CN118139951A - 包含四氟环氧乙烷和六氟环氧丙烷的共聚物的润滑油脂 - Google Patents
包含四氟环氧乙烷和六氟环氧丙烷的共聚物的润滑油脂 Download PDFInfo
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Abstract
一种油脂包含全氟聚醚油共聚物以及与该共聚物混合的增稠剂。该共聚物包含约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元、约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元和约0摩尔％至约45摩尔％的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元。该共聚物具有在约120至约220的范围内的粘度指数。该共聚物具有小于约6的平均TFEO运行长度。一种形成油脂的方法包括将全氟聚醚油共聚物与增稠剂混合以形成该油脂。
Description
技术领域
本发明涉及润滑油脂，并且更具体地涉及含有四氟环氧乙烷和六氟环氧丙烷的共聚物以及增稠剂的润滑油脂。
背景技术
高性能全氟聚醚润滑剂的商业规模选择仅限于几种主要方法，这些方法使用六氟环氧丙烷(HFPO)单体在低温下的阴离子聚合或者四氟乙烯(TFE)或六氟丙烯(HFP)或两者的受控光氧化聚合。还实践了2,2,3,3-四氟氧杂环丁烷的部分氟化聚合物的制备及其进一步氟化，产生了–(CF2CF2CH2O)n–聚合物，该聚合物需要显著的进一步氟化才能制备–(CF2CF2CF2O)n–聚合物。
通过HFPO的阴离子聚合形成的商业油(聚–CF(CF3)CF2O–)(可以商品名KrytoxTM(The Chemours Company FC,LLC,Wilmington,DE)(PFPE-K)获得)在金属卤化物和氧化物的存在下具有优异的稳定性；然而，它们的粘度随着温度的变化而显著变化(低粘度指数)，并且它们具有相对较高的倾点。另外，相对粘稠的油的低分子量增加了它们的挥发性并且可能限制它们的一些应用。
通过光氧化聚合由TFE产生的含有–CF2CF2O–的四氟环氧乙烷(TFEO)单元并且可以商品名M和/>Z(Solvay Specialty Polymers,Milan,IT)获得的商业油比不含–CF2O–基团的其他商业全氟聚醚(PFPE)(诸如聚–(CF(CF3)CF2O)n–(KrytoxTMPFPE-K)或–(CF2CF2CF2O)n–(PFPE-D))具有更低的倾点和更高的粘度指数。通过光氧化聚合由HFP产生并且可以商品名/>Y(Solvay Specialty Polymers,Milan,IT)获得的含有–CF(CF3)CF2O–的单元的商业油还含有二氟甲酰基(–CF2O–)基团，这些基团使它们的稳定性与PFPE-K相比降低并且在路易斯酸；金属卤化物，诸如AlCl3；金属氧化物；或者金属，诸如铝或铁的存在下促进快速分解。
M和/>Z油中的端基主要是CF3O–基团，这些基团在金属卤化物和氧化物的存在下也使它们的稳定性与较长的CF3CF2O–、CF3CF2CF2O–和(CF3)2CFO–端基相比降低[参见例如Kasai,“Perfluoropolyethers:Intramolecular Disproportionation”,Macromolecules，第25卷，第6791-6799页(1992)]。因此，需要CF3O–端基的量减少的油来实现更高的稳定性。含有二氟甲酰基(–CF2O–)基团的油(诸如/>M、/>Z和Y油)在金属的存在下也具有较低的热氧化稳定性[参见例如Koch等人，“Thermo-Oxidative Behaviour of Perfluoropolyalkylethers”,Journal of SyntheticLubrication，第12卷，第191-204页(1995)]。另外，某些金属和金属氧化物(诸如氧化铝(Al2O3)和氧化钛(TiO2))对/>Y油的降解具有催化作用[Sianesi等人，“Perfluoropolyethers:Their Physical Properties and Behavior at High and LowTemperatures”,Wear，第18卷，第85-100页(1971)]。
标题为“Lubricating grease composition”并且于2011年11月29日授予Shimura等人的美国专利号8,067,344提出在氟化铯催化剂的存在下由HFPO或HFPO和TFEO两者的阴离子聚合得到全氟聚醚油。
MaCcone等人的标题为“Lubricating greases”并且于2005年4月7日公开的美国专利申请公开号2005/0075250除了提出在20℃下具有在某一值范围内的粘度的含有–CF(CF3)CF2O–单元的聚合物和含有–CF2CF2O–单元的聚合物以外，还提出了含有–CF(CF3)CF2O–单元和–CF2CF2O–单元的共聚物。
1964年9月25日发布的法国专利号1373014公开了包括含有HFPO和TFEO并且具有高TFEO含量的共聚物的氟碳聚醚。
需要惰性PFPE油的油脂，该油脂在宽温度范围内粘度变化相对较小、倾点低、挥发性低且热稳定性高。
发明内容
在一个示例性实施方案中，一种油脂包含全氟聚醚油共聚物以及与该共聚物混合的增稠剂。该共聚物包含约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元、约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元和约0摩尔％至约45摩尔％的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元。该共聚物具有在约120至约220的范围内的粘度指数。该共聚物具有小于约6的平均TFEO运行长度。
在另一个示例性实施方案中，一种形成油脂的方法包括将全氟聚醚油共聚物与增稠剂混合以形成该油脂。该共聚物包含约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元、约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元和约0摩尔％至约45摩尔％的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元。该共聚物具有在约120至约220的范围内的粘度指数。该共聚物具有小于约6的平均TFEO运行长度。
通过下面以举例的方式示出本发明原理的优选实施方案的更详细的描述，本发明的其他特征和优点将显而易见。
具体实施方式
提供了增稠剂和惰性PFPE油的示例性油脂，这些示例性油脂在宽温度范围内粘度变化相对较小、倾点低、挥发性低且热稳定性高。
在示例性实施方案中，PFPE油在宽温度范围内粘度变化相对较小、倾点低、挥发性低且热稳定性高。
在油脂中，PFPE油的低挥发性尤为重要，因为在操作条件下任何油损失都会增加油脂中增稠剂的相对量，从而可能改变油脂的物理特性。
在油脂中，与将油单独用作润滑剂而没有增稠剂相比，操作条件一般会使PFPE油的高热稳定性变得不那么重要，特别是对于低温下操作。
在示例性实施方案中，这些油脂比类似国际标准组织(ISO)等级的常规PFPE油的油脂具有更低的润滑滚珠轴承扭矩值并且/或者具有出色的耐候性。
在示例性实施方案中，这些油脂可用于恶劣条件，包括但不限于高温、极低压力和极低温度、需要低扭矩的应用、含有腐蚀性化学品和溶剂的环境以及/或者含有氧气或氯化物的环境。
所提供的PFPE油是四氟环氧乙烷(TFEO)和六氟环氧丙烷(HFPO)的共聚物，该共聚物具有高热稳定性和化学稳定性、低挥发性和改善的粘度变化(例如，较低的40℃/100℃粘度比和较高的粘度指数)。当比较在40℃下具有相似粘度(ISO粘度等级(VG))的聚合物时，含有20摩尔％-80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元的TFEO/HFPO共聚物比Y、–CF(CF3)CF2O-co-CF2O–润滑剂、聚HFPO KrytoxTM润滑剂和聚TFEO均聚物具有更低的倾点。
如本文所用，粘度指数(VI)是主题聚合物或共聚物油基于其在40℃和100℃下的运动粘度并由下式计算的不带单位的值：
其中U是主题油在40℃下的运动粘度，并且L和H分别是VI为0和VI为100，并且在100℃下具有与主题油相同的运动粘度的参考油在40℃下的运动粘度值，其中L和H的值是在ASTM D2270中找到的。
如本文所用，ISO粘度等级是指对应于以厘沲报告的油在40℃下的运动粘度的ISOVG。
如本文所用，倾点是指按照美国材料与试验协会(ASTM)D97标准试验方法，低于聚合物或共聚物失去从烧杯中倒出的能力时的温度。
如本文所用，稳定性是指在标准的10℃/min斜坡TGA试验中，在作为路易斯酸的2％氧化铝(中性α-Al2O3)的存在下观察到50％重量损失时的温度，温度越高表明稳定性越高。
如本文所用，挥发性是指在标准的10℃/min斜坡TGA试验中观察到的油从室温到300℃的重量损失％，质量损失越低表明挥发性越低。
如本文所用，平均TFEO运行长度是指共聚物中通过TFEO单体开环形成的连续–CF2CF2O–单元的平均数。
TFEO具有以下化学结构：
该化学结构成为共聚物中的–CF2CF2O–全氟亚烷基氧基单元。
HFPO具有以下化学结构：
该化学结构成为共聚物中的–CF(CF3)CF2O–全氟亚烷基氧基单元。
PFPE油共聚物含有无规分布的HFPO和TFEO重复单元。在示例性实施方案中，PFPE油共聚物具有以下化学式：
CF3(CF2)zO-[CF(CF3)CF2O]x(CF2CF2O)y-CF2R1(3)
其中R1为–F或–CF3，z为1-2，并且x和y独立地为0-30，诸如1-30、2-30、3-30、5-30、5-25、5-20、10-20或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，选择气体料流中单体的比率以改善和改变所得共聚物的润滑特性。在示例性实施方案中，共聚物具有约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元和约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地约20摩尔％至约75摩尔％的–CF2CF2O–单元和约25摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元。在示例性实施方案中，共聚物具有至少约20摩尔％的–CF2CF2O–单元、另选地至少约25摩尔％的–CF2CF2O–单元、另选地至少约30摩尔％的–CF2CF2O–单元、另选地至少约35摩尔％的–CF2CF2O–单元、另选地至少约40摩尔％的–CF2CF2O–单元或它们之间的任何值、范围或子范围。在示例性实施方案中，共聚物具有至少约20摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约25摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约30摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约35摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约40摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约45摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约50摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元、另选地至少约55摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元或它们之间的任何值、范围或子范围。
在一些实施方案中，共聚物组合地具有约55摩尔％或更多(诸如约60摩尔％或更多、约65摩尔％或更多、约70摩尔％或更多、约75摩尔％或更多、约80摩尔％或更多、约85摩尔％或更多、约90摩尔％或更多、约95摩尔％或更多、约99摩尔％或更多、基本上100摩尔％或它们之间的任何值、范围或子范围)的–CF2CF2O–单元和–CF(CF3)CF2O–单元。
共聚物还可包含至多约45摩尔％、另选地约5％至约45％、另选地约5％至约35％、另选地约5％至约25％、另选地约5％至约10％、另选地约10％至约40％、另选地至多约5％、另选地至多约10％、另选地至多约25％、另选地至多约35％或它们之间的任何值、范围或子范围的除–CF2CF2O–和–CF(CF3)CF2O–全氟亚烷基氧基单元以外的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元。在一些实施方案中，另外的全氟亚烷基氧基单元是(–CF2-CF2-CF2-O–)。在一些实施方案中，通过TFEO和任选地HFPO与2,2,3,3-四氟氧杂环丁烷的共聚引入(–CF2-CF2-CF2-O–)单元以制成含(–CH2-CF2-CF2-O–)的聚氟化醚，接着用元素氟进行氟化以形成含–CF2-CF2-CF2-O–的聚合物。
在示例性实施方案中，共聚物具有在约1,500道尔顿(Da)至约20,000Da、另选地约3,500Da至约13,000Da、另选地约2,500Da至约10,000Da的范围或它们之间的任何值、范围或子范围内的数均分子量(Mn)，如通过19F NMR所测定。
在示例性实施方案中，共聚物具有在约100至约220、另选地约120至约220、另选地约135至约200、另选地约100至约210、另选地约150至约220的范围、另选地约150至约200的范围或介于它们之间的任何值、范围或子范围内的粘度指数。
在示例性实施方案中，共聚物具有小于约6、另选地小于约5.5、另选地小于约5、另选地小于约4.5、另选地小于约4或它们之间的任何值、范围或子范围内的平均TFEO运行长度。较短的平均TFEO运行长度降低了共聚物在冷却时结晶的可能性。
在示例性实施方案中，共聚物具有约-20℃或更低、另选地约-30℃或更低、另选地约-40℃或更低、另选地约-50℃或更低或它们之间的任何值、范围或子范围的倾点。
在示例性实施方案中，共聚物的端基主要含有CF3CF2CF2O–和CF3CF2O–端基，从而避免通过TFE光氧化聚合制成的含–CF2CF2-O-单元的全氟聚醚典型的大量CF3O–端基，并且赋予润滑剂高稳定性和低挥发性。
在示例性实施方案中，约31摩尔％或更少、另选地约16摩尔％或更少、另选地约10摩尔％或更少、另选地约5摩尔％或更少或它们之间的任何值、范围或子范围的端基为CF3O-端基。在示例性实施方案中，约69摩尔％或更多、另选地约84摩尔％或更多、另选地约90摩尔％或更多、另选地约95摩尔％或更多或它们之间的任何值、范围或子范围的端基选自CF3CF2CF2O–、(CF3)2CFO–和CF3CF2O–端基。
在示例性实施方案中，共聚物的稳定性为约250℃或更高、另选地约250℃至约450℃、另选地约275℃或更高、另选地约300℃或更高、另选地约325℃或更高、另选地约350℃或更高、另选地约350℃至约450℃、另选地约375℃或更高或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，共聚物在有用温度范围内的挥发性为约5％或更低、另选地约1％至约5％、另选地约4％或更低、另选地约3％或更低、另选地约2％或更低、另选地约1％至约2％或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，共聚物的ISO粘度等级为约20或更大、另选地约20至约170、另选地约25或更大、另选地约25至约170、另选地约25至约110、另选地约50或更大、另选地约95或更大、另选地约95至约170或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，共聚物通过一种方法形成，该方法包括将含有TFEO和HFPO的气体料流进料到含有氟化溶剂、碱金属氟化物盐、聚(乙二醇)二烷基醚、短链全氟烷基聚醚酰基氟、全氟烷基酰基氟(诸如例如CF3C(O)F或CF3CF2C(O)F)或全氟烷基酮或其对应的醇盐(诸如例如CF3CF2O-、CF3CF2CF2O-、(CF3)2CFO-或CF3CF2CF2CF2O-)的反应器中以形成含酰基氟的聚合物。TFEO和HFPO可在气体料流中以相对量提供，使得共聚物包含本文公开的任何相对量的–CF2CF2O–单元和–CF(CF3)CF2O–单元。在聚合期间维持TFEO和HFPO比率相对恒定提供了一致的共聚物组成。为了减少CF3O–端基的百分比，可在聚合结束时增加HFPO的相对量。在一个示例性实施方案中，在聚合结束时将气体料流调节为含有至少4:1的HFPO:TFEO摩尔比，使得全氟烷基聚醚共聚物的端基的约5摩尔％或更少为CF3O–端基。该方法还包括后处理含酰基氟的聚合物以形成共聚物。
在示例性实施方案中，后处理包括用水或碱的水溶液水解含酰基氟的聚合物或含酰基氟的聚合物在氟化溶剂中的溶液，以形成全氟烷基聚醚羧酸或羧酸盐。适当的氟化溶剂可以包括但不限于部分氟化的醚，诸如例如全氟丁基甲基醚。后处理还包括加热蒸馏出氟化溶剂，加热可使聚醚羧酸或羧酸盐部分地或完全转化为具有–OCF2H、–OCF(CF3)H和/或–OCF＝CF2端基的聚醚。该方法还包括用元素氟处理全氟烷基聚醚羧酸或羧酸盐或者含有–OCF2H、–OCF(CF3)H和/或–OCF＝CF2端基的以上混合物，以获得全氟烷基聚醚共聚物。
在示例性实施方案中，反应器是高压釜。在示例性实施方案中，反应在约-35℃至约30℃、另选地约-25℃至约-15℃的范围或它们之间的任何值、范围或子范围内的温度下在约14小时至约18小时的时间段内发生。
在示例性实施方案中，水解用氢氧化钠水溶液进行以达到在约1至4范围内的pH。在示例性实施方案中，处理用25％的元素氟在约20℃至约150℃、另选地约25℃至约150℃、另选地约80℃至约150℃、另选地约20℃至约80℃、另选地约25℃至约80℃或它们之间的任何范围或子范围的逐步增加的温度下进行。
在一些实施方案中，所得PFPE油共聚物具有低挥发性，使得观察到5重量％损失时的温度为至少约200℃、另选地至少约250℃、另选地至少约300℃或它们之间的任何值、范围或子范围。在一些实施方案中，PFPE油共聚物具有低挥发性，使得观察到50重量％损失时的温度为至少约300℃、另选地至少约350℃、另选地至少约400℃或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，将所得PFPE油共聚物与一种或多种增稠剂组合以形成油脂。在一些实施方案中，PFPE油和增稠剂组合构成油脂的至少约95重量％，诸如至少约96重量％、至少约97重量％、至少约98重量％、至少约99重量％、至少约99.5重量％或它们之间的任何值、范围或子范围。
在示例性实施方案中，增稠剂呈化学惰性或基本上化学惰性的颗粒形式。在示例性实施方案中，增稠剂是聚四氟乙烯(PTFE)、滑石、二氧化硅(SiO2)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、粘土、石墨、表面处理的二氧化硅、氮化硼、碳酸钙或它们的组合。
在示例性实施方案中，油脂中增稠剂的量在约1重量％至约50重量％、另选地约1重量％至约35重量％、另选地约10重量％至约50重量％、另选地约15重量％至约35重量％、另选地约15重量％至约25重量％、另选地约20重量％至约22重量％的范围或它们之间的任何值、范围或子范围内。
在示例性实施方案中，以粉末形式添加增稠剂。在一些实施方案中，粉末是超细粉。在一些实施方案中，通过将油与增稠剂一起研磨来添加增稠剂。
在示例性实施方案中，增稠剂颗粒具有在约2m2/g至约35m2/g、另选地约7m2/g至约25m2/g、另选地约10m2/g至约20m2/g的范围或它们之间的任何值、范围或子范围内的表面积。
在示例性实施方案中，增稠剂颗粒具有在约30nm至约300nm、另选地约50nm至约250nm的范围或者它们之间的任何值、范围或子范围内的平均粒度。平均粒度是指平均一次粒度。当增稠剂是PTFE时，PTFE优选地具有至少约10,000Da、另选地约10,000Da至约10,000,000Da、另选地至少100,000Da、另选地至少1,000,000Da或它们之间的任何值、范围或子范围的数均分子量Mn，如基于PTFE上每106个CF2基团的端基总数(如通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱法所测定)所测定。
在一些实施方案中，油脂在-40℃下具有小于1500g-cm、另选地小于1100g-cm、另选地小于1000g-cm或它们之间的任何值、范围或子范围的起始扭矩。在一些实施方案中，油脂在-40℃下具有小于500g-cm、另选地小于450g-cm、另选地小于250g-cm或它们之间的任何值、范围或子范围的运行扭矩。
在一些实施方案中，油脂还包含一种或多种添加剂。在一些实施方案中，添加剂提供特定的益处或特性，诸如抗磨损或防锈。适当的添加剂可包括但不限于二硫化钼、亚硝酸钠、聚氟聚氧杂-烷基芳基磷酸酯、有机钼化合物或二硫化钨。
本文公开的油脂可具有在氧气环境中的不燃性和高稳定性、低蒸气压、化学惰性、高温稳定性、对许多化学品的不溶性、良好的润滑性和抗氧化性、承受高达约550℉(约288℃)的恒定温度和高达约800℉(约427℃)的间歇温度的能力以及/或者在极低温度下保持流体的能力，从而使它们可用于许多不同应用中的任一种，包括但不限于氧气服务中的阀门和O形环润滑、飞行器仪器轴承润滑、反应性化学环境中的密封润滑、寿命轴承密封(诸如在电动机中)、高温油脂应用、低温油脂应用、汽车应用、涡轮应用和/或航空航天应用。
实施例
本发明在以下实施例中加以说明，这些实施例不限制如权利要求中所描述的本发明的范围。
组合物
形成并测试三种发明实施例组合物。第一发明实施例(IE1)的油是约44摩尔％的HFPO和约56摩尔％的TFEO。第二发明实施例(IE2)的油是约34摩尔％的HFPO和约66摩尔％的TFEO。第三发明实施例(IE3)的油是约43摩尔％的HFPO和约57摩尔％的TFEO。
形成两种比较实施例组合物并进行测试以与发明实施例进行比较。第一比较实施例(CE1)的油是可商购获得的KrytoxTMVPF 1531油(The Chemours Company,Wilmington,DE)，它是一种HFPO的均聚物。第二比较实施例(CE2)的油是可商购获得的KrytoxTM143AA油(The Chemours Company FC,LLC)，它是一种基于PFPE的油。
在添加增稠剂之前测试这些油的粘度、挥发性和分子量。
对于每种油，通过将油与PTFE粉末一起研磨来制成含有79重量％的油和21重量％的作为增稠剂的PTFE粉末的油脂。PTFE粉末具有6.7μm的聚集体粒度D50和24.4m2/g的表面积(The Chemours Company,Wilmington,DE)。测试油脂的扭矩、磨损、渗透和分离。
测试方法
油运动粘度的测定
使用重力流U形玻璃管毛细管粘度计(ASTM D445-97)在40℃、100℃和-40℃的温度下测量运动粘度并以厘沲(cSt)报告。由所测量的粘度计算粘度指数。所得值在表1中示出。
挥发性的测定
为了测定挥发性，在空气或氮气气氛下以60mL/分钟的流速对测试油进行标准的10℃/分钟升温热重分析仪(TGA)测试。以0.50秒/点的速率收集重量和温度数据。将挥发性记录为观察到5重量％和50重量％损失时的温度。所得值在表1中示出。
分子量的测定
针对发明实施例的净油或通过用C6D6毛细管将油溶解在Freon-113中来获得19FNMR光谱(376.5MHz，Bruker Ascend 400)。
通过考虑到重复单元的重量和数目通过19F NMR由所有-CF2CF2O-(-90.0ppm至-91.5ppm，几个单峰，及-86.7ppm至-88.7ppm，AB-***)和-CF(CF3)CF2O-(-145ppm至-146.5ppm，多重峰)的积分按照端基数目来确定数均分子量(Mn)的值：CF3O-(-56.0ppm至-58.1ppm，单峰)、CF3CF2O-(CF3CF2O-，-89.3ppm和-89.5ppm，多个单峰)和CF3CF2CF2O-(CF3CF2CF2O-，-131.8ppm和-132.3ppm，单峰)。
比较实施例的数均分子量(Mn)值是商业产品的报告值。
所得值在表1中示出。
扭矩的测定
为了测定扭矩，按照ASTM D1478(ASTM International,West Conshohocken,PA)的方法对油脂进行低温滚珠轴承扭矩测试。将-40℃下的起始扭矩和运行扭矩记录在表2中。
磨损的测定
按照ASTM D2266的方法在75℃、1200rpm和40kgf的条件下持续60分钟测定每种油脂的平均4球磨痕。表2示出了每种油脂的两次运行的平均值。
渗透的测定
为了测定渗透，按照ASTM D1403的方法对润滑油脂进行油脂四分之一刻度锥渗透测试。0天、4天、7天、12天和13天后的所得油脂渗透距离在表2中示出。
分离的测定
为了测定油分离，按照ASTM D6184的方法对油脂进行油分离测试。该试验测量了油在静态条件下在升高的温度下通过钢丝锥30小时从油脂中的渗出，模拟了操作油损失。表2示出了如在99℃和204℃的温度下测量的重量损失百分比。
结果
发明实施例和比较实施例的油的某些特性在表1中示出。
表1：油特性
| 特性 | IE1 | IE2 | IE3 | CE1 | CE2 |
| 40℃下的粘度(cSt) | 100 | 97.7 | 33.4 | 101 | 33 |
| 100℃下的粘度(cSt) | 16.4 | 17.5 | 6.5 | 12.5 | 5.5 |
| -40℃下的粘度(cSt) | 74,394 | 35,813 | 14,031 | 186,984 | 41,040 |
| 粘度指数 | 178 | 197 | 152 | 117 | 102 |
| TGA 5％重量损失(℃) | 327 | 283 | 209 | 267 | 181 |
| TGA 50％重量损失(℃) | 389 | 413 | 307 | 297 | 257 |
| Mn(Da) | 6750 | 7266 | 3706 | 3960 | 2471 |
尽管IE1和IE3的油具有更相似的HFPO:TFEO比，但IE1和IE2的油具有更相似的分子量，使得粘度和挥发性彼此更相似。
发明油在40℃和100℃下具有与比较油相似的粘度并且通常比比较油具有更低的挥发性。发明油在-40℃下具有介于比较油的粘度之间的粘度。
发明实施例和比较实施例的油脂的某些特性在表2中示出。
表2：油脂特性
| 特性 | IE1 | IE2 | IE3 | CE1 | CE2 |
| 起始扭矩(g-cm) | 1048 | 870 | 708 | 3274 | 649 |
| 运行扭矩(g-cm) | 437 | 415 | 211 | 1327 | 244 |
| 4球磨痕(mm) | 0.78 | 0.87 | 0.79 | 0.70 | 0.61 |
| 第0天渗透(1/10mm) | 287 | 272 | 287 | 264 | 298 |
| 第4天渗透(1/10mm) | 279 | 272 | 294 | 257 | N/D |
| 第7天渗透(1/10mm) | 283 | 275 | 287 | 264 | N/D |
| 第12天渗透(1/10mm) | N/D | 272 | 294 | 268 | N/D |
| 第13天渗透(1/10mm) | 294 | 272 | 294 | N/D | N/D |
| 99℃下的油分离 | N/D | 5.1％ | 6.03％ | N/D | 6.32％ |
| 204℃下的油分离 | 12.48％ | 12.43％ | N/D | 10.94％ | N/D |
N/D＝未测定
表2表明本发明油脂具有良好的渗透和较低的油分离。
发明实施例的一个优点是在-40℃下测量的低温扭矩的降低，这是CE1的基于聚HFPO油的油脂无法实现的。而且，通过TGA证明的发明油脂的油组分的挥发性显著低于油脂诸如CE1的类似ISO级(40℃粘度)聚HFPO油组分的挥发性。此外，发明油脂的油组分的粘度指数显著高于油脂诸如CE1的类似ISO级(40℃粘度)聚HFPO油组分的粘度指数。这些特性扩展了油脂在低温和高温范围内的有用温度范围。
上述所有的参考文献均据此以引用方式并入本文。
虽然已经参考优选的实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其要素。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行多种修改以使特定情况或特定材料适合本发明的教导内容。因此，本发明旨在不限于公开为执行本发明的最佳预期方式的具体的实施方案，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方案。
Claims (20)
1.一种油脂，所述油脂包含：
全氟聚醚油共聚物，所述全氟聚醚油共聚物包含：
约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元；
约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元；以及
约0摩尔％至约45摩尔％的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元；
所述共聚物具有在约120至约220的范围内的粘度指数；并且
所述共聚物具有小于约6的平均TFEO运行长度；以及
与所述共聚物混合的增稠剂。
2.根据权利要求1所述的油脂，其中所述共聚物具有在约1,500Da至约20,000Da的范围内的数均分子量。
3.根据权利要求2所述的油脂，其中所述数均分子量在约3,500Da至约13,000Da的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元包含–CF2CF2CF2O–单元。
5.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述共聚物的ISO粘度等级高于约25。
6.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述粘度指数在约150至约220的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述平均TFEO运行长度小于约4.5。
8.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述共聚物具有约-20℃或更低的倾点。
9.根据权利要求8所述的油脂，其中所述倾点为约-50℃或更低。
10.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述增稠剂选自由聚四氟乙烯、滑石、二氧化硅、氟化乙烯丙烯、全氟烷氧基烷烃、粘土、石墨、表面处理的二氧化硅、氮化硼、碳酸钙以及它们的组合组成的组。
11.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述增稠剂以按所述油脂的重量计约1％至约50％范围内的量存在于所述油脂中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述增稠剂包含具有在约2m2/g至约35m2/g范围内的表面积的颗粒。
13.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述增稠剂包含具有在30nm至300nm范围内的平均粒度的颗粒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述油脂在-40℃下具有小于1100g-cm的起始扭矩。
15.根据前述权利要求中任一项所述的油脂，其中所述油脂在-40℃下具有小于450g-cm的运行扭矩。
16.一种形成油脂的方法，所述方法包括：
将全氟聚醚油共聚物与增稠剂混合以形成所述油脂，其中所述全氟聚醚油共聚物包含：
约20摩尔％至约80摩尔％的–CF2CF2O–单元；
约20摩尔％至约80摩尔％的–CF(CF3)CF2O–单元；以及
约0摩尔％至约45摩尔％的一种或多种另外的全氟亚烷基氧基单元；
所述共聚物具有在约120至约220的范围内的粘度指数；并且
所述共聚物具有小于约6的平均TFEO运行长度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述混合包括将所述全氟聚醚油共聚物与所述增稠剂一起研磨。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述增稠剂选自由聚四氟乙烯、滑石、二氧化硅、氟化乙烯丙烯、全氟烷氧基烷烃、粘土、石墨、表面处理的二氧化硅、氮化硼、碳酸钙以及它们的组合组成的组。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述油脂在-40℃下具有小于1100g-cm的起始扭矩。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述油脂在-40℃下具有小于450g-cm的运行扭矩。
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