制备低剪切强度基础油的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119(e)要求于2021年1月6日提交的序列号为63/134335的美国临时申请的权益，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明教导一般地涉及润滑液，更具体地，涉及低剪切强度和良好低温性能的润滑液的基础油。
4.背景
5.弹性流体动力学机器元件是在名义上光滑的、滚动滑动的、弹性变形的、相互接触的非一致性表面之间具有流体薄膜的情况下运行的机械装置。弹性流体动力学接触中的流体一般不表现为粘性流体，而是表现为对正常滚动-剪切运动具有屈服强度或剪切强度的弹性-塑性固体。只有当接触的两个表面具有它们的相对速度差异时，才发生接触内的剪切，这可能是由接触表面的几何形状和它们在机器元件的自然运行中的相对运动引起的。
6.这些机器元件的效率在很大程度上依赖于用于润滑这些高应力、弹性变形的、非一致性接触的表面的流体的高应力剪切强度。在接触操作条件下，流体的剪切强度性质可显著影响它们的效率，这取决于在润滑的弹性流体动力学条件下配合表面之间的滑动运动程度。因此，具有低弹性流体动力学剪切强度的流体使得在这些接触处的滚动-滑动或纯滑动运动中以较低的流体剪切损失实现更好的效率成为可能。
7.us 9879198描述由聚四亚甲基醚二醇的羧酸二酯和密切相关的复合酯的混合物组成的低剪切强度润滑液。尽管润滑液的低弹性流体动力学剪切强度，但它们遭受差的低温性能(例如倾点、凝固点)，这限制流体将暴露在-7℃以下温度的应用。us9879198的内容在此通过引用整体并入。
8.因此，存在对解决上述问题的改善的润滑液的需求。
9.概述
10.本文提出的需求以及进一步的和其他的需求和优点由本发明的实施方案解决，其说明了下文描述的j9九游会真人的解决方案和优点。
11.本发明教导的目的是提供用于最小化它们的弹性流体动力学(ehd)剪切强度的润滑液的基础油。
12.本发明教导的另一个目的是提供用于改善它们的低温性能的润滑液的基础油。
13.本发明教导的另一个目的是提供润滑液的基础油，以使得在其中机器元件可在低温环境中诸如等于或低于-7℃的温度运行的所有应用(例如汽车、风力涡轮机、替代能源)中润滑成为可能。
14.本发明教导的另一个目的是提供用于在弹性流体动力学润滑机制下运行的机器或机器元件的具有增强的低温性质的高效流体的制备。
15.本发明教导的这些和其他目的是通过提供一种润滑液实现的，所述润滑液包含：
聚乙二醇的羧酸二酯，其具有式：和聚丁二醇的羧酸二酯，其具有式：其中，r1和r2各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m范围为2至12；和其中r3和r4各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中n范围为2至6。聚乙二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔，聚丁二醇的羧酸二酯的每个聚亚丁基氧链段的平均分子量范围为200克/摩尔至300克/摩尔。r1和r2各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物或衍生自己羧酸。r3和r4各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物或衍生自己羧酸。
16.当在1至3m/s的夹带速度、在40℃至120℃下、在1.0gpa的最大接触应力下、在190％的滑滚比下测量时，所述润滑液的牵引系数范围为0.026μ至0.008μ。所述润滑液的40℃运动粘度范围为13cst至21cst。所述润滑液的粘度指数范围为183至213。所述润滑液的凝固点在-7℃以下。
17.所述润滑液进一步包含至少一种选自以下的添加剂：氧化抑制剂、金属分散剂、非金属分散剂、金属洗涤剂、非金属洗涤剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、金属减活剂、金属抗磨剂、非金属抗磨剂、含磷抗磨剂、不含磷抗磨剂、含硫抗磨剂、不含硫抗磨剂、金属特压添加剂、非金属特压添加剂、含磷特压添加剂、不含磷特压添加剂、含硫特压添加剂、不含硫特压添加剂、防卡剂、倾点下降剂、蜡改性剂、粘度改性剂、密封相容剂、摩擦改性剂、润滑剂、防污剂、发色剂、消泡剂、反乳化剂及其组合。该润滑液进一步包含至少一种选自以下的润滑液基础油：矿物油、聚α烯烃、酯、聚亚烷基二醇、乙烯-丙烯油、硅油及其组合。
18.本发明教导还提供一种润滑液，其包含独立地选自以下的羧酸二酯组成：聚乙二醇的羧酸二酯，其具有式：其中，r1和r2各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m范围为2至12；复合的聚乙二醇的羧酸二酯，其具有式：其中，r6和r7各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，其中，r5包含具有24至36个碳原子的直链烷基基团，其中o范围为2至12，并且其中p范围为2至12；复合的聚乙二醇和聚丁二醇的
羧酸二酯，其具有式：其中，r9和r
10
各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，其中，r8包含具有24至36个碳原子的直链烷基基团，其中q范围为2至12，并且其中r范围为2至6；和其混合物。式(1)、(3)和(4)的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200至400克/摩尔，式(4)的每个聚亚丁基氧链段的平均分子量范围为200至300克/摩尔。r1和r2各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物或衍生自己羧酸。r6和r7各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物或衍生自己羧酸。r9和r
10
各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物或衍生自己羧酸。r5和r8各自衍生自具有24至36个碳原子的二羧酸。
19.当在1至3m/s的夹带速度、在40℃至120℃下、在1.0gpa的最大接触应力下、在190％的滑滚比下测量时，所述润滑液的牵引系数范围为0.026μ至0.008μ。
20.该润滑液进一步包含至少一种选自以下的添加剂：氧化抑制剂、金属分散剂、非金属分散剂、金属洗涤剂、非金属洗涤剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、金属减活剂、金属抗磨剂、非金属抗磨剂、含磷抗磨剂、不含磷抗磨剂、含硫抗磨剂、不含硫抗磨剂、金属特压添加剂、非金属特压添加剂、含磷特压添加剂、不含磷特压添加剂、含硫特压添加剂、不含硫特压添加剂、防卡剂、倾点下降剂、蜡改性剂、粘度改性剂、密封相容剂、摩擦改性剂、润滑剂、防污剂、发色剂、消泡剂、反乳化剂及其组合。该润滑液进一步包含至少一种选自以下的润滑液基础油：矿物油、聚α烯烃、酯、聚亚烷基二醇、乙烯-丙烯油、硅油及其组合。
21.本发明教导的其他特征和方面将从以下结合附图的详细描述中变得明显，附图以举例的方式说明了根据本发明教导的实施方案的特征。本概述并非旨在限制本发明教导的范围，本发明教导的范围由本文所包括的权利要求书限定。
22.附图简述
23.图1图示根据本发明教导的润滑液的一个实施方案的在1.0gpa的最大接触应力、190％的滑滚比以及1和3米/秒的夹带速度下测得的温度对牵引系数μ的关系图；以及
24.图2图示使用根据本发明教导的润滑液的方式。
25.详述
26.下文将参照附图更充分地描述本发明教导，附图中显示了本发明的实施方案。下面的描述通过举例对本发明教导进行说明，而并非限制本发明教导的原理。
27.本发明教导具体在结构特征方面或多或少地用语言进行了描述。然而，应当理解的是，本发明教导并不局限于所显示和描述的具体特征，因为本文所公开的产品和/或方法包括将本发明教导付诸实施的优选形式。
28.一般来说，权利要求中使用的所有术语都应根据它们在该技术领域的通常含义来解释，除非本文中明确地另行定义。所有对一/一个/所述元件、装置、组件、手段、步骤等的提及都应公开解释为指代该原件、装置、组件、手段、步骤等的至少一个实例，除非另有明确说明。除了在操作实施例中，或在另有说明的情况下，本文使用的表达成分的量或反应条件的所有数字都应理解为在所有情况下由术语“约”来修饰。
29.本发明教导提供用于配制的润滑液的基础油，其具有低的弹性流体动力学剪切强
度和良好的低温性能，用于制备用于弹性流体动力学润滑的具有高能效和改善的低温性质的润滑液。
30.基础油
31.本发明教导利用羧基二端基封端的聚乙二醇的羧酸酯或其与羧基二端基封端的聚丁二醇的羧酸酯的混合物，以改善润滑液的低温性能，以及最小化它们的弹性流体动力学(ehd)剪切强度，并使得制备用于在弹性流体动力学润滑机制下运行的机器或机器元件的具有增强的低温性质的高效流体成为可能。
32.本发明提供一种包含聚乙二醇的羧酸二酯的润滑基础油。在一个实施方案中，聚乙二醇的羧酸二酯具有式(1)的结构：
[0033][0034]
r1和r2可各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团。在其他实例中，r1和r2可各自独立地包含各自具有7至9个碳原子的直链烷基基团。进一步地，在其他实例中，r1和r2各自可含有具有5至11个碳原子或7至9个碳原子的支链烷基基团，其中，r1和r2组合的支链烷基基团的量为聚乙二醇的羧酸二酯的总重量的小于10重量％，小于5重量％，或小于1重量％。
[0035]
在一些实例中，r1和r2各自可独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物。还有，在其他实例中，r1和r2各自独立地衍生自己羧酸。
[0036]
在式(1)的一些实施方案中，m范围为2到12，优选为3到11。
[0037]
式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔。式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯在25℃下可以是液体。
[0038]
包含式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液具有低粘度。
[0039]
含有式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液在弹性流体动力学滑动和滚动-滑动接触中具有极低的剪切强度，并因此将使得制备在弹性流体动力学润滑中使用的流体成为可能，该流体由于低剪切损失而具有高能效。在一个实施方案中，当在1至3m/s的夹带速度、在40℃至120℃下、在1.0gpa的最大接触应力下、在190％的滑滚比下测量时，包含式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液的牵引系数范围为0.026μ至0.008μ。
[0040]
含有式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液还具有提高润滑液的低温性能的极低的凝固点，其可用于其中机器元件可能在低温环境中运行的所有应用(例如汽车、风力涡轮机、替代能源)。在一个实施方案中，包含式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液的凝固点范围为-25℃至-38℃。
[0041]
本发明教导还提供一种润滑基础油，其包含上述聚乙二醇的羧酸二酯和下述聚丁二醇的羧酸二酯的混合物。在一个实施方案中，聚丁二醇的羧酸二酯具有式(2)的结构。
[0042]
[0043]
r3和r4可各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团。在其他实例中，r3和r4可各自独立地包含各自具有7至9个碳原子的直链烷基基团。此外，在其他实例中，r3和r4可各自含有具有5至11个碳原子或7至9个碳原子的支链烷基基团，其中r3和r4的组合中支链烷基基团的量为聚丁二醇的羧酸二酯的总重量的小于10重量％、小于5重量％或小于1重量％。
[0044]
在一些实例中，r3和r4可各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物。还有，在其他实例中，r3和r4各自独立地衍生自己羧酸。
[0045]
在式(2)的一些实施方案中，n的范围为2至6，优选为2至4。
[0046]
式(2)中聚丁二醇的羧酸二酯的每个聚亚丁基氧链段的平均分子量范围为200克/摩尔至300克/摩尔。式(2)的聚丁二醇的羧酸二酯在25℃下可以是液体。
[0047]
聚乙二醇的羧酸二酯和聚丁二醇的羧酸二酯按比例共混，以获得具有期望的iso粘度等级的产品。在一些实施方案中，包含式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯和式(2)的聚丁二醇的羧酸二酯的混合物的润滑液具有低粘度。
[0048]
含有式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯和式(2)的聚丁二醇的羧酸二酯的混合物的润滑液在弹性流体动力学滑动和滚动-滑动接触中具有极低的剪切强度，并因此将使得制备在弹性流体动力学润滑中使用的流体成为可能，该流体由于低剪切损失而具有高能效。在一个实施方案中，当在1至3m/s的夹带速度、在40℃至120℃下、在1.0gpa的最大接触应力下、在190％的滑滚比下测量时，包含式(1)和式(2)的混合物的润滑液的牵引系数范围为00.026μ至0.008μ。
[0049]
含有式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯和式(2)的聚丁二醇的羧酸二酯混合物的润滑液还具有提高润滑液的低温性能的极低的凝固点，其可用于其中机器元件可能在低温环境中运行的所有应用(例如汽车、风力涡轮机、替代能源)。在一个实施方案中，包含式(1)和式(2)的混合物的润滑液的凝固点范围为-11℃至-34℃。
[0050]
本发明教导还提供一种包含复合的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑基础油。在一个实施方案中，复合的聚乙二醇的二酯具有式(3)的结构。
[0051][0052]
r6和r7可各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团。在其他实例中，r6和r7可各自独立地包含各自具有7至9个碳原子的直链烷基基团。此外，在其他实例中，r6和r7各自可含有具有5至11个碳原子或7至9个碳原子的支链烷基基团，其中，r6和r7的组合的支链烷基基团的量为聚乙二醇的羧酸二酯的总重量的小于10重量％，小于5重量％，或小于1重量％。
[0053]
在一些实例中，r6和r7各自可独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物中提取。还有，在其他实例中，r6和r7各自独立地衍生自己羧酸。
[0054]
r5可包含具有24-36个碳原子的直链烷基基团，并可衍生自二羧酸。在一些实例中，r5可包含具有26-34个碳原子的直链烷基基团，并可衍生自二羧酸。在一些实例中，r5可包含具有28-32个碳原子的直链烷基基团，并可衍生自二羧酸。
[0055]
在式(3)的一些实施方案中，o的范围为2至12，优选为3至11。在式(3)的一些实施方案中，p的范围为2至12，优选为3至11。
[0056]
式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔。式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯在25℃下可以是液体。
[0057]
包含式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液具有高粘度。
[0058]
含有式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液在弹性流体动力学滑动和滚动滑动接触中具有极低的剪切强度，并因此将使得制备在弹性流体动力学润滑中使用的流体成为可能，该流体由于低剪切损失而具有高能效。
[0059]
含有式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液还具有提高润滑液的低温性能的极低的凝固点，其可用于其中机器元件可能在低温环境中运行的所有应用(例如汽车、风力涡轮机、替代能源)。在一个实施方案中，包含式(3)的聚乙二醇的羧酸二酯的润滑液的凝固点范围为-31℃至-40℃。
[0060]
本发明教导还提供一种包含复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的润滑基础油。在一个实施方案中，复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯具有式(4)的结构。
[0061][0062]
r9和r
10
可各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团。在其他实例中，r9和r
10
可各自独立地包含各自具有7至9个碳原子的直链烷基基团。此外，在其他实例中，r9和r
10
各自可含有具有5至11个碳原子或r9和r
10
的碳原子的支链烷基基团，其中，r9和r
10
的组合的支链烷基基团的量为聚乙二醇的羧酸二酯的总重量的小于10重量％，小于5重量％，或小于1重量％。
[0063]
在一些实例中，r9和r
10
各自可独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物。还有，在其他实例中，r9和r
10
各自独立地衍生自己羧酸。
[0064]
r8可包含具有24-36个碳原子的直链烷基基团，并可衍生自二羧酸。在一些实例中，r8可包含具有26-34个碳原子的直链烷基基团，并且可衍生自二羧酸。在一些实例中，r8可包含具有28-32个碳原子的直链烷基基团，并可衍生自二羧酸。
[0065]
在式(4)的一些实施方案中，q的范围为2至12，优选为3至11。在式(3)的一些实施方案中，r的范围为2至6，优选为2至4。
[0066]
式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔，式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量为200克/摩尔至400克/摩尔。式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯在25℃下可以是液体。
[0067]
包含式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的润滑液具有高粘度。
[0068]
含有式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的润滑液在弹性流体动力学滑动和滚动滑动接触中具有极低的剪切强度，并因此将使得制备在弹性流体动力学润滑中使用的流体成为可能，该流体由于低剪切损失而具有高能效。
[0069]
含有式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的润滑液还具有提高润滑液的低温
性能的极低的凝固点，其可用于其中机器元件可能在低温环境中运行的所有应用(例如汽车、风力涡轮机、替代能源)。在一个实施方案中，包含式(4)的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的润滑液的凝固点范围为-31℃至-40℃。
[0070]
基础油的合成方法
[0071]
下面的实施例进一步描述和阐释本发明教导范围内的说明性实施方案。给出实施例仅仅是为了说明，不应解释为对本发明的限制，因为在不背离本发明的精神和范围的情况下，许多变化是可能的。例如，正c8和c10羧酸的混合物的重量比可以不同于下面使用的60/40或80/20的实施例，可具有60/40和80/20之间的重量比。
[0072]
实施例1：式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯的制备(例如，peg300与正c6酸)。
[0073]
使用配备有顶置机械搅拌器、气体分散管和装有冷水冷凝器的dean-stark分水器(trap)的1000毫升五颈圆底烧瓶作为合成反应器。向该容器中加入299.2克(1摩尔)聚乙二醇300(标称平均分子量为300道尔顿的聚乙二醇)、255.5克(2.20摩尔)己酸(例如，正c6羧酸)、10克二甲苯、0.7克次磷酸钠和0.05克二丁基氧化锡。这里，二甲苯是共沸剂，次磷酸钠是抗氧化剂，而二丁基氧化锡是催化剂。氮气以大约30毫升/分钟的流量覆盖反应，并在整个反应和汽提过程中使用。烧瓶内容物的温度被升高到165℃，并保持在165℃，直到dean-stark分水器中收集到理论量的水。
[0074]
检查混合物的羟基含量，当羟基数小于1mgkoh/g时，认为反应完成。然后在减压(5毫米hg)下从粗产品中除去过量的二甲苯和己酸。然后用碳酸钙(或碳酸钠、任何合适的碱金属碳酸盐、碳酸丙烯酯或新癸酸缩水甘油酯)处理粗产品，以将酸值(即，羧酸含量)降至0.1mgkoh/g或更低。然后将得到的浆液过滤，得到479克(97％收率)的产品。所得产品在100℃下的运动粘度为3.8cst，vi(粘度指数)为183，凝固点为-38℃。
[0075]
注意的是，尽管这里使用的是己酸(例如正c6羧酸)，但也可以使用辛酸/癸酸(例如重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)作为替代或补充。
[0076]
实施例2：式(2)的聚丁二醇的羧酸二酯(例如，ptmeg250与正c8-10(60/40或80/20的正c8-10重量比)酸)和式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯(例如，peg300与正c8-10(60/40或80/20的正c8-10重量比)酸)的混合物的制备
[0077]
使用配备有顶置机械搅拌器、气体分散管和装有冷水冷凝器的dean-stark分水器的1000毫升五颈圆底烧瓶作为合成反应器。向该容器中加入145.4克(0.57摩尔)聚丁二醇250(标称平均分子量为250道尔顿的聚丁二醇)、145.4克(0.49摩尔)聚乙二醇300(标称平均分子量为300道尔顿的聚乙二醇)、340克(2.20摩尔)辛酸/癸酸(例如，重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)、10克二甲苯、0.7克次磷酸钠和0.02克二丁基氧化锡。这里，二甲苯是共沸剂，次磷酸钠是抗氧化剂，而二丁基氧化锡是催化剂。氮气以大约30毫升/分钟的流量覆盖反应，并在整个反应和汽提过程中使用。烧瓶内容物的温度被升高到165℃，并保持在165℃，直到dean-stark分水器中收集到理论量的水。
[0078]
检查混合物的羟基含量，当羟基数小于1mgkoh/g时，认为反应完成。然后在减压(5毫米hg)下从粗产品中除去过量的二甲苯、辛酸和癸酸。然后用碳酸钙(或碳酸钠、任何合适的碱金属碳酸盐、碳酸丙烯酯或新癸酸缩水甘油酯)处理粗产品，以将酸值(即，羧酸含量)降至0.1mgkoh/g或更低。然后将得到的浆液过滤，得到562克(理论收率579.4克的97％的收率)产品。所得产品在100℃下的运动粘度为4.6cst，vi(粘度指数)为200，凝固点为-15℃。
[0079]
注意的是，尽管这里使用的是辛酸/癸酸(例如重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)，但也可以使用己酸(例如正c6羧酸)作为替代或补充。
[0080]
实施例3：式(3)的复合的聚乙二醇的羧酸二酯(例如，peg300与油酸二聚酸和正c8-10(60/40或80/20的正c8-10重量比)酸)的制备。
[0081]
使用配备有顶置机械搅拌器、气体分散管和装有冷水冷凝器的dean-stark分水器的1000毫升五颈圆底烧瓶作为合成反应器。向该容器中加入294.9克(1摩尔)聚乙二醇300(标称平均分子量为300道尔顿的聚乙二醇)、281.8克(0.5摩尔)油酸二聚酸、10克二甲苯和0.7克次磷酸钠。这里，二甲苯是共沸剂，次磷酸钠是抗氧化剂。氮气以大约30毫升/分钟的流量覆盖反应，并在整个反应和汽提过程中使用。烧瓶内容物的温度被升高到185℃并保持在185℃。检查混合物的酸值，当酸值为18mgkoh/g时，向烧瓶中加入0.05克作为催化剂的二丁基氧化锡，并将温度升高到195℃。温度保持在195℃，直到检查酸值为0.4mgkoh/g。然后将温度降至100℃，将167.7克(1.1摩尔)辛酸/癸酸(例如，重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)与另外10克的二甲苯一起加入烧瓶中。然后将温度升高到195℃，并保持直到dean-stark分水器中收集到理论量的水。
[0082]
检查混合物的羟基数，当羟基数为10mgkoh/g或更少时，认为反应完成。然后在范围为195℃至205℃的温度下，在减压(5毫米hg)下从粗品中除去过量的二甲苯、辛酸和癸酸。然后用碳酸丙烯酯(或碳酸钙、碳酸钠、任何合适的碱金属碳酸盐或新癸酸缩水甘油酯)在215℃的温度下处理粗产品，以将酸值(即，羧酸含量)降低到0.1mgkoh/g或更少。然后将得到的浆液过滤。所得产品在100℃下的运动粘度为65cst，vi(粘度指数)为191，凝固点为-31℃。所得产品在25℃下为液体。
[0083]
注意的是，尽管这里使用的是辛酸/癸酸(例如重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)，但也可以使用己酸(例如正c6羧酸)作为替代或补充。
[0084]
实施例4：式(4)的复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯(例如，ptmeg250&peg300与油酸二聚酸和正c8-10(60/40或80/20的正c8-10重量比)酸)的制备
[0085]
使用配备有顶置机械搅拌器、气体分散管和装有冷水冷凝器的dean-stark分水器的1000毫升五颈圆底烧瓶作为合成反应器。向该容器中加入148.9克(0.5摩尔)聚乙二醇300(标称平均分子量为300道尔顿的聚乙二醇)、148.9克(0.6摩尔)聚丁二醇250(标称平均分子量为250道尔顿的聚丁二醇)、280.4克(0.5摩尔)油酸二聚酸、10克二甲苯和0.7克次磷酸钠。这里，二甲苯是共沸剂，次磷酸钠是抗氧化剂。氮气以大约30毫升/分钟的流量覆盖反应，并在整个反应和汽提过程中使用。烧瓶内容物的温度被升高到195℃并保持在195℃。检查混合物的酸值，当酸值为18mgkoh/g时，向烧瓶中加入0.05克作为催化剂的二丁基氧化锡。温度保持在195℃，直到检查酸值为0.4mgkoh/g。然后将温度降至100℃，将166.5克(1.1摩尔)辛酸/癸酸(例如，重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)与另外10克的二甲苯一起加入烧瓶中。然后将温度升高到195℃，并保持直到dean-stark分水器中收集到理论量的水。
[0086]
检查混合物的羟基数，当羟基数为10mgkoh/g或更少时，认为反应完成。然后在范围为195℃至205℃的温度下，在减压(5毫米hg)下从粗产品中除去过量的二甲苯、辛酸和癸酸。然后用碳酸丙烯酯(或碳酸钙、碳酸钠、任何合适的碱金属碳酸盐或新癸酸缩水甘油酯)在215℃的温度下处理粗产品，以将酸值(即，羧酸含量)降低到0.1mgkoh/g或更少。然后将
得到的浆液过滤。所得产品在100℃下的运动粘度为75.2cst，vi(粘度指数)为196，凝固点为-35℃。所得产品在25℃下为液体。
[0087]
注意的是，尽管这里使用的是辛酸/癸酸(例如，重量比为60/40或80/20的正c8和c10羧酸的混合物)，但也可以使用己酸(例如，正c6羧酸)作为替代或补充。
[0088]
含或不含添加剂的基础油的表征
[0089]
本发明教导的润滑液可通过本领域普通技术人员已知的各种标准测试来表征。润滑液的能效可能受到润滑液的粘度和润滑液的牵引系数的影响。润滑液的粘度与其降低固体表面之间的接触中的摩擦的能力密切相关。润滑液的牵引系数与一定负荷下的能量损失有关。
[0090]
牵引系数可使用来自pcs仪器有限公司的pcs迷你牵引机(mtm)在不同的滑滚比(例如0.1％至200％)、温度和范围为20n至70n的负载或0.5gpa至1.5gpa的最大赫兹接触应力下测量。
[0091]
参看图1，牵引系数是在190％的各种滑滚比下，不同的温度40℃、60℃、80℃、100℃和120℃下，1.0gpa的最大赫兹接触应力下，1和3米/秒的夹带速度下测量的。图1中测试的润滑液是具有peg300与正c6酸的式(1)的聚乙二醇的羧酸二酯。如图1所示，在1.0gpa的最大接触应力下和1米/秒的夹带速度下，分别在40、60、80、100和120℃下对钢对钢点接触(pcsmtm装置)测量时，该润滑液具有0.026、0.022、0.020、0.018和0.017的极限剪切应力的牵引系数(在190％滑动时)，以及在3.0米/秒的夹带速度下测量时，该润滑液具有0.022、0.016、0.012、0.009和0.008的极限剪切应力的牵引系数。
[0092]
粘度，经常被称为动态粘度(dv)，可以使用运动粘度(kv)进行衡量。运动粘度(kv)可通过用于透明和不透明液体的运动粘度的astmd445-06标准测试方法(和动态粘度的计算)来确定。运动粘度也可以由低剪切速率和密度下的动态粘度(dv)的测量值使用以下公式来计算：其中ρ是密度。
[0093]
粘度指数(vi)是对润滑液相对于温度变化的粘度变化的无单位测量。粘度指数越高，粘度在温度波动中保持越稳定。粘度指数可通过用于从40℃和100℃下的运动粘度计算粘度指数的astmd2270-04标准实践来确定。
[0094]
下面的表1-4说明本发明教导的润滑液与现有技术在测量dv、kv、vi和凝固点方面的一些实施例。
[0095]
表1：ptmeg250二醇与正c8-10(60/40的正c8-10的重量比)酸的羧酸二酯和peg300二醇与正c8-10(60/40的正c8-10的重量比)酸的羧酸二酯
[0096][0097]
表2：ptmeg250二醇与正c8-10(80/20的正c8-10的重量比)酸的羧酸二酯和peg300二醇与正c8-10(80/20的正c8-10的重量比)酸的羧酸二酯
[0098][0099]
表3：ptmeg250二醇与正c6酸的羧酸二酯和peg300二醇与正c6酸的羧酸二酯
[0100][0101]
表4：复合的羧酸二酯组成
[0102][0103]
添加剂
[0104]
根据本发明教导的润滑液的各实施方案可进一步包含至少一种添加剂，所述至少一种添加剂在一些实施方案中可选自：分散剂、洗涤剂、消泡剂、抗氧化剂、防锈剂、摩擦改性剂、腐蚀抑制剂、特压添加剂、抗磨损添加剂、倾点下降剂及其组合。
[0105]
根据本发明教导的包括无灰分散剂的分散剂的实例可包括基于聚丁烯基琥珀酸酰亚胺、聚丁烯基琥珀酸酰胺、苄胺、琥珀酸酯、琥珀酸酯-酰胺或其硼衍生物的那些中的一种或多种。无灰分散剂通常可以润滑液的总重量的0.05重量％至7重量％掺入。
[0106]
根据本发明教导的包括金属洗涤剂的洗涤剂的实例可包括含有磺酸盐、酚酸盐、水杨酸盐和钙的磷酸盐、镁的磷酸盐、钡的磷酸盐等的那些中的一种或多种。其可任选地选
自不同酸值的过碱性盐、碱性盐、中性盐等。金属洗涤剂可任选地以润滑液的总重量的0.05重量％至5重量％掺入。
[0107]
根据本发明教导的消泡剂的实例可包括聚二甲基硅氧烷、三氟丙基甲基硅氧烷、胶体二氧化硅、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、醇乙氧基/丙氧基化物、脂肪酸乙氧基/丙氧基化物和脱水山梨醇部分脂肪酸酯中的一种或多种。消泡剂可通常以10至100mg/l掺入。
[0108]
根据本发明教导的抗氧剂的实例可包括一种或多种胺基抗氧剂，例如，烷基化的二苯胺、苯基-α-萘胺和烷基化的苯基-x-萘胺；酚基抗氧化剂，例如，2,6-二叔丁基苯酚，4,4
′‑
亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)和3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯；和/或硫基抗氧化剂，例如，3,3
′‑
硫代二丙酸二月桂酯；和二硫代磷酸锌。抗氧化剂通常可以润滑液的总重量的0.05重量％至5重量％掺入。
[0109]
根据本发明教导的防锈剂的实例可包括脂肪酸、烯基琥珀酸半酯、脂肪酸皂、烷基磺酸盐、多元醇/脂肪酸酯、脂肪酸胺、氧化石蜡和烷基聚氧乙烯醚中的一种或多种。防锈剂可通常以润滑液的总重量的0重量％至37重量％掺入。
[0110]
根据本发明教导的摩擦改性剂的实例可包括有机钼基化合物、高级醇诸如油醇和硬脂醇；脂肪酸诸如油酸和硬脂酸；酯诸如油基甘油酯、甾基甘油酯和月桂基甘油酯；酰胺诸如月桂基酰胺、油基酰胺和硬脂基酰胺；胺诸如月桂基胺、油基胺、硬脂基胺和烷基二乙醇胺；以及醚诸如月桂基甘油醚和油基甘油醚、油/脂肪、胺、硫化酯、磷酸酯、酸性磷酸酯、酸性亚磷酸酯和磷酸酯的胺盐中的一种或多种。摩擦改性剂通常可以润滑液的总重量的0.05重量％至5重量％掺入。
[0111]
根据本发明教导的特压添加剂的实例可包括有机硫、磷或氯化合物中的一种或多种，包括硫磷和硫磷硼化合物，它们在高压条件下与金属表面发生化学反应。
[0112]
根据本发明教导的抗磨添加剂的实例可包括二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲苯酯、卤化碳(氯化石蜡)、甘油单油酸酯和硬脂酸中的一种或多种。
[0113]
根据本发明教导的腐蚀抑制剂的实例可包括二硫代磷酸锌。
[0114]
根据本发明教导的倾点下降剂的实例可包括乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、氯化石蜡和萘的缩合物、氯化石蜡和苯酚的缩合物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯等的一种或多种。倾点下降剂通常可以润滑液的总重量的0.1重量％至10重量％掺入。
[0115]
此外，根据本发明教导，可包括用于将极性添加剂溶解在通常极性较低或非极性基础油中的增溶剂(即，共溶剂)。
[0116]
本发明教导的润滑液组合物中的添加剂(多种添加剂)的总含量不受限制。然而，一种或多种添加剂(包括上述增溶剂)可以润滑液的总重量的1重量％至30重量％，优选以润滑液的总重量的2重量％至15重量％掺入。
[0117]
参照图2，根据本发明教导的润滑液10被施加并用于机器100的两个机械零件11、12，例如电机或发动机，之间。润滑液10具有改进的低温性能，以及最小化的弹性流体动力学剪切强度，并使得机械零件11、12在润滑中以弹性流体动力学机制运行成为可能。因此，本发明教导提供一种包括两个零件和施加于两个零件之间的润滑液的机器，并提供一种使用润滑液的方法，其包括在包括于机器中的两个零件之间施加润滑液。
[0118]
根据本发明教导的润滑液可包括至少一种选自以下的添加剂：氧化抑制剂、金属
分散剂、非金属分散剂、金属洗涤剂、非金属洗涤剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、金属减活剂、金属抗磨剂、非金属抗磨剂、含磷抗磨剂、不含磷抗磨剂、含硫抗磨剂、不含硫抗磨剂、金属特压添加剂、非金属特压添加剂、含磷特压添加剂、不含磷特压添加剂、含硫特压添加剂、不含硫特压添加剂、防卡剂、倾点下降剂、蜡改性剂、粘度改性剂、密封相容剂、摩擦改性剂、润滑剂、防污剂、发色剂、消泡剂、反乳化剂及其组合。
[0119]
根据本发明教导的润滑液可进一步含有其他润滑基础油中的至少一种，并且这种基础油(多种基础油)中的至少一种选自矿物油(即i、ii、ii 、iii、iii 组)、聚α烯烃(pao)(iv组)、酯(v组)、聚亚烷基二醇(pag)、乙烯-丙烯油、硅油和任何其他用于润滑液和油脂复合的润滑基础油。
[0120]
本发明教导提供一种润滑液，其包含具有下式的聚乙二醇的羧酸二酯：其中，r1和r2各自独立地包含具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m范围为2至12。聚乙二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量为200克/摩尔至400克/摩尔。r1和r2各自独立地衍生自包含辛羧酸和癸羧酸的混合物。r1和r2各自独立地衍生自己羧酸。当在90℃下、在20n至70n的负荷下、在40％的滑滚比下测量时，润滑液的牵引系数范围为0.001μ至0.015μ。润滑液的40℃运动粘度范围为13cst至18cst。润滑液的粘度指数范围为183至205。润滑液的凝固点范围为-25℃至-38℃。该润滑液还包含至少一种选自以下的添加剂：抗氧化剂、特压添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改性剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、洗涤剂、分散剂、消泡剂及其组合。聚乙二醇的羧酸二酯在25℃下是液体。
[0121]
本发明教导还提供一种润滑液，其包含：具有下式的聚乙二醇的羧酸二酯：以及具有下式的聚丁二醇的羧酸二酯：其中，r1和r2各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m范围为2至12；以及其中r3和r4各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中n范围为2至6。聚乙二醇的羧酸二酯的每个聚环氧乙烷链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔，而聚丁二醇的羧酸二酯的每个聚亚丁基氧链段的平均分子量范围为200克/摩尔至400克/摩尔。r1、r2、r3和r4各自独立地衍生自辛羧酸和癸羧酸的混合物。r1、r2、r3和r4各自独立地衍生自己羧酸。当在90℃下、20n至70n的负荷下以40％的滑滚比测量时，该润滑液的牵引系数范围为0.001μ至0.015μ。润滑液的40℃运动粘度范围为13cst至21cst。润滑液的粘度指数范围为183至213。润滑液的凝固点
范围为-7℃至-38℃。该润滑液还包含至少一种选自以下的添加剂：抗氧化剂、特压添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改性剂、防锈剂、腐蚀抑制剂、洗涤剂、分散剂、消泡剂及其组合。聚乙二醇的羧酸二酯和聚丁二醇的羧酸二酯中的每一种在25℃下都是液体。
[0122]
本发明教导进一步提供一种制造润滑液的方法。该方法包括提供聚乙二醇；提供酸；将所述聚乙二醇和酸混合成用于形成聚乙二醇的羧酸二酯的混合物；并过滤所述混合物，以形成用于润滑液的聚乙二醇的羧酸二酯，其中聚乙二醇的羧酸二酯具有结构：其中，r1和r2各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m范围为2至12。该酸可包括辛羧酸和癸羧酸的组合。该酸可包括己羧酸。该方法还包括将聚乙二醇和酸与催化剂、抗氧化剂和共沸剂混合。催化剂包括二丁基氧化锡，抗氧化剂包括次磷酸钠，而共沸剂包括二甲苯。该方法还包括通过使用碳酸钙、碳酸钠或任何合适的碱金属碳酸盐、碳酸丙烯酯或新癸酸缩水甘油酯处理该混合物以降低酸值。当酸值等于或小于0.4mgkoh/g时，处理和过滤完成。
[0123]
本发明教导进一步提供一种制造润滑液的方法。该方法包括提供聚丁二醇；提供聚乙二醇；提供酸；将聚丁二醇、聚乙二醇和酸混合成用于形成聚乙二醇的羧酸二酯和聚丁二醇的羧酸二酯的混合物；过滤所述混合物以形成用于润滑液的聚乙二醇的羧酸二酯和聚丁二醇的羧酸二酯，其中聚乙二醇的羧基二酯具有式：其中，聚丁二醇的羧酸二酯具有式：其中，r1和r2各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中m的范围为2至12；以及其中r3和r4各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团，并且其中n的范围为2至6。该酸包括辛羧酸和癸羧酸的组合。该组合包含重量比为60/40至80/20的正c8和c10羧酸。该酸包括己羧酸。该方法进一步包括将聚丁二醇、聚乙二醇和酸与共沸剂混合。该共沸剂包括二甲苯。当酸值等于或小于1mgkoh/g时，混合完成。该方法还包括通过使用碳酸钙或碳酸钠处理该混合物以降低酸值。当酸值等于或小于0.1mgkoh/g时，处理完成。
[0124]
本发明教导进一步提供一种制造润滑液的方法。该方法包括提供聚乙二醇；提供二元酸；提供酸；将聚乙二醇和二元酸混合成第一混合物；将第一混合物与酸混合成用于形成复合的聚乙二醇的羧酸二酯的第二混合物；以及过滤第二混合物以形成用于润滑液的复合的聚乙二醇的羧酸二酯，其中复合的聚乙二醇的羧酸二酯具有结构：
其中，r6和r7各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团；其中，r5是二元羧酸，其包含具有24-36个碳原子的直链烷基基团；其中o的范围为2-12；以及其中p的范围为2-12。该二元酸包括油酸二聚酸。该方法还包括，将聚乙二醇和二元酸与催化剂、抗氧化剂和共沸剂混合。催化剂是二丁基氧化锡，抗氧化剂是次磷酸钠，而共沸剂是二甲苯。当酸值等于或小于0.5mg koh/g时，聚乙二醇和二元酸的混合完成。该酸包括己羧酸或包括辛羧酸和癸羧酸。当羟基数不超过10mgkoh/g时，将第一混合物与该酸混合完成。该方法还包括通过使用碳酸钙、碳酸钠或任何合适的碱金属碳酸盐、碳酸丙烯酯或新癸酸缩水甘油酯处理第二混合物。当酸值等于或小于0.4mgkoh/g时，处理和过滤完成。
[0125]
本发明教导进一步提供一种制造润滑液的方法。该方法包括提供聚乙二醇；提供聚丁二醇；提供二元酸；提供酸；将聚乙二醇、聚丁二醇和二元酸混合成第一混合物；将第一混合物与酸混合成用于形成复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯的第二混合物；并过滤第二混合物，以形成用于润滑液的复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯，其中复合的聚乙二醇和聚丁二醇的羧酸二酯具有结构：其中，r9和r
10
各自独立地包含各自具有5至11个碳原子的直链烷基基团；其中，r8是二元羧酸，其包含具有24-36个碳原子的直链烷基基团；其中q范围为2至12；以及其中r范围为2至6。该二元酸包括油酸二聚酸。该方法还包括将聚乙二醇、聚丁二醇和二元酸与催化剂、抗氧化剂和共沸剂混合。催化剂是二丁基氧化锡，抗氧化剂是次磷酸钠，而共沸剂是二甲苯。当酸值等于或小于0.5mgkoh/g时，聚乙二醇、聚丁二醇和二元酸的混合完成。该酸包括己羧酸或包括辛羧酸和癸羧酸。当羟基数等于或小于10mgkoh/g时，混合第一混合物与酸完成。该方法进一步包括通过使用碳酸钙、碳酸钠或任何合适的碱金属碳酸盐、碳酸丙烯酯或新癸酸缩水甘油酯处理第二混合物。当酸值等于或小于0.4mgkoh/g时，处理和过滤完成。
[0126]
尽管本发明教导已经在上面以具体的实施方案进行了描述，但应该理解的是，它们并不局限于那些公开的实施方案。本领域技术人员会想到与其相关的许多修改和其他实施方案，这些修改和其他实施方案都意图并且被本公开内容和所附权利要求涵盖。例如，在一些情况下，所公开的与一个实施方案有关的一个或多个特征可以单独使用或与一个或多个其他实施方案的一个或多个特征组合使用。本发明教导的范围应通过对任何权利要求书及其法律上的等同物的正确理解和解释来确定，正如本领域技术人员依靠本说明书和附图中的公开内容所理解的。