КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
LUBRICATING OIL COMPOSITION FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания. В частности, настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для автомобильных двигателей (в первую очередь, дизельных двигателей). Более конкретно, настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которая обладает превосходной топливной эффективностью, контролем расхода масла и моющей способностью.
Уровень техники
Проблема с находящимся в картере смазочным маслом связана с возможностью его утечки из картера из-за так называемого прорвавшегося газа. Прорвавшийся газ или смесь такого газа со смазочным маслом предпочтительно рециркулируют в двигатель, а не сбрасывают в атмосферу. В некоторых двигателях такая рециркуляция осуществляется путем впрыска прорвавшегося газа в систему забора воздуха двигателя, так что смазочное масло сгорает в поршневых камерах. Рециркуляция прорвавшегося газа решает проблему выбросов, но, с другой стороны, это может создавать такие проблемы, как образование отложений в системе забора воздуха. Например, когда отложения образуются в воздушном компрессоре, компрессор работает плохо и, кроме того, подвержен повреждениям. Кроме того, например, когда между компрессором и блоком цилиндров с картером установлен воздушный охладитель, воздушный охладитель также может быть загрязнен. Существует потребность в системе дизельного двигателя, предотвращающей или дополнительно сокращающей образование таких отложений, как изложено в JP5501620.
При этом требуется, чтобы потребление топлива было низким. Для достижения низкого расхода топлива, были проведены исследования, направленные на создание композиций с подходящими вязкостными характеристиками путем использования модификаторов трения, способствующих снижению фрикционных характеристик и улучшителей индекса вязкости для снижения сопротивления перемешиванию и сохранения масляной пленки при высоких температурах, в то же время, имеющих низкую вязкость при низких температурах, см. JP2014210844.
Тем не менее, в настоящее время отсутствует композиция смазочного масла, которая была бы достаточно эффективной в аспекте торможения образования отложений и экономии топлива, а также последующего сохранения таких характеристик в течение длительного времени. Кроме того, предполагается, что в будущем сокращение количества коммерческих транспортных средств, оснащенных дизельными двигателями и высоким наддувом, будет продолжаться, и тепловая нагрузка на моторное масло также будет увеличиваться. Однако существует проблема, обусловленная тем, что в обычных композициях смазочных масел отличная летучесть не достигается.
В результате интенсивных исследований, авторы настоящего изобретения обнаружили, что описанная выше проблема может быть решена путем смешивания базового масла, произведенного по технологии «газ в жидкость» (GTL), с улучшителем индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата, и эта заявка уже подана (JP2017119787).
Цель настоящего изобретения состоит в создании композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которая представляет собой усовершенствованную композицию по изобретению, описанному в заявке JP2017119787, причем такая композиция смазочного масла имеет более высокий индекс вязкости и способность сохранять масляную пленку, которые дают возможность выдерживать прогрессирующее уменьшение размеров и высокий наддув, и, кроме того, такая композиция имеет превосходную моющую способность при высоких температурах.
Сущность изобретения
В результате интенсивных исследований, авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеупомянутые проблемы можно решить путем создания специализированной композиции базового масла в виде композиции, содержащей базовое масло GTL и улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата. Настоящее изобретение было осуществлено на основе этих результатов.
Иными словами, настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, содержащей:
композицию базового масла, содержащую базовое масло GTL в качестве основного компонента, имеющую Cn в диапазоне от 14% до 25% и анилиновую точку в диапазоне от 120 до 126°C; и
улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата, имеющий средневесовую молекулярную массу (Mw) 400000 или более,
причем содержание серы в композиции смазочного масла составляет 0,3% мас. или менее в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
2
Кинематическая вязкость композиции базового масла при 100°С может составлять от 3,5 до 8 мм/с.
Композиция смазочного масла может иметь класс вязкости SAE 0W-20 или 5W-20 и индекс вязкости 180 или более, или класс вязкости SAE 5W-30 и индекс вязкости 220 или более.
Индекс вязкости композиции базового масла может составлять 120 или более.
Подробное описание изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, можно создать композицию смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания (в первую очередь, автомобильных двигателей), имеющую превосходную способность сохранять масляную пленку и моющую способность, а также обеспечивающую топливную экономичность.
Далее в данном документе, компоненты (составляющие элементы), состав (содержание компонентов) и свойства композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания по настоящему изобретению будут описаны подробно, но настоящее изобретение никоим образом не ограничивается этим.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению содержит композицию базового масла, содержащего базовое масло GTL, улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата (PMA), а также другие компоненты, если это необходимо.
В настоящем изобретении, в качестве базового масла используют композицию базового масла, содержащую только базовое масло GTL, или композицию смешанного базового масла, содержащую базовое масла GTL в качестве основного компонента.
В данном документе выражение «композиция базового масла, содержащая базовое масло GTL в качестве основного компонента», означает, что содержание базового масла GTL составляет 50% мас. или более, 60% мас. или более, 70% мас. или более, 80% мас. или более или 90% мас. или более в расчете на общее количество композиции базового масла. Верхнее предельное значение особо не ограничено и составляет 100% мас. или менее.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Для композиции базового масла по настоящему изобретению кинематическая вязкость при 100°C конкретно не ограничена и составляет, предпочтительно, от 3,5 до 8,0 мм/с, более предпочтительно, 3,5 мм/с или более, 4,0 мм/с или более, 4,5 мм/с или более, 5,0 мм/с или более, 5,5 мм/с или более, 6,0 мм/с или более или 6,5 мм/с или более. С другой стороны, предпочтительно, она составляет 8,0 мм/с или менее, 7,5 мм/с или менее, 7,0 мм/с или менее или 6,5 мм/с или менее. Задавая для композиции базового масла кинематическую вязкость при 100°C вблизи нижнего предела или более, можно получить удовлетворительную способность сохранять масляную пленку. Кроме того, задавая композиции базового масла кинематическую вязкость при 100°C вблизи верхнего предела или менее, можно достигать удовлетворительной экономии топлива.
Следует отметить, что в настоящем изобретении кинематическую вязкость при 40°С, кинематическую вязкость при 100°С и индекс вязкости измеряют в соответствии с JIS K 2283-1993, соответственно.
У композиции базового масла по настоящему изобретению, % Cn составляет 14-25, более предпочтительно, 14 или более, 15 или более или 16 или более и, предпочтительно, 25 или менее, 24 или менее, 23 или менее, 22 или менее или 21 или менее.
Задавая % Cn композиции базового масла в пределах вышеуказанного диапазона, можно получить композицию смазочного масла, имеющую удовлетворительный индекс вязкости при способности сохранять масляную пленку и совместимость с материалами уплотнения, путем смешивания с гребнеобразным РМА. Если % Cn композиции базового масла меньше, чем нижнее предельное значение, удовлетворительный индекс вязкости не достигается, и вязкость композиции смазочного масла под высоким давлением может быть чрезмерно низкой, что нежелательно. С другой стороны, если % Cn композиции базового масла превышает верхнее предельное значение, удовлетворительный индекс вязкости не достигается, и совместимость с материалами уплотнения композиции смазочного масла может ухудшаться, что нежелательно.
% Са в композиции базового масла по настоящему изобретению конкретно не ограничен. Тем не менее, из соображений устойчивости к окислению, этот процент составляет, предпочтительно, 10 или менее, 5 или менее, 3 или менее, 2 или менее, 1 или менее, 0,5 или менее, 0,3 или менее, 0,1 или менее или по существу равен 0.
Следует отметить, что в данном документе выражение «по существу равен 0» означает не только строго равен нулю, но и содержит только следовые количества ниже предела измерения.
% Cp композиции базового масла по настоящему изобретению конкретно не ограничен, и он представляет собой баланс описанных выше % Cn и % Ca. В частности, % Cp составляет 86 или менее, 85 или менее или 80 или менее и 65 или более, 70 или более, или 75 или более.
В настоящем изобретении, % Cn, % Са и % Ср, соответственно, представляют собой процент нафтенового углеродного числа от общего углеродного числа, процент ароматического углеродного числа от общего углеродного числа и процент парафинового углеродного числа от общего углеродного числа, определенные в соответствии с ASTM D 3238-85 (кольцевой анализ n-d-M),
Анилиновая точка композиции базового масла по настоящему изобретению составляет от 120 до 126°С. В рамках настоящего изобретения, анилиновую точку измеряли по методикам ASTM D611 и JIS K2256.
Индекс вязкости композиции базового масла по настоящему изобретению особо не ограничен. Тем не менее, предпочтительно, чтобы индекс вязкости был высоким, из-за социальной потребности в экономии топлива, для которой требуется низкая вязкость при низкой температуре. Следовательно, индекс вязкости композиции базового масла предпочтительно составляет 110 или более, 115 или более, 120 или более или 125 или более. Верхний предел особо не ограничен, но обычно он составляет 200 или менее.
Содержание серы в композиции базового масла по настоящему изобретению особо не ограничено. Тем не менее, если содержание серы в композиции базового масла слишком высокое, это может оказать отрицательное влияние на моющую способность при высокой температуре, устойчивость к окислению и термическую стабильность композиции смазочного масла. Следовательно, содержание серы предпочтительно составляет 1% мас. или менее, 0,5% мас. или менее, 0,3% мас. или менее, 0,2% мас. или менее, 0,1% мас. или менее или по существу равно 0% мас. в расчете на общую массу композиции базового масла.
Следует отметить, что в данном документе выражение «по существу равно 0% мас.» означает не только строгое равенство нулю, но также и содержание только следовых количеств ниже предела измерения.
В качестве основного компонента базового масла в композиции смазочного масла по настоящему изобретению, используется масло GTL (газ в жидкость), синтезированное с помощью процесса Фишера-Тропша по технологии сжижения топлив из природного газа. Использование таких базовых масел в качестве основного компонента дает возможность в рамках настоящего изобретения улучшить устойчивость к окислению и уменьшить потери от испарения.
При использовании гребнеобразных полимеров, можно улучшить расход топлива по сравнению с минеральными базовыми маслами (в частности, базовыми маслами группы III, полученными из минеральных масел), за счет использования базовых масел GTL, поскольку переменная сдвиговая вязкость при 100°C уменьшается, особенно в рамках настоящего изобретения.
2
В настоящем изобретении, кинематическая вязкость базового масла GTL при 100°С особо не ограничена. Обычно оно составляет от 3,5 до 8,0 мм/с. Если кинематическая вязкость основного компонента базового масла GTL при 100°С попадает в этот диапазон, то имеется преимущество, связанное с тем, что кинематическую вязкость композиции базового масла при 100°С можно легко регулировать в пределах вышеуказанного диапазона.
2
2
2
2
2
2
Для получения базового масла GTL, имеющего кинематическую вязкость при 100°C от 3,5 до 8,0 мм/с, в настоящем изобретении может использоваться единственное базовое масло GTL, имеющее кинематическую вязкость при 100°C от 3,5 до 8,0 мм/с. Или два или более видов базовых масел GTL могут быть смешаны и приготовлены так, чтобы кинематическая вязкость при 100°C попадала в этот диапазон. При приготовлении композиции из двух или более видов базовых масел GTL, предпочтительно смешивать два вида, т.е. базовое масло GTL (a1), имеющее кинематическую вязкость при 100°C от 2,5 до 6,0 мм/с, и базовое масло GTL (а2), имеющее кинематическую вязкость при 100°С от 7,0 до 13 мм/с). Если кинематическая вязкость компонента базового масла низкой вязкости (al) при 100°C составляет менее 2,5 мм/с, объем испарения увеличивается, и становится трудно поддерживать вязкость композиции в течение длительных периодов. Если используется компонент базового масла с высокой вязкостью (a2), у которого кинематическая вязкость при 100°C превышает 13 мм/с, низкотемпературная вязкость при -40°C увеличивается, и пусковая способность при низкой температуре ухудшается. Кроме того, в этом случае, индекс вязкости смешанного базового масла GTL составляет, предпочтительно, от 120 до 180, более предпочтительно, от 120 до 150.
Для этих базовых масел GTL общее содержание серы составляет, предпочтительно, менее 10 ч/млн. по массе, а общее содержание азота составляет, более предпочтительно, менее 1 ч/млн. по массе. Примером такого базового масла GTL является Shell XHVI (зарегистрированная торговая марка).
При условии соответствия вышеуказанным характеристикам, композиция базового масла по настоящему изобретению может содержать базовое масло, отличное от базового масла GTL. Или, для соответствия вышеуказанным характеристикам, состав композиции может быть скорректирован примешиванием других базовых масел. В качестве других базовых масел можно использовать либо минеральные масла, либо синтетические масла, и любые масла из групп I-V, определенных классификацией базовых масел по API. Могут быть использованы также их смеси.
В настоящем изобретении, композиция базового масла предпочтительно содержит базовое масло, относящееся к группе II. Базовое масло группы II представляет собой минеральное базовое масло, имеющее 90 об.% или более насыщенного углеводорода (ASTM D 2007), содержание серы 0,03% мас. или менее (ASTM D 1552) и индекс вязкости от 80 до 120 (ASTM D 2270).
Базовое масло группы II имеет низкое содержание ненасыщенного углеводорода и серы, обладает достаточной устойчивостью к окислению и моющей способностью, и имеет определенный % Cn. Путем примешивания базового масла группы II, можно легко регулировать % Cn композиции базового масла в указанном выше диапазоне без ухудшения свойств композиции смазочного масла.
Иными словами, в настоящем изобретении предпочтительно использовать композицию базового масла, содержащую или состоящую из базового масла GTL и базового масла, относящегося к группе II по классификации API и соответствующего указанным выше характеристикам. Иными словами, предпочтительно использовать композицию базового масла, полученную путем смешивания (в частности, базовое масло группы II, имеющее % Cn не меньше, чем указанное выше нижнее предельное значение, примешивают в базовое масло GTL, имеющее % Cn меньше нижнего предельного значения, таким образом, чтобы % Cn композиции базового масла попадал в вышеуказанный диапазон) базового масла группы II с базовым маслом GTL, таким образом, чтобы % Cn композиции базового масла попадал в вышеуказанный диапазон.
В случаях, когда композиция базового масла содержит базовое масло GTL и базовое масло группы II, содержание базового масла группы II конкретно не ограничивается, при условии, что композиция базового масла удовлетворяет вышеуказанным характеристикам. Обычно содержание базового масла группы II составляет 1% мас. или более, 3% мас. или более, 5% мас. или более или 10% мас. или более и 50% мас. или менее, 45% мас. или менее, 40% мас. или менее, 35% мас. или менее, 30% мас. или менее, 25% мас. или менее или 20% мас. или менее.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению содержит улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата (далее также называемый гребнеобразным PMA). Гребнеобразный полимер представляет собой полимер, имеющий множество вытянутых боковых цепей в форме гребня относительно основной полимерной цепи. Улучшители индекса вязкости по настоящему изобретению включают, среди этих гребнеобразных полимеров, улучшители индекса вязкости, которые представляют собой гребнеобразные полимеры на основе полиметакрилата.
В настоящем изобретении выражение «улучшитель индекса вязкости» относится к полимеру, имеющему средневесовую молекулярную массу (Mw) не менее 50000.
Средневесовую молекулярную массу (Mw) определяют, например, с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии Shodex GPC-101, произведенной ShowaDenko KK. Более конкретно, средневесовую молекулярную массу (средневесовую молекулярную массу в пересчете на полистирол) можно проанализировать (рассчитать) с использованием диапазона, соответствующего пиковой молекулярной массе при температуре 40°С, при этом детектор представляет собой дифференциальный рефрактометрический детектор (RI), скорость потока носителя составляет THF -1,0 мл/мин. (Отн. 0,3 мл/мин), объем впрыска образца составляет 100 мкл, используемая колонка представляет собой {KF-G (Shodex) × 1, KF-805 L (Shodex Ч 2)}.
В качестве улучшителя индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата по настоящему изобретению, может быть надлежащим образом использован, например, полимер, описанный в JP-A-2010-532805. При этом способ его получения особо не ограничен.
Улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата по настоящему изобретению предпочтительно имеет средневесовую молекулярную массу от 400000 до 600000, более предпочтительно, от 400000 до 500000 и, наиболее предпочтительно, от 400000 до 450000.
В соответствии с настоящим изобретением, PSSI (индекс стабильности к постоянному сдвигу) улучшителя индекса вязкости на основе гребенообразного полиметакрилата составляет, предпочтительно, 10 или менее.
В настоящем документе термин PSSI полимера означает показатель стабильности полимера при постоянном сдвиге, рассчитанный на основе данных, измеренных согласно ASTM D 6278-02 в соответствии с ASTM D 6022-01.
Конкретные примеры такого улучшителя индекса вязкости на основе гребенообразного полиметакрилата включают Viscoplex 3-201 (зарегистрированная торговая марка), Viscoplex 3-220 (зарегистрированная торговая марка) и т.п.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению может также включать добавки, улучшающие индекс вязкости, отличные от улучшителей индекса вязкости на основе гребнеобразного полиметакрилата. Один из примеров такого улучшителя индекса вязкости включает один или несколько полимеров, выбранных из группы, состоящей из не-гребнеобразных PMA (полиметакрилатов), OCP (олефиновых сополимеров) и SCP (стирол-диеновых сополимеров).
Улучшитель индекса вязкости на основе не-гребнеобразных PMA (полиметакрилатов) не имеет конкретных ограничений, и могут быть использованы улучшители, известные в данной области техники. Предпочтительны те улучшители, которые имеют средневесовую молекулярную массу от 100000 до 400000. Конкретные примеры таких PMA включают те, которые описаны в JP2014125569.
Улучшитель индекса вязкости на основе OCP (олефиновых сополимеров) особо не ограничен, и могут быть использованы улучшители, известные в данной области техники. Предпочтительны те улучшители, которые имеют средневесовую молекулярную массу от 50000 до 300000. Конкретные примеры таких OCP включают те, которые описаны в JP2014125569.
Улучшитель индекса вязкости на основе SCP (стиролдиеновых сополимеров) особо не ограничен, и могут быть использованы улучшители, известные в данной области техники. Предпочтительны те улучшители, которые имеют средневесовую молекулярную массу от 200000 до 1000000. Конкретные примеры таких SCP включают Infineum (зарегистрированная торговая марка), SV 150 и т.п.
Для упрощения обработки, такие улучшители индекса вязкости (полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу не менее 50000), в общем случае, смешивают в разбавленном состоянии в подходящей жидкой среде. Кроме того, в настоящем изобретении их можно смешивать в разбавленном состоянии в жидкой среде, при этом количество жидкой среды существенно меньше, чем количество композиции базового масла, так что влияние жидкой среды пренебрежимо мало. Жидкий растворитель особо не ограничен, но обычно он представляет собой масло-носитель, которое относится к базовым маслам группы II или группы III.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что индекс вязкости композиции смазочного масла резко улучшается при введении вышеописанного гребнеобразного РМА в композицию базового масла, содержащую базовое масло GTL, у которого % Cn находится в пределах заданного диапазона. Как правило, индекс вязкости композиции базового масла, содержащей большое количество нафтенов (т.е. с большим % Cn), оказывается относительно низким. Авторы настоящего изобретения также подтвердили, что индекс вязкости композиции базового масла имеет тенденцию к снижению по мере увеличения % Cn в композиции базового масла.
Однако неожиданно обнаружилось, что композиция базового масла, имеющая % Cn не меньше указанного выше нижнего предела, имеет индекс вязкости ниже, чем композиция базового масла, у которой % Cn меньше вышеуказанного нижнего предельного значения. Несмотря на это, когда в нее примешивали такое же количество гребнеобразного PMA, обнаружилось, что индекс вязкости был выше для тех композиций смазочного масла, которые получены из прежней композиции базового масла. Таким образом, если подмешать такое же количество гребнеобразного РМА, экономия топлива может быть улучшена, или, если даже уменьшить подмешиваемое количества гребнеобразной РМА, экономия топлива и т.п. могут быть сохранены. Кроме того, снижение содержания гребнеобразного PMA подавляет образование масляных отложений.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению может содержать компоненты, отличные от вышеупомянутых, в зависимости от цели использования. Примеры других компонентов включают моющие средства, диспергаторы, противоизносные присадки, деактиваторы металлов, антиоксиданты, пеногасители и т.п.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению может содержать в качестве моющего средства борсодержащую моющую присадку. Борсодержащая моющая присадка включает, но особо не ограничивается этим, соль щелочноземельного металла, содержащую борную кислоту. Более конкретно, следует упомянуть моющие присадки борированный алкилсалицилат щелочноземельного металла и борированный алкилтолуолсульфонат щелочноземельного металла. Особенно предпочтительным является борированный алкилтолуолсульфонат кальция.
В качестве таких борсодержащих моющих средств могут использоваться присадки, известные в данной области техники (например, моющие средства на основе борированных алкилтолуолсульфонатов щелочноземельных металлов могут быть изготовлены в соответствии со способом, описанным в JP-A-2008-297547).
Другие моющие средства (моющие средства, не содержащие бора), отличные от борсодержащих моющих средств, включают, например, металлсодержащие моющие средства. Примеры металлсодержащих моющих средств включают сульфонаты щелочноземельных металлов, феноляты щелочноземельных металлов, салицилаты щелочноземельных металлов, нафтенаты щелочноземельных металлов и т.п.
Примеры щелочноземельных металлов включают кальций и магний. Они могут использоваться по отдельности или в комбинации с двумя или несколькими присадками. Обычно предпочтительными для использования являются сульфонаты, феноляты и салицилаты кальция или магния.
Примеры сульфонатов щелочноземельных металлов включают соли щелочноземельных металлов, особенно соли магния, соли кальция и т.п., ароматических алкилированных сульфокислот, содержащие линейные или разветвленных алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, предпочтительно, от 6 до 18 атомов углерода. Способ их получения можно выбирать произвольно, например, они могут быть получены сульфонированием ароматического алкилированного соединения, имеющего алкильную группу.
Примеры фенолятов щелочноземельных металлов включают соли щелочноземельных металлов, особенно соли кальция, алкилфенолов, алкилированных фенолсульфидов и алкилированных фенольных продуктов реакции Манниха, имеющих алкильные группы с прямой или разветвленной цепью, содержащие от 4 до 30 атомов углерода, предпочтительно, от 6 до 18 атомов углерода.
Примеры салицилатов щелочноземельных металлов включают соли щелочноземельных металлов, особенно предпочтительными являются соли магния и/или соли кальция, алкильных салициловых кислот, имеющих линейные или разветвленные алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, предпочтительно, от 6 до 18 атомов углерода.
Их щелочности могут быть свободно выбраны в соответствии с типом и назначением соответствующего смазочного масла.
В качестве диспергатора, композиция смазочного масла по настоящему изобретению может содержать беззольный диспергатор или борсодержащий диспергатор. Беззольный диспергатор или борсодержащий диспергатор представляет собой, например, диспергатор на основе полибутенилсукцинимида, на основе полибутенилсукцинамида, на основе бензиламина, на основе сложного сукцинатного эфира или т.п., или их борированного продукта.
Полибутенилсукцинимиды получают из полибутенов, полученных полимеризацией изобутена высокой чистоты или смесей 1-бутена и изобутена с использованием катализатора на основе фторированного бора или катализатора на основе хлорида алюминия, и продукты, имеющие винилиденовую структуру на полибутеновых концах, обычно содержатся в количестве от 5 до 100 мол.%.
Из соображений получения эффектов ингибирования образования масляных отложений, предпочтительно включать от 2 до 5 и, в частности, от 3 до 4 атомов азота в полиалкиленполиаминовые цепи. Кроме того, примеры полибутенилсукцинимидных производных, которые можно использовать, включают так называемые модифицированные сукцинимиды, в которых некоторые или все присутствующие амино и/или иминогруппы были нейтрализованы или амидированы путем воздействия на вышеуказанные полибутенилсукцинимиды соединениями борной кислоты, такими как борная кислота или кислородсодержащие органические соединения, такие как спирты, альдегиды, кетоны, алкилфенолы, циклические карбонаты и органические кислоты.
Примеры противоизносных присадок, придающих износостойкость и способность выдерживать большие удельные давления, которые могут быть использованы в композиции смазочного масла по настоящему изобретению, включают дитиофосфаты цинка (ZnDTP). Примеры ZnDTP включают, в общем случае, диалкилдитиофосфаты цинка, диарилдитиофосфаты цинка и арилалкилдитиофосфаты цинка.
Используемые алкильные группы могут быть линейными или разветвленными. Примеры алкильных групп диалкилдитиофосфатов цинка, которые можно использовать, включают диалкилдитиофосфаты цинка, имеющие первичные или вторичные алкильные группы, содержащие от 3 до 22 атомов углерода, или алкиларильные группы, замещенные алкильными группами, содержащими от 3 до 18 атомов углерода.
Конкретные примеры диалкилдитиофосфатов цинка включают дипропилдитиофосфат цинка, дибутилдитиофосфат цинка, дипентилдитиофосфат цинка, дигексилдитиофосфат цинка, диизопентилдитиофосфат цинка, диэтилгексилдитиофосфат цинка, диоктилдитиофосфат цинка, динонилдидитиофосфат цинка, додецилдитиофосфат цинка, дидодецилдитиофосфат цинка, дипропилфенилдитиофосфат цинка, дипентилфенилдитиофосфат цинка, дипропилметилфенилдитиофосфат цинка, динонилфенилдитиофосфат цинка, дидодецилфенилдитиофосфат цинка и дидодецилфенилдитиофосфат цинка.
Деактиваторы металлов, которые могут быть использованы в композиции смазочного масла по настоящему изобретению, включают бензотриазолы и производные бензотриазолов, такие как алкил-толилтриазолы, бензимидазолы и производные бензимидазолов, такие как толимидазолы. Дополнительные примеры включают производные индазола, такие как толилиндазолы, бензотиазолы и производные бензотиазолов, такие как толилтиазолы. Примеры также включают производные бензоксазола, производные тиадиазола и производные триазола.
Примеры антиоксидантов, используемых в композиции смазочного масла по настоящему изобретению, включают аминовые антиоксиданты и антиоксиданты на основе фенола.
Примеры антиоксидантов на основе амина включают диалкилдифениламины, такие как р,р'-диоктил-дифениламин (Nonflex OD-3, поставляемый компанией SeikoChemicalLtd.), ρ,ρ'-ди-α-метилбензил дифениламин и N-p-бутилфенил-N-p'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, такие как моно-трет-бутилдифениламин и монооктилдифениламин, бис (диалкилфенил) амины, такие как ди (2,4-диэтилфенил) амины и ди (2-этил-4-нонилфенил) амины, алкилфенил-1-нафтиламины, такие как октил-фенил-1-нафтиламин и N-трет-додецилфенил-1-нафтиламин, арилнафтиламины, такие как 1-нафтиламин, фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилпентил-2-нафтиламин, и N-октилфенил-2-нафтиламин, фенилендиамины, такие как N,N'-диизопропил-п-фенилендиамин и N,N'-дифенил-п-фенилендиамин, а также фенотиазины, такие как Phenothiazine (поставляемый HodogayaChemicalLtd.) и 3,7-диоктилфенотиазин.
Антиоксиданты на основе фенола включают 2-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метилфенол, 2-трет-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метоксифенол, 3-трет-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-трет-бутилгидрохинон (Antage DBH, поставляемый KawaguchiChemicalIndustryCo. Ltd.); 2,6-ди-трет-бутил-4-алкилфенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-ethylphenol; 2,6-ди-трет-бутил-4-алкоксифенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этоксифенол. Также допустимы к использованию 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркапто-октилацетат, алкил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионаты, такие как н-октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат (Yoshinox SS, поставляемый YoshitomiPharmaceuticalIndustriesLtd.), н-додецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат и 2'-этилгексил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат, и 3,5-бис (1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-C7~C9 алкиловый сложный эфир с боковой цепью бензолпропановой кислоты (Irganox L135, поставляемый CibaSpecialtyChemicalsLtd.); 2,6-ди-трет-бутил-α-диметиламино-п-крезол и 2,2'-метиленбис (4-алкил-6-трет-бутилфенол), такой как 2,2'-метиленбис (4-метил-6-трет-бутилфенол) (Antage W-400, поставляемый KawaguchiChemicalIndustryLtd.), и 2,2'-метиленбис (4-этил-6-трет-бутилфенол) (Antage W-500, поставляемый KawaguchiChemicalIndustryLtd.). Кроме того, допустимы к использованию бисфенолы, такие как 4,4'-бутилиденбис(3-метил-6-трет-бутилфенол) (Antage W-300, поставляемый KawaguchiChemicalIndustryLtd.), 4,4'-метиленбис(2,6-ди-трет-бутилфенол) (Ionox 220AH, поставляемый ShellJapanLtd.), 4,4'-бис (2,6-ди-трет-бутилфенол), 2,2-(ди-п-гидроксифенил)-пропан (Bisphenol A, поставляемый ShellJapanLtd.), 2,2-бис (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропан, 4,4'-циклогексилиден-бис-(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликоль-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат] (Irganox L109, поставляемый CibaSpecialtyChemicalsLtd.), триэтиленгликоль-бис-[3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат] (Tominox 917, поставляемый YoshitomiPharmaceuticalIndustriesLtd.), 2,2'-тио-[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат (Irganox L115, поставляемый CibaSpecialtyChemicalsLtd.), 3,9-бис {1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил) пропионилокси] этил} 2,4,8,10-тетраоксаспиро [5,5] ундекан (Sumilizer GA80, поставляемый SumitomoChemicals), 4,4'-тиобис-(3-метил-6-трет-бутилфенол) (Antage RC, поставляемый KawaguchiChemicalIndustryLtd.) и 2,2'-тиобис-(4,6-ди-трет-бутил-резорцин). Кроме того, допустимы к использованию полифенолы, такие как тетракис-[метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионат]-метан (Irganox L101, поставляемый CibaSpecialtyChemicalsLtd.), 1,1,3-трис (2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил) бутан (Yoshinox 930, поставляемый YoshitomiPharmaceuticalIndustriesLtd.), 1,3,5-триметил-2,4,6-трис (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил) бензол (Ionox 330, поставляемый ShellJapanLtd.), гликолевый эфир бис-[3,3'-бис-(4'-гидрокси-3'-трет-бутилфенил) масляной кислоты], 2-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) метил-4-(2',4'-ди-трет-бутил-3'-гидроксифенил) метил-6-трет-бутилфенол и 2,6-бис-(2'-гидрокси-3'-трет-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол и фенол-альдегидные конденсаты, такие как конденсаты п-трет-бутилфенола и формальдегида, а также конденсаты и конденсаты п-трет-бутилфенола и ацетальдегида.
Примеры пеногасителей, которые могут быть использованы в композиции смазочного масла по настоящему изобретению, включают органосиликаты, такие как диметилполисилоксан, диэтилсиликат, фторсиликон и т.п., и несиликоновыепеногасители, такие как полиалкилакрилат.
Содержание базового масла составляет, предпочтительно, от 60 до 90% мас., более предпочтительно, от 65 до 90% мас., еще более предпочтительно, от 70 до 85% мас. в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание улучшителей индекса вязкости (общее содержание улучшителей индекса вязкости) особо не ограничено, и его можно, при необходимости, изменять. Например, оно может составлять от 0,05 до 20% мас. и т.п., в расчете на общую массу композиции смазочного масла. Предпочтительные количества каждого улучшителя индекса вязкости приведены ниже.
Содержание гребнеобразного PMA особо не ограничено. Предпочтительно, оно составляет от 1,0 до 10% мас., более предпочтительно, от 1,5 до 9,0% мас. и еще более предпочтительно, от 2,0 до 8,0% мас. в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
В частности, когда композиция смазочного масла относится к 0W-20 или 5W-20 классу вязкости SAE, это содержание предпочтительно находится в диапазоне от 2,0 до 7,0% мас., от 2,0 до 6,0% мас., от 2,0 до 5,0% мас. и от 3,0 до 4,0% мас. С другой стороны, когда композиция смазочного масла относится к 5W-30 классу вязкости SAE, это содержание предпочтительно находится в диапазоне от 3,0 до 8,0% мас., от 4,0 до 8,0% мас., от 5,0 до 8,0% мас. и от 6,0 до 8,0% мас.
Содержание не-гребнеобразного PMA конкретно не ограничено, но отношение содержания не-гребнеобразного PMA к общему содержанию улучшителя индекса вязкости (содержание не гребнеобразного PMA/общее содержание улучшителя индекса вязкости) составляет, предпочтительно, не более 0,7.
Содержание OCP конкретно не ограничено, но отношение содержания OCP к общему содержанию улучшителя индекса вязкости (содержание OCP/общее содержание улучшителя индекса вязкости) составляет, предпочтительно, не более 0,2.
Содержание SCP конкретно не ограничено, но отношение содержания SCP к общему содержанию улучшителя индекса вязкости (содержание SCP/общее содержание улучшителя индекса вязкости) составляет, предпочтительно, не более 0,3.
Если не-гребнеобразные PMA (полиметакрилаты), SCP (стирол-диеновые сополимеры) и/или OCP (олефиновые сополимеры) включены в качестве улучшителей индекса вязкости, и они соответствуют по меньшей мере одному (но предпочтительно, всем) из вышеупомянутых диапазонов, в рамках данного изобретения возможно достижение заявленных эффектов, а также снижение производственных затрат.
Содержания других компонентов, которые предпочтительно могут быть добавлены в композицию смазочного масла по настоящему изобретению, описано ниже.
Общее количество борсодержащего моющего средства и борсодержащего диспергатора (всего), отдельно или в комбинации, предпочтительно составляет, например, 0,025% мас. или более в расчете на общее количество композиции в пересчете на содержание бора (в совокупности). При этом верхнее предельное значение составляет, например, 0,1% мас. или менее и 0,050% мас. или менее.
Содержание металлсодержащего моющего средства, отдельно или в комбинации, предпочтительно, составляет от 0,05 до 0,3% мас., более предпочтительно, от 0,1 до 0,2% мас. в пересчете на количество металла, в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание беззольного диспергатора, отдельно или в комбинации, предпочтительно должно быть таким, чтобы обеспечить, например, от 0,01 до 0,3% мас. азота в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание противоизносной присадки (например, ZnDTP), отдельно или в комбинации, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,01 до 0,10% мас., более предпочтительно, от 0,05 до 0,08% мас. в пересчете на количество фосфора (P) в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание деактиватора металлов, отдельно или в комбинации, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,01 до 0,5% мас. в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание антиоксиданта, отдельно или в комбинации, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,01 до 2% мас. в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Содержание пеногасителя, отдельно или в комбинации, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,0001 до 0,01% мас. в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла по настоящему изобретению, содержащая вышеуказанные компоненты в указанных выше композициях, может быть легко подогнана для достижения или естественного обеспечения следующих свойств.
Содержание серы в композиции смазочного масла регулируется таким образом, чтобы оно составляло 0,3% мас. или менее, 0,28% мас. или менее, 0,26% мас. или менее, или 0,25% мас. или менее в расчете на общую массу композиции смазочного масла, что требуется из соображений высокотемпературной моющей способности, устойчивости к окислению и термической стабильности.
2
2
Вязкость композиции смазочного масла особо не ограничена. Однако состав предпочтительно регулируется таким образом, чтобы композиция попадала в класс вязкости SAE 0W-20, 5W-20 или 5W-30. Для соответствия такому классу вязкости SAE, предпочтительно регулировать кинематическую вязкость композиции смазочного масла при 100°C до не менее 5,6 мм/с и менее 12,5 мм/с.
Индекс вязкости композиции смазочного масла особо не ограничен. Тем не менее, из-за социальных требований к экономии топлива, требуется низкая вязкость при низкой температуре, поэтому предпочтительно иметь высокий индекс вязкости. Следовательно, индекс вязкости композиции смазочного масла составляет, предпочтительно, 180 или более. Верхний предел особо не ограничен, но обычно он составляет 300 или менее. Если композиция смазочного масла относится к классу вязкости SAE 5W-30, то ее индекс вязкости составляет, предпочтительно, 220 или более.
Примеры
Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на Примеры и Сравнительные Примеры, но настоящее изобретение никоим образом не ограничивается этими Примерами.
В этом примере используются следующие исходные материалы. Свойства каждого базового масла приведены в таблице 1.
Базовые масла
Базовое масло-1: XHVI-4 RL (масло GTL)
Базовое масло-2: XHVI-8RL (масло GTL)
Базовое масло-3: Kixx 150 N (базовое масло группы II)
Базовое масло-4: Kixx 600 N (базовое масло группы II)
Базовое масло-5: HVI 60 (базовое масло группы I)
Базовое масло-6: HVI 160 S (базовое масло группы I)
Улучшители индекса вязкости
Раствор улучшителя индекса вязкости: раствор, содержащий улучшитель индекса вязкости на основе гребнеобразного PMA, имеющего средневесовую молекулярную массу 400000 (концентрация гребнеобразного PMA составляет 60% мас.).
Другие добавки
Раствор пеногасителя: раствор, содержащий диметилполисилоксан в концентрации 3% мас.
Пакет присадок: пакет присадок, эквивалентный JASO DL-1, с содержанием сульфатной золы 0,46% мас. при добавлении 11,7%.
2
Для получения композиции базового масла, базовые масла смешивали при массовом соотношении, приведенном в таблице 1 (подобрано таким образом, чтобы кинематическая вязкость композиции базового масла при 100°С составляла около 6,0 мм/с), а для получения композиций смазочных масел в соответствии с Примерами с 1 по 4 и Сравнительными Примерами с 1 по 5, дополнительно примешивали различные добавки, кинематическая вязкость при 100°С, индекс вязкости, % Ср, % Сn, % Са и анилиновая точка каждой приготовленной композиции базового масла приведены в таблице 1.
Таблица 1
Пр.-1
Пр.-2
Пр.-3
Пр.-4
Сравн.Пр.-1
Сравн. Пр.-2
Сравн. Пр.-3
Сравн.Пр.-4
Сравн.Пр.-5
Базовое масло-1
54,32
61,72
20,56
57,20
37,00
60,05
34,31
Базовое масло-2
13,98
20,56
45,27
41,96
Базовое масло-3
41,15
74,04
Базовое масло-4
13,97
20,55
19,07
8,23
Базовое масло-5
65,81
Базовое масло-6
22,22
16,46
KV100. базового масла (мм<sup>2</sup>/с)
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
Базовое масло VI
126
123
121
123
135
120
104
106
135
% Cp в базовом масле
85,2
83,1
80,2
83,1
89,9
82,6
69,5
69,6
89,9
% Cn в базовом масле
14,8
16,9
19,8
16,9
10.1
16,5
27,5
30,4
10,1
% Ca в базовом масле
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,9
3,0
0,0
0,0
Анилиновая точка базового масла (°C)
125,4
123,8
122,8
123,8
128,8
120,2
104,3
116,9
128,8
Раствор улуч-шителя индек-са вязкости (гребнеобраз-ный PMA)
6,00 (3,60)
6,00 (3,60)
6,00 (3,60)
12,00 (7,20)
6,00 (3,60)
6,00 (3,60)
6,00 (3,60)
6,00 (3,60)
12,00 (7,20)
Раствор пеногасителя
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Пакет добавок
11,70
11,70
11,70
11,70
11,70
11,70
11,70
11,70
11,70
Всего
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Затем были проведены следующие оценочные испытания для композиций смазочного масла из Примеров и Сравнительных Примеров.
Толщину масляной пленки измеряли с помощью измерителя толщины масляной пленки EHD 2, изготовленного фирмой PCS. Толщину масляной пленки (нм) при скорости вращения 20 мм/с измеряли при изменении скорости вращения от 3000 мм/с до 10 мм/с, при температуре масла 120°С, коэффициент скольжения составлял 20% и нагрузка 20 Н. Чем больше числовое значение, тем толще масляная пленка и тем лучше смазочные свойства.
Моющую способность оценивали с помощью испытаний на коксуемость на панели, в соответствии с FED № 791 Rev. B TestMethod 3462. Операцию разбрызгивания композиции смазочного масла производили в течение 3 часов поворотной лопаткой в цикле «вращение в течение 15 секунд со скоростью 1000 об/мин и затем остановка на 45 секунд» при температуре масла 100°С и температуре алюминиевой панели с 300°C. Через 3 часа измеряли массу (мг) осадка, прилипшего к алюминиевой панели. Чем меньше это численное значение, тем лучше моющая способность.
Для композиций смазочного масла из каждого Примера и Сравнительного Примера измеряли кинематическую вязкость (KV40) при 40°C, кинематическую вязкость (KV100) при 100°C, индекс вязкости (VI), вязкость CCS при -30°C (CCS-30°C). Кроме того, определяли содержание кальция, магния, цинка, фосфора, молибдена, бора, азота, серы и содержание сульфатной золы, эти результаты и результаты оценочного теста, описанного выше, представлены в приведенной ниже таблице 2.
Таблица 2
Пр.-1
Пр.-2
Пр.-3
Пр.-4
Сравн. Пр.-1
Сравн. Пр.-2
Сравн. Пр.-3
Сравн. Пр.-4
Сравн. Пр.-5
Класс вязкости
5W-20
5W-20
5W-20
5W-30
5W-20
5W-20
10W-30
10W-30
5W-30
КВ40 (мм<sup>2</sup>/с)
43,94
42,94
47,89
47,00
46,64
43,48
58,96
52,21
50,33
KV100 (мм<sup>2</sup>/с)
8,756
8,680
9,297
11,00
8,996
8,898
10,79
9,804
10,88
VI
183
186
181
236
178
191
177
177
215
CCS-30°С. мПа.с
4300
4400
4500
4500
4100
4670
13600
8700
4300
Ca (% мас.)
0,093
0,093
0,093
0,093
0,093
0,093
0,093
0,093
0,093
Mg (% мас.)
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
<0,001
Zn (% мас.)
0,091
0,091
0,091
0,091
0,091
0,091
0,091
0,091
0,091
P (% мас.)
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
0,078
Мо (% мас.)
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
B (% мас.)
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
N (% мас.)
0,100
0,100
0,100
0,100
0,100
0,100
0,100
0,100
0,100
S (% мас.)
0,25
0,24
0,24
0,24
0,25
0,38
0,66
0,24
0,24
S-зола (% мас.)
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
0,46
Толщина мас-ляной пленки (нм)
5,5
5,9
5,2
5,8
2,9
5,6
5,9
5,7
3,1
Тест на коксуе-мость на панели (мг)
12,4
14,2
17,5
18,1
14,0
25,2
26,1
17,8
19,2
Индекс вязкости
○
○
○
○
Ч
○
Ч
Ч
Ч
Толщина масляной пленки
○
○
○
○
Ч
○
○
○
Ч
Высокотемпературная моющая способность (коксуемость на панели)
○
○
○
○
○
Ч
Ч
○
○
Из результатов, приведенных в таблицах 1 и 2 следует, что композиции Примеров, удовлетворяющих данной спецификации, соответствуют всем стандартам в отношении индекса вязкости, толщины масляной пленки и высокотемпературной моющей способности, тогда как композиции Сравнительных Примеров, не удовлетворяющих данной спецификации, уступают им в соответствии всем показателям вязкости, толщины масляной пленки или высокотемпературной моющей способности.