聚α烯烃与费托衍生的润滑剂基础油的润滑剂调合物
2020-01-07

聚α烯烃与费托衍生的润滑剂基础油的润滑剂调合物

提供了调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂,它们包含≤FOwt%的包含>6wt%的具有单环烷属官能度的分子和小于0.05wt%的具有芳族官能度的分子的费托衍生的润滑剂基础油和至少一种在100℃运动粘度大于约30cSt并小于150cSt的聚α烯烃润滑剂基础油。这些调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂显示了优异的摩擦和抗磨耗性质以及其它高度希望的性质。还提供了制备这些调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂的方法。

YS指在MRV测试中屈服应力的存在。

令人惊讶地,本发明的调合的成品润滑剂显示了杰出的摩擦和抗磨耗性质,尽管要求减少量的抗磨添加剂。

全FTBO和全PAO的比较调合物

调合的成品润滑剂

尽管已经结合具体的实施方案描述了本发明,本申请试图涵盖可以由本领域普通技术人员在不偏离所附权利要求书的精神和范围的情况下做出的那些不同的变化和替代。

一般地,在包含费托衍生的润滑剂基础油的成品润滑剂中所需的抗磨添加剂的有效量小于在包含传统的石油润滑剂基础油或聚α烯烃润滑剂基础油的成品润滑剂中所要求的抗磨添加剂的量。按照本发明,已经惊讶地发现:包含与聚α烯烃润滑剂基础油(其在100°C的运动粘度大于约30dt并小于150cSt)调合的费托衍生的润滑剂基础油(其包含的具有单环烷属官能度的分子和小于0.05wt%的具有芳族官能度的分子)的成品润滑剂,比包含费托衍生的润滑剂基础油但不包含聚α烯烃润滑剂基础油的成品润滑剂需要显著更少的抗磨添加剂。因此,在本发明的调合的成品润滑剂中,需要减少量的抗磨添加剂。这样,本发明的调合的润滑剂可以被用于制备满足最严格的现代发动机油技术规范的高质量的发动机油和其它成品润滑剂。 至少一种抗磨添加剂的有效量是指在添加剂包中或单独加入到所述调合的润滑剂基础油中以提供一种调合的成品润滑剂的抗磨添加剂的量,所述调合的成品润滑剂在1,OOOg施加的载荷下具有小于300,000立方微米,优选小于170,000立方微米,更优选小于150,000立方微米的HFRR磨损体积。甚至更优选地,所述调合的成品润滑剂在1,OOOg施加的载荷下具有小于110,000立方微米的HFRR磨损体积。根据本发明,至少一种抗磨添加剂的有效量优选在所述调合的成品润滑剂的约0.001和5wt%之间。在本发明的调合的成品润滑剂中的抗磨添加剂的有效量小于包含费托衍生的润滑剂基础油但不含聚α烯烃润滑剂基础油的润滑剂和包含聚α烯烃润滑剂基础油但不含费托衍生的润滑剂基础油的润滑剂中所要求的抗磨添加剂的有效量。

表V:费托蜡

实施例中使用的费托衍生的润滑剂基础油的性质概述于下表III。

实施例

聚α烯烃与费托衍生的润滑剂基础油的润滑剂调合物

提供了调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂,它们包含:≥70wt%的费托衍生的润滑剂基础油,其包含≥6wt%的具有单环烷属官能度的分子和小于0.05wt%的具有芳族官能度的分子;和至少一种聚α烯烃润滑剂基础油,其在100℃的运动粘度大于约30cSt并小于150cSt。这些调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂显示了优异的摩擦和抗磨耗性质以及其它高度希望的性质。还提供了制备这些调合的润滑剂基础油和调合的成品润滑剂的方法。

对于加氢裂化的基础油料和聚a烯烃的性质也有研究。V.J.Gatto等发表在2002年4月合成润滑杂志19-1期第3-18页的“化学结构对加氢裂化的基础油料和聚a烯烃的物理性质和抗氧化剂响应的影响”公开了加氢裂化的基础油料化学组成对润滑剂性质、氧化性能和抗氧化添加剂响应的影响。在该研究中,分析了十五种加氢裂化的基础油料和聚a烯烃。

典型的加氢处理的条件在宽范围内变化。一般地,总LHSV为约0.25-2.0,优选约0.5-1.5。氢分压大于200psia,优选在约500psia-约2000psia的范围内。氢再循环速率一般大于50SCF/Bbl,优选在1000和5000SCF/Bbl之间。反应器内的温度在约3000F_约7500F(约150°C-约400°C)的范围内,优选在4500F"7250F(230°C-385°C)的范围内。

表 III:FTB0性质

本发明的多等级内燃机曲轴箱油优选具有小于或等于约45毫克的TE0ST-MHT总沉积物重量。

至少一种抗磨添加剂的有效量是指在添加剂包中或单独加入到所述调合的润滑剂基础油中以提供一种调合的成品润滑剂的抗磨添加剂的量,所述调合的成品润滑剂在1,OOOg施加的载荷下具有小于300,000立方微米,优选小于170,000立方微米,更优选小于150,000立方微米的HFRR磨损体积。甚至更优选地,所述调合的成品润滑剂在1,OOOg施加的载荷下具有小于110,000立方微米的HFRR磨损体积。根据本发明,至少一种抗磨添加剂的有效量优选在所述调合的成品润滑剂的约0.001和5wt%之间。在本发明的调合的成品润滑剂中的抗磨添加剂的有效量小于包含费托衍生的润滑剂基础油但不含聚α烯烃润滑剂基础油的润滑剂和包含聚α烯烃润滑剂基础油但不含费托衍生的润滑剂基础油的润滑剂中所要求的抗磨添加剂的有效量。

通过包括加氢异构化在内的工艺,从所述费托合成原油的蜡质馏分制备包含>6衬%的具有单环烷属官能度的分子和小于0.05wt%的具有芳族官能度的分子的费托衍生的润滑剂基础油。优选地,通过在2003年12月23日提交的U.S.S.N.10/744,389和2003年12月23日提交的U.S.S.N.10/744,870中所述的工艺来制备所述费托衍生的润滑剂基础油,通过引用将所述文献整体结合到本文中。用于本发明的调合的润滑剂和调合的成品润滑剂中的所述费托衍生的润滑剂基础油,可以在与所述调合的润滑剂的组分被接收和调合的地点不同的地点制造。

用于进行加氢处理操作的催化剂是本领域已知的。关于加氢处理、加氢裂化和在这两个过程的每一个中使用的典型催化剂的一般描述,参见例如美国专利4,347,121和4,810,357,其内容通过引用全部结合到本文中。合适的催化剂包括来自第VIIIA族(按照国际纯粹和应用化学联合会的1975规则)的贵金属,例如在氧化铝或含硅基质上的钼或钯,和来自第VIII族和VIB族的金属,例如在氧化铝或含硅基质上的镍_钼或镍-锡。美国专利3,852,207描述了合适的贵金属催化剂和温和的条件。其它合适的催化剂被描述在例如美国专利4,157,294和3,904,513中。非贵加氢金属,例如镍-钼,一般以氧化物的形式存在于最终的催化剂组合物中,但一般以其还原的或硫化的形式被使用,当这样的硫化物容易从所涉及的特定金属形成时。优选的非贵金属催化剂组合物含有超过约5wt%,优选约5-约40wt%的钼和/或钨,和至少约0.5wt%,一般约1-约15wt%的镍和/或钴,所述量以相应的氧化物计。含有贵金属如钼的催化剂含有超过0.01%的金属,优选0.1-1.0%的金属。也可以使用贵金属的组合,例如钼和钯的混合物。

在整个说明书中将使用下列术语,并且除非另有说明,它们将具有如下含义。

需要高能力(highpower)、长持续时间和好的基线分析,以精确地测量低至0.2%芳族分子的芳族化合物。

在润滑剂基础油中所发现的不同的饱和烃中,传统上链烷烃被认为比环烷烃(环烷属烃)对氧化更稳定,并且因此链烷烃是更希望的。然而,当基础油中芳族化合物的量小于时,进一步改善氧化稳定性的最有效的途径是增加所述基础油的粘度指数。费托衍生的润滑剂基础油一般含有小于的芳族化合物。由于本发明的费托衍生的润滑剂基础油中芳族化合物和多环环烷烃的极低含量,它们的高氧化稳定性远远超过传统的润滑剂基础油的氧化稳定性。另外,费托衍生的润滑剂基础油一般被分类为APIIII组基础油,且具有小于5ppm的低硫含量,大于95%的饱和物含量,高粘度指数和优异的冷流动性质。

需要高性能的汽车和工业润滑剂。因此,润滑剂制造商必须提供表现出高性能的性质的成品润滑剂。为了生产这些成品润滑剂,润滑剂制造商正在寻求更高质量的润滑剂基础油调合物原料。重要的使用性能包括添加剂溶解度、沉积物控制和润滑性。

这些高质量的润滑剂基础油调合物原料的正在增长的来源是合成润滑剂。合成润滑剂包括费托衍生的润滑剂基础油和聚a烯烃。聚a烯烃是通过化学聚合方法生产的合成润滑剂基础油。然而,这些润滑剂基础油的生产是昂贵的。在寻找高性能润滑剂的工作中,最近注意力集中于费托衍生的润滑剂。尽管费托衍生的润滑剂基础油因其可生物降解性和不希望的杂质如硫的低含量而是理想的,但费托衍生的润滑剂通常不具有希望的耐磨性、润滑性和沉积性能。尽管通过使用添加剂来改善这些使用性能是本领域众所周知的,但这些添加剂通常是昂贵的并因此可能显著地增加润滑剂基础油的成本。另外,世界范围内的发动机制造商正在考虑对发动机油和添加剂的低的硫和磷限制,因为据信这些限制将给后处理硬件的操作提供安全限度。抗磨添加剂通常含有大量的硫和磷。因此,希望生产在没有大量使用昂贵添加剂的情况下具有高的使用性能或者具有减少量的含有硫和磷的添加剂的润滑剂基础油。