用于自動變速器的潤滑劑組合物的制作方法
【專利摘要】提供了變速器潤滑劑組合物、潤滑機(jī)械部件的方法以及變速器，其使用選擇的硼化且磷酸化的N取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述分散劑與含金屬清凈劑組合，以實現(xiàn)自動變速器的高摩擦耐久性和低磨損率。
【專利說明】
用于自動變速器的潤滑劑組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開內(nèi)容總體上涉及自動變速器潤滑劑、使用此類潤滑劑的方法以及包括潤滑 劑的帶有濕式離合器摩擦盤的變速器。更具體地，本公開內(nèi)容涉及選擇具有高水平的動摩 擦、增加的摩擦耐久性和低磨損率的硼化且磷酸化的變速器潤滑劑組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 對燃料效率更高的車輛的持續(xù)追求要求自動變速器更為魯棒(robust)和節(jié)能。自 動變速器的類型有多種，包括有級自動變速器（stepped automatic transmission)、自動 手動變速器（automated manual transmission)、無級變速器（continuously variable transmission)以及雙離合變速器。當(dāng)用在車輛中時，每種類型的自動變速器都提供一些優(yōu) 于其它類型的優(yōu)點;然而，無論是哪種類型，減小尺寸和重量同時保持所需的變速器特性的 能力都提供益處。在其中使用流體潤滑的離合器的任何自動變速器中（例如，有級自動變速 器、無級變速器以及雙離合變速器），提高離合器中的摩擦水平具有增加可通過離合器傳輸 的扭矩水平的所需效果，這轉(zhuǎn)而要求較小的表面積以傳遞相同量的扭矩。
[0003] 然而，為了最佳的性能，不同的變速器趨向于對潤滑劑具有不同要求。例如，齒輪 油通常需要良好的極壓和承載（load-bearing)性質(zhì)，通常是低的邊界摩擦和低的薄膜摩 擦。另一方面，用于無級變速器(CVT)的潤滑劑趨向于要求低邊界摩擦和高薄膜摩擦。與之 相比，帶有濕式離合器的自動變速器通常需要高的邊界摩擦以用于最佳的扭矩傳輸，并且 需要低的薄膜摩擦以有效地將流體栗送通過變速器。
[0004] 在很多情況下，對自動變速器流體(ATF)的特殊關(guān)注點在于顫振(shudder)的最小 化（即，防顫振性質(zhì)），其被認(rèn)為是摩擦系數(shù)隨著時間改變的函數(shù)(dy/dt<0)。此外，自動變 速器的換擋特性主要取決于ATF的摩擦特性。ATF流體通常需要具有在流體的壽命期間的高 且穩(wěn)定的摩擦性能、良好的防顫振性能以及抗磨特性。使這些特性與當(dāng)今的ATF潤滑劑組合 物還需要最大化保養(yǎng)周期，或甚至更好的是避免在設(shè)備的使用壽命期間進(jìn)行換油保養(yǎng)(oil service)的要求保持平衡通常是個挑戰(zhàn)。這在行業(yè)中被稱為終身免維護(hù)（lifetime fill 或〃f ill-f〇r-life〃）流體。因此，維護(hù)隨著時間過去的ATF的摩擦性質(zhì)（即，摩擦耐久性)也 可為流體的所需的性質(zhì)。
[0005] 盡管之前已經(jīng)嘗試了對改進(jìn)ATF流體的摩擦性質(zhì)做出一些努力，但許多涉及添加 潤滑劑組分或提高潤滑劑組分的水平，所述潤滑劑組分例如為摩擦改進(jìn)劑、氧化改進(jìn)劑 (oxidization modifier)和/或粘度改進(jìn)劑。添加組分或提高組分的水平加大了制造復(fù)雜 性并且增加了產(chǎn)品成本。此外，在自動變速器流體的情況下添加摩擦改進(jìn)劑或提高摩擦改 進(jìn)劑的水平可能是不合意的，因為這可能損害其它的重要的流體特性。例如，添加摩擦和/ 或粘度改進(jìn)劑或提高摩擦和/或粘度改進(jìn)劑的水平趨向于將靜摩擦降低至導(dǎo)致不可接受的 扭矩傳輸損失的水平，這在自動變速器(例如包括濕式離合器摩擦盤的那些）中可能是不合 意的。 發(fā)明概述
[0006] 本公開內(nèi)容描述了變速器潤滑劑組合物、使用此類潤滑劑組合物來潤滑機(jī)械部件 的方法以及包括所述潤滑劑組合物的變速器，所述潤滑劑組合物在自動變速器(例如，雙離 合變速器)中提供高且穩(wěn)定的動摩擦、優(yōu)異的防顫振性能以及低磨損率。
[0007] 在本公開內(nèi)容的實施方案的一個方面中，變速器潤滑劑組合物包含主要量的基礎(chǔ) 油或潤滑油，選擇的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，以及選擇的含 金屬清凈劑。所述潤滑劑組合物具有約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異 丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述分散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯的數(shù)均分子量 (如通過凝膠滲透色譜法將聚苯乙烯用作參比所確定的），和在l〇〇°C下約2100至約2700cSt 的聚異丁烯的粘度。所述分散劑還具有約44至約371ppm的硼，約0.21至約0.46的硼與磷的 比率，以及約0.09至約0.19的硼與氮的比率。所述含金屬清凈劑將少于約455ppm的金屬提 供至潤滑劑組合物，并且將約〇. 02到約0.15重量％的皂含量遞送至潤滑劑組合物。如在此 以及在實施例中進(jìn)一步討論的，該特定的潤滑劑組合物出人意料地提供魯棒的潤滑劑，其 盡管包含潤滑劑中常規(guī)水平的摩擦和粘度改進(jìn)劑，但同時一并表現(xiàn)出高摩擦耐久性、高動 摩擦以及低磨損率。
[0008] 在可與前面段落的方面或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合的其它方面或?qū)嵤┓桨钢校兯倨鳚櫥瑒?組合物在-40 °C下的布氏（Brookfield)粘度不超過約15, OOOcP;潤滑油選自礦物油和合成 油;主要量的潤滑油選自Π 類基礎(chǔ)油、III類基礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油以及它們的混合物;變 速器潤滑劑組合物包含約4.5至約12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞 胺分散劑(在其它方法中，約4.5至約7.7重量％);所述清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、酚 鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽;所述清凈劑是直鏈或支鏈的磺酸鹽;所述含金屬清 凈劑包含約〇至約281ppm的金屬;所述潤滑劑組合物包含約0.08至約1重量％的含金屬清凈 劑;和/或所述含金屬清凈劑未被硼化。
[0009] 在可與前面兩段的任何方面或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合的另外其它方面或?qū)嵤┓桨钢?，變?器潤滑劑組合物還包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣驅(qū)逐(air expulsion)添加劑、抗氧化劑、腐 蝕抑制劑、抑泡劑、金屬清凈劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添加劑以及它 們的混合物的至少一種組分。
[0010] 本公開內(nèi)容還描述了通過向機(jī)械部件供應(yīng)潤滑劑組合物來潤滑機(jī)械部件的方法， 所述潤滑劑組合物包含主要量的潤滑油和約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的 聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑的混合物，所述分散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯的 數(shù)均分子量(如通過凝膠滲透色譜法將聚苯乙烯用作參比所確定的），和在l〇〇°C下約2100 至約2700cST的聚異丁烯的粘度，所述分散劑具有約44至約371ppm的硼，約0.21至約0.46的 硼與磷的比率，以及約0.09至約0.19的硼與氮的比率。所述潤滑劑組合物還包含含金屬清 凈劑，其將少于約455ppm的金屬提供至潤滑劑組合物，并且將約0.02至約0.15重量％的皂 含量遞送至潤滑劑組合物。
[0011] 在可與前面段落的方面或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合的本文的方法的其它方面或?qū)嵤┓桨钢校?所述方法中使用的潤滑劑在_40°C下的布氏粘度不超過約15,000cP;潤滑油選自礦物油和 合成油；主要量的潤滑油選自II類基礎(chǔ)油、III類基礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油以及它們的混合 物;變速器潤滑劑組合物包含約4.5至約12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥 珀酰亞胺分散劑(在其它方法中，約4.5至約7.7重量％ );所述清凈劑是中性至高堿性的磺 酸鹽、酚鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽;所述清凈劑是直鏈或支鏈的磺酸鹽;所述 含金屬清凈劑包含約0至約281ppm的金屬;所述潤滑劑組合物包含約0.08至約1重量％的含 金屬清凈劑;和/或所述含金屬清凈劑未被硼化。
[0012] 在可與前兩段的任何方面或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合的本文的方法的另外其它方面或?qū)嵤?方案中，所述方法中使用的潤滑劑可還包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣驅(qū)逐添加劑、抗氧化劑、 腐蝕抑制劑、抑泡劑、金屬清凈劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添加劑以及 它們的混合物的至少一種組分。
[0013] 本公開內(nèi)容還描述了包括濕式離合器摩擦盤和潤滑組合物的變速器。所述潤滑組 合物包含主要量的潤滑油和約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀 酰亞胺分散劑，所述分散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯的數(shù)均分子量(如通過凝 膠滲透色譜法將聚苯乙烯用作參比所確定的），和在100 °C下約2100至約2700cST的聚異丁 烯的粘度，所述分散劑具有約44至約371ppm的硼，約0.21至約0.46的硼與磷的比率，以及約 0.09至約0.19的硼與氮的比率。所述變速器的潤滑劑還包含含金屬清凈劑，其將少于約 455ppm的金屬提供至潤滑劑組合物，并且將約0.02至約0.15重量％的皂含量遞送至潤滑劑 組合物。
[0014] 在可與前面段落的方面或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合的變速器的其它方面或?qū)嵤┓桨钢?，所?變速器中使用的潤滑劑在_40°C下的布氏粘度不超過約15,000cP;潤滑油選自礦物油和合 成油；主要量的潤滑油選自Π 類基礎(chǔ)油、III類基礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油以及它們的混合物； 變速器潤滑劑組合物包含約4.5至約12重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰 亞胺分散劑(在其它方法中，約4.5至約7.7重量％);所述清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、 酚鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽;所述清凈劑是直鏈或支鏈的磺酸鹽;所述含金屬 清凈劑包含約〇到約281ppm的金屬;所述潤滑劑組合物包含約0.08至約1重量％的含金屬清 凈劑;和/或所述含金屬清凈劑未被硼化。
[0015] 在可結(jié)合前兩段中的任何方面或?qū)嵤┓桨傅乃鲎兯倨鞯牧硗馄渌姆矫婊驅(qū)?施方案中，所述變速器中使用的潤滑劑還可包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣驅(qū)逐添加劑、抗氧化 劑、腐蝕抑制劑、抑泡劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添加劑以及它們的混 合物中的至少一種組分。
[0016] 前面段落中描述的變速器可以是雙離合變速器。 附圖簡要說明
[0017] 圖1是用于評估本文中的潤滑劑的摩擦性質(zhì)的示例性測試裝備(rig)的示意圖。 發(fā)明詳述
[0018] 描述了在流體的壽命期間提供改進(jìn)的摩擦性質(zhì)和摩擦耐久性的變速器潤滑劑。所 述潤滑劑特別適合用于自動變速器，例如但不限于，具有濕式離合器摩擦盤的雙離合變速 器。本文中的潤滑劑同時一并提供高且穩(wěn)定的動摩擦、良好的防顫振特性以及抗磨性能。這 樣的結(jié)果并不是通過提高摩擦或粘度改進(jìn)劑的水平來獲得的，而是通過發(fā)現(xiàn)變速器潤滑劑 內(nèi)的選擇的潤滑劑分散劑與清凈劑參數(shù)之間的關(guān)鍵相互作用而獲得的，之前并未預(yù)料到所 述相互作用會以如此顯著的方式影響摩擦性質(zhì)?？墒褂肧AE #2測試裝備或標(biāo)準(zhǔn)FZG抗磨測 試來測量摩擦性質(zhì)，如在本文中更全面地描述的。
[0019] 在一個方面，潤滑劑包含主要量的一種或多種基礎(chǔ)油或潤滑油、選擇的量的特定 的一種或多種硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，以及選擇的一種或多 種含金屬清凈劑。發(fā)現(xiàn)為了同時一并實現(xiàn)所需的摩擦性質(zhì)、所需的摩擦耐久性以及良好的 抗磨性能，需要同時滿足分散劑和清凈劑的多個參數(shù)之間的關(guān)鍵相互作用。例如，分散劑是 硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯(PIB)琥珀酰亞胺分散劑，所述分散劑在潤滑劑中的添 加量(treat rate)為約4.5至約25重量％，其具有PIB取代基的特定參數(shù)以及氮、硼和磷的 選擇的關(guān)系。例如，PIB取代基的數(shù)均分子量大于約1300至約2300(如通過凝膠滲透色譜法 將聚苯乙烯用作參比所確定的），并且在l〇〇°C下，PIB的粘度為約2100至約2700cSt。所述分 散劑還具有約44至約371ppm的硼，約0.21到約0.46的硼與磷的比率，以及約0.09至約0.19 的硼與氮的比率。不僅是分散劑的這些選擇的特性是關(guān)鍵的，而且清凈劑還必須提供少于 約455ppm的金屬，并且將約0.02到約0.15重量％的皂含量遞送至潤滑劑。分散劑或清凈劑 的這些關(guān)鍵組分中有任何一個出現(xiàn)偏差，都會導(dǎo)致潤滑劑組合物無法實現(xiàn)摩擦性能、摩擦 耐久性、抗磨性質(zhì)或其組合中的一個。意外的是，在變速器潤滑流體的情況下，分散劑和清 凈劑選擇的關(guān)鍵程度(criticality)將如此顯著地影響潤滑劑的性能。
[0020] 本文中所用的術(shù)語"油組合物"、"潤滑組合物"、"潤滑油組合物"、"潤滑油"、"潤滑 劑組合物"、"全配方的潤滑劑組合物"以及"潤滑劑"被視作同義的、完全可互換的術(shù)語，指 的是本文提到的包含主要量的基礎(chǔ)油或潤滑油加上次要量的選擇的分散劑和清凈劑的成 品潤滑產(chǎn)品。潤滑劑還可包含任選的添加劑，如下文進(jìn)一步描述的。在一些方法中，使用 ASTM-2983,這些潤滑劑組合物在-40°C下的布氏粘度通常不超過約15,000cP，并且在一些 方法中，為約8,000至約15,000〇?。在其它方法中，這些潤滑劑在100°(：下的運(yùn)動粘度為約 5.9至約7. OcSt。在本文中具有約4.5 %至約12 %分散劑的潤滑劑表現(xiàn)出此類粘度。在其它 實例中，在公開的分散劑的更高的添加量（例如，約20 %至約25 %，并且在其它情況下，約 23%至約25%)的情況下，-40°C下的布氏粘度可接近72,500cP，并且100°C下的運(yùn)動粘度可 接近約14cSt。
[0021] 基礎(chǔ)油或潤滑油
[0022] 本文中所用的術(shù)語"基礎(chǔ)油"或"潤滑油"通常是指美國石油學(xué)會(API)所分類的類 別組為I類至V類油的油以及動物油、植物油(例如，蓖麻油和豬油）、石油、礦物油、合成油以 及源自煤或頁巖的油。美國石油學(xué)會已將這些不同基本油料類型分類如下：1類，硫大于 0.03wt%和/或飽和物小于90vol %，粘度指數(shù)為80至120; II類，硫小于或等于0.03wt%，并 且飽和物大于或等于90vol %，粘度指數(shù)為80至120; III類，硫小于或等于0.03wt%，并且飽 和物大于或等于90vol%，粘度指數(shù)大于120; IV類，所有聚-α-烯烴。經(jīng)加氫處理的基礎(chǔ)油料 和經(jīng)催化脫蠟的基礎(chǔ)油料由于它們的低硫和芳族化合物含量通常落入II類和III類類別 中。聚-α-烯烴(IV類基礎(chǔ)油料)是由各種α-烯烴制備的合成基礎(chǔ)油，并且基本上不含硫和芳 族化合物。
[0023] I類、II類和III類是礦物油加工油料。IV類基礎(chǔ)油含有真正合成（true synthetic)的分子物類，其由稀屬不飽和經(jīng)的聚合制備。很多V類基礎(chǔ)油也是真正合成的產(chǎn) 品，并且可包括二酯、多元醇酯、聚亞烷基二醇、烷基化的芳族化合物、聚磷酸酯、聚乙烯醚 和/或聚苯醚等，但也可以是天然存在的油，例如，植物油。應(yīng)注意，盡管III類基礎(chǔ)油源自礦 物油，但這些流體經(jīng)歷的嚴(yán)格處理導(dǎo)致它們的物理性質(zhì)非常類似于一些真正合成品，例如 ΡΑ0。因此，源自III類基礎(chǔ)油的油在行業(yè)中有時可被稱為合成流體。
[0024] 所公開的潤滑油組合物中使用的基礎(chǔ)油可以是礦物油、動物油、植物油、合成油或 者它們的混合物。合適的油可以源自加氫裂化、氫化、氫化精制、未精制、精制以及再精制的 油，以及它們的混合物。
[0025] 未精制油是源自天然、礦物或合成來源的那些，對其幾乎不進(jìn)行或不進(jìn)行進(jìn)一步 的純化處理。精制油類似于未精制油，除了已經(jīng)通過一個或多個純化步驟對它們進(jìn)行處理 之外，所述處理可導(dǎo)致一個或多個性質(zhì)的改進(jìn)。合適的純化技術(shù)的實例是溶劑萃取、二次蒸 餾、酸或堿萃取、過濾、滲濾等等?？梢曰蚩刹皇褂镁频绞秤糜推焚|(zhì)的油。食用油可也被稱 為白油。在一些實施方案中，潤滑劑組合物不含食用油或白油。
[0026] 再精制油也稱為再生油或再加工油。這些油是以與使用相同或相似過程來獲得精 制油所使用的類似的方式獲得的。通常，使用針對除去用后的添加劑和油分解產(chǎn)物的技術(shù) 來額外處理這些油。
[0027] 礦物油可包括通過鉆井而得到的油，或者來自植物和動物的油，以及它們的混合 物。例如，此類油可包括但不限于蓖麻油、豬油、橄欖油、花生油、玉米油、大豆油和亞麻籽 油，以及礦物潤滑油，例如，液體石油以及鏈烷烴、環(huán)烷烴或混合的鏈烷烴-環(huán)烷烴類型的經(jīng) 溶劑處理或酸處理的礦物潤滑油。根據(jù)需要，可將此類油部分或完全氫化。也可使用源自煤 或頁巖的油。
[0028] 可用的合成潤滑油可包括經(jīng)油，例如，聚合、低聚或共聚（interpolymerized)稀經(jīng) (例如，聚丁烯、聚丙烯、丙烯-異丁烯共聚物）；聚（1-己烯）、聚（1-辛烯）、1_癸烯的三聚物或 低聚物，例如，聚（1-癸烯），此類材料通常被稱為α-烯烴，以及它們的混合物;烷基苯(例如， 十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基）_苯）；聚苯(polyphenyl)(例如，聯(lián) 苯、三聯(lián)苯、烷基化的聚苯）；二苯基烷烴、烷基化的二苯基烷烴、烷基化的二苯醚以及烷基 化的二苯硫醚和它們的衍生物、類似物和同系物或者它們的混合物。
[0029]其它合成潤滑油包括多元醇酯、二酯、含磷的酸的液體酯（例如，磷酸三甲苯酯、磷 酸三辛酯以及癸烷磷酸的二乙基酯）或者聚合的四氫呋喃類。合成油可由費(fèi)-托(Fischer-Tropsch)反應(yīng)制備，并且通?？梢允羌託洚悩?gòu)化的費(fèi)-托烴或蠟。在一個實施方案中，油可 由費(fèi) -托氣體至液體(gas-to-liquid)合成過程制備以及來自其它氣體至液體油。
[0030] 存在的基礎(chǔ)油或潤滑油的量可以是在從lOOwt%減去本文提到的特定分散劑和清 凈劑以及本文也提到的任何其它任選的性能添加劑的量的總和之后剩下的余量。例如，可 存在于成品流體中的基礎(chǔ)油或潤滑油可為主要量，例如，大于約50wt. %、大于約60wt. %、 大于約70wt. %、大于約80wt. %、大于約85wt. %或者大于約90wt. %。
[0031] 分散劑
[0032] 潤滑劑組合物包含一種或多種選擇的分散劑或其混合物。分散劑通常被稱為無灰 型分散劑，這是因為在潤滑油組合物中混合之前，它們不含有成灰金屬并且在添加到潤滑 劑時它們通常不貢獻(xiàn)任何灰。無灰型分散劑的特征在于連接到相對高分子量的烴鏈的極性 基團(tuán)。針對本公開內(nèi)容發(fā)現(xiàn)的特定無灰分散劑包括硼化且磷酸化的N-取代的長鏈烯基琥珀 酰亞胺。
[0033] N-取代的長鏈烯基琥珀酰亞胺包含聚異丁烯(PIB)取代基，所述聚異丁烯取代基 的數(shù)均分子量為約1300至約2300,如通過凝膠滲透色譜法(GPC)將聚苯乙烯(數(shù)均分子量為 180至約18,000)用作校準(zhǔn)參比來確定的。分散劑中使用的？18取代基在100°(：下也具有約 2100至約2700〇3丨的粘度，如使用43了10445來確定的。例如，在美國專利第7,897,696號和 美國專利第4,234,435號(通過引用將其并入本文）中公開了琥珀酰亞胺分散劑及其制備。 琥?白酰亞胺分散劑通常為由多胺(通常是聚(亞乙基胺）（p〇ly(ethyleneamine)))形成的酰 亞胺。分散劑通常包含由多胺連接的兩個琥珀酰亞胺部分。所述多胺可以是四亞乙基五胺 (ΤΕΡΑ)、三亞乙基四胺（TETA)、五亞乙基六胺（PEHA)、其它更高級的氮乙二胺（nitrogen ethylene diamine)物類和/或它們的混合物。多胺可以是直鏈胺、支鏈胺和環(huán)胺的混合物。 PIB取代基可以連接到每個琥珀酰亞胺部分。
[0034] 本文中的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑也被硼化并且磷酸化，以實現(xiàn)所需 的摩擦性質(zhì)。這些分散劑通常是i)至少一種磷化合物和/或硼化合物和ii)至少一種無灰分 散劑的反應(yīng)產(chǎn)物。硼和磷需要以選擇的量提供并且彼此之間的比率和與分散劑中的氮水平 的比率在關(guān)鍵比率內(nèi)，以在使用常規(guī)水平的摩擦和/或粘度改進(jìn)劑的同時實現(xiàn)所需的摩擦 性質(zhì)。通過一種方法，所述分散劑包含約44至約371ppm的硼，硼與磷的比率為約0.21至約 0.46,并且硼與氮的比率為約0.09至約0.19。來自這些參數(shù)的偏差導(dǎo)致摩擦特性的一個或 多個未能實現(xiàn)，如在實施例中更多地論述的。
[0035] 可用于形成本文中的分散劑的合適的硼化合物包括能夠?qū)⒑鹞镱愐氲綗o灰 分散劑中的任何硼化合物或硼化合物的混合物?？墒褂媚軌蚪?jīng)歷此種反應(yīng)的任何硼化合物 (有機(jī)的或無機(jī)的）。因此，可使用氧化硼、水合氧化硼、三氟化硼、三溴化硼、三氯化硼、HBF 4 硼酸，例如，有機(jī)硼酸（boronic acid)(例如，烷基-B(0H)2或芳基-B(0H) 2)、硼酸（即， H3B〇3)、四硼酸（即，H2B5〇7)、偏硼酸（即，HB〇2)、此類含硼酸(boron acid)的銨鹽以及此類含 硼酸的酯。將硼反應(yīng)物引入到反應(yīng)混合物中的便利方式是使用三鹵化硼與醚、有機(jī)酸、無機(jī) 酸或烴的絡(luò)合物。此類絡(luò)合物是已知的，并且例示為三氟化硼-二乙基醚、三氟化硼-苯酚、 三氟化硼-磷酸、三氯化硼-氯乙酸、三溴化硼-二噁烷以及三氟化硼-甲基乙基醚。
[0036] 用于形成本文中的分散劑的合適的磷化合物包括能夠?qū)⒑孜镱愐氲綗o灰分 散劑中的磷化合物或磷化合物的混合物。因此，可使用能夠經(jīng)歷此種反應(yīng)的任何磷化合物 (有機(jī)的或無機(jī)的）。因此，可以無機(jī)磷酸和無機(jī)磷氧化物(包括它們的水合物）的形式使用 此類無機(jī)磷化合物。典型的有機(jī)磷化合物包括磷酸的全酯或偏酯，例如，磷酸的單酯、二酯 和三酯；硫代磷酸、二硫代磷酸、三硫代磷酸和四硫代磷酸；亞磷酸的單酯、二酯和三酯；硫 代亞磷酸，二硫代亞磷酸和三硫代亞磷酸;三烴基氧化膦;三烴基硫化膦;單烴基和二烴基 膦酸酯(RPCKOf ) (〇R〃），其中R和V是烴基并且R〃是氫原子或烴基），以及它們的單硫代、二 硫代和三硫代類似物;單烴基和二烴基亞膦酸酯(RP(〇f ) (〇R〃），其中R和V是烴基并且R〃 是氫原子或烴基），以及它們的單硫代、二硫代類似物;等等。因此，可使用此類化合物，例 如，亞磷酸(h 3p〇3,有時描述為h2(hp〇3)，并且有時稱為原亞磷酸或膦酸）、磷酸(H 3P〇4,有時 稱為正磷酸）、連二磷酸(H4P2O6)、偏磷酸(HP〇3)、焦磷酸(H4P2O7)、次磷酸(h 3p〇2,有時稱為次 膦酸）、焦亞磷酸(H4P2〇 5,有時稱為焦膦酸）、三價膦酸(Η3Ρ0)、三聚磷酸(H5P3〇 1Q)、四聚磷酸 (H5P4〇13)、三偏磷酸(H 3P3〇9)、三氧化磷、四氧化磷、五氧化磷等等。部分或全部的硫類似物 都可用于形成本發(fā)明的分散劑，例如為四硫代磷酸(phosphorotetrathioic acid) (H3PS4)、 單硫代磷酸（phosphoromonothioic acid) (H3PO3S)、二硫代磷酸（phosphorodithioic acid) (H3PO2S2)、三硫代磷酸（phosphorotrithioic acid) (H3POS3)、三硫化四磷、七硫化四 磷(phosphorus heptasulf ide)以及五硫化二磷(P2S5，有時稱為P4S1Q)。盡管較不優(yōu)選，但也 可使用無機(jī)鹵化磷化合物，例如，PC 13、PBn、P0C13、PSC13等。
[0037] 同樣地，可以使用這樣的有機(jī)磷化合物，例如，磷酸的單酯、二酯和三酯（例如，磷 酸三烴基酯、磷酸氫二烴基酯、磷酸二氫單烴基酯以及它們的混合物），亞磷酸的單酯、二酯 和三酯（例如，亞磷酸三烴基酯、亞磷酸氫二烴基酯、亞磷酸二氫烴基酯以及它們的混合 物），膦酸的酯（"伯" RP⑻（〇R)2和"仲" R2P(〇)(〇R)兩者），次膦酸的酯，膦酰削例如，RP(〇) Cl2和R2P(0)C1)，鹵代亞磷酸酯（例如，（R0)PC12和(R0) 2PC1)，鹵代磷酸酯（例如，R0P(0)C12 和（R0)2P(0)Cl )，三級焦磷酸酯（tertiary pyrophosphate ester)(例如，（R0)2P(0)-0-P (〇)(〇R)2)，以及上述有機(jī)磷化合物中的任一個的全部或部分硫類似物等等，其中每個烴基 含有多至約100個碳原子，優(yōu)選多至約50個碳原子，更優(yōu)選多至約24個碳原子，并且最優(yōu)選 多至約12個碳原子。盡管較不優(yōu)選，但也可使用鹵代膦鹵化物(例如，烴基四鹵化磷、二烴基 三鹵化磷以及三烴基二鹵化磷）以及鹵代膦(單鹵代膦和二鹵代膦）。
[0038] 本文中的潤滑劑可包含與非硼化且非磷酸化分散劑組合的上文闡述的一種或多 種硼化且磷酸化分散劑的混合物，只要在潤滑劑中仍滿足上文闡述的所需求的分散劑要 求。
[0039] 也仔細(xì)控制潤滑劑中的分散劑添加量以實現(xiàn)所需的結(jié)果。通常，在潤滑劑中提供 約4.5至約25重量％，且在其它方法中，約4.5至約12重量％，而在另外的其它方法中，約4.5 至約7.7重量％的上述分散劑。
[0040] 清凈劑
[0041] 潤滑劑組合物還包含一種或多種選擇的清凈劑或其混合物，以將特定量的金屬和 皂含量提供至潤滑組合物。通過一種方法，所述清凈劑是含金屬清凈劑，例如，中性至高堿 性的清凈劑。合適的清凈劑底物(detergent substrate)包括酸鹽、含硫酸鹽、磺酸鹽、杯芳 經(jīng)鹽(calixarate)、薩利克拉特鹽(salixarate)、水楊酸鹽、羧酸、含磷酸、單硫代磷酸和/ 或二硫代磷酸、烷基酚、硫偶合的烷基酚化合物，以及亞甲基橋連的酚。在很多專利出版物 (包括美國專利第7,732,390號以及本文中引用的參考文獻(xiàn)）中更詳細(xì)地描述了合適的清凈 劑及其制備方法。在一種方法中，清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、酚鹽或羧酸鹽，其為堿 金屬或堿土金屬鹽。清凈劑可以是直鏈或支鏈的，例如為直鏈或支鏈的磺酸鹽。直鏈清凈劑 是包含直鏈而不具有連接至其的側(cè)鏈的那些，并且通常包含只鍵合至一個或兩個其它碳原 子的碳原子。支鏈清凈劑是具有連接至分子骨架的一個或多個側(cè)鏈的那些，并且可包含鍵 合至一個、兩個、三個或四個其它碳原子的碳原子。在一個實施方案中，磺酸鹽清凈劑可以 是主要為直鏈的烷基苯磺酸鹽清凈劑。在一些實施方案中，直鏈烷基(或烴基)可在沿著烷 基的直鏈的任何部位連接到苯環(huán)，但通常是在直鏈的2、3或4位，并且在一些實例中，主要是 在2位。在其它實施方案中，烷基(或烴基)可為支鏈的，即由支鏈烯烴(例如，丙烯或1-丁烯 或異丁烯)形成。也可使用具有直鏈和支鏈烷基的混合的磺酸鹽清凈劑。
[0042]可用堿金屬或堿土金屬來使清凈劑底物成鹽（salted)，所述金屬例如但不限于 鈣、鎂、鉀、鈉、鋰、鋇或其混合物。在一些實施方案中，清凈劑不含鋇。合適的清凈劑可包括 石油磺酸和長鏈單-或二烷基芳基磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽，其中所述芳基是芐基、甲苯 基和二甲苯基中之一。
[0043]高堿性清凈劑添加劑是本領(lǐng)域公知的，并且可以是堿金屬或堿土金屬高堿性清凈 劑添加劑?？赏ㄟ^使金屬氧化物或金屬氫氧化物與底物和二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)來制備此類清 凈劑添加劑。底物通常是酸，例如為如脂族取代的磺酸、脂族取代的羧酸的酸或者為脂族取 代的酚。一般而言，術(shù)語"高堿性"涉及金屬鹽，例如，磺酸鹽、羧酸鹽和酚鹽的金屬鹽，其中 存在的金屬的量超過化學(xué)計算量。此類鹽可具有超過100%的轉(zhuǎn)化水平（即，它們可包含超 過將酸轉(zhuǎn)化成"正的"、"中性的"鹽所需的理論量的100 %的金屬）。通?？s寫為MR的措辭"金 屬比"用來指明根據(jù)已知的化學(xué)反應(yīng)性和化學(xué)計量，高堿性鹽中的金屬的總化學(xué)當(dāng)量與中 性鹽中的金屬的化學(xué)當(dāng)量的比率。在正鹽或中性鹽中，金屬比是一，而在高堿性鹽中，MR大 于一。此類鹽通常稱為高堿性、過堿性或超堿性鹽，并且可以是有機(jī)硫酸、羧酸或酚的鹽。清 凈劑也可表現(xiàn)出約27至約307,且在其它方法中，約200到約307的總堿值(TBN)。
[0044]清凈劑將少于約455ppm的金屬提供至潤滑劑組合物。更高的金屬水平導(dǎo)致在本文 闡述的摩擦耐久性或磨損測試中的一個或多個中失敗。在其它方法中，清凈劑提供約0至約 281ppm的金屬。在另外的其它方法中，清凈劑將約0至約lOOppm的金屬提供至潤滑劑組合 物。
[0045] 清凈劑還將選擇的水平的皂含量提供至潤滑劑組合物，并且提供的皂的量與金屬 的水平平衡，使得如果金屬不在所需范圍內(nèi)，那么增加皂含量不會實現(xiàn)所需的結(jié)果，這將在 本文的實施例中更詳細(xì)地論述。通過一種方法，清凈劑將約0.02 %至約0.15 %的皂含量提 供至成品潤滑組合物，所述皂例如為磺酸鹽皂、酚鹽皂和/或羧酸鹽皂。在其它方法中，清凈 劑提供約〇 . 02%至約0.1 %的皂，并且在另外的其它方法中，提供約0.02%至約0.05 %的 皂。
[0046] 皂含量通常是指中性有機(jī)酸鹽的量，并且反映出清凈劑的清潔能力或清凈性 (detergency)以及污垢懸浮能力。皂含量可由下式確定，其使用示例性的磺酸鈣清凈劑(表 示為(RS〇3) vCaw( C〇3) X (OH) y，其中v、w、X和y分別表示磺酸根基團(tuán)的數(shù)量、|丐原子的數(shù)量、碳 酸根基團(tuán)的數(shù)量以及氫氧根的數(shù)量）：
有效化學(xué)式量是組成式(RS03)vCaw(C03)x(0H)』^；f有原子加上任何其它潤滑劑組分的 原子的組合量。關(guān)于確定皂含量的進(jìn)一步論述可以在FUELS AND LUBRICANTS HANDBOOK， TECHNOLOGY PROPERTIES，PERFORMANCE，AND TESTING，George Totten，編輯，ASTM International，2003(通過引用將其相關(guān)部分并入本文）中找到。
[0047] 基于潤滑劑組合物的總重量，清凈劑的添加量可為約0.08重量％至約1重量％。在 一些方法中，含金屬清凈劑未被硼化，使得潤滑劑中的硼由分散劑單獨提供。
[0048]為了在使用常規(guī)水平的其它性能添加劑(例如，摩擦和粘度改進(jìn)劑)的同時實現(xiàn)潤 滑劑的所需摩擦性質(zhì)，對上面提到的分散劑和清凈劑的選擇是關(guān)鍵的。為了實現(xiàn)用于自動 變速器、且特別是雙離合變速器的潤滑劑性能，潤滑劑需要同時一并實現(xiàn)最小動摩擦、一定 的摩擦耐久性以及低抗磨率。如上文所提到的，這些性質(zhì)不是通過增加粘度或摩擦改進(jìn)劑 的水平或改變其水平來實現(xiàn)的，而是通過同時平衡分散劑和清凈劑的多個所發(fā)現(xiàn)的特性來 實現(xiàn)的。最小動摩擦和摩擦耐久性可使用SAE 2號濕式摩擦裝備和基于JAS0 M348:2002的 改進(jìn)的測試來進(jìn)行測量，如實施例中更全面地描述的。SAE 2號摩擦測試是停止時間受控的 高能發(fā)射摩擦測試。將離合器浸沒到溫度受控的潤滑油浴中，其用循環(huán)栗送將成批的油移 動穿過離合器接合面。離合器以固定的初始水平施加力水平，并然后自動調(diào)整以隨著系統(tǒng) 性能的變化來控制停止時間。獲得數(shù)據(jù)顯示yd(動摩擦)與施加的力之間的變化關(guān)系，以及 μ-初始、yd和y0(200rpm)之間的變化關(guān)系。文本中所需的潤滑劑的最小平均動摩擦(yd)為 約0.128( 1400rpm下并且在μΟ/μ(1< 1.0的情況下的yd平均值），在μΟ/μ(1< 1.0情況下的最小 摩擦耐久性為至少約8000個循環(huán)，以及使用ASTM D4998得到的FZG抗磨重量損失不超過約 30mg〇
[0049] 潤滑劑還可包含根據(jù)特定應(yīng)用所需的其它任選的添加劑，只要任選的組分不影響 上文提到的分散劑和清凈劑的基本特征。本文中提到了若干常用的任選添加劑。
[0050] 任選的添加劑成分
[0051 ]除了上文闡述的基礎(chǔ)油、分散劑和清凈劑之外，本文中的自動變速器潤滑組合物 也可包含其它添加劑，以執(zhí)行潤滑流體所要求的一個或多個功能。此外，上文提及的添加劑 中的一種或多種可以是多功能的，并且提供除了本文指定的功能之外或并非本文指定的功 能的其它功能。
[0052]例如，本文中的組合物可包含一種或多種選自摩擦改進(jìn)劑、空氣驅(qū)逐添加劑、抗氧 化劑、腐蝕抑制劑、抑泡劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添加劑以及它們的 組合中的至少一種組分。除了上文指定的那些之外，其它性能添加劑也可包含金屬鈍化劑、 無灰TBN增進(jìn)劑(TBN boos ter )、破乳劑、乳化劑、降凝劑以及它們的混合物中的一種或多 種。通常，全配方的潤滑油將含有這些性能添加劑中的一種或多種。下文列出一些常用的任 選的添加劑組分的實例。
[0053] 摩擦改進(jìn)劑
[0054]本文中的潤滑油組合物也可任選地含有一種或多種摩擦改進(jìn)劑。合適的摩擦改進(jìn) 劑可包含含金屬和無金屬摩擦改進(jìn)劑，并且可包括但不限于咪唑啉類、酰胺、胺、琥珀酰亞 胺、烷氧基化的胺、烷氧基化的醚胺、氧化胺、酰胺基胺、腈、內(nèi)銨鹽(betaine)、季胺、亞胺、 胺鹽、氨基胍、烷醇酰胺、膦酸酯/鹽、含金屬化合物、甘油酯、硫化的脂肪化合物和烯烴、葵 花籽油和其它天然存在的植物或動物油、二羧酸酯、多元醇的酯或偏酯以及一種或多種脂 族或芳族羧酸等。
[0055]合適的摩擦改進(jìn)劑可含有選自直鏈、支鏈或芳族烴基或者它們的混合的烴基，并 且所述烴基可為飽和或不飽和的。所述烴基可由碳和氫或者雜原子(例如，硫或氧)構(gòu)成。烴 基可在約12至約25個碳原子的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，摩擦改進(jìn)劑可為長鏈脂肪酸酯。 在一個實施方案中，所述長鏈脂肪酸酯可為單酯或二酯或者甘油(三)酯。摩擦改進(jìn)劑可為 長鏈脂肪酰胺、長鏈脂肪酯、長鏈環(huán)氧化物衍生物或者長鏈咪唑啉。
[0056]其它合適的摩擦改進(jìn)劑可包括有機(jī)、無灰(無金屬）、無氮的有機(jī)摩擦改進(jìn)劑。此類 摩擦改進(jìn)劑可包括通過使羧酸和酸酐與烷醇反應(yīng)而形成的酯，并且通常包含共價鍵合至親 油烴鏈的極性端基(例如，羧基或羥基）。有機(jī)無灰無氮的摩擦改進(jìn)劑的實例通常已知為可 含有油酸的單酯、二酯和三酯的甘油單油酸酯(GM0)。其它合適的摩擦改進(jìn)劑在美國專利第 6,723,685號中描述。
[0057]胺類(aminic)摩擦改進(jìn)劑可包括胺或多胺。此類化合物可具有飽和或不飽和的直 鏈烴基或者它們的混合，并且可含有約12至約25個碳原子。合適的摩擦改進(jìn)劑的另外的實 例包括烷氧基化的胺和烷氧基化的醚胺。此類化合物可具有飽和或不飽和的直鏈烴基或者 它們的混合。它們可含有約12至約25個碳原子。實例包括乙氧基化的胺和乙氧基化的醚胺。
[0058]胺和酰胺可以其本身使用或者以加合物或與硼化合物的反應(yīng)產(chǎn)物的形式使用，所 述硼化合物例如為氧化硼、鹵化硼、偏硼酸鹽、硼酸或者單烷基、二烷基或三烷基硼酸酯。其 它合適的摩擦改進(jìn)劑在美國專利第6，300，291號中描述。
[0059] 抗氧化劑
[0060] 本文中的潤滑油組合物還可任選地含有一種或多種抗氧化劑?？寡趸瘎┗衔锸?已知的，并且包括例如酚鹽、酚鹽硫化物、硫化的烯烴、磷硫化的萜烯、硫化的酯、芳族胺、烷 基化的二苯胺(例如，壬基二苯胺、二壬基二苯胺、辛基二苯胺、二辛基二苯胺）、苯基-α-萘 胺、烷基化的苯基-α-萘胺、受阻非芳族胺、酚、受阻酚、油溶性鉬化合物、大分子抗氧化劑或 者它們的混合物?？寡趸瘎┛蓡为毷褂没蚪M合使用。
[0061] 腐蝕抑制劑
[0062] 變速器潤滑劑還可包含額外的腐蝕抑制劑(應(yīng)注意的是其它所提及的成分中的一 些也可具有銅腐蝕抑制性質(zhì)）。合適的額外的銅腐蝕抑制劑包括醚胺、聚乙氧基化的化合物 (例如，乙氧基化的胺和乙氧基化的醇）、咪唑啉類、單烷基和二烷基噻二唑，等等。
[0063] 噻唑、三唑和噻二唑也可用在潤滑劑中。實例包括苯并三唑；甲基苯駢三氮唑 (tolyltriazole);辛基三唑;癸基三唑；十二烷基三唑;2-巰基苯并噻唑;2，5-二巰基-1，3， 4-噻二唑；2-疏基_5_經(jīng)硫基-1，3，4-噻二挫（2-mercapt〇-5-hydroca;rbyl thio-1，3，4-thiadiazole);以及2-疏基-5-烴二硫基-1，3，4-噻二唑。優(yōu)選的化合物是1，3，4-噻二唑類， 尤其是經(jīng)二硫基 -5_疏基-1，3，4-二噻二唑（2-hydrocarbyldithi〇-5_mercapt〇-l，3，4-di thiadiazole )，其一些可作為商業(yè)制品獲得。
[0064] 抑泡劑/消泡劑
[0065]根據(jù)本發(fā)明，流體中還可包含消泡劑/表面活性劑。已知多種試劑用于此用途。尤 其優(yōu)選的是丙烯酸乙酯和丙烯酸己基乙酯的共聚物，例如，可獲自Solutia的PC-1244。優(yōu)選 的是娃酮液(silicone fluid)，例如，4%DCF。尤其優(yōu)選消泡劑的混合物。
[0066] 密封膨脹劑
[0067]本公開內(nèi)容的自動變速器流體還可包含密封膨脹劑。密封膨脹劑例如酯、己二酸 酯、癸二酸酯、壬二酸酯、鄰苯二甲酸酯、砜、醇、烷基苯、取代的環(huán)丁砜、芳族化合物或礦物 油導(dǎo)致用作發(fā)動機(jī)和自動變速器中的密封件的彈性材料的膨脹。
[0068] 醇類密封膨脹劑通常是低揮發(fā)性直鏈烷基醇，例如為癸醇、十三醇以及十四醇?？?用作密封膨脹劑的烷基苯包括十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基-苯、二(2-乙基己基)苯等。 根據(jù)本發(fā)明，取代的環(huán)丁砜(例如，美國專利第4,029,588號中描述的那些，通過引用將其并 入本文）同樣可用作根據(jù)本發(fā)明的組合物中的密封膨脹劑。可用作本發(fā)明中的密封膨脹劑 的礦物油包括具有高環(huán)烴和芳族化合物含量的低粘度礦物油。芳族密封膨脹劑包括可商購 的Exxon Aromatic 200ND密封膨脹劑?？缮藤彽牡V物油密封膨脹劑的實例包括Exxon? Nect〇n?-37(FN 1380)和Exx〇n?Mineral Seal 0il(FN 3200)。
[0069] 粘度改進(jìn)劑
[0070] 本文中的潤滑油組合物還可任選地含有一種或多種粘度指數(shù)改進(jìn)劑。合適的粘度 指數(shù)改進(jìn)劑可包括聚烯烴、烯烴共聚物、乙烯/丙烯共聚物、聚異丁烯、氫化苯乙烯-異戊二 烯聚合物、苯乙烯/馬來酸酯(maleic ester)共聚物、氫化苯乙烯/丁二烯共聚物、氫化異戊 二烯聚合物、烯烴馬來酸酐共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯 (polyalkyl styrene)、氫化烯基芳基共輒二稀共聚物，或它們的混合物。粘度指數(shù)改進(jìn)劑 可包括星形聚合物，并且美國公開第2012/0101017 A1號中描述了合適的實例。
[0071] 除了粘度指數(shù)改進(jìn)劑之外或者作為對粘度指數(shù)改進(jìn)劑的替代，本文中的潤滑油組 合物還可任選地含有一種或多種分散劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑。合適的分散劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑可 包括:官能化的聚烯烴，例如，已經(jīng)用?；瘎?例如，馬來酸酐)和胺的反應(yīng)產(chǎn)物官能化的乙 烯-丙烯共聚物；用胺官能化的聚甲基丙烯酸酯，或者與胺反應(yīng)的酯化的馬來酸酐-苯乙烯 共聚物。
[0072] 防銹劑
[0073]已知各種已知的防銹劑或添加劑用于變速器流體，并且適于用在根據(jù)本公開內(nèi)容 的流體中。尤其優(yōu)選的是烷基聚氧化烯醚(例如Mazawet?77)、c-8酸(例如Neofat?8)、氧 烷基胺（例如，Tomah PA-14)、3-癸氧基丙胺以及聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物（例如， Pluronic?L-8l) 〇
[0074] 極壓劑
[0075] 本文中的潤滑油組合物還可任選地含有一種或多種極壓劑?？扇苡谟偷臉O壓(EP) 劑包括含硫和含氯硫的EP劑、氯代烴EP劑以及磷EP劑。此類EP劑的實例包括:氯化蠟;有機(jī) 硫化物和多硫化物（polysulfide)，例如，二芐基二硫醚、雙（氯芐基）二硫醚（bis (chlorobenzyl)di sulfide )、二丁基四硫釀(dibutyl tetrasulfide)、硫化的油酸的甲基 酯、硫化烷基酸，硫化二戊稀、硫化砲稀和硫化D i e 1 s - A 1 d e r加合物；磷硫化經(jīng) (phosphosulfurized hydrocarbon)，例如，硫化磷與松節(jié)油或油酸甲酯的反應(yīng)產(chǎn)物;磷酯， 例如，二烴基和三烴基亞磷酸酯，例如，亞磷酸二丁酯、亞磷酸二庚酯、亞磷酸二環(huán)己酯、亞 磷酸戊基苯酯;亞磷酸二戊基苯酯、亞磷酸十三烷基酯、亞磷酸二硬脂基酯以及聚丙烯取代 的亞磷酸苯酯;硫代氨基甲酸金屬鹽(metal thiocarbamate)，例如，二辛基二硫代氨基甲 酸鋅和庚基苯酚二酸鋇;烷基和二烷基磷酸的胺鹽，包括例如二烷基二硫代磷酸與環(huán)氧丙 烷的反應(yīng)產(chǎn)物的胺鹽；以及它們的混合物。
[0076] 基于上文的論述，下表1中列出了各種潤滑組合物組分的示例性范圍。
[0077] 表1:變速器潤滑劑組合物

[0078] 本文中的潤滑劑尤其適用于雙離合變速器，例如，具有濕式摩擦離合器的那些。合 適的濕式摩擦離合器變速器通常具有多個離合器片（可為至少三個并且可多至六個），例 如，具有基于纖維素的摩擦襯片的那些，并且各自具有在外殼中在操縱活塞與分離彈簧之 間組裝在一起的連帶的鋼反作用板。此類變速器也可包括其它常見組件，例如，波片或緩沖 板、隔板和/或保持環(huán)(retention ring)。通過使用本文中的潤滑變速器流體選擇施加流體 壓力，以常規(guī)方式操作所述濕式摩擦離合器。
[0079] 由以下實施例更好地理解本公開內(nèi)容并可闡明其許多優(yōu)點。以下實施例是說明性 的，而并不限制其范圍或精神。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，可使用這些實施例中描述的組 分、方法、步驟和裝置的變體。除非另有提出，否則本公開內(nèi)容中提出的所有百分比、比率和 份數(shù)都以重量計。 實施例
[0080] 實施例1
[0081 ]制備不例性的本發(fā)明的潤滑劑和比較潤滑劑，以論證分散劑添加量、PIB分子量、 硼水平、硼與磷的比率，以及硼與氮的比率的關(guān)鍵程度，從而論證改變此類分散劑特性造成 不可接受的摩擦耐久性或磨損率。制備的潤滑劑包含具有如在下表2A和2B中闡述的特性的 硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑并且摻混了如表1中闡述的常規(guī)潤滑 劑添加劑。分散劑包含四亞乙基五胺(ΤΕΡΑ)作為琥珀酰亞胺部分之間的取代基。
[0082]表2Α:本發(fā)明的分散劑

[0084]在表2A和2B中，分子量是使用凝膠滲透色譜法(GPC)將聚苯乙烯（數(shù)均分子量為 180至18,000)用作參比得到的PIB取代基的數(shù)均分子量。N是指氮，P是指磷，以及B是指硼。 該實施例中的清凈劑是直鏈磺酸鹽，其具有307的TBN、約11.9重量％的金屬以及25重量％ 的皂，它將約93ppm的金屬提供到成品流體并且將約0.02%的皂提供到成品流體。
[0085]表2A和表2B中的每種變速器潤滑劑還包含相同量且相同的清凈劑、摩擦改進(jìn)劑、 粘度改進(jìn)劑、抗氧化劑、防銹劑、腐蝕抑制劑、密封膨脹劑、消泡劑、極壓劑以及潤滑油。上表 1中闡述了這些另外的組分的量。因此，表2A和2B的油之間的唯一變化就是這些表中闡述的 分散劑特征。
[0086]下表3提供了表2A和2B的各種本發(fā)明潤滑劑和比較潤滑劑的摩擦和抗磨測試結(jié) 果。根據(jù)ASTM D 4998,使用FZG抗磨測試來確定抗磨特性。使用SAE#2濕式摩擦裝備和下文 描述的方法，使用改進(jìn)的JASO M348:2002測試來確定摩擦性質(zhì)。對于自動變速器，且特別是 雙離合變速器而言，可接受的潤滑劑要求在使用FZG抗磨測試的情況下重量損失不超過約 30mg，以及在μ0/μ(1< 1.0的情況下，摩擦耐久性為至少8000個循環(huán)(μ0是200rpm下的摩擦， 且yd是1400下的摩擦），并且在μ0/μ(1> 1.0之前，1400rpm下的最小平均動摩擦為0.128。本 發(fā)明的潤滑劑通過了全部三個性能標(biāo)準(zhǔn)。比較潤滑劑未能通過這些測試中的一個或多個。 比較樣品C1和C7沒有進(jìn)一步測試摩擦耐久性，因為抗磨結(jié)果幾乎是所需最小值的兩倍。下 表中突出顯示了未通過項。
[0087] 表3:測試結(jié)果
[0088] 如上表2A、2B和3所不，分散劑添加量、PIB分子量、硼水平、硼與磷的比率或硼與氮 的比率中的一個或多個中即使很小的偏差，都導(dǎo)致無法實現(xiàn)所需潤滑劑參數(shù)中的一個或多 個，從而使得潤滑劑不適用于自動變速器，且特別是雙離合變速器。
[0089] 測試條件
[0090] 測試程序是JAS0M348:2002的改進(jìn)版，其使用SAENO.2濕式摩擦裝備來測量摩擦 耐久性，以評估離合器系統(tǒng)的耐久性。圖1以示意性的方式描繪了用于本文中的測試的示例 性SAENo.2機(jī)器。
[0091] 在圖1中，SAE No. 2組合濕式摩擦裝備包括高速AC馬達(dá)H，其在兩端上具有軸外伸 部位（shaft extension)。慣性端用法蘭連接到飛輪(flywheel )J，以便為每次動態(tài)嗤合提 供所需的總能量。離合器端(B、C和E)延伸到測試頭A中，在所述測試頭A中使其適于驅(qū)動離 合器(B和C)的花鍵軸套。測試頭A通過軸承支撐在軸上，以允許獨立于軸的轉(zhuǎn)動。在給定的 溫度、負(fù)載和滑動速度下，通過負(fù)載傳感器(load cell)G來測量摩擦力。負(fù)載通過氣動活塞 F施加。正在評估的特定測試油通過栗J從測試頭A的底部借助軟管L穿過熱交換器K，通過空 心驅(qū)動軸返回到測試頭A而被循環(huán)，以被噴射通過離合器的花鍵軸套中的孔。
[0092] 裝載在兩個鋼板C之間的摩擦盤E的尺寸如下:材料類型:Borg Warner6100;凹槽： 平行(在約20 %的面積上凹槽完全平行）；內(nèi)徑(Di) 120.5mm;外徑(Do) 146.0mm;有效平均半 徑(Rm) 66.8mm;總面積[每偵 1|，無凹槽](AG) 5,337mm2。
[0093] 將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鋼隔板用作對偶件(mating plate)。兩個鋼板中的每個都徑向鉆有 0.61mm的孔，其外邊緣倒角到鋼隔板的有效平均半徑處的深度。將J型熱電偶插入到每個板 中，使得熱電偶的尖端位于孔底部。用庚烷清潔鋼隔板。將板在測試的潤滑劑中浸泡十五 (15)分鐘并組裝在SAE No. 2頭中，旋轉(zhuǎn)摩擦盤位于固定鋼板之間（見附圖）。將油溫?zé)犭娕?TC3安裝在測試頭A中的7點鐘位置處，距離鋼隔板的外部1mm。安裝墊件（spacer)B，以給出 0.8± . 2mm的離合器組件間隙（pack clearance)。通過將1L的無添加基礎(chǔ)油料油沖過測試 油循環(huán)栗J、熱交換器κ以及軟管L來對它們進(jìn)行清潔。用基礎(chǔ)油沖洗之后，再將500ml的測試 潤滑劑沖過它們。將軟管L連接到測試頭A，并且通過ATF儲器將1L測試油裝入頭組件中。將 飛輪I安裝在裝備上，以給出1.27kg_ 2的總慣性。
[0094]為了進(jìn)行評估，將測試油循環(huán)栗J設(shè)置成約4.5±0.5L/min流量。在無負(fù)載施加到 離合器并且馬達(dá)Η以lOOrpm運(yùn)行的情況下，將測試油加熱到60 ± 3°C。當(dāng)油溫穩(wěn)定時，測試開 始20，000個連續(xù)的動態(tài)嚙合，其條件在表4中描述。測試開始于施加0.76MPa的負(fù)載，并且調(diào) 整施加負(fù)載，以控制停止時間。收集每個測試循環(huán)的數(shù)據(jù)。摩擦值(μ)是針對每個循環(huán)計算 的，并且用來確定離合器系統(tǒng)的性能和耐久性。
[0095] 表4:測試條件：
[0096] 實施例2
[0097] 制備另外的示例性的本發(fā)明潤滑劑和比較潤滑劑，以論證含金屬清凈劑與選擇的 分散劑添加量、ΡΙΒ分子量、硼水平、硼與磷的比率以及硼與氮的比率組合時的進(jìn)一步的關(guān) 鍵程度。該進(jìn)一步的實施例表明：在自動變速器潤滑劑的情況下，改變清凈劑的金屬含量和 皂含量也是保持可接受的摩擦耐久性和磨損率的關(guān)鍵。制備的潤滑劑包含與中性至高堿性 清凈劑組合的硼化且磷酸化的Ν-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述清凈劑將不同的 金屬量和皂含量提供到成品潤滑劑。如下表6中的結(jié)果所示(突出顯示未通過的項），清凈劑 需要將少于455ppm的金屬含量和0.02%至約0.15%的皂含量提供到潤滑劑，以實現(xiàn)所需的 結(jié)果。
[0098] 下表5A (本發(fā)明）和表5B (比較）的每種變速器潤滑劑也包含相同量且相同的分散 劑、摩擦改進(jìn)劑、粘度改進(jìn)劑、抗氧化劑、防銹劑、腐蝕抑制劑、密封膨脹劑、消泡劑、極壓劑 以及潤滑油。上表1中闡述了這些另外的組分的量。因此，表5A和表5B的油之間的唯一變化 就是這些表中闡述的清凈劑特征。該實施例中使用的分散劑具有2300的PIB取代基的數(shù)均 分子量、約〇. 7 7重量％的氮、約593ppm的氮、約0.15重量％的硼、約0.3 5重量％的磷，硼與磷 的比率為0.43,硼與氮的比率為0.19,并且成品流體中的硼為約124ppm。
[0099] 表5A:本發(fā)明的清凈劑
[0100] 表5B:比較清凈劑
[0101] ~下表6顯示使用與上述實施例1相同的程序確定的抗磨和摩擦耐久性測試的結(jié)果。_ 鑒于抗磨結(jié)果幾乎是所需最小值的兩倍，比較樣品C11沒有進(jìn)行摩擦耐久性測試。結(jié)果表明 由成品潤滑劑中的清凈劑提供的金屬含量和皂含量對于所需潤滑劑性質(zhì)的關(guān)鍵程度。任一 因素的偏差都導(dǎo)致無法通過關(guān)鍵潤滑劑性能標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個。
[0102] 表6:清凈劑結(jié)果
[0103] 實施例3
[0104] 進(jìn)行另一實驗來確定噻二唑腐蝕抑制劑中的硫水平是否進(jìn)一步影響潤滑劑性質(zhì)。 表7確認(rèn)了改變含噻二唑的腐蝕抑制劑的水平的潤滑劑。在表7的測試潤滑劑中，被評估的 每種組合物包含相同量且相同的分散劑、清凈劑、摩擦改進(jìn)劑、粘度改進(jìn)劑、抗氧化劑、防銹 劑、密封膨脹劑、消泡劑、極壓劑以及基礎(chǔ)潤滑油。表1中闡述了這些其它組分的量。實施例2 中描述了這些實施例中使用的分散劑，并且實施例1中描述了清凈劑。因此，表7的潤滑劑之 間唯一的變化是腐蝕抑制劑的量，且因此為測試潤滑劑中的硫的水平。如測試結(jié)果所示，表 7的所有潤滑劑都通過了摩擦和抗磨測試(與實施例1 一致地進(jìn)行），這表明腐蝕抑制劑提供 的硫的水平不影響結(jié)果。預(yù)期小于約1 %的腐蝕抑制劑添加量，且特別是約0.005%至約 0.5 %的腐蝕抑制劑添加量將實現(xiàn)類似的結(jié)果。
[0105] 表7:腐蝕抑制劑
[0106] 將理解的是，在本文的說明書和權(quán)利要求書的原理和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 對本文中已經(jīng)對其進(jìn)行描述和舉例說明以說明方法、組合物和變速器的性質(zhì)的制劑和成分 的細(xì)節(jié)、材料和布置進(jìn)行各種改變。
【主權(quán)項】
1. 變速器潤滑劑組合物，其包含： 主要量的潤滑油； 約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述分 散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯取代基的如通過凝膠滲透色譜法將聚苯乙烯用 作參比所確定的數(shù)均分子量，和在約l〇〇°C下為約2100至約2700cSt的聚異丁烯取代基的粘 度，所述分散劑具有約44至約371ppm的硼，約0.21至約0.46的硼與磷的比率，和約0.09至約 0.19的硼與氮的比率；以及 含金屬清凈劑，其將少于約455ppm的金屬提供至所述變速器潤滑劑組合物，并且將約 0.02至約0.15重量％的皂含量遞送至所述變速器潤滑劑組合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述變速器潤滑劑組合物在約-40°C下的布氏粘 度不超過約15,000cP。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述主要量的潤滑油選自：II類基礎(chǔ)油、III類基 礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油，以及它們的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述變速器潤滑劑組合物包含約4.5至約7.7重 量％的所述硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述含金屬清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、酚 鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述含金屬清凈劑是直鏈或支鏈磺酸鹽。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述含金屬清凈劑提供約0至約281ppm的金屬。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其進(jìn)一步包含約0.08至約1重量％的所述含金屬清凈 劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述含金屬清凈劑未被硼化。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其還包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣驅(qū)逐添加劑、抗氧化 劑、腐蝕抑制劑、抑泡劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添加劑以及它們的混 合物的至少一種組分。11. 潤滑機(jī)械部件的方法，其包括向所述機(jī)械部件供應(yīng)潤滑劑組合物，所述方法包括： 用潤滑劑組合物來潤滑機(jī)械部件，所述潤滑劑組合物包含以下項的混合物： 主要量的潤滑油； 約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述分 散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯取代基的如通過凝膠滲透色譜法將聚苯乙烯用 作參比所確定的數(shù)均分子量，和在約l〇〇°C下為約2100至約2700cSt的聚異丁烯取代基的粘 度，所述分散劑具有約44至約371ppm的硼，約0.21至約0.46的硼與磷的比率，和約0.09至約 0.19的硼與氮的比率；以及 含金屬清凈劑，其將少于約455ppm的金屬提供至所述潤滑劑組合物，并且將約0.02至 約〇. 15重量％的皂含量遞送至所述潤滑劑組合物。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述潤滑劑組合物在約-40°C下的布氏粘度不超 過約 15,000cP。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述主要量的潤滑油選自：II類基礎(chǔ)油、III類基 礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油，以及它們的混合物。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述潤滑劑組合物包含約4.5至約7.7重量％的 所述硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含金屬清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、酚 鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述含金屬清凈劑是直鏈或支鏈磺酸鹽。17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含金屬清凈劑提供約0至約281ppm的金屬。18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包含約0.08至約1重量％的所述含金屬清凈 劑。19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含金屬清凈劑未被硼化。20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述潤滑劑組合物還包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣 驅(qū)逐添加劑、抗氧化劑、腐蝕抑制劑、抑泡劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添 加劑以及它們的混合物的至少一種組分。21. 變速器，其包括： 濕式離合器摩擦盤；以及 潤滑組合物，其包含主要量的基礎(chǔ)油和約4.5至約25重量％的硼化且磷酸化的N-取代 的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑，所述分散劑具有大于約1300至約2300的聚異丁烯取代基的 如通過凝膠滲透色譜法將聚苯乙烯用作參比所確定的數(shù)均分子量，和在約l〇〇°C下為約 2100至約2700cSt的聚異丁烯取代基的粘度，所述分散劑具有約44至約371ppm的硼，約0.21 至約0.46的硼與磷的比率，和約0.09至約0.19的硼與氮的比率；以及含金屬清凈劑，所述含 金屬清凈劑將少于約455ppm的金屬提供至潤滑劑組合物，并且將約0.02至約0.15重量％的 皂含量遞送至潤滑劑組合物。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述潤滑組合物在約-40°C下的布氏粘度不超 過約 15,000cP。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述主要量的潤滑油選自：II類基礎(chǔ)油、III類 基礎(chǔ)油和/或IV類基礎(chǔ)油，以及它們的混合物。24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述潤滑組合物包含約4.5至約7.7重量％的 所述硼化且磷酸化的N-取代的聚異丁烯琥珀酰亞胺分散劑。25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述含金屬清凈劑是中性至高堿性的磺酸鹽、 酚鹽或羧酸鹽，且為堿金屬或堿土金屬鹽。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的變速器，其中所述含金屬清凈劑是直鏈或支鏈磺酸鹽。27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述含金屬清凈劑提供約0至約281ppm的金 屬。28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其進(jìn)一步包含約0.08至約1重量％的所述含金屬清 凈劑。29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述含金屬清凈劑未被硼化。30. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器，其中所述潤滑組合物還包含選自摩擦改進(jìn)劑、空氣 驅(qū)逐添加劑、抗氧化劑、腐蝕抑制劑、抑泡劑、密封膨脹劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、極壓添 加劑以及它們的混合物的至少一種組分。
【文檔編號】C10M169/04GK106085559SQ201610377172
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】T·H-Z·唐
【申請人】雅富頓化學(xué)公司