КОМПОЗИЦИИ СМАЗОЧНОГО МАСЛА И ТОПЛИВНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
LUBRICATION OIL COMPOSITIONS AND FUEL COMPOSITIONS

Уровень техники, предшествующий данному изобретению
1. Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к классу присадок малозольного детергента/оксиданта, которые являются продуктами реакционного взаимодействия кислых органических соединений, соединений бора и алкоксилированных аминов и/или алкоксилированных амидов, и применимы в качестве присадок к смазочному маслу и топливу.
2. Описание предшествующего уровня техники
Металлические детергенты являются основным источником золы в моторных маслах. В современных моторных маслах в настоящее время обычно используются сульфонаты, феноляты и салицилаты щелочноземельных металлов, чтобы обеспечить моющее действие и резервную щелочность. Детергенты являются необходимыми компонентами моторных масел как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. Неполное сгорание топлива приводит к образованию сажи, которая может обусловить образование отложений смолы, а также углеродистых отложений и нагара. В случае дизельного топлива остаточная сера в топливе сгорает в камере сгорания с образованием производных от серы кислот. Эти кислоты вызывают коррозию и коррозионный износ двигателя, и они также ускоряют деградацию масла. Нейтральные и щелочные детергенты вводятся в моторные масла, чтобы нейтрализовать эти кислые соединения и посредством этого предотвратить образование вредных для двигателя отложений и значительное уменьшение срока службы двигателя.
Патент США №5330666 раскрывает композицию смазочного масла, применимую для снижения трения в двигателе внутреннего сгорания, которая содержит базовый компонент смазочного масла и соль алкоксилированного амина и углеводородсалициловой кислоты определенной формулы.
Патент США №5688751 раскрывает, что двухтактные двигатели могут эффективно смазываться посредством подачи в двигатель смеси масла с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, и углеводородзамещенной гидроксиароматической карбоновой кислоты или эфира, незамещенного амида, углеводородзамещенного амида, соли аммония, соли углеводородамина или его соли одновалентного металла в количестве, обеспечивающем снижение отложений на поршне в указанном двигателе. Такая смесь, подаваемая в двигатель, содержит менее 0,06 процентов по массе двухвалентных металлов.
Патент США №5854182 раскрывает способ получения щелочного металлического детергента на базе бората магния, равномерно диспергированного в виде чрезвычайно тонких частиц, посредством использования алкоголята магния и борной кислоты. Данный способ получения включает реакционное взаимодействие нейтрального сульфоната щелочноземельного металла с алкоголятом магния и борной кислотой в безводном состоянии в присутствии разбавляющего растворителя с последующей дистилляцией для удаления спирта и части разбавляющего растворителя из смеси. Борированная смесь затем охлаждается и фильтруется для отделения металлического детергента на базе бората магния, о котором сказано, что он обладает превосходной способностью к очистке и диспергированию, обладает очень высокой устойчивостью к гидролизу и окислению и обладает хорошими противозадирными и противоизносными свойствами.
Патент США №6174842 раскрывает композицию смазочного масла, которая содержит от примерно 50 до 1000 частей на миллион молибдена в виде молибденового соединения, растворимого в масле и в основном свободно от реакционноспособной серы, примерно от 1000 до 20000 частей на миллион диариламина и примерно от 2000 до 40000 частей на миллион фенолята. Эта комбинация компонентов, как указано, предоставляет улучшенный контроль окисления и улучшенный контроль отложений для смазочного масла.
Патент США №6339052 раскрывает композицию смазочного масла для бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащую в качестве основного компонента масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность; от 0,1 от 20,0% по массе компонента A, который представляет собой сульфированный щелочной детергент на базе фенолята кальция, производный от дистиллированной, гидрогенизированной жидкости из кожуры орехов кешью; и от 0,1 от 10,0% по массе компонента B, который представляет собой аминовую соль фосфордитионовой кислоты специфической формулы, производной от жидкости из кожуры орехов кешью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения предоставляется свободная от металла детергентная и антиокислительная присадка, содержащая продукт реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида.
В соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения предоставляется способ получения свободной от металла детергентной и антиокислительной присадки, данный способ включает реакционное взаимодействие кислого органического соединения с соединением бора и алкоксилированным амином и/или алкоксилированным амидом.
В соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения предоставляется концентрат смазочного масла, содержащий до примерно 10 мас.% до примерно 90 мас.% по меньшей мере одного продукта реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида; и от примерно 10 мас.% до примерно 90 мас.% органического разбавителя.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления данного изобретения предоставляется композиция смазочного масла, содержащая (a) масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность; и (b) эффективное количество по меньшей мере одного продукта реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида.
В соответствии с пятым вариантом осуществления данного изобретения предоставляется топливный концентрат, содержащий в качестве основного компонента инертный стабильный олеофильный органический растворитель, кипящий в интервале от примерно 150°F до примерно 400°F, и меньшее эффективное количество по меньшей мере одного продукта реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида.
В соответствии с шестым вариантом осуществления данного изобретения предоставляется топливная композиция, содержащая (a) углеводородное топливо и (b) эффективное количество по меньшей мере одного продукта реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления данного изобретения предоставляется способ снижения образования отложений в двигателе внутреннего сгорания, данный способ включает эксплуатацию двигателя с предоставляемой композицией смазочного масла, содержащей (a) масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность; и (b) по меньшей мере один продукт реакционного взаимодействия кислого органического соединения, соединения бора и алкоксилированного амина и/или алкоксилированного амида в количестве, обеспечивающем эффективное предотвращение образования отложений.
Продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению выгодным образом обеспечивают улучшенные моющее действие и устойчивость к окислению. Кроме того, данные продукты реакционного взаимодействия придают превосходные моющее действие и чистоту маслу с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, при оценке образования отложений с использованием нагретой панели (Panel Coker test), и превосходные антиокислительные свойства при оценке с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии при приложении давления (PDSC). Эти продукты реакционного взаимодействия также выгодны при использовании в различных видах топлива.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Один из аспектов данного изобретения направлен на продукты реакционного взаимодействия по меньшей мере одного или нескольких кислых органических соединений, одного или нескольких соединений бора и одного или нескольких алкоксилированных аминов и/или одного или нескольких алкоксилированных амидов, каждый из которых описан ниже.
Кислые органические соединения
Подходящие кислые органические соединения включают, однако не ограничиваются ими, алкилзамещенные салициловые кислоты, дизамещенные салициловые кислоты, маслорастворимые гидроксикарбоновые кислоты, каликсарены салициловой кислоты, серосодержащие каликсарены, кислые структуры, описанные в патентах США №№2933520, 3038935, 3133944, 3471537, 4828733, 6310011, 5281346, 5336278, 5356546 и 5458793, и т.п., а также их комбинации.
Применимые замещенные салициловые кислоты доступны в качестве коммерческих продуктов, или же они могут быть получены способами, известными в данной области, например, описанными в патенте США №5023366, и могут быть представлены структурой формулы I:
где R1 независимо представляет собой группу углеводородного радикала с числом атомов углерода от 1 до примерно 30, и a представляет собой целое число, составляющее 1 или 2. Термин «углеводородный радикал» включает углеводородные, а также в основном углеводородные группы. Термин «в основном углеводородные» относится к группам, содержащим гетероатомные заместители, которые не изменяют существенным образом углеводородную природу группы. Обычные примеры групп углеводородных радикалов для использования в данном изобретении включают следующие:
(1) углеводородные заместители, т.е. алифатические (например, алкил или алкенил), алициклические (например, циклоалкил, циклоалкенил) заместители, ароматические заместители, ароматически-, алифатически- и алициклическизамещенные ароматические заместители и т.п., а также циклические заместители, в которых цикл завершен другой частью молекулы (т.е., например, любые два указанных заместителя могут совместно образовывать алициклический радикал);
(2) замещенные углеводородные заместители, т.е. те заместители, содержащие неуглеводородные группы, которые не изменяют существенным образом углеводородную природу заместителя, например, галоген, гидрокси, меркапто, нитро, нитрозо, сульфокси и т.п.; и
(3) гетероатомные заместители, т.е. заместители, которые, сохраняя в основном углеводородный характер, содержат атом, иной, чем углерод, в цикле или цепи, образованных в остальном атомами углерода (например, алкокси или алкилтио). Подходящие гетероатомы, которые будут очевидны обычным специалистам в данной области, включают, например, серу, кислород, азот и такие заместители как, например, пиридил, фурил, тиенил, имидазолил и т.д. Предпочтительно присутствие не более примерно 2, более предпочтительно не более одного гетероатомного заместителя на каждые десять атомов углерода в углеводородной группе. Наиболее предпочтительно отсутствие гетероатомных заместителей в углеводородной группе, т.е. углеводородная группа является чисто углеводородной.
1
Примеры R в формуле I выше включают, однако не ограничиваются ими,
незамещенный фенил;
фенил, замещенный одной или несколькими алкильными группами, например, метилом, этилом, пропилом, бутилом, пентилом, гексилом, гептилом, октилом, нонилом, децилом, их изомерами и т.п.; фенил, замещенный одной или несколькими алкоксигруппами, такими как метокси, этокси, пропокси, бутокси, пентокси, гексокси, гептокси, октокси, нонокси, декокси, их изомерами и т.п.;
фенил, замещенный одной или несколькими алкиламиновыми или ариламиновыми группами;
нафтил и алкилзамещенный нафтил;
неразветвленные или разветвленные алкильные или алкенильные группы, содержащие от одного до пятидесяти атомов углерода, включающие, однако не ограничивающиеся ими, метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил, тридецил, тетрадецил, пентадецил, гексадецил, гептадецил, октадецил, олеил, нонадецил, эйкозил, генейкозил, докозил, трикозил, тетракозил, пентакозил, триаконтил, пентатриаконтил, тетраконтил, пентаконтил, их изомеры и т.п.; и
циклические алкильные группы, такие как циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклооктил и циклододецил.
Следует заметить, что эти производные салициловой кислоты могут быть монозамещенными или дизамещенными, т.е. когда a в формуле равно 1 или 2 соответственно.
Каликсарены салициловой кислоты, такие как те, что описаны в патенте США №6200936, который включен в качестве ссылки, могут быть использованы в качестве кислых соединений в продуктах реакционного взаимодействия в данном изобретении. Такие каликсарены включают, однако не ограничиваются ими, циклические соединения, содержащие m звеньев салициловой кислоты формулы IIa:
и n звеньев фенола формулы IIb:
2
3
4
5
7
5
7
4
6
которые соединены вместе с образованием цикла, где каждая из групп Y независимо представляет собой двухвалентную мостиковую группу; R независимо представляет собой атом водорода или алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до 6; R независимо представляет собой атом водорода или алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до 60; и j составляет 1 или 2; R представляет собой гидроксигруппу, а R и R независимо представляют собой атом водорода, углеводородный радикал или гетерозамещенный углеводородный радикал, или же R и R представляют собой гидроксил, а R представляет собой атом водорода, углеводородный радикал или гетерозамещенный углеводородный радикал; R независимо представляет собой атом водорода, углеводородный радикал или гетерозамещенную группу углеводородного радикала; m составляет от 1 до 8; n составляет по меньшей мере 3, и m+n составляет от 4 до 20.
Если в цикле присутствует более одного звена салициловой кислоты (т.е. m>1), то звенья салициловой кислоты (формулы IIa) и фенольные звенья (формулы IIb) распределяются неупорядоченным образом, хотя это не исключает возможности, что в некоторых циклах несколько звеньев салициловой кислоты могут быть соединены вместе последовательно.
8
8
8
8
d
d
Каждая из групп Y может быть независимо представлена формулой (CHR), в которой R представляет собой атом водорода или углеводородный радикал, и d представляет собой целое число, составляющее по меньшей мере 1. В одном из вариантов осуществления R содержит от 1 до 6 атомов углерода, и в одном из вариантов осуществления она является метилом. В другом варианте осуществления d составляет от 1 до 4. Y дополнительно может быть серой, а не группой формулы (CHR) в количестве вплоть до примерно 50% звеньев, так что количество серы в составе молекулы составляет вплоть до примерно 50 мол.%. В одном из вариантов осуществления количество серы составляет от примерно 8 до примерно 20 мол.%. В другом варианте осуществления соединение не содержит серы. Для удобства эти соединения иногда относят к «саликсаренам», а их металлические соли - к «саликсаратам».
2
4
5
7
6
2
3
В одном из вариантов осуществления Y представляет собой CH; R представляет собой гидроксил; R и R независимо представляют собой атом водорода, углеводородный радикал или гетерозамещенный углеводородный радикал; R представляет собой углеводородный радикал или гетерозамещенный углеводородный радикал; R представляет собой H; R представляет собой алкильную группу с числом атомов углерода от 6 до примерно 50, предпочтительно с числом атомов углерода от 4 до примерно 40, более предпочтительно с числом атомов углерода от 6 до примерно 25; и m+n составляет по меньшей мере 5, предпочтительно по меньшей мере 6 и, более предпочтительно, по меньшей мере 8, при этом m составляет 1 или 2. Предпочтительно m составляет 1.
5
7
6
3
В другом варианте осуществления R и R представляют собой атомы атом водорода; R представляет собой углеводородный радикал, предпочтительно алкил с числом атомов углерода более 4 и, более предпочтительно, с числом атомов углерода более 9; R представляет собой атом водорода; m+n составляет от 6 до 12; и m составляет 1 или 2.
Для обзора каликсаренов, см., например, Monographs in Supramolecular Chemistry by C. David Gutsche, Series Editor-J. Fraser Stoddart, published by the Royal Society of Chemistry, 1989. Обычно каликсарены, имеющие замещающую гидроксильную группу или группы, включают гомокаликсарены, оксакаликсарены, гомооксакаликсарены и гетерокаликсарены.
Серосодержащие каликсарены, например, такие, которые описаны в патенте США №6268320, который включен здесь в качестве ссылки, также могут быть использованы в качестве кислых соединений для данного изобретения. Такие каликсарены включают, однако не ограничиваются ими, соединения формулы (III):
4
5
7
5
7
4
6
где Y представляет собой двухвалентную мостиковую группу, при этом по меньшей мере одна из указанных мостиковых групп является атомом серы; R представляет собой гидроксил, а R и R независимо представляют собой атом водорода или углеводородный радикал, или же R и R представляют собой гидроксил, а R представляет собой атом водорода или углеводородный радикал; R представляет собой атом водорода или группу углеводородного радикала; и n представляет собой число, составляющее по меньшей мере 4.
В формуле III Y представляет собой двухвалентную мостиковую группу или атом серы, при условии, что по меньшей мере одна группа Y представляет собой атом серы. Двухвалентная мостиковая группа, при отсутствии атома серы, может являться двухвалентной углеводородной группой или двухвалентной гетерозамещенной углеводородной группой с числом атомов углерода от 1 до 18 и, в предпочтительном варианте осуществления, с числом атомов углерода от 1 до 6. Гетероатомы могут являться -O-, -NH- или -S-. Целое число «n» представляет собой целое число, которое типично составляет по меньшей мере 4, предпочтительно от 4 до 12 и, более предпочтительно, от 4 от 8. В одном из вариантов осуществления группы Y числом от n-2 до n-6 являются атомами серы. В другом варианте осуществления атомами серы являются группы Y числом от n-3 до n-10. В еще одном варианте осуществления одна из групп Y представляет собой атом серы. Предпочтительно количество серы в составе каликсарена составляет от примерно 5 до примерно 50 мол.%, так что от примерно 5 до примерно 50% групп Y в формуле III являются атомами серы. Более предпочтительно, количество серы составляет от примерно 8 до примерно 20 мол.%.
8
8
8
d
В одном из вариантов осуществления, если группа Y формулы III не представляет собой атом серы, то она является двухвалентной группой формулы (CHR), в которой R представляет собой атом водорода или группу углеводородного радикала, и d представляет собой целое число, которое составляет по меньшей мере единицу. R предпочтительно является группой углеводородного радикала с числом атомов углерода от 1 до примерно 18 и, более предпочтительно, с числом атомов углерода от 1 до 6. Типичные примеры таких групп углеводородных радикалов включают метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, ундецил, додецил, тридецил, тетрадецил, пентадецил, гексадецил, гептадецил, октадецил, их изомеры и т.п. Предпочтительно, d составляет от 1 до 3, более предпочтительно от 1 до 2 и наиболее предпочтительно d составляет 1. Как указано выше, термин «группы углеводородного радикала» включает гетерозамещенные группы углеводородного радикала и предпочтительно те из них, в которых гетероатом, например, -O-, -NH- или -S-, прерывает цепь из атомов углерода; примером является алкоксиалкильная группа с числом атомов углерода от 2 от 20.
6
6
Группа R представляет собой атом водорода или может быть группой углеводородного радикала, которая может быть производной от полиолефина, такого как полиэтилен, полипропилен, полибутилен или полиизобутилен, или полиолефинового сополимера, такого как сополимер этилена и пропилена. Другие примеры группы R включают додецил, октадецил и т.п. Гетероатомы, если они присутствуют, также могут быть -O-, -NH- или -S-. Эти группы углеводородного радикала предпочтительно имеют число атомов углерода от 1 до примерно 20 и, более предпочтительно, число атомов углерода от 1 до 6.
4
5
7
5
7
4
4
5
7
6
Группа R представляет собой гидроксил, а R и R независимым образом представляют собой атом водорода или углеводородный радикал, либо R и R представляют собой гидроксил, а R представляет собой атом водорода или углеводородный радикал. В одном из вариантов осуществления R представляет собой атом водорода, R и R представляют собой гидроксил, и R представляет собой атом водорода или углеводородный радикал в формуле III, и каликсарен представляет собой резорцинарен. Данные группы углеводородного радикала предпочтительно имеют число атомов углерода от 1 до примерно 24 и, более предпочтительно, число атомов углерода от 1 до 12. Гетероатомы, если они присутствуют, могут являться -O-, -NH- или -S-.
9
10
9
10
5
7
6
5
7
6
9
10
e
В одном из вариантов осуществления группа Y представляет собой серу или (CRR), где одна из групп R и R представляет собой атом водорода, а другая представляет собой атом водорода или углеводородный радикал; R и R независимо представляют собой атом водорода или углеводородный радикал, R представляет собой углеводородный радикал; n составляет 6; и e составляет по меньшей мере 1, предпочтительно от 1 до 4 и более предпочтительно 1. Предпочтительно, R и R представляют собой атом водорода, и R представляет собой углеводородный радикал, предпочтительно алкил с числом атомов углерода более 4, более предпочтительно более 9 и наиболее предпочтительно более 12; и одна из групп R и R представляет собой атом водорода, а другая представляет собой либо атом водорода, либо алкил, предпочтительно атом водорода.
Вышеупомянутые серосодержащие каликсарены типично имеют молекулярную массу менее примерно 1880. Предпочтительно молекулярная масса серосодержащего каликсарена составляет от примерно 460 до примерно 1870, более предпочтительно от примерно 460 до примерно 1800 и наиболее предпочтительно от примерно 460 до примерно 1750.
Кислоты, описанные в патентах США №№2933520, 3038935, 3133944, 3471537, 4828733, 5281346, 5336278, 5356546, 5458793 и 6310011, которые включены здесь в качестве ссылки, также могут быть использованы в качестве кислых соединений для данного изобретения. Примеры таких кислот включают, однако не ограничиваются ими, соединения следующей формулы:
11
12
где группа R представляет собой углеводород или галоген, группа R представляет собой углеводород, и Ar представляет собой замещенный или незамещенный арил. Применимые соединения, подобные этим, включают 3,5,3',5'-тетразамещенные 4,4'-дигидроксиметилкарбоновые кислоты и кислоты формулы
13
14
где X и X' независимо представляют собой атом водорода, углеводородный радикал и галоген, R представляет собой полиметилен или разветвленный или неразветвленный алкилен, x составляет 0 или 1, и R представляет собой атом водорода или углеводородный радикал.
Кислоты и соли, описанные в патентах США №№5281346, 5336278, 5356546, 5458793 и 6310011, подобны описанным выше и также подходят для использования на практике данного изобретения, как, например, те из них, которые имеют следующую формулу:
15
16
15
16
17
где R и R независимо представляют собой атом водорода, группу углеводородного радикала с числом атомов углерода от 1 до примерно 18 или третичные алкильные или арилалкильные группы с числом атомов углерода от 4 до 8, при условии, что лишь одна из групп R и R может быть атомом водорода; каждая из групп R независимо представляет собой атом водорода, группу углеводородного радикала, арилалкильную группу и циклоалкильную группу, и x составляет от 0 до 24.
Маслорастворимые гидроксикарбоновые кислоты, включающие, однако не ограничивающие ими, 12-гидроксистеариновую кислоту, альфа-гидроксикарбоновые кислоты и т.п., также могут быть использованы в качестве кислого соединения для данного изобретения.
Предпочтительно кислое органическое соединение выбирается из группы, состоящей из алкилзамещенных салициловых кислот, дизамещенных салициловых кислот, маслорастворимых гидроксикарбоновых кислот, каликсаренов салициловой кислоты, серосодержащих каликсаренов и кислых структур, описанных в патентах США №№2933520, 3038935, 3133944, 3471537, 4828733, 5281346, 5336278, 5356546, 5458793 и 6310011.
Соединения бора
Соединением бора может являться, например, борная кислота, триалкилборат, в котором алкильные группы предпочтительно содержат от 1 до 4 атомов углерода каждая, алкилборная кислота, диалкилборная кислота, борный ангидрид, комплекс борной кислоты, циклоалкилборная кислота, арилборная кислота, дициклоалкилборная кислота, диарилборная кислота или продукты их замещения алкоксигруппами, алкильными и/или алкильными группами и т.п. Предпочтительно соединение бора является борной кислотой.
Алкоксилированные амины и/или алкоксилированные амиды
Алкоксилированные амины или амиды для использования в данном изобретении могут включать насыщенные или ненасыщенные моно- или полиалкоксилированные алкиламины или алкиламиды, например, диалкоксилированные алкиламины, насыщенные или ненасыщенные моно- или полиалкоксилированные ариламины или ариламиды и т.п. и их смеси. Как понятно специалисту в данной области, алкоксилированные амины или амиды для использования в данном изобретении могут быть получены из первичных, вторичных или третичных аминов. Термин «моноалкоксилированный», как он использован здесь, должен пониматься как означающий, что алкоксизвено связано кислородным мостиком с остальной частью молекулы, при этом алкоксизвено может содержать от 1 до примерно 60 алкоксирадикалов, предпочтительно от 1 до примерно 30 алкоксирадикалов и более предпочтительно от 1 до примерно 20 алкоксирадикалов в виде неупорядоченных или блочных последовательностях, и все алкоксирадикалы могут быть одинаковыми или разными, например, это может быть звено этиленоксид-пропиленоксид-этиленоксид, звено этиленоксид-этиленоксид-этиленоксид и т.п. Термин «полиалкоксилированный», как он использован здесь, должен пониматься как означающий, что несколько алкоксизвеньев, например, диалкоксилированных звеньев, связано соответствующими кислородными мостиками с остальной частью молекулы, при этом каждое алкоксизвено может содержать от 1 до примерно 60 алкоксирадикалов, предпочтительно от 1 до примерно 30 алкоксирадикалов и более предпочтительно от 1 до примерно 20 алкоксирадикалов в виде неупорядоченных или блочных последовательностях, и все алкоксирадикалы могут быть одинаковыми или разными, как описано здесь выше.
В одном из вариантов осуществления алкоксилированные амины включают, однако не ограничиваются ими, моно- или полиэтоксилированные амины или амиды, моно- или полиэтоксилированные амины или амиды жирных кислот и т.п. и их смеси.
4
75
В другом варианте осуществления алкоксилированный амин или амид включает алкоксилированное производное алканоламина, например, диэтаноламина или триэтаноламина, или алканоламида или алкоксилированное производное продукта реакционного взаимодействия алканоламина или алканоламида со сложным эфиром C-C-жирной кислоты. Сложный эфир жирной кислоты для использования при образовании продукта реакционного взаимодействия в данном изобретении может представлять собой, например, сложный эфир жирной кислоты и глицерина, т.е. глицериды, производные от природных источников, таких как, например, талловое масло, лярдовое масло, пальмовое масло, касторовое масло, хлопковое масло, кукурузное масло, арахисовое масло, масло из соевых бобов, подсолнечное масло, оливковое масло, китовый жир, жир американской сельди, жир сардин, кокосовое масло, косточковое пальмовое масло, масло бабассу, рапсовое масло, соевое масло и т.п., при этом кокосовое масло предпочтительно для использования в данном изобретении.
Сложные эфиры жирной кислоты и глицерина содержат сложные эфиры жирной кислоты с числом атомов углерода от примерно 4 до примерно 75 и предпочтительно от примерно 6 до примерно 24, т.е. компоненты нескольких жирных кислот, число и вид которых варьируется в зависимости от источника масла. Жирные кислоты являются классом соединений, которые содержат длинную углеводородную цепь и конечную карбоксилатную группу и характеризуются как ненасыщенные или насыщенные, в зависимости от того, имеется ли двойная связь в углеводородной цепи. Поэтому ненасыщенная жирная кислота имеет по меньшей мере одну двойную связь в углеводородной цепи, в то время как насыщенная жирная кислота не имеет двойных связей в своей цепи. Предпочтительно данная кислота является насыщенной. Примеры ненасыщенных жирных кислот включают миристоленовую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, линоленовую кислоту и т.п. Примеры насыщенных жирных кислот включают капроновую кислоту, каприловую кислоту, каприновую кислоту, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, арахиновую кислоту, бегеновую кислоту, лигноцериновую кислоту и т.п.
Типичные примеры подходящих алкоксилированных аминов включают:
(a) алкоксилированный амин общей формулы:
18
19
19
20
21
22
23
19
24
21
22
23
24
18
19
19
21
22
2
4
n
y
2
4
где R представляет собой атом водорода или замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 1 до примерно 30 и предпочтительно с числом атомов углерода от примерно 8 до примерно 30; R в каждой из x (RO) групп независимо представляет собой неразветвленный или разветвленный C-C-алкилен; R представляет собой связь или замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 2 до примерно 6; каждая из групп R и R независимо представляет собой атом водорода, замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 1 до примерно 30, -(R)-(RO)R, или же R и R вместе с атомом азота, с которым они связаны, взаимно соединены с образованием гетероциклической группы; R представляет собой замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 1 до примерно 6, R представляет собой атом водорода или же линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до примерно 4, n составляет 0 или 1, и x представляет собой среднее число от 1 до примерно 60, предпочтительно от 1 до примерно 30 и более предпочтительно от 1 до примерно 20. Подходящие группы углеводородных радикалов включают, однако не ограничиваются ими, линейные или разветвленные алкильные (алкиленовые), линейные или разветвленные алкенильные (алкениленовые), линейные или разветвленные алкинильные (алкиниленовые), арильные (ариленовые), арилалкильные (арилалкиленовые) группы и т.п. Предпочтительно R представляет собой линейную или разветвленную алкильную или же линейную или разветвленную алкенильную группу с числом атомов углерода от примерно 8 до примерно 25, R в каждой из x (RO) групп независимо представляет собой неразветвленный или разветвленный C-C-алкилен, каждая из групп R и R независимо представляет собой атом водорода или же линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до примерно 6, и x представляет собой среднее число от 1 до примерно 30.
(b) алкоксилированный амин общей формулы:
25
26
26
27
28
25
2
4
где R представляет собой замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 1 до примерно 30 и предпочтительно с числом атомов углерода до примерно 8 до примерно 30; R в каждой из x (RO) групп независимо представляет собой неразветвленный или разветвленный C-C-алкилен; R представляет собой атом водорода или же неразветвленную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до примерно 6; R представляет собой замещенный или незамещенный углеводородный радикал с числом атомов углерода от 1 до примерно 30, например, линейную или разветвленную алкинильную, арильную или арилалкильную группу с числом атомов углерода от 1 до примерно 30, и x представляет собой среднее число от 1 до примерно 60. Предпочтительно R представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную, неразветвленную или разветвленную алкенильную, неразветвленную или разветвленную алкинильную, арильную или арилалкильную группы.
(c) диалкоксилированный амин общей формулы:
29
30
30
30
31
29
30
30
30
31
29
30
30
30
31
29
30
30
30
31
2
4
2
4
где R представляет собой линейную или разветвленную алкильную, линейную или разветвленную алкенильную, линейную или разветвленную алкинильную, арильную или арилалкильную группу с числом атомов углерода от примерно 6 до примерно 30, R в каждой из x (RO) и y (RO) групп независимо представляет собой неразветвленный или разветвленный C-C-алкилен, R независимо представляет собой атом водорода или же линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от 1 до примерно 4, и x и y независимо представляют собой среднее число от 1 до примерно 40. Предпочтительно R представляет собой неразветвленную или разветвленную алкильную или же неразветвленную или разветвленную алкенильную группу с числом атомов углерода от примерно 8 до примерно 30, R в каждой из x (RO) и y (RO) групп независимо представляет собой неразветвленный или разветвленный C-C-алкилен, R независимо представляет собой атом водорода, метил или этил, и x и y независимо представляют собой среднее число от 1 до примерно 20. Более предпочтительно, R представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от примерно 8 до примерно 25, R в каждой из x (RO) и y (RO) групп независимо представляет собой этилен или пропилен, R независимо представляет собой атом водорода или метил, и x и y независимо представляют собой среднее число от 1 до примерно 10. Еще более предпочтительно, R представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу с числом атомов углерода от примерно 8 до примерно 22, R в каждой из x (RO) и y (RO) групп независимо представляет собой этилен или пропилен, R независимо представляет собой атом водорода или метил, и x и y независимо представляют собой среднее число от 1 до примерно 5.
Предпочтительные коммерчески доступные алкоксилированные амины включают те из них, которые поставляются компанией Akzo Nobel под торговым наименованием Ethomeen, например, Ethomeen C/12, C/15, C/20, C/25, SV/12, SV/15, T/12, T/15, T/20 и T/25. Предпочтительные коммерчески доступные алкоксилированные амиды включают те из них, которые поставляются компанией Akzo Nobel под торговым наименованием Amadol, например, Amadol CMA-2, Amadol CMA-5, Amadol OMA-2, Amadol OMA-3 и Amadol OMA-4.
В целом, реакционное взаимодействие соединения бора с кислым соединением и алкоксилированным амином и/или алкоксилированным амидом по данному изобретению может быть эффективным при проведении любым подходящим образом. Например, реакционное взаимодействие может быть проведено посредством первоначального объединения кислого соединения и соединения бора в желательном соотношении и в присутствии подходящего растворителя, например, лигроина и полярных растворителей, таких как вода и метанол. После прохождения достаточного времени соединение бора растворяется, после чего медленно добавляют алкоксилированный амин и/или алкоксилированный амид, чтобы обеспечить нейтрализацию и образование желательного продукта реакционного взаимодействия. При необходимости может быть добавлено в требуемом количестве разбавляющее масло для регулирования вязкости, особенно при удалении растворителей дистилляцией. Реакционное взаимодействие может быть обычно выполнено поддержанием реагентов при температуре от примерно 20°C до примерно 100°C и предпочтительно от примерно 50°C до примерно 75°C в течение промежутка времени от примерно 1 до примерно 4 часов.
При желании реакционное взаимодействие может быть выполнено в спирте, например, алифатических и ароматических спиртах, или в меркаптане, например, алифатических и ароматических меркаптанах, которые могут быть включены в реакционную загрузку. Подходящие алифатические спирты включают, однако не ограничиваются ими, метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол, ундеканол, додеканол, тридеканол, тертрадеканол, пентадеканол, гексадеканол, гептадеканол, октадеканол, нонадеканол, эйкозанол и их изомеры и т.п. Подходящие ароматические спирты включают, однако не ограничиваются ими, фенол, крезол, ксиленол и т.п. Часть молекулы спирта или ароматического фенола могут быть замещены алкоксигруппами или тиоалкоксигруппами. Подходящие меркаптаны включают, однако не ограничиваются ими, бутилмеркаптан, пентилмеркаптан, гексилмеркаптан, гептилмеркаптан, октилмеркаптан, нонилмеркаптан, децилмеркаптан, ундецилмеркаптан, додецилмеркаптан и т.п., а также тиофенол, тиокрезол, тиоксиленол и т.п.
Специалистам в данной области будет понятно, что продукт вышеуказанного реакционного взаимодействия будет содержать сложную смесь соединений. Такой продукт реакционного взаимодействия в виде смеси не нуждается в разделении для выделения одного или нескольких конкретных компонентов. Соответственно, такой продукт реакционного взаимодействия в виде смеси может быть использован, как есть, в композиции смазочного масла топливной композиция по данному изобретению.
КОМПОЗИЦИИ СМАЗОЧНОГО МАСЛА
Продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению применимы в качестве присадок для композиций смазочного масла. В основном, композиции смазочного масла по данному изобретению включают в качестве первого компонента масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность. Данное масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, для использования в данном изобретении может быть любым известным в настоящее время или разработанным впоследствии маслом с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, используемым для составления композиций смазочного масла для различных видов применения, например, моторных масел, цилиндровых смазочных масел судовых двигателей, функциональных жидкостей, таких как масла для гидравлических систем, масел для зубчатых передач, трансмиссионных масел, например, масел для автоматических коробок передач и т.п., смазочных масел для турбин, моторных масел для открытых поршней, смазочных масел для компрессоров, смазочных масел для обработки металлов и других композиций смазочных масел и консистентных смазок. Кроме того, масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, для использования в данном изобретении может дополнительно содержать присадки, понижающие температурную зависимость вязкости, например, полимерные алкилметакрилаты; олефиновые сополимеры, например, сополимер этилена и пропилена или сополимер стирола и бутадиена; и т.п., а также их смеси.
Как понятно специалисту в данной области, вязкость масла с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, зависит от вида применения. Соответственно, вязкость масла с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, для использования в данном изобретении обычно будет находиться в интервале от примерно 2 до примерно 2000 сантистоксов (сСт) при 100°Цельсия (C). Как правило, те масла, которые используются в качестве моторных масел будут иметь кинематическую вязкость при 100°C в интервале от примерно 2 сСт до примерно 30 сСт, предпочтительно от примерно 3 сСт до примерно 16 сСт и наиболее предпочтительно от примерно 4 сСт до примерно 12 сСт, и будут выбираться или смешиваться в зависимости от желаемого конечного применения и присадок в конечном масле, чтобы предоставить желательный сорт моторного масла, например, композицию смазочного масла с коэффициентом вязкости по SAE 0W, 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W, 5W-20, 5W-30, 5W-40, SW-50, 5W-60, 10W, 10W-20, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 15W, 15W-20, 15W-30 или 15W-40. Масла, используемые в качестве трансмиссионных масел, могут иметь вязкость в интервале от примерно 2 сСт до примерно 2000 сСт при 100°C.
Базовые сырьевые компоненты могут быть получены при использовании ряда различных процессов, включающих, однако не ограничивающихся ими, дистилляцию, сольвентную очистку, обработку водородом, олигомеризацию, эстерификацию и повторную очистку. Очищенное сырье должно быть в основном свободно от материалов, введенных при получении, загрязнении или предшествующем использовании. Базовое масло композиций смазочного масла по данному изобретению может быть любым природным или синтетическим смазочным базовым маслом. Подходящие углеводородные синтетические масла включают, однако не ограничиваются ими, масла, полученные полимеризацией этилена или полимеризацией 1-олефинов, обеспечивающей образование полимеров, таких как полиальфаолефиновые или PAO масла, или методами углеводородного синтеза при использовании газообразных монооксида углерода и водорода, такими как процесс Фишера-Тропша. Например, подходящее масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, представляет собой такое масло, которое содержит мало, если вообще содержит, тяжелой фракции; например, содержит мало, если вообще содержит, фракции смазочного масла с вязкостью примерно 20 сСт или более при 100°C.
Масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, может быть производным от природных смазочных масел, синтетических смазочных масел или их смесей. Подходящие масла включают базовые сырьевые компоненты, полученные изомеризацией синтетического парафина или парафинового гача, а также подвергнутые гидрокрекингу базовые сырьевые компоненты, полученные гидрокрекингом (а не экстракции растворителем) ароматических и полярных компонентов сырой нефти. Подходящие масла включают масла во всех группах API I, II, III, IV и V, как они определены в API Publication 1509, 14th Edition, Addendum I, Dec. 1998. Базовые масла группы IV представляют собой полиальфаолефины (PAO). Базовые масла группы V включают все другие базовые масла, которые не включены в группу I, II, III или IV. Хотя базовые масла группы II, III и IV предпочтительны для использования в данном изобретении, эти предпочтительные базовые масла могут быть приготовлены объединением одного или нескольких базовых сырьевых компонентов или базовых масел группы I, II, III, IV и V.
Применимые природные масла включают минеральные смазочные масла, такие как, например, жидкие нефтяные смазочные материалы, обработанные растворителем или кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафиново-нафтенового типа, масла, производные от угля или сланца, животные жиры, растительные масла (например, рапсовые масла, касторовые масла и лярдовое масло) и т.п.
Применимые синтетические смазочные масла включают, однако не ограничиваются ими, углеводородные масла и галогензамещенные углеводородные масла, такие как полимеризованные и сополимеризованные олефины, например, полибутилены, полипропилены, сополимеры пропилена и изобутилена, хлорированные полибутилены, поли(1-гексены), поли(1-октены), поли(1-децены) и т.п. и их смеси; алкилбензолы, такие как додецилбензолы, тетрадецилбензолы, динонилбензолы, ди(2-этилгексил)-бензолы и т.п.; полифенилы, такие как дифенилы, терфенилы, алкилированные полифенилы и т.п.; алкилированные дифенил эфиры и алкилированные дифенилсульфиды, их производные, аналоги и гомологи и т.п.
Другие применимые синтетические смазочные масла включают, однако не ограничиваются ими, масла, полученные полимеризацией олефинов с числом атомов углерода менее 5, таких как этилен, пропилен, бутилены, изобутен, пентен и их смеси. Способы получения таких полимеров хорошо известны специалистам в данной области.
6
12
Дополнительные применимые синтетические углеводородные масла включают жидкие полимеры альфа-олефинов, обладающих подходящей вязкостью. Особенно применимые синтетические углеводородные масла представляют собой гидрогенизированные жидкие олигомеры C-C-альфа-олефинов, такие как, например, тример 1-децена.
3
8
13
Другой класс применимых синтетических смазочных масел включает, однако не ограничивается ими, алкиленоксидных полимеров, т.е. гомополимеров, сополимеров и их производных, в которых концевые гидроксильные группы модифицированы, например, эстерификацией или этерификацией. Примерами этих масел являются масла, полученные полимеризацией этиленоксида или пропиленоксида, алкильные и фенильные эфиры этих полиоксиалкиленовых полимеров (например, метилполипропиленгликолевый эфир со средней молекулярной массой примерно 1000, дифениловый эфир полиэтиленгликоля с молекулярной массой от примерно 500 до примерно 1000, диэтиловый эфир полипропиленгликоля с молекулярной массой от примерно 1000 до примерно 1500, и т.п.) или сложные эфиры моно- и поликарбоновых кислот, такие как, например, сложные эфиры уксусной кислоты, смешанные сложные эфиры C-C-жирных кислот или диэфир C-оксикислоты и тетраэтиленгликоля.
Еще один класс применимых синтетических смазочных масел включает, однако не ограничиваются ими, сложные эфиры дикарбоновых кислот, например, фталевой кислоты, янтарной кислоты, алкилянтарных кислот, алкенилянтарных кислот, малеиновой кислоты, азелаиновой кислоты, субериновой кислоты, себациновой кислоты, фумаровой кислоты, адипиновой кислоты, димералинолевой кислоты, малоновой кислоты, алкилмалоновой кислоты, алкенилмалоновой кислоты и т.п. с различными спиртами, например, бутиловым спиртом, гексиловым спиртом, додециловым спиртом, 2-этилгексиловым спиртом, этиленгликолем, моноэфиром диэтиленгликоля, пропиленгликолем и т.п. Характерные примеры этих сложных эфиров включают дибутиладипат, ди(2-этилгексил)себацинат, ди-н-гексилфумарат, диоктилсебацинат, диизооктилазелаинат, диизодецилазелаинат, диоктилфталат, дидецилфталат, диэйкозилсебацинат, сложный 2-этилгексилдиэфир димералинолевой кислоты, смешанный сложный эфир, образованный реакционным взаимодействием одного моля себациновой кислоты с двумя молями тетраэтиленгликоля и двумя молями 2-этилкапроевой кислоты и т.п.
Сложные эфиры, применимые в качестве синтетических масел также включают, однако не ограничиваются ими, эфиры, производные от карбоновых кислот с числом атомов углерода от примерно 5 до примерно 12 со спиртами, например, метанолом, этанолом и т.п., полиолами и полиолэфирами, такими как неопентилгликоль, триметилолпропан, пентаэритритол, дипентаэритритол, трипентаэритритол и т.п.
Кремнийорганические масла, такие как, например, полиалкил-, полиарил-, полиалкокси- или полиарилоксисилоксановые масла, и другие силикатные масла образуют другой класс применимых синтетических смазочных масел. Характерные примеры таких масел включают, однако не ограничиваются ими, тетраэтилсиликат, тетраизопропилсиликат, тетра-(2-этилгексил)силикат, тетра-(4-метил-гексил)силикат, тетра-(п-трет-бутилфенил)силикат, гексил-(4-метил-2-пентокси)дисилоксан, поли(метил)силоксаны, поли(метилфенил)силоксаны и т.п. Еще одни применимые синтетические смазочные масла включают, однако не ограничиваются ими, жидкие сложные эфиры фосфорсодержащих кислот, например, трикрезилфосфат, триоктилфосфат, диэтиловый сложный эфир деканфосфионовой кислоты и т.п., полимерные тетрагидрофураны и т.п.
Масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, может быть производным от неочищенных, очищенных и повторно очищенных масел, которые являются природными, синтетическими или смесями двух или более масел этих видов, указанных выше. Неочищенными маслами являются те, которые получены непосредственно из природного или синтетического источника (например, угля, сланца или битуминозного песка) без дополнительной очистки или обработки. Примеры неочищенных масел включают, однако не ограничиваются ими, сланцевое масло, полученное непосредственно от процессов сухой перегонки, нефтяной смазочный материал, полученный непосредственно от перегонки, или сложноэфирное синтетическое масло, полученное непосредственно от процесса эстерификации, каждое из этих масел затем используется без дополнительной обработки. Очищенные масла аналогичны неочищенным маслам, за исключением того, что они дополнительно обрабатываются на одной или нескольких стадиях очистки, чтобы улучшить одно или несколько свойств. Эти методики очистки известны специалистам в данной области и включают, например, экстракции растворителями, вторичную дистилляцию, экстрагирование кислотой или щелочью, фильтрацию, перколяцию, гидроочистку, депарафинизацию и т.п. Повторно очищенные масла получают обработкой использованных масел методами, аналогичными тем, которые используются для получения очищенных масел. Такие повторно очищенные масла также известны как регенерированные или переработанные масла, и они часто дополнительно обрабатываются с использованием методик, направленных на удаление отработавших присадок и продуктов разложения масла.
Базовые сырьевые компоненты смазочного масла, полученные гидроизомеризацией парафина, также могут быть использованы, либо по отдельности, либо в комбинации с вышеуказанными природными и/или синтетическими базовыми сырьевыми компонентами. Такое парафиновое изомерированное масло получают гидроизомеризацией природных или синтетических парафинов или их смесей с использованием катализатора гидроизомеризации.
Природные парафины являются обычно парафиновым гачем, извлеченным депарафинизацией минеральных масел растворителем; синтетические парафины являются обычно парафином, полученным синтезом Фишера - Тропша.
Масло с вязкостью, обеспечивающей смазочную способность, для использования в композициях смазочного масла может присутствовать в превалирующем количестве, например, в количестве более 50 мас.%, предпочтительно более примерно 70 мас.%, еще более предпочтительно от примерно 80 до примерно 99,5 мас.% и наиболее предпочтительно от примерно 85 до примерно 98 мас.%, в расчете на общую массу композиции.
Продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению для использования в композициях смазочного масла по данному изобретению могут быть использованы для полной или частичной замены антиоксидантов и детергентов, имеющихся на рынке и используемых в настоящее время в составах смазочных материалов, и могут быть использованы в комбинации с другими присадками, обычно входящими в состав моторных масел. Как правило, продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению будут присутствовать в композициях смазочного масла в эффективном количестве, находящемся в интервале от примерно 0,1 до примерно 15 мас.%, предпочтительно от примерно 0,1 мас.% до примерно 10 % мас.% и более предпочтительно от примерно 0,5 мас.% до примерно 5 мас.%, в расчете на общую массу композиции смазочного масла.
При необходимости к вышеуказанной композиции смазочного масла могут быть добавлены другие присадки, чтобы улучшить эксплуатационные качества. При использовании в комбинации с другими видами антиоксидантов или присадок, используемых в составах масел, может быть достигнут синергический и/или дополнительный эффект, влияющий на эксплуатационные качества в отношении улучшения антиокислительного действия, устойчивости к износу, антифрикционного и моющего действия и устойчивости к образованию отложений в двигателе при высоких температурах. Такие другие присадки могут быть любыми известными в настоящее время или разработанными впоследствии присадками, используемыми при составлении композиций смазочных масел. Присадки к смазочному маслу, обычно присутствующие в смазочных маслах, являются, например, дисперсантами, детергентами, ингибиторами коррозии/ржавления, антиоксидантами, противоизносными присадками, противопенными присадками, улучшителями трения, присадками для предотвращения разбухания уплотнений, эмульгаторами, присадками, понижающими температурную зависимость вязкости, присадками для снижения температуры текучести и т.п. См., например, патент США №5498809 для описания присадок, применимых в композициях смазочного масла, раскрытие которых объединено здесь посредством ссылки во всей его полноте. Присадки могут быть использованы в композициях смазочного масла при обычных уровнях содержания в соответствии с хорошо известным применением на практике.
Примеры дисперсантов включают полиизобутиленсукцинимиды, полиизобутиленсукцинаты сложных эфиров, беззольные дисперсанты, являющиеся основаниями Манниха, и т.п. Примеры детергентов включают металлические и беззольные алкилфеноляты, металлические и беззольные сульфированные алкилфеноляты, металлические и беззольные алкилсульфонаты, металлические и беззольные алкилсалицилаты, металлические и беззольные производные салигенина и т.п.

Примеры других антиоксидантов включают алкилированные дифениламины, N-алкилированные фенилендиамины, фенилнафтиламин, алкилированный фенил- нафтиламин, диметилхинолины, триметилдигидрохинолины и производные от них олигомерные композиции, стерически затрудненные фенольные соединения, алкилированные гидрохиноны, гидроксилированные тиодифенилэфиры, алкилиденбисфенолы, тиопропионаты, металлические дитиокарбаматы, 1,3,4-димеркаптотиадиазол и производные, маслорастворимые соединения меди и т.п. Типичными примерами таких присадок являются присадки, коммерчески доступные от таких источников как, например, Chemtura Corporation, и включающие, например, Naugalube 438, Naugalube 438L, Naugalube 640, Naugalube 635, Naugalube 680, Naugalube AMS, Naugalube APAN, Naugard PANA, Naugalube TMQ, Naugalube 531, Naugalube 431, Naugard BHT, Naugalube 403, Naugalube 420 и т.п.
Примеры противоизносных присадок, которые могут быть использованы в комбинации с присадками по данному изобретению, включают органобораты, органофосфиты, органофосфаты, органические соединения, сульфированные олефины, производные сульфированных жирных кислот (сложные эфиры), хлорированные парафины, диалкилдитиофосфаты цинка, диарилдитиофосфаты цинка, диалкилдитиофосфатные сложные эфиры, диарилдитиофосфатные сложные эфиры, фосфосульфированные углеводороды и т.п. Типичными примерами таких присадок являются присадки, коммерчески доступные от The Lubrizol Corporation, такие как Lubrizol 677A, Lubrizol 1095, Lubrizol 1097, Lubrizol 1360, Lubrizol 1395, Lubrizol 5139, Lubrizol 5604 и т.п., и от Ciba Corporation, такие как Irgalube 353 и т.п.
Примеры модификаторов трения включают сложные эфиры и амиды жирных кислот, органические соединения молибдена, диалкилдитиокарбаматы молибдена, диалкилдитиофосфаты молибдена, дисульфид молибдена, кластерные тримолибдендиалкилдитиокарбаматы, соединения молибдена, не содержащие серы, и т.п. Типичными примерами таких модификаторов трения являются улучшители трения, коммерчески доступные от R.T. Vanderbilt Company, Inc., такие как Molyvan A, Molyvan L, Molyvan 807, Molyvan 856B, Molyvan 822, Molyvan 855 и т.п.; от Asahi Denka Kogyo K.K., такие как SAKURA-LUBE 100, SAKURA-LUBE 165, SAKURA-LUBE 300, SAKURA-LUBE 310G, SAKURA-LUBE 321, SAKURA- LUBE 474, SAKURA-LUBE 600, SAKURA-LUBE 700 и т.п.; и от Akzo Nobel Chemicals GmbH, такие как Ketjen-Ox 77M, Ketjen-Ox 77TS и т.п.
Примером противопенной присадки является полисилоксан и т.п. Примерами замедлителей ржавления являются полиоксиалкиленполиол, производные бензотриазола и т.п. Примеры присадок, понижающих температурную зависимость вязкости, включают олефиновые сополимеры и диспергирующие олефиновые сополимеры и т.п. Примером присадки, понижающей температуру застывания, является полиметакрилат и т.п.
Как указано выше, подходящие противоизносные присадки включают диуглеводороддитиофосфаты. Предпочтительно группы углеводородного радикала содержат в среднем по меньшей мере 3 атома углерода. Особенно применимыми являются металлические соли по меньшей мере одной диуглеводороддитиофосфорной кислоты, в которой группы углеводородного радикала содержат в среднем по меньшей мере 3 атома углерода. Примерами таких кислот, от которых могут быть получены диуглеводороддитиофосфаты, могут быть кислоты следующей формулы:
18
19
18
19
где группы R и R могут быть одними и теми же или разными и представляют собой линейный или разветвленный алкил, циклоалкил, арилалкил, алкарил или замещенные в основном углеводородным радикалом производные любой из вышеуказанных групп и где группы R и R в данной кислоте имеют в среднем по меньшей мере 3 атома углерода. Выражение «замещенные в основном углеводородом» означает замещение радикалами, содержащими замещающие группы, например, от 1 до 4 замещающих групп на компонент радикала, таких как, например, эфир, сложный эфир, тио, нитро или галоген, которые не оказывают существенного влияния на углеводородный характер радикала.
18
19
5
6
Конкретные примеры подходящих радикалов R и R включают такие радикалы как изопропил, изобутил, н-бутил, втор-бутил, н-гексил, гептил, 2-этилгексил, диизобутил, изооктил, децил, додецил, тетрадецил, гексадецил, октадецил, бутилфенил, о,п-дипентилфенил, октилфенил, полиизобутен-(с молекулярной массой 350)-замещенный фенил, тетрапропилензамещенный фенил, бета-октилбутилнафтил, циклопентил, циклогексил, фенил, хлорфенил, о-дихлорфенил, бромфенил, нафтенил, 2- метилциклогексил, бензил, хлорбензил, хлорпентил, дихлорфенил, нитрофенил, дихлордецил и ксенил. Предпочтительными являются алкильные радикалы с числом атомов углерода от примерно 3 до примерно 30 и арильные радикалы с числом атомов углерода от примерно 6 до примерно 30. Особенно предпочтительными радикалами R и R являются алкилы с числом атомов углерода от 4 до примерно 18.
3
30
6
30
Фосфордитионовые кислоты легко могут быть получены реакционным взаимодействием пентасульфида фосфора и алифатического спирта и/или фенола. Реакционное взаимодействие включает по меньшей мере смешивание, при температуре в интервале от примерно 20°C до примерно 200°C, примерно 4 молей спирта или фенола с одним молем пентасульфида фосфора. При протекании реакции может высвобождаться сероводород. Могут быть использованы смеси спиртов и/или фенолов, например, смеси C-C-спиртов, ароматических C-C-спиртов и т.п. Металлы, применимые для получения фосфатных солей включают, однако не ограничиваются ими, металлы группы I, металлы группы II, алюминий, свинец, олово, молибден, марганец, кобальт и никель, при этом цинк является предпочтительным металлом. Примеры металлических соединений, которые могут реагировать с кислотой, включают оксид лития, гидроксид лития, карбонат лития, пентилат лития, оксид натрия, гидроксид натрия, карбонат натрия, метилат натрия, пропилат натрия, феноксид натрия, оксид калия, гидроксид калия, карбонат калия, метилат калия, оксид серебра, карбонат серебра, оксид магния, гидроксид магния, карбонат магния, этилат магния, пропилат магния, феноксид магния, оксид кальция, гидроксид кальция, карбонат кальция, метилат кальция, пропилат кальция, пентилат кальция, оксид цинка, гидроксид цинка, карбонат цинка, пропилат цинка, оксид стронция, гидроксид стронция, оксид кадмия, гидроксид кадмия, карбонат кадмия, этилат кадмия, оксид бария, гидроксид бария, гидрат бария, карбонат бария, этилат бария, пентилат бария, оксид алюминия, пропилат алюминия, оксид свинца, гидроксид свинца, карбонат свинца, оксид олова, бутилат олова, оксид кобальта, гидроксид кобальта, карбонат кобальта, пентилат кобальта, оксид никеля, гидроксид никеля, карбонат никеля и т.п. и их смеси.
В отдельных случаях введение определенных ингредиентов, особенно карбоновых кислот или карбоксилатов металлов, например, небольших количеств ацетата металла или уксусной кислоты, используемых совместно с металлическим реагентом, будет способствовать реакционному взаимодействию и приводить к получению улучшенного продукта. Например, использование до примерно 5% или менее ацетата цинка в комбинации с требуемым количеством оксида цинка способствует образованию фосфордитиоата цинка.
Получение фосфордитиоатов металлов хорошо известно в данной области. См., например, патенты США №№3293181, 3397145, 3396109 и 3442804, содержание которых объединено здесь во всей полноте посредством ссылки. Также применимыми в качестве противоизносных присадок являются аминовые производные соединений дитиофосфорной кислоты, такие как те, что описаны в патенте США №3637499, содержание которого настоящим объединено посредством ссылки во всей его полноте.
2
5
Соли цинка соли наиболее типично используются в качестве противоизносных присадок в смазочных маслах в количестве, находящемся в интервале от примерно 0,1 до примерно 10 мас.%, предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 2 мас.%, в расчете на общую массу композиции смазочного масла. Они могут быть получены известными методиками, например, посредством первоначального образования дитиофосфорной кислоты, обычно посредством реакционного взаимодействия спирта и/или a фенола с PS, и последующей нейтрализации дитиофосфорной кислоты подходящим соединением цинка.
Могут быть использованы смеси спиртов, включая смеси первичных и вторичных спиртов, при использовании вторичных спиртов в основном для придания улучшенных противоизносных свойств, а вторичных спиртов для придания термической стабильности. В общем, может быть использовано любое основное или нейтральное соединение цинка, однако наиболее часто используются оксиды, гидроксиды и карбонаты. Коммерчески доступные присадки часто содержат избыток цинка, обусловленный использованием избыточного количества основного соединения цинка в реакции нейтрализации.
Диуглеводороддитиофосфаты цинка (ZDDP) представляют собой маслорастворимые соли сложных диуглеводородэфиров дитиофосфорной кислоты и могут быть представлены следующей формулой:
18
19
где группы R и R те же, что указаны выше.
Композиции смазочного масла по данному изобретению, когда они содержат эти присадки, обычно смешиваются с базовым маслом в таких количествах, чтобы данные присадки в образованном масле являлись эффективными в отношении обеспечения обычных свойственных им функций. Типичные эффективные количества таких присадок представлены в таблице 1.
Таблица 1
Присадки
Предпочтительное содержаниев мас. %
Более предпочтительное содержаниев мас. %
Присадка, понижающая температурную зависимость вязкости
от примерно 1 до примерно 12
от примерно 1 до примерно 4
Ингибитор коррозии
от примерно 0,01 до примерно 3
от примерно 0,01 до примерно 1,5
Ингибитор окисления
от примерно 0,01 до примерно 5
от примерно 0,01 до примерно 1,5
Дисперсант
от примерно 0,1 до примерно 10
от примерно 0,1 до примерно 5
Присадка для улучшения протекания смазочного масла
от примерно 0,01 до примерно 2
от примерно 0,01 до примерно 1,5
Детергент/Ингибитор ржавления
от примерно 0,01 до примерно 6
от примерно 0,01 до примерно 3
Присадка, понижающая температуру застывания
от примерно 0,01 до примерно 1,5
от примерно 0,01 до примерно 0,5
Противопенные присадки
от примерно 0,001 до примерно 0,1
от примерно 0,001 до примерно 0,01
Противоизносные присадки
от примерно 0,001 до примерно 5
от примерно 0,001 до примерно 1,5
Присадки для предотвращения разбухания уплотнений
от примерно 0,1 до примерно 8
от примерно 0,1 до примерно 4
Улучшители трения
от примерно 0,01 до примерно 3
от примерно 0,01 до примерно 1,5
Смазочное базовое масло
Остаток
Остаток
Когда используются другие присадки, то может оказаться желательным, хотя и не непременно необходимым, приготовление концентратов присадок, содержащих концентрированные растворы или дисперсии одного или нескольких продуктов реакционного взаимодействия по данному изобретению вместе с одной или несколькими другими присадками, посредством чего несколько присадок могут быть добавлены одновременно в базовое масло, чтобы образовать композицию смазочного масла. Растворению концентрата присадок в смазочном масле могут способствовать, например, растворители и перемешивание при умеренном нагревании, однако это не является существенно необходимым.
Концентрат или комплект присадок обычно составляется таким образом, чтобы содержать присадки в надлежащих количествах для обеспечения желательных концентраций в конечном составе, когда комплект присадок объединяется с заданным количеством базового смазочного материала. Соответственно, присадки по данному изобретению могут быть добавлены к малым количествам базового масла или другим совместимым растворителям вместе с другими желательными присадками, чтобы образовать комплекты присадок, содержащие активные ингредиенты в суммарном количестве обычно от примерно 2,5 до примерно 90 процентов, предпочтительно от примерно 15 до примерно 75 процентов и более предпочтительно от примерно 25 процентов до примерно 60 процентов, в расчете на массу присадок в соответствующих пропорциях вместе с базовым маслом, составляющим остальную часть смеси. В конечных составах могут обычно использоваться примерно от 1 до 20 массовых процентов комплекта присадок вместе с оставшейся частью, представляющей собой базовое масло.
Все величины содержания в массовых процентах, представленные здесь, (если не указано иное) приведены в расчете на количество активного ингредиента (AI) и/или общую массу любого комплекта присадок, или состава, которая будет являться суммой масс активных ингредиентов каждой присадки плюс масса общего масла или разбавителя.
Как правило, композиции смазочного масла по данному изобретению могут содержать присадки в концентрации, находящейся в интервале от примерно 0,05 до примерно 30 мас.%. Предпочтительным является интервал концентраций для присадок, составляющий от примерно 0,1 до примерно 10 мас.%, в расчете на общую массу композиции масла. Более предпочтительный интервал концентраций составляет от примерно 0,2 до примерно 5 мас.%. В одном из вариантов осуществления масляные концентраты присадок могут содержать от примерно 1 до примерно 75 мас.% присадок в масле-носителе или масле-разбавителе с вязкостью смазочного масла.
Данное изобретение выгодным образом предоставляет композиции смазочного масла, содержащие продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению в качестве присадки, которая предоставляет защиту от отложений в дополнение к защите от окисления и коррозии. Данные композиции смазочного масла могут также предоставлять такую защиту при сравнительно низких уровнях содержания фосфора, например, менее примерно 0,1%, предпочтительно менее примерно 0,08% и более предпочтительно менее примерно 0,05% по массе. Соответственно, композиции смазочного масла по данному изобретению могут быть более желательны с точки зрения охраны окружающей среды, чем композиции смазочного масла с более высоким содержанием фосфора, обычно используемые в двигателях внутреннего сгорания, поскольку они способствуют более продолжительному сроку службы и высокой активности каталитического конвертера при предоставлении в то же время желательной высокой степени защиты от образования отложений. Это обусловлено отсутствием в основном присадок, содержащих фосфорные соединения, в данных композициях смазочного масла. Продукт реакционного взаимодействия для использования в данном изобретении может также обеспечивать защиту от окисления как в присутствии переходных металлов, таких как, например, железо (Fe) и медь (Cu), и т.п., так и при отсутствии металлов в окружающей среде.
ТОПЛИВНЫЕ КОМПОЗИЦИИ
Продукты реакционного взаимодействия по данному изобретению также применимы в качестве присадки для топливных композиций, например, в качестве модификаторов трения.
Топливо может быть любым топливом, например, моторным топливом, таким как дизельное топливо и бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей, спиртовое топливо, такое как метанол или этанол; котельное топливо для судов, природный газ, топливо для обогрева домов или смесью любых из указанных видов топлива. Когда топливо является дизельным топливом, то такое топливо обычно кипит выше примерно 212°F. Дизельное топливо может содержать дистиллят, полученный перегонкой при атмосферном давлении, или дистиллят, полученный перегонкой в вакууме, или смесь дистиллята, полученного прямой перегонкой, и дистиллята термического и/или каталитического крекинга, в любом соотношении. Предпочтительное дизельное топливо имеет цетановое число по меньшей мере 40, предпочтительно выше 45 и более предпочтительно выше 50. Дизельное топливо может иметь такие цетановые числа перед добавлением любой присадки для повышения цетанового числа. Цетановое число топлива может быть повышено добавлением присадки для повышения цетанового числа.
Когда топливо представляет собой бензин, то оно может быть получено из неразветвленного лигроина, полимерного бензина, природного бензина, углеводородов каталитического или термического крекинга, каталитически реформированного сырья и т.п. Как понятно любому специалисту в данной области, бензиновое топливо обычно кипит в интервале примерно 80-450°F и может содержать неразветвленные или разветвленные парафины, циклопарафины, олефины, ароматические углеводороды и любые их смеси.
Как правило, состав топлива не является критическим фактором, и любая обычная основа моторного топлива может быть использована при реализации на практике данного изобретения.
Надлежащая концентрация продуктов реакционного взаимодействия по данному изобретению, которая необходима для достижения желательного результата, например, модификации трения, в топливных композициях, зависит от различных факторов, включающих, например, вид используемого топлива, присутствие других присадок и т.п. Как правило, однако концентрация присадки, являющейся продуктом реакционного взаимодействия по данному изобретению, в базовом топливе может находиться в интервале от примерно 10 до примерно 5000 частей на миллион и предпочтительно от примерно 50 до примерно 1000 частей на миллион, в расчете на количество базового топлива. В случае присутствия других модификаторов трения может быть использовано меньшее количество продукта реакционного взаимодействия по данному изобретению.
При желании в топливную композицию по данному изобретению могут быть включены одна или несколько дополнительных топливных присадок. Такие присадки для использования с топливной присадкой и топливными композициями по данному изобретению могут быть любыми известными в настоящее время или разработанными впоследствии присадками, используемыми при составлении топливных композиций. Данные присадки к топливу включают, однако не ограничиваются ими, детергенты, присадки для повышения цетанового числа, присадки для повышения октанового числа, присадки для уменьшения эмиссии, антиоксиданты, жидкости-носители, присадки для дезактивации металлов, присадки для удаления свинца, ингибиторы ржавления, бактериостатические агенты, ингибиторы коррозии, антистатические присадки, присадки, снижающие трение, деэмульгаторы, осветляющие агенты, противообледенительные присадки, дисперсанты, присадки для улучшения сгорания и т.п., а также их смеси. Известен и коммерчески доступен широкий ассортимент присадок. Эти присадки или их аналогичные соединения могут быть использованы для приготовления различных топливных композиций по данному изобретению. Данные присадки могут быть использованы в топливных композициях при обычных уровнях содержания в соответствии с хорошо известным применением на практике.
Описанные здесь присадки могут быть также предоставлены в виде топливного концентрата, образованного при использовании инертного стабильного олеофильного органического растворителя, кипящего в интервале от примерно 150°F до примерно 400°F. Предпочтительным является алифатический или ароматический углеводородный растворитель, например, такой растворитель как бензол, толуол, ксилол или более высококипящие ароматические или ароматические разбавители. Алифатические спирты с числом атомов углерода примерно от 3 до 8, например, изопропанол, изобутилкарбинол, н-бутанол и т.п. в комбинации с углеводородными растворителями также подходят для использования топливными присадками. В топливном концентрате количество присадки обычно составляет примерно 5 мас.% или более и, как правило, не превышает примерно 70 мас.%, предпочтительно от примерно 5 мас.% до примерно 50 мас.% и более предпочтительно от примерно 10 мас.% до примерно 25 мас.%, в расчете на общую массу данной топливной композиции.
Примеры детергентов включают, однако не ограничиваются ими, азотсодержащие детергенты, такие как, например, алифатические углеводородамины, углеводородзамещенные поли(оксиалкилен)амины, углеводородзамещенные сукцинимиды, продукты реакции Манниха, нитро- и аминоароматические сложные эфиры полиалкилфеноксиалканолов, полиалкилфеноксиаминоалканов и доочищенные производные вышеуказанных азотсодержащих соединений, а также их смеси.
Применимые алифатические углеводородзамещенные амины, которые могут быть использованы в данном изобретении, являются типично неразветвленными или разветвленными углеводородзамещенными аминами, имеющими по меньшей мере одно азотсодержащее основание, в которых группа углеводородного радикала имеет среднечисловую молекулярную массу от примерно 700 до примерно 3000. Предпочтительные алифатические углеводородзамещенные амины включают полиизобутенильные и полиизобутиловые моноамины и полиамины. Алифатические углеводородамины, используемые в данном изобретении, получают обычными методами, известными в данной области. Такие алифатические углеводородамины и способы их получения описаны в патентах США №№3438757, 3565804, 3574576, 3848056, 3960515, 4832702 и 6203584, содержание которых представлено в виде ссылки.
Применимыми углеводородзамещенными поли(оксиалкилен)аминами (также называемыми полиэфираминами) являются, как правило, углеводородзамещенные поли(оксиалкилен)амины, например, углеводородполи(оксиалкилен)моноамины и полиамины, в которых группа углеводородного радикала содержит от 1 до примерно 30 атомов углерода, число звеньев оксиалкилена находится в интервале от примерно 5 до примерно 100, и компонент амина является производным от аммиака, первичного алкила или вторичного диалкилмоноамина или полиамином с концевым атомом азота амина. Предпочтительно компонент оксиалкилена представляет собой оксипропилен или оксибутилен или их смесь. Такие углеводородзамещенные поли(оксиалкилен)амины описаны, например, в патентах США №№5112364 и 6217624, содержание которых представлено в качестве ссылки. Предпочтительным типом углеводородзамещенного поли(оксиалкилен)моноамина является алкилфенилполи(оксиалкилен)моноамин, в котором компонент поли(оксиалкилена) содержит звенья оксипропилена или звенья оксибутилена или же смешанные звенья оксипропилена и оксибутилена.
Дополнительным типом углеводородзамещенного поли(оксиалкилен)амина являются углеводородзамещенные поли(оксиалкилен)аминокарбаматы, описанные, например, в патентах США №№4160648, 4191537, 4197409, 4233168, 4236020, 4243798, 4270930, 4288612 и 4881945, содержание которых представлено в качестве ссылки. Эти углеводородполи(оксиалкилен)аминокарбаматы содержат по меньшей мере одно азотсодержащее основание и имеют среднюю молекулярную массу от примерно 500 до примерно 10000, предпочтительно от примерно 500 до примерно 5000 и более предпочтительно от примерно 1000 до примерно 3000. Предпочтительным аминокарбаматом является алкилфенилполи(оксибутилен)аминокарбамат, в котором компонент амина представляет собой производное от этилендиамина или диэтилентриамина.
Применимые углеводородзамещенные сукцинимиды являются обычно углеводородзамещенными сукцинимидами, например, полиалкилсукцинимидами и полиалкенилсукцинимидами, в которых группы полиалкила или полиалкенила имеют среднюю молекулярную массу от примерно 500 до примерно 5000, предпочтительно от примерно 700 до примерно 3000. Углеводородзамещенные сукцинимиды обычно получают реакционным взаимодействием ангидридом углеводородзамещенной янтарной кислоты с амином или полиамином, имеющим по меньшей мере один реакционноспособный атом водорода, связанный с атомом азота амина. Предпочтительные углеводородзамещенные сукцинимиды включают полиизобутенильные и полиизобутанильные сукцинимиды и их производные. Примеры углеводородзамещенных сукцинимидов описаны, например, в патентах США №№5393309, 5588973, 5620486, 5916825, 5954843, 5993497 и 6114542 и патенте Великобритании №1486144, содержание которых представлены в качестве ссылки.
Применимые продукты реакции Манниха обычно получают конденсацией Манниха высокомолекулярного алкилзамещенного гидроксиароматического соединения, амина, содержащего по меньшей мере один реакционноспособный атом водорода, и альдегида. Высокомолекулярные алкилзамещенные гидроксиароматические соединения являются предпочтительно полиалкилфенолами, например, полипропилфенолом и полибутилфенолом, в которых полиалкильная группа имеет среднюю молекулярную массу от примерно 600 до примерно 3000. Аминовый реагент является обычно полиамином, таким как алкиленполиамины, главным образом этиленполиамины или полиэтиленполиамины, например, этилендиамином, диэтилентриамином, триэтилентетрамином и т.п. Альдегидный реагент является, как правило, алифатическим альдегидом, таким как формальдегид, включая параформальдегид и формалин, и ацетальдегид. Предпочтительным продуктом реакции Манниха получают конденсацией полиизобутилфенола с формальдегидом и диэтилентриамином, при этом полиизобутильная группа имеет среднюю молекулярную массу примерно 1000. Примеры продуктов реакции Манниха описаны, например, в патентах США №№4231759 и 5697988, содержание каждого из которых объединено здесь посредством ссылки.
Дополнительные примеры вышеуказанных присадок описаны, например, в патентах США №№6203584, 6616776, 6651604 и 6652667, содержание которых представлено в качестве ссылки.
Примеры антиоксидантов включают, однако не ограничиваются ими, аминовые виды, например, дифениламин, фенил-альфа-нафтиламин, N,N-ди(алкилфенил)амины; и алкилированные фенилендиамины; фенольные соединения, такие как, например, бутилгидрокситолуол (BHT), стерически затрудненные алкилфенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол и 2,6-ди-трет-бутил-4-(2-октил-3-пропан)фенол и т.п. и их смеси.
Примеры замедлителей ржавления включают, однако не ограничиваются ими, неионогенные полиоксиалкиленовые агенты, например, полиоксиэтиленлауриловый эфир, эфир полиоксиэтилена и высших спиртов, нонилфениловый эфир полиоксиэтилена, октилфениловый эфир полиоксиэтилена, октилстеариловый эфир полиоксиэтилена, олеиловый эфир полиоксиэтилена, моностеарат полиоксиэтиленсорбитола, моноолеат полиоксиэтиленсорбитола и моноолеат полиэтиленгликоля; стеариновую кислоту и другие жирные кислоты; дикарбоновые кислоты; соли жирных аминов; неполный сложный эфир карбоновой кислоты и многоатомного спирта; (короткоцепные) алкенилянтарные кислоты; их неполные сложные эфиры и их азотсодержащие производные и т.п., а также их смеси.
Примеры модификаторов трения включают, однако не ограничиваются ими, борированные жирные эпоксиды, жирные фосфиты, жирные эпоксиды, сложные эфиры глицерина, борированные сложные эфиры глицерина; и жирные имидазолины, описанные в патенте США №6372696, содержание которого представлено в качестве ссылки, и т.п. и их смеси.
Примеры противопенных присадок включают, однако не ограничиваются ими, полимеры алкилметакрилата, полимеры диметилсиликона и т.п. и их смеси.
Примеры дисперсантов включают, однако не ограничиваются ими, ангидриды полиалкиленянтарных кислот; не содержащие азота производные полиалкиленянтарного ангидрида; соединение с азотсодержащим основанием, выбранное из группы, состоящей из сукцинимидов, амидов карбоновых кислот, углеводородмоноаминов, углеводородполиаминов, оснований Манниха, сополимеров, содержащих сложный карбоксилатный эфир с одной или несколькими дополнительными полярными группами, включая амин, амид, имин, имид, гидроксил, карбоксил и т.п., например, продуктов, полученных сополимеризацией алкилакрилатов с длинной молекулярной цепью или метакрилатов с полярными мономерами; и т.п. и их смеси. Могут быть также использованы производные от этих дисперсантов. Предпочтительно дисперсантами являются полиалкиленсукцинимиды, полученные реакционным взаимодействием ангидридов полиалкиленянтарных кислот с полиалкиленполиамином.
Представленные ниже неограничивающие примеры являются иллюстрациями данного изобретения.
ПРИМЕР 1
В небольшую колбу, снабженную механической мешалкой и холодильником, добавляли 94 грамма лигроина, разбавленного алкилсалициловой кислотой (который содержал фактически 40 граммов алкилсалициловой кислоты). Затем добавляли 20 граммов метанола и 20 граммов изопропилового спирта с последующим добавлением 10 граммов борной кислоты. Смесь нагревали до 70°C и добавляли 36 граммов Ethomeen SV/15 (этоксилированного(5)алкиламина соевого масла), поставляемого AKZO Nobel (Chicago, Ill). Реакционную смесь медленно нагревали до 220°C, чтобы удалить летучие компоненты и получали прозрачную коричневую вязкую жидкость, которая имела общее щелочное число (TBN) 49.
ПРИМЕР 2
В небольшую колбу, снабженную механической мешалкой и холодильником, добавляли 94 грамма алкилсалициловой кислоты (содержащей 40 граммов алкилсалициловой кислоты и 54 грамма растворителя лигроина). Затем добавляли 10 граммов борной кислоты с последующим добавлением 20 граммов метанол и 20 граммов изопропилового спирта. Смесь нагревали до 70 °C, после добавляли 45 граммов моноэтаноламидэтоксилата. Реакционную смесь нагревали до 210°C в течение одного часа, чтобы завершить реакцию, и удаляли летучие компоненты, получая прозрачную коричневую жидкость.
ПРИМЕР 3
Приготовление композиции смазочного масла
С базовым маслом по SAE 50 смешивали 2 процента продукта реакционного взаимодействия Примера 1.
ПРИМЕР 4
Приготовление композиции смазочного масла
С базовым моторным маслом Castrol Magnatec GTX смешивали 5 процентов продукта реакционного взаимодействия Примера 1.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР А
14
18
Алкил(C-C)салициловую кислоту в количестве 40 граммов добавляли в небольшую реакционную колбу, снабженную механической мешалкой и холодильником. Затем добавляли пятьдесят граммов лигроина вместе с 40 граммами базового масла, 15 граммами воды и 30 граммами метанола. После этого начинали перемешивание, добавляли 15 граммов борной кислоты и затем смесь нагревали до 70°C. При этой температуре добавляли 48,5 грамма гидроксиэтилалкилимидазолина и температуру реакции медленно повышали до 210°C, чтобы удалить летучие компоненты. В результате получали прозрачную коричневую вязкую жидкость, которая имела общее щелочное число 46.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР B
Приготовление композиции смазочного масла
С базовым маслом по SAE 50 смешивали 5 процента продукта реакционного взаимодействия Сравнительного примера A.
Дифференциальная сканирующая калориметрия при приложении давления
Образец Примера 1 тестировали PDSC и нашли, что время индукции составляет >180 минут при 165°C, когда испытание останавливали.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР C
Сравнительный пример A повторяли, за исключением того, что используемый алкилимидазолин являлся аминоэтилалкилимидазолином. Конечный продукт представлял собой текучую мутную жидкость с плохой растворимостью в масле.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР D
Сравнительный пример A повторяли, однако не добавляли борную кислоту. Конечный продукт был текучим, светлым и прозрачным.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР E
В этом примере алкилсалициловую кислоту Сравнительного примера A заменяли алкилароматической сульфоновой кислотой. Полученный продукт был прозрачным.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР F
Приготовление композиции смазочного масла
Композицию смазочного масла образовывали из базового моторного масла Castrol Magnatec GTX без продукта реакционного взаимодействия Примера 1.
ИСПЫТАНИЕ
Чтобы продемонстрировать эффективность присадок Примера 1 и Сравнительного примера A по данному изобретению, каждую из композиций смазочного масла Примера 3 и Сравнительного примера B и присадки Примера 2 и Сравнительных примеров D и E оценивали при использовании испытания на образование отложений на нагретой металлической панели (Panel Coker test), каждую из присадок Примера 1 и Сравнительных примеров A и E оценивали при использовании дифференциальной сканирующей калориметрией с приложением давления (PDSC), и композиции смазочного масла Примера 4 и Сравнительного примера F оценивали при использовании термического испытания окислительной стойкости моторного масла (TEOST), как описано ниже.
Моющее действие - Испытание на образование отложений на нагретой металлической панели
Эффективность моющего действия трансмиссионного масла может быть оценена на основании тенденции к образованию отложений на прямоугольной панели из стали А1 при испытании на образование отложений на нагретой металлической панели. При этом испытании 200 мл тестируемого образца размещали в поддоне и нагревали при 100°C. В течение промежутка времени, составлявшего 6 часов, это нагретое масло выплескивали небольшими порциями на панель из стали А1, температуру которой поддерживали при 310°C. После завершения испытаний взвешивали отложения, образовавшиеся на панели. Уменьшение в массе отложений по сравнению с аналогичной композицией, не имеющей детергентной присадки, указывает на улучшенное моющее действие. Результаты этого испытания представлены ниже в таблице 2.
Таблица 2
Результаты испытания на образование отложений на нагретой металлической панели
Примеры/Сравнительные примеры
мг отложений
Пример 2
12
Пример 3
5
Сравнительный пример В
6,5
Сравнительный пример D
150
Сравнительный пример E
243
Антиокислительные свойства - Дифференциальная сканирующая калориметрия с приложением давления (PDSC)
PDSC (DuPont Model-910/1090B) может быть использована для сравнительной оценки антиокислительных свойств композиции. В этом методе тестируемый образец (10 мг), помещенный в лодочку, подвергают нагреванию от 100°C до 300°C со скоростью 10°C в минуту при давлении кислорода 500 фунтов на кв. дюйм. Температура начала окисления принимается в качестве критерия для оценки антиокислительных свойств. Как правило, увеличение температуры начала окисления указывает на улучшение антиокислительных свойств. См. J. A. Walker and W. Tsang, "Characterization of Lubrication Oils by Differential Scanning Calorimetry", SAE Technical Paper Series, 801383 (Oct. 20-23, 1980). Результаты этого испытания представлены ниже в таблице 3.
Таблица 3
Результаты испытания PDSC
Пример/Сравнительные примеры
Время (минуты)
Пример 1
342
Сравнительный пример A
>180
Сравнительный пример E
34,8
Термическое испытание окислительной стойкости моторного масла при средних и высоких температурах
Термическое испытание окислительной стойкости моторного масла при средних и высоких температурах (MHT TEOST) проводили для определения тенденций к образованию отложений для моторного масла. Испытание MHT TEOST очевидным образом демонстрирует улучшенный контроль термического осаждения присадками по данному изобретению с повышением стабильности композиции моторного масла. Это испытание определяет массу осаждений, образуемых на специально сконструированном стальном стержне посредством непрерывного воздействия на 8,5 мл испытуемого масла, проходящего повторяющимся образом, термоокислительных и каталитических условий. Используемый измеритель был изготовлен компанией Tannas Co. и имел типичную воспроизводимость 0,15 (x+16) мг, где x представляет собой среднее значение результатов для двух или более повторяющихся испытаний. Условия испытания TEOST представлены в табл. 4. Чем меньшее количество отложений было получено при испытании, тем лучше устойчивость масла к окислению. Результаты этого испытания представлены ниже в табл. 5.
Таблица 4
Условия проведения испытания TEOST MHT
Параметры испытания
Значения
Продолжительность испытания
24 часа
Температура стержня
285°C
Размер образца
8,5 г (смесь 8,4 г масла и 0,1 г катализатора)
Расход образца
0,25 г/мин
Расход (сухого воздуха)
10 мл/мин
Катализатор
Маслорастворимая смесь, содержащая Fe, Pb и Sn
Таблица 5
Результаты TEOST
Пример/Сравнительный пример
мг отложений
Пример 4
1,3
Сравнительный пример F
32
Понятно, что для описанных здесь вариантов осуществления могут быть сделаны различные модификации. Поэтому представленное выше описание не должно рассматриваться как ограничивающее, а лишь в качестве иллюстративных примеров предпочтительных вариантов осуществления. Например, назначения, описанные выше и осуществленные в качестве лучшего варианта осуществления данного изобретения, представлены лишь в иллюстративных целях. Другие устройства и способы могут быть реализованы специалистами в данной области без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Более того, специалисты в данной области смогут представить себе другие модификации в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.