[发明专利]剪切稳定的高粘度聚α-烯烃

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年8月4日提交的美国专利申请No.61/370616的优先权，该专利申请要求2009年2月19日提交的美国专利申请No.12/388794的优先权，该专利申请又要求2008年3月31日提交的美国专利申请No.61/040855的优先权，所有这些的全部内容都作为参考并入本文。

技术领域

本发明涉及高粘度聚α-烯烃(PAO)。特别地，本发明涉及高分子量分子比例很小且剪切稳定性非常好的高粘度PAO。

背景技术

润滑剂的粘度是设备制造者和汽车制造者考虑的重要元素。润滑剂的粘度直接涉及使用中形成的保护性润滑剂膜的厚度。润滑剂的粘度还影响润滑的设备中小通道中的循环速率。因此选择和设计的设备组件将与特定粘度的润滑剂一起使用。因此，维持所需的润滑剂粘度对于正常操作润滑的设备而言是很重要的。

对于使用中的润滑剂希望润滑剂耐分解。润滑剂通过不同的机制或途径分解:热，氧化和水解机制是公知的。在热和水解分解过程中，润滑剂通常分解成较小的碎片。在氧化分解过程中，通常形成较高分子量的析出物。在这些途径中还形成副产物，通常是酸。这些副产物可以催化进一步的降解，导致降解速率不断增加。

由于润滑剂粘度受各种分解途径的影响，并且维持润滑剂粘度很重要，因而在几乎所有润滑剂应用中都经常检查润滑剂的粘度。将使用中的粘度与新鲜油的粘度比较，检查其偏差，用以表征降解。粘度增加和粘度降低都是潜在的润滑剂降解的信号。

在工业的润滑剂应用中，润滑剂粘度由ISO粘度等级来分级。ISO粘度等级标准具有以特定粘度为中心的±10%的范围。例如，粘度为198cSt和242cSt的润滑剂被认为是在ISO VG220规范的同一等级。ISO VG规范之外的润滑剂仍然可以是使用中有效的润滑剂。但是，由于已知的降解机制导致粘度变化，许多设备所有者将替换ISO VG限定之外的润滑剂。该决定还取决于一些因素，例如设备保修或保险要求。该考虑对于昂贵的工业设备是非常重要的。润滑剂失效造成的停机成本也是影响润滑剂改换决定的因素。

其它润滑剂，例如汽车发动机润滑剂或传动液或汽车齿轮油或轴润滑剂或润滑脂，也由不同的粘度范围分级，如SAE(汽车工程协会)J300或J306规范，或AGMA(没过齿轮制造者协会)规范所述。这些润滑剂也将具有与上述工业润滑剂相同的问题。

高级润滑剂的一个优点是潜在的延长的寿命，降低改换的间隔。延长的润滑剂寿命是对于高级润滑剂较高的初始填充成本的补偿。为了获得延长的润滑剂寿命，高级润滑剂必须在使用中具有更稳定的粘度。使用较高质量的基料和高级的添加剂体系，该润滑剂将经受热，氧化和水解腐蚀的影响。

然而，除了上述讨论的导致粘度变化的化学机制外，另一种导致粘度变化的机制是机械性质的。当润滑剂分子在设备的高剪切区域中裂解时会发生因剧烈的剪切应力而导致润滑剂粘度损失。在许多的装载齿轮，辊轴承，或高转速的发动机活塞中都有这样的区域。当润滑剂循环通过该区域时，不同部分的润滑剂基料分子将经受不同的机械应力，导致分子永久地断裂成较小的块，造成润滑剂粘度降低。该剪切粘度的降低是高粘度润滑剂基料特别突出的问题，因为其高分子量的组分。

因剪切而粘度降低的润滑剂可能仍能保持对热，氧化或水解降解的优异抗性；然而润滑剂超出粘度范围之外可能不能提供所需的膜厚度。另一方面，因剪切而粘度降低的润滑剂可引发其它不希望的降解过程，例如氧化，水解等，导致缩短润滑剂寿命。因此希望避免上述因机械机制和化学机制导致的粘度损失。

因润滑剂或润滑剂基料的机械剪切而导致的粘度损失可以通过几种方法测量，包括根据CEC L-45-T-93工艺的锥形辊轴承(TRB)测试，球形(ASTM D3945)或音波剪切测试(ASTM D2603)。对于粘性液体的实际场地(field)剪切稳定性性能，TRB测试被认为是比其它剪切测试更相关的。

测量基料剪切粘度下降的敏感度的一个重要变量是分子量分布(MWD)。分子量分布(MWD)，定义为重均MW对数均MW(=Mw/Mn)的比值，可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定，使用具有已知分子量的聚合物作为校准标准。典型地，具有较宽MWD的基料比具有较窄MWD的基料更容易因剪切而粘度下降。这是因为宽MWD的基料通常具有较大的高分子量部分，相比于具有低得多的高分子量部分的窄MWD基料，其更容易在高应力区域中断裂。