МОТОРНОЕ МАСЛО
ENGINE OIL

Изобретение относится к составам моторных масел, а именно моторных масел с противоизносными-противозадирными присадками.
Известны моторные масла, в которые для предотвращения потерь на трение и уменьшения износа двигателя, обусловленных пониженной вязкостью масла, внесена присадка в виде диалкилдитиофосфата цинка (ZnDTP) или дисульфидные соединения [RU 2469076; US 7074745], что обеспечивает маслу высокие противоизносные и противозадирные свойства.
Недостатком моторного масла с присадкой ZnDTP является неустойчивость присадки, разлагающейся с образованием кислотного материала.
Известны моторные масла с присадками из серосодержащих соединений, которые получают взаимодействием норборнена, эндо- или экзодициклопентадиена с элементарной серой в присутствии 0,5-2,0% от массы указанных соединений катализатора - N(диметиламинометилен)-бензотриазола и процесс проводят при 125-130°C [RU №2177477].
К недостаткам его относится специфичность и большая себестоимость реагентов и катализатора. Такие же недостатки присущи моторным маслам со фторсодержащими присадками [JP 259482; RU 449925; US 4203856, 6734320].
Известно моторное масло с присадкой, представляющей собой 4-неопентил-5-третбутил-1,2-дитиоциклопентен-3-тион, полученный взаимодействием тримеров изобутилена с серой (ЛЗ-ТИБ-6, ТУ38120-70).
Данная присадка обладает в основном противозадирными свойствами и не является противоизносной.
Наиболее близкими аналогами предлагаемого моторного масла являются:
- моторные масла с противоизносными присадками на основе производных алкилфенолов (ЦИАТИМ-339, ГОСТ 83-77), полученных взаимодействием алкилфенолов с хлоридами серы и дальнейшим омылением гидроокисью бария;
- моторные масла с присадками из производных диэфиров дитиофосфорных кислот (ДФ-11, ОСТ 38129-73), которые представляют собой 50 мас. % раствор в масле диалкилдитиофосфата цинка, полученного на основе изобутилового и 2-этилгексилового спиртов;
- моторное масло с присадкой, представляющей собой диалкилфенилдитиофосфат цинка в минеральном масле (ВНИИНП-354), который улучшает антиокислительные, противоизносные, антикоррозионные свойства смазочных масел.
k
При малых предельных напряжениях сдвига P, характеризующего прочность пространственной структуры при использовании какой-либо из присадок, являющихся ближайшими аналогами (ДФ-11, ЦИАТИМ-339, ВНИИНП-354), наблюдается (таблица 1) течение с наибольшей вязкостью, коагуляционная структура быстро разрушается и не успевает вновь восстановиться даже при медленном течении согласно модели Шведова-Бингама [Rheology, Theory and Applications, F.R. Eirich. Ed, New York, 1962].
Коагуляционная структура системы масло-присадка представляет эмульсию II рода с присущими ей пространственной сеткой и механическими свойствами. Эти свойства у указанных выше моторных масел обеспечивают лишь невысокие структурно-механические показатели, что снижает эффективность применения масел с указанными присадками.
Задачей данного изобретения является повышение противоизносно-противозадирной эффективности масла.
Поставленная задача решается тем, что моторное масло включает, наряду с базовым маслом, в качестве присадки или одной из присадок, 1,3-ди-(пиперидинометилен)-2-тион-имидазолидин с принятым и используемым далее названием «ОЗОНИН-108» и структурной формулой
в концентрации от 0,5 мас. % до 0,75 мас. %.
В качестве базового масла в настоящей композиции может быть использовано любое серийно выпускаемое моторное масло.
Указанное соединение описано в авторском свидетельстве №834013, оно является производным 2-имидазолидин-тиона и представляет собой кристаллический порошок белого цвета, способный растворяться в маслах, бензине, бензоле, толуоле. В основе технологии получения ОЗОНИНА-108 лежит синтетический метод, но широко используется также и метод получения солей четвертичных аммониевых оснований из кислот природных жиров.
В каждую молекулы предлагаемой присадки входит по одному атому серы, что обеспечивает маслу противоизносные и противозадирные свойства. Наличие в каждой молекуле присадки лишь одного атома серы исключает повышенную коррозию металлов, имеющую место, например, при использовании в качестве присадок полисульфидных соединений, имеющих в каждой молекуле по несколько атомов серы, соединенных в цепочку. В масле по патенту RU 2469076, например, для уменьшения вредного воздействия присадок, содержащих по несколько атомов серы в молекуле, ограничивают количество таких присадок в масле.
2
Присадка предлагаемого масла содержит группы -СН-, которые регулируют трение благодаря контактному взаимодействию радикалов с активными центрами структурированных систем, а также мозаичному взаимодействию адсорбционных слоев присадок, которые являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), повышающими реологические свойства системы масло-присадка [Урьев Н.Б. Физико-химическая механика и технологии дисперсных систем, М, «Знание», 1975]. Влияние различных по химической природе и строению радикалов на структурно-реологические свойства системы позволяет как ускорить, так и замедлить структурообразование. В данном случае возникновение структурно-механического барьера по Ребиндеру П.А [Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. - В сб.: «Физико-химическая механика дисперсных структур». М., «Наука», 1966] связано с тем, что адсорбционные слои ПАВ могут образовывать двухмерные кристаллоподобные структуры, обладающие упругостью и механической прочностью на сдвиг.
Присадку ОЗОНИН-108 можно рассматривать как короткоцепочечное ПАВ с двумя радикалами
способными образовывать адсорбционные слои на границе раздела масло-ОЗОНИН-108, и этим можно объяснить возрастание упруговязкопластичных свойств данной присадки. При этом степень дисперсности и форма молекул ОЗОНИНА-108, а также сохранение тонких жидких прослоек воды между агрегатами ПАВ при их адсорбции оказывают пластифицирующее действие.
Структурно-механические свойства присадки определяются силами взаимодействия ее частей, и оптимизацию баланса этих сил (электростатических, Ван-дер-Вальса) производят варьированием содержания присадки в масле.
Для исследования структурно-реологических свойств предлагаемого моторного масла проводили серию экспериментов на ротационном вискозиметре Reotest-2 и четырехшариковой машине трения.
В таблице 1 приводятся характеристики различных масел с товарными присадками и с предлагаемой присадкой ОЗОНИН-108.
k
При использовании моторного масла, содержащего ОЗОНИН-108 в качестве присадки, предел текучести по Бингаму P (предельное напряжение сдвига) с увеличением концентрации присадки до 0,75 мас. % заметно увеличивается (см. столбец 2 таблицы 1), а пластическая вязкость возрастает (см. столбец 4 таблицы 1) и практически не изменяется в дальнейшем, устанавливается стационарное течение с равновесной коагуляционной структурой, обладающей упруговязкопластичными свойствами. Данные эффекты достигаются при гораздо меньших концентрациях ОЗОНИНА-108, а именно в диапазоне 0,5-0,75 мас. %, чем при использовании присадок ДФ-11, ЦИАТИМ-339 и ВНИИНП-354.
с
k
k
c
c
k
c
k
В случаях, когда приложенное напряжение сдвига Р оказывается существенно больше предела текучести P, происходит возникновение остаточных деформаций в системе, характерных для пластичных тел, что приводит к снижению прочности пространственной структуры, ухудшению пластических свойств и негативно сказывается на износостойкости системы. Экспериментальные данные (таблица 1) показывают, что при повышении концентрации ОЗОНИН-108 в диапазоне 0,5-0,75 мас. % значение предела текучести P растет медленнее, чем значение напряжения сдвига P: абсолютное значение разности (P-P) согласно таблице 1 снижается при росте концентрации ОЗОНИН-108, в то время как для присадок ДФ-11, ЦИАТИМ-339 и ВНИИНП-354 абсолютное значение разности (P-P) растет с ростом концентрации присадки. Это свидетельствует о повышении противоизносно-противозадирной эффективности масла с присадкой ОЗОНИН-108.