DE102007027343A1

DE102007027343A1 - Schmiermittelzusammensetzungen

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Publication number: DE102007027343A1
Application number: DE102007027343A
Authority: DE
Inventors: Mark T. Devlin; Tze-Chi Jao; John T. Loper; Roger M. Sheets; Gregory H. Guinther
Original assignee: Afton Chemical Corp
Current assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-01-17
Also published as: GB2440217A8; FR2904326B1; FR2904326A1; US20080015125A1; GB2440217A; CN101177644A; GB0711554D0; CN101104827B; US7879775B2; GB2440217B8; CN101177644B; GB2440217B; JP2008019437A; CN101104827A

Abstract

Eine Schmiermittelzusammensetzung, welche eine Phosphor-enthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst, wird offenbart. Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Schmiermittelzusammensetzung.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Schmiermittelzusammensetzungen, welche eine Phosphorenthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfassen.
Hintergrund der Offenbarung
In den letzten Jahren gab es eine wachsende Aufmerksamkeit für die Herstellung von energieeffizienten geschmierten Komponenten. Zudem erfordern Spezifikationen von modernen Motorölen Schmiermittel, welche eine Kraftstoffeffizienz bei standardisierten Motortests zeigen. Es ist bekannt, dass die Dicke und die Reibungscharakteristika von dünnen Schmiermittelfilmen die Kraftstoffwirtschaftlichkeitseigenschaften von Ölen beeinflussen.
Dünnfilmreibung ist die Reibung, welche von einem Fluid, wie einem Schmiermittel, das zwischen zwei Oberflächen eingebracht wird, erzeugt wird, wobei der Abstand zwischen den zwei Oberflächen sehr eng ist. Es ist bekannt, dass unterschiedliche Additive, welche normalerweise in einer Schmiermittelzusammensetzung vorhanden sind, Filme mit unterschiedlichen Dicken bilden, welche eine Wirkung auf die Dünnfilmreibung haben können. Zudem weisen einige Additive einen engen Bereich von Bedingungen, in welchem sie in einer Schmiermittelzusammensetzung verringerte Reibungseigenschaften bereitstellen, auf. Zudem ist bekannt, dass einige Additive, wie Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP) die Dünnfilmreibung erhöhen.
Es ist jedoch auch bekannt, dass einige Additive sehr teuer sind. Und die Verwendung von zusätzlichen Mengen eines Additivs in einer Schmiermittelzusammensetzung zur Verringerung der Dünnfilmreibung kann für den Hersteller sehr kostspielig sein.
Eine Hauptkomponente einer Schmiermittelzusammensetzung kann die Ölgrundlage sein, welche relativ kostengünstig ist. Ölgrundlagen sind bekannt und wurden unter den Gruppen I bis V kategorisiert. Die Ölgrundlagen werden basierend auf ihrem % an gesättigten Kohlenwasserstoffen, % Schwefelgehalt und Viskositätsindex einer gegebenen Gruppe zugeordnet. Zum Beispiel weisen alle Ölgrundlagen der Gruppe II mehr als 90 % gesättigte Kohlenwasserstoffe, weniger als 0,03 % Schwefel und einen Viskositätsindex im Bereich von ≥ 80 bis ≤ 120 auf. Jedoch können die Anteile der aromatischen, Paraffin- und Naphthen-Verbindungen in den Ölgrundlagen der Gruppe II wesentlich variieren. Es ist bekannt, dass der Unterschied in diesen Anteilen die Eigenschaften einer Schmiermittelzusammensetzung, wie die oxidative Stabilität, beeinflussen kann.
Was gebraucht wird, ist eine Schmiermittelzusammensetzung, welche nicht teuer ist und mindestens eines von verringerter Dünnfilmreibung und erhöhter Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitstellen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß der Offenbarung wird eine Schmiermittelzusammensetzung offenbart, welche eine Phosphorenthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst.
Darüber hinaus wird eine Schmiermittelzusammensetzung offenbart, welche eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst; eine Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung; ein Dispersantmittel; und ein Reibungsmodifizierungsmittel umfasst.
Es wird auch eine Schmiermittelzusammensetzung offenbart, welche eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst; eine Metall-freie, Phosphorenthaltende Verbindung; ein Ethylen-Propylen-Copolymer; und ein Reibungsmodifizierungsmittel umfasst.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verringerung der Dünnfilmreibung eines Fluids zwischen Oberflächen offenbart, welches das Bereitstellen einer Zu sammensetzung in dem Fluid umfasst, die eine Phosphor-enthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Erhöhung der Kraftstoffeffizienz in einem Fahrzeug offenbart, welches das Bereitstellen einer Zusammensetzung in einem Fahrzeug umfasst, die eine Phosphorenthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelzusammensetzung offenbart, welches das Kombinieren einer Phosphor-enthaltenden Verbindung und einer Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und können durch die Praxis der Offenbarung erfahren werden. Die Aufgaben und Vorteile der Offenbarung werden durch die Elemente und Kombinationen, welche insbesondere in den angefügten Patentansprüchen dargelegt sind, realisiert und erreicht.
Es gilt als selbstverständlich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und zur Erklärung sind und für die Offenbarung, wie beansprucht, nicht einschränkend sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Offenbarung betrifft Schmiermittelzusammensetzungen, welche eine Phosphor-enthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfassen. In einer Ausführungsform kann die Schmiermittelzusammensetzung ferner eine Reibungsmodifizierungsverbindung umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Schmiermittelzusammensetzung ferner ein Dispersantmittel umfassen.
Die Ölgrundlage kann jedwede in die Gruppen I bis V kategorisierte Ölgrundlage sein. In einer Ausführungsform ist die Ölgrundlage eine Ölgrundlage der Gruppe II. Die Ölgrund lage kann weniger als etwa 3 Gew.-%, zum Beispiel weniger als etwa 2 Gew.-%, und als ein weiteres Beispiel weniger als etwa 1 Gew.-% Tetracycloparaffine, relativ zum Gesamtgewicht der Ölgrundlage, umfassen.
Die offenbarten Ölgrundlagen können einen niedrigeren Dünnfilmreibungskoeffizienten im Vergleich zu Ölgrundlagen, welche nicht weniger als 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfassen, aufweisen. Zudem nimmt man an, ohne auf eine besondere Theorie eingeschränkt zu sein, dass, wenn die Konzentration von Ölgrundlagestrukturen verringert wird, die Wirkung der einzelnen Additive auf die Dünnfilmreibung verändert wird. In einer Ausführungsform kann die Kombination von bestimmten Additiven mit der offenbarten Ölgrundlage eine synergistische Wirkung aufweisen.
Die Ölgrundlage kann in der Schmiermittelzusammensetzung in jedweder gewünschten oder wirksamen Menge vorhanden sein. Zum Beispiel kann die Ölgrundlage in einer Hauptmenge vorhanden sein. Eine „Hauptmenge" bedeutet mehr als oder gleich 50 Gew.-%, relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Als ein weiteres Beispiel kann die Ölgrundlage in einer Menge von höher als oder gleich 80 % und als ein zusätzliches Beispiel höher als oder gleich 90 Gew.-%, relativ zum Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden sein.
Die offenbarte Schmiermittelzusammensetzung kann eine Phosphor-enthaltende Verbindung umfassen. In einer Ausführungsform kann die Phosphor-enthaltende Verbindung eine Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung sein.
Zudem kann die Phosphor-enthaltende Verbindung öllösliche Aminsalze eines Phosphorsäureesters, wie jene, welche in U.S. Pat. Nr. 5,354,484 und 5,763,372 , deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, gelehrt werden; und Reaktionsprodukte von Dicyclopentadien und einer Thiophosphorsäure einschließen.
Die Aminsalze eines Phosphorsäureesters können durch Umsetzen eines Phosphorsäureesters mit Ammoniak oder einer basischen Stickstoffverbindung, wie einem Amin, hergestellt werden. Die Salze können getrennt gebildet werden und dann kann das Salz des Phosphorsäureesters zu der Schmiermittelzusammensetzung gegeben werden.
Die Phosphorsäureester, welche zur Herstellung der Aminsalze der vorliegenden Erfindung nützlich sind, können durch die folgende Formel charakterisiert werden:
wobei R¹ Wasserstoff oder ein Hydrocarbylrest sein kann, R² ein Hydrocarbylrest sein kann und beide Reste X entweder O oder S sein können.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen, welche (I) enthalten, umfasst das Umsetzen von mindestens einer Hydroxyverbindung der Formel ROH mit einer Phosphorverbindung der Formel P₂X₅, wobei R ein Hydrocarbylrest sein kann und X O oder S sein kann. Die in dieser Weise erhaltenen Phosphorenthaltenden Verbindungen können Gemische von Phosphorverbindungen sein und sind im Allgemeinen abhängig von der Wahl des Phosphorreaktanden (d.h. P₂O₅ oder P₂S₅) Gemische von Mono- und Dihydrocarbyl-substituierten Phosphor- und/oder Dithiophosphorsäuren.
Die bei der Herstellung der Phosphorsäureester dieser Offenbarung verwendete Hydroxyverbindung kann durch die Formel ROH charakterisiert werden, wobei R ein Hydrocarbylrest sein kann. Die mit der Phosphorverbindung umgesetzte Hydroxyverbindung kann ein Gemisch von Hydroxyverbindungen der Formel ROH umfassen, wobei der Hydrocarbylrest R etwa 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthalten kann. Es ist jedoch notwendig, dass das letztendlich hergestellte Aminsalz des substituierten Phosphorsäureesters in den Schmiermittelzusammensetzungen der vorliegenden Offenbarung löslich ist. Im Allgemeinen wird der Rest R mindestens etwa 2 Kohlenstoffatome, typischerweise etwa 3 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthalten.
Der Rest R kann aliphatisch oder aromatisch sein, wie Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- und alicyclische Kohlenwasserstoffreste. Nicht-einschränkende Beispiele von nützlichen Hydroxyverbindungen der Formel ROH schließen zum Beispiel Ethylalkohol, iso-Propyl-, n-Butylalkohol, Amylalkohol, Hexylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Nonylalkohol, Dodecylalko hol, Stearylalkohol, Amylphenol, Octylphenol, Nonylphenol, Methylcyclohexanol und alkyliertes Naphthol, usw. ein.
In einer Ausführungsform können die Alkohole ROH aliphatische Alkohole und zum Beispiel primäre aliphatische Alkohole, welche mindestens etwa 4 Kohlenstoffatome enthalten, sein. Demgemäß schließen Beispiele der beispielhaften einwertigen Alkohole ROH, welche in der vorliegenden Offenbarung nützlich sein können, Amylalkohol, 1-Octanol, 1-Decanol, 1-Dodecanol, 1-Tetradecanol, 1-Hexadecanol, 1-Octadecanol, Oleylalkohol, Linoleylalkohol, Linolenylalkohol, Phytol, Myricylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol und Behenylalkohol ein. Kommerzielle Alkohole (einschließlich Gemische) werden hier in Betracht gezogen und diese kommerziellen Alkohole können Nebenbestandteilmengen von Alkoholen umfassen, welche, obwohl hier nicht spezifiziert, nicht die Hauptzwecke dieser Offenbarung beeinträchtigen.
Das Molverhältnis der Hydroxyverbindung ROH zum Phosphorreaktanden P₂X₅ bei der Umsetzung sollte im Bereich von etwa 1:1 bis etwa 4:1 liegen, wobei ein beispielhaftes Verhältnis 3:1 ist. Die Umsetzung kann einfach durch Mischen der zwei Reaktanden bei einer erhöhten Temperatur wie Temperaturen von höher als etwa 50°C bis zur Zusammensetzungstemperatur von jedwedem der Reaktanden oder des gewünschten Produkts bewirkt werden. In einer Ausführungsform kann die Temperatur im Bereich von etwa 50°C bis etwa 150°C liegen und kann sehr häufig unter etwa 100°C liegen. Die Umsetzung kann in der Gegenwart eines Lösungsmittels, welches eine Temperaturkontrolle und das Mischen der Reaktanden ermöglicht, durchgeführt werden. Das Lösungsmittel kann jedwede inerte fluide Substanz sein, in welcher entweder einer oder beide Reaktanden löslich sind oder das Produkt löslich ist. Solche Lösungsmittel schließen Benzol, Toluol, Xylol, n-Hexan, Cyclohexan, Naphtha, Diethylethercarbitol, Dibutyletherdioxan, Chlorbenzol, Nitrobenzol, Tetrachlorkohlenstoff oder Chloroform ein.
Das Produkt der vorstehenden Umsetzung ist sauer, aber seine chemische Konstitution ist nicht genau bekannt. Ein Nachweis zeigt jedoch, dass das Produkt ein Gemisch von sauren Phosphaten ist, welche überwiegend die Mono- und Diester von Phosphorsäure (oder Thio- oder Dithiophosphorsäure) umfassen, wobei der Esterrest vom Alkohol ROH abgeleitet ist.
Die Aminsalze der vorliegenden Offenbarung können durch Umsetzen der vorstehend beschriebenen Phosphorsäureester, wie durch die Formel I dargestellt, mit mindestens einer Aminoverbindung, welche primär oder sekundär sein kann, hergestellt werden. In einer Ausführungsform sind die Amine, welche mit den substituierten Phosphorsäuren umgesetzt werden, um die Aminsalze zu bilden, primäre Hydrocarbylamine mit der allgemeinen Formel R'NH₂ wobei R' ein Hydrocarbylrest, der bis zu etwa 150 Kohlenstoffatome enthält, sein kann und öfter ein aliphatischer Hydrocarbylrest, der etwa 4 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält, sein wird.
In einer Ausführungsform können die Hydrocarbylamine, welche bei der Herstellung der Aminsalze der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, primäre Hydrocarbylamine, welche etwa 4 bis etwa 30 Kohlenstoffatome im Hydrocarbylrest und zum Beispiel etwa 8 bis etwa 20 Kohlenstoffatome im Hydrocarbylrest enthalten, sein. Der Hydrocarbylrest kann gesättigt oder ungesättigt sein. Repräsentative Beispiele der primären gesättigten Amine sind jene, welche als aliphatische primäre Fettamine bekannt sind. Typische Fettamine schließen Alkylamine wie n-Hexylamin, n-Octylamin, n-Decylamin, n-Dodecylamin, n-Tetradecylamin, n-Pentadecylamin, n-Hexadecylamin, n-Octadecylamin (Stearylamin), usw. ein. Diese primären Amine sind sowohl in destillierten als auch in technischen Qualitäten erhältlich. Obwohl die destillierte Qualität ein reineres Reaktionsprodukt bereitstellen wird, werden sich die gewünschten Amide und Imide bei Umsetzungen mit den Aminen mit technischer Qualität bilden. Auch geeignet sind Fettamingemische.
In einer anderen Ausführungsform können die Aminsalze der Phosphor-enthaltenden Verbindung jene sein, welche von tertiär-aliphatischen primären Aminen mit mindestens etwa 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest abgeleitet sind. Größtenteils können sie von Alkylaminen mit insgesamt weniger als etwa 30 Kohlenstoffatomen im Alkylrest abgeleitet sein.
Normalerweise sind die tertiär-aliphatischen primären Amine Monoamine, welche durch die Formel R(CH₃)₂CNH₂ dargestellt werden, wobei R ein Hydrocarbylrest, der ein bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält, sein kann. Solche Amine können durch tertiär-Butylamin, primäres tertiär-Hexylamin, 1-Methyl-1-aminocyclohexan, primäres tertiär-Octylamin, primäres tertiär-Decylamin, primäres tertiär-Dodecylamin, primäres tertiär-Tetradecylamin, primäres tertiär-Hexadecylamin, primäres tertiär-Octadecylamin, primäres tertiär-Tetracosanylamin, primäres tertiär-Octacosanylamin veranschaulicht werden.
Gemische von Aminen sind für die Zwecke dieser Offenbarung auch nützlich. Veranschaulichend für Amingemische dieses Typs ist ein Gemisch von primären tertiär-C₁₁-C₁₄-Alkylaminen und ein ähnliches Gemisch von primären tertiär-C₁₈-C₂₂-Alkylaminen. Die primären tertiär-Alkylamine und Verfahren für deren Herstellung sind dem Fachmann bekannt und deshalb ist eine weitere Erörterung nicht notwendig. Das primäre tertiär-Alkylamin, welches für die Zwecke dieser Offenbarung nützlich ist, und die Verfahren für seine Herstellung werden in U.S. Pat. Nr. 2,945,749 , welches für seine Lehre in dieser Hinsicht hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, beschrieben.
Primäre Amine, in welchen die Kohlenwasserstoffkette olefinische Ungesättigtheit umfasst, sind auch sehr nützlich. Folglich können die Reste R' und R'' abhängig von der Länge der Kette eine oder mehrere olefinische Ungesättigtheiten, normalerweise nicht mehr als eine Doppelbindung pro 10 Kohlenstoffatome, enthalten. Repräsentative Amine sind Dodecenylamin, Myristoleylamin, Palmitoleylamin, Oleylamin und Linoleylamin.
Sekundäre Amine schließen Dialkylamine mit zwei der vorstehenden Alkylreste, einschließlich solche kommerziellen sekundären Fettamine, und auch Dialkylamingemische, wobei R' ein Fettamin ist und R'' ein Niederalkylrest (1 bis 9 Kohlenstoffatome) wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, Butyl, usw. sein kann oder R'' ein Alkylrest sein kann, der andere nicht reaktive oder polare Substituenten (CN, Alkyl, Carbalkoxy, Amid, Ether, Thioether, Halogen, Sulfoxid, Sulfon) trägt, so dass der wesentliche Kohlenwasserstoffcharakter des Rests nicht zerstört wird, ein. Die Polyaminfettdiamine schließen Mono- oder Dialkyl-, symmetrische oder asymmetrische Ethylendiamine, Propandiamine (1,2 oder 1,3) und Polyaminanaloga der vorstehenden ein. Geeignete Polyamine schließen N-Kokos-1,3-diaminopropan, N-Sojaalkyltrimethylendiamin, N-Talg-1,3-diaminopropan oder N-Oleyl-1,3-diaminopropan ein.
Die öllöslichen Aminsalze können durch Mischen der vorstehend beschriebenen Phosphorsäureester mit den vorstehend beschriebenen Aminen bei Raumtemperatur oder darüber hergestellt werden. Im Allgemeinen ist Mischen bei Raumtemperatur für einen Zeitraum von bis zu etwa einer Stunde ausreichend. Die Menge des Amins, welche mit dem Phosphorsäureester umgesetzt wird, um die Salze der Offenbarung zu bilden, beträgt mindestens etwa ein Gewichtsäquivalent des Amins (bezogen auf Stickstoff) pro Äquivalent Phosphorsäure und das Verhältnis der Äquivalente beträgt im Allgemeinen etwa eins.
Verfahren zur Herstellung von solchen Aminsalzen sind bekannt und werden in der Literatur beschrieben. Siehe zum Beispiel U.S. Pat. Nr. 2,063,629 ; 2,224,695 ; 2,447,288 ; 2,616,905 ; 3,984,448 ; 4,431,552 ; 5,354,484 ; Pesin et al., Zhurnal Obshchei Khimii, Bd. 31, Nr. 8, S. 2508-2515 (1961); und die Internationale PCT-Anmeldung mit der Veröffentlichungsnr. WO 87/07638 , deren Offenbarungen hiermit alle durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Alternativ können die Salze in situ gebildet werden, wenn der saure Phosphorsäureester mit den vorstehend beschriebenen Aminen gemischt wird, wenn ein Getriebeölkonzentrat oder das formulierte Getriebeöl selbst gebildet werden.
Eine andere Phosphor-enthaltende Verbindung zur Verwendung in der Schmiermittelzusammensetzung hierin umfasst die Reaktionsprodukte von Dicyclopentadien und Thiophosphorsäuren, welche hier auch als Dicyclopentadiendithioate bezeichnet werden. Thiophosphorsäuren weisen die folgende Formel auf:
wobei R ein Hydrocarbylrest mit etwa 2 bis etwa 30, zum Beispiel etwa 3 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen sein kann. In einer Ausführungsform umfasst R ein Gemisch von Hydrocarbylresten, welche etwa 3 bis etwa 18 Kohlenstoffatome enthalten.
In einer Ausführungsform ist die Phosphor-enthaltende Verbindung mindestens eine von Neopentylglykolphosphit, einem Schwefel-enthaltenden Neopentylglykolphosphit und einem Salz von einem Schwefel-enthaltenden Neopentylglykolphosphit.
Die Dicyclopentadiendithioate können durch Mischen von Dicyclopentadien und einer Dithiophosphorsäure für eine Zeit und bei einer Temperatur, welche ausreichen, um die Thiosäure mit dem Dicyclopentadien umzusetzen, hergestellt werden. Typische Reaktionszeiten können im Bereich von 30 Minuten bis 6 Stunden liegen, obwohl geeignete Reaktionsbedingungen einfach durch den Fachmann bestimmt werden können. Das Reaktionsprodukt kann einer herkömmlichen Aufarbeitung nach der Umsetzung, einschließlich Vakuumeindampfen und Filtrieren, unterworfen werden.
Die offenbarte Schmiermittelzusammensetzung kann ferner eine Reibungsmodifizierungsverbindung umfassen. Das Reibungsmodifizierungsmittel zur Verwendung in der offenbarten Schmiermittelzusammensetzung kann aus vielen geeigneten Verbindungen und Materialien, welche zum Verleihen dieser Funktion in Schmiermittelzusammensetzungen nützlich sind, ausgewählt werden. Als das Reibungsmodifizierungsmittel kann ein einziger Verbindungstyp oder ein Gemisch von unterschiedlichen Verbindungstypen verwendet werden. Nicht-einschränkende Beispiele des Reibungsmodifizierungsmittels schließen eine Stickstoffenthaltende Verbindung, eine Asche-enthaltende Verbindung und eine nicht Stickstoffenthaltende Verbindung ein. In einer Ausführungsform können die offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen eine nicht Stickstoffenthaltende Verbindung und eine Molybdänenthaltende Verbindung umfassen.
Die Stickstoff-enthaltende Verbindung kann jede Verbindung sein, welche einen basischen Stickstoff umfasst. In einer Ausführungsform kann die Stickstoffenthaltende Verbindung ein langkettiges Alkylenamin sein. Langkettige Alkylenamin-Reibungsmodifizierungsverbindungen schließen zum Beispiel N-aliphatische Hydrocarbylsubstituierte Trimethylendiamine, wobei der N-aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens ein geradkettiger aliphatischer Hydrocarbylrest ist, der frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und etwa 14 bis etwa 20 Kohlenstoffatome aufweist, ein. Ein nichteinschränkendes Beispiel für solche Reibungsmodifizierungsverbindungen ist N-Oleyltrimethylendiamin. Andere geeignete Verbindungen schließen N-Talgtrimethylendiamin und N-Kokostrimethylendiamin ein.
Eine Gruppe von Reibungsmodifizierungsmitteln schließt die N-aliphatischen Hydrocarbyl-substituierten Diethanolamine, wobei der N-aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens ein geradkettiger aliphatischer Hydrocarbylrest ist, der frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und etwa 14 bis etwa 20 Kohlenstoffatome aufweist, ein.
Wie hier verwendet, werden die Ausdrücke „Hydrocarbylsubstituent" oder „Hydrocarbylrest" in ihrem einfachen Sinn, der dem Fachmann bekannt ist, verwendet. Speziell betreffen sie einen Rest mit einem Kohlenstoffatom, welches direkt an den Rest des Moleküls gebunden ist, und mit überwiegendem Kohlenwasserstoffcharakter. Beispiele der Hydrocarbylreste schließen ein:

(1) Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt aliphatische (z.B. Alkyl oder Alkenyl), alicyclische (z.B. Cycloalkyl, Cycloalkenyl) Substituenten, und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte aromatische Substituenten, sowie cyclische Subsituenten, wobei der Ring durch einen anderen Teil des Moleküls vervollständigt wird, (z.B. zwei Substituenten bilden zusammen einen alicyclischen Rest);
(2) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, das heißt Substituenten, welche Nichtkohlenwasserstoffreste enthalten, welche im Kontext dieser Erfindung den überwiegenden Kohlenwasserstoffsubstituenten nicht verändern (z.B. Halogen (insbesondere Chlor und Fluor), Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy);
(3) Heterosubstituenten, das heißt Substituenten, welche, obwohl sie einen überwiegenden Kohlenwasserstoffcharakter aufweisen, im Kontext dieser Erfindung in einem Ring oder einer Kette, welche ansonsten aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind, von Kohlstoffatomen unterschiedliche Atome enthalten. Heteroatome schließen Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff ein und es werden Substituenten wie Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl umfasst. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei, zum Beispiel nicht mehr als ein Nichtkohlenwasserstoffsubstituent pro jeweils zehn Kohlenstoffatome in dem Hydrocarbylrest vorhanden sein; typischerweise werden keine Nichtkohlenwasserstoffsubstituenten im Hydrocarbylrest vorhanden sein.

Wie vorstehend erörtert, kann das Reibungsmodifizierungsmittel ein Gemisch von unterschiedlichen Verbindungen umfassen, wie eine Kombination von mindestens einem N-aliphatischen Hydrocarbyl-substituierten Diethanolamin und mindestens einem N-aliphatischen Hydrocarbyl-substituierten Trimethylendiamin, wobei der N-aliphatische Hydrocarbylsubstituent mindestens ein geradkettiger aliphatischer Hydrocarbylrest ist, der frei von acetylenischer Ungesättigtheit ist und etwa 14 bis etwa 20 Kohlenstoffatome aufweist. Weitere Details bezüglich dieser Reibungsmodifizierungsmittelkombination sind in U.S. Pat. Nr. 5,372,735 und 5,441,656 , deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, dargelegt.
Das Reibungsmodifizierungsmittel kann eine Asche-enthaltende Verbindung sein. In einer Ausführungsform kann die Asche-enthaltende Verbindung eine Molybdän-enthaltende Verbindung sein. Die Molybdän-enthaltende Verbindung zur Verwendung in den hier offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen kann Schwefel- und/oder Phosphor-frei sein. Eine Schwefel- und Phospho-freie, Molybdän-enthaltende Verbindung kann durch Umsetzen einer Schwefel- und Phosphorfreien Molybdänquelle mit einer organischen Verbindung, welche Amino- und/oder Alkoholreste enthält, hergestellt werden. Beispiele der Schwefel- und Phosphorfreien Molybdänquellen schließen Molybdäntrioxid, Ammoniummolybdat, Natriummolybdat und Kaliummolybdat ein. Die Aminoreste können Monoamine, Diamine oder Polyamine sein. Die Alkoholreste können monosubstituierte Alkohole, Diole oder Bisalkohole oder Polyalkohole sein. Als ein Beispiel stellt die Umsetzung von Diaminen mit Fettölen ein Produkt her, welches sowohl Amino- als auch Alkoholreste enthält, das sich mit der Schwefel- und Phosphor-freien Molybdänquelle umsetzen kann.
Beispiele der Schwefel- und Phosphorfreien, Molybdän-enthaltenden Verbindungen, welche in Patenten und Patentanmeldungen vorkommen, die hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen werden, schließen die folgenden ein: Verbindungen, welche durch Umsetzen von bestimmten basischen Stickstoffverbindungen mit einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,259,195 und 4,261,843 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Hydrocarbyl-substituierten Hydroxy-alkylierten Amins mit einer Mo lybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,164,473 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukts, eines monoalkylierten Alkylendiamins und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,266,945 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Fettöls, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,889,647 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Fettöls oder -saure mit 2-(2-Aminoethyl)aminoethanol und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 5,137,647 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines sekundären Amins mit einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,692,256 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen einer Diol-, Diamino- oder Aminoalkoholverbindung mit einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 5,412,130 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Fettöls, von monoalkyliertem Alkylendiamin und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 136 496 A1 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen einer Fettsäure, von monoalkyliertem Alkylendiamin, Glyceriden und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 136 497 A1 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Fettöls, von Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,889,647 definiert.
In einer Ausführungsform kann auch eine Schwefel-enthaltende, Molybdänenthaltende Verbindung in den hier offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen verwendet werden. Die Schwefel-enthaltende, Molybdän-enthaltende Verbindung kann durch eine Vielzahl an Verfahren hergestellt werden. Ein Verfahren bezieht das Umsetzen einer Schwefel- und/oder Phosphorfreien Molybdänquelle mit einem Aminorest und einer oder mehr Schwefelquellen ein. Schwefelquellen können zum Beispiel Kohlenstoffdisulfid, Wasserstoffsulfid, Natriumsulfid und elementaren Schwefel einschließen, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Alternativ kann die Schwefel-enthaltende, Molybdän-enthaltende Verbindung durch Umsetzen einer Schwefel-enthaltenden Molybdänquelle mit einem Aminorest oder Thiuramrest und gegebenenfalls einer zweiten Schwefelquelle hergestellt werden. Als ein Beispiel stellt die Umsetzung von Molybdäntrioxid mit einem sekundären Amin und Kohlenstoffdisulfid Molybdändithiocarbamate her. Alternativ stellt die Umsetzung von (NH₄)₂Mo₃S₁₃·n(H₂O), wobei n im Bereich von etwa 0 bis 2 liegt, mit einem Tetraalkylthiuramdisulfid ein dreikerniges Schwefel-enthaltendes Molybdändithiocarbamat her.
Nichteinschränkende Beispiele der Schwefelenthaltenden, Molybdän-enthaltenden Verbindungen, welche in Patenten und Patentanmeldungen vorkommen, schließen die folgenden ein: Verbindungen, welche durch Umsetzen von Molybdäntrioxid mit einem sekundären Amin und Kohlenstoffdisulfid hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 3,509,051 und 3,356,702 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen einer Schwefel-freien Molybdänquelle mit einem sekundären Amin, Kohlenstoffdisulfid und einer zusätzlichen Schwefelquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,098,705 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Molybdänhalogenids mit einem sekundären Amin und Kohlenstoffdisulfid hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,178,258 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen einer Molybdänquelle mit einer basischen Stickstoffverbindung und einer Schwefelquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,263,152 , 4,265,773 , 4,272,387 , 4,285,822 , 4,369,119 , 4,395,343 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen von Ammoniumtetrathiomolybdat mit einer basischen Stickstoffverbindung hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,283,295 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Olefins, von Schwefel, eines Amins und einer Molybdänquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,362,633 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen von Ammoniumtetrathiomolybdat mit einer basischen Stickstoffverbindung und einer organischen Schwefelquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,402,840 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen einer Phenolverbindung, eines Amins und einer Molybdänquelle mit einer Schwefelquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,466,901 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Triglycerids, einer basischen Stickstoffverbindung, einer Molybdänquelle und einer Schwefelquelle hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,765,918 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen von Alkalimetallalkylthioxanthatsalzen mit Molybdänhalogeniden hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,966,719 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Tetraalkylthiuramdisulfids mit Molybdänhexacarbonyl hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,978,464 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Alkyldixanthogens mit Molybdänhexacarbonyl hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,990,271 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen von Alkalimetallalkylxanthatsalzen mit Dimolybdäntetraacetat hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 4,995,996 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen von (NH₄)₂Mo₃S₁₃·2H₂O mit einem Alkalimetalldialkyldithiocarbamat oder Tetraalkylthiuramdisulfid hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 6,232,276 definiert. Ver bindungen, welche durch Umsetzen eines Esters oder einer Säure mit einem Diamin, einer Molybdänquelle und Kohlenstoffdisulfid hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 6,103,674 definiert. Verbindungen, welche durch Umsetzen eines Alkalimetalldialkyldithiocarbamats mit 3-Chlorpropionsäure, gefolgt von Molybdäntrioxid hergestellt werden, wie in U.S. Pat. Nr. 6,117,826 definiert.
Nicht-einschränkende Beispiele der Molybdän-enthaltenden Verbindungen schließen Molybdäncarboxylate, Molybdänamide, Molybdänthiophosphate, Molybdänthiocarbamate, Molybdändithiocarbamate und so weiter ein.
Zusätzliche Beispiele von Asche-enthaltenden Verbindungen schließen Titanenthaltende Verbindungen und Wolfram-enthaltende Verbindungen ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Eine andere geeignete Gruppe von Reibungsmodifizierungsmitteln schließt nicht Stickstoff-enthaltende Verbindungen, wie Polyolester, zum Beispiel Glycerolmonooleat (GMO), Glycerolmonolaurat (GML) und dergleichen ein.
Die Reibungsmodifizierungsverbindung kann in der Schmiermittelzusammensetzung in jedweder gewünschten oder wirksamen Menge vorhanden sein. In einer Ausführungsform kann die Schmiermittelzusammensetzung etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, zum Beispiel etwa 0,2 % bis etwa 1,5 % und als ein weiteres Beispiel etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, relativ zum Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung, umfassen. Jedoch wird der Fachmann verstehen, dass jedwede Menge verwendet werden kann.
Das Dispersantmittel zur Verwendung in der offenbarten Schmiermittelzusammensetzung kann aus jedweden der aschefreien Dispersantmittel, welche dem Fachmann bekannt sind, ausgewählt werden. Geeignete aschefreie Dispersantmittel können aschefreie Dispersantmittel wie Succinimid-Dispersantmittel, Mannichbase-Dispersantmittel und polymere Polyamin-Dispersantmittel einschließen. Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäureacylierungsmittel können zur Herstellung von Hydrocarbyl-substituierten Succinimiden verwendet werden. Die Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäureacylierungsmittel schließen Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäuren, Hydrocarbyl-substituierte Bernsteinsäureanhydride, die Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäurehalogenide (zum Beispiel die Säurefluoride und Säurechloride) und die Ester der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäuren und niedrigen Alkohole (z.B. jene, welche bis zu 7 Kohlenstoffatome enthalten) ein, das heißt Hydrocarbylsubstituierte Verbindungen, welche als Carboxylacylierungsmittel wirken können, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Hydrocarbyl-substituierte Acylierungsmittel können durch Umsetzen eines Polyolefins oder chlorierten Polyolefins mit geeignetem Molekulargewicht mit Maleinsäureanhydrid hergestellt werden. Ähnliche Carboxylreaktanden können zur Herstellung der Acylierungsmittel verwendet werden. Solche Reaktanden können Maleinsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Itaconsäure, Itaconsäureanhydrid, Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, Mesaconsäure, Ethylmaleinsäureanhydrid, Dimethylmaleinsäureanhydrid, Ethylmaleinsäure, Dimethylmaleinsäure, Hexylmaleinsäure und dergleichen, einschließlich der entsprechenden Säurehalogenide und niedrigen aliphatischen Ester, einschließen, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Das Molekulargewicht des Olefins kann abhängig von der beabsichtigten Verwendung der substituierten Bernsteinsäureanhydride variieren. Typischerweise können die substituierten Bernsteinsäureanhydride einen Hydrocarbylrest mit etwa 8 bis 500 Kohlenstoffatomen aufweisen. Jedoch können substituierte Bernsteinsäureanhydride, welche zur Herstellung von Schmieröldispersantmitteln verwendet werden, typischerweise einen Hydrocarbylrest mit etwa 40 bis 500 Kohlenstoffatomen aufweisen. Bei substituierten Bernsteinsäureanhydriden mit hohem Molekulargewicht ist es genauer, sich auf das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) zu beziehen, da die Olefine, welche zur Herstellung dieser substituierten Bernsteinsäureanhydride verwendet werden, ein Gemisch von Komponenten mit unterschiedlichen Molekulargewichten, welche aus der Polymerisation von Olefinmonomeren mit niedrigem Molekulargewicht wie Ethylen, Propylen und Isobutylen resultieren, einschließen können.
Das Molverhältnis von Maleinsäureanhydrid zu Olefin kann stark variieren. Es kann zum Beispiel von etwa 5:1 bis etwa 1:5, oder zum Beispiel von etwa 1:1 bis etwa 3:1 variieren. Bei Olefinen wie Polyisobutylen mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 500 bis etwa 7000, oder als ein weiteres Beispiel etwa 800 bis etwa 3000 oder höher und den Ethylen-alpha-Olefin-Copolymeren kann das Maleinsäureanhydrid in stöchiometrischem Überschuss, z.B. 1,1 bis 3 mol Maleinsäureanhydrid pro mol Olefin, verwendet werden. Das nicht umgesetzte Maleinsäureanhydrid kann von dem resultierenden Reaktionsgemisch abgedampft werden.
Polyalkenylbernsteinsäureanhydride können unter Verwendung von herkömmlichen Reduktionsbedingungen wie katalytische Hydrierung in Polyalkylbernsteinsäureanhydride umgewandelt werden. Für eine katalytische Hydrierung ist ein geeigneter Katalysator Palladium auf Kohle. Ebenso können Polyalkenylsuccinimide unter Verwendung von ähnlichen Reduktionsbedingungen in Polyalkylsuccinimide umgewandelt werden.
Der Polyalkyl- oder Polyalkenylsubstituent an den hier verwendeten Bernsteinsäureanhydriden kann im Allgemeinen von Polyolefinen, welche Polymere oder Copolymere von Monoolefinen, insbesondere 1-Monoolefinen, wie Ethylen, Propylen und Butylen, sind, abgeleitet sein. Das verwendete Monoolefin kann etwa 2 bis etwa 24 Kohlenstoffatome, oder als ein weiteres Beispiel etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Andere geeignete Monoolefine schließen Propylen, Butylen, insbesondere Isobutylen, 1-Octen und 1-Decen ein. Polyolefine, welche aus solchen Monoolefinen hergestellt werden, schließen Polypropylen, Polybuten, Polyisobuten und die Polyalphaolefine, welche aus 1-Octen und 1-Decen hergestellt werden, ein.
In einigen Ausführungsformen kann das aschefreie Dispersantmittel ein oder mehrere Alkenylsuccinimide eines Amins mit mindestens einem primären Aminorest, welcher zur Bildung einer Imidgruppe in der Lage ist, einschließen. Die Alkenylsuccinimide können durch herkömmliche Verfahren wie durch Erwärmen eines Alkenylbernsteinsäureanhydrids, -säure, -säureesters, -säurehalogenids oder -niederalkylesters mit einem Amin, welches mindestens einen primären Aminorest enthält, gebildet werden. Das Alkenylbersteinsäureanhydrid kann einfach durch Erwärmen eines Gemisches von Polyolefin und Maleinsäureanhydrid auf etwa 180 bis 220°C hergestellt werden. Das Polyolefin kann ein Polymer oder Copolymer eines Niedermonoolefins wie Ethylen, Propylen, Isobuten und dergleichen mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von etwa 300 bis etwa 3000, wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt, sein.
Amine, welche bei der Bildung des aschefreien Dispersantmittels verwendet werden können, schließen jedwedes Amin ein, welches mindestens einen primären Aminorest, der sich zur Bildung einer Imidgruppe umsetzen kann, und mindestens einen zusätzlichen primären oder sekundären Aminorest und/oder mindestens einen Hydroxylrest aufweist. Einige repräsentative Beispiele sind: N-Methylpropandiamin, N-Dodecylpropandiamin, N-Aminopropylpiperazin, Ethanolamin, N-Ethanolethylendiamin und dergleichen.
Geeignete Amine können Alkylenpolyamine, wie Propylendiamin, Dipropylentriamin, Di-(1,2-butylen)triamin und Tetra-(1,2-propylen)pentamin, einschließen. Ein weiteres Beispiel schließt die Ethylenpolyamine, welche durch die Formel H₂N(CH₂CH₂-NH)_nH, wobei n eine ganze Zahl von etwa eins bis etwa zehn sein kann, gezeigt werden können, ein. Diese schließen ein: Ethylendiamin, Diethylentriamin (DETA), Triethylentetramin (TETA), Tetraethylenpentamin (TEPA), Pentaethylenhexamin (PEHA) und dergleichen, einschließlich Gemische davon, wobei in diesem Fall n der Mittelwert des Gemisches ist. Solche Ethylenpolyamine weisen an jedem Ende einen primären Aminorest auf, so dass sie Monoalkenylsuccinimide und Bisalkenylsuccinimide bilden können. Kommerziell erhältliche Ethylenpolyamingemische können Nebenbestandteilmengen an verzweigten Spezies und cyclischen Spezies wie N-Aminoethylpiperazin, N,N'-Bis(aminoethyl)piperazin, N,N'-Bis(piperazinyl)ethan und ähnlichen Verbindungen enthalten. Die kommerziellen Gemische können annähernd Gesamtzusammensetzungen aufweisen, welche in den Bereich fallen, der Diethylentriamin bis Tetraethylenpentamin entspricht. Das Molverhältnis von Polyalkenylbernsteinsäureanhydrid zu Polyalkylenpolyaminen kann etwa 1:1 bis etwa 3,0:1 sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Dispersantmittel die Produkte der Umsetzung eines Polyethylenpolyamins, z.B. Triethylentetramin oder Tetraethylenpentamin, mit einer Kohlenwasserstoff-substituierten Carbonsäure oder -anhydrid, welche durch Umsetzung eines Polyolefins, wie Polyisobuten, mit geeignetem Molekulargewicht mit einer ungesättigten Polycarbonsäure oder -anhydrid, z.B. Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure oder dergleichen, hergestellt werden, einschließen, einschließlich Gemische von zwei oder mehr solchen Substanzen.
Polyamine, welche auch bei der Herstellung der hier beschriebenen Dispersantmittel geeignet sind, schließen N-Arylphenylendiamine, wie N-Phenylphenylendiamine, zum Bei spiel N-Phenyl-1,4-phenylendiamin, N-Phenyl-1,3-phenylendiamin und N-Phenyl-1,2-phenylendiamin; Aminothiazole wie Aminothiazol, Aminobenzothiazol, Aminobenzothiadiazol und Aminoalkylthiazol; Aminocarbazole; Aminoindole; Aminopyrrole; Aminoindazolinone; Aminomercaptotriazole; Aminoperimidine; Aminoalkylimidazole, wie 1-(2-Aminoethyl)imidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol; und Aminoalkylmorpholine, wie 4-(3-Aminopropyl)morpholin ein. Diese Polyamine werden detaillierter in U.S. Pat. Nr. 4,863,623 und 5,075,383 , deren Offenbarungen hiermit hier durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben.
Zusätzliche Polyamine, welche bei der Bildung der Hydrocarbyl-substituierten Succinimide nützlich sind, schließen Polyamine mit mindestens einem primären oder sekundären Aminorest und mindestens einem tertiären Aminorest in dem Molekül, wie in U.S. Pat. Nr. 5,634,951 und 5,725,612 , deren Offenbarungen hiermit hier durch Bezugnahme aufgenommen werden, gelehrt, ein. Nichteinschränkende Beispiele von geeigneten Polyaminen schließen N,N,N'',N''-Tetraalkyldialkylentriamine (zwei terminale tertiäre Aminoreste und ein zentraler sekundärer Aminorest), N,N,N',N''-Tetraalkyltrialkylentetramine (ein terminaler tertiärer Aminorest, zwei interne tertiäre Aminoreste und ein terminaler primärer Aminorest), N,N,N',N'',N'''-Pentaalkyltrialkylentetramine (ein terminaler tertiärer Aminorest, zwei interne tertiäre Aminoreste und ein terminaler sekundärer Aminorest), Tris(dialkylaminoalkyl)aminoalkylmethane (drei terminale tertiäre Aminoreste und ein terminaler primärer Aminoresty) und ähnliche Verbindungen, wobei die Alkylreste gleich oder unterschiedlich sind und typischerweise jeweils nicht mehr als etwa 12 Kohlenstoffatome enthalten, und welche jeweils etwa 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome enthalten können, ein. Als ein weiteres Beispiel können diese Alkylreste Methyl- und/oder Ethylgruppen sein. Polyaminreaktanden dieses Typs können Dimethylaminopropylamin (DMAPA) und N-Methylpiperazin einschließen.
Hydroxyamine, welche hier geeignet sind, schließen Verbindungen, Oligomere oder Polymere, welche mindestens ein primäres oder sekundäres Amin enthalten, das sich mit der Hydrocarbyl-substituierten Bernsteinsäure oder -anhydrid umsetzen kann, ein. Beispiele der Hydroxyamine, welche hier zur Verwendung geeignet sind, schließen Aminoethylethanolamin (AEEA), Aminopropyldiethanolamin (APDEA), Ethanolamin, Diethanolamin (DEA), teilweise propoxyliertes Hexamethylendiamin (zum Beispiel HMDA-2PO oder HMDA-3PO), 3-Amino-1,2-propandiol, Tris(hydroxymethyl)aminomethan und 2-Amino-1,3-propandiol ein.
Das Molverhältnis von Amin zu Hydrocarbyl-substituierter Bernsteinsäure oder -anhydrid kann im Bereich von etwa 1:1 bis etwa 3,0:1 liegen. Ein anderes Beispiel eines Molverhältnisses von Amin zu Hydrocarbyl-substituierter Bernsteinsäure oder -anhydrid kann im Bereich von etwa 1,5:1 bis etwa 2,0:1 liegen.
Das vorstehende Dispersantmittel kann auch ein nachbehandeltes Dispersantmittel sein, welches zum Beispiel durch Behandeln des Dispersantmittels mit Maleinsäureanhydrid und Borsäure, wie zum Beispiel in U.S. Pat. Nr. 5,789,353 beschrieben, oder durch Behandeln des Dispersantmittels mit Nonylphenol, Formaldehyd und Glykolsäure, wie zum Beispiel in U.S. Pat. Nr. 5,137,980 beschrieben, deren Offenbarungen hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen werden, hergestellt wird.
Die Mannichbase-Dispersantmittel können ein Reaktionsprodukt eines Alkylphenols, welches typischerweise einen langkettigen Alkylsubstituenten am Ring aufweist, mit einem oder mehreren aliphatischen Aldehyden, welche etwa 1 bis etwa 7 Kohlenstoffatome enthalten (zum Beispiel Formaldehyd und Derivate davon), und Polyaminen (insbesondere Polyalkylenpolyaminen) sein. Zum Beispiel kann ein aschefreies Mannichbase-Dispersantmittel durch Kondensieren von etwa einem Molanteil des langkettigen Kohlenwasserstoffsubstituierten Phenols mit etwa 1 bis etwa 2,5 mol Formaldehyd und etwa 0,5 bis etwa 2 mol Polyalkylenpolyamin gebildet werden.
Kohlenwasserstoffquellen zur Herstellung der Mannich-Polyamin-Dispersantmittel können jene sein, welche von im Wesentlichen gesättigten Erdölfraktionen und Olefinpolymeren, wie Polymere von Monoolefinen mit 2 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen, abgeleitet sind. Die Kohlenwasserstoffquelle enthält im Allgemeinen zum Beispiel mindestens etwa 40 Kohlenstoffatome und als ein weiteres Beispiel mindestens etwa 50 Kohlenstoffatome, um für das Dispersantmittel eine wesentliche Öllöslichkeit bereit zu stellen. Die Olefinpolymere mit einem Bereich des Zahlenmittels des GPC-Molekulargewichts von etwa 600 bis 5.000 können geeignet sein. Jedoch können auch Polymere mit höherem Molekulargewicht verwendet werden. Geeignete Kohlenwasserstoffquellen können Isobutylenpolymere und Polymere, welche aus einem Gemisch von Isobuten und einem Raffinatstrom hergestellt werden, sein.
Geeignete Mannichbase-Dispersantmittel können aschefreie Mannichbase-Dispersantmittel sein, welche durch Kondensieren von etwa einem Molanteil eines langkettigen Kohlenwasserstoff-substituierten Phenols mit etwa 1 bis etwa 2,5 mol Formaldehyd und etwa 0,5 bis etwa 2 mol Polyalkylenpolyamin gebildet werden.
Polymere Polyamin-Dispersantmittel, welche als die aschefreien Dispersantmittel geeignet sind, sind Polymere, welche basische Aminreste und öllöslichmachende Reste (zum Beispiel Alkylseitenreste mit mindestens etwa 8 Kohlenstoffatomen) enthalten. Solche Materialien werden durch Interpolymere veranschaulicht, welche aus verschiedenen Monomeren wie Decylmethacrylat, Vinyldecylether oder Olefinen mit relativ hohem Molekulargewicht mit Aminoalkylacrylaten und Aminoalkylacrylamiden gebildet werden. Beispiele der polymeren Polyamin-Dispersantmittel sind in U.S. Pat. Nr. 3,329,658 ; 3,449,250 ; 3,493,520 ; 3,519,565 ; 3,666,730 ; 3,687,849 und 3,702,300 dargelegt. Polymere Polyamine können Hydrocarbylpolyamine einschließen, wobei der Hydrocarbylrest aus dem Polymerisationsprodukt von Isobuten und einem Raffinat I-Strom wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist. PIB-Amin und PIB-Polyamine können auch verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung von aschefreien Dispersantmitteln wie vorstehend beschrieben sind dem Fachmann bekannt und wurden in der Patentliteratur beschrieben. Zum Beispiel wird die Synthese von verschiedenen aschefreien Dispersantmitteln der vorstehenden Typen in solchen Patenten wie U.S. Pat. Nr. 2,459,112 ; 2,962,442 ; 2,984,550 ; 3,036,003 ; 3,163,603 ; 3,166,516 ; 3,172,892 ; 3,184,474 ; 3,202,678 ; 3,215,707 ; 3,216,936 ; 3,219,666 ; 3,236,770 ; 3,254,025 ; 3,271,310 ; 3,272,746 ; 3,275,554 ; 3,281,357 ; 3,306,908 ; 3,311,558 ; 3,316,177 ; 3,331,776 ; 3,340,281 ; 3,341,542 ; 3,346,493 ; 3,351,552 ; 3,355,270 ; 3,368,972 ; 3,381,022 ; 3,399,141 ; 3,413,347 ; 3,415,750 ; 3,433,744 ; 3,438,757 ; 3,442,808 ; 3,444,170 ; 3,448,047 ; 3,448,048 ; 3,448,049 ; 3,451,933 ; 3,454,497 ; 3,454,555 ; 3,454,607 ; 3,459,661 ; 3,461,172 ; 3,467,668 ; 3,493,520 ; 3,501,405 ; 3,522,179 ; 3,539,633 ; 3,541,012 ; 3,542,680 ; 3,543,678 ; 3,558,743 ; 3,565,804 ; 3,567,637 ; 3,574,101 ; 3,576,743 ; 3,586,629 ; 3,591,598 ; 3,600,372 ; 3,630,904 ; 3,632,510 ; 3,632,511 ; 3,634,515 ; 3,649,229 ; 3,697,428 ; 3,697,574 ; 3,703,536 ; 3,704,308 ; 3,725,277 ; 3,725,441 ; 3,725,480 ; 3,726,882 ; 3,736,357 ; 3,751,365 ; 3,756,953 ; 3,793,202 ; 3,798,165 ; 3,798,247 ; 3,803,039 ; 3,804,763 ; 3,836,471 ; 3,862,981 ; 3,872,019 ; 3,904,595 ; 3,936,480 ; 3,948,800 ; 3,950,341 ; 3,957,746 ; 3,957,854 ; 3,957,855 ; 3,980,569 ; 3,985,802 ; 3,991,098 ; 4,006,089 ; 4,011,380 ; 4,025,451 ; 4,058,468 ; 4,071,548 ; 4,083,699 ; 4,090,854 ; 4,173,540 ; 4,234,435 ; 4,354,950 ; 4,485,023 ; 5,137,980 und Re 26,433, welche hier durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben.
Ein Beispiel eines geeigneten aschefreien Dispersantmittels ist ein boriertes Dispersantmittel. Borierte Dispersantmittel können durch Versetzen mit Borverbindungen („Borieren") eines aschefreien Dispersantmittels mit einem basischen Stickstoff und/oder mindestens einem Hydroxylrest im Molekül, wie ein Succinimid-Dispersantmittel, Succinamid-Dispersantmittel, Bernsteinsäureester-Dispersantmittel, Bernsteinsäureesteramid-Dispersantmittel, Mannichbase-Dispersantmittel oder Hydrocarbylamin- oder Polyamin-Dispersantmittel, gebildet werden. Verfahren, welche zum Borieren der verschiedenen Typen der vorstehend beschriebenen aschefreien Dispersantmittel verwendet werden können, werden in U.S. Pat. Nr. 3,087,936 ; 3,254,025 ; 3,281,428 ; 3,282,955 ; 2,284,409 ; 2,284,410 ; 3,338,832 ; 3,344,069 ; 3,533,945 ; 3,658,836 ; 3,703,536 ; 3,718,663 ; 4,455,243 und 4,652,387 , deren Offenbarungen hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben.
Das borierte Dispersantmittel kann ein Dispersantmittel mit hohem Molekulargewicht einschließen, welches mit Bor behandelt wurde, so dass das borierte Dispersantmittel bis zu etwa 2 Gew.-% Bor, zum Beispiel etwa 0,8 Gew.-% oder weniger Bor, als ein weiteres Beispiel etwa 0,1 bis etwa 0,7 Gew.-% Bor, als noch ein weiteres Beispiel etwa 0,25 bis etwa 0,7 Gew.-% Bor und als ein weiteres Beispiel etwa 0,35 bis etwa 0,7 Gew.-% Bor einschließt. Das Dispersantmittel kann zur Einfachheit der Handhabung in einem Öl mit geeigneter Viskosität gelöst werden. Es gilt als vereinbart, dass die hier gegebenen Gewichtsprozentanteile für reines Dispersantmittel ohne jedwedes zugegebene Verdünnungsöl gelten.
Ein Dispersantmittel kann ferner mit einer organischen Säure, einem Anhydrid und/oder einem Aldehyd/Phenol-Gemisch umgesetzt werden. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel die Kompatibilität mit Elastomerdichtungen steigern. Das borierte Dispersantmittel kann ferner ein Gemisch von borierten Dispersantmitteln einschließen. Als ein weiteres Beispiel kann das borierte Dispersantmittel ein Stickstoff-enthaltendes Dispersantmittel einschließen und/oder es kann frei von Phosphor sein.
Ein Dispersantmittel kann in der Schmiermittelzusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, zum Beispiel etwa 1 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-% und als ein weiteres Beispiel etwa 2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Schmiermittelzusammensetzung vorhanden sein.
In einer Ausführungsform kann das Dispersantmittel zur Verwendung in der offenbarten Schmiermittelzusammensetzung ein Ethylen-Propylen-Dispersantmittel sein. Insbesondere kann das Dispersantmittel ein Ethylen-Propylen-Copolymer, auf welches Maleinsäureanhydrid aufgepfropft und welches mit n-Phenylphenylendiamin umgesetzt wurde, sein.
Ethylen-alpha-Olefin-Bernsteinsäureanhydrid-Dispersantmittel mit niedrigem Molekulargewicht, wie in U.S. Pat. Nr. 5,075,383 und 6,117,825 , deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben, sind hier auch zur Verwendung geeignet. Auch in der vorliegenden Offenbarung geeignet sind Ethylen-alpha-Olefin-Polymere, wie in U.S. Pat. Nr. 5,266,223 ; 5,350,532 und 5,435,926 , deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben. Ethylen-Propylen-Dienpolymere, wie jene, welche in U.S. Pat. Nr. 4,952,637 , 5,356,999 , 5,374,364 und 5,424,366 , deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, beschrieben werden, sind auch geeignet.
Ein vernetztes Ethylen-Propylen-Bersteinsäureanhydrid-Dispersantmittel mit niedrigem Molekulargewicht ist auch zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet. Diese vernetzten Dispersantmittel sind ähnlich zu den vorstehend erörterten Ethylen-alpha-Olefin-Bernsteinsäureanhydrid-Dispersantmitteln mit niedrigem Molekulargewicht, enthalten aber zusätzlich ein multifunktionelles Polyamin, um vorteilhaftes Vernetzen zu erreichen, wie in U.S. Pat. Nr. 6,107,258 , dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, beschrieben.
Geeignete Dispersantmittel werden von Ethylen-alpha-Olefin-Polymeren mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 300 bis etwa 25.000, zum Beispiel von etwa 1000 bis etwa 15.000; und als ein weiteres Beispiel von etwa 5.000 bis etwa 15.000 abgeleitet sein.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann das Dispersantmittel ein Aminderivatisiertes funktionalisiertes Ethylen-Propylen-Copolymer mit einem hohen Grad an Aufpfropfung, wie vollständig in U.S. Pat. Nr. 5,139,688 und 6,107,257 beschrieben, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden, sein.
In einer Ausführungsform kann das Dispersantmittel ein funktionalisiertes Olefincopolymer sein. Das Polymer- oder Copolymersubstrat kann aus Ethylen und Propylen hergestellt werden oder es kann aus Ethylen und mindestens einem höheren Olefin im Bereich von C₃- bis C₂₃-alpha-Olefinen hergestellt werden.
Nichteinschränkende Beispiele von Polymeren zur Verwendung hier schließen Copolymere von Ethylen und mindestens einem C₃- bis C₂₃-alpha-Olefin ein. In einer Ausführungsform können Copolymere von Ethylen und Propylen verwendet werden. Andere alpha-Olefine, welche anstelle von Propylen zur Bildung des Copolymers geeignet sind oder in Kombination mit Ethylen und Propylen zur Bildung eines Terpolymers verwendet werden, schließen 1-Buten, 2-Buten, Isobuten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen und Styrol; α,ω-Diolefine wie 1,5-Hexadien, 1,6-Heptadien, 1,7-Octadien; verzweigtkettige alpha-Olefine wie 4-Methylbuten-1,5-methylpenten-1 und 6-Methylhepten-1; und Gemische davon ein.
Komplexere Polymersubstrate, welche oft als Interpolymere bezeichnet werden, können unter Verwendung einer dritten Komponente hergestellt werden. Die dritte Komponente, welche im Allgemeinen zur Herstellung eines Interpolymersubstrats verwendet wird, kann ein aus nicht-konjugierten Dienen und Trienen ausgewähltes Polyenmonomer sein. Die nicht-konjugierte Dienkomponente kann eine mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen in der Kette sein. Zum Beispiel kann das Dienmonomer durch das Vorhandensein eines Vinylrests in seiner Struktur charakterisiert sein und es kann cyclische und Bicycloverbindungen einschließen. Repräsentative Diene schließen 1,4-Hexadien, 1,4-Cyclohexadien, Dicyclopentadien, 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Methylen-2-norbornen, 1,5-Heptadien und 1,6-Octadien ein. Ein Gemisch von mehr als einem Dien kann bei der Herstellung des Interpolymers verwendet werden. In einer Ausführungsform kann ein nicht-konjugiertes Dien zur Herstellung eines Terpolymer- oder Interpolymersubstrats 1,4-Hexadien sein.
Die Trienkomponente kann mindestens zwei nicht-konjugierte Doppelbindungen und bis zu etwa 30 Kohlenstoffatome in der Kette aufweisen. Typische Triene, welche bei der Herstellung des Interpolymers der Erfindung nützlich sind, können 1-Isopropyliden-3α,4,7,7α-tetrahydroinden, 1-Isopropylidendicyclopentadien, Dihydroisodicyclopentadien und 2-(2-Methylen-4-methyl-3-pentenyl)(2.2.1)bicyclo-5-hepten sein.
Ethylen-Propylen- oder höhere alpha-Olefin-Copolymere können etwa 15 bis 80 Molprozent Ethylen und etwa 85 bis 20 Molprozent C₃- bis C₂₃-alpha-Olefin mit zum Beispiel Molverhältnissen von etwa 35 bis 75 Molprozent Ethylen und etwa 65 bis 25 Molprozent eines C₃- bis C₂₃-alpha-Olefins umfassen, wobei zum Beispiel Anteile 50 bis 70 Molprozent Ethylen und 50 bis 30 Molprozent C₃- bis C₂₃-alpha-Olefin sind und als ein weiteres Beispiel Anteile 55 bis 65 Molprozent Ethylen und 45 bis 35 Molprozent C₃- bis C₂₃-alpha-Olefrn sind.
Terpolymervariationen der vorstehenden Polymere können etwa 0,1 bis 10 Molprozent eines nicht-konjugierten Diens oder Triens umfassen.
Die Ausdrücke Polymer und Copolymer können allgemein verwendet werden, um Ethylencopolymere, -terpolymere oder -interpolymere zu umfassen. Diese Materialien können Nebenbestandteilmengen von anderen Olefinmonomeren umfassen, solange die Grundcharakteristika der Ethylencopolymere physisch nicht verändert sind. Der Fachmann wird wissen, wie diese funktionalisierten Olefincopolymere hergestellt werden. U.S. Pat. Nr. 6,107,257 , dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, offenbart zum Beispiel Verfahren zur Herstellung von funktionalisierten Olefincopolymeren.
Das Dispersantmittel kann auch ein Polyalkyl(meth)acrylatcopolymer sein, welches Einheiten umfasst, die abgeleitet sind von: (A) etwa 12 bis etwa 18 Gewichtsprozent Methylmethacrylat; (B) etwa 75 bis etwa 85 Gewichtsprozent C₁₀-C₁₅-Alkyl(meth)acrylat(en); und (C) etwa 2 bis etwa 5 Gewichtsprozent eines Stickstoffenthaltenden Dispersantmonomers. Die Polyalkyl(meth)acrylatcopolymere können die Reaktionsprodukte umfassen von: (A) etwa 12 bis etwa 18 Gewichtsprozent Methylmethacrylat; (B) etwa 75 bis etwa 85 Gewichtsprozent C₁₀-C₁₅-Alkyl(meth)acrylat(en); und (C) etwa 2 bis etwa 5 Gewichtsprozent eines Stickstoff-enthaltenden Dispersantmonomers.
Wie hier verwendet, bedeutet C₁₀-C₁₅-Alkyl(meth)acrylat einen Alkylester von Acryl- oder Methacrylsäure mit einem geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 10 bis 15 Kohlenstoffatomen pro Rest, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Decyl(meth)acrylat, Isodecyl(meth)acrylat, Undecyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Myristyl(meth)acrylat, Dodecylpentadecylmethacrylat und Gemische davon.
Die Alkyl(meth)acrylatcomonomere, welche 10 oder mehr Kohlenstoffatome im Alkylrest enthalten, können im Allgemeinen durch Standardveresterungsverfahren unter Verwendung von technischen Qualitäten von langkettigen aliphatischen Alkoholen, wobei diese kommerziell erhältlichen Alkohole Gemische von Alkoholen mit variierenden Kettenlängen in den Alkylresten sind, hergestellt werden. Folglich ist es für die Zwecke dieser Offenbarung beabsichtigt, dass Alkyl(meth)acrylat nicht nur das einzelne genannte Alkyl(meth)acrylatprodukt einschließt, sondern dass es auch Gemische der Alkyl(meth)acrylate mit einer überwiegenden Menge des genannten besonderen Alkyl(meth)acrylats einschließt.
Die Stickstoffenthaltenden Dispersantmonomere, welche hier zur Verwendung geeignet sind, schließen Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamide wie N,N-Dimethylaminopropylmethacrylamid; N,N-Diethylaminopropylmethacrylamid; N,N-Dimethylaminoethylacrylamid und N,N-Diethylaminoethylacrylamid; und Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate wie N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat; N,N-Diethylaminoethylacrylat und N,N-Dimethylaminoethylthiomethacrylat ein.
In einer Ausführungsform bestehen die Polyalkyl(meth)acrylatcopolymere im Wesentlichen aus den Reaktionsprodukten von (A), (B) und (C). Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass Nebenbestandteillevels von anderen Monomeren, welche mit den hier offenbarten Monomeren (A), (B) und/oder (C) polymerisierbar sind, vorhanden sein können, solange sie die Niedrigtemperatureigenschaften der vollständig formulierten Fluide nicht nachteilig beeinflussen. Typische zusätzliche Monomere sind in einer Menge von weniger als etwa 5 Gew.-% vorhanden, zum Beispiel in einer Menge von weniger als 3 Gew.-% und als ein weiteres Beispiel in einer Menge von weniger als 1 Gew.-%. Zum Beispiel wird die Zugabe von Nebenbestandteillevels an Monomeren wie C₂-C₉-Alkyl(meth)acrylaten, Hydroxy- oder Alkoxy-enthaltenden Alkyl(meth)acrylaten, Ethylen, Propylen, Styrol, Vinylacetat und derglei chen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen. In einer Ausführungsform ist die Summe der Gewichtsprozente an (A), (B) und (C) gleich 100 %.
Die Copolymere können durch verschiedene Polymerisationstechniken, einschließlich Radikal- und anionische Polymerisation, hergestellt werden.
Herkömmliche Radikalpolymerisationsverfahren können zur Herstellung der Copolymere verwendet werden. Die Polymerisation der Acryl- und/oder Methacrylmonomere kann unter einer Vielzahl von Bedingungen, einschließlich Massepolymerisation, Lösungspolymerisation, normalerweise in einem organischen Lösungsmittel, bevorzugt Mineralöl, Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation und nichtwässrigen Dispersionstechniken, stattfinden.
Gegebenenfalls können andere Komponenten in der Schmiermittelzusammensetzung vorhanden sein. Nichteinschränkende Beispiele von anderen Komponenten schließen Antiverschleißmittel, Detergenz, Verdünnungsmittel, Entschäumer, Demulgiermittel, Antischaummittel, Korrosionsinhibitoren, Mittel für extreme Drucke, Dichtungsmittel, Antioxidationsmittel, Fließpunkterniedrigungsmittel, Rostinhibitoren und Reibungsmodifizierungsmittel ein.
Die hier offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen können zum Schmieren von allem verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Schmiermittelzusammensetzung eine Motorzusammensetzung sein, welche zum Schmieren eines Motors verwendet wird. Jedoch wird ein Fachmann verstehen, dass die offenbarten Schmiermittelzusammensetzungen zum Schmieren von allem verwendet werden können, z.B. jeder Oberfläche, wie jene, wobei Dünnfilmreibung vorliegen kann. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Verringerung von Dünnfilmreibung eines Fluids zwischen Oberflächen offenbart, welches das Bereitstellen der offenbarten Zusammensetzung in dem Fluid umfasst.
Es wird ferner in Betracht gezogen, dass die Schmiermittelzusammensetzungen in jeder maschinellen Einrichtung, bei welcher Kraftstoffwirtschaftlichkeit ein Thema ist, bereitgestellt werden können. Insbesondere wird ein Verfahren zur Erhöhung der Kraftstoffeffi zienz in einem Fahrzeug offenbart, welches das Bereitstellen der offenbarten Zusammensetzung in dem Fahrzeug umfasst.
Hier wird auch ein Verfahren zum Schmieren einer Maschine, wie eines Motors, Getriebes, Autogetriebes, eines Sammelgetriebes und/oder einer Achse, mit der offenbarten Schmiermittelzusammensetzung offenbart. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz in einer Maschine, wie einem Motor, Getriebe, Autogetriebe, einem Sammelgetriebe und/oder einer Achse, offenbart, welches das Geben der offenbarten Schmiermittelzusammensetzung in die Maschine, wie einen Motor, Getriebe, Autogetriebe, ein Sammelgetriebe und/oder eine Achse, umfasst.
BEISPIELE
BEISPIEL 1 – Ölgrundlagen
Es ist in der Industrie bekannt, dass Ölgrundlagen der Gruppe II mehr als 90 % gesättigte Kohlenwasserstoffe und weniger als 0,03 % Schwefel umfassen und einen Viskositätsindex von etwa 80 bis etwa 120 aufweisen. Jedoch weisen nicht alle Ölgrundlagen der Gruppe II die gleichen Dünnfilmreibungseigenschaften auf. Die Ölgrundlagen in Tabelle 1 wurden gemäß dem Verfahren in Analytical Chemistry, 64:2227 (1992), dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, analysiert, um den Typ der Paraffine, Cycloparaffine und Aromaten in dem Öl zu bestimmen.

Der Dünnfilmreibungskoeffizient von verschiedenen bekannten Ölgrundlagen (drei Ölgrundlagen der Gruppe II und ein PAO) wurde bei 100°C/20 N Last mit einem Verhältnis von Gleiten zu Rollen von 20 % bei 1,5 m/s gemessen. TABELLE 1

Ölgrundlagen	Dünnfilmreibungskoeffizient	Kinematische Viskosität bei 100°C	% Tetracycloparaffine in der Ölgrundlage
A	0,066	4,05 cSt	3,33
B	0,044	4,60 cSt	1,48
C	0,030	4,09 cSt	1,57
PAO	0,027	4,00 cSt	0,00

Wie in Tabelle 1 gezeigt, weisen eine Ölgrundlage A und eine Ölgrundlage C ähnliche kinematische Viskositäten auf, aber die Ölgrundlage A hat einen höheren Dünnfilmreibungskoeffizienten. Darüber hinaus hat die Ölgrundlage B im Vergleich zur Ölgrundlage A eine höhere kinematische Viskosität, weist aber einen niedrigeren Dünnfilmreibungskoeffizienten auf. Die Ergebnisse von PAO zeigen, dass in einem Öl ohne Tetracycloparaffine die Dünnfilmreibung niedrig ist.
Darüber hinaus zeigten jene Ölgrundlagen mit weniger als etwa 3 % Tetracycloparaffinen, wie in Tabelle 1 gezeigt, eine niedrigere Dünnfilmreibung. Der Fachmann wird verstehen, dass je niedriger die Dünnfilmreibung ist, desto besser ist die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Beispiel 2 – Ölgrundlagen und Phosphor-enthaltende Verbindungen
SAE 2000-01-2030 zeigt, dass Phosphor-enthaltende Verbindungen Filme auf Oberflächen bilden, welche in einem Anstieg bei der Dünnfilmreibung resultieren. Zum Beispiel kann Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP) verursachen, dass die Dünnfilmreibung ansteigt.
ZDDP ist die häufigste in Motorölen gefundene Phosphor-enthaltende Verbindung.
Verschiedene Phosphor-enthaltende Verbindungen wurden mit jeder der Ölgrundlage A (eine Ölgrundlage mit 3,33 % Tetracycloparaffinen) und Ölgrundlage C (eine Ölgrundlage mit weniger als etwa 3 % Tetracycloparaffinen) kombiniert/gemischt/vermischt und ihr Dünnfilmreibungskoeffizient wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gemessen. TABELLE 2

ÖLGRUNDLAGE A ÖLGRUNDLAGE C

+ 1 % ZDDP 0,097 0,074

+ 0,4 % AAP 0,040 0,034

+ 1 % S-NPGP 0,069 0,066

+ 0,4 % Phosphonat 0,055 0,035
Die Ergebnisse zeigen, dass die Zusammensetzungen, welche eine Phosphorenthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 4 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfassen, einen niedrigeren Dünnfilmreibungskoeffizienten zeigten. Der Fachmann wird verstehen, dass je niedriger die Dünnfilmreibung ist, desto besser ist die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
BEISPIEL 3 – Kombinationen von Additiven in einer Ölgrundlage

Es wurde berichtet, dass, wenn ein vollständiges Komplement an Additiven, wie Dispersantmittel, Detergenzien, Antiverschleißmittel und/oder Antioxidationsmittel, zu einem Öl gegeben wird, die Dünnfilmreibung ansteigt. Siehe M.T. Devlin, T. Hammock und T-C. Jao, „Effect of Mechanical Shear an the Thin Film Properties of Base Oil/Polymer Mixtures", Lubrication Science, Bd. 14 (2), 2002, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Verschiedene Kombinationen von Additiven wurden mit jeder der Ölgrundlage A und Ölgrundlage C kombiniert/gemischt/vermischt, um ihren Dünnfilmreibungskoeffizienten zu bestimmen. In die Zusammensetzungen wurde das AAP zu etwa 0,6 Gew.-% gegeben und die Molybdän-enthaltende Reibungsmodifizierungsverbindung enthielt etwa 480 ppm Molybdän. Wenn das Glycerolmonooleat in der Additivpackung vorhanden war, wurde es darüber hinaus zu 0,60 Gew.-% zugegeben. Wenn das Dispersantmittel in der Additivpackung vorhanden war, wurde es in ähnlicher Weise zu 3,0 Gew.-% zugegeben. Der Dünnfilmreibungskoeffizient wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gemessen. TABELLE 3

	ÖLGRUNDLAGE A	ÖLGRUNDLAGE C
+ 1 % ZDDP	0,097	0,074
AAP/Succinimid/Glycerolmonooleat	0,050	0,041
AAP/Succinimid/Molybdän-enthaltende Reibungsmodifizierungsverbindung	0,039	0,036
AAP/Suceinimid/Glycerolmonooleat und Molybdän-enthaltende Reibungsmodifizierungsverbindung	0,061	0,046
AAP/funktionalisiertes Olefincopolymer/Glycerolmonooleat	0,010	0,012
AAP/funktionalisiertes Olefincopolymer/Molybdän-enthaltende Reibungsmodifizierungsverbindung	0,041	0,047
AAP/funktionalisiertes Olefincopolymer/Glycerolmonooleat und Molybdänenthaltende Reibungsmodifizierungsverbindung	0,050	0,051

Die Ergebnisse zeigen, dass die Additivzusammensetzungen mit dem Succinimid-Dispersantmittel alle niedrige Dünnfilmreibungskoeffizienten im Vergleich zu Zusammensetzungen mit dem funktionalisierten Olefincopolymer-Dispersantmittel zeigten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zusammensetzungen mit AAP und verschiedenen Dispersantmitteln und Reibungsmodifizierungsmitteln alle eine niedrige Dünnfilmreibung im Vergleich zur Zusammensetzung von ZDDP in der Ölgrundlage zeigten.
An zahlreichen Stellen überall in dieser Beschreibung wurde auf eine Anzahl von U.S. Patenten, veröffentlichten ausländischen Patentanmeldungen und veröffentlichten Fachliteraturstellen Bezug genommen. Alle solche aufgeführten Dokumente werden ausdrücklich vollständig in diese Offenbarung aufgenommen, als wenn sie vollständig hier dargelegt worden wären.
Für die Zwecke dieser Beschreibung und angefügten Patentansprüche sollen, wenn nicht Anderweitiges angegeben ist, alle Zahlen, welche Mengen, Prozentanteile oder Anteile ausdrücken, und andere Zahlenwerte, welche in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet werden, als in allen Fällen mit dem Ausdruck „etwa" modifiziert angesehen werden. Demgemäß sind, wenn nicht Gegenteiliges angegeben ist, die in der folgenden Beschreibung und den angefügten Patentansprüchen angegebenen Zahlenparameter Näherungen, welche abhängig von den gewünschten Eigenschaften, die versucht werden durch die vorliegende Offenbarung zu erhalten, variieren können. Schließlich und nicht als ein Versuch, die Anmeldung unter dem Grundsatz der Äquivalente auf den Umfang der Patentansprüche einzuschränken, soll jeder Zahlenparameter mindestens unter Berücksichtigung der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und unter Verwendung von einfachen Rundungstechniken ausgelegt werden.
Es wird angemerkt, dass die Einzahlformen „ein, eine, einer, eines" und „der, die, das", wie in dieser Beschreibung und den angefügten Patentansprüchen verwendet, Mehrzahlbezugnahmen einschließen, wenn nicht ausdrücklich und eindeutig auf eine Bezugnahme eingeschränkt ist. So schließt zum Beispiel eine Bezugnahme auf „ein Antioxidationsmittel" zwei oder mehr unterschiedliche Antioxidationsmittel ein. Wie hier verwendet, ist mit dem Ausdruck „einschließen" und seinen grammatikalischen Varianten beabsichtigt nicht einschränkend zu wirken, so dass eine Aufführung von Punkten in einer Liste nicht für den Ausschluss von anderen ähnlichen Punkten, welche bei den aufgelisteten Punkten substituiert oder hinzugefügt werden können, steht.
Obwohl besondere Ausführungsformen beschrieben wurden, können den Anmeldern oder dem Fachmann Alternativen, Modifizierungen, Variationen, Verbesserungen und wesentliche Äquivalente, welche momentan nicht gesehen oder gesehen werden können, bewusst werden. Demgemäß ist beabsichtigt, dass die angefügten Patentansprüche, wie eingereicht oder wie sie geändert werden können, alle solche Alternativen, Modifizierungen, Variationen, Verbesserungen und wesentlichen Äquivalente umfassen.

Claims

Schmiermittelzusammensetzung, umfassend eine Phosphor-enthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung eine Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung aus Amylsäurephosphat, Neopentylglykolphosphit, einem Salze eines Neopentylglykolphosphits und einem Phosphonat ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Phosphor-enthaltende Verbindung eine Schwefel-enthaltende, Phosphor-enthaltende Verbindung ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Schwefel-enthaltende, Phosphorenthaltende Verbindung aus Thiophosphaten, Dithiophosphaten, Schwefelenthaltendem Neopentylglykolphosphit und einem Salz eines Schwefelenthaltenden Neopentylglykolphosphits ausgewählt ist.
Zusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, ferner umfassend ein Dispersantmittel.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Dispersantmittel mindestens eines von Succinimid, boriertem Succinimid, Mannich-Dispersantmittel, funktionalisiertes Olefincopolymer und Poly(meth)acrylatcopolymeren ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das Dispersantmittel ein Succinimid ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Dispersantmittel ein Aminderivatisiertes funktionalisiertes Ethylen-Propylen-Copolymer mit einem hohen Grad an Aufpfropfung ist.
Zusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, ferner umfassend ein Reibungsmodifizierungsmittel.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das Reibungsmodifizierungsmittel mindestens eines von einer nicht Stickstoff-enthaltenden Verbindung, einer Stickstoffenthaltenden Verbindung und einer Asche-enthaltenden Verbindung ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Stickstoff-enthaltende Verbindung ein langkettiges Alkylenamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das langkettige Alkylenamin aus N-Oleyltrimethylendiamin, N-Talgtrimethylendiamin, Kokostrimethylendiamin und Gemischen davon ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Stickstoff-enthaltende Verbindung Diethanolamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Asche-enthaltende Verbindung aus Molybdän-enthaltenden Verbindungen, Titan-enthaltenden Verbindungen und Wolfram-enthaltenden Verbindungen ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 15, wobei die Molybdän-enthaltende Verbindung Schwefel umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 15, wobei die Molybdän-enthaltende Verbindung aus Molybdäncarboxylaten, Molybdänamiden, Molybdänthiophosphaten, Molybdänthiocarbamaten und Gemischen davon ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die nicht Stickstoffenthaltende Verbindung ein Polyolester ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 18, wobei der Polyolester aus Glycerolmonooleat und Glycerolmonolaurat ausgewählt ist.
Schmiermittelzusammensetzung, umfassend eine Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst; eine Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung; ein Dispersantmittel; und ein Reibungsmodifizierungsmittel.
Zusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Dispersantmittel ein Succinimid ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 20, wobei das Reibungsmodifizierungsmittel mindestens eines einer nicht Stickstoffenthaltenden Verbindung und einer Molybdänenthaltenden Verbindung ist.
Schmiermittelzusammensetzung, umfassend eine Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst; eine Metall-freie, Phosphor-enthaltende Verbindung; ein Ethylen-Propylen-Copolymer; und ein Reibungsmodifizierungsmittel.
Verfahren zur Verringerung von Dünnfilmreibung eines Fluids zwischen Oberflächen, umfassend das Bereitstellen einer Zusammensetzung, welche eine Phosphorenthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst, in dem Fluid.
Verfahren zur Erhöhung von Kraftstoffeffizienz in einem Fahrzeug, umfassend das Bereitstellen einer Zusammensetzung, welche eine Phosphor-enthaltende Verbindung und eine Ölgrundlage, die weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst, umfasst, in dem Fahrzeug.
Motor, Getriebe oder Sammelgetriebe, welche mit einer Schmiermittelzusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 20 geschmiert werden.
Verfahren zur Herstellung einer Schmiermittelzusammensetzung, umfassend das Kombinieren einer Phosphor-enthaltenden Verbindung und einer Ölgrundlage, welche weniger als etwa 3 Gew.-% Tetracycloparaffine umfasst.
Verfahren zum Schmieren einer Maschine, umfassend das Bereitstellen der Schmiermittelzusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 20 in der Maschine.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Maschine ein Getriebe ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Maschine ein Motor ist.