基于天然油的潤滑脂組合物和制造這樣的組合物的工藝的制作方法
【專利說明】基于天然油的潤滑脂組合物和制造送樣的組合物的工藝
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請根據(jù)35U.S.C. § 119(e)的優(yōu)先權(quán)要求在此是對于W下美國臨時專利申請 進行的：2013年3月8日提交的美國序號61/774, 760;并且將該申請完全引入本文作為參 考。
【背景技術(shù)】
[0003] 運些年來，已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的潤滑脂（脂膏，grease)，其包括在相關(guān)性質(zhì)方 面廣泛變化的許多不同的配方。潤滑脂中發(fā)現(xiàn)的重要組分是增稠劑，其經(jīng)常是至少一種金 屬皂，并且潤滑脂配方方面的差異常常設(shè)及該成分。經(jīng)皂增稠的潤滑脂構(gòu)成了全世界的可 商購得到的潤滑脂迄今為止的重要部分。簡單皂基潤滑脂（simplesoapgrease)(其為長 鏈脂肪酸和中和劑的鹽）可能是目前使用的最主要類型的潤滑脂，其中12-徑基硬脂酸裡 是最常用的增稠劑。復(fù)合皂基潤滑脂（complexsoapgrease)(其通常包括有機酸混合物 的金屬鹽）也已經(jīng)被廣泛使用，特別是由于運樣類型的潤滑脂可具有的多種性質(zhì)優(yōu)點（即， 比它們的對應(yīng)的簡單皂基潤滑脂高至少20°C的滴點）。
[0004] 我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油和其衍生物作為增稠劑組分引入簡單 潤滑脂（simplegrease)和復(fù)合基潤滑脂（complexgrease)中提供了具有降低的加工時 間和改善的產(chǎn)率的潤滑脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個方面中，公開了潤滑脂組合物。所述潤滑脂組合物包括50-99重量％的潤 滑基礎(chǔ)油、和1-30重量％的增稠劑組分。所述增稠劑組分包括如下中的一種或多種：（i) 一 種或多種天然油衍生物，（ii) 一種或多種經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油和/或天然油衍生物， (iii) 一種或多種經(jīng)酷胺化的經(jīng)易位的天然油和/或天然油衍生物，（iv) -種或多種簇酸 和/或其衍生物，和（V) -種或多種金屬堿化合物。在一些實施方式中，所述一種或多種經(jīng) 氨化的經(jīng)易位的天然油和/或天然油衍生物包括基于經(jīng)氨化的經(jīng)易位的大豆油的蠟。所述 潤滑脂組合物可進一步包括1-15重量％的一種或多種任選的添加劑。
[0006] 在另一方面中，公開了用于制備簡單潤滑脂組合物的工藝。所述工藝包括：將 1-30重量％的增稠劑組分添加至50-99重量％的潤滑基礎(chǔ)油，所述增稠劑組分包括如下的 一種或多種：（i) 一種或多種天然油衍生物，（ii) 一種或多種經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油和/ 或天然油衍生物，（iii) 一種或多種經(jīng)酷胺化的經(jīng)易位的天然油和/或天然油衍生物，（iv) 一種或多種簇酸和/或其衍生物；和將該混合物加入至罐（壺，kettle)、混合器或等效器皿 (vessel)。然后將該混合物加熱至約140°F-200。F的溫度大約30-60分鐘，W使所述一 種或多種簇酸和/或其衍生物溶解在所述潤滑基礎(chǔ)油中。然后將一種或多種金屬堿化合物 W略微超過使所述一種或多種簇酸和/或其衍生物中和所需要的化學(xué)計量量的量加入至 該混合物。然后將該混合物保持在約190°F-約270°F的溫度下大約30-90分鐘W完成 該中和化及實現(xiàn)該混合物的顯著脫水。然后將該混合物加熱至約350°F-約430°F最多 達大約60分鐘。之后，將該混合物借助于引入另外量的所述潤滑基礎(chǔ)油和除去熱而冷卻，W產(chǎn)生所述潤滑脂組合物。任選地，可向所述潤滑脂組合物添加1-15重量％的一種或多種 添加劑。
[0007] 在另一方面中，公開了用于制備復(fù)合基潤滑脂組合物的工藝。所述工藝包括：將 1-30重量％的增稠劑組分添加至50-99重量％的潤滑基礎(chǔ)油，所述增稠劑組分包括如下的 一種或多種：（i) 一種或多種天然油衍生物，（ii) 一種或多種經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油和/ 或天然油衍生物，（iii) 一種或多種經(jīng)酷胺化的經(jīng)易位的天然油和/或天然油衍生物，（iv) 兩種或更多種簇酸和/或其衍生物；和將該混合物加入至罐、混合器或等效器皿。然后將該 混合物加熱至約140°F-20〇DF的溫度大約30-60分鐘，W使所述兩種或更多種簇酸和/ 或其衍生物溶解在所述潤滑基礎(chǔ)油中。然后將一種或多種金屬堿化合物W略微超過使所述 兩種或更多種簇酸和/或其衍生物中和所需要的化學(xué)計量量的量加入至該混合物。然后將 該混合物保持在約190°F-約270°F的溫度下大約30-90分鐘W完成該中和W及實現(xiàn)該 混合物的顯著脫水。然后將混合物加熱至約350°F-約430°F最多達大約60分鐘。之 后，將該混合物借助于引入另外量的所述潤滑基礎(chǔ)油和除去熱而冷卻，W產(chǎn)生所述潤滑脂 組合物。任選地，可向所述潤滑脂組合物添加1-15重量％的一種或多種添加劑。
【具體實施方式】
[0008] 本申請設(shè)及基于天然油的潤滑脂組合物和用于制造運樣的組合物的工藝。
[0009] 如本文中使用的，單數(shù)形式"（某）一個（種）（a，an)"和"該（所述）"包括復(fù)數(shù) 個指示物，除非上下文清楚地另有規(guī)定。例如，提及"（某）一個取代基"涵蓋單個取代基W 及兩個或更多個取代基，諸如此類。
[0010] 如本文中使用的，術(shù)語"例如"、"比如"、"諸如"、或者"包括"意圖介紹對更上位的 主題進行進一步闡明的實例。除非另有詳細說明，運些實例僅是作為用于理解本公開內(nèi)容 中所示的申請的輔助手段提供的，并且絕不意圖為限制性的。
[0011] 如本文中使用的，W下術(shù)語具有W下含義，除非清楚地有相反說明。理解，單數(shù)形 式的任何術(shù)語可包括其復(fù)數(shù)個對應(yīng)物和反過來也成立。
[0012] 如本文中使用的，術(shù)語"天然油"可指由植物或動物來源得到的油。術(shù)語"天然 油"包括天然油衍生物，除非另有說明。天然油的實例包括，但不限于，植物油、藻油（algae oil)、動物脂肪、妥爾油、運些油的衍生物、運些油中的任意油的組合等。植物油的代表性 的非限制性實例包括芥花油（低芥酸菜子油，canolaoil)、菜子油、挪子油、玉米油、棉子 油、橄攬油、棟桐油、花生油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花油、亞麻子油、棟桐仁油、桐油、麻 風(fēng)樹油、芥子油、亞麻莽油、新貴油、大麻油、海藻油（algaloil)、和藍麻油。動物脂肪的代 表性的非限制性實例包括豬油、牛脂、禽類脂肪、黃脂膏、和魚油。妥爾油是木漿制造的副產(chǎn) 物。在某些實施方式中，所述天然油可為經(jīng)煉制、漂白和/或除臭的。在一些實施方式中， 所述天然油可為部分地或者完全地氨化的。在一些實施方式中，所述天然油是單獨地或者 作為其混合物存在的。
[0013] 如本文中使用的，術(shù)語"天然油衍生物"可指使用本領(lǐng)域中已知的方法的任一種或 者組合由天然油得到的化合物或化合物的混合物。運樣的方法包括易位、皂化、醋基轉(zhuǎn)移、 醋化、醋交換、氨化（部分的或者完全的）、異構(gòu)化、酷胺化、氧化、和還原，單獨地或者W其 組合。天然油衍生物的代表性的非限制性實例包括天然油的膠（膠質(zhì)，gum)、憐脂、蠟（比 如非限制性實例諸如經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油蠟和經(jīng)酷胺化的經(jīng)氨化的經(jīng)易位的天然油 蠟）、皂腳、酸化的皂腳、饋出物或饋出物渺渣、脂肪酸和脂肪酸烷基醋（比如非限制性實例 諸如2-乙基己基醋）、其徑基取代變體。例如，天然油衍生物可為由天然油的甘油醋得到的 脂肪酸甲醋（"FAME")。在一些實施方式中，原料包括芥花或大豆油，作為非限制性實例， 經(jīng)煉制、漂白和除臭的大豆油（目P，R抓大豆油）。大豆油典型地包括約95%重量或更多的 (比如，99%重量或更多的）脂肪酸=甘油醋。大豆油的多元醇醋中的主要脂肪酸包括：飽 和脂肪酸，作為非限制性實例，棟桐酸（十六燒酸）和硬脂酸（十八燒酸）；和不飽和脂肪 酸，作為非限制性實例，油酸（9-十八碳締酸）、亞油酸巧，12-十八碳二締酸）、和亞麻酸 (9, 12, 15-十八碳=締酸）。在一個實施方式中，一種具體的天然油衍生物為經(jīng)氨化的藍麻 油，其為12-徑基硬脂酸的甘油醋。在一些實施方式中，藍麻油的氨化和皂化產(chǎn)生12-徑基 硬脂酸，然后使其與氨氧化裡或碳酸裡反應(yīng)W得到高性能潤滑脂。
[0014] 如本文中使用的，術(shù)語"易位"指的是原料在易位催化劑的存在下反應(yīng)W形成包 括新的締屬化合物的易位產(chǎn)物或者"經(jīng)易位的天然油"。易位可指交叉易位（也稱作共易 位）、自易位、開環(huán)易位、開環(huán)易位聚合（"ROMP")、閉環(huán)易位（"RCM")、和非環(huán)二締易位 ("ADMET")。作為非限制性實例，易位可指使天然油原料中存在的兩個甘油S醋在易位催 化劑的存在下反應(yīng)（自易位）（其中各甘油=醋具有不飽和碳-碳雙鍵），從而形成具有可 包括如下的一種或多種的醋和締控的新混合物的"天然油低聚物"：易位單體、易位二聚體、 易位=聚體、易位四聚體、易位五聚體、和更高階（order)易位低聚物（比如，易位六聚體）。 易位組合物、工藝、和產(chǎn)物的實例報道于如下中：R. L. Pederson, Commercial Applications of Ruthenium Metathesis Processes ;"Handbook of Metathesis";第2卷；R.比Grubbs Ed. ;Wil巧-VCH Weinheim, Germany ;2003;第491-510頁（ISBN No. 3-527-30616-1)。值 得注意的是，大豆油中的不飽和脂肪酸甘油醋的分子內(nèi)和分子間交叉易位兩者均導(dǎo)致長鏈 (比如C18或更高的）潛在二酸。
[0015] 如本文中使用的，術(shù)語"經(jīng)易位的天然油"指的是由如下形成的產(chǎn)物：天然油在易 位催化劑的存在下易位反應(yīng)W形成包括如下的一種或多種的醋和締控的混合物：易位單 體、易位二聚體、易位=聚體、易位四聚體、易位五聚體、和更高階易位低聚物（比如，易位 六聚體）。在某些實施方式中，經(jīng)易位的天然油已經(jīng)被部分地到完全地氨化，形成"經(jīng)氨化 的經(jīng)易位的天然油"。在某些實施方式中，經(jīng)易位的天然油由包括超過一種天然油來源的天 然油（比如，大豆油和棟桐油的混合物）的易位反應(yīng)形成。在另外的實施方式中，經(jīng)易位的 天然油由包括天然油和天然油衍生物的混合物的天然油的易位反應(yīng)形成。
[0016] 如本文中使用的，術(shù)語"滴點"、或"烙點"是可指潤滑脂開始烙融時的溫度的術(shù)語。 滴點可使用ASTM-D127-08或者Mettler Drop Point FP80系統(tǒng)（將其引入本文作為參考） 測量。
[0017] 如本文中使用的，術(shù)語"針頭刺入度（針入度，needlepenetration)"可指潤滑脂 組合物的相對硬度。針頭刺入度可使用ASTM-D1321-02a(將其引入本文作為參考）測量。 [001引如本文中使用的，術(shù)語"錐體刺入度（錐入度，conepenetration)"可指潤滑脂的 固態(tài)（solidity)的量度。刺入度是標準錐體在規(guī)定條件下下沉到潤滑脂中的深度（W十 分之一毫米計）。因此，越高的刺入度數(shù)值指示越軟的潤滑脂，因為錐體已經(jīng)更深地下沉到 樣品中。
[0019] 潤滑脂組合物
[0020] 潤滑脂組合物的要素通常分成立個部分：潤滑基礎(chǔ)油、增稠劑、和添加劑。通常，運 =個部分的作用是，基礎(chǔ)油執(zhí)行潤滑的主要作用，增稠劑將潤滑基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)化為半固體，和 添加劑賦予潤滑基礎(chǔ)油和/或增稠劑另外的功能性，諸如抗腐蝕性或者抗氧化性。
[0021] 澗滑基礎(chǔ)油
[0022] 所述潤滑脂組合物中采用的潤滑基礎(chǔ)油可為常規(guī)使用的潤滑油中的任意者，并 且優(yōu)選為礦物油、合成油、或者礦物油和合成油的共混物，或者在一些情況下，天然油和天 然油衍生物，均單獨地或者W其組合。在制備所述潤滑脂中使用的礦物潤滑油基礎(chǔ)原料 可為任何由鏈燒控族的（石蠟控族的，paraffinic)、環(huán)燒控族的和混合的基礎(chǔ)原油化ase crude)得到的常規(guī)地?zé)捴频幕A(chǔ)原料。所述潤滑基礎(chǔ)油可包括聚a-締控（PA0)和聚內(nèi) 締控（PI0)兩種類型的聚締控基礎(chǔ)原料。由煤或頁巖得到的具有潤滑用粘度的油也是有用 的。
[002引合成油的實例包括控油諸如聚合的和共聚的（互聚的，interpolymerized)締控 (比如，聚下締、聚丙締、丙締異下締共聚物）；聚（1-己締）、聚（1-辛締）、聚（1-癸締）、W 及其混合物；烷基-苯（比如，十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二（2-乙基己基）-苯）； 多聯(lián)苯（polyphenyl)(比如，聯(lián)苯、S聯(lián)苯、烷基化的多聯(lián)苯）；烷基化的二苯基酸和烷基化 的二苯基硫酸W及其衍生物、類似物和同系物。
[0024] 環(huán)氧燒控聚合物和共聚物W及其中末端徑基已經(jīng)通過醋化、和酸化而改性的其衍 生物構(gòu)成了可使用的另一類已知的合成潤滑油。通過如下對運些進行舉例說明：經(jīng)由環(huán)氧 乙燒或環(huán)氧丙烷的聚合制備的油，運些聚環(huán)氧燒控（聚氧亞烷基）聚合物的烷基和芳基酸 (比如，具