СМАЗОЧНЫЕ КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ПРИСАДКУ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ЛЕТУЧЕСТИ
LUBRICATING COMPOSITIONS CONTAINING A VOLATILITY-REDUCING ADDITIVE

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к смазочным композициям, содержащим базовое масло и присадку для уменьшения летучести, для конкретного применения в картере двигателя внутреннего сгорания, в частности, двигателя внутреннего сгорания, используемого в пассажирских автомобилях или в фургонах малой грузоподъемности.
На практике известны различные смазочные композиции для картеров двигателей. Недостаток масел для картеров двигателей, имеющих низкую вязкость, заключается в том, что они могут иметь нежелательно высокую летучесть, в частности, измеренную в испытании летучести по NOACK в соответствии с ASTM D5800B.
Предприняты попытки преодоления вышеуказанных проблем посредством составления композиций с низколетучими базовыми маслами, такими как базовые масла, полученные способом Фишера-Тропша. В WO 2010020653 описано применение базовых масел Фишера-Тропша в смазочных композициях. Композиция из примера 1 публикации WO 2010020653 демонстрирует неожиданно низкую летучесть по NOACK по сравнению с композицией из сравнительного примера 1 (с использованием минерального базового масла III группы).
Однако для перспективных низковязких моторных масел, таких как 0W-16 (в соответствии с таблицей марок вязкости моторных масел SAE J300) и масел более низкой вязкости (0W-12, 0W-8 и т.д.), могут быть желательными дополнительные преимущества помимо преимуществ, обеспечиваемых при использовании базовых масел Фишера-Тропша.
Неожиданно было обнаружено, что при добавлении некоторых присадок к смазочным маслам в смазочной композиции может быть снижена летучесть по NOACK.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена смазочная композиция, содержащая:
(i) базовое масло; и
(ii) присадку для уменьшения летучести;
2
причем смазочная композиция имеет кинематическую вязкость при 100°C (в соответствии с ASTM D445) 16,3 мм/с или менее, низкотемпературную вязкость при холодном запуске двигателя не более 6200 сП при -35°C (ASTM D5293) и летучесть по NOACK не более 15,0% в соответствии с ASTM D5800B.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено применение присадки, уменьшающей летучесть, для снижения летучести по NOACK смазочной композиции, в частности, если смазочная композиция содержит базовое масло Фишера-Тропша.
Подробное описание
Базовое масло, используемое в настоящем изобретении, обычно может содержать смеси одного или более минеральных масел и/или одного или более синтетических масел; таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, термин «базовое масло» может относиться к смеси, содержащей более одного базового масла. Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или обработанные кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафинового/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно рафинированы в процессе гидроочистки и/или депарафинизации.
Подходящие базовые масла для применения в композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению представляют собой минеральные базовые масла III группы, поли-альфа-олефины IV группы (PAO), базовые масла III группы, полученные способом Фишера-Тропша, и их смеси.
Под базовыми маслами «III группы» и «IV группы» в настоящем изобретении понимают базовые масла смазочных масел, соответствующие определениям Американского института нефти (API) для категорий III и IV. Указанные категории API определены в публикации API 1509, 15е издание, приложение E, апрель 2002.
Базовые масла, полученные способом Фишера-Тропша, известны в данной области техники. Под термином «полученные способом Фишера-Тропша» понимают, что базовое масло представляет собой синтетический продукт или получено из синтетического продукта способа Фишера-Тропша. Базовое масло, полученное способом Фишера-Тропша, также может быть упомянуто как базовое масло GTL (полученное газо-жидкостной конверсией). Подходящие базовые масла, полученные способом Фишера-Тропша, которые обычно можно использовать в качестве базового масла в смазочной композиции согласно настоящему изобретению, представляют собой базовые масла, описанные, например, в EP 0 776 959, EP 0 668 342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1 029 029, WO 01/18156 и WO 01/57166.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (включая поли-альфа-олефиновые базовые масла; PAO), сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры многоатомных спиртов, полиалкиленгликоли (PAG), алкилнафталины и депарафинизированные изомеризаты воска. Обычно можно использовать синтетические углеводородные базовые масла, выпускаемые компанией Shell Group под обозначением «Shell XHVI» (торговая марка).
2
32
6
16
Поли-альфа-олефиновые базовые масла (PAO) и их производство хорошо известны в данной области техники. Подходящие поли-альфа-олефиновые базовые масла, которые можно использовать в смазочных композициях согласно настоящему изобретению, могут быть получены из линейных C-C, предпочтительно C-C альфа-олефинов. Особенно предпочтительное сырье для указанных поли-альфа-олефинов представляет собой 1-октен, 1-децен, 1-додецен и 1-тетрадецен.
Предпочтительно, базовое масло, используемое в смазочной композиции согласно настоящему изобретению, содержит базовое масло, полученное способом Фишера-Тропша.
Использование базового масла, полученного способом Фишера-Тропша, является гораздо более предпочтительным, чем использование базового масла PAO с точки зрения высоких затрат на производство PAO. Таким образом, базовое масло предпочтительно содержит более 50% мас., предпочтительно более 60% мас., более предпочтительно более 70% мас., еще более предпочтительно более 80% мас., наиболее предпочтительно более 90% мас. базового масла, полученного способом Фишера-Тропша.
Общее количество базового масла, вводимого в смазочную композицию, предпочтительно составляет от 60 до 99% мас., более предпочтительно от 65 до 90% мас., и наиболее предпочтительно от 70 до 85% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
В соответствии с настоящим изобретением, базовое масло (или смесь базовых масел) предпочтительно имеет кинематическую вязкость при 100°С по меньшей мере 3,0 сСт (в соответствии с ASTM D445), предпочтительно от 3,0 до 4,0 сСт.
Смазочная композиция согласно настоящему изобретению дополнительно содержит присадку, уменьшающую летучесть. В данном контексте термин «присадка, уменьшающая летучесть» относится к любому соединению, которое добавляют в смазочную композицию в небольшом количестве (обычно 1% или менее) и которое обеспечивает снижение летучести по NOACK. Некоторые примеры подходящих присадок, уменьшающих летучесть, включают, но не обязательно ограничиваются ими, аминные антиоксиданты, модификаторы трения на основе молибдена и их комбинации.
Присадка, уменьшающая летучесть, может присутствовать в смазочной композиции самостоятельно или в составе пакета присадок. Присадка, уменьшающая летучесть, предпочтительно присутствует в смазочной композиции в количестве от 0,5% мас. до 5% мас., предпочтительно от 0,5% мас. до 2% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Как упомянуто выше, смазочная композиция согласно настоящему изобретению соответствует некоторым конкретным требованиям для низкотемпературной вязкости при холодном запуске двигателя при температуре -35°С, кинематической вязкости при 100°С и летучести по NOACK. Как правило, низкотемпературная вязкость смазочной композиции при холодном запуске двигателя при температуре -35°С (в соответствии с ASTM D5293) составляет не более 6200 сП.
Как правило, кинематическая вязкость смазочной композиции при 100°С (в соответствии с ASTM D445) составляет не более 16,3 сСт, предпочтительно от 3,8 до 16,3 сСт, и более предпочтительно от 3,8 до 9,3 сСт.
Как правило, высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига («HTHS») (в соответствии с ASTM D4683) смазочной композиции составляет от 1,7 до 3,7 мПа⋅с, предпочтительно от 1,7 до 2,6 мПа⋅с.
Как правило, летучесть по NOACK (в соответствии с ASTM D5800B) смазочной композиции составляет 15,0% мас. или менее, предпочтительно 12,5% мас. или менее, еще более предпочтительно 10,0% мас. или менее.
Смазочные композиции согласно настоящему изобретению могут необязательно дополнительно содержать одну или более присадок, таких как антиоксиданты, противоизносные присадки, диспергирующие агенты, моющие присадки, сверхосновные моющие присадки, противозадирные присадки, модификаторы трения, присадки для улучшения индекса вязкости, понизители температуры застывания, пассиваторы металлов, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы, противопенные агенты, агенты для обеспечения совместимости уплотнителя и базовые масла-разбавители присадок, и т.д.
Поскольку специалистам в данной области техники известны вышеперечисленные и другие присадки, в настоящем документе не приведено их дополнительное подробное описание. Конкретные примеры таких присадок описаны, например, в публикации Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, третье издание, том 14, страницы 477-526.
Необязательные антиоксиданты, которые обычно можно использовать в смазочных композициях, включают фенилнафтиламины (такие как «IRGANOX L-06» производства компании Ciba Specialty Chemicals) и дифениламины (такие как «IRGANOX L-57» производства компании Ciba Specialty Chemicals), такие как описаны, например, в WO 2007/045629 и EP 1 058 720 B1, фенольные антиоксиданты и т.д. Описание WO 2007/045629 и EP 1 058 720 B1 включено в настоящий документ посредством ссылки.
Противоизносные присадки, которые обычно можно использовать, включают цинксодержащие соединения, такие как соединения дитиофосфата цинка, выбранные из диалкил-, диарил- и/или алкиларилдитиофосфатов цинка, молибденсодержащие соединения, борсодержащие соединения и беззольные противоизоносные присадки, такие как замещенные или незамещенные тиофосфорные кислоты и их соли. Примеры таких молибденсодержащих соединений обычно могут включать дитиокарбаматы молибдена, трехъядерные соединения молибдена, например, описанные в WO 98/26030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Борсодержащие соединения, которые обычно можно использовать, включают боратные сложные эфиры, борированные жирные амины, борированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смешанных щелочных металлов или щелочноземельных металлов) и борированные сверхосновные соли металлов.
Используемый диспергирующий агент предпочтительно представляет собой беззольный диспергирующий агент. Подходящие примеры беззольных диспергирующих агентов представляют собой полибутилен-сукцинимид-полиамины и диспергирующие агенты типа основания Манниха.
Используемая моющая присадка предпочтительно представляет собой сверхосновную моющую присадку или смесь моющих присадок, содержащую, например, моющие присадки салицилатного, сульфонатного и/или фенолятного типа.
Примеры присадок для улучшения индекса вязкости, которые обычно можно использовать в смазочной композиции согласно настоящему изобретению, включают звездообразные стирол-бутадиеновые сополимеры, звездообразные стирол-изопреновые сополимеры и полиметакрилатные сополимеры, и этилен-пропиленовые сополимеры. В композиции согласно настоящему изобретению можно использовать диспергирующий агент-присадку для улучшения индекса вязкости.
Предпочтительно, смазочная композиция содержит по меньшей мере 0,1% мас. понизителя температуры застывания. Например, в качестве эффективных понизителей температуры застывания обычно можно использовать алкилированные нафталиновые и фенольные полимеры, полиметакрилаты, малеат/фумаратные сополимерные сложные эфиры. Предпочтительно, используют не более 0,5% мас. понизителя температуры застывания.
Кроме того, в качестве ингибиторов коррозии в смазочных композициях обычно можно использовать такие соединения, как алкенилянтарная кислота или ее сложноэфирные соединения, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе тиодиазола.
Соединения, которые обычно можно использовать в смазочных композициях согласно настоящему изобретению в качестве агентов для фиксации уплотнителя или для обеспечения совместимости уплотнителя, включают, например, доступные в продаже ароматические сложные эфиры.
Смазочные композиции согласно настоящему изобретению обычно можно получать смешиванием присадки, уменьшающей летучесть, и любых необязательных присадок с базовым маслом(ами).
Вышеупомянутые присадки обычно присутствуют в количестве от 0,01 до 35,0% мас. относительно общей массы смазочной композиции, предпочтительно в количестве от 0,05 до 25,0% мас., более предпочтительно от 1,0 до 20,0% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Предпочтительно, смазочная композиция содержит от 10% мас. до 15% мас. пакета присадок, содержащего комбинацию присадок, которая содержит антиоксиданты, противоизносную присадку на основе цинка, беззольный диспергирующий агент, смесь сверхосновных моющих присадок и противопенный агент на основе кремнийорганического соединения.
В другом аспекте настоящего изобретения предложено применение присадки, уменьшающей летучесть, для снижения летучести по NOACK смазочной композиции, в частности, если смазочная композиция содержит базовое масло, полученное способом Фишера-Тропша.
В настоящем изобретении предложен также способ улучшения свойств летучести по NOACK, включающий смазывание картера двигателя, в частности двигателя пассажирского автомобиля, смазочной композицией согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение описано далее со ссылкой на следующие примеры, которые никоим образом не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Примеры
Композиции смазочного масла
Составляли различные моторные масла для применения в картере двигателя. В таблице 1 представлены свойства использованного базового масла.
Таблица 1
Базовое масло 1(GTL 4)
Кинематическая вязкость при 100°C<sup>1</sup> [сСт]
4,1
Индекс вязкости<sup>2</sup>
125
Летучесть по NOACK<sup>3</sup>[% мас.]
12,5
1
В соответствии с ASTM D 445
2
В соответствии с ASTM D 2270
3
В соответствии с ASTM D 5800B
В таблице 2 показан состав и свойства полностью готовых композиций моторного масла, которые использовали в испытании; количество компонентов выражено в % мас. относительно общей массы полностью готовых композиций.
Все испытанные композиции содержали комбинацию базового масла и присадки, причем базовое масло в каждом случае представляло собой GTL 4.
2
-1
«Базовое масло 1» представляло собой масло, полученное способом Фишера-Тропша («GTL 4»), имеющее кинематическую вязкость при 100 °C (ASTM D445) примерно 4 сСт (ммс). Указанное базовое масло обычно можно получать способом, описанным в публикации WO-A-02/070631, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
«Присадка A» представляла собой диспергирующий агент Infineum C9280, доступный в продаже у компании Infineum.
«Присадка B» представляла собой аминный антиоксидант Infineum C9452, доступный в продаже у компании Infineum.
«Присадка C» представляла собой модификатор трения на основе молибдена Infineum C9455, доступный в продаже у компании Infineum.
Композиции примеров 1-3 и сравнительных примеров 1 и 2 получали смешиванием базовых масел с указанной присадкой, при ее наличии, с использованием обычных технологий смешивания смазочных материалов. Результаты испытаний летучести по NOACK в соответствии с ASTM D5800B представлены в таблице 2.
Таблица 2
Компонент [% мас.]
Ср. пример 1
Ср. пример 2
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Присадка A
0
1,0
0
0
0
Присадка B
0
0
0,5
1,5
0
Присадка C
0
0
0
0
0,7
GTL 4
100
99,0
99,5
98,5
99,3
Всего
100
100
100
100
100
NOACK, %/м
12,5
12,6
11,8
11,6
11,0
Обсуждение
Как понятно из таблицы 2, примеры 1-3, которые содержат присадку для уменьшения летучести, имеют существенно более низкие значения летучести по NOACK, чем сравнительные примеры 1 и 2, которые не содержат присадку, уменьшающую летучесть. Полученные результаты являются особенно неожиданными, поскольку каждая присадка, включенная в состав композиций, представленных для примеров 1-3, состоит из концентрата, где указанная присадка разбавлена в базовом масле с летучестью по NOACK более 12,5%, измеренной в соответствии с ASTM D5800B, и, таким образом, можно ожидать, что добавление таких присадок в примерах 1-3 будет приводить к увеличению летучести по NOACK, а не к ее снижению.
Важное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что для будущих низковязких моторных масел, таких как 0W-16 (в соответствии с таблицей марок вязкости моторных масел SAE J300) и масел более низкой вязкости (0W-12, 0W-8 и т.д.), могут быть удовлетворены самые жесткие требования к летучести по NOACK при меньшей потребности или при отсутствии потребности в использовании (относительно дорогих) поли-альфа-олефиновых (PAO) базовых масел.
С учетом указанных фактов, можно ожидать, что подобное преимущество снижения летучести по NOACK могут обеспечивать многие другие химические соединения, такие как известные соединения-присадки к смазочным маслам (противоизносные присадки, антиоксиданты, агенты для улучшения индекса вязкости, модификаторы трения, моющие присадки, диспергирующие агенты, понизители температуры застывания и т.д.) и любые другие химические вещества, которые сильно взаимодействуют с границей раздела масло-воздух, снижая скорость испарения, включая, но не ограничиваясь ими, поверхностно-активные вещества, функционализированные полимеры, ионные жидкости, наночастицы и т.д.