴基二羧酸組分與所述多胺的加料摩爾比為約1:1至約1:0. 5。
[0015] 本發(fā)明的一個實施方案涉及包括（a)潤滑粘度的油和（b)由（i)鉬組分、（ii)衍 生自烴基二羧酸組分和多胺組分的反應(yīng)產(chǎn)物的酰亞胺和（iii)后處理劑由此生成經(jīng)后處 理的鉬酸鹽化琥珀酰亞胺添加劑組合物的反應(yīng)產(chǎn)物的潤滑油組合物，其中所述酰亞胺包 括通過先將多胺加入到反應(yīng)容器中然后將烴基二羧酸組分加入到反應(yīng)容器中而制成的反 應(yīng)產(chǎn)物，其中烴基二羧酸組分與多胺的加料摩爾比為約1:1至約1:0. 5。
[0016] 本發(fā)明的一個實施方案涉及制備油溶性添加劑組合物的方法，包括將（a)鉬組 分、（b)衍生自烴基二羧酸組分和多胺組分的反應(yīng)產(chǎn)物的酰亞胺和（c)后處理劑進行反應(yīng) 由此生成經(jīng)后處理的鉬酸鹽化琥珀酰亞胺添加劑組合物，其中（b)中所述反應(yīng)產(chǎn)物是通過 先將多胺加入到反應(yīng)容器中后然后烴基二羧酸組分加入到反應(yīng)容器中來制備的，其中所述 烴基二羧酸組分與所述多胺的加料摩爾比為約1:1至約1:0. 5。
[0017] 發(fā)明詳述
[0018] 本文詳細描述了一些具體實施方案，但本發(fā)明允許有各種改進和替代形式。然而 應(yīng)該理解，本文中具體實施方案的描述并非想要限定本發(fā)明于所公開的特定形式，相反，本 發(fā)明涵蓋的所有改進、等價和替代方案都在所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)。
[0019] 定義
[0020] 除非另有說明，以下術(shù)語將用于整個說明書并將具有以下含義。
[0021] 術(shù)語"酰胺"或"聚酰胺"是指羧酸、羧酸鹽、羧酸酐或羧酸酯和多胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0022] 術(shù)語"載液"是指一種易溶解油溶性添加劑的液體，從而提供一種易溶于潤滑油基 礎(chǔ)油料的添加劑濃縮物。
[0023] 術(shù)語"二羧酸組分"是指二羧酸、二羧酸的鹽、二羧酸的酸酐和二羧酸的酯。
[0024] 術(shù)語"脂肪酸"指的是衍生自或包含在動物或植物脂肪或油中的羧酸組分，其包括 帶有末端羧基基團的4-22個碳原子的烷基鏈。
[0025] 術(shù)語"酰亞胺"或"聚酰亞胺"是指二羧酸、羧酸鹽、二羧酸的酸酐或二羧酸的酯與 多胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0026] 術(shù)語"鉬的氧化物"、"鉬的硫化物"或"鉬的氧硫化物"是指通式為M〇0xSy的化合 物，其中x彡0，y彡0且12彡（x+y)彡2。
[0027] 術(shù)語"多胺"是指含多于一個堿性氮的有機化合物。該化合物的有機部分可含有 脂族、環(huán)狀或芳族碳原子。
[0028] 術(shù)語"多亞烷基胺"或"多亞烷基多胺"是指由以下通式表示的化合物：
[0029] H2N(-R-NH)n-H
[0030] 其中R為優(yōu)選2-3個碳原子的亞烷基，且n為1-11的整數(shù)。內(nèi)部氮原子上可能發(fā) 生支化。此外，該結(jié)構(gòu)可以包含環(huán)狀含氮結(jié)構(gòu)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)一般發(fā)生在連續(xù)重復(fù)單元的氮原 子之間。下面是這種結(jié)構(gòu)的例子：
[0031]
[0032] 術(shù)語"極性促進劑"是指有助于促進非極性有機化合物與極性或不溶性有機或無 機反應(yīng)物之間反應(yīng)的化合物。
[0033] 本發(fā)明涉及油溶性潤滑油添加劑。所述添加劑的制備方法是將鉬組分和酰亞胺組 分進行反應(yīng)，由此生成鉬酸鹽化酰亞胺，其再與后處理劑進行反應(yīng)。已進一步發(fā)現(xiàn)控制反應(yīng) 物加料順序可得到具有更高TBN和鉬含量的改進產(chǎn)品。
[0034] 鉬組分
[0035] 用以制備本發(fā)明油溶性添加劑組合物的鉬組分是具有通式MoOxSy的鉬氧化物、硫 化物或氧硫化物的含鉬化合物，其中x彡0，y彡0且12彡（x+y)彡2?？捎糜谥苽浔景l(fā)明 油溶性添加劑組合物的鉬組分可衍生自包括但不限于下述鉬化合物：六羰基鉬、鉬酸、鉬酸 銨、鉬酸鈉、鉬酸鉀、其它堿金屬鉬酸鹽、堿土金屬鉬酸鹽、Mo0Cl4、Mo02BrjPMo203C16。其它 鉬組分包括三氧化鉬、四硫鉬酸銨和二硫化鉬。優(yōu)選的鉬組分為三氧化鉬和衍生自鉬酸和 鉬酸銨的化合物。更優(yōu)選的鉬組分為三氧化鉬。酰亞胺組分
[0036] 用于制備本發(fā)明油溶性添加劑組合物的酰胺和酰亞胺是烴基二羧酸組分與多元 胺組分的反應(yīng)產(chǎn)物。所述烴基二羧酸組分是二羧酸組分與烴基組分的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0037] 二羧酸組分是取代的（即烴基）?；瘎?，優(yōu)選為二羧酸或二羧酸酐組分，更優(yōu)選為 琥珀酸酐組分。
[0038] 徑基組分可具有高達5000分子量的分子。優(yōu)選徑基組分的分子量為約110-5000。 更優(yōu)選徑基組分的分子量為約110-2300。最優(yōu)選徑基組分的分子量為約110-1300。在一個 實施方案中，烴基組分的分子量為約180-5000。更優(yōu)選烴基組分的分子量為約200-5000。 烴基組分通常包含的平均碳原子數(shù)為約8-400、優(yōu)選約12-93、更優(yōu)選約16-72。
[0039] 優(yōu)選烴基組分為烷基或鏈烯基。鏈烯基可衍生自一種或多種烯烴。
[0040] 烯烴的實例衍生自乙烯、丙烯、丁烯和異丁烯的聚合物，包括丁烯、異丁烯、1-辛 烯、辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七 稀、1-十八稀、1-十九稀、1-二十稀、1-二i-稀、1-二十二稀、1-二十四稀等?？墒匈彽?a-如徑部分包括C15_18a-如徑、C12_16a-如徑、C14_16a-如徑、C14_18a-如徑、C16_18a-如徑、 C16_2(l a -稀徑、C22_28 a-稀徑等。C16和C16_18a -稀徑及聚異丁稀是特別優(yōu)選的。
[0041] 琥珀?；瘎┦峭ㄟ^將上述烯烴或異構(gòu)化烯烴與諸如富馬酸或馬來酸的不飽和二 羧羧酸或二羧酸酸酐在約160°c-240°c、優(yōu)選約185°C-210°c的溫度下進行反應(yīng)來制備的。 可使用自由基阻聚劑（例如叔丁基兒茶酚）來減少或避免聚合副產(chǎn)物的形成。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員對制備?；瘎┑姆椒ū娝苤疫@些方法例如在美國專利3412111中和Ben等人 的在J. C. S. Perkin II (1977) 535-537頁"馬來酸酐與烯屬烴的烯反應(yīng)"中已有描述，這些 參考文獻中有