СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
LUBRICANT COMPOSITION FOR MARINE ENGINE

Область техники
Настоящее изобретение относится к смазочной композиции для судового двигателя, в частности четырехтактного или двухтактного судового двигателя, использование которой способствует экономии топлива и которая имеет хорошие характеристики в отношении чистоты двигателя, в частности чистоты картера.
Технологические предпосылки изобретения
В связи с озабоченностью, существующей в отношении окружающей среды, в области автомобильной промышленности все большее значение приобретает уменьшение загрязняющих выбросов и экономия топлива. Природа автомобильных моторных смазок влияет на эти два фактора, и были созданы автомобильные моторные смазки, называемые на английском «fuel-eco». Смазка приобретает свойства «fuel-eco» главным образом за счет качества базовых масел, взятых отдельно или в комбинации с полимерами, улучшающими показатель вязкости, и/или модификаторами трения. Экономия топлива за счет использования моторных смазок «fuel-eco» происходит главным образом в ходе холодного запуска, когда режим работы двигателя еще не стабилизировался, а не при высокой температуре в стабильном режиме. Главным образом экономия потребления в цикле NEDC (New European Driving Cycle - Новый европейский ездовой цикл) в соответствии с европейской директивой 70/220/СЕЕ при холодном запуске (городской цикл) составляет 5%, при горячем запуске (загородный цикл) составляет 1,5% при средней экономии 2,5%.
Что касается области смазочных материалов для судовых двигателей, судовые двигатели работают в стабилизированном режиме и холодные запуски происходят редко. Поэтому технические решения «fuel-eco», адаптированные для автомобильных двигателей, не адаптированы для судовых двигателей. В частности, экономия потребления горючего, достигнутая в автомобильной области, не может быть достигнута в области судостроения.
К тому же состав смазки «fuel-eco» не должен ухудшать другие свойства смазочного материала. В частности, износостойкость, деэмульгирование, нейтрализующая способность и чистота двигателя (поршня и/или картера) не должны ухудшаться.
Таким образом, существует потребность в создании смазочного материала для судового двигателя, который обеспечивает уменьшение потребления топлива, сохраняя при этом другие рабочие характеристики смазочного материала, в частности чистоту двигателя, более конкретно - чистоту картера.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является смазочная композиция для судового двигателя, которая позволяет уменьшить потребление топлива, сохраняя при этом чистоту двигателя, в частности картера.
Более конкретно, целью настоящего изобретения является уменьшение потребления топлива по меньшей мере на 0,5% по сравнению со стандартным маслом без добавок того же качества (т.е. с кинематической вязкостью при 100°С того же порядка величины), предпочтительно по меньшей мере на 0,7%, более предпочтительно по меньшей мере на 0,8%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 0,9%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 1%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 2%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 3%.
Более конкретно, целью настоящего изобретения является уменьшение потребления топлива, такое как описано выше, сохраняя при этом хорошую чистоту двигателя, в частности хорошую чистоту картера, определяемую по количеству отложений в соответствии с непрерывным тестом ЕСВТ, составляющему менее 600 мг, предпочтительно менее 550 мг, более предпочтительно менее 500 мг, еще более предпочтительно менее 450 мг, еще более предпочтительно менее 400 мг, еще более предпочтительно менее 350 мг, еще более предпочтительно менее 300 мг.
Заявитель констатировал, что можно получать смазочные композиции для судовых двигателей, обеспечивающие уменьшение потребления топлива, сохраняя при этом хорошую чистоту двигателя, в частности хорошую чистоту картера, эквивалентную той, которая имеет место при использовании традиционных смазочных композиций для судовых двигателей. Это стало возможным за счет смазочной композиции для четырехтактных или двухтактных судовых двигателей, содержащей по меньшей мере одно базовое масло, по меньшей мере один олефиновый сополимер, по меньшей мере один сополимер стирол/гидрированный изопрен, по меньшей мере один сложный эфир глицерина и по меньшей мере один детергент.
Предпочтительно олефиновый сополимер является сополимером этилена и пропилена.
Предпочтительно сополимер стирол/гидрированный изопрен имеет массовое содержание звеньев гидрированного изопрена по отношению к массе сополимера от 50% до 95%.
Предпочтительно сложный эфир глицерина является сложным эфиром глицерина, смешанным с по меньшей мере одной жирной кислотой, содержащей от 8 до 24 атомов углерода, и по меньшей мере одной карбоновой кислотой, содержащей также гидроксифенильную функциональную группу.
Предпочтительно детергенты выбирают из карбоксилатов, сульфонатов и/или фенолятов, взятых отдельно или в смеси, в частности карбоксилатов кальция, сульфонатов кальция и/или фенолятов кальция.
Предпочтительно смазочная композиция имеет BN, определяемое в соответствии со стандартом ASTM D-2896, от 5 до 100 мг КОН/г, предпочтительно от 7 до 80 мг КОН/г, более предпочтительно от 10 до 60 мг КОН/г.
Предпочтительно кинематическая вязкость смазочной композиции, измеренная в соответствии со стандартом ASTM D7279 при 100°С, составляет от 5,6 до 26,1 cSt, предпочтительно от 9,3 до 21,9 cSt, более предпочтительно от 12,5 до 16,3 cSt.
Предпочтительно базовые масла выбирают из базовых масел группы 1 или группы 2, взятых отдельно или в смеси.
Предпочтительно смазочная композиция содержит, кроме того, добавки для износостойкости, предпочтительно дитиофосфат цинка.
Изобретение также относится к использованию смазочной композиции, такой как определена выше, для смазки четырехтактных или двухтактных судовых двигателей.
Предпочтительно использование смазочной композиции, такой как определена выше, позволяет уменьшать потребление топлива четырехтактных или двухтактных судовых двигателей.
Предпочтительно использование смазочной композиции, такой как определена выше, позволяет уменьшать потребление топлива четырехтактных или двухтактных судовых двигателей, сохраняя хорошую чистоту двигателя, предпочтительно хорошую чистоту картера.
Изобретение также относится к использованию по меньшей мере одного сложного эфира глицерина в смазочной композиции для двухтактного или четырехтактного судового двигателя, содержащей по меньшей мере одно базовое масло, по меньшей мере один олефиновый сополимер, по меньшей мере один сополимер стирол/гидрированный изопрен, по меньшей мере один детергент для повышения чистоты четырехтактных или двухтактных судовых двигателей, предпочтительно чистоты картера четырехтактных или двухтактных судовых двигателей.
Изобретение также относится к концентрату добавок, содержащему:
а) по меньшей мере один олефиновый сополимер,
b) по меньшей мере один сополимер стирола и гидрированного изопрена,
с) по меньшей мере один сложный эфир глицерина,
d) по меньшей мере один детергент.
Подробное описание изобретения
Смазочная композиция по изобретению содержит по меньшей мере один олефиновый сополимер (ОСР). Эти олефиновые сополимеры обычно являются сополимерами на основе этиленовых звеньев и пропиленовых звеньев или необязательно сополимерами на основе этиленовых звеньев, пропиленовых звеньев и диеновых звеньев (EPDM). Предпочтительно олефиновый сополимер по изобретению представляет собой сополимер этилена/пропилена.
Олефиновый сополимер по изобретению имеет линейную или звездообразную форму, предпочтительно линейную форму. Олефиновый сополимер по изобретению является блок-сополимером или статистическим сополимером.
Олефиновый сополимер по изобретению предпочтительно содержит от 5% до 75% масс. этиленовых звеньев по отношению к общей массе олефинового сополимера, предпочтительно от 10% до 60%, более предпочтительно от 15% до 55%, еще более предпочтительно от 20% до 50%, более предпочтительно от 30% до 40%.
w
Олефиновый сополимер по изобретению предпочтительно имеет среднемассовую молекулярную массу M от 10000 до 500000 дальтон, предпочтительно от 50000 до 400000, более предпочтительно от 100000 до 200000, еще более предпочтительно от 150000 до 180000.
n
Олефиновый сополимер по изобретению предпочтительно имеет среднечисловую молекулярную массу M от 10000 до 500000 дальтон, предпочтительно от 50000 до 200000, более предпочтительно от 80000 до 150000, еще более предпочтительно от 90000 до 130000.
Олефиновый сополимер по изобретению преимущественно имеет показатель полидисперсности от 1 до 4, предпочтительно от 1,2 до 3, более предпочтительно от 1,5 до 2, еще более предпочтительно от 1,6 до 1,9.
Количество олефинового сополимера в смазочной композиции по изобретению составляет от 0,1% до 10% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 0,2% до 5%, более предпочтительно от 0,3% до 4%, еще более предпочтительно от 0,5% до 2%. Это количество выражено в количестве сухого вещества полимера. Действительно, олефиновый сополимер, используемый в рамках настоящего изобретения, иногда разведен в минеральном или синтетическом масле (наиболее часто в масле группы 1 в соответствии с классификацией API).
Смазочная композиция по изобретению содержит также по меньшей мере один сополимер на основе стирола и гидрированного изопрена.
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению имеет линейную или звездообразную форму, предпочтительно звездообразную форму. Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению является блок-сополимером или статистическим сополимером.
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению преимущественно содержит звенья гидрированного изопрена в количестве от 50% до 95% масс. по отношению к массе сополимера стирол/гидрированный изопрен, предпочтительно от 60% до 90%, более предпочтительно от 70% до 85%, еще более предпочтительно от 75% до 80%.
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению преимущественно содержит звенья стирола в количестве от 5% до 50% масс. по отношению к массе сополимера стирол/гидрированный изопрен, предпочтительно от 10% до 40%, более предпочтительно от 15% до 30%, еще более предпочтительно от 20% до 25%.
w
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению преимущественно имеет среднемассовую молекулярную массу M от 100000 до 800000 дальтон, предпочтительно от 200000 до 700000, более предпочтительно от 300000 до 600000, еще более предпочтительно от 400000 до 500000.
n
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению преимущественно имеет среднечисловую молекулярную массу M от 50000 до 800000 дальтон, предпочтительно от 100000 до 600000, более предпочтительно от 200000 до 500000, еще более предпочтительно от 300000 до 400000.
Сополимер стирол/гидрированный изопрен по изобретению преимущественно имеет показатель полидисперсности от 1 до 4, предпочтительно от 1,2 до 3, более предпочтительно от 1,4 до 2, еще более предпочтительно от 1,5 до 1,8.
Количество сополимера стирола и гидрированного изопрена в смазочной композиции по изобретению составляет от 0,1% до 15% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 0,2% до 10%, более предпочтительно от 0,3% до 8%, еще более предпочтительно от 0,5% до 5%. Это количество выражено в количестве сухого вещества полимера. Действительно, сополимер стирола и гидрированного изопрена, используемый в рамках настоящего изобретения, иногда разведен в минеральном или синтетическом масле (наиболее часто в масле группы 1 в соответствии с классификацией API).
Выражения «сополимер стирола и гидрированного изопрена» и «сополимер стирол/гидрированный изопрен» означают одно и то же.
Смазочная композиция по изобретению содержит также по меньшей мере один сложный эфир глицерина. Под сложным эфиром глицерина понимают продукт взаимодействия между глицерином и одной или несколькими карбоновыми кислотами, взятыми отдельно или в смеси. Сложные эфиры глицерина известны в области смазочных веществ как модификаторы трения. Заявитель заметил, что эта добавка влияет на чистоту двигателя и, в частности, на чистоту картера двигателя.
Сложный эфир глицерина по изобретению чаще всего является смешанным сложным эфиром, т.е. продуктом взаимодействия между глицерином и несколькими (по меньшей мере двумя) разными карбоновыми кислотами.
Сложный эфир глицерина по изобретению представляет собой смесь сложных моноэфиров, диэфиров и/или триэфиров глицерина с одной или несколькими карбоновыми кислотами, взятыми отдельно или в смеси. Поскольку предпочтительные сложные эфиры глицерина являются смешанными сложными эфирами, сложный эфир глицерина по изобретению предпочтительно представляет собой смесь сложных диэфиров и/или триэфиров глицерина с по меньшей мере двумя разными карбоновыми кислотами.
Карбоновые кислоты, используемые для взаимодействия с глицерином, являются, например, жирными кислотами, полученными из масел растительного происхождения. Эти жирные кислоты являются насыщенными, мононенасыщенными и/или полиненасыщенными жирными кислотами. Эти жирные кислоты содержат от 6 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 6 до 22 атомов углерода, более предпочтительно от 8 до 20 атомов углерода. Предпочтительно карбоновые кислоты, используемые для взаимодействия с глицерином, используют в виде смеси жирных кислот. Смесь жирных кислот содержит главным образом насыщенные, мононенасыщенные и/или полиненасыщенные жирные кислоты, содержащие от 8 до 20 атомов углерода, предпочтительно главным образом насыщенные, мононенасыщенные и/или полиненасыщенные жирные кислоты, содержащие от 10 до 18 атомов углерода, еще более предпочтительно главным образом насыщенные, мононенасыщенные и/или полиненасыщенные жирные кислоты, содержащие от 12 до 16 атомов углерода. Под «главным образом» в настоящем изобретении понимают, что сумма насыщенных, мононенасыщенных и/или полиненасыщенных жирных кислот, содержащих от 8 до 20 атомов углерода, составляет более 50% масс. от общей массы смеси жирных кислот. Жирные кислоты могут быть получены из растительных масел, таких как рапсовое, подсолнечное, соевое, льняное, оливковое, пальмовое, касторовое, древесное, кукурузное, тыквенное масло, масло виноградной косточки, масло жожоба, кунжутное, ореховое масло, масло фундука, миндальное масло, масло карите, масло макадамии, хлопковое масло, масло люцерны, ржаное, сафлоровое, арахисовое, кокосовое масло и масло копры, взятых отдельно или в смеси. Предпочтительно используют кокосовое масло.
Карбоновые кислоты, используемые для взаимодействия с глицерином, могут также представлять собой карбоновые кислоты, содержащие алкильную цепочку, включающую в себя от 1 до 6 атомов углерода, связанную с кислотной функциональной группой; при этом алкильная цепочка содержит, кроме того, одну иную функциональную группу, предпочтительно гидроксифенильную группу, замещенную или незамещенную. Алкильная цепочка может быть линейной или разветвленной. Предпочтительно алкильная цепочка является линейной. Предпочтительно алкильная цепочка содержит от 1 до 4 атомов углерода. Преимущественно алкильная цепочка является пропильной цепочкой. Гидроксифенильная группа предпочтительно является замещенной гидроксифенильной группой. Предпочтительно гидроксифенильная группа замещена по меньшей мере одной линейной или разветвленной алкильной группой, содержащей от 1 до 6 атомов углерода. Предпочтительно гидроксифенильная группа замещена по меньшей мере одной линейной или разветвленной алкильной группой, содержащей от 1 до 4 атомов углерода. Предпочтительно карбоновая кислота, используемая для взаимодействия с глицерином, является алкилкарбоновой кислотой, содержащей гидроксифенильную группу, замещенную звеньями трет-бутила. Предпочтительно гидроксильная группа гидроксифенила находится в пара-положении по отношению к кислотной алкильной карбоновой группе, которая взаимодействует с глицерином, и звенья трет-бутила находятся в мета-положении. Можно, в частности, упомянуть 3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионовую кислоту, преимущественно используемую для взаимодействия с глицерином. Предпочтительно сложный эфир глицерина по изобретению является смешанным сложным эфиром глицерина, предпочтительно смешанным сложным эфиром по меньшей мере одной жирной кислоты и по меньшей мере одной карбоновой кислоты, содержащей гидроксифенильную группу, такую как определена выше.
Количество сложного эфира глицерина в смазочной композиции по изобретению составляет от 0,1% до 5% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 0,2% до 4%, более предпочтительно от 0,5% до 2%, еще более предпочтительно от 1% до 1,5%. Это количество выражено в количестве сухого вещества продукта. Действительно, сложный эфир глицерина, используемый в рамках настоящего изобретения, в некоторых случаях разведен в минеральном или синтетическом масле типа парафинового (наиболее часто в масле, содержащем циклопарафиновые алифатические углеводороды).
Детергенты, используемые в смазочных композициях по настоящему изобретению, хорошо известны специалисту.
Детергенты, традиционно используемые в составе смазочных композиций, обычно являются анионными соединениями, содержащими длинную липофильную углеводородную цепочку и гидрофильную голову. Ассоциированный катион обычно является катионом щелочного или щелочноземельного металла.
Детергенты по изобретению выбирают из солей щелочных или щелочноземельных металлов карбоновых кислот, сульфонатов, салицилатов, нафтенатов и фенолятов, взятых отдельно или в смеси. Детергенты называют в зависимости от природы гидрофобной, карбоксилатной, сульфонатной, салицилатной, нафтенатной или фенолятной цепочки.
Щелочные или щелочноземельные металлы предпочтительно являются кальцием, магнием, натрием или барием, более предпочтительно кальцием.
Используемые детергенты являются не сверхщелочными (или нейтральными) или сверхщелочными. Речь идет о не сверхщелочных (или нейтральных) детергентах, если соли металлов содержат примерно стехиометрическое количество металла. Речь идет о сверхщелочных детергентах, если металл содержится в избыточном количестве (в количестве, превышающем стехиометрическое количество). Избыток металла, придающий детергенту сверхщелочное свойство, находится в виде солей металлов, нерастворимых в масле. Сверхщелочные детергенты, таким образом, представляют собой мицеллы, состоящие из нерастворимых солей металлов, удерживаемые в суспендированном состоянии в смазочной композиции при помощи детергентов в виде солей металлов, растворимых в масле. Эти мицеллы могут содержать один или несколько типов нерастворимых солей металлов, стабилизированных детергентами одного или нескольких типов. Сверхщелочные детергенты называют детергентами смешанного типа, если мицеллы содержат несколько типов детергентов, отличающихся друг от друга по природе своей гидрофобной цепочки.
Предпочтительными детергентами являются карбоксилаты, сульфонаты и/или феноляты, взятые отдельно или в смеси, в частности карбоксилаты, сульфонаты и/или феноляты кальция.
Количество детергентов в смазочной композиции по изобретению составляет от 1% до 20% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 2% до 10%, более предпочтительно от 4% до 15%, еще более предпочтительно от 5% до 10%.
BN (Base Number, измеренное в соответствии с ASTM D-2896) смазочных композиций по настоящему изобретению обеспечивается нейтральными или сверхщелочными детергентами на основе щелочных или щелочноземельных металлов.
Величина BN смазочных композиций по настоящему изобретению, измеренная в соответствии с ASTM D-2896, может составлять от 5 до 100 мг КОН/г, предпочтительно от 7 до 80 КОН/г, более предпочтительно от 10 до 60 КОН/г. Величину BN выбирают в зависимости от условий использования смазочных композиций и, в частности, от содержания серы в используемом топливе.
Так для топлива с высоким содержанием серы (порядка от 0,2% до 4,5% масс.) величина BN будет высокой и предпочтительно в диапазоне от 20 до 80 мг КОН/г, более предпочтительно от 30 до 65 КОН/г.
Для топлива с низким содержанием серы (порядка от 0,05% до 0,2% масс.) величина BN будет низкой и предпочтительно в диапазоне от 5 до 20 мг КОН/г, более предпочтительно от 10 до 15 КОН/г.
Далее в настоящем изобретении основными добавками будут называться добавки, описанные выше, т.е. а) по меньшей мере один олефиновый сополимер, b) по меньшей мере один сополимер стирола и гидрированного изопрена, c) по меньшей мере один сложный эфир глицерина и d) по меньшей мере один детергент, такие как описаны выше.
Главным образом, базовыми маслами, используемыми в составе смазочных композиций по настоящему изобретению, могут быть масла минерального, синтетического или растительного происхождения, а также их смеси.
Главным образом, используемые минеральные или синтетические масла относятся к одному из классов, определенных в классификации API, как указано ниже в таблице.
Содержание насыщенных веществ
Содержание серы
Показатель вязкости (VI)
Группа 1Минеральные масла
<90%
>0,03%
80≤VI<120
Группа 2 Гидрокрекинговые масла
≥90%
≤0,03%
80≤VI<120
Группа 3 Гидроизомеризованные масла
≥90%
≤0,03%
≥120
Группа 4
Полиальфаолефины (РАО)
Группа 5
Другие базовые масла, не включенные в группы 1-4
Минеральные масла группы 1 могут быть получены перегонкой отборных нафтеновых или парафинистых нефтей с последующей очисткой этих дистиллятов такими методами, как экстракция растворителями, депарафинизация растворителем или катализаторами, гидрообработка или гидрирование. Базовыми минеральными маслами группы 1 являются, например, базовые масла, называемые Neutral Solvant (как, например, 150NS, 330NS, 500NS или 600NS) или Brightstock.
Масла групп 2 и 3 получают более интенсивными способами очистки, например, комбинацией гидропереработки, гидрокрекинга, гидрирования и каталитической депарафинизации.
Примеры синтетических базовых масел группы 4 и 5 включают в себя полиальфаолефины, полибутены, полиизобутены, алкилбензолы.
Эти базовые масла могут использоваться индивидуально или в смеси. Минеральное масло может сочетаться с синтетическим маслом.
Смазочные композиции по изобретению имеют вискозиметрический класс SAE-20, SAE-30, SAE-40, SAE-50 или SAE-60 в соответствии с классификацией SAEJ300.
Масла класса 20 имеют кинематическую вязкость при 100°С от 5,6 до 9,3 cSt. Масла класса 30 имеют кинематическую вязкость при 100°С от 9,3 до 12,5 cSt. Масла класса 40 имеют кинематическую вязкость при 100°С от 12,5 до 16,3 cSt. Масла класса 50 имеют кинематическую вязкость при 100°С от 16,3 до 21,9 cSt. Масла класса 60 имеют кинематическую вязкость при 100°С от 21,9 до 26,1 cSt.
Содержание базового масла в смазочной композиции по изобретению составляет от 30% до 80% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 40% до 70%, более предпочтительно от 50% до 60%.
Можно частично или полностью заменить базовые масла, описанные выше, одним или несколькими загустителями, которые повышают вязкость композиции как в горячем, так и в холодном виде, или добавками, улучшающими показатель вязкости (VI), такими как полиизобутилены (PIB).
Кроме базовых добавок, таких как описаны выше, композиция по изобретению может содержать по меньшей мере одну добавку по выбору, в частности выбранную из добавок, обычно используемых специалистом. Например, необязательная добавка может представлять собой противоизносную добавку, и/или диспергирующую добавку, и/или антипенную добавку или их смесь.
Противоизносные добавки защищают поверхности от трения путем образования защитной пленки, адсорбируемой этими поверхностями. Существует большое разнообразие противоизносных добавок. Так, можно назвать серно-фосфорные добавки, такие как алкилтиофосфаты металлов, в частности, алкилтиофосфаты цинка и более конкретно - диалкилдитиофосфаты цинка (или ZnDTP). Алкильные группы этих диалкилдитиофосфатов цинка предпочтительно содержат от 1 до 18 атомов углерода. Фосфаты аминов, полисульфиды, в частности, серосодержащие олефины, также являются обычно используемыми противоизносными добавками. Также встречаются противоизносные добавки азотного типа и серного типа, такие, например, как дитиокарбаматы металлов, в частности дитиокарбамат молибдена. Предпочтительной противоизносной добавкой является ZnDTP.
Содержание противоизносной добавки в смазочном материале по изобретению составляет от 0,1% до 5% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 0,2% до 4%, более предпочтительно от 0,5% до 2%, еще более предпочтительно от 0,4% до 1%.
Диспергаторы являются хорошо известными добавками, используемыми в составе смазочной композиции, в частности, для применения в области морского дела. Их основная роль заключается в удержании суспедированных частиц, присутствующих в составе смазочной композиции изначально или возникающих при ее использовании в двигателе. Они предотвращают их агломерацию, воздействуя на стерические затруднения. Они также могут оказывать синергетическое действие на нейтрализацию.
Диспергаторы, используемые в качестве добавок к смазочному материалу, как правило, содержат полярную группу, связанную с относительно длинной углеводородной цепью, обычно содержащей от 50 до 400 атомов углерода. Полярная группа, как правило, содержит по меньшей мере один из элементов: азот, кислород или фосфор.
Производные янтарной кислоты являются диспергаторами, наиболее часто используемыми в качестве добавок к смазочному материалу. В частности, используют диспергаторы из группы сукцинимидов, получаемых конденсацией янтарных ангидридов и аминов, сложных эфиров янтарной кислоты, получаемых конденсацией янтарных ангидридов и спиртов или полиолов.
Эти соединения можно затем обрабатывать разными соединениями, в частности, серой, кислородом, формальдегидом, карбоновыми кислотами и соединениями, содержащими бор или цинк, для получения, например, сукцинимидов борной кислоты или блокированных цинком сукцинимидов.
Основания Манниха, получаемые поликонденсацией алкилзамещенных фенолов, формальдегида и первичных или вторичных аминов, также используются в качестве диспергирующих добавок к смазкам.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения используют по меньшей мере 0,1% масс. диспергатора по отношению к общей массе смазочной композиции. Можно использовать диспергатор из семейства PIB сукцинимидов, например, сукцинимидов борной кислоты или блокированных цинком сукцинимидов. Предпочтительно используют от 0,1% до 5% масс. диспергатора по отношению к общей массе смазочной композиции, предпочтительно от 0,2% до 4%, более предпочтительно от 0,5% до 2%, еще более предпочтительно от 0,4% до 1%.
Смазочная композиция по настоящему изобретению может также содержать все функциональные добавки, адаптированные к их использованию, например, противопенные добавки, противодействующие эффекту детергентов, которыми могут, например, быть полярными полимерами, такими как полиметилсилоксаны, полиакрилаты, антиоксиданты и/или антикоррозийные добавки, например, металлоорганические детергенты или тиадиазолы, добавки, понижающие точку текучести (называемые также по-английски Pour Point Depressant или PPD). Они известны специалисту. Эти добавки главным образом содержатся в количестве от 0,1 до 5% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции.
Основные добавки, такие как определены выше, содержащиеся в смазочных композициях по настоящему изобретению, могут включаться в смазочную композицию в качестве отдельных добавок, в частности, путем отдельного добавления последних в базовые масла.
Тем не менее, их также можно включать в концентрат добавок для судовой смазочной композиции.
Объектом изобретения также является концентрат, содержащий по меньшей мере основные добавки, описанные выше, без базового масла, в частности, а) по меньшей мере один олефиновый сополимер, b) по меньшей мере один сополимер стирола и гидрированного изопрена, с) по меньшей мере один сложный эфир глицерина и d) по меньшей мере один детергент. Концентрат добавок имеет такой состав, чтобы соответствовать нагнетательной способности обычно используемых насосов.
Концентрат добавок может дополнительно содержать по меньшей мере одну необязательную добавку, такую как описана выше, и выбираться из противоизносных добавок и/или диспергирующих добавок, и/или противопенных добавок или их смесей, в частности, противоизносной добавки, такой как ZnDTP.
Количество олефинового сополимера в концентрате добавок составляет от 2 до 20% масс. по отношению к общей массе концентрата, предпочтительно от 5% до 15%, более предпочтительно от 8% до 12%.
Количество сополимера стирол/гидрированный изопрен в концентрате добавок составляет от 5% до 30% масс. по отношению к общей массе концентрата, предпочтительно от 10% до 25%, более предпочтительно от 15% до 20%.
Количество сложного эфира глицерина в концентрате добавок составляет от 0,5% до 10% масс. по отношению к общей массе концентрата, предпочтительно от 1% до 8%, более предпочтительно от 2% до 5%.
Количество детергента в концентрате добавок составляет от 10 до 70% масс. по отношению к общей массе концентрата, предпочтительно от 20 до 60%, более предпочтительно от 30 до 50%.
Концентраты по изобретению разводят 4-5 раз в базовом масле или в смеси базовых масел для получения смазочных композиций по изобретению.
Смазочную композицию по изобретению можно использовать в четырехтактных или в двухтактных судовых двигателях.
В частности, смазочная композиция пригодна для четырехтактных высокооборотных и среднеоборотных двигателей, которые работают соответственно на дистиллятах и на бункерном топливе или тяжелом топливе. Наблюдаемая экономия топлива относится также к дистиллятам, используемым в высокооборотных четырехтактных двигателях. Высокооборотные четырехтактные двигатели используют на низкотоннажных судах и в качестве электрогенераторов на судах большего водоизмещения. Среднеоборотные четырехтактные двигатели используют на многих судах, таких как грузовые суда, танкеры, паромы, даже некоторые суда контейнеровозы. Они, кроме того, могут использоваться как генераторы электрического тока на борту судов большого размера или на дизельных электростанциях.
В частности, смазочная композиция пригодна для четырехтактных и двухтактных двигателей в качестве моторного масла или трансмисионного масла, в частности в качестве трансмиссионного масла.
Другим объектом изобретения является способ смазки судового двигателя, причем указанный способ включает в себя стадию приведения в контакт двигателя и смазочной композиции, такой как описана выше, или полученной из концентрата добавок, такого как описан выше.
Другим объектом изобретения является способ уменьшения потребления топлива, включающий в себя приведение в контакт смазочной композиции, такой как описана выше, или полученной из концентрата, такого как описан выше, и судового двигателя.
ПРИМЕРЫ
Получают разные смазочные композиции из следующих соединений:
- звездообразный сополимер стирол/гидрированный изопрен (SIH), содержащий 90% масс. звеньев гидрированного изопрена и 10% масс. стирольных звеньев с массой Mw, равной 605000, массой Mn, равной 439500, показателем полидисперсности, равным 1,4, коммерческий сополимер разводят из расчета 10,7% масс. в базовом масле группы 1,
- линейный олефиновый сополимер (ОСР), содержащий 50% масс. этиленовых звеньев с массой Mw, равной 171700, массой Mn, равной 91120, показателем полидисперсности, равным 1,9, коммерческий сополимер разводят из расчета 12,5% масс. в базовом масле группы 1,
- сложный эфир глицерина, в частности смешанный сложный эфир глицерина и (С8-С18)жирных кислот и 3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионовой кислоты, коммерческий сложный эфир разводят из расчета 80% масс. в алифатическом циклопарафиновом углеводороде,
- смесь, содержащая детергенты на основе карбоксилатов кальция, сульфонатов кальция и фенолятов кальция и противоизносную добавку, дитиофосфат цинка (ZnDTP), причем смесь разведена из расчета 50% масс. в базовом масле группы 1,
- базовые масла группы 1, в частности базовые масла, называемые Neutral Solvant 150NS, 330NS или 600NS, соответственно с вязкостью при 40°С, равной 30 cSt, 66 cSt или 120 cSt.
Процентное содержание разных составляющих приведено ниже в таблице I, речь идет о массовых % продуктов, используемых в разведенном состоянии, а не о массовых % активного вещества:
Таблица 1
Композиции
L<sub>1</sub>
L<sub>2</sub>
L<sub>3</sub>
L<sub>4</sub>
L<sub>5</sub>
L<sub>6</sub>
SIH
5
-
5
-
5
5
OCP
-
2,5
-
2,5
2,5
2,5
Сложный эфир глицерина
-
-
1
1
-
1
Детергент
12,7
12,7
12,7
12,7
12,7
12,7
ZnDTP
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
150NS
-
-
-
-
27,3
27,3
330NS
81,8
30,9
80,8
30,9
52,0
51,0
600NS
-
53,4
-
52,4
-
-
Физико-химические свойства смазочных композиций приведены ниже в таблице II.
Таблица II
Композиции
L<sub>1</sub>
L<sub>2</sub>
L<sub>3</sub>
L<sub>4</sub>
L<sub>5</sub>
L<sub>6</sub>
KV 100°C(cSt)<sup>(1)</sup>
13,81
14,31
13,79
14,33
14,30
14,36
KV 40°C (cSt)<sup>(1)</sup>
114,3
129,9
114,2
130,0
109,3
109,5
VI
120
109
120
109
133
134
BN (мг KOH/г)<sup>(2)</sup>
30,2
28,9
20,1
29,9
29,7
29,8
KV 100°C базовых масел (cSt)<sup>(1)</sup>
8,0
10,6
8,0
10,6
7,0
7,0
HTHS 150°C<sup>(3)</sup>
3,8
4,1
3,8
4,1
3,85
3,85
<sup>(1) </sup>ASTM D7279.
<sup>(2)</sup> ASTM D2896.
<sup>(3)</sup> ASTM D4683.
Свойства «fuel-eco» или свойства экономии топлива смазочных композиций затем оценивают и подтверждают при помощи эксперимента, осуществляемого на испытательном стенде, снабженном двигателем MAN 5L16/24. Особые свойства этого двигателя описаны в публикации под названием “INNOVATOR-4C, The cutting-edge MAN B&W 5L16/24 test engine”, авторы D.Lançon, V.Doyen и J.Christensen, CIMAC Congress 2004, KYOTO (Paper 124).
Специальная процедура в стабилизированном режиме была разработана для измерения свойств «fuel-eco» смазочных композиций в соответствии с нижеследующим описанием. Эта процедура требует оборудования, которое обычно имеется в испытательных центрах со стендами для испытания двигателей:
- Промывка двигателя и масляных систем тестируемым смазочным материалом.
- Смазка двигателя тестируемым смазочным материалом.
- Измерение потребления топлива типа дистиллята (Marine Diesel Oil в соответствии со спецификацией ISO8217). Измерения повторяют для подтверждения точности.
- Потребление топлива с использованием тестируемого смазочного материала сравнивают с потреблением, достигаемым при тестировании контрольного смазочного материала.
- Условия работы двигателя:
- скорость: 1000 об/мин
- развиваемая мощность: 334 кВт, т.е. 75% от максимальной мощности
- температура смазочного средства на входе в двигатель: 68-70°С
- объем смазочного средства: 2×200 литров
- тесты проводили в соответствии с конкретным протоколом, предусматривающим проведение любого опытного испытания тестируемого смазочного материала между двумя опытными испытаниями, осуществляемыми с использованием контрольного смазочного материала. Это позволяет гарантировать стабильность работы двигателя, а также статистически значимые показатели разницы потребления, измеряемые для разных смазочных материалов.
- В данном случае контрольный смазочный материал является коммерческим маслом для среднеоборотного двигателя с показателем вязкости SAE40 и BN 30.
Измеряли также теплостойкость этих композиций при помощи непрерывного теста ЕСВТ, в котором измеряли массу отложений (в мг), появившихся в определенных условиях. Чем эта масса меньше, тем выше теплостойкость.
Это испытание позволяет имитировать тепловую устойчивость и очищающую способность судовых смазок и, таким образом, позволяет определять, имитировать чистоту двигателя.
В тесте используют алюминиевые лабораторные стаканы, которые имитируют форму поршней. Эти лабораторные стаканы помещают в стеклянный контейнер, в котором поддерживается контролируемая температура около 60°С. Смазочный материал помещают в эти контейнеры, которые снабжены металлической щеткой, частично погруженной в смазочный материал. Эта щетка приводится во вращательное движение со скоростью 1000 оборотов в минуту, что вызывает разбрызгивание смазочного материала по нижней поверхности химического стакана. В химическом стакане поддерживают температуру 310°С при помощи электрического сопротивления, регулируемого термопарой.
При осуществлении процедуры, называемой непрерывным ЕСВТ, тест продолжается 12 часов и разбрызгивание смазочного материала было непрерывным. Эта процедура имитирует образование отложений в узле поршень-сегмент. В результате, измеряют вес отложений в химическом стакане.
Подробное описание этого теста приведено в публикации под названием “Research and Development of Marine Lubricants in ELF ANTAR France - The relevance of laboratory tests in simulating field performance” автор Jean-Philippe ROMAN, MARINE PROPULSION CONFERENCE 2000 - Amsterdam - 29-30 March 2000.
Результаты приведены ниже в таблице III
Таблица III
Композиции
L<sub>1</sub>
L<sub>2</sub>
L<sub>3</sub>
L<sub>4</sub>
L<sub>5</sub>
L<sub>6</sub>
Уменьшение потребления топлива (%)
0,5
0,2
0,5
0,2
0,7
0,7
ЕСВТ (мг)
365
335
355
330
600
430
5
6
Было отмечено, что комбинация сополимера стирол/гидрированный изопрен и олефинового сополимера в смазочных композициях L и L позволяет уменьшить на 0,7% потребление топлива при 75% нагрузки по сравнению с контрольным маслом.
5
6
Масса отложений смазочной композиции L является значительной по сравнению с массой отложений смазочной композиции L. Добавление сложного эфира глицерина обеспечивает удовлетворительную чистоту картера.
Следовательно, аддитивность комбинации сополимера стирол/гидрированный изопрен, олефинового сополимера и сложного эфира глицерина позволяет получать судовой смазочный материал “fuel eco”, сохраняя при этом хорошую чистоту картера.