[发明专利]齿轮油添加剂

说明书

本发明涉及一种包括一种齿轮油和一种成膜剂的齿轮油制剂。当用作汽车齿轮油制剂，至少满足API GL-4齿轮油规范。还公开了齿轮油制剂在手动变速器、变速箱和差速器中的用途，以及齿轮油制剂在工业齿轮中的用途，适于润滑正齿状，螺旋，斜面，螺纹，和准双曲面齿轮。还公开了润滑方法。

对齿轮油的经济和环境的要求意味着这些组合物被不断地推到他们的表现极限。因此对基础流体和添加剂包结合的选择是至关重要的。

汽车齿轮油发展的一个趋势是延长换油间隔时间，因此必须开发具有更强抗氧化性能的齿轮油制剂。已经认识到，抗氧化剂技术可承担一些抗氧化的的负担，但基础流体及其它添加剂的选择和设计也可以提供有益的氧化稳定性。齿轮油的更换间隔延长也意味着该齿轮油必须具有较低的挥发性以防止过早的流体损失。

汽车润滑油也必须保持适中的粘度和抗剪切力下降。齿轮油，尤其是长寿命的齿轮油和手动变速器润滑油承受着巨大的剪切力。

这些性能要求已经导致越来越多的使用合成基础流体，特别是聚α烯烃(PAO)基础流体。这些基础流体和矿物油制剂基础流体相比，已经表现出更多的磨损保护，更好的热、氧化稳定性，和更少的挥发性。例如：包括PAO2、PAO4、PAO6和PAO8自身(通常在100℃的运动粘度分别是2、4、6和8mm s^-1)或其混合物并且同时还有少量的更高级的PAO，例如PAO40和PAO100。

较高分子量的PAO，例如PAO40、PAO100、PAO1000、PAO3000和这些PAO的结合，与上述PAO基础流体一起结合用作为润滑剂，其中它们在齿轮的运动部件上形成薄膜层。然而这些较高分子量的PAO制备成本高昂而且目前这些材料的商业来源有限。

对于许多齿轮，无论是用于汽车还是工业，轮齿上的微点蚀都备受关注。微点蚀是在Hertzian接触时发生的表面疲劳，它由循环接触应力和塑性流体在凸起标度上所引起。它导致了微裂，形成了微点蚀和材料的损失。它发生在弹性流体动力学润滑(EHL)油膜之下，油膜的厚度与复合材料表面粗糙度处于同一等级，载荷由表面凸起和润滑剂承担。当载荷的很大一部分被凸起承载时，对应表面上的凸起之间的撞击引起与局部载荷有关的弹性或塑性变形。微点蚀被认为会损害轮齿的精度，在某些情况下可能是主齿轮故障的一个模式。这在螺旋桨齿轮箱是特别常见的问题。

本发明人进行的调查已验证了聚合酯(也称为络合酯)适合用作为汽车和工业齿轮油制剂中的成膜剂。本发明所述的成膜剂已经被发现在低速下可提供良好的薄膜厚度的覆盖度，具有优越的润滑性，并与已知的PAO添加剂相比具有提高的剪切稳定性。此外，它提供了与一些已知的PAO添加剂相比更为值得称道的齿轮油制剂的粘度指数。该成膜剂也为齿轮油制剂提供了有益的氧化稳定性。与已知PAO添加剂的使用相比，该齿轮油制剂具有改善的低温性能。

根据本发明，齿轮油制剂包括一种齿轮油和一种包括聚合酯的成膜剂，所述聚合酯是如下物质的反应产物：

(a)至少一种多官能醇；

(b)一种二聚脂肪酸；

(c)一种任选的具有5至18个碳原子的脂肪族二羧酸；和

(d)一种或多种以降低聚合酯酸值至低于5mgKOH/g的组分

得到的聚合酯在100℃下的运动粘度为400-5000mm²/s和重均分子量为5000到20000。

齿轮油

齿轮油可以是汽车或工业齿轮油。汽车齿轮油，包括那些适用于手动变速箱，变速箱和差速器，它们都通常使用准双曲面齿轮。变速箱，是指四轮驱动和全轮驱动系统中四轮驱动系统的一部分。它连接到变速器，也通过传动轴连接前轴和后轴。在文献中也被称为传动变速箱，传动齿轮箱，传动箱或导轮传动箱。工业齿轮油包括适合于与正齿状，螺旋状，斜面，准双曲面和螺纹齿轮使用的那些。具体包括适合用于其典型具有螺旋齿轮的螺旋桨齿轮箱的那些。

汽车齿轮油的粘度范围通常为SAE50到SAE250，和更通常在SAE 70W到SAE 140。适宜的汽车基础油还包括跨级的，如75W-140，80W-90，85W-140，85W-90等等。汽车齿轮油按美国石油学会(API)使用GL评级等级分类。API分类将所有传动油细分为如下6类。

·API GL-1，用于轻型情况的油。它们由基础油组成而没有添加剂。有时它们含有少量的抗氧化添加剂，腐蚀抑制剂，分散剂、消泡剂添加剂。API GL-1油是专为螺旋锥，蜗轮和卡车以及农业机械中的无同步器的手动变速器设计的。