КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА
LUBRICATING OIL COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, более конкретно, к такой композиции смазочного масла, которая имеет низкий коэффициент сцепления, превосходные характеристики энергосбережения и высокую эффективность, которая пригодна для применения в механических, автоматических или бесступенчатых трансмиссиях автомобилей, или в промышленных системах зубчатых передач.
Уровень техники
С недавних пор экономия энергии в автомобилях и строительном или сельскохозяйственном машинном оборудовании, то есть, экономия топлива, стала неотложной необходимостью в разрешении проблем защиты окружающей среды, таких как снижение выбросов диоксида углерода, и к таким узлам, как двигатели, трансмиссии, передачи последней понижающей ступени, компрессоры или насосные станции стали предъявлять более строгие требования в отношении экономии энергии. Поэтому необходимо, чтобы смазочные масла, используемые в этих системах, обеспечивали снижение сопротивления движению и сопротивления трения в большей степени, чем раньше.
В качестве эффективного средства экономии энергии для трансмиссии и передачи последней понижающей ступени может быть отмечено снижение вязкости смазочного масла. Например, автомобильная автоматическая трансмиссия или бесступенчатая трансмиссия имеет преобразователь крутящего момента, работающее в масляной ванне сцепление, систему подшипников зубчатых передач, масляный насос и систему управления с гидравлическим приводом, тогда как механическая трансмиссия с ручным переключением или передача последней понижающей ступени имеет систему подшипников зубчатых передач. Снижение вязкости смазочного масла, используемого в таких трансмиссиях, может сокращать сопротивление движению и фрикционное сопротивление в преобразователе крутящего момента, работающем в масляной ванне сцеплении, системе подшипников зубчатых передач и масляном насосе, и тем самым повышать коэффициент полезного действия силовой передачи, чем обеспечивается улучшение характеристик экономии топлива в автомобиле.
Однако снижение вязкости смазочного масла, используемого в этих трансмиссиях, может обусловливать значительное сокращение усталостной долговечности вышеописанных узлов и их механизмов, и может создавать заедание, приводящее к неисправностям в трансмиссиях. В особенности, когда маловязкое смазочное масло смешивают с противозадирной присадкой, содержащей соединения фосфора, для усиления противозадирных характеристик, усталостная долговечность будет резко сокращаться. Поэтому, как правило, снижение вязкости смазочного масла является проблематичным. Хотя усталостную долговечность можно увеличить с помощью противозадирной присадки на основе соединений серы, при этом ухудшается устойчивость смазочного масла к окислению, и тем самым нужно примешивать большое количество антиоксиданта.
Как описано выше, снижение вязкости имеет некоторые ограничения. Альтернативно или в дополнение к снижению вязкости, экономия энергии или высокая эффективность использования энергии могут быть успешно достигнуты снижением трения деталей, таких как поверхности зубьев шестерен, работающих в условиях эластичной гидродинамической смазки. В общем, контактное давление, воздействующее на поверхности зубьев шестерен, может составлять 1 ГПа или больше, что известно для условий эластичной гидродинамической смазки. В этих условиях известно применение смазочного масла, имеющего низкий коэффициент сцепления, для снижения трения и тем самым способствования экономии энергии.
Список цитируемой литературы
Патентные документы
Патентный Документ 1: Публикация Японской Выложенной Патентной Заявки № 10-213552
Патентный Документ 2: Публикация Японской Выложенной Патентной Заявки № 9-68161
Сущность изобретения
Техническая проблема
Настоящее изобретение было выполнено с учетом этих обстоятельств и имеет целью создание композиции смазочного масла, имеющей низкий коэффициент сцепления, которая может снижать трение между деталями, такими как поверхности зубьев шестерен, работающих в условиях эластичной гидродинамической смазки, для обеспечения характеристик экономии энергии и высокой эффективности, пригодной для использования в механических, автоматических и бесступенчатых трансмиссиях автомобилей или промышленных системах зубчатых передач.
Решение проблемы
В результате углубленного изучения и исследования настоящее изобретение было выполнено на основе того обнаруженного факта, что вышеуказанные проблемы могли бы быть разрешены с использованием композиции смазочного масла, включающей базовое масло, содержащее (А) неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты.
2
2
То есть, настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, имеющей низкий коэффициент сцепления, включающей смазочное базовое масло, содержащее (А) неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты в количестве от 0,1 до 80 масс.%, в расчете на общую массу базового масла, и имеющее кинематическую вязкость при температуре 100°С от 1 до 15 мм/сек, причем композиция имеет кинематическую вязкость при температуре 100°С от 1 до 20 мм/сек.
Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной композиции смазочного масла, в которой (А) неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты представляет собой неполный сложный эфир триметилолпропана и одноосновной карбоновой кислоты.
Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной композиции смазочного масла, дополнительно включающей (В) поли(мет)акрилатное соединение, составленное повторяющейся структурной единицей, представленной ниже формулой (I), в количестве от 0,01 до 20 масс.%:
1
2
в которой R представляет водород или метил, и R представляет углеводородную группу, имеющую от 1 до 30 атомов углерода.
Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной композиции смазочного масла, причем композиция имеет коэффициент сцепления на уровне 0,013 или менее.
2
-3
Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной композиции смазочного масла, причем композиция имеет отношение коэффициента сцепления к величине кинематической вязкости (мм/сек) при температуре 100°С, которое составляет 1,2×10 или менее.
Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной композиции смазочного масла, причем композиция имеет динамическую вязкость по Брукфильду при температуре -40°С на уровне 40000 мПа·сек или менее.
Преимущественные результаты изобретения
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению обеспечивает низкий коэффициент сцепления и тем самым может поддерживать характеристики, требуемые для трансмиссионного масла, и достигать параметров экономии энергии и высокой эффективности, будучи используемой в механических, автоматических или бесступенчатых трансмиссиях автомобилей, или в промышленных системах зубчатых передач.
Описание варианта исполнения
Ниже будет описана композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению включает базовое масло на сложноэфирной основе, включающее (А) неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты.
Спирт, составляющий базовое масло на сложноэфирной основе, представляет собой многоатомный спирт. Карбоновая кислота, составляющая базовое масло на сложноэфирной основе, может представлять собой одноосновную или многоосновную кислоту. Однако базовое масло на сложноэфирной основе обязательно является неполным сложным эфиром, где по меньшей мере часть гидроксильных групп многоатомного спирта остается неэтерифицированной.
Многоатомные спирты могут представлять собой обычные спирты от двухатомных до десятиатомных, предпочтительно от двухатомных до шестиатомных. Конкретные примеры многоатомных спиртов от двухатомных до десятиатомных включают двухатомные спирты, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (от тримерного до пентадекамерного этиленгликоля), пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль (от тримерного до пентадекамерного пропиленгликоля), 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 2-метил-1,2-пропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, 1,2-пентандиол, 1,3-пентандиол, 1,4-пентандиол, 1,5-пентандиол и неопентилгликоль; многоатомные спирты, такие как глицерин, полиглицерин (от его димера до октамера, таких как диглицерин, триглицерин и тетраглицерин), триметилолалканы (триметилолэтан, триметилолпропан, триметилолбутан) и их производные от димеров до октамеров, пентаэритрит и его производные от димеров до тетрамеров, 1,2,4-бутантриол, 1,3,5-пентантриол, 1,2,6-гексантриол, 1,2,3,4-бутантетраол, сорбит, сорбитан, продукт конденсации сорбита и глицерина, адонит, арабит, ксилит и маннит; сахариды, такие как ксилоза, арабиноза, рибоза, рамноза, глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, сорбоза, целлобиоза, мальтоза, изомальтоза, трегалоза и сахароза; и их смеси.
Среди этих многоатомных спиртов предпочтительные примеры включают спирты от двухатомных до шестиатомных, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (от тримерного до декамерного этиленгликоля), пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль (от тримерного до декамерного пропиленгликоля), 1,3-пропандиол, 2-метил-1,2-пропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, неопентилгликоль, глицерин, диглицерин, триглицерин, триметилолалканы (триметилолэтан, триметилолпропан, триметилолбутан) и их производные от димеров до тетрамеров, пентаэритрит, дипентаэритрит, 1,2,4-бутантриол, 1,3,5-пентантриол, 1,2,6-гексантриол, 1,2,3,4-бутантетраол, сорбит, сорбитан, продукт конденсации сорбита и глицерина, адонит, арабит, ксилит и маннит, и их смеси. Более предпочтительные примеры включают этиленгликоль, пропиленгликоль, неопентилгликоль, глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит и сорбитан и их смеси. В особенности предпочтительные примеры включают неопентилгликоль, триметилолэтан, триметилолпропан и пентаэритрит и их смеси, из соображений достижения более высокой термической стабильности и устойчивости к окислению, и наиболее предпочтительным примером является триметилолпропан.
Среди кислот, составляющих базовое масло на сложноэфирной основе, используемое в настоящем изобретении, примеры одноосновных кислот включают алифатические кислоты, имеющие обычно от 2 до 24 атомов углерода, которые могут быть линейноцепочечными или разветвленными, и насыщенными или ненасыщенными. Конкретные примеры включают насыщенные алифатические кислоты, такие как уксусная кислота, пропионовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная бутановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная пентановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гексановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гептановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная октановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная нонановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная декановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная ундекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная додекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная тридекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная тетрадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная пентадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гексадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гептадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная октадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная нонадекановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная эйкозановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная генэйкозановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная докозановая кислота, линейноцепочечная или разветвленная трикозановая кислота, и линейноцепочечная или разветвленная тетракозановая кислота; ненасыщенные алифатические кислоты, такие как акриловая кислота, линейноцепочечная или разветвленная бутеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная пентеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гексеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гептеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная октеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная ноненовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная деценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная ундеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная додеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная тридеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная тетрадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная пентадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гексадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная гептадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная октадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная нонадеценовая кислота, линейноцепочечная или разветвленная эйкозеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная генэйкозеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная докозеновая кислота, линейноцепочечная или разветвленная трикозеновая кислота, и линейноцепочечная или разветвленная тетракозеновая кислота; и их смеси. Среди этих алифатических кислот, из соображений дополнительно усиленной смазывающей способности и обрабатываемости, предпочтительны насыщенные алифатические кислоты, имеющие от 3 до 20 атомов углерода, ненасыщенные алифатические кислоты, имеющие от 3 до 22 атомов углерода, и их смеси. Более предпочтительными являются насыщенные алифатические кислоты, имеющие от 4 до 18 атомов углерода, ненасыщенные алифатические кислоты, имеющие от 4 до 18 атомов углерода, и их смеси. С позиции устойчивости к окислению, наиболее предпочтительны насыщенные алифатические кислоты, имеющие от 4 до 18 атомов углерода.
Примеры многоосновных кислот включают двухосновные кислоты, имеющие от 2 до 16 атомов углерода, и тримеллитовая кислота. Двухосновные кислоты, имеющие от 2 до 16 атомов углерода, могут быть линейноцепочечными или разветвленными, или насыщенными или ненасыщенными. Конкретные примеры включают этандиовую (щавелевую) кислоту, пропандиовую (малоновую) кислоту, линейноцепочечную или разветвленную бутандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную пентандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гександиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гептандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную октандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную нонандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную декандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную ундекандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную додекандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную тридекандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную тетрадекандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гептадекандиовую кислоту, и линейноцепочечную или разветвленную гексадекандиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную или разветвленную гексендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гептендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную октендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную нонендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную децендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную ундецендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную додецендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную тридецендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную тетрадецендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гептадецендиовую кислоту, линейноцепочечную или разветвленную гексадецендиовую кислоту, и их смеси.
На комбинацию спирта и кислоты, составляющих сложный эфир, никакие конкретные ограничения не налагаются. Например, в настоящем изобретении могут быть использованы следующие сложные эфиры. Эти сложные эфиры могут быть использованы по отдельности или в комбинации:
(а) неполный сложный эфир многоатомного спирта и одноосновной кислоты
(b) неполный сложный эфир многоатомного спирта и многоосновной кислоты
(с) смешанный неполный сложный эфир многоатомного спирта и смеси одноосновной кислоты и многоосновной кислоты
Процентная доля гидроксильных групп, остающихся неэтерифицированными из всех гидроксильных групп в многоатомном спирте, предпочтительно составляет от 3 до 80 процентов, более предпочтительно от 5 до 70 процентов, более предпочтительно от 10 до 60 процентов, наиболее предпочтительно от 15 до 50 процентов. Когда процентная доля оставшихся гидроксильных групп составляет менее 3 процентов, полученная композиция смазочного масла не проявляет в достаточной мере снижения коэффициента сцепления. Когда эта процентная доля превышает 80 процентов, полученная композиция смазочного масла усиливала бы трение вследствие повышенной вязкости и имела бы плохую устойчивость к окислению.
Среди этих сложных эфиров является предпочтительным (а) неполный сложный эфир многоатомного спирта и одноосновной кислоты благодаря его превосходному коэффициенту сцепления, более предпочтителен сложный диэфир триметилолпропана и одноосновной кислоты, имеющей от 12 до 18 атомов углерода, и наиболее предпочтителен сложный диэфир триметилолпропана и олеиновой кислоты.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению содержит неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты в количестве от 0,1 до 80 масс.%, предпочтительно от 5 до 75 масс.%, более предпочтительно от 10 до 70 масс.%, более предпочтительно от 15 до 65 масс.%, и наиболее предпочтительно от 20 до 60 масс.%, в расчете на общую массу базового масла. Содержание сложного эфира менее 0,1 масс.% может вести к композиции, которая может не удовлетворять требованиям, предъявляемым к коэффициенту сцепления, тогда как содержание сложного эфира более 80 масс.% может вести к композиции, которая усиливает трение вследствие повышенной вязкости и имеет ухудшенную устойчивость к окислению.
2
Базовое масло композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению может содержать компоненты базового масла, иные, нежели неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты, в такой мере, насколько полученное смешанное базовое масло имеет кинематическую вязкость при температуре 100°С от 1 до 15 мм/сек. Такие компоненты базового масла могут представлять собой любой один или более типов минеральных базовых масел, любой один или более типов синтетических базовых масел или их смеси.
Конкретные примеры минерального масла включают масла, которые могут быть получены подверганием фракции смазочного масла, полученной путем вакуумной дистилляции кубового остатка после перегонки при атмосферном давлении, образовавшегося после перегонки при атмосферном давлении сырой нефти, любой одной или более технологическим обработкам, выбранным из деасфальтизации растворителями, экстракции растворителями, гидрокрекинга, гидроизомеризации, депарафинизации растворителями, каталитической депарафинизации и гидроочистки; минеральные масла с изомеризованными парафинами; и масла, полученные изомеризацией по технологии GTL WAX («газ-в-жидкий парафин»).
Конкретные примеры синтетического базового масла включают полибутены и их гидрированные производные; поли-α-олефины, такие как 1-октеновый олигомер и 1-деценовый олигомер, и их гидрированные производные; сложные эфиры, включая полные сложные эфиры вышеупомянутых многоатомных спиртов и карбоновых кислот, сложные моноэфиры, такие как 2-этилгексилолеат, сложные диэфиры, такие как дитридецилглутарат, ди-2-этилгексиладипат, диизодециладипат, дитридециладипат и ди-2-этилгексилсебацинат, и иные соединения, нежели (А) неполные сложные эфиры многоатомных спиртов и карбоновых кислот; ароматические синтетические масла, такие как алкилнафталины, алкилбензолы и ароматические сложные эфиры; и смеси вышеуказанных производных.
2
2
2
2
2
2
2
Смазочное базовое масло, используемое в настоящем изобретении, имеет кинематическую вязкость при температуре 100°С обязательно от 1 до 15 мм/сек, предпочтительно от 2 до 14 мм/сек, более предпочтительно от 3 до 13 мм/сек, более предпочтительно от 4 до 12 мм/сек, в особенности предпочтительно от 5 до 11 мм/сек. Когда кинематическая вязкость при температуре 100°С смазочного базового масла составляет более 15 мм/сек, полученная композиция смазочного масла была бы плохой в отношении характеристик низкотемпературной вязкости. Между тем, когда кинематическая вязкость при температуре 100°С смазочного базового масла составляет менее 1 мм/сек, полученная композиция смазочного масла имела бы плохую смазывающую способность вследствие недостаточного образования масляной пленки в точках смазки и проявляла бы большие потери на испарение смазочного базового масла.
На индекс вязкости смазочного базового масла, используемого в настоящем изобретении, конкретные ограничения не налагаются. Однако индекс вязкости предпочтительно составляет 80 или больше, более предпочтительно 90 или больше, в особенности предпочтительно 110 или больше. Индекс вязкости на уровне 80 или больше обеспечивает возможность получения композиции, проявляющей превосходные характеристики вязкости при температурах от низких до высоких.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит (В) поли(мет)акрилатное соединение, имеющее повторяющиеся структурные единицы, представленные ниже формулой (I).
Это поли(мет)акрилатное соединение служит в качестве модификатора индекса вязкости и/или депрессорной присадки для понижения температуры застывания. Используемый в данном описании термин «поли(мет)акрилатное соединение» обобщенно обозначает полиакрилатные соединения и полиметакрилатные соединения.
1
2
(В формуле (I) R представляет водород или метил, и R представляет углеводородную группу, имеющую от 1 до 30 атомов углерода).
(В) поли(мет)акрилатное соединение представляет собой полимер из мономера для получения полимера, содержащего (мет)акрилатный мономер (далее называемый как «Мономер М-1»), представленный ниже формулой (1).
1
2
В вышеприведенной формуле (1) R представляет водород или метил, и R представляет линейноцепочечную или разветвленную углеводородную группу, имеющую от 1 до 30 атомов углерода.
2
Конкретные примеры линейноцепочечной или разветвленной углеводородной группы, имеющей от 1 до 30 атомов углерода, для радикала R, включают алкильные группы, которые могут быть линейноцепочечными или разветвленными, такие как метильная, этильная, пропильная, бутильная, пентильная, гексильная, гептильная, октильная, нонильная, децильная, ундецильная, додецильная, тридецильная, тетрадецильная, гексадецильная и октадецильная группы; и алкенильные группы, которые могут быть линейноцепочечными или разветвленными, и положение двойной связи в которых может варьировать, такие как бутенильная, пентенильная, гексенильная, гептенильная, октенильная, ноненильная, деценильная, ундеценильная, додеценильная, тетрадеценильная, гексадеценильная и октадеценильная группы.
Типичные примеры поли(мет)акрилатного соединения включают поли(мет)акрилаты так называемого недиспергирующего типа, получаемые гомополимеризацией Мономера М-1 или сополимеризацией двух или более типов Мономеров М-1.
Поли(мет)акрилатное соединение может представлять собой поли(мет)акрилаты так называемого диспергирующего типа, получаемые сополимеризацией Мономера М-1 с одним или более мономерами, выбранными из группы, состоящей из (мет)акрилатных мономеров, представленных ниже формулой (2) (далее называемых как «Мономер М-2»), и мономеров, представленных ниже формулой (3) (далее называемых как «Мономер М-3»).
3
4
1
В вышеприведенной формуле (2) R представляет водород или метил, R представляет алкиленовую группу, имеющую от 1 до 18 атомов углерода, Е представляет аминный остаток или гетероциклический остаток, имеющий 1 или 2 атома азота и от 0 до 2 атомов кислорода, и «а» представляет целое число, равное 0 или 1.
4
Конкретные примеры алкиленовых групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, для радикала R, включают этиленовую, пропиленовую, бутиленовую, пентиленовую, гексиленовую, гептиленовую, октиленовую, нониленовую, дециленовую, ундециленовую, додециленовую, тридециленовую, тетрадециленовую, пентадециленовую, гексадециленовую, гептадециленовую и октадециленовую группы, все из которых могут быть линейноцепочечными или разветвленными.
1
Конкретные примеры аминного остатка или гетероциклического остатка, представленного как Е, включают диметиламиногруппу, диэтиламиногруппу, дипропиламиногруппу, дибутиламиногруппу, анилиновый, толуидиновый, ксилидиновый фрагменты, ацетиламиногруппу, бензоиламиногруппу, морфолиновый фрагмент, пирролильную, пирролиновую, пиридильную, метилпиридильную, пирролидинильную, пиперидинильную, хинолильную, пирролидонильную, пирролидоновую, имидазолиновую и пиразиновую группы.
5
2
В формуле (3) R представляет водород или метил, и Е представляет аминный остаток или гетероциклический остаток, имеющий 1 или 2 атома азота и от 0 до 2 атомов кислорода.
2
Конкретные примеры аминного остатка или гетероциклического остатка, представленного как Е, включают диметиламиногруппу, диэтиламиногруппу, дипропиламиногруппу, дибутиламиногруппу, анилиновый, толуидиновый, ксилидиновый фрагменты, ацетиламиногруппу, бензоиламиногруппу, морфолиновый фрагмент, пирролильную, пирролиновую, пиридильную, метилпиридильную, пирролидинильную, пиперидинильную, хинолильную, пирролидонильную, пирролидоновую, имидазолиновую и пиразиновую группы.
Аминный остаток или гетероциклический остаток в формулах (2) и (3) имеют отношение к одновалентной группе, образованной удалением атома водорода из аминогруппы амина, и одновалентной группе, образованной удалением атома водорода, связанного с углеродом, входящим в состав гетероцикла, из молекулы, имеющей гетероциклическую структуру, соответственно.
Конкретные предпочтительные примеры Мономера-М-2 и Мономера М-3 включают
диметиламинометилметакрилат,
диэтиламинометилметакрилат,
диметиламиноэтилметакрилат,
диэтиламиноэтилметакрилат,
2-метил-5-винилпиридин,
морфолинометилметакрилат,
морфолиноэтилметакрилат,
N-винилпирролидон и их смеси.
На молярное соотношение Мономера М-1 и Мономеров М-2 и М-3 в сополимере конкретные ограничения не налагаются. Однако отношение «М-1:М-2 и М-3» предпочтительно составляет от 99:1 до 80:20, более предпочтительно от 98:2 до 85:15, более предпочтительно от 95:5 до 90:10.
Никакие конкретные ограничения не налагаются на способ получения (В) поли(мет)акрилатного соединения, которое, например, в основном без труда получают радикальной полимеризацией в растворе отдельного Мономера М-1 или смеси Мономера М-1 и Мономеров М-2 и М-3 в присутствии инициатора полимеризации, такого как бензоилпероксид.
Среднемассовая молекулярная масса (Mw) (В) поли(мет)акрилатного соединения предпочтительно составляет 5000 или больше, более предпочтительно 10000 или больше, более предпочтительно 20000 или больше, в особенности предпочтительно 30000 или больше, и наиболее предпочтительно 40000 или больше. Среднемассовая молекулярная масса (Mw) предпочтительно составляет 400000 или менее, более предпочтительно 300000 или меньше, более предпочтительно 200000 или меньше, и в особенности предпочтительно 100000 или меньше.
Среднемассовая молекулярная масса менее 5000 ведет к недостаточному улучшению индекса вязкости и повышала бы стоимость производства композиции. Среднемассовая молекулярная масса более 400000 ухудшала бы сопротивление сдвигу или устойчивость при хранении полученной композиции.
Значение PSSI (индекс сопротивления постоянной сдвиговой нагрузке) поли(мет)акрилатного соединения предпочтительно составляет 40 или меньше, более предпочтительно от 5 до 40, более предпочтительно от 10 до 35, в особенности предпочтительно от 15 до 30, и наиболее предпочтительно от 20 до 25. Когда PSSI составляет более 40, полученная композиция проявляла бы плохое сопротивление сдвигу, тогда как если PSSI составляет менее 5, достаточное улучшение индекса вязкости не было бы достигнуто, и это приводило бы к росту стоимости производства композиции.
Используемый в данном описании термин ”PSSI” обозначает индекс сопротивления постоянному сдвигу полимера, рассчитанный на основе данных, измеренных согласно стандарту ASTM D 6278-02 (Метод испытания сопротивления сдвигу полимера, содержащего текучие среды, с использованием Европейской системы дизельного впрыска), в соответствии со стандартом ASTM D 6022-01 (Стандартный метод расчета индекса сопротивления постоянной сдвиговой нагрузке).
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению содержит (В) поли(мет)акрилатное соединение в количестве предпочтительно от 0,01 до 20 масс.%, более предпочтительно от 0,03 до 10 масс.%, более предпочтительно от 0,06 до 5 масс.%, в особенности предпочтительно от 0,1 до 3 масс.%, в расчете на общую массу композиции. Содержание менее 0,01 процента по массе приводило бы к неудаче в получении предварительно заданного эффекта улучшения индекса вязкости, тогда как содержание более 20 масс.% вело бы к композиции, имеющей плохое сопротивление сдвигу.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению может быть смешана с разнообразными добавками, такими как противозадирные присадки, беззольные диспергаторы, металлические моющие присадки, модификаторы трения, антиоксиданты, ингибиторы коррозии, модификаторы индекса вязкости, иные, нежели вышеописанный Компонент (В), антикоррозионные присадки, деэмульгаторы, деактиваторы металлов, депрессорные присадки для понижения температуры застывания, герметизирующие средства, противопенные присадки и красители, по отдельности или в комбинации, чтобы дополнительно улучшить свойства композиции или придать композиции свойства, требуемые для различных смазочных масел.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению может быть смешана по меньшей мере с одним типом фосфорной противозадирной присадки, выбранной из фосфористой кислоты, сложных моноэфиров фосфорной кислоты, сложных диэфиров фосфорной кислоты, сложных триэфиров фосфорной кислоты и их солей; по меньшей мере с одним типом серной противозадирной присадки, выбранной из сульфированных жиров и масел, сульфированных олефинов, полисульфидов с двумя углеводородными заместителями, дитиокарбаматов, тиадиазолов и бензтиазолов; и/или по меньшей мере одним типом фосфорно-серной противозадирной присадки, выбранной из тиофосфорных кислот, сложных моноэфиров тиофосфорных кислот, сложных диэфиров тиофосфорных кислот, сложных триэфиров тиофосфорных кислот, дитиофосфорной кислоты, сложных моноэфиров дитиофосфорной кислоты, сложных диэфиров дитиофосфорной кислоты, сложных триэфиров дитиофосфорной кислоты, тритиофосфорной кислоты, сложных моноэфиров тритиофосфорной кислоты, сложных диэфиров тритиофосфорной кислоты, сложных триэфиров тритиофосфорной кислоты, и их солей.
Примеры беззольных диспергаторов включают такие беззольные диспергаторы, как сукцинимиды, бензиламины и полиамины, каждый из которых имеет углеводородную группу, имеющую от 40 до 400 атомов углерода, и/или их производные с соединениями бора. Содержание беззольных диспергаторов обычно составляет от 0,01 до 15 масс.%, в расчете на общую массу композиции.
Примеры металлических моющих присадок включают такие присадки, как сульфонаты щелочноземельных металлов, фенаты щелочноземельных металлов, салицилаты щелочноземельных металлов. Содержание металлических моющих присадок обычно составляет от 0,01 до 10 масс.%, предпочтительно от 0,1 до 5 масс.%.
Модификаторы трения могут представлять собой любые соединения, которые в основном применялись как модификаторы трения для смазочных масел. Конкретные примеры включают аминосоединения, имидосоединения, сложные эфиры алифатических кислот, амиды алифатических кислот и металлические соли алифатических кислот, каждые из которых имеют на молекулу по меньшей мере одну алкильную или алкенильную группу, имеющую от 6 до 30 атомов углерода, в особенности линейноцепочечную алкильную или алкенильную группу, имеющую от 6 до 30 атомов углерода. Альтернативно, могут быть также использованы органические соединения молибдена, такие как дитиофосфат молибдена и дитиокарбамат молибдена. Содержание модификаторов трения обычно составляет от 0,01 до 5,0 масс.%, в расчете на общую массу композиции.
Антиоксиданты могут представлять собой любые антиоксиданты, которые обычно применялись в смазочных маслах, такие как фенольные или аминные соединения. Конкретные примеры антиоксиданта включают алкилфенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол; бисфенолы, такие как метилен-4,4-бисфенол (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол); нафтиламины, такие как фенил-α-нафтиламин; диалкилдифениламины; цинковые соли диалкилдитиофосфорных кислот, такой как ди-2-этилгексилдитиофосфорная кислота; и сложные эфиры (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)алифатической кислоты (пропионовой кислоты) или (3-метил-5-трет-бутил-4-гидроксифенил)алифатической кислоты (пропионовой кислоты) с одноатомным или многоатомным спиртом, таким как метанол, октанол, октадеканол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, тиодиэтиленгликоль, триэтиленгликоль и пентаэритрит. Содержание антиоксиданта обычно составляет от 0,01 до 5 масс.%, в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
Примеры ингибиторов коррозии включают соединения типа бензтриазола, толилтриазола, тиадиазола и имидазола.
Примеры модификаторов индекса вязкости, иных, нежели Компонент (В), включают этилен-α-олефиновые сополимеры недиспергирующего или диспергирующего типа и их гидрированные производные; полиизобутилены или их гидрированные производные; гидрированные стирол-диеновые сополимеры; сложноэфирные сополимеры стирола и малеинового ангидрида; и полиалкилстиролы.
Примеры антикоррозионных присадок включают нефтяные сульфонаты, алкилбензолсульфонаты, динонилнафталинсульфонаты, сложные эфиры алкенилянтарной кислоты и сложные эфиры многоатомных спиртов.
Примеры деэмульгаторов включают неионные поверхностно-активные вещества на основе полиалкиленгликолей, такие как полиоксиэтиленалкиловые простые эфиры, полиоксиэтиленалкилфениловые простые эфиры и полиоксиэтиленалкилнафтиловые простые эфиры.
Примеры деактиваторов металлов включают имидазолины, производные пиримидина, алкилтиадиазолы, меркаптобензтиазолы, бензотриазолы и их производные, 1,3,4-тиадиазолполисульфид, 1,3,4-тиадиазолил-2,5-бисдиалкилдитиокарбамат, 2-(алкилдитио)бензимидазол и β-(орто-карбоксибензилтио)пропионитрил.
Депрессорные присадки для понижения температуры застывания могут представлять собой любые из известных депрессорных присадок для понижения температуры застывания, выбираемые в зависимости от типа смазочного базового масла, но предпочтительно представляют собой полиметакрилаты, имеющие среднемассовую молекулярную массу от 80000 до 200000.
Противопенные присадки могут быть любыми соединениями, которые обычно использовались в качестве противопенных присадок для смазочных масел. Примеры таких противопенных присадок включают силиконы, такие как диметилсиликон и фторсиликон.
Герметизирующие средства могут быть любыми соединениями, которые обычно использовались в качестве герметизирующих средств для смазочных масел. Примеры таких герметизирующих средств включают герметизирующие средства на основе сложных эфиров, сернистых и ароматических соединений.
Красители могут быть любыми соединениями, которые обычно применялись и могут быть смешаны в любом количестве.
Когда эти добавки смешивают с композицией смазочного масла согласно настоящему изобретению, содержание каждой добавки обычно составляет от 0,0005 до 5 масс.%, в расчете на общую массу композиции, за исключением добавок, количества которых конкретно указаны выше.
2
2
2
2
2
2
2
Кинематическую вязкость композиции смазочного масла при температуре 100°С согласно настоящему изобретению желательно регулируют до обязательного уровня от 1 до 20 мм/сек, предпочтительно от 2 до 15 мм/сек, более предпочтительно от 3 до 13 мм/сек, более предпочтительно от 4 до 12 мм/сек, в особенности предпочтительно от 5 до 11 мм/сек. Когда кинематическая вязкость при температуре 100°С композиции смазочного масла составляет более 20 мм/сек, композиция была бы плохой в отношении характеристик низкотемпературной вязкости. Между тем, когда кинематическая вязкость при температуре 100°С смазочного базового масла составляет менее 1 мм/сек, полученная композиция смазочного масла имела бы плохую смазывающую способность вследствие недостаточного образования масляной пленки в точках смазки и проявляла бы большие потери на испарение.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению имеет коэффициент сцепления предпочтительно 0,013 или меньше, более предпочтительно 0,010 или меньше, более предпочтительно 0,008 или меньше, в особенности предпочтительно 0,006 или меньше. Коэффициент сцепления более 0,013 приводил бы к композиции, которая не обеспечивала бы характеристик экономии энергии вследствие повышенного трения.
2
-3
-3
-3
-4
2
-3
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению имеет отношение коэффициента сцепления к кинематической вязкости (мм/сек) при температуре 100°С на уровне предпочтительно 1,2×10 или меньше, более предпочтительно 1,1×10 или меньше, более предпочтительно 1,0×10 или меньше, в особенности предпочтительно 9,5×10 или меньше. Отношение коэффициента сцепления к кинематической вязкости (мм/сек) при температуре 100°С более 1,2×10 приводило бы к композиции, которая не обеспечивала бы характеристик экономии энергии вследствие повышенного трения.
2
2
2
2
2
2
Никакие конкретные ограничения не налагаются на кинематическую вязкость при температуре 40°С композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению, которая, однако, предпочтительно составляет от 10 до 100 мм/сек, более предпочтительно от 15 до 90 мм/сек, более предпочтительно от 20 до 80 мм/сек, в особенности предпочтительно от 25 до 70 мм/сек. Когда кинематическая вязкость при температуре 40°С композиции смазочного масла составляет более 100 мм/сек, полученная композиция была бы плохой в отношении характеристик низкотемпературной вязкости. Между тем, когда кинематическая вязкость при температуре 40°С составляет менее 10 мм/сек, полученная композиция смазочного масла имела бы плохую смазывающую способность вследствие недостаточного образования масляной пленки в точках смазки и проявляла бы большие потери на испарение.
Никакие конкретные ограничения не налагаются на динамическую вязкость по Брукфильду (BF-вязкость) при температуре -40°С композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению, которая, однако, предпочтительно составляет 40000 мПа·сек или меньше, более предпочтительно 35000 мПа·сек или меньше, более предпочтительно 30000 мПа·сек или меньше, в особенности предпочтительно 25000 мПа·сек или меньше. Когда BF-вязкость при температуре -40°С композиции смазочного масла составляет более 40000 мПа·сек, композиция была бы плохой в отношении характеристик низкотемпературной вязкости и тем самым имела бы ухудшенные свойства в плане характеристик энергосбережения. Используемый в данном описании термин «BF-вязкость» обозначает вязкость, измеренную в соответствии с «методом определения низкотемпературной вязкости трансмиссионного масла», предписанным в инструкции JPI-5S-26-85.
Никакие конкретные ограничения не налагаются на индекс вязкости композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению, который, однако, предпочтительно составляет 120 или больше, более предпочтительно 140 или больше, в особенности предпочтительно 160 или больше. Индекс вязкости на уровне 120 или больше обеспечивает возможность создания композиции, проявляющей превосходные характеристики вязкости при температурах от низких до высоких.
Никакие конкретные ограничения не налагаются на потери от испарения композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению. Однако потери на испарение согласно тесту Ноака (NOACK) предпочтительно составляют от 10 до 50 масс.%, более предпочтительно от 20 до 40 масс.%, в особенности предпочтительно от 22 до 35 масс.%. Применение композиции смазочного масла, имеющей потерю на испарение NOACK, отрегулированную в пределах вышеуказанных диапазонов, обеспечивает возможность достижения как низкотемпературных характеристик, так и противоизносных свойств. Используемый в данном описании термин «потеря на испарение NOACK» означает потери на испарение, измеренные в соответствии с инструкцией CEC L-40-Т-87.
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению является превосходной в плане свойств энергосбережения и имеет высокую эффективность, и может способствовать улучшению эффективности расхода топлива автомобилем и экономии энергии на предприятиях, будучи используемой в механических, автоматических или бесступенчатых трансмиссиях автомобилей, или в промышленных системах зубчатых передач.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с привлечением нижеследующих примеров и сравнительных примеров, которые не должны толковаться как ограничивающие область изобретения.
(Примеры 1 и 2, Сравнительные Примеры 1-5)
Композиции смазочного масла согласно настоящему изобретению (Примеры 1 и 2) готовили в соответствии с составами, изложенными ниже в Таблице 1. Измеряли коэффициент сцепления каждой композиции, и результаты также представлены в Таблице 1.
Композиции смазочного масла для сравнения (Сравнительные Примеры 1-5) готовили в соответствии с составами, изложенными ниже в Таблице 1. Измеряли коэффициент сцепления каждой композиции, и результаты также представлены в Таблице 1.
[Измерение коэффициента сцепления]
Коэффициент сцепления измеряли при следующих условиях с использованием тестера с пленкой EHL (упругой гидродинамической смазки)*.
(*) описано в журнале Tribology International (март 2007 года) авторами R. Kapadia и др.
(Условия испытаний)
Испытательный образец: SUJ2 (сталь конструкционная подшипниковая)
Температура масла: 100°С
Поверхностное давление: 0,514 ГПа
Коэффициент скольжения: 100%
Как изложено в Таблице 1, композиции, каждая из которых включает неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты (Примеры 1 и 2), со всей очевидностью имеют меньший коэффициент сцепления, чем композиции, каждая из которых включает полный сложный эфир многоатомного спирта (Сравнительные Примеры 1-3), которая включает сложный эфир тримеллитовой кислоты (Сравнительный Пример 4), и которая включает РАО (поли-б-олефин) (Сравнительный Пример 5).
Таблица 1
Пример 1
Пример 2
Сравни-тельный Пример 1
Сравни-тельный Пример 2
Сравни-тельный Пример 3
Сравни-тельный Пример 4
Сравни-тельный Пример 5
Состав базового масла (в расчете на общую массу базового масла)
Сложноэфирное базовое масло 1<sup>1)</sup>
Масс.%
43
43
Сложноэфирное базовое масло 2<sup>2)</sup>
Масс.%
57
57
Сложноэфирное базовое масло 3<sup>3)</sup>
Масс.%
100
100
Сложноэфирное базовое масло 4<sup>4)</sup>
Масс.%
100
Сложноэфирное базовое масло 5<sup>5)</sup>
Масс.%
100
Поли-б-олефин<sup>6)</sup>
Масс.%
100
Добавки (в расчете на общую массу композиции)
Полиметакрилат<sup>7)</sup>
Масс.%
0,5
0,5
Пакет присадок для трансмиссионного масла<sup>8)</sup>
Масс.%
15,8
15,8
15,8
15,8
15,8
15,8
15,8
Кинематическая вязкость при температуре 40°С
мм<sup>2</sup>/сек
47,8
47,9
48,5
48,6
48,5
83,1
60
100°С
мм<sup>2</sup>/сек
9,6
9,6
9,4
9,5
9,2
9,3
9,4
Индекс вязкости
190
190
183
183
176
86
138
Вязкость по Брукфильду при температуре -40°С
мПа·сек
113 000
19 000
>1,000,000
58 000
310 000
40
Коэффициент сцепления
0,009
0,009
0,014
0,014
0,012
0,026
0,021
Отношение «коэффициент сцепления/кинематическая вязкость при температуре 100°С»
9,4×10<sup>-4</sup>
9,4×10<sup>-4</sup>
1,5×10<sup>-3</sup>
1,5×10<sup>-3</sup>
1,3×10<sup>-3</sup>
2,8×10<sup>-3</sup>
2,2×10<sup>-3</sup>
1) Сложноэфирное базовое масло 1: сложный диэфир триметилолпропана и олеиновой кислоты (кинематическая вязкость при температуре 40°С: 541,7, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 55,3, индекс вязкости: 168)2) Сложноэфирное базовое масло 2: сложный моноэфир олеиновой кислоты и 2-этилгексилового спирта (кинематическая вязкость при температуре 40°С: 8,7, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 2,7, индекс вязкости: 174)3) Сложноэфирное базовое масло 3: сложный триэфир триметилолпропана и олеиновой кислоты (кинематическая вязкость при температуре 40°С: 48,1, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 9,5, индекс вязкости: 187)4) Сложноэфирное базовое масло 4: сложный триэфир триметилолпропана и стеариновой кислоты (кинематическая вязкость при температуре 40°С: 47,2, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 9,3, индекс вязкости: 183)5) Сложноэфирное базовое масло 5: сложный триэфир тримеллитовой кислоты и 2-этилгексилового спирта (кинематическая вязкость при температуре 40°С: 89, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 9,6, индекс вязкости: 79)6) РАО: поли-α-олефин (смесь РАО1:РАО2=95:5; РАО1< кинематическая вязкость при температуре 40°С: 64,89, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 9,912, индекс вязкости: 137>; РАО2< кинематическая вязкость при температуре 40°С: 18,33, кинематическая вязкость при температуре 100°С: 4,081, индекс вязкости: 124>)7) РМА: полиметакрилат (среднемассовая молекулярная масса: 60000, нормальные С12-, С14-, С16-, С18-алкилы)8) Пакет присадок для трансмиссионного масла (содержащий сложный эфир фосфорной кислоты, тиофосфорную кислоту, олефинсульфид)Единица каждой кинематической вязкости представляет собой мм<sup>2</sup>/сек.
Промышленная применимость
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению исключительно полезна, поскольку она имеет низкий коэффициент сцепления и тем самым может сохранять характеристики, необходимые для трансмиссионного масла, и обеспечивает параметры энергосбережения и высокую эффективность, будучи используемой в механических, автоматических или бесступенчатых трансмиссиях автомобилей, или в промышленных системах зубчатых передач.