CN102947428A - 润滑油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有为低挥发性、低温流动性优异的特长、在从低温至高温的广泛领域可以长期间显现润滑性的润滑油基油及使用其的润滑油组合物。该润滑油基油包含二酯，所述二酯是使包含1，12-十二烷二醇的二醇成分和包含2-甲基戊酸或2-甲基戊酸和2-乙基己酸的羧酸成分进行反应而得到的。该二酯由R₂COOR₁OOCR₃表示，R₁为来自二醇成分的亚烷基，R₂及R₃为来自羧酸成分的烷基，含有R₂及R₃一起为C5的二酯45～100摩尔％。

Description

润滑油组合物

技术领域

本发明涉及具有为低挥发性且低温流动性优异的特长、在从低温至高温的广泛领域可以长期间显现润滑性的润滑油基油及使用其的润滑油组合物。

背景技术

润滑油基油，要求可以长期间稳定地发挥性能，即，低挥发性、优异的热·氧化稳定性、低温起动性(低温流动性)、高粘度指数(宽量程)。尤其是具有为低粘度、低挥发性这样的特长，说是最终的目标也不夸张。

伴随AV·OA设备的高性能化，对这些设备的旋转部中使用的小型主轴电动机而言，高速化、省电力化的要求强烈，因此，对在旋转支撑部中使用的轴承而言经常具有低扭矩化的要求。另外，在最近特别考虑作为移动设备的利用，要求也可以适用于各种环境(温度)的性能。在对轴承的扭矩产生影响的因素中，有轴承间隙、轴径等，但在尤其低温环境下润滑油的粘度成为一个大的主要因素。

润滑油一般而言处于越为低粘度越容易蒸发的倾向。润滑油由于蒸发等而减少时，得不到适当的油膜压力，旋转精度显著降低、被看作寿命，因此润滑油的蒸发特性为左右轴承的耐久性的重要的特性。因此，在流体动压轴承、多孔质含油轴承、动压型多孔质含油轴承等滑动轴承的润滑中，需要选择为低粘度而且即使在低温领域下也没有极端的粘度上升、蒸发特性比较优异的润滑油。而且，许多情况下，使用酯系的润滑油。

在酯油中，其它润滑油同样，随着变为低粘度，蒸发特性处于劣化的倾向。因此，为了降低轴承的扭矩，在仅选择与现行相比为低粘度的酯油中，损害蒸发特性，使轴承的耐久性降低。另外，即使在常温下为低粘度，也在低温区域中粘度急剧上升，或如果失去流动性，则与急剧的扭矩的上升、设备的停止有关。

特别是近年来接受硬盘的家电搭载得到发展、也多地设想在低温下使用的情况，为了确保稳定驱动而强烈要求低温领域下的低粘性。为了满足这些性质，提案有许多的润滑油基油，答现状为：虽然至某种程度的领域可以满足，但是不能满足作为最终的目标的低粘度低挥发性的领域。

与同时得到低粘度和低挥发性的相反的方面强，例如在同一结构中谋求低粘度化时，分子量降低，当然挥发性增大。作为解决这种缺点的手段使用低粘度而且蒸发特性比较优异的酯系的基油。

在专利文献1中，公开有将由碳数6～12且直链状的二元醇和碳数6～12的支链状的饱和一元脂肪酸得到的二酯作为基油而使用的润滑油组合物。

但是，上述的现有技术，通过适当地选择醇和脂肪酸，可以得到具有低粘度特性的润滑油，但在40℃粘度为10mm²/s以下的二酯中，伴随着低分子量化，蒸发量增多，同时由于分子量均匀因此蒸发几乎一齐产生，因此，有时以一定条件下为界线耐久性急剧下降。作为其原因，来自许多酯具有左右对称的化学结构。即，因为是单一组合物，因此其界限点明确，有时使蒸发引起的电动机的骤停不可回避。认为其是由于：在上述的以往技术特别适合的1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇和2-乙基己酸、3，3，5-三甲基戊酸的组合中，与分子量相比，支链碳结构成分的比例大，因此粘度指数小，特别在低温下形成高粘性，对惯例环境下的电动机的驱动性产生恶劣影响。另外，认为是由于当二酯中的支链结构的比例变大时蒸发性变大。

在专利文献2中，公开有如下的润滑油组合物和使用了该润滑油组合物的流体轴承单元：所述润滑油组合物以由碳数8的一元醇和碳数6的二元羧酸合成的酯为主要成分，含有为与主要成分不同的二酯、40℃下的运动粘度为10mm²/s以上、分子的总碳数为23～28的二酯1～5wt％。

在专利文献3中，记载有如下的润滑油基油：其含有碳数9以下的2元或3元羧酸和由碳数为3～25的亚烷基二醇单烷基醚等的1元二醇醚合成的二酯体或三酯体作为主要成分。

但是，这些中记载的润滑油或润滑油基油，不能说充分地满足为低粘度、为低挥发性这样的要求希望。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-69234号公报

专利文献2：特开2007-39496号公报

专利文献3：WO2007/116725号公报

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于，提供具有为低挥发性且低温流动性优异的特长、在从低温至高温的广泛领域可以长期间显现润滑性的润滑油基油及使用了其的润滑油组合物。

本发明涉及润滑油基油，其特征在于，含有选自由下述式(1)、(2)及(3)表示的组中的1种以上的二酯，在由式(1)、(2)及(3)表示的二酯中，与作为支链结构而存在的甲基及乙基有关的碳数的合计为总碳数的11％以下，且(1)、(2)及(3)的存在比率(摩尔比)在(1)∶(2)∶(3)＝45～100∶0～45∶0～12的范围。

(式中，C₃H₇及C₄H₉为正C₃H₇及正C₄H₉)

上述润滑油基油的由式(1)、(2)及(3)表示的二酯的合计，优选为基油的70wt％以上。

上述润滑油基油，优选含有40℃下的运动粘度小于9mm²/s、具有粘度指数100以上的新戊二醇骨架的多元醇酯即低粘度油30wt％以下，更优选低粘度油为由辛酸或癸酸与新戊二醇得到的多元醇酯。

另外，本发明涉及润滑油组合物，其特征在于，是使用上述的润滑油基油而得到的。

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式进行说明。

本发明的润滑油基油，含有选自由下述式(1)、(2)及(3)表示的组中的1种以上的二酯，且(1)、(2)及(3)的存在比率(摩尔比)在(1)∶(2)∶(3)＝45～100∶0～45∶0～12的范围。而且，在由式(1)、(2)及(3)表示的二酯中，与作为支链结构而存在的甲基及乙基有关的碳数的合计为总碳数的11％以下。该润滑油基油由于不过度地具有支链，因此粘度指数高，特别在低温领域中为低粘性。另外，低蒸发性优异。

本发明的润滑油基油，是通过1，12-十二烷二醇和选自2-甲基戊酸及2-乙基己酸中的1种或2种的酸的酯化反应而得到的，2-甲基戊酸为必须的，2-乙基己酸为任意的。

作为酸仅使用2-甲基戊酸时，生成由式(1)表示的二酯。仅使用2-乙基己酸时，生成由式(3)表示的二酯。作为酸使用2-甲基戊酸和2-乙基己酸的两者时，含有由式(1)～(3)表示的二酯的二酯作为混合物而生成。此时的各二酯的比例，根据2-甲基戊酸和2-乙基己酸的使用比例而变化。予以说明的是，分别制造由式(1)表示的二酯和由式(3)表示的二酯，如果将其进行混合则含有由式(1)和(3)表示的二酯的二酯作为混合物而得到。

在本发明的润滑油基油中，通过使由式(1)、(2)及(3)表示的二酯的存在比率为一定的范围，可以使低温下的粘性、蒸发性、低温流动性提高。用(1)∶(2)∶(3)表示由式(1)、(2)及(3)表示的二酯的存在比率时，为45～100∶0～45∶0～12，优选为40～85∶10～45∶1～15的范围。

但是，在本发明的润滑油基油中，有必要使支链的碳数的比例(以下，称为支链碳率)为一定以下。在此，所谓支链的碳数，由在式(1)、(2)及(3)中、作为侧链而表示的甲基及乙基的碳数的合计而计算。在此，所谓侧链，是指在式(1)、(2)及(3)中、在含有连接两末端的C₃H₇或C₄H₉的线状的碳链的主链上进行取代的烷基。例如，式(1)可理解为具有2个侧链的甲基的总碳数24的二酯，此时的支链碳率为2/24。与此相对，式(3)可理解为具有2个侧链的乙基的总碳数28的二酯，此时的支链碳率为4/28。式(2)可理解为具有侧链的甲基和乙基各1个的总碳数26的二酯，此时的支链碳率为3/28。混合物的情况的支链碳率作为它们的加权平均值而计算。因此，由此也限制式(3)表示的二酯的存在量。

在本发明的润滑油基油中，上述二酯的含量可为基油的50wt％以上，如果为70wt％以上，可以使润滑油的低温下的低粘性、低蒸发性充分地提高。作为与其它的基油成分混杂的方法，在利用合成的方法中，可列举使1，12-十二烷二醇以外的二醇混杂而进行酯化的方法，使2-甲基戊酸、2-乙基己酸以外的酸混杂而进行酯化的方法。在利用混合的方法中，可列举与酯、聚α-烯烃等现有的基油进行混合的方法。

其中，含有40℃下的运动粘度小于9mm²/s、具有粘度指数100以上的新戊二醇骨架的多元醇酯即低粘度油，在一边维持润滑油的低温下的低粘性、低蒸发性、一边可以进一步赋予低温流动性方面，是有利的。该低粘度油成分优选为新戊二醇与癸酸或辛酸的酯化物。而且，在含有该低粘度油的情况，优选为基油的30wt％以下。

由式(1)、(2)或(3)表示的二酯，通过将上述的酸成分和二醇成分按照常规方法、优选在氮气等的惰性气体氛围下、在酯化催化剂的存在下或无催化剂下利用加热搅拌等进行二酯化来调制。作为具体的方法，可列举一边在高温下除去由缩合反应生成的水、一边进行酯化的合成方法。在该反应中，可以为无催化剂，或者可以使用硫酸、对甲苯磺酸、四烷氧基钛酸酯等的催化剂，另外也可以并用甲苯、乙基苯、二甲苯等的脱水溶剂。进行酯化反应时，对于酸成分而言，相对于例如醇成分1摩尔，使用2.0摩尔以上、优选2.01～4.5摩尔。

本发明的润滑油基油，为液状润滑油及脂等的润滑油组合物的基油。本发明的润滑油组合物，是使用该基油、其中配合了用于使润滑油组合物的性能提高的成分而形成的，作为该成分，有公知的抗氧化剂、油性剂、防磨损剂、极压剂、金属钝化剂、防绣剂、粘度指数提高剂、降凝剂、消泡性等的添加剂、增稠剂。该添加剂可以适当配合1种以上。这些添加剂，相对于润滑油基油，优选添加0.01～10wt％、进一步优选0.03～5wt％。

在本发明的润滑油组合物为脂的情况下，其中使用的增稠剂没有特别限定，可以适当使用在通常的脂中使用的增稠剂。例如可列举金属皂、复合皂、脲、有机膨润土、二氧化硅等。脂中的增稠剂的含量通常3～30wt％是适合的。另外，在脂中可以适当配合一般配合的抗氧化剂、极压剂、防绣剂、金属腐食防止剂、油性剂、粘度指数提高剂、降凝剂、附着性提高剂等的添加剂的1种或2种以上。这些添加剂，通常相对于脂基油，优选添加0.01～10wt％、进一步优选0.03～5wt％。

使用了本发明的润滑油基油的润滑油组合物，以液压油、齿轮油、主轴油、轴承油等的工业用润滑剂为主、可以适用于动压轴承油、烧结含油轴承油、铰链油、机械油、滑动面油等的各种用途。作为脂，可以适用于轴承部(球、滚轴、针)、滑动部、齿轮部等的各种润滑部。特别是可以有利地适用于流体轴承单元、流体动压轴承单元、多孔质含油轴承单元及具备这些单元的主轴电动机。

以下示出优选使用本发明的润滑油组合物的实例。

1)流体轴承单元：为设置通过介于轴外周面和套筒内周面的间隙的润滑油的油膜压力而支撑旋转轴的轴承部、使用了本发明的润滑油组合物作为润滑剂的轴承单元。2)流体动压轴承单元：为在轴外周面和套筒内周面的任一者上设置动压发生沟、使用了本发明的润滑油组合物作为润滑剂的轴承单元。3)多孔质含油轴承单元：具有含浸了本发明的润滑油组合物的多孔质含油轴承的轴承单元。4)多孔质含油轴承：为含浸了本发明的润滑油组合物的轴承。作为该多孔质含油轴承，优选列举动压型多孔质含油轴承。5)主轴电动机：为具备上述的轴承单元的主轴电动机。

实施例

以下，列举实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述的实施例任何限定。

实施例1

在由500cc四口烧瓶、加热装置、搅拌装置、温度计、氮气通气管及氮气管线、迪安-斯塔克管、冷却管和冷却管线构成的反应装置中加入1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸185.81g，以作为催化剂的四(IV)(2-乙基-1-己氧基)钛酸酯为催化剂，在氮气氛围下于170℃搅拌48小时，反应至全酯化。在10Torr、170℃下蒸馏除去残留在反应油中的羧酸的大部分，其后使催化剂失活，中和残留在酯中的酸，通过吸附处理除去酯中的未反应物、杂质，得到二酯(d1)。就二酯组成的确定而言，由气相色谱法中的面积比算出摩尔比而使用。由式(1)表示的二酯为全体的99.3wt％。

实施例2

用与实施例1同样的方法，使用1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸91.97g及2-乙基己酸12.69g，将其进行酯化，得到二酯(d2)。二酯(d2)为由式(1)、(2)及(3)表示的二酯的混合物，式(1)、(2)及(3)的比(摩尔比)为(1)∶(2)∶(3)＝81.1∶17.9∶1.0，它们的合计为全体的99.0wt％。

实施例3

用与实施例2同样的方法，使用1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸89.39g及2-乙基己酸27.75g，得到二酯(d3)。二酯(d3)为(1)∶(2)∶(3)＝63.2∶32.6∶4.1，它们的合计为全体的99.3wt％。

实施例4

用与实施例2同样的方法，使用1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸78.06g及2-乙基己酸41.54g，得到二酯(d4)。二酯(d4)为(1)∶(2)∶(3)＝57.8∶36.5∶5.7，它们的合计为全体的99.3wt％。

实施例5

用与实施例2同样的方法，使用1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸75.00g及2-乙基己酸44.50g，得到二酯(d5)。二酯(d5)为(1)∶(2)∶(3)＝53.9∶39.1∶7.0，它们的合计为全体的99.3wt％。

实施例6

用与实施例2同样的方法，使用1，12-十二烷二醇80.93g、2-甲基戊酸71.70g及2-乙基己酸50.54g，得到二酯(d6)。二酯(d6)为(1)∶(2)∶(3)＝45.0∶44.1∶10.8，它们的合计为全体的99.3wt％。

实施例7

将由实施例4合成的二酯(d4)90wt％和新戊二醇的二酯(Hatco社制H2962：具有支链甲基、酯的支链碳率8.9％)10wt％进行混合，得到二酯(d7)。

实施例8

将由实施例4合成的二酯(d4)72.5wt％和H296227.5wt％进行混合，得到二酯(d8)。

比较例1

用与实施例1同样的方法，使用1，8-辛二醇和2-乙基己酸作为原料，将其进行酯化，得到二酯(d9)。

比较例2

用与实施例1同样的方法，使用2，4-二乙基-1，5-戊烷二醇和辛酸作为原料，将其进行酯化，得到二酯(d10)。

将由实施例及比较例得到的二酯(d1)～(d10)的组成及各种物性示于表1。

[表1]

在表1中，运动粘度为-10℃下的值。蒸发减量为将二酯在热天秤中、在氮气氛围中、在120℃下保持了8h后的重量减量(％)。

添加剂及简写符号

L57：烷基二苯基胺(BASF制イルガノツクスL57、抗氧化剂)

IR39：苯并三唑衍生物(BASF制イルガメツト、金属钝化剂)

OAS1200：琥珀酸亚胺(シエブロンケミカル制OAS1200、无灰系分散剂)

实施例11～14

将由实施例1、4、7、8得到的二酯(d1)、(d4)、(d7)、(d8)作为基油，配合L57 0.5wt％、IR39 0.03wt％、OAS1200 1.5wt％而形成润滑油组合物。

比较例3

将由比较例1得到的二酯(d9)作为基油，配合L57 0.5wt％、IR390.03wt％、OAS1200 1.5wt％而形成润滑油组合物。

对于上述的润滑油组合物，进行蒸发试验和以模拟在含油轴承中使用时的轴承扭矩为目的的-10℃下的旋转粘度的评价。

蒸发试验在100℃、6000小时的条件下实施。予以说明的是，蒸发试验为在ラボランスクリユ一管瓶#3(容积9ml)中放入试样2g来进行。n数设定为2，将其平均值作为蒸发减量而求出。将在100℃、6000小时的条件下蒸发减量为0.5％以下作为基准值。对于显示0.5％以上的蒸发减量的润滑油而言，作为知识见解在达到6000小时以上时，处于蒸发减量指数函数性地进行增加的倾向。

在含油轴承中使用时成为问题的旋转特性为低温扭矩。特别是-10℃时的旋转扭矩大时，对电池的负荷增加。因此，测定-10℃时的旋转粘度来模拟实际机械中的轴承扭矩。予以说明的是，根据电动机制造厂，具有-10℃的旋转粘度为100mPa·s以下的需求规格。因此，将基准值设定为100mPa·s以下。

测定设备使用アントンパ一ル制SVM-3000。

[表2]

对于润滑油组合物，实施了接近于实际情况的评价试验的结果示于表2。运动粘度为-10℃时的值。在任意的实施例中，显示蒸发减量低、满足基准值的0.5％以下的值。另外同时确认旋转特性也为基准值以下，可以得到至今存在折衷的关系、并存困难的低温-低扭矩和高温-低蒸发的润滑油组合物。

个别而言，实施例12的蒸发减量最少，旋转粘度也为基准值以下，但可以确认：添加了多元醇酯的实施例13、14也几乎不阻碍蒸发减量地优异。

予以说明的是，认为比较例3在现有基油中平衡最好，在许多小型电动机中采用。这次，开发了具有胜过被称为其最佳油的比较例3的性能的润滑油，可以说有助于小型电动机的高性能化(长寿命、省能)。

产业上的可利用性

本发明涉及的润滑油基油可以提供具有为低挥发性且低温流动性优异的特长、在从低温至高温的广泛领域可以长期间显现润滑性的润滑油组合物。特别是适用于与信息设备有关的小型主轴电动机用轴承时，不损害耐久性，可以实现低扭矩化(特别是低温驱动性)。

Claims (5)

1.一种润滑油基油，其特征在于，含有选自由下述式(1)、(2)及(3)表示的组中的1种以上的二酯，在由式(1)、(2)及(3)表示的二酯中，与作为支链结构而存在的甲基及乙基有关的碳数的合计为总碳数的11％以下，且(1)、(2)及(3)的存在比率(摩尔比)在(1)∶(2)∶(3)＝45～100∶0～45∶0～12的范围，

式中，C₃H₇及C₄H₉为正C₃H₇及正C₄H₉。

2.如权利要求1所述的润滑油基油，其特征在于，由式(1)、(2)及(3)表示的二酯的合计为基油的70wt％以上。

3.如权利要求1所述的润滑油基油，其特征在于，含有40℃下的运动粘度小于9mm²/s、粘度指数100以上的具有新戊二醇骨架的多元醇酯即低粘度油30wt％以下。

4.如权利要求3所述的润滑油基油，其中，低粘度油为由辛酸或癸酸和新戊二醇得到的多元醇酯。

5.一种润滑油组合物，其特征在于，其为使用权利要求1～4的任一项所述的润滑油基油而得到的。