具有改进的材料相容性的动力传输流体的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及改进动力传输流体，尤其是自动变速器流体（ATF)的材料相容性的组 合物和方法。
[0002] 发明背景
[0003] 对于改进的总体可靠性和免于维护的持续寻找意味着在车辆内使用的润滑剂，例 如发动机油、传动流体、差速器油等都需要能够满足它们的越来越长时期的润滑要求。虽 然采用发动机油的实践仍然保持着合理的换油期限，例如5, 000或7, 500英里，但是传动 流体和差速器油的趋势是让它们"无限期（fill-for-life) "，其通常定义为车辆运行大于 100, 000英里，通常大于150, 000英里。这是指此类润滑剂不但必须能够非常长期地提供它 们的控制摩擦、磨损、氧化、腐蚀等的基本润滑供能，而且它们还必须是与它们在车辆中接 触的材料相容，并且保持相容。在这方面最关键的是在车辆系统中常用作油密封件的弹性 材料。
[0004] 在过去，油密封件由材料例如腈橡胶和它们的氢化类似物、丙烯酸酯和乙烯基改 性丙烯酸系聚合物制成。润滑剂配备有密封溶胀剂例如邻苯二甲酸酯、环丁砜衍生物和环 烷油以使油密封件溶胀和软化，从而确保有效的允许。归因于上面概述的改进的车辆寿命 和降低的维护需求的趋势，许多变速器制造者已经开始使用由更化学惰性的弹性体制成的 油密封件。它们中，通常表示为"FKM"密封件或以商标VitanP销售的含氟聚合物是最优 选的。
[0005] 虽然含氟聚合物密封件具有许多有利的性能，但是一个常见的问题是当与某些胺 化合物或具有胺官能团的化合物接触时它们易于解聚。令人遗憾地，许多有用的润滑添加 剂，包括用于自动变速器流体的有用的摩擦改进剂，含有胺官能团并因此可能引起，或促进 含氟聚合物密封件的解聚或交联。因此仍需要提供对含氟聚合物材料侵蚀性更小的润滑添 加剂。本发明提供含一类摩擦改进剂添加剂的润滑剂配制剂，该摩擦改进剂添加剂显示与 含氟聚合物密封件显著改进的相容性。
[0006] 另外，在现代的变速器中，传动流体通常暴露于含铜部件。这些部件可以是机械部 件例如衬套或它们可以是电部件例如伺服电动机和螺线管，或它们可以是线路板。在所有 情况下，润滑剂必须与这些部件相容，不引起铜的腐蚀或溶解。本发明中使用的摩擦改进剂 与基于含氮结构部分的相似摩擦改进剂相比提供更好的铜相容性。
【发明内容】
[0007] 因此，在第一个方面中，本发明提供动力传输流体，其包含主要量的润滑油和次要 量的添加剂组合物，所述添加剂组合物包含：
[0008] (a)下式的摩擦改进剂：
[0009]
[0010] (b)油溶性磷化合物；和
[0011] (c)无灰分散剂；
[0012] 其中R1和R2可以是相同或不同的并代表含8-20个碳原子的直链或支化、饱和或 不饱和烃基；和其中Z代表多氧亚烷基链段或多烷氧基化烷基胺链段。
【具体实施方式】
[0013] 在一个优选的实施方案中，摩擦改进剂（a)具有以下结构：
[0014]
[0015] 其中Q代表含1-4个碳原子的亚烷基，和其中a是5-15的整数。
[0016] 在另一个优选的实施方案中，摩擦改进剂（a)具有以下结构：
[0017]
1234567 其中每个Q独立地代表含1-4个碳原子的亚烷基；其中b和c独立地是1-6的整 数，和其中R 9代表含4-20个碳原子的直链或支化、饱和或不饱和烃基。 2 对于这两个优选的实施方案，优选Q或每个Q是亚乙基（-CH2-CH2_)。 3 优选地，R9是烷基。更优选，R9是直链烷基。 4
[0021 ] 对于这两个优选的实施方案，优选R1和R2是烷基，更优选它们是相同的。优选地， R1和R2都是含8-20个碳原子的直链或支化、饱和或不饱和烷基。 5 优选的摩擦改进剂适宜地通过使长链羧酸例如油酸、硬脂酸、十六烷酸、异硬脂酸 和月桂酸与聚亚烷基二醇，优选聚乙二醇（PEG)反应制得。优选的是具有200-800,最优选 大约400的分子量的PEG。或者，多烷氧基化烷基胺可以用于代替PEG。适合的材料包括可 以从Akzo Nobel获得的以商品名销售的那些。优选的多烷氧基化烷 基胺是由如下所述的胺制备的那些：该胺具有含12-20个碳原子的烃基，并且基于每一氮 原子，其已经与2-12摩尔氧化烯，优选氧化乙烯反应。 6 摩擦改进剂（a)可以按任何有效量使用，然而它们优选按大约0. 1-10. 0质量％， 优选0. 25-7. 0质量％，最优选0. 5-5. 0质量％的量使用，基于流体的质量。 7 本说明书中使用的术语"烃基"是指含有直接连接到分子的其余部分上的碳原子 并且具有烃或主要是烃的性质的基团。可以存在非烃（杂）原子、基团或取代基，只要它们 的存在不会改变基团的主要是烃的性质。杂原子的实例包括〇、S和N并且含杂原子的基 团或取代基的实例包括胺、酮、卤、羟基、硝基、氰基、烷氧基和酰基。优选的是含最多一个或 两个杂原子、基团或取代基的烃基。更优选的是纯烃基并且最优选的是脂族基，即烷基或烯 基。
[0025] 油溶性磷化合物（b)可以是任何适合的类型，并且可以是不同化合物的混合物。 通常，此类化合物用来提供抗磨损保护。唯一限制是该材料是油溶性的从而容许其在润滑 油内的分散和传送到其作用场所。适合的磷化合物的实例是：亚磷酸酯和硫代亚磷酸酯 (其单烷基、二烷基、三烷基和水解或部分水解的类似物）；磷酸酯和硫代磷酸酯；用无机磷 化合物例如亚磷酸、磷酸或它们的硫代类似物处理的胺；二硫代磷酸锌（ZDDP);胺磷酸盐。 尤其适合的磷化合物的实例包括由以下结构表示的单、二和三-烷基亚磷酸酯：
[0026]
[0027] 和由以下结构表示的三-烷基磷酸酯：
[0028]
[0029] 其中基团R3、R4和R5可以是相同或不同的并且可以是上文限定的烃基或芳基例如 苯基或取代的苯基。另外或备选地，上述结构中的一个或多个氧原子可以被硫原子替代来 提供其它适合的磷化合物。
[0030] 在优选的实施方案中，基团R3和R4和R5(当存在时）是直链烷基例如丁基、辛基、 癸基、十二烷基、十四烷基和十八烷基和尤其是含硫醚连接基的相应基团。支化基团也是适 合的。组分（b)的非限制性实例包括亚磷酸二丁酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸二-2-乙基己酯、 亚磷酸三月桂酯和三硫代亚磷酸三月桂酯和其中基团R 3和R4和R5 (当存在时）是3-硫庚 基、3-硫壬基、3-硫^^一烷基、3-硫十三烷基、5-硫十六烷基和8-硫十八烷基的相应的亚 磷酸酯。用作组分（b)的最优选的烷基亚磷酸酯是US 5, 185, 090和US 5, 242, 612中描述 的那些，该文献全文通过引用并入本文。
[0031] 虽然可以使用任何有效量的油溶性磷化合物，但是所使用的量通常是满足为动力 传输流体提供10-1000,优选100-750,更优选200-500质量份/百万质量份（ppm)元素磷 的量，基于流体的质量。
[0032] 合适作为无灰分散剂（c)的是烃基琥珀酰亚胺、烃基琥珀酰胺、烃基取代的琥珀 酸的混合酯/酰胺、烃基取代的琥珀酸的羟基酯和烃基取代的酚、甲醛和多胺的曼尼希缩 合产物。多胺和烃基取代的苯基酸的缩合产物也是适合的。还可以使用这些分散剂的混合 物。
[0033] 含碱性氮的无灰分散剂是众所周知的润滑油添加剂并且它们的制备方法在专利 文献中进行了全面描述。优选的分散剂是烯基琥珀酰亚胺和琥珀酰胺，其中烯基取代基是 优选含大于40个碳原子的长链。这些材料可容易地通过使烃基取代的二元羧酸材料与含 胺官能团的分子反应制备。适合的胺的实例是多胺例如多亚烷基多胺、羟基-取代的多胺 和多氧亚烷基多胺。优选的是多亚烷基多胺例如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基 五胺和五亚乙基六胺。作为平均每分子含5-7个氮原子的混合物的低成本多亚乙基多胺 (PAM)可以商品名例如"Polyamine H"、"Polyamine 400"、"Dow Polyamine E-100"等商 购。每分子的氮原子的平均数大于7的混合物也是可获得的。它们通常称作重质多胺或 Η-PAM。羟基-取代的多胺的实例包括N-羟烷基-亚烷基多胺例如N- (2-羟乙基）乙二胺、 N-(2-羟乙基）哌嗪和US 4, 873, 009中所描述的类型的N-羟基烷基化的亚烷基二胺。多 氧亚烷基多胺的实例通常包括具有200-2, 500的平均分子量的聚氧化乙烯和聚氧化丙烯 二胺和三胺。这种类型的产品可以Jeffamine商标获得。
[0034] 如本领域中已知的那样，胺与烃基取代的二元羧酸材料（合适地，烯基琥珀酸酐 或马来酸酐）的反应适宜地通过在油溶液中将所述反应物一起加热而实现。100-250°C的 反应温度和1-10小时的反应时间是典型的。反应比可以显著地改变，但是通常，对于每反 应当量含胺反应物，使用〇. 1-1. 〇当量的二元羧酸单元含量。
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