组合型润滑油组合物库

申请号 CN200480032369.5 申请日 2004-10-27 公开(公告)号 CN1875269B 公开(公告)日 2011-08-03
申请人 切夫里昂奥罗尼特有限责任公司; 发明人 R·H·沃伦贝格; T·J·鲍克;
摘要 本 发明 提供了组合型 润滑油 组合物库,该库包括许多含有(a)较大量的润滑 粘度 的 基础 油和(b)至少一种润滑油添加剂的不同润滑油组合物。本发明还提供了制备该库的方法。
权利要求

1.用于在程序控制下生产组合型润滑油组合物库的高通过量方法,该方法包括:
(a)提供许多不同润滑油组合物样品的库,所述样品包括(i)较大量的至少一种润滑粘度基础油和(“)较小量的至少一种润滑油添加剂,每一种样品分别在许多测试容器的一个中;
(b)测定各样品的润滑油组合物性能,以提供各样品的润滑油组合物性能数据;和(c)输出步骤(b)的结果,其中在步骤(c)中,将各样品的步骤(b)的结果传输到计算机,该计算机将该结果与预定值比较,划定该结果的失败或通过,和该计算机识别失败的样品,以排除失败样品的进一步测试。
2.如权利要求1所述的方法,其中该至少一种基础油选自发动机油,传动液,液压用液体,齿轮油,船用汽缸油,压缩机油,冷冻润滑剂和它们的混合物。
3.如权利要求1所述的方法,其中该至少一种基础油是天然或合成油。
4.如权利要求1所述的方法,其中该至少一种润滑油添加剂选自抗化剂,抗磨剂,清净剂,锈抑制剂,去浑浊剂,反乳化剂,金属钝化剂,摩擦改性剂,倾点降低剂,消泡剂,助溶剂包装配伍剂,腐蚀抑制剂,无灰分散剂,染料,极压添加剂和它们的混合物。
5.如权利要求1所述的方法,其中测量步骤(b)包括氧化稳定性测量值或抗磨测量值。
6.如权利要求1所述的方法,其中输出步骤(c)包括将步骤(b)的结果存储在数据载体上。
7.如权利要求1所述的方法,进一步包括使用步骤(b)的结果作为获得其它计算的结果的基础的步骤。
8.如权利要求6所述的方法,进一步包括将步骤(b)的结果传输到遥远位置的步骤。
9.如权利要求7所述的方法,进一步包括将其它计算的结果传输到遥远位置的步骤。

说明书全文

组合型润滑油组合物库

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及组合型润滑油组合物库。

背景技术

[0002] 用于材料合成的组合方法的使用是相对新颖的研究领域,目的在于使用快速的合成和筛选方法来建立聚合物、无机或固态材料的库。例如,反应器技术的进展已经使化学家和工程师能够在追求新药的发现中快速生产出大的离散有机分子库,这形成了一种正在增长的称为组合化学的研究分支。组合化学总体上是指用于产生不同材料或化合物的集合的方法和材料-统称为库-以及是指就所希望的性能来评价或筛选库的技术和仪器。
[0003] 目前,润滑剂工业的研究包括单独形成候选的润滑油组合物,然后通过使用大量的所要测试的候选物进行大规模分析候选组合物。另外,用于测试各候选组合物的方法需要手工操作。这进而显著减少了能够作为主导的润滑油组合物测试和鉴定的组合物的数量。
[0004] 如下所示可以了解到与常规筛选工序有关的缺陷。例如,要求减少例如用作客车和重型柴油机机油的润滑油组合物的磷和硫含量的政府和汽车工业施加的压驱使人们进行新的研究,以鉴定能够满足某些测试,例如化、磨损和相容性测试,同时含有低平的磷和硫的润滑油组合物。在这方面,美国军事标准MIL-L-46152E和由日本和美国汽车工业协会规定的ILSASC标准目前要求发动机润滑油的磷含量等于或低于0.10wt%,并且提出了甚至更低水平的未来磷含量,例如,到2004年1月0.08wt%,到2006年1月低于0.05wt%。还有,目前,对于发动机润滑油中的硫含量没有工业标准要求,但已经提出,到
2006年1月,硫含量低于0.2wt%。因此,希望进一步降低润滑油中的磷和硫的量,从而满足未来工业标准提出的发动机润滑油中的磷和硫含量,同时还保持高磷和硫含量发动机润滑油的氧化或腐蚀抑制性能和耐磨性能。为了达到该目标,必须要测试大量的所提出的润滑油组合物来确定哪一种组合物可能是有用的。
[0005] 另外,规格的类似改变和不断改变的客户需求也促使人们在其它润滑剂应用例如传动液,液压用液体,齿轮油,船用汽缸油,压缩机油,冷冻润滑剂等的重新配制中付出努力。
[0006] 然而,如上所述,润滑剂工业的目前研究不允许以迅速的方式进行重新配制。照此,在本领域中对于更有效的、经济的和系统的制备润滑油组合物的和筛分此类组合物的与组合物的实际有用性能相关的信息的方法存在着需求。
[0007] 因此,希望配制大量的不同候选润滑油组合物,然后采用少量的各样品快速测试许多候选样品。这样,大量的不同组合物可以及时评价和表征,以鉴定主导的润滑油组合物。另外,希望提供含有与被测试润滑油组合物的每一种有关的信息的组合型润滑油组合物库,其能够根据最终用户所需的性能来选择润滑油组合物。

发明内容

[0008] 根据本发明,提供了组合型润滑油组合物库,该库包括许多含有(a)较大量的润滑粘度基础油和(b)至少一种润滑油添加剂的不同润滑油组合物。
[0009] 在本发明的第二个实施方案中,提供了生产组合型润滑油组合物库的方法,该方法包括(a)提供许多不同润滑油组合物样品的库,所述样品包括(i)较大量的至少一种润滑粘度的基础油和(ii)较小量的至少一种润滑油添加剂,每一种样品分别在许多测试容器的一个中;(b)测定各样品的润滑油组合物性能,以提供各样品的润滑油组合物性能数据;和(c)输出步骤(b)的结果。附图说明
[0010] 以下参考附图说明各种实施方案,其中:
[0011] 图1是用于制备许多不同润滑油组合物的系统的示意图;
[0012] 图2是用于测定许多不同润滑油添加剂组合物和/或润滑油组合物的样品的储存稳定性的系统的示意图;
[0013] 图3举例说明了与条形码读出器结合的具有条形码的测试容器;和
[0014] 图4是使用机器人装置逐个取回测试容器的系统的示意图;
[0015] 图5是用于各种润滑油组合物的高通过量氧化筛选的系统的示意图;
[0016] 图6是用于测定在基材上的沉积物形成的光电管系统的示意图;
[0017] 图7是用于测定和存储根据图1的系统提供的许多润滑油组合物的耐磨性能的流程图
[0018] 图8是能够进行图7的方法的本发明的系统的实例的示意图;
[0019] 图9是作为能够根据本发明的方法和系统进行许多耐磨测试的机器的实例示出的测试销和V形槽(Test Pin and Vee block)的分解图;和
[0020] 图10是作为能够根据本发明的方法和系统进行许多耐磨测试的机器的另一实例示出的四球粘连测试800的立体图。

具体实施方式

[0021] 根据本发明,提供了组合型润滑油组合物库,包括含有(a)较大量的润滑粘度的基础油和(b)至少一种润滑油添加剂的许多不同润滑油组合物。这里使用的组合库是有意产生的许多不同分子的集合,它们可以通过所选方式来制备,并且在许多型式中筛选所需性能或特性(例如,润滑油添加剂配制料的库,润滑油组合物配制料的库,润滑油添加剂配制料或润滑油组合物配制料的子集的库,储存稳定性数据的库等等)。这些库通常以使得各化合物的用量不同的方式来制备。库的筛选方法变化很大,并且取决于所需性能或特性、库的大小、以及库中的化合物的类型。
[0022] 本发明的库可以是任何类型。这些类型包括、但不限于混合物。混合物的库通常含有同时配制和分析的化合物的混合物。然后通过筛选混合物来进行活性最高的化合物的鉴定。
[0023] 本发明的库用测定许多不同润滑油组合物的润滑剂性能的高通过量制备和筛选方法来提供,该方法通过让许多不同润滑油组合物样品分别处于许多测试容器的每一个中,以测定例如储存稳定性、氧化稳定性和耐磨性能。这里所使用的表述“高通过量”应该被理解为是指快速制备和分析大量不同的润滑油组合物。在形成本发明的库的第一步中,在各个测试储器内引入不同量的至少一种润滑粘度的基础油和至少一种润滑油添加剂,使得各储器含有具有不同组成的不同的润滑油组合物,取决于在各容器中与润滑粘度的基础油合并的添加剂的百分率量和/或类型。有关各样品的组成的数据在数据的库中存储。该工序有利地在程序控制下完成,并且通过例如微处理器或其它计算机控制装置来自动控制。这里所使用的表述“程序控制”应该被理解为指这里在提供许多润滑油组合物中所使用的设备是自动化的,并通过计算机控制来控制。
[0024] 在本发明的库中的润滑油组合物包括作为第一组分的较大量的润滑粘度的基础油,例如高于50wt%,优选高于大约70wt%,更优选大约80到大约99.5wt%和最优选大约85到大约98wt%的量,以组合物的总重量为基准计。这里所使用的表述“基础油”应该理解为指作为润滑剂组分的基本原料或基本原料的共混物,该润滑剂组分按相同的规格(与原料来源或制造商的地点无关)由一个制造商生产;满足同一制造商的规格;以及由唯一的配方、产品识别号或这二者来鉴别。这里所使用的基础油可以是用于配制润滑油组合物的任何目前已知的或以后发现的润滑粘度的基础油,该润滑油组合物用于诸如发动机润滑油,船用汽缸油,功能液体如液压油,齿轮油,传动液等之类的任何和所有应用。另外,这里使用的基础油可以任选含有粘度指数改进剂,例如聚合甲基丙烯酸烷基酯;烯共聚物,例如乙烯-丙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物;以及其它等等,和它们的混合物。
[0025] 如本领域技术人员所容易理解的那样,基础油的粘度取决于应用。因此,这里使用的基础油在100℃下的粘度通常是大约2到大约20000厘沲(cSt)。一般,用作发动机润滑油的基础油在100℃下具有大约2cSt到大约30cSt,优选大约3cSt到大约16cSt,以及最优选大约4cSt到大约12cSt的运动粘度范围,并且根据所需终用途和在成品油中的添加剂来选择或共混,以获得所需等级的发动机润滑油,例如具有0W、0W-20、0W-30、0W-40、0W-50、0W-60、5W、5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、5W-60、10W、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、
15W、15W-20、15W-30或15W-40的SAE粘度等级的润滑油组合物。用作齿轮油的油可以具有在100℃下大约2cSt到大约2000cSt的粘度。
[0026] 基本原料可以使用各种不同方法来生产,这些方法包括、但不限于蒸馏、溶剂精制、氢加工、低聚、酯化和再精制。再精制原料应该基本上不含通过生产、污染和先前的使用所引入的材料。本发明的润滑油组合物的基础油可以是任何天然或合成润滑基础油。适合的烃合成油包括、但不限于由乙烯的聚合或由1-烯烃的聚合(提供诸如聚α-烯烃或PA0油的聚合物)或由使用一氧化和氢气体的烃合成工序例如在费-托方法中制备的油。例如,适合的基础油是包括即使有也很少的重质馏分;例如,即使有也很少的在100℃下粘度等于或高于20cSt的润滑油馏分的基础油。
[0027] 基础油可以来源于天然润滑油,合成润滑油,或它们的混合物。适合的基础油包括通过合成蜡和软蜡(slack wax)的异构化获得的基本原料,以及通过原油的芳族和极性组分的加氢裂化(而非溶剂萃取)所生产的加氢裂化基本原料。适合的基础油包括如在API Publication1509,第14版,AddendumⅠ,1998年12月中所定义的所有API类别I、II、III、IV和V中的那些。IV组基础油是聚α-烯烃(PA0)。V组基础油包括不在I、II、III或IV组中包含的所有其它基础油。虽然II、III和IV组基础油优选用于本发明,但这些优选的基础油可以通过将I、II、III、IV和V组基本原料或基础油的一种或多种合并来制备。
[0028] 有用的天然油包括无机润滑油,例如石油英(petroleum oils),溶剂处理或酸处理的链烷烃、环烷烃或混合链烷烃-环烷烃类的矿物润滑油,来源于页岩的油,动物油植物油(例如菜籽油蓖麻油和猪油)等。
[0029] 有用的合成润滑油包括、但不限于烃油和卤代烃油,例如聚合和共聚烯烃,例如聚丁烯,聚丙烯,丙烯-异丁烯共聚物,氯化聚丁烯,聚(1-己烯),聚(1-辛烯),聚(1-癸烯)等和它们的混合物;烷基苯类,例如十二烷基苯,十四烷基苯,二壬基苯,二(2-乙基己基)-苯等;聚苯,例如联苯,三联苯,烷基化聚苯等;烷基化二苯基醚和烷基化二苯基硫以及它们的衍生物、类似物和同系物等。
[0030] 其它有用的合成润滑油包括、但不限于通过将小于5个碳原子的烯烃例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯和它们的混合物聚合所制备的油。制备此类聚合物油的方法是本领域的技术人员所公知的。
[0031] 其它有用的合成烃油包括具有适当粘度的α-烯烃的液体聚合物。尤其有用的合成烃油是C6-C12α-烯烃的氢化液体低聚物,例如1-癸烯三聚物。
[0032] 另一类有用的合成润滑油包括、但不限于环氧烷聚合物,即,均聚物,互聚物,和它们的衍生物,其中末端羟基已经例如通过酯化或醚化来改性。这些油的例子是通过环氧乙烷或环氧丙烷的聚合所制备的油,这些聚环氧烷聚合物的烷基和苯基醚类(例如,具有1,000的平均分子量的甲基聚丙二醇醚,具有500-1000的分子量的聚乙二醇的二苯基醚,具有1,000-1,500的分子量的聚丙二醇的二乙醚等)或它们的单羧酸酯和多羧酸酯,例如四甘醇的乙酸酯,混合C3-C8脂肪酸酯,或C13含氧酸二酯。
[0033] 还有一类有用的合成润滑油包括、但不限于二羧酸的酯,例如邻苯二甲酸,丁二酸,烷基丁二酸,链烯基丁二酸,来酸,壬二酸,辛二酸,癸二酸,富马酸,己二酸,亚油酸二聚物,丙二酸,烷基丙二酸,链烯基丙二酸等与各种醇,例如丁醇,己醇,十二烷醇,2-乙基己醇,乙二醇,二甘醇单醚,丙二醇等的酯。这些酯的具体例子包括己二酸二丁酯,癸二酸二(2-乙基己)酯,富马酸二正己酯,癸二酸二辛酯,壬二酸二异辛酯,壬二酸二异癸酯,邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二癸酯,癸二酸二(二十烷基)酯,亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯,通过让1mol的癸二酸与2mol的四甘醇和2mol的2-乙基己酸等反应所形成的复合酯。
[0034] 可用作合成油的酯还包括、但不限于油具有大约5到大约12个碳原子的羧酸与醇,例如甲醇,乙醇等,多元醇和多元醇醚,例如新戊二醇,三羟甲基丙烷,季戊四醇,二季戊四醇,三季戊四醇等制备的那些酯。
[0035] 基于的油,例如聚烷基-,聚芳基-,聚烷氧基-或聚芳氧基-硅氧烷油和硅酸酯油,构成了另一类有用的合成润滑油。它们的具体例子包括、但不限于硅酸四乙酯,硅酸四异丙酯,硅酸四-(2-乙基己)酯,硅酸四-(4-甲基己)酯,硅酸四-(对-叔丁基苯)酯,己基-(4-甲基-2-戊氧基)二硅氧烷,聚(甲基)硅氧烷,聚(甲基苯基)硅氧烷等。还有其它有用的合成润滑油包括、但不限于含磷的酸的液体酯,例如磷酸甲苯酯,磷酸三辛酯,癸烷膦酸(phosphionic acid)的二乙酯等,聚合四氢呋喃等。
[0036] 润滑油可以来源于未精制的、精制的和再精制的油,天然的、合成的或两种或多种的混合物的以上公开的类型的的这些的任何一种。未精制的油是直接由天然或合成来源(例如煤、页岩或焦油砂沥青),没有进一步提纯或处理。未精制的油的实例包括、但不限于直接由干馏操作获得的页岩油,直接由蒸馏获得的石油或直接由酯化方法获得的酯油,它们各自然后不用进一步处理而直接使用。精制油类似于未精制油,只是它们在一个或多个提纯步骤中进一步处理以改进一种或多种性能。这些提纯技术是本领域技术人员所已知的,例如包括溶剂萃取,第二级蒸馏,酸或萃取,过滤,渗透,加氢处理,脱蜡等等。再精制油通过在与用于获取精制油的那些工艺类似的工艺中处理用过的油来获得。此类再精制油也被称为再生油或再加工油,常常另外通过包括除去废添加剂和油分解产物的技术来加工。
[0037] 还可以单独或与上述天然和/或合成基本原料结合来使用来源于蜡的加氢异构化的润滑油基本原料。这种蜡异构化油用加氢异构化催化剂通过天然或合成蜡或它们的混合物的加氢异构化来生产。
[0038] 天然蜡通常是通过矿物油的溶剂脱蜡所回收的软蜡;合成蜡一般是通过费-托方法生产的蜡。
[0039] 这里使用的润滑油组合物的第二组分是至少一种润滑油添加剂。此类添加剂可以是任何目前已知的或后来发现的用于配制润滑油组合物的添加剂。这里使用的润滑油添加剂包括、但不限于抗氧化剂,抗磨剂,清净剂,例如金属清净剂,锈抑制剂,去浑浊(dehazing)剂,反乳化剂,金属钝化剂,摩擦改性剂,倾点降低剂,消泡剂,助溶剂,包装配伍剂,腐蚀抑制剂,无灰分散剂,染料,极压添加剂等和它们的混合物。润滑脂需要添加适当的增稠剂。许多添加剂是已知的,并且可以购买。这些添加剂,或它们的类似化合物可以用于制备这里的各种润滑油组合物。
[0040] 或者,一种或多种润滑油添加剂能够进一步含有稀释油以形成添加剂浓缩物。这些浓缩物通常包括至少大约90到大约10wt%和优选大约90到大约50wt%的稀释油和大约10到大约90wt%,优选大约10到大约50wt%的上述一种或多种添加剂。适用于浓缩物的稀释剂包括任何惰性稀释剂,优选润滑粘度的油,例如如下文所述的基础油,使得该浓缩物可以便于与润滑油混合,制备润滑油组合物。可以用作稀释剂的适合的润滑油可以是任何润滑粘度的油。
[0041] 一般,本发明的润滑油组合物包括至少一种抗氧化剂。抗氧化剂的实例包括、但不限于位阻酚抗氧化剂,芳族仲胺抗氧化剂,硫化酚类抗氧化剂,油溶性化合物,含磷的抗氧化剂,有机硫化物,二硫化物和多硫化物等。抗氧化剂通常以大约0.1到大约5wt%的浓度存在于本发明的润滑油组合物中。
[0042] 位阻酚抗氧化剂的实例包括、但不限于邻位烷基化酚化合物,例如2,6-二叔丁基苯酚,4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚,2,4,6-三-叔丁基苯酚,2-叔丁基苯酚,2,6-二异丙基苯酚,2-甲基-6-叔丁基苯酚,2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚,4-(N,N-二甲基甲基)-2,6-二叔丁基苯酚,4-乙基-2,6-二叔丁基苯酚,2-甲基-6-苯乙烯基苯酚,2,6-二苯乙烯基-4-壬基苯酚,以及它们的类似物和同系物。两种或多种此类单核苯酚化合物的混合物也是适合的。
[0043] 用于本发明的润滑油组合物的其它苯酚抗氧化剂的实例包括、但不限于一种或多种亚甲基桥连的烷基酚,一种或多种位阻非桥连酚化合物和它们的混合物。亚甲基桥连化合物的实例包括、但不限于4,4’-亚甲基双(6-叔丁基-邻甲酚),4,4’-亚甲基双(2-叔戊基-邻甲酚),2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚),4,4’-亚甲基-双(2,6-二叔丁基苯酚)等。尤其优选的是亚甲基桥连的烷基酚比如在US专利No.3,211,652中所述的那些的混合物,它们的内容在本文引入供参考。
[0044] 胺抗氧化剂还可以在本发明的润滑油组合物中使用。实例包括、但不限于油溶性芳族仲胺,芳族仲多胺等以及它们的结合物,其中芳族仲胺是优选的。芳族仲单胺的实例包括二苯基胺,含有1或2个烷基取代基且各自具有至多大约16个碳原子的烷基二苯基胺,苯基-α-基胺,苯基-β-萘基胺,含有至少一个或两个烷基或芳烷基且各自具有至多大约16个碳原子的烷基-或芳烷基取代的苯基-α-萘基胺,含有至少一个或两个烷基或芳烷基且各自具有至多大约16个碳原子的烷基-或芳烷基取代的苯基-β-萘基胺等。
[0045] 一类优选的芳族胺抗氧化剂是以下通式的烷基化二苯基胺:
[0046] R1-C6-H4-NH-C6H4-R2
[0047] 其中R1是具有6-12个碳原子,优选8或9个碳原子的烷基(优选支化烷基);R2是氢原子或具有6-12个碳原子,优选8或9个碳原子的烷基(优选支化烷基)。最优选的是,R1和R2是相同的。一种此类优选的化合物可以作为Naugalube 438L购买,一种被认为主要是4,4’-二壬基二苯基胺(即,双(4-壬基苯基)(胺),其中壬基是支化的)的材料。
[0048] 可用于本发明的润滑油组合物的另一抗氧化剂包括一种或多种液体、部分硫化酚化合物,例如通过让一氯化硫与酚的液体混合物反应所制备的那些,其中酚混合物的至少大约500wt%由一种或多种反应性位阻酚组成,按照提供大约0.3到大约0.7克原子的一氯化硫/mol的反应性位阻酚的比例,以便生产出液体产物。可用于制备此类液体产物组合物的典型酚混合物包括含有大约75wt%的2,6-二叔丁基苯酚,大约10wt%的2-叔丁基苯酚,大约13wt%的2,4,6-三叔丁基苯酚和大约2wt%的2,4-二叔丁基苯酚的混合物。该反应是放热的,优选保持在大约15℃到大约70℃,最优选大约40℃到大约60℃的范围内。
[0049] 不同抗氧化剂的混合物还可以在本发明的润滑油组合物中使用。一种适合的混合物包括(i)至少三种不同的在25℃下处于液态的位阻叔丁基化一元酚,(ii)至少三种不同的位阻叔丁基化亚甲基桥连的多元酚的油溶性混合物,和(iii)至少一种双(4-烷基苯基)胺(其中烷基是具有8-12个碳原子的支化烷基)的结合物,按重量计的(i)、(ii)和(iii)的比例为大约3.5到大约5.0份的组分(i)和大约0.9到大约1.2份的组分(ii)/重量份的组分(iii)。上述此类抗氧化剂的实例公开在US专利No.5,328,619中,它的内容引入本文供参考。其它有用的抗氧化剂是在US专利No.4,031,023中公开的那些,它的内容引入本文供参考。
[0050] 抗氧化剂的实例包括、但不限于胺类,例如二苯基胺,苯基-α-萘基胺,N,N-二(烷基苯基)胺;和烷基化亚苯基二胺;酚化合物,例如BHT,位阻烷基酚,例如2,6-二叔丁基苯酚,2,6-二叔丁基对甲酚和2,6-二叔丁基-4-(2-辛基-3-丙酸)苯酚;含硫的材料,例如硫化烯烃或酯等和它们的混合物。
[0051] 抗磨剂的实例包括、但不限于二烷基二硫代磷酸锌和二芳基二硫代磷酸锌,例如在发表于1992年1月“Lubrication Science 4-2”中Born等人,标题为“Relationship between Chemical Structureand Effectiveness of Some Metallic Dialkyl-andDiaryl-dithiophosphates in Different Lubricated Mechanisms”的文章中所述的那些,例如,参见97-100页;芳基磷酸酯和亚磷酸酯,含硫的酯,硫磷化合物,金属或无灰二硫代氨基甲酸酯,黄原酸酯,烷基硫化物等和它们的混合物。
[0052] 清净剂的实例包括、但不限于高碱性或中性清净剂,例如磺酸盐清净剂,例如由烷基苯和发烟硫酸制备的那些,酚盐(高高碱性或低高碱性),高高碱性酚盐硬脂酸盐,酚盐,水杨酸盐,膦酸盐,硫代膦酸盐,离子表面活性剂等和它们的混合物。低高碱性金属磺酸盐通常具有大约0到大约30和优选大约10到大约25的总碱值(TBN)。低高碱性金属磺酸盐和中性金属磺酸盐在本领域中是公知的。
[0053] 锈抑制剂的实例包括、但不限于非离子聚氧化烯试剂,例如聚氧化乙烯月桂基醚,聚氧化乙烯高级醇醚,聚氧化乙烯壬基苯基醚,聚氧化乙烯辛基苯基醚,聚氧化乙烯辛基硬脂基醚,聚氧化乙烯油基醚,聚氧化乙烯山梨醇单硬脂酸酯,聚氧化乙烯山梨醇单油酸酯,和聚乙二醇单油酸酯;硬脂酸和其它脂肪酸;二羧酸;金属皂;脂肪酸胺盐;重质磺酸的金属盐;多元醇的部分羧酸酯;磷酸酯;(短链)链烯基丁二酸;它们的偏酯和它们的含氮衍生物;合成烷芳基磺酸盐,例如二壬基萘磺酸金属盐;以及其它等等和它们的混合物。
[0054] 摩擦改性剂的实例包括、但不限于烷氧基化脂肪胺;酸化脂肪环氧化物;脂肪亚磷酸酯,脂肪环氧化物,脂肪胺,硼酸化烷氧基化脂肪胺,脂肪酸的金属盐,脂肪酸酰胺,甘油酯,硼酸化甘油酯;和脂肪咪唑啉类,如在US专利No.6,372,696中所公开的,该专利的内容引入本文供参考;由C4-C75,优选C6-C24,最优选C6-C20脂肪酸酯和选自氨和链烷醇胺中的含氮化合物的反应产物获得的摩擦改性剂,例如在2003年3月28日提出的US序号No.10/402,170中公开的那些,该专利的内容引入本文供参考,以及其它等等和它们的混合物。
[0055] 消泡剂的实例包括、但不限于甲基丙烯酸烷基酯的聚合物;二甲基硅氧烷的聚合物等和它们的混合物。
[0056] 无灰分散剂的实例包括、但不限于聚亚烷基丁二酸酐;聚亚烷基丁二酸酐的非含氮衍生物;选自丁二酰亚胺、羧酸酰胺、烃基单胺、烃基多胺、曼尼希碱、膦酰胺、硫代膦酰胺和磷酰胺;噻唑类,例如2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑,巯基苯并噻唑类及其衍生物;三唑,例如烷基三唑和苯并三唑类;含有具有一个或多个其它极性官能团,包括胺、酰胺、亚胺、酰亚胺、羟基、羧基等的羧酸酯的共聚物,例如,通过丙烯酸或甲基丙烯酸长链烷基酯与以上官能团的单体的共聚制备的产物;以及其它等等和它们的混合物。还可以使用这些分散剂的衍生物,例如硼酸化分散剂,例如硼酸化丁二酰亚胺。优选地,分散剂是由聚亚烷基丁二酸酐用聚亚烷基多胺的胺化所得到的聚亚烷基丁二酰亚胺。
[0057] 如果需要,在分散该至少一种基础油和至少一种润滑油添加剂以提供组合物之前,如下文所述,可以有利地进行所提出的用于组合物(即,配制料)的化合物的分子模拟,以确定哪些化合物可以提供潜在的主导候选组合物。例如,可以进行计算,包括诸如化合物的过渡状态、键长、键、偶极矩、疏水性等之类的因素。因此,所提出的化合物可以进行筛选,以确定例如哪些化合物可能在氧化抑制过程中由于低劣的捕获中间体过氧化物的能力而表现不佳。这可以使用已知的软件,例如购自Accelrys(加利福尼亚州圣地亚哥)的QuantumMechanics来进行。
[0058] 用于设计测试库的软件可以用来基于上述一种或多种实验程序的输入设计原始化合物测试库。该软件可以用来有效地设计覆盖所需实验空间和采用统计学实验设计方法的测试库。其它软件然后可以用来分析实验数据和将该数据与化合物的结构和/或化合物处理条件和/或反应条件关联。这种关联常常是指购自Accelrys(加利福尼亚州圣地亚哥)的QSAR软件(定量结构-活性关系Quantitative StructureActivity Relations)。这种QSAR程序然后可以通过软件用于设计后续化合物测试库,用于进一步筛选。
[0059] 此类QSAR程序的使用可以增加筛选的效率。当收集更多的数据时,这些QSAR程序可以在开发化合物库中变得更有效,并且发现理想化合物的可能性增加。例如,所分析的化合物可以如下所述配制成各种润滑油组合物,然后例如用回归和分析技术,使用已知的2
软件,例如购自Accelrys(加利福尼亚州圣地亚哥)的C-QSAR进一步分析。以这种方式,可以验证由分子模拟获得的数据,然后,该数据还可以在数据收集器中存储。这样,本领域技术人员所设想的新型化合物可以用QSAR软件来检验,以在实际合成之前预测它们的活性。另外,可以采用此类软件工具来按优先顺序排列被认为可用于合成的可能化合物的名单,使得本领域的技术人员具有更高的成功可能性。
[0060] 现在参考图1,用于在许多测试容器的每一个中提供上述组合物的系统的实例总体上作为系统100表示。在许多测试容器的每一个中提供上述组合物的这种系统和方法的代表是Wollenberg等人在2003年10月31日提出、标题为“HIGH
THROUGHPUT PREAPARATION OFLUBRICATING OIL COMPMOSITIONS FOR COMBINATORIAL LIBRARIES”(DocketNo.T-6298A;(538-60))的共同待审US专利申请序号No.10/699,510中公开的系统和方法,该申请与本申请具有共同的受让人,该申请的内容引入本文供参考。
一般,容器110含有上述润滑粘度B的基础油的供应装置。容器120含有添加剂A的供应装置,该添加剂可以是可用于改性基础油性能的上述添加剂的任何一种。如本领域技术人员所容易理解的,当分别分配一种以上的基础油和/或一种以上的添加剂时,可以使用一个或多个容器110和容器120。
[0061] 管道111是用于将基础油B输送到喷嘴部分113的导管,如下所述,由该导管可以将基础油B分配到所选的测试储器中。基础油的分配量通过剂量112来测定,该泵可以用计算机控制。
[0062] 管道121是用于将润滑油添加剂A输送到喷嘴部分123的导管,如下所述,由此可以将添加剂A分配到所选的测试储器中。润滑油添加剂的分配量通过计量泵122决定,该泵也可以用计算机控制。根据预选择工序自动计量预定量的材料的计算机程序和系统在本领域中是已知的,并且可以在这里使用。
[0063] 喷嘴113和123优选紧密相邻,使得基础油B和添加剂A可以同时在测试储器中分配。或者,基础油B和添加剂A可以按序加入到测试储器中。喷嘴113和123可以包括多通道移液管或一个或多个注射针头
[0064] 容器110和120可以处于压力下。任选地,可以使用两个以上的容器。适用于本发明的计量泵是已知的,并且可以购买到。在使用高粘性润滑剂基本原料或添加剂的情况下,可以将容器110和120和/或管道111和121、计量泵112和122和/或喷嘴113和123加热,以促进流体流过。
[0065] 测试框架130包括透明材料(例如玻璃)块131,其具有许多凹槽132,用于接收分配的添加剂或基础油和添加剂。凹槽提供了测试储器,其中各储器含有不同和预定组成的润滑油组合物,即,在各组合物中的基础油和/或添加剂的百分率和/或类型在每一个储器中均不同。任选地,储器可以是安装在架子上的单独的容器(例如试管),而非在一个块体中的凹槽。优选地,测试容器包括透明玻璃管。虽然在图1示出了五个储器,即凹槽132a、132b、132c、132d和132e,但可以使用任何数量的储器。例如,视需要,该系统可以采用20、
50、100或更高个测试容器和样品。
[0066] 各个储器被调节至容纳相对少量的润滑油样品。各个储器中的样品大小通常可以不超过大约20ml,优选不超过大约15ml,更优选不超过大约10ml,还更优选不超过大约5ml。
[0067] 测试框架130和分配喷嘴113和123相互可移动。虽然该装置由设备操作者手工移动是在本发明的范围内,但具有可程控的移动的机器人机构是优选的。在一个实施方案中,测试框架130安装在侧向和/或垂直方向上可移动的可滑动式托架上,以便在分配喷嘴113和123下按序定位所选的凹槽。在另一个实施方案中,喷嘴113和123和任选的容器
110和120在侧向和/或垂直方向上可滑动,以便实现喷嘴113和123的定位。
[0068] 在测试工序中,容器110和120中分别填充所选的润滑剂基础油和一种或多种添加剂。系统100的装置以使得分配喷嘴113和123定位在凹槽132a以上并与凹槽132a对准的方式移动。基础油B的计量和添加剂A的计量同时分配到凹槽132a中。分配喷嘴113和123此后重新定位成与下一个凹槽132b对准,根据预定的变化安排改变添加剂A和/或基础油B的计量,使得凹槽132b内的润滑油具有与凹槽132a内不同的添加剂百分率组成。当喷嘴113和123按序对准后续凹槽132c、132d和132e时,重复该模式,使得各凹槽具有预定的润滑油组成。
[0069] 组分A和B优选通过混合,例如通过框架131的搅拌、静止混合、储器内容物的单独搅拌(机械或磁力搅拌)和/或通过在储器中鼓入气体,例如氮气而在储器中合并。任选地,基础油B和一种或多种添加剂A可以在分配到各个储器之前进行合并。例如,可以采用具有混合室的单一分配喷嘴,其中基础油B和一种或多种添加剂A被计量到混合室,然后通过喷嘴分配到储器中。
[0070] 一旦已经提供含有润滑油添加剂组合物和/或润滑油组合物的多个容器,然后可以分析该多个流体样品,例如通过分析润滑油添加剂和润滑油组合物的储存稳定性,例如通过获得沉降数据、颜色数据和粘度数据;氧化稳定性;抗磨性能等。现在参考图2,用图说明用于按序分析多个流体样品的储存稳定性的系统。用于在多个单独的测试容器中根据储存稳定性数据筛选上述组合物的这种系统和方法的代表是Wollenberg等人在2003年10月31日提出、标题为“HIGHTHROUGHPUT SCREENING METHODS FOR LUBRICATING OILCOMPMOSITIONS”(Docket No.T-6298D;(538-63))的共同待审US专利申请序号No.10/699,507中公开的系统和方法,该申请与本申请具有共同的受让人,该申请的内容引入本文供参考。一般,当根据储存稳定性筛选时,样品可以包括含有至少一种润滑油添加剂的润滑油添加剂组合物或含有一种或多种基础油和一种或多种润滑油添加剂的润滑油组合物,如本文所述的那些。
[0071] 例如,系统200包括用于容纳和任选移动安装于框架211的多个测试容器212的装置210。在一个实施方案中,将光源221安置在框架211的一侧,将光电管222安置在框架211的相反侧,与该光源相对并且对准该光源,使得由光源221发出的光束可以通过光电管222检测和测定。在该实施方案中,光电管222测定通过该样品透射的光。在另一个实施方案中,光电管222安装成以适合的角度,优选与来自光源221的入射光束呈90度。在该第二实施方案中,光电管222测定由样品散射的光。光电管将所接收的光转化为电信号,然后经由线223传输到计算机控制器230,该控制器接收该信号作为数据输入。计算机控制器230经由信号线231还控制样品的移动,使得样品可以根据计算机指令按序移动到光源221和光电管222之间的位置
[0072] 将样品在预定温度下和任选在预定湿度下保持预定时间,以测试储存稳定性,例如通过沉积物形成来测定。该预定温度通常可以是大约20到大约80℃,该热例如通过烘箱来提供,其中样品储存在烘箱内或从烘箱通过。较高的温度往往增加了不稳定性的速率。当利用时,预定湿度正常是大约10%相对湿度到100%相对湿度。预定时间优选是至少大约1天。通常,样品在30天的周期内每天测试一次。如果需要,可以选择更长的测试时间,例如60天,90天,365天等。
[0073] 一般,这些样品初始是澄清和透明的。虽然它们可以是从例如浅琥珀色到深棕色的任何颜色,样品初始允许光从其中透射。沉降倾向于形成浑浊或絮状物,这增加了不透明性或样品的光散射。因此,用于测定储存稳定性的装置包括测定多少光可以从样品透射或被样品散射。在图2所示的系统中,在测试站220中使用光源221和光电管222来完成该测试工序。该样品移动到测试站220中的在光源221和光电管222之间的位置,并且光电管测定多少光从样品透过或被样品散射,将该测量值转化为电信号,以及通过线223将电信号传输到计算机控制器230。计算机控制器将该信号记录为数据,该数据被存储并如下所述作为数据的库的一部分被包括。或者,该计算机可以使用已知软件将透射率测量值转化为Saybolt色值或ASTM色值,以测定样品的储存稳定性,例如通过将该色值与样品的已知颜色范围比较。
[0074] 该计算机控制器优选还可以控制样品的移动和定位,使得它们可以单独测试。测试容器212例如可以安装到可移动的托架211上,该托架211将测试容器按序移动到在光源221和光电管222之间的位置,如图2所示。另外,光源221和光电管222可以移动。作为又一个备选方案,如下文所述,样品可以用机器臂抓住和单独移动。
[0075] 为了获得用于比较的基线读数,在将样品在预定温度和任选在预定湿度下保持预定时间的步骤之前,初始测试样品的储存稳定性,例如通过沉降或颜色测定。将该初始数据在计算机库中存储,以建立参考点,由该参考点可以评价后续的储存稳定性。优选地,刚好在采取储存稳定性测量之前,将样品搅拌,例如振动测试容器、将测试容器颠倒一次或多次、搅拌测试容器的内容物、或通过任何其它适合方式,以便至少暂时再悬浮任何沉积物,这些沉积物可以降落到测试容器的底部。该步骤获得了沉积物在样品上的更均匀的分布,因此更均匀的不透明性,使得光电管没有给出错误的读数。
[0076] 现在参考图3,任选地,可以将条形码313分配于各独立测试容器212和其中含有的样品。条形码313可以在各次测量时用标准条形码读出器325读出,以确保由沉积测量获得的数据对应于适当样品。这也有利于改变样品测量的顺序。
[0077] 现在参考图4,示意性示出了系统300,其中将一组测试容器312安装在持器315上。各测试容器312任选包括固定于其外表面的识别条形码313。将条形码读出器325定位,以便能够读出各测试容器312的各个条形码并且经由数据传输线326将条形码数据信号传输给计算机控制器330。条形码读出器325优选相对于持器315可移动,以便可定位成与所选的各测试容器312对准。
[0078] 机器人装置350包括至少一个具有握紧机构352的可移动臂351。机器人装置适于握紧各个测试容器312,并将测试容器移动到测试站320中的在光源321和光电管322之间的位置,使得它可以测量沉降。该机器臂还优选适于搅拌测试容器中的样品,例如在将测试容器312放置在测试位置之前,反复颠倒该测试容器。光电管获得了通过样品的光的测量值,并且通过数据传输线323将光透射数据传输到计算机控制器330。计算机控制器330可操作性地经由控制信号传输线331与机器人装置控制器连接,以选择性找回预定测试容器进行测量,然后将它们放回到持器315中的各自分配位置。
[0079] 在一种优选方法中,分配的沉降值编制程序到计算机控制器,用于进行“通过/失败”测定。每日进行储存稳定性测量,持续较长的测试时间,例如30天。在长期测试时间的过程中失败的那些样品用电子标记,使得它们不再测试。通过不再测试失败的样品,该系统可以更有效地操作,能量和时间仅仅花费在预期满足所需产品规格的样品上。
[0080] 或者,可以对许多样品进行粘度测试,以确定储存稳定性。例如,可以将叶轮(未示出)插入到测试容器312中,最初通过施加预定的功率和测量转数/分钟来旋转,以获得对比用的基线读数。接下来,在预定的时间间隔,再次通过施加相同的预定功率和测量转数/分钟来使叶轮旋转。当叶轮的转数/分钟高于或低于对照样品在预定时间的预定值,那么“通过/失败”测定可以输入到数据库
[0081] 含有润滑油组合物的许多容器还可以用于氧化稳定性测量,例如氧化消耗数据、沉积数据、粘度数据等分析。现在参考图5,示意性地示出了用于按序分析许多流体样品的抗氧化性能的系统。用于在许多测试容器的每一个中用氧化稳定性数据筛选上述组合物的该系统和方法的代表是Wollenberg等人在2003年10月31日提出、标题为“HIGHTHROUGHPUT SCREENING METHODS FOR LUBRICATING OILCOMPMOSITIONS”(Docket No.T-6298C;(538-62))的共同待审US专利申请序号No.10/699,508中公开的系统和方法,该申请与本申请具有共同的受让人,该申请的内容引入本文供参考。例如,参考图5,示意性示出了系统500,其中一组的测试容器512安装于持器515中。系统500适于容纳许多测试容器212(和样品)。各样品例如可以通过其测试容器在持器515内的有序定位来识别,或更优选通过用与之有关的识别标记来识别。例如,各测试容器512可以包括固定于其外表面的识别条形码513。条形码阅读器525定位在能够读出各测试容器512的各自条形码并由数据传输线526将条形码数据信号传输到计算机控制器以电子识别样品的位置。条形码阅读器525优选可响应计算机控制器530的信号相对于持器515可移动,以便可定位成与所选的各测试容器512对准。
[0082] 机器人装置550包括具有握紧机构552的可移动臂551。机器人装置适于根据计算机控制器530的选择指示握紧各个测试容器512并将测试容器移动到测试站520的位置,使得可以测定容器内的样品的抗氧化性能。计算机控制器530可操作性地经由控制信号传输线531与机器人装置的控制器连接,以选择性找回预定测试容器进行测量,然后将它们放回到它们在持器515内的各自分配位置。
[0083] 测试站520包括用于测试样品的氧化稳定性(即,抗氧化性)的装置。测试的氧化稳定性数据结果被转化为电信号或光信号,并且经由信号传输线523传输到计算机控制器530。用于氧化稳定性测试的各种装置是已知的,通常包括让样品接触氧环境,并在预定时间测量氧化对样品的影响。
[0084] 例如,在这里使用的一种氧化稳定性测试方法(称为润滑油氧化器测试方法)中,将油的样品称量到氧化器池中,例如玻璃池中。将玻璃搅拌器插入到池中,并将池密封。典型地,搅拌器以磁力方式联系于位于氧化器池外部的搅拌马达。在油样品以上的区域可以放置足够的适于吸收二氧化碳气体的固体材料,例如氢氧化,这些二氧化碳气体可能在测试润滑油的氧化过程中释放。任选地,可以将催化剂加入到润滑油中,以有助于加速氧化,并且选择催化剂,以模拟通常在内燃机中发现的金属离子的类型。
[0085] 然后将该池放入到保持在预定温度下,例如大约250 到大约400 ,优选大约300 到大约350 的温度下油浴中,再连接于氧供应装置。在搅拌器搅拌油样品的同时,将足量的氧进给该池。该测试进行到氧的量被样品消耗,报告样品运行的总时间(小时)。
一般,大规模操作通常每25g样品需要1L的氧。因此,较少量的样品成比例地需要较少体积的氧,并且是在本领域技术人员的能力范围内。如果需要,所消耗的当前氧的量的测量结果以及润滑油粘度可以按预定时间间隔记录到计算机数据库中,以便后来分析。在本测试的一个变型中,在按时间间隔将氧摄取量和润滑油粘度记录到计算机数据库的同时,测定在预定时间(例如大约10小时测试)后消耗的氧的量。适合的用于测量粘度的高通过量方法公开在EP 1158290,WO 99/18431,US 2003/0037601,US 6383898和WO 03/019150中。
[0086] 这里使用的另一氧化稳定性测试方法是测定其中测试油经受氧化并且例如在透明管上形成沉积层的温度的方法。在该方法中,透明玻璃管可以放入到金属加热块的内部,例如加热块内,以及在玻璃管的底部将小的空气软管连接于持器。接下来,适合的喷嘴(例如大约5ml注射器)和适合的软管(例如大约12英寸柔性胶管)填充油样品。
[0087] 在该空气软管以上的玻璃管上,将该胶管连接于持器,油通过该喷嘴平稳地引入到玻璃管内。在测试的持续时间中,空气迫使测试油通过加热块从玻璃管上升。控制空气流动和样品引入的速率,使得整个样品在预定时间,例如16小时的时间内注入。油的氧化逐渐在玻璃管的内壁上形成了深色沉积物。将加热块的温度控制在小的界限内,测试条件通常在例如大约230℃到大约330℃的温度范围内选择,并且测试可以在不同温度下进行,以确定在温度范围内的沉积物形成。在预定时间(例如,16小时)后,从测试装置内取出玻璃管,用适合的溶剂冲洗,根据在管内的沉积物暗度测定沉积物的量,暗度表示沉积物的量和氧化的量。该测量结果与一组预定标准管比较。
[0088] 虽然沉积物形成的测定可以通过目测试管,将它与标准的试管组比较,以及估计沉积物形成程度而人工地进行,但本方法是自动化的,优选使用光源和光电管。沉积物的量可以通过将光束从光源射向管和用光电管测定透过该管的光的量来测定。管的不透明度表示沉积物的量,进而,样品的氧化量。
[0089] 例如,参考图6,将Komatsu Hot Tube测试装置的试管624安放在光源621和光电管622之间。将光源的光束射向试管624,并用光电管622来测定,该光电管622测定透射光的量,将该读数转化为电信号,以及经由线623将该信号传输到计算机控制器630。计算机控制器630已经存储了标准试管组的光透过的值(或不透过率),并通过与标准组比较来评定试样的氧化值。该氧化评级分配给该试样(试样可以用条形码识别),该信息作为数据的库的组成部分存储。计算机控制器此后可以更改选择指示。完成计算机控制器630的各种功能的程序编制在本领域的技术人员的能力范围内。
[0090] 在这里使用的另一氧化稳定性测试方法中,上述各样品可以放置在氧化容器内,并在预定温度下保持预定时间。该氧化容器可以是适合于红外线透射的材料,例如硼硅酸盐玻璃。预定温度通常可以是大约100到大约200℃,优选大约140到大约180℃。预定时间可以变动至多大约40小时。另外,在金属氧化催化剂,例如金属离子比如铜、铅和铝的结合物的存在下以恒定的流速将空气鼓入到测试油中。该空气流速可以通过本领域的技术人员来测定(例如,13.9L/hr±0.5L/h已经用于200g测试油样品)。然后通过使用傅立叶变-1换红外分光计(例如,Bruker IFS 48红外装置)测量羰基峰在1710cm 下的红外吸收率-1
来测定氧化度。当氧化发生时,由于测试油的氧化在1710cm 下的吸收峰增加,因为生成了含羰基的官能团。该数据然后在计算机数据库中记录。US专利申请No.2002/0197731教导了用于测量红外吸收率的适合的高通过量方法。
[0091] 用于本发明的另一氧化稳定性测试方法采用差示扫描量热法。一般,差示扫描量热法是当加热测试油样品时测定它的氧化稳定性的技术。在该方法中,将该样品投入到适合容器内,例如10mL气密管形瓶内,并且通过使用加热源例如烘箱保持在预定温度,例如大约120到大约200℃。在整个实验过程中进行自动化计算机数据收集,其中记录表示温度、在样品和参考物之间的热流动和各个测量时间的各个数据点。因此,该测试的目的是测定在气密模型系统中油样品在预定温度下的热稳定性,以测定热释放。观察到放热的温度被称为氧化起始温度,是油的氧化稳定性的衡量标准。
[0092] 在用于本发明的氧化稳定性测试方法的可供选择的实施方案中(称为薄膜氧摄取测试(TFOUT)法,例如ASTM D 4742),将油样品与适量的燃油馏分样品、液体金属催化剂和水样品一起称量到TFOUT玻璃皿内。将样品投入到适合的容器,例如弹内,再在室温下充入预定量的氧,例如大约30psi到大约90psi。然后将该容器沉浸于保持在预定温度,例如120到大约200℃下油浴中,并且在预定速度,例如大约50rpm到大约140rpm下旋转。图表记录仪能够不断地监视氧压,当出现快速压降时,测试结束。记录从测试开始到快速压降的时间。如果该时间高于或低于预定值,该样品分配给通过/失败测定。
[0093] 如果需要,分配的氧化值编程到计算机控制器中用于“通过/失败”测定。分配的通过/失败值可以根据特定润滑剂应用的性能要求和预期的操作环境来选择。如果试样由于具有过高的氧化值而失败,该试样可以电子标记,可以消除与该样品组成相同的润滑油配制料的未来测试,不进一步测试其它性能特性。通过不再测试失败的样品,该系统可以更有效的运转,能量和时间仅仅花费在预期满足所需产品规格的样品上。
[0094] 如果需要,本发明的方法的结果可以从遥远的位置(即,与运行本发明的方法的系统不直接接触或至少不可视接触的位置)监控。遥远的位置例如可以是中央工艺控制系统或控制室,其作为这里使用的整个系统的一部分,监视和控制该系统以及记录所正在进行的测试的各个结果的输出。这样,可以与驻扎在系统的该位置的人员有很少的相互作用。适合的数据线是已知的,借此可以传输输出结果以及控制指令。
[0095] 许多含有润滑油组合物的容器还可以分析各自的抗磨性能,即,磨损稳定性。虽然磨损类型的分类包括、但不限于粘附磨损、磨蚀、疲劳和抛光,但以下通常是三个主要的磨损测试:极压磨损测试,流体动力磨损测试和腐蚀磨损测试。用于在许多测试容器的每一个中用抗磨数据筛选上述组合物的该系统和方法的代表是Wollenberg等人在2003年10月31日提出、标题为“HIGH THROUGHPUT SCREENINGMETHODS FOR LUBRICATING OIL COMPMOSITIONS”(Docket No.T-6298B;(538-61))的共同待审US专利申请序号No.10/699,509中公开的系统和方法,该申请与本申请具有共同的受让人,该申请的内容引入本文供参考。
[0096] 极压磨损测试与其中润滑油组合物例如已经从发动机中被压出,仅仅留下了已经化学结合于相互作用的发动机表面的测试组合物的抗磨添加剂的非流体薄膜的情况有关。例如,在内燃机的运行中当活塞达到上止点并承受燃料燃烧爆炸的力,而活塞有一片刻不处于滑动时,在活塞环和缸壁之间发生了极端磨损状况。
[0097] 流体动力学测试被设计来测试润滑油组合物防止在流体润滑薄膜保持在相互作用的表面之间的条件下磨损的能力。通常,当活塞在动程中处于滑动时,流体动力学润滑剂条件发生在内燃机的活塞环和缸壁之间。
[0098] 最后,腐蚀磨损测试设计来测试润滑油组合物防止相互作用的表面在腐蚀环境中磨损的能力。后者可以在内燃机中观察到,这是因为在所要燃烧的燃料或润滑油组合物中的组分的氧化所致,例如,在其中硫产生硫酸的情况下。
[0099] 现在参考图7和8,说明了本发明的用于按序分析在根据图1的库中存储的许多润滑油组合物的抗磨性能的方法和系统。增加与储存的润滑油组合物的每一种的抗磨性能有关的信息明显有利于选择能够在所需操作条件或法定条件下成功进行极压、液体动力学和腐蚀磨损稳定性测试的候选组合物。
[0100] 在710提供许多润滑油组合物(图7),机器人装置800(图8)适于通过将分别含有相应的样品识别条形码850的测试容器810选择性输送到测试站820而进行各个测试。机器人装置被设计成具有一个或多个各自配备握紧机构814的可移动的臂812,该握紧机构814根据计算机控制器816的指示与单个测试容器810结合。
[0101] 测试站820可以包括一次进行一个测试的单一测试装置,或优选,该测试站由同时操作的多个装置组装,使得各自根据控制器816的指示720(图7)进行相应测试。在多个装置的情况下,所测试的润滑油组合物能够在极压测试装置822、液体动力学测试装置834和腐蚀测试装置826之间分配,或多种相同的润滑油组合物可以独立地在上述测试装置的任何一个中测试。这些测试装置各自在所需的控制条件下操作,尤其包括对应于在现有或推荐的法定条件中规定的那些条件和对应于发动机的多个部件或整个运行的发动机的预定温度、负载和酸浓度。因此,例如,极压测试装置822可以这样来运转,使得所施加的负载以时间控制方式从例如大约200lbs.按序增加到大约300lbs.到大约400lbs.。可以控制液体动力学测试装置824,在与极端负载装置824中的负载增加相关的间隔相同或不同的间隔下,使负荷例如从大约50lbs.增加到大约100lbs.到大约150lbs。最后,腐蚀性元素,例如硫酸,可以按计算机控制的浓度输送到腐蚀测试装置826中,以再造对应于预定负载和酸浓度的所需腐蚀性环境,以确定润滑油组合物的腐蚀性磨损稳定性。应该理解的是,规定的负载和酸浓度条件不是与各个测试装置有关的能够可控产生并改变的唯一参数。
[0102] 当每一种润滑油组合物或其子集进行上述一个或多个测试时,如图7的730所示,计算机控制器816(图7)在740加工和输出相应的测试结果,它们各自被增加到库中。因此,与在库中存储的润滑油组合物的抗磨性能有关信息成为除了例如所分类的组合物的储存稳定性和氧化稳定性以外的另一件信息。
[0103] 已知有许多润滑剂和磨损测试机器或装置可进行上述测试。例如,如图9和10所示,测试销和V形槽块900和四球测试(Four-Ball Test)装置1000各自分别能够单独或结合进行极压、液体动力学和腐蚀磨损测试。例如,在图9的测试销结构中,两个V形槽块910能够可控地压向旋转的枢轴920,该枢轴920浸没在具有测试润滑油组合物的杯930中。因此,每一种润滑油组合物的流体动力学和极压测试可以通过可控增加的负载按序进行。腐蚀测试可以通过将测定浓度的氧化介质输送到枢轴而与前两个测试的每一个同时或分开进行。这种输送例如可以通过在枢轴的位置不停注入硫酸来实现。当然,当酸浓度增加时,磨损和/或磨损速率也会增加。
[0104] 如图10所示,四球测试构型1000这样来建造,其中底部的三个测试球1030设置在静止持器1040中,固定在原地,并且用润滑油组合物1020的一种覆盖。在将顶部的球1010放置在卡盘内并且使顶部的球1010附着于芯轴1050,如上所述,以计算机控制的方式施加负载。取决于正在进行液体动力学和极压测试的哪一个,有可能确定对应于从测试开始的磨痕直径的负载磨损指数或烧结点。
[0105] 如果需要,所获得的数据的结果能够从遥远位置(即,与运行本发明的方法的系统不直接接触或至少不可视接触的位置)监控。遥远的位置例如可以是中央工艺控制系统或控制室,其作为这里使用的整个系统的一部分,监视和控制该系统以及记录所正在进行的测试的各个结果的输出。这样,可以与驻扎在系统的该位置的人员有很少的相互作用。适合的数据线是已知的,借此可以传输输出结果以及控制指令。
[0106] 还有,关于润滑油添加剂或润滑油组合物的储存稳定性数据、氧化数据和抗磨数据能够存储在关系数据库中,以提供本发明的组合型润滑油组合物库。或者,该系统可以电连接于包括用于系统操作和控制的计算机微处理器的信号数据收集器,以便长期收集各个测试的数据,编辑组合型润滑油组合物库。该数据库能够用于发现所需产物流的最佳组合,当所需产物流根据市场因素改变时,能够是特别有用的。当产品要求改变时,可以选择适当的组合来制备所需产物。
[0107] 可以使用关系数据库软件来将具体的添加剂和润滑油组合物与由此获得的分析储存稳定性数据关联。许多可市购的关系数据库软件程序例如可以从Oracle、Tripos、MDL、Oxford Molecular(“ChemicalDesign”),IDBS(“Activity Base”),和其它软件销售商获得。
[0108] 关系数据库软件是一类优选的软件,用于管理在这里所述的方法过程中获得的数据。然而,可以采用能够产生润滑油添加剂和润滑油组合物的“内存映射图”并且将该信息与由储存稳定性测量获得的信息关联的任何软件。这类软件是本领域技术人员所公知的。
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