КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
COMPOSITION OF LUBRICANT MATERIALS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции смазочных материалов, в частности к композиции смазочных материалов, пригодной для смазывания двигателей внутреннего сгорания с улучшенным снижением трения и расходом топлива.
Предшествующий уровень техники
Все более и более увеличивающиеся требования относительно выбросов и эффективности расхода топлива автомобилей предъявляют и к производителям двигателей, и к создателям смазочных материалов в обеспечении эффективных решений для улучшения экономии топлива.
Поиск оптимальных смазочных материалов с помощью основы с высокими эксплуатационными качествами и новых присадок представляет гибкое решение растущих требований.
Присадки, снижающие трение (которые также известны как модификаторы трения), являются важными компонентами смазочных материалов для сокращения расхода топлива, и такие различные присадки уже существуют в известном уровне техники.
Модификаторы трения могут быть разделены на две категории, то есть металлсодержащие модификаторы трения и беззольные (органические) модификаторы трения. Наиболее распространенными среди металлсодержащих модификаторов трения являются органические соединения молибдена. Типичные органические соединения молибдена включают дитиокарбамат молибдена (MoDTC), дитиофосфат молибдена (MoDTP), амины молибдена, алкоголяты молибдена и замещенные амиды (с гидрокси группой в заместителе) молибдена. WO-A-98/26030, WO-A-99/31113, WO-A-99/47629 и WO-A-99/66013 описывают применение трехъядерных соединений молибдена в композициях смазочных материалов.
Однако тенденция к применению беззольных композиций смазочных материалов привела к усилению стремления достичь низкого трения и улучшенного расхода топлива с беззольными модификаторами трения.
Беззольные (органические) модификаторы трения обычно включают эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, амиды жирных кислот, амины, полученные из жирных кислот, и органические дитиокарбаматы и дитиофосфаты.
Дальнейшие усовершенствования рабочих характеристик смазочных материалов были достигнуты с помощью синергетического поведения специфических комбинаций присадок смазочных материалов.
WO-A-99/50377 раскрывает композицию смазочных материалов, которая, как утверждается, имеет существенное увеличение в экономии расхода топлива из-за применения в композиции трехъядерных соединений молибдена в сочетании с маслорастворимыми дитиокарбаматами.
ЕР-А-104113 5 раскрывает применение сукцинимида в качестве дисперсанта в сочетании с диалкилдитиокарбаматами молибдена для улучшения сокращения трения дизельных двигателей.
US-B1-6562765 раскрывает композицию смазочных материалов, которая, как утверждается, имеет синергетическое действие между азотсодержащим оксимолибденовым комплексным дисперсантом и оксимолибденовым дитиокарбаматом, которая приводит к неожиданно низким коэффициентам трения.
ЕР-А-1367116, ЕР-А-0799883, ЕР-А-0747464, US-A-3933659 и ЕР-А-335701 раскрывают композиции смазочных материалов, включающие различные комбинации беззольных модификаторов трения.
WO-A-92/02602 описывает композиции смазочных материалов для двигателей внутреннего сгорания, которые включают смесь беззольных модификаторов трения, которые, как утверждается, имеют синергетический эффект в экономии расхода топлива.
Смесь, раскрытая в WO-A-92/02602, является комбинацией (а) амин/амид модификатор трения, получаемый взаимодействием одной или более кислот с одним или более полиаминами, и (b) сложный эфир/спирт модификатор трения, получаемый взаимодействием одной или более кислот с одним или более многоатомными спиртами.
US-A-5286394 раскрывает композицию смазочных материалов, снижающую трение, и способ снижения расхода топлива двигателя внутреннего сгорания.
Раскрытая композиция смазочных материалов включает основное количество масла, имеющего вязкость смазки и меньшее количество модифицирующего трение полярного и поверхностно-активного органического соединения, выбранного из длинного списка соединений, включающих моно- и высшие эфиры многоатомных спиртов и алифатических амидов. В качестве примеров таких соединений упомянуты глицерилмоноолеат и олеамид (то есть олеиламид).
Однако настоящие стратегии по отношению к сокращению трения масел для экономии топлива не достаточны для достижения постоянно увеличивающихся уровней экономии топлива, установленных Original Equipment Manufacturers (OEMs).
Например, молибденовые модификаторы трения обычно превосходят беззольные модификаторы трения в граничном режиме и задача состоит в том, чтобы приблизиться к подобным уровням модификации трения, применяя исключительно беззольные модификаторы трения.
Таким образом, учитывая увеличивающиеся требования экономии топлива двигателей, остается потребность дальнейшего улучшения сокращения трения и сокращения расхода топлива двигателей внутреннего сгорания, использующих композиции смазочных материалов с низкой зольностью.
Поэтому желательно дальнейшее улучшение рабочих характеристик известных беззольных модификаторов трения и известных комбинаций беззольных модификаторов трения, в особенности дальнейшее улучшение рабочих характеристик сокращения трения модификаторов трения на основе сложных эфиров многоатомных спиртов и комбинаций беззольных модификаторов трения на основе амидов жирных кислот и сложных эфиров многоатомных спиртов (например, комбинации олеиламида и глицерилмоноолеата), которые обычно применяются в известном уровне техники.
В настоящем изобретении была обнаружена композиция смазочных материалов, включающая беззольные модификаторы трения, которые удовлетворительно снижают трение и экономят топливо.
Соответственно, настоящее изобретение предлагает композицию смазочных материалов, включающую исходное масло, олеиламид и один или более эфиров.
"Эфир" в настоящем изобретении обозначает насыщенный или ненасыщенный углеводород, включающий одну или более эфирных связей и дополнительно включающий одну или более гидроксильных групп, соединение, не содержащее никаких дополнительных функциональных групп.
Выбор эфиров для применения в настоящем изобретении не ограничен. Однако указанные эфиры являются предпочтительно ациклическими эфирами.
Особенно предпочтительны эфиры, которые могут быть легко применены в настоящем изобретении, представляют собой соединения формулы I,
1
2
3
где R, R и R - каждый, независимо, выбран из водорода, алкильных групп с числом атомов углерода от 10 до 30, предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода, и ненасыщенных углеводородных групп с числом атомов углерода от 10 до 30, предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода.
1
2
3
Предпочтительными эфирами являются те, в которых R является алкилом или ненасыщенной углеводородной группой с числом атомов углерода от 10 до 30, более предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода, и R и R являются водородом.
1
2
3
1
3
Другие предпочтительные эфиры - это те, в которых R и R, независимо, являются алкилом или ненасыщенной углеводородной группой с числом атомов углерода от 10 до 30, более предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода, и R является водородом. Предпочтительные эфиры также включают те, в которых R и R являются алкилом или ненасыщенной углеводородной группой с числом атомов углерода от 10 до 30, более предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода, и R является водородом.
1
2
3
Предпочтительные эфиры также включают те, в которых R, R и R, каждый независимо, выбран из алкила или ненасыщенной углеводородной группы с числом атомов углерода от 10 до 30, более предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода.
В предпочтительном выполнении настоящего изобретения композиция смазочных материалов настоящего изобретения может включать смесь одного или более предпочтительных простых эфиров.
Примеры простых эфиров, которые могут быть успешно применены в настоящем изобретении, включают глицерилмоноолеил, глицерилдиолеил, глицерилтриолеил, глицерилмоностеарил, глицерилдистеарил, глицерилтристеарил и их смеси.
Предпочтительный эфир включает то, что доступно под торговым названием "ADEKA FM-618C", поставляемого Asahi Denka Kogyo Co. Ltd.
В предпочтительном выполнении настоящего изобретения, один или более эфиров присутствуют в количестве от 0,1 до 5 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 4 мас.% и наиболее предпочтительно от 1 до 1, мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
В предпочтительном выполнении настоящего изобретения олеиламид присутствует в количестве от 0,05 до 0,5 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 0,4 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,15 до 0,3 мас.%, от общей массы композиции смазочных материалов.
В предпочтительном выполнении настоящего изобретения композиция смазочных материалов настоящего изобретения, кроме того, включает один или более нитрилов.
Предпочтительные нитрилы, которые могут быть успешно применены в настоящем изобретении, являются насыщенными и ненасыщенными углеводородными соединениями, содержащими одну или более цианогрупп (-CN), которые предпочтительно не содержат никаких дополнительных функциональных групп заместителей.
Особенно предпочтительные нитрилы, которые могут быть успешно применены в настоящем изобретении, являются разветвленными или линейными, насыщенными или ненасыщенными алифатическими нитрилами.
Предпочтительными являются нитрилы, имеющие предпочтительно от 8 до 24 атомов углерода, более предпочтительно от 10 до 22 атомов углерода, и наиболее предпочтительно от 10 до 18 атомов углерода.
Особенно предпочтительными нитрилами являются насыщенные или ненасыщенные алифатические нитрилы, имеющие от 8 до 24 атомов углерода, более предпочтительно от 10 до 22 атомов углерода, и наиболее предпочтительно от 10 до 18 атомов углерода.
Примеры нитрилов, которые могут быть успешно применены в настоящем изобретении, включают нитрилы кокосовых жирных кислот, олеилнитрил, деканнитрил и твердые нитрилы.
16-22
Предпочтительные нитрилы, которые могут быть успешно применены в настоящем изобретении, включают то, что доступно под торговым названием "ARNEEL 12" (также известный под торговым названием "ARNEEL С") (нитрил кокосовой жирной кислоты, смесь С10, С12, С14 и С16 насыщенных нитрилов), поставляемого Akzo Nobel, то, что доступно под торговым названием "ARNEEL О" (олеилнитрил), поставляемого Akzo Nobel, и то, что доступно под торговым названием "ARNEEL 10D" (деканнитрил), "ARNEEL Т" (твердые нитрилы) и "ARNEEL М." (Снитрилы), поставляемого Akzo Nobel.
В предпочтительном выполнении настоящего изобретения один или более нитрилов присутствуют в количестве от 0,1 до 0,8 мас.%, более предпочтительно от 0,2 до 0,6 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,3 до 0,5 мас.%, от общей массы композиции смазочных материалов.
Общее количество исходного масла, включенное в композицию смазочных материалов настоящего изобретения, предпочтительно присутствует в диапазоне от 60 до 92 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 75 до 90 мас.%, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 75 до 88 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Нет никаких особых ограничений относительно исходного масла, применяемого в настоящем изобретении, и различные обычные известные минеральные масла и синтетические масла могут быть успешно применены.
Исходное масло, применяемое в настоящем изобретении, может успешно включать смеси одного или более минеральных масел и/или одного или более синтетических масел.
Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или кислотой минеральные смазочные материалы парафинового, нафтенового, или смешанного парафинового/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены процессами гидрирования и/или обеспарафинированием.
Нафтеновые исходные масла имеют низкий индекс вязкости (VI) (обычно 40-80) и низкую точку застывания. Такие исходные масла производят из сырья, богатого по нафтенам, и с низким содержанием восков и применяются главным образом в смазочных материалах, для которых важны цвет и цветостойкость, а VI и устойчивость к окислению имеют второстепенное значение.
Парафиновые исходные масла имеют более высокий VI (обычно >95) и высокую точку застывания. Указанные исходные масла производят из сырья, богатого парафинами, и применяют в смазочных материалах, для которых важны VI и устойчивость к окислению.
Исходные масла, полученные процессом Фишера-Тропша, могут быть успешно применены в качестве исходного масла в композиции смазочных материалов настоящего изобретения, например исходные масла, полученные процессом Фишера-Тропша, раскрытые в ЕР-А-776959, ЕР-А-668342, WO-A-97/21788, WO-00/15736, WO-00/14188, WO-00/14187, WO-00/14183, WO-00/14179, WO-00/08115, WO-99/41332, ЕР-А-1029029, WO-01/18156 и WO-01/57166.
Процессы синтеза позволяют молекулам быть построенными из более простых веществ или изменить их структуры, чтобы придать именно необходимые свойства.
Синтетические масла включают углеводородные масла, например олигомеры олефинов (PAOs), эфиры двухосновных кислот, эфиры многоатомных спиртов и депарфинизированный рафинат. Могут быть успешно применены синтетические масла, продаваемые Royal Dutch/Shell Group of Companies под называнием "XHVI" (торговая марка).
Предпочтительно исходное масло состоит из минерального масла и/или синтетического масла, которые содержат более 80 мас.% насыщенных соединений, предпочтительно более 90 мас.% в соответствии с определением по ASTM D2007.
Кроме того, предпочтительно, чтобы исходное масло содержало менее 1,0 мас.%, предпочтительно менее 0,1 мас.% серы в пересчете на элементарную серу и определяемой согласно ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.
Предпочтительно, индекс вязкости исходной жидкости составляет более 80, более предпочтительно более 120 в соответствии с измерением по ASTM D2270.
2
2
2
Предпочтительно кинематическая вязкость смазочных материалов находится в диапазоне от 2 до 80 мм/с при 100°С, более предпочтительно от 3 до 70 мм/с, наиболее предпочтительно от 4 до 50 мм/с.
Общее содержание фосфора в композиции смазочных материалов настоящего изобретения находится предпочтительно в диапазоне от 0,04 до 0,1 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 0,04 до 0,09 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,045 до 0,09 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Композиция смазочных материалов настоящего изобретения предпочтительно содержит не более 1,0 мас.% сульфатированной золы, более предпочтительно не более 0,75 мас.%, и наиболее предпочтительно не более 0,7 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Композиция смазочных материалов настоящего изобретения предпочтительно содержит серы не более 1,2 мас.%, более предпочтительно не более 0,8 мас.%, и наиболее предпочтительно не более 0,2 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Композиция смазочных материалов настоящего изобретения, кроме того, может содержать дополнительные присадки, например антиоксиданты, противоизносные присадки, детергенты, дисперсанты, модификаторы трения, присадки улучшающие индекс вязкости, присадки, снижающие точку застывания, ингибиторы коррозии, пеногасители и герметики или агенты для обеспечения совместимости с герметиками.
Антиоксиданты, которые могут быть успешно применены, включают выбранные из группы аминных антиоксидантов и/или фенольных антиоксидантов.
В предпочтительном выполнении указанные антиоксиданты присутствуют в количестве от 0,1 до 5,0 мас.%, более предпочтительно в количестве от 0,3 до 3,0 мас.%, и наиболее предпочтительно в количестве от 0,5 до 1,5 мас.% по отношению к полному весу композиции смазочных материалов.
Примеры аминных антиоксидантов, которые могут быть успешно применены, включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
Предпочтительные аминные антиоксиданты включают диалкилдифениламины, например p,p'-диоктил-дифениламин, p,p'-ди-α-метилбензил-дифениламин и N-p-бутилфенил-N-p'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, например моно-t-бутилдифениламин и моно-октилдифениламин, бис(диалкилфенил)амины, например ди(2,4-диэтилфенил)амин и ди(2-этил-4-нонилфенил)амин, алкилфенил-1 -нафтиламины, например октилфенил-1-нафтиламин и -nt-додецилфенил-1-нафтиламин, 1-нафтиламин, арилнафтиламины, например фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилфенил-2-нафтиламин и N-октилфенил-2-нафтиламин, фенилендиамины, например N,N'-диизопропил-p-фенилендиамин и N,N'-дифенил-p-фенилендиамин, и фенотиазины, например фенотиазин и 3,7-диоктилфенотиазин.
Предпочтительные аминные антиоксиданты включают то, что доступно под следующими торговыми названиями: "Sonoflex OD-3" (ex. Seiko Kagaku Co.), "Irganox L-57" (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (ex. Hodogaya Kagaku Co.).
Примеры фенольных антиоксидантов, которые могут быть успешно применены, включают эфиры С7-С9 разветвленных алкилов 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-бензолпропионовой кислоты, 2-t-бутилфенола, 2-t-бутил-4-метилфенола, 2-t-бутил-5-метилфенола, 2,4-ди-t-бутилфенола, 2,4-диметил-6-t-бутилфенола, 2-t-бутил-4-метокисфенола, 3-t-бутил-4-метоксифенола, 2,5-ди-t-бутилгидрохинона, 2,6-ди-t-бутил-4-алкилфенолов, например 2,6-ди-t-бутилфенола, 2,6-ди-t-бутил-4-метилфенола и 2,6-ди-t-бутил-4-этилфенола, 2,6-ди-t-бутил-4-алкоксифенолов, например 2,6-ди-t-бутил-4-метоксифенола и 2,6-ди-t-бутил-4-этоксифенола, 3,5-ди-t-бутил-4-гидроксибензилмеркаптооктилацетата, алкил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил) пропионатов, например n-октадецил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил) пропионата, n-бутил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил) пропионата и 2'-этилгексил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил) пропионата, 2,6-ди-t-бутил-α-диметиламино-р-крезола, 2,2'-метилен-бис(4-алкил-6-t-бутилфенола), например 2,2'-метиленбис(4-метил-6-t-бутилфенола, и 2,2-метиленбис(4-этил-6-t-бутилфенола) бисфенолов, например 4,4'-бутилиденбис(3-метил-6-t-бутилфенола), 4,4'-метиленбис(2,6-ди-t-бутилфенола), 4,4'-бис(2,6-ди-t-бутилфенола), 2,2-(ди-р-гидроксифенил)пропана, 2,2-бис(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропана, 4,4'-циклогексилиденбис(2,6-t-бутилфенола), гексаметиленгликоль-бис[3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионата], триэтиленгликольбис[3-(3-t-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионата], 2,2'-тио-[диэтил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионата], 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-t-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил}2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекана, 4,4'-тиобис(3-метил-6-t-бутилфенола) и 2,2'-тиобис(4,6-ди-t-бутилрезорцина), полифенолов, например тетракис [метилен-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метана, 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-t-бутилфенил)бутана, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксибензил)бензола, гликолевый эфир бис-[3,3'-бис(4'-гидрокси-3'-t-бутилфенил)масляной кислоты], 2-(3',5'-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)метил-4-(2'',4''-ди-t-бутил-3''-гидроксифенил)метил-6-t-бутилфенола и 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-t-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенола, и продуктов конденсации p-t-бутилфенол - формальдегид и t-бутилфенол - ацетальдегид.
Предпочтительные фенольные антиоксиданты включают то, что доступно под торговым названием "Irganox L-135" (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.), "Yoshinox SS" (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.), "Antage W-400" (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-500" (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-300" (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox L109" (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), "Tominox 917" (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.), "Irganox L115" (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), "Sumilizer GA80" (ex. Sumitomo Kagaku), "Antage RC" (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox L101" (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), "Yoshinox 930" (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.).
Композиция смазочных материалов настоящего изобретения может включать смеси одного или более фенольных антиоксидантов с одним или более аминными антиоксидантами. В предпочтительном выполнении композиция смазочных материалов может включать индивидуальный дитиофосфат цинка или комбинацию двух или более дитиофосфатов цинка в качестве противоизносной добавки, один или каждый дитиофосфат цинка выбирают из диалкил-, диарил- или алкиларил- дитиофосфатов цинка.
Дитиофосфаты цинка являются хорошо известной присадкой в известном уровне техники и могут быть удобно представлены общей формулой II;
2
5
где R к R могут быть одинаковыми или различными и каждый является первичной алкильнной группой, содержащей от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, вторичной алкильнной группой, содержащей от 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, арильной группой или арильной группой, замещенной алкильной группой, указанный алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно 3-18 атомов углерода.
2
5
2
5
Дитиофосфаты цинка, в которых R-R все отличаются друг от друга, могут быть применены индивидуально или в смеси с дитиофосфатом цинка, в котором R-R все одинаковые.
Предпочтительно, один или каждый дитиофосфат цинка, применяемый в настоящем изобретении, является диалкил дитиофосфатом цинка. Примеры подходящих коммерчески доступных дитиофосфатов цинка включают доступные в Lubrizol Corporation под торговым названием "Lz 1097" и "Lz 1395", доступные в Chevron Oronite под торговым названием "OLOA 267" и "OLOA 269R" и доступные в Afton Chemical под торговым названием "HITEC 7197"; дитиофосфаты цинка, например, доступные в Lubrizol Corporation под торговым названиями "Lz 677А", " Lz 1095" и "Lz 1371", доступные в Chevron Oronite под торговым названием "OLOA 262" и доступные в Afton Chemical под торговым названием "HITEC 7169"; и дитиофосфаты цинка, например, доступные в Lubrizol Corporation под торговыми названиями "Lz 1370" и "Lz 1373" и доступные в Chevron Oronite под торговым названием "OLOA 260".
Композиция смазочных материалов в соответствии с настоящим изобретением может в общем содержать от 0,4 до 1,0 мас.% дитиофосфата цинка по отношению от общей массы композиции смазочных материалов.
В композиции настоящего изобретения могут быть успешно применены дополнительные или альтернативные противоизносные присадки.
Обычные детергенты, которые могут применяться в смазочных материалах настоящего изобретения, включают один или более салицилатный и/или фенолятный, и/или сульфонатный детергент.
Однако, поскольку металлические органические и неорганические основные соли, которые используются в качестве детергентов, могут внести вклад в содержание сульфатированой золы композиции смазочных материалов, в предпочтительном выполнении настоящего изобретения количества таких присадок минимизированы.
Кроме того, для поддержания низкого содержания серы предпочтительны салицилатные детергенты.
Таким образом, в предпочтительном выполнении композиция смазочных материалов настоящего изобретения может включать один или более салицилатных детергентов.
Для поддержания общего содержания сульфатированой золы композиции смазочных материалов настоящего изобретения предпочтительно на уровне не более 1,0 мас.%, более предпочтительно на уровне не более 0,75 мас.%, и наиболее предпочтительно на уровне не более 0,7 мас.% по отношению к полному весу композиции смазочных материалов указанные детергенты предпочтительно применяют в количествах в диапазоне 0,05-12,5 мас.%, более предпочтительно от 1,0 до 9,0 мас.%, и наиболее предпочтительно от 2,0 до 5,0 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Кроме того, предпочтительно, чтобы указанные детергенты, независимо, имели величину TBN (полное число нейтрализации) в диапазоне от 10 до 500 мг КОН/г, более предпочтительно в диапазоне от 30 до 350 мг КОН/г, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 50 до 300 мг КОН/г, определяемую по ISO 3771.
Композиции смазочных материалов настоящего изобретения могут дополнительно содержать беззольные дисперсанты, которые вводят предпочтительно в количестве от 5 до 15 мас.%, от общей массы композиции смазочных материалов.
Примеры беззольных дисперсантов, которые могут быть применены, включают полиалкенильные сукцинимиды и полиалкенильные эфиры янтарной кислоты, раскрытые в японских патентах №№1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. Предпочтительные дисперсанты включают борированные сукцинимиды.
Примеры присадок, улучшающих индекс вязкости, которые могут быть успешно применены в композиции смазочных материалов настоящего изобретения, включают сополимеры бутадиена-стирол, звездчатые сополимеры изопрен-стирол и сополимер полиметакрилата и сополимеры этилен-пропилен. Такие присадки, улучшающие индекс вязкости, могут быть успешно применены в количестве от 1 до 20 мас.% от общей массы композиции смазочных материалов.
Полиметакрилаты могут быть успешно применены в композициях смазочных материалов настоящего изобретения в качестве эффективного средства снижения точки застывания.
Кроме того, в качестве ингибиторов коррозии могут быть успешно применены в композициях смазочных материалов настоящего изобретения соединения типа алкенилянтарной кислоты или ее сложноэфирные части, соединения на основе бензотриазола и тиодиазола.
В качестве пеногасителей могут быть успешно применены в композициях смазочных материалов настоящего изобретения соединения типа полисилоксанов, диметил полициклогексана и полиакрилатов.
Соединения, которые могут быть успешно применены в композициях смазочных материалов настоящего изобретения в качестве герметика или агентов для обеспечения совместимости с герметиками, включают, например, коммерчески доступные ароматические сложные эфиры.
Композиции смазочных материалов настоящего изобретения могут быть успешно получены смешением олеиламида, одного или более сложных эфиров и, при необходимости, одного или более нитрилов и/или дополнительных присадок, которые обычно присутствуют в композициях смазочных материалов, например, как ранее описано, с минеральным и/или синтетическим маслом.
В другом выполнении настоящего изобретения предложен способ смазывания двигателя внутренний сгорания, включающий применение композиции смазочных материалов, как это было описано выше.
Настоящее изобретение, кроме того, предлагает применение комбинации олеиламида, одного или более эфиров и, дополнительно, одного или более нитрилов в композиции смазочных материалов для улучшения экономии топлива и/или снижения трения.
Настоящее изобретение раскрыто ниже со ссылкой на следующие примеры, которые никоим образом не предназначены для ограничения объема притязаний настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Рецептуры
Таблица 1 представляет композиции, которые были тестированы.
Композиции Таблицы 1 включают обычные детергенты, дисперсанты, средства, снижающие точку застывания, модификатор вязкости, антиоксиданты и добавки дитиофосфата цинка, которые присутствуют в виде композиции присадок в разбавителе масла.
Исходные масла, применяемые в указанных композициях, являются смесями полиальфаолефиновых исходных масел (РАО-4, доступные в ВР Amoco под торговым названием "DURASYN 164", и РАО-5, доступные в Chevron Oronite под торговым названием "SYNFLUID 5") и сложноэфирным исходным маслом, доступным под торговым названием "PRIOLUBE 1976" в Uniqema.
Применяемый эфир является глицерилолеилом, доступным под торговым названием "ADEKA FM-618C" в Asahi Denka Kogyo Co. Ltd.
Применяемый олеиламид является тем, что доступно под торговым названием "UNISLIP 1757" в Uniqema.
Применяемый глицерилмоноолеил является тем, что доступно под торговым названием "RADIASURF 7149" в Oleon Chemicals.
Применяемый С12 нитрил является тем, что доступно под торговым названием "ARNEEL 12" в Akzo Nobel.
Все композиции, представленные в Таблице 1, являются маслами вязкости SAE 0W20.
Указанные композиции получают совместным смешиванием компонентов в одну стадию при температуре 70°С. Нагревание продолжают как минимум 30 минут для гарантированного полного смешивания, при котором раствор перемешивают лопастной мешалкой.
Таблица 1
Присадка (мас.%)
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Пеногаситель
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
Композиция присадок 1
13,6
13,6
13,6
13,6
13,6
13,6
13,6
Эфир
1,5
1,3
1,5
-
1,5
-
-
Олеиламид
0,2
0,2
0,2
0,2
-
0,2
-
Глицерилмоноолеил
-
-
-
1,5
-
-
-
С 12 Нитрил
-
-
0,5
-
-
-
0,5
РАО-4 Исходное масло
17,4
17,4
17,4
17,4
17,4
17,4
17,4
РАО-5 Исходное масло 1
57,3
56,8
56,8
57,3
57,5
58,8
58,5
Исходное масло на базе эфира
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
Сумма
100
100
100
100
100
100
100
Обычные композиции присадок содержат салицилат кальция в качестве детергента с TBN 165 мг КОН/г и 280 мг КОН/г, дисперсант, средство снижения точки застывания, модификатор вязкости, аминный и фенольный антиоксиданты, добавки дитиофосфата цинка и разбавитель масла.
Тест с применением тяговой минимашины (МТМ) тест
Измерения трения выполняют на тяговой минимашине, изготовленной PCS instruments. Испытание МТМ было описано R.I.Taylor, E.Nagatomi, N.R.Horswill, D.M.James in "A screener test for the fuel economy potential of engine lubricants", представленной на 13-ом международном Коллоквиуме по Трибологии, январь 2002.
Коэффициенты трения измеряют с помощью тяговой минимашины, применяя метод 'шарик-на-диске'.
В качестве шарика применяют полированный стальной шарик от шарикоподшипника 19,05 мм в диаметре. Диском является полированный стальной диск 46 мм в диаметре и 6 мм толщиной.
Шарик закрепляют концентрически на ведущем валу двигателя. Диск закрепляют концентрически на другом ведущем валу двигателя. Шарик прижимают к диску для создания точки контакта с минимальным вращением и наклоном. В точке контакта поддерживают 100% отношение скольжения к качению, регулируя поверхностную скорость шарика и диска.
Испытания проводят при давлении 1,25 ГПа (нагрузка 71Н) или 0,82 ГПа (нагрузка 20Н) с переменными температурами и средними поверхностными скоростями, приведенными в таблицах результатов.
Результаты и обсуждение
Композиции, представленные в Таблице 1, испытывают с помощью вышеупомянутого теста и результаты детализируют далее.
Испытание при высоких нагрузках/высокой температуре
Композиции примеров 1 и 2 и сравнительных примеров 1-3 проверяют МТМ тестом в условиях высокой нагрузки (1,25 ГПа) и высокой температуры (105°С и 125°С) при различных скоростях (1000, 500, 100 и 50 мм/с).
Измеренные коэффициенты трения приведены в Таблице 2.
Таблица 2
МТМ ТестУсловия
Сравнительный пример 1
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Температура. (°С)
Скорость (мм/с)
Коэффициент трения
125
1000
0,0386
0,0282
0,0272
0,0293
0,0722
125
500
0,0524
0,0365
0,0355
0,0395
0,0909
125
100
0,0811
0,0627
0,0620
0,0654
0,1106
125
50
0,0899
0,0706
0,0695
0,0726
0,1103
105
1000
0,0429
0,0295
0,0289
0,0305
0,0669
105
500
0,0552
0,0362
0,0352
0,0385
0,0842
105
100
0,0832
0,0624
0,0613
0,0648
0,1090
105
50
0,0920
0,0710
0,0700
0,0730
0,1119
Таблица 3 детализирует средний % сокращения трения для рецептур примеров 1 и 2 и сравнительных примеров 2 и 3 относительно средних коэффициентов трения, измеренных для рецептуры сравнительного примера 1 при средних скоростях (то есть 1000, 500, 100, 50 мм/с) в условиях высокой нагрузки.
Положительные значения в Таблице 3 указывают на улучшенное сокращение трения (то есть более низкие коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для рецептуры сравнительного примера 1, и отрицательные значения в Таблице 3 указывают худшее сокращение трения (то есть увеличенные коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для рецептуры сравнительного примера 1.
Таблица 3
Пример 1
Пример. 2
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Температура (°С)
Среднее снижение трения (%) 2
125
+25,4
+27,0
+21,8
-54,9
105
+28,4
+29,8
+25,5
-40,3
2 Относительные средние коэффициенты трения, измеренные для рецептуры сравнительного примера 1.
Таблица 4 детализирует средний % сокращения трения для композиций примеров 1 и 2 и сравнительных примеров 2 и 3 относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера 1 при высоких температурах (то есть 125°С и 105°С) в условиях высоких нагрузок.
Положительные значения в Таблице 4 указывают на улучшенное сокращение трения (то есть более низкие коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера 1, и отрицательные значения в Таблице 4 указывают худшее сокращение трения (то есть увеличенные коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера 1.
Таблица 4
Пример 1
Пример 12
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Скорость (мм/с)
Среднее снижение трения (%) 3
1000
+29,1
+31,1
+26,5
-71,5
500
+32,4
+34,2
+27,4
-63,0
100
+23,8
+24,9
+20,7
-33,7
50
+22,1
+23,3
+19,9
-22,2
3 Относительные средние коэффициенты трения, измеренные для композиции сравнительного примера 1.
Из Таблиц 3 и 4 очевидно, что комбинации олеиламид/эфир примеров 1 и 2 дают синергическое сокращение трения.
Улучшение сокращения трения эфира после дополнения олеиламида составляет от 3 до 7%, в зависимости от условий.
Результаты Таблицы 4 представлены графически на чертеже. Из чертежа очевидно, что в то время как можно было ожидать из результатов сравнительных примеров 2 и 3, что использование олеиламида в сочетании с эфиром приведет к худшему сокращению трения, чем в сравнительном примере 2, примеры 1 и 2 демонстрируют, что не только нет никакого ухудшения в сокращении трения с такой комбинацией, но также есть дальнейшее улучшение сокращения трения с такой комбинацией.
Тест при низкой нагрузке и температуре
Композиции примеров 1 и 3 и сравнительных примеров 1 и 4 проверяют МТМ тестом при низкой нагрузке (0,82 ГПа) и низкой температуре (105°С, 70°С и 45°С) при различных низких скоростях (500, 100, 50 и 10 мм/с).
Измеренные коэффициенты трения представлены в Таблице 5.
Таблица 5
МТМ ТестУсловия
Сравнительный пример 1
Пример 1
Пример 3
Сравнительный пример 4
Температура. (°С)
Скорость (мм/с)
Коэффициент трения
105
500
0,0475
0,0259
0,0264
0,1055
105
100
0,0833
0,0634
0,0622
0,1266
105
50
0,0939
0,0754
0,0734
0,1286
105
10
0,0990
0,0800
0,0777
0,1299
70
500
0,0383
0,0279
0,0272
0,0766
70
100
0,0693
0,0519
0,0492
0,1192
70
50
0,0816
0,0677
0,0645
0,1245
70
10
0,0979
0,0871
0,0824
0,1294
45
500
0,0383
0,0344
0,0333
0,0528
45
100
0,0598
0,0433
0,0415
0,1019
45
50
0,0721
0,0563
0,0533
0,1155
45
10
0,0944
0,0856
0,0806
0,1275
Таблица 6 детализирует средний % сокращения трения для композиций примеров 1 и 3 и сравнительного примера 4 относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиций сравнительного примера 1 при низких скоростях (то есть 500, 100, 50, 10 мм/с), при низких нагрузках.
Положительные значения в Таблице 6 указывают на улучшенное сокращение трения (то есть более низкие коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера 1, и отрицательные значения в Таблице 6 указывают худшее сокращение трения (то есть увеличенные коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера 1.
Таблица 6
Пример 1
Пример 3
Сравнительный пример. 4
Температура (°С)
Среднее снижение трения (%) 4
105
+27,1
+28,3
-60,6
70
+20,1
+23,7
-64,2
45
+17,3
+21,1
-50,9
4 Относительные средние коэффициенты трения, измеренные для композиции сравнительного примера 1.
Таблица 7 деталей детализирует средний % сокращения трения для композиций примеров 1 и 3 и сравнительного примера 4 относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиций сравнительного примера 1 при низких температурах (то есть 105°С, 70°С, 45°С), при низких нагрузках.
Положительные значения в Таблице 7 указывают на улучшенное сокращение трения (то есть более низкие коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для рецептуры сравнительного примера 1, и отрицательные значения в Таблице 7 указывают худшее сокращение трения (то есть увеличенные коэффициенты трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции сравнительного примера.
Таблица 7
Пример 1
Пример 3
Сравнительный пример 4
Скорость (мм/с)
Среднее снижение трения (%) 5
500
+27,6
+28,8
-86,7
100
+25,5
+28,3
-64,8
50
+19,6
+23,0
-49,9
10
+13,2
+17,3
-32,8
5 Относительные средние коэффициенты трения, измеренные для композиции сравнительного примера 1.
Из Таблиц 6 и 7 очевидно, что комбинации олеиламид/эфир/нитрил примера 3 демонстрируют синергетическое снижение трения при низких нагрузках.