КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА
LUBRICATING OIL COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, в частности к композиции смазочного масла, пригодной для смазывания двигателей внутреннего сгорания.
Учитывая вредные эффекты, которые содержащиеся в композиции смазочного масла сульфатированная зола, сера и фосфор могут оказывать на устройства для предварительной очистки выхлопных газов транспортных средств, такие как фильтры твердых частиц на дизельных двигателях (DPF), намечается тенденция в пользу композиций смазочных масел с пониженным содержанием сульфатированной золы, серы и фосфора (т.е. так называемых композиций смазочных масел с низким SAPS).
Содержание фосфора может быть, как правило, понижено путем уменьшения количества дитиофосфатов цинка, которые содержатся в противоизносных присадках в композициях смазочных масел.
Уровни серы в композициях смазочных масел могут быть понижены путем использования малосернистых базовых масел и уменьшения количества применяемых в них серусодержащих присадок.
Сульфатированная зола составляет полное весовое содержание остатка, остающегося после сжигания композиции смазочного масла и последующих обработки серной кислотой и сушки до постоянного веса. Содержание сульфатированной золы в композиции смазочного масла соответствует общему содержанию в ней металла. Сульфатированная зола может быть легко измерена в соответствии с ASTM D874.
Главными источниками сульфатированной золы в композиции смазочного масла обычно бывают применяемые в ней металлсодержащие моющие присадки и противоизносные присадки на основе дитиофосфата цинка.
Отложения сульфатированной золы могут забивать дизельный фильтр твердых частиц (DPF) на транспортных средствах, сокращая тем самым срок службы фильтра, повышая противодавление в двигателе транспортного средства и приводя к повышенному расходу топлива.
Тенденция дизельных фильтров твердых частиц к засорению может быть измерена с помощью тестов типа испытания дизельного фильтра твердых частиц Фольксваген (VW). Этот жесткий тест дизельного фильтра твердых частиц составляет часть 52195 заполненной спецификации завода VW.
С целью минимизации проблем с дизельным фильтром твердых частиц транспортных средств в существующих композициях смазочных масел с низким содержанием SAPS уровни сульфатированной золы и, следовательно, уровни моющих присадок являются низкими.
Однако уменьшение количества присадок в композиции смазочного масла с целью снижения в ней содержания сульфатированной золы может оказать вредный эффект на основность композиции смазочного масла.
Общее щелочное число (TBN) является мерой того, насколько хорошо композиция смазочного масла может нейтрализовать кислотные побочные продукты сгорания/окисления, и определяется как количество кислоты, выраженное в эквивалентном числе миллиграммов гидроксида калия, необходимом для нейтрализации всех основных составляющих, присутствующих в 1 грамме образца композиции смазочного масла (методы тестирования включают, например, ISO 3771, ASTM D-2896 и ASTM D-4739).
Чтобы иметь возможность регулировать коррозионный износ двигателя от кислотных побочных продуктов сгорания/окисления, желательно, чтобы в композиции смазочного масла было высокое TBN. Добавки в композиции смазочного масла являются главным источником щелочности (TBN) и позволяют, например, осуществлять контроль за отложениями на поршневых кольцах и гильзах цилиндров.
Таким образом, металлсодержащие моющие присадки являются главным источником TBN в композициях картерных смазочных масел.
Вследствие этого исходное TBN (т.е. TBN свежих, не использованных композиций смазочных масел) композиций смазочных масел с низким содержанием SAPS имеет свойство быть ниже, чем TBN композиций смазочных масел с более высокими концентрациями сульфатированной золы, серы и/или фосфора.
По этой причине в высшей степени желательно иметь возможность снизить вредное засорение фильтрационного блока сульфатированной золой для улавливания твердых частиц на дизельном двигателе без понижения основности композиции смазочного масла.
В US-A-6114288 раскрываются композиции смазочных масел для двигателей внутреннего сгорания с содержанием серы в пределах от 0,8 до 1,8 мас.% согласно JISK 2272, которые включают базовое масло, специфические диалкилдитиофосфаты цинка и металлсодержащую моющую присадку, выбираемую из (i) алкилсалицилата кальция и (ii) смеси алкилсалицилата кальция с алкилсалицилатом магния.
Хотя в примерах US-A-6114288 испытываются износные свойства композиций смазочных масел, включающих различные содержащие щелочноземельные металлы моющие присадки, такие как сульфонат кальция, сульфонат магния, салицилат кальция и салицилат магния, следует заметить, что US-A-6114288 ни в коей мере не касается свойств указанных композиций смазочных масел в испытаниях на дизельных фильтрах твердых частиц и, в частности, в испытании дизельного фильтра твердых частиц VW.
В US-2002/0019320 A1 описываются композиции смазочных масел, имеющие низкое содержание сульфатированной золы, низкое содержание фосфора и низкое содержание серы. Утверждается, что указанные композиции смазочного масла обладают хорошими моющими свойствами при высоких температурах.
Моющие присадки, используемые в композициях смазочных масел US-2002/0019320 A1, являются присадками, содержащими соль органической кислоты с металлом, выбираемую из группы, в которую входят несульфуризованная соль щелочного или щелочноземельного металла с алкилсалициловой кислотой, имеющая TBN от 10 до 350 мг KОН/г, несульфуризованная соль щелочного или щелочноземельного металла с производным алкилфенола, имеющим структуру основания Манниха, в количестве от 0,1 до 1 мас.% в расчете на сульфатированную золу.
Хотя в примерах US-2002/0019320 A1 используются различные моющие присадки с щелочноземельными металлами, следует заметить, что предпочтительным щелочноземельным металлом является кальций и что ни одна из композиций смазочных масел US-2002/0019320 A1 в действительности не испытана на дизельных фильтрах твердых частиц и, в частности, с помощью теста дизельного фильтра твердых частиц VW.
В US-2004/0127371 A1 изыскивается средство для уменьшения количества металлсодержащих соединений в композициях смазочных масел для того, чтобы указанные композиции в большей степени подходили для применения в двигателях, оборудованных фильтрами твердых частиц.
В US-2004/0127371 A1 указывается, что количество моющей присадки, необходимое для нейтрализации образующихся в процессе сгорания минеральных кислот и ослабления коррозии двигателя может быть уменьшено в двигателях, работающих на малосернистых топливах.
Соответственным образом, в US 2004/0127371 описывается композиция смазочного масла для использования в двигателе внутреннего сгорания с компрессионным зажиганием (дизельном двигателе), работающем на дизельном топливе с содержанием серы меньше 50 ч/млн, причем эта композиция смазочного масла включает в качестве главного компонента масло с необходимой для смазывания вязкостью и, по меньшей мере, одну металлсодержащую присадку, где указанная композиция смазочного масла имеет суммарное содержание золы менее 1,0 мас.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Следует обратить внимание на то, что подход, использованный в US 2004/0127371, уменьшает роль TBN, которое ставится в композиции смазочного масла на первое место, путем уменьшения образования кислотных веществ.
Однако US-2004/0127371 ничего не сообщает о том, как можно уменьшить вредный эффект засорения сульфатированной золой дизельных фильтрационных блоков для улавливания твердых частиц без необходимости пожертвовать щелочностью композиции смазочного масла.
В US 2004/017260 А1 обсуждается накопление в устройствах предварительной очистки выхлопных газов золы от металлсодержащих моющих присадок и добавок диалкилдитиофосфата цинка и возникающее в результате этого ухудшение моющих и противоизносных свойств, если названная проблема решается путем уменьшения содержания этих добавок в композиции смазочного масла.
В US 2004/017260 А1 раскрывается средство для компенсации упомянутого ухудшения путем примешивания в качестве альтернативы амиду жирной кислоты специальных беззольных диспергентов и фосфорсодержащих беззольных противоизносных присадок в специфических количествах, понижая при этом количество диалкилдитиофосфата цинка и металлсодержащих моющих присадок.
Однако неожиданным образом в настоящем изобретении было обнаружено, что при данном содержании сульфатированной золы применение в композиции смазочного масла магнийсодержащих моющих присадок приводит к улучшенным характеристикам в испытаниях на дизельных фильтрах твердых частиц или, иначе говоря, уменьшает засорение фильтров по сравнению с тем, что имеет место при применении в композиции кальцийсодержащих моющих присадок.
Соответственным образом, при данных характеристиках в испытаниях на дизельных фильтрах твердых частиц теперь неожиданным образом появляется возможность обеспечить требуемую щелочность композиции смазочного масла, используя бòльшие количества магнийсодержащих моющих присадок в композициях смазочных масел по сравнению с композицией смазочного масла с кальцийсодержащей моющей присадкой и/или используя магнийсодержащую моющую присадку, обладающую более высоким TBN по сравнению с кальцийсодержащей моющей присадкой.
Таким образом, недостатки, связанные с попытками достижения баланса между щелочными свойствами композиции смазочного масла и уменьшением засорения дизельного двигателя твердыми частицами, могут быть устранены путем применения магнийсодержащих моющих присадок.
Настоящее изобретение предлагает применение в композиции смазочного масла, содержащей базовое масло, одной или более магнийсодержащих присадок с целью уменьшения засорения дизельного фильтра твердых частиц.
В частности, настоящее изобретение предлагает применение в композиции смазочного масла, содержащей базовое масло, одной или более магнийсодержащих присадок с целью уменьшения засорения дизельного фильтра твердых частиц, в частности по сравнению с применением в этой композиции кальцийсодержащих присадок.
Засорение дизельного фильтра твердых частиц измеряется преимущественно с помощью теста дизельного фильтра твердых частиц VW.
Применяемые в настоящем изобретении одна или более магнийсодержащих моющих присадок выбираются преимущественно из моющих присадок на основе салицилата магния, фенолята магния и сульфоната магния. Особенно предпочтительны моющие присадки на основе салицилата магния и фенолята магния.
Для того чтобы поддерживать содержание суммарной сульфатированной золы в композиции смазочного масла преимущественно на уровне не выше 1,0 мас.%, более предпочтительно на уровне не выше 0,9 мас.% и наиболее предпочтительно на уровне не выше 0,8 мас.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла, указанные одну или более магнийсодержащих моющих присадок применяют преимущественно в суммарном количестве не более 0,2 мас.% в расчете на содержание магния, более предпочтительно в суммарном количестве не более 0,17 мас.% в расчете на содержание магния и наиболее предпочтительно в суммарном количестве не более 0,15 мас.% в расчете на содержание магния по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Применяемые в настоящем изобретении магнийсодержащие моющие присадки могут быть либо нейтральными, либо обладать повышенной щелочностью. Выражение «с повышенной щелочностью» эквивалентно выражениям «щелочной», «сверхщелочной», «гиперщелочной» и «соли с высоким содержанием металла». Эти магнийсодержащие моющие присадки содержат металл в избытке по сравнению с количеством металла, которое присутствовало бы в соответствии со стехиометрией металла и кислотного органического соединения, прореагировавшего с металлом. Способы приготовления таких нейтральных или щелочных солей металлов в технике хорошо известны. Нейтральные соли могут быть получены нагреванием раствора кислотного органического соединения в минеральном масле со стехиометрически эквивалентным количеством металлсодержащего нейтрализующего агента, такого как оксид, гидроксид, карбонат, бикарбонат или сульфид металла при температуре выше 50°С с последующей фильтрацией полученной массы. Щелочные соли получают подобным же образом за исключением того, что применяется стехиометрический избыток металла. Предпочтительно используются магнийсодержащие моющие присадки с повышенной щелочностью.
Моющие присадки могут быть охарактеризованы по их общему щелочному числу (TBN). Предпочтительно, чтобы каждое общее щелочное число одной или более магнийсодержащих присадок, измеренное в соответствии с ISO 3771, независимо находилось в пределах от 30 до 600 мг KОН/г, более предпочтительно в пределах от 30 до 450 мг KОН/г и наиболее предпочтительно в пределах от 30 до 350 мг KОН/г.
Пригодные для успешного применения салицилаты магния могут быть либо замещенными, либо незамещенными. В число подходящих заместителей входят алифатические группы, содержащие от 1 до 40 атомов углерода и возможно содержащие один или более атомов кислорода и/или азота, и гидроксильные группы. Предпочтительными заместителями являются алкильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, предпочтительно от 12 до 20 атомов углерода. Предпочтительно, чтобы заместители были линейными. Салицилаты магния могут содержать от 1 до 4 заместителей, предпочтительно в пределах от 1 до 3 и наиболее предпочтительно 1 или 2 заместителя. Наиболее предпочтительно, чтобы салицилаты магния были замещены одним линейным алкильным заместителем, содержащим от 14 до 18 атомов углерода.
Как правило, моноалкилсалициловые кислоты получают алкилированием фенола с последующим карбоксилированием. При этом в моноалкилсалицилате может содержаться небольшое количество (обычно не более 20 мол.%) диалкилсалицилата и незамещенного салицилата.
Пригодные для применения в настоящем изобретении салицилаты магния имеются в продаже. Например, коммерческим салицилатом магния является салицилат магния, поставляемый фирмой Unfineum под торговым названием «Unfineum C9012».
Способ, с помощью которого могут быть получены салицилаты магния, описан в US-A-4627928.
В ЕР-А-1195427 описаны феноляты магния и способы получения таких моющих присадок.
В ЕР-А-1195427, WO-A-97/14774 и US-A-5534168 описывается сульфонат магния и способы получения сульфонатов магния с повышенной щелочностью.
Пригодные для применения в настоящем изобретении феноляты магния и сульфонаты магния имеются в продаже. Например, коммерческий сульфонат магния поставляется фирмой Unfineum под торговым названием «Unfineum C9340».
Измеряемое в соответствии с ISO 3771 исходное значение TBN композиции смазочного масла, используемой в настоящем изобретении, находится предпочтительно в пределах от 4,0 до 12,0 мг KОН/г, более предпочтительно в пределах от 6,0 до 11,0 мг KОН/г, еще более предпочтительно в пределах от 6,0 до 10,0 мг KОН/г и наиболее предпочтительно в пределах от 6,0 до 9,5 мг KОН/г.
Содержание сульфатированной золы в композиции смазочного масла составляет преимущественно не более 1,0 мас.%, более предпочтительно не более 0,9 мас.% и наиболее предпочтительно не более 0,8 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Содержание серы в композиции смазочного масла составляет преимущественно не более 1,2 мас.%, более предпочтительно не более 0,8 мас.% и наиболее предпочтительно не более 0,3 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Предпочтительные композиции смазочных масел в настоящем изобретении характеризуются одним или более из следующих признаков:
(i) более 0,04 мас.% фосфора;
(ii) более 0,045 мас.% фосфора;
(iii) не менее 0,04 мас.% фосфора;
(iv) менее 0,09 мас.% фосфора;
(v) не более 0,10 мас.% фосфора;
(vi) самое большое 0,085 мас.% фосфора;
(vii) не более 1,0 мас.% сульфатированной золы;
(viii) не более 0,9 мас.% сульфатированной золы;
(ix) не более 0,8 мас.% сульфатированной золы;
(х) не более 1,2 мас.% серы;
(xi) не более 0,8 мас.% серы; и
(xii) не более 0,3 мас.% серы в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Особенно предпочтительные композиции смазочных масел в настоящем изобретении имеют один или более из следующих признаков:
(A): имеющие признаки (i) и (iv); имеющие признаки (i) и (v); имеющие признаки (i) и (vi); имеющие признаки (ii) и (iv); имеющие признаки (ii) и (v); имеющие признаки (ii) и (vi); имеющие признаки (iii) и (iv); имеющие признаки (iii) и (v) и имеющие признаки (iii) и (vi);
(B): имеющие признаки (i), (iv) и (vii); имеющие признаки (i), (iv) и (viii); имеющие признаки (i), (iv) и (ix); имеющие признаки (i), (v) и (vii); имеющие признаки (i), (v) и (viii); имеющие признаки (i), (v) и (ix); имеющие признаки (i), (vi) и (vii); имеющие признаки (i), (vi) и (viii); имеющие признаки (i), (vi) и (ix); имеющие признаки (ii), (iv) и (vii); имеющие признаки (ii), (iv) и (viii); имеющие признаки (ii), (iv) и (ix); имеющие признаки (ii), (v) и (vii); имеющие признаки (ii), (i) и (viii); имеющие признаки (ii), (v) и (ix); имеющие признаки (ii), (vi) и (vii); имеющие признаки (ii), (vi) и (viii); имеющие признаки (ii), (vi) и (ix); имеющие признаки (iii), (iv) и (vii); имеющие признаки (iii), (iv) и (viii); имеющие признаки (iii), (iv) и (ix); имеющие признаки (iii), (v) и (vii); имеющие признаки (iii), (v) и (viii); имеющие признаки (iii), (v) и (ix); имеющие признаки (iii), (vi) и (vii); имеющие признаки (iii), (vi) и (viii) и имеющие признаки (iii), (vi) и (ix);
(С): имеющие признаки (i), (iv) и (х); имеющие признаки (i), (iv) и (xi); имеющие признаки (i), (iv) и (xii); имеющие признаки (i), (v) и (х); имеющие признаки (i), (v) и (xi); имеющие признаки (i), (v) и (xii); имеющие признаки (i), (vi) и (х); имеющие признаки (i), (vi) и (xi); имеющие признаки (i), (vi) и (xii); имеющие признаки (ii), (iv) и (х); имеющие признаки (ii), (iv) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv) и (xii); имеющие признаки (ii), (v) и (х); имеющие признаки (ii), (v) и (xi); имеющие признаки (ii), (v) и (xii); имеющие признаки (ii), (vi) и (х); имеющие признаки (ii), (vi) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi) и (xii); имеющие признаки (iii), (iv) и (х); имеющие признаки (iii), (iv) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv) и (xii); имеющие признаки (iii), (v) и (х); имеющие признаки (v), (viii) и (х); имеющие признаки (ii), (v), (ix) и (х); имеющие признаки (ii), (vi), (vii) и (х): имеющие признаки (ii), (vi), (viii) и (х); имеющие признаки (ii), (vi), (ix) и (х); имеющие признаки (iii), (iv), (vii) и (х); имеющие признаки (iii), (iv), (viii) и (х); имеющие признаки (iii), (iv), (ix) и (х); имеющие признаки (iii), (v), (vii) и (х); имеющие признаки (iii), (v), (viii) и (х); имеющие признаки (iii), (v), (ix) и (х); имеющие признаки (iii), (vi), (vii) и (х); имеющие признаки (iii), (vi), (viii) и (х); имеющие признаки (iii), (vi), (ix) и (х); имеющие признаки (i), (iv), (vii) и (xi); имеющие признаки (i), (iv), (viii) и (xi); имеющие признаки (i), (iv), (ix) и (xi); имеющие признаки (i), (v), (vii) и (xi); имеющие признаки (i), (v), (viii) и (xi); имеющие признаки (i), (v), (ix) и (xi); имеющие признаки (i), (vi), (vii) и (xi); имеющие признаки (i), (vi), (viii) и (xi); имеющие признаки (i), (vi), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (ix) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (vii) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (viii) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (ix) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (vii) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (viii) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (ix) и (xi); имеющие признаки (vi), (viii) и (xi); имеющие признаки (i), (vi), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (iv), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (v), (ix) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (vii) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (viii) и (xi); имеющие признаки (ii), (vi), (ix) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (vii) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (viii) и (xi); имеющие признаки (iii), (iv), (ix) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (vii) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (viii) и (xi); имеющие признаки (iii), (v), (ix) и (xi); имеющие признаки (iii), (vi), (vii) и (xi); имеющие признаки (iii), (vi), (viii) и (xi); имеющие признаки (iii), (vi), (ix) и (xi); имеющие признаки (i), (iv), (vii) и (xii); имеющие признаки (i), (iv), (viii) и (xii); имеющие признаки (i), (iv), (ix) и (xii); имеющие признаки (i), (v), (vii) и (xii); имеющие признаки (i), (v), (viii) и (xii); имеющие признаки (i), (v), (ix) и (xii); имеющие признаки (i), (vi), (vii) и (xii); имеющие признаки (i), (vi), (viii) и (xii); имеющие признаки (i), (vi), (ix) и (xii); имеющие признаки (ii), (iv), (vii) и (xii); имеющие признаки (ii), (iv), (viii) и (xii); имеющие признаки (ii), (iv), (ix) и (xii); имеющие признаки (ii), (v), (vii) и (xii); имеющие признаки (ii), (v), (viii) и (xii); имеющие признаки (ii), (v), (ix) и (xii); имеющие признаки (ii), (vi), (vii) и (xii); имеющие признаки (ii), (vi), (viii) и (xii); имеющие признаки (ii), (vi), (ix) и (xii); имеющие признаки (iii), (iv), (vii) и (xii); имеющие признаки (iii), (iv), (viii) и (xii); имеющие признаки (iii), (iv), (ix) и (xii); имеющие признаки (iii), (v), (vii) и (xii); имеющие признаки (iii), (v), (viii) и (xii); имеющие признаки (iii), (v), (ix) и (xii); имеющие признаки (iii), (vi), (vii) и (xii); имеющие признаки (iii), (vi), (viii) и (xii); и имеющие признаки (iii), (vi), (ix) и (xii).
Количество базового масла, введенного в композицию смазочного масла, преимущественно составляет от 60 до 92 мас.%, более предпочтительно в пределах от 75 до 90 мас.% и наиболее предпочтительно в пределах от 75 до 88 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Какие-либо особые ограничения в отношении используемого в настоящем изобретении базового масла отсутствуют и поэтому могут быть с успехом использованы разные традиционные известные минеральные и синтетические смазочные масла.
В число минеральных масел входят жидкие нефтяные масла и обработанное растворителем или кислотой минеральное смазочное масло парафинового, нафтенового или смешенного парафинонафтенового типа, которое может быть дополнительно очищено с помощью процессов гидроочистки и/или депарафинизации.
Нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости (ИВ) (обычно 40-80) и низкую точку застывания. Такие базовые масла получают из сырья, обогащенного нафтенами и с низким содержанием парафина, и их в основном применяют в качестве смазочных материалов, для которых важными являются цвет и устойчивость цвета, а ИВ и стойкость к окислению имеют вторичную значимость.
Парафиновые базовые масла имеют более высокий ИВ (обычно выше 95) и высокую точку застывания. Такие базовые масла получают из сырья, обогащенного парафинами, и их применяют в качестве смазочных материалов, для которых важными являются ИВ и стойкость к окислению.
Полученные по методу Фишера-Тропша базовые масла могут с успехом применяться в качестве базового масла в композиции смазочного масла настоящего изобретения. Полученные по методу Фишера-Тропша базовые масла, раскрыты в ЕР-А-776959, ЕР-А-668342, WO-A-97/21788, WO-00/15736, WO-00/14188, WO-00/14187, WO-00/14183, WO-00/14179, WO-00/08115, WO-99/41332, EP-1029029, WO-01/18156 и WO-01/57166.
Синтетические процессы позволяют строить молекулы из более простых субстанций или модифицировать их структуру таким образом, чтобы в точности придать им требуемые свойства.
В число синтетических базовых масел входят углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (РАО), эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов и депарафинизированный парафинистый рафинат. Могут с успехом использоваться синтетические углеводородные базовые масла, продаваемые группой Shell под названием "XHVI" (торговая марка). Предпочтительно, чтобы базовое масло состояло из минеральных масел и/или синтетических базовых масел, которые, согласно измерениям в соответствии с ASTM D2007, содержат более 80 мас.% насыщенных соединений и более предпочтительно более 90 мас.%.
Кроме того, предпочтительно, чтобы базовое масло содержало менее 1 мас.% и более предпочтительно менее 0,1 мас.% серы, рассчитанной как элементная сера и измеренной в соответствии с ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.
Предпочтительно, чтобы индекс вязкости базового масла, согласно измерениям в соответствии с ASTM D2270, был выше 80 и более предпочтительно выше 120.
2
2
2
Предпочтительно, чтобы композиция смазочного масла имела кинематическую вязкость в пределах от 2 до 80 мм/с при 100°С, более предпочтительно от 3 до 70 мм/с и наиболее предпочтительно от 4 до 50 мм/с.
Композиция смазочного масла в настоящем изобретении может, кроме того, в некоторых случаях включать одну или более дополнительных добавок, таких как антиоксиданты, противоизносные присадки, дополнительные моющие присадки, диспергенты, модификаторы трения, присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессанты, ингибиторы коррозии, противовспенивающие агенты и быстро уплотняющие агенты или агенты, придающие уплотнителям совместимость.
В одном из вариантов настоящего изобретения композиция смазочного масла может содержать один или более аминный и/или фенольный антиоксидант.
Примеры пригодных для успешного применения аминных антиоксидантов включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
К числу предпочтительных аминных антиоксидантов относятся диалкилдифениламины такие как п,п'-диоктил-дифениламин, п,п'-ди-α-метилбензил-дифениламин и N-п-бутилфенил-N-п'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, такие как моно-трет-бутилдифениламин и моно-октилдифениламин, бис(диалкилфенил)амины, такие как ди-(2,4-диэтилфенил)амин и ди(2-этил-4-нонилфенил)амин, алкилфенил-1-нафтиламины, такие как октилфенил-1-нафтиламин и N-трет-додецилфенил-1-нафтиламин, 1-нафтиламин, арилнафтиламины, такие как фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гeкcилфeнил-2-нафтиламин и N-октилфенил-2-нафтиламин, фенилендиамины такие как N,N'-диизопропил-п-фенилендиамин и N,N'-дифенил-п-фенилендиамин, и фенотиазины, такие как фенотиазин и 3,7-диоктилфенотиазин.
К числу предпочтительных аминных антиоксидантов относятся антиоксиданты, которые могут быть приобретены под следующими торговыми названиями "Sonoflex OD3" (Seiko Kagaku Co.), "Irganox L-57" (Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (Hodogaya Kagaku Co.).
7
9
К числу примеров фенольных антиоксидантов, которые могут быть успешно использованы, относятся С-С разветвленные алкиловые эфиры 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-бензолпропановой кислоты, 2-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метилфенол, 2-трет-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метоксифенол, 3-трет-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-трет-бутилгидрохион, 2,6-ди-трет-бутил-4-алкилфенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-алкоксифенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этоксифенол, 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркаптооктилацетат, алкил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионаты, такие как н-октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, н-бутил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и 2 этилгексил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, 2,6-ди-трет-бутил-α-диметиламино-п-крезол, 2,2'-метилен-бис(4-алкил-6-трет-бутилфенол) такой как 2,2'-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол), и 2,2-метилен-бис(4-этил-6-трет-бутилфенол)(бисфенолы, такие как 4,4'-бутилиден-бис(3-метил-6-трет-бутилфенол), 4,4'-метилен-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол), 4,4'-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол), 2,2-(ди-п-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропан, 4,4'-циклогексилиден-бис(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликоль-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], триэтиленгликоль-бис[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат], 2,2'-тио[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил)2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан}, 4,4'-тиобис(3-метил-6-трет-бутилфенол) и 2,2'-тио-бис(4,6-ди-трет-бутилрезорцин), полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метан, 1,1,3-трис(2-метил-4- гидрокси-5-трет-бутилфенил)бутан, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, гликолевый эфир бис[3,3'-бис(4'-гидрокси-3'-трет-бутилфенил)масляной кислоты, 2-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)метил-4-(2",4"-ди-трет- бутил-3"-гидроксифенил)метил-6-трет-бутилфенол и 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-трет-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол, и продукты конденсации п-трет-бутилфенол-формальдегида и п-трет-бутилфенолацетальдегид.
К числу предпочтительных фенольных антиоксидантов относятся антиоксиданты, которые имеются в продаже под следующими торговыми названиями: "Irganox L-135" (Ciba Specialty Chemicals Co.), "Anteeji DBH" (Kawaguchi Kagaku Co.,), "Yoshinox SS" (Yoshitomi Seiyaku Co.), "Antage W-400" (Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-500" (Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-300" (Kawaguchi Kagaku Co.), "Ionox 220AH" (Shell Japan Co.), бисфенол А, производимый фирмой Shell Japan Co., "Irganox L109" (Ciba Specialty Chemicals Co.), "Tominox 917" (Yoshitomi Seiyaku Co.), "Irganox L115" (Ciba Specialty Chemicals Co.), "Sumilizer GA80" (Sumitomo Kagaku), "Antage RC" (Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox L101" (Ciba Speciality Chemicals Co.), "Yoshinox 930" (Yoshitomi Seiyaku Co.), "Ionox 330" (Shell Japan Co.).
Композиция смазочного масла может включать смеси одного или более фенольных антиоксидантов с одним или более аминными антиоксидантами.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения композиция смазочного масла может включать одну или более противоизносных присадок.
Пригодные для успешного применения противоизносные присадки включают молибденсодержащие соединения, борсодержащие соединения и цинксодержащие соединения.
Примеры таких молибденсодержащих соединений могут с успехом включать дитиокарбаматы молибдена, трехъядерные соединения молибдена, например те, которые описаны в WO-A-98/26030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Упомянутые молибденсодержащие противоизносные присадки можно с успехом добавлять к композиции смазочного масла в количествах от 0,1 до 3,0 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
К числу пригодных для успешного применения борсодержащих соединений относятся эфиры борной кислоты, борированные жирные амины, борированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смесей щелочных металлов или щелочноземельных металлов) и борированные соли металлов с повышенной щелочностью.
Указанные борсодержащие противоизносные присадки можно с успехом добавлять к композиции смазочного масла в количествах в пределах от 0,1 до 3,0 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Предпочтительными цинксодержащими противоизносными присадками являются один или более дитиофосфатов цинка, выбираемых из диалкил-, диарил- и алкиларил-дитиофосфатов цинка.
Дитиофосфат цинка является хорошо известной в технике присадкой и может быть наилучшим образом представлена общей формулой
2
5
где R-R могут быть одинаковыми или разными и каждый из них обозначает первичную алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, вторичную алкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, арильную группу или арильную группу, замещенную алкильной группой, причем этот алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 18 атомов углерода.
2
5
2
5
Соединения дитиофосфатов цинка, у которых все R-R отличаются один от другого, могут применяться сами по себе или в смеси с другими соединениями дитиофосфатов цинка, у которых все R-R являются одинаковыми.
Преимущественно дитиофосфаты цинка, используемые в изобретении, - это диалкилы дитиофосфатов цинка.
Примеры подходящих дитиофосфатов цинка, которые доступны в продаже, включают дитиофосфаты цинка, которые могут быть получены от Lubrizol Corporation под торговыми названиями "Lz 1097" и "Lz 1395", дитиофосфаты цинка, которые могут быть получены от Chevron Oronite под торговыми названиями "OLOA 267" и "OLOA 269R" и дитиофосфат цинка, который может быть получен от фирмы Ethyl под торговым названием "HITEC 7197"; дитиофосфаты цинка, такие как те, которые могут быть получены от Lubrizol Corporation под торговыми названиями "Lz 677A", "Lz 1095" и "Lz 1371", как тот, который может быть получен от Chevron Oronite под торговым названием "OLOA 262" и, тот, который может быть получен от фирмы Ethyl под торговым названием "HITEC 7169", и дитиофосфаты цинка, такие как те, которые могут быть получены от Lubrizol Corporation под торговыми названиями "Lz 1370" и "Lz 1373", и тот, который может быть получен от Chevron Oronite под торговым названием "OLOA 260".
Предпочтительно, чтобы композиция смазочного масла содержала дитиофосфат цинка в пределах от 0,4 до 1,0 мас.%, более предпочтительно в пределах от 0,4 до 0,9 мас.% и наиболее предпочтительно в пределах от 0,45 до 0,8 мас.% по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Общее количество фосфора в композиции смазочного масла находится преимущественно в пределах от 0,04 до 0,1 мас.%, более предпочтительно в пределах от 0,04 до 0,09 мас.% и наиболее предпочтительно в пределах от 0,045 до 0,085 мас.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Дополнительные моющие присадки, которые могут быть успешно использованы в композиции смазочного масла, включают одну или более кальцийсодержащих моющих присадок, выбираемых из салицилатов кальция, фенолятов кальция и сульфонатов кальция.
Кальцийсодержащие моющие присадки могут быть либо нейтральными, либо обладать повышенной щелочностью. Предпочтительно, чтобы общее щелочное число указанных кальцийсодержащих моющих присадок, измеряемое в соответствии с ISO 3771, было в пределах от 30 до 600 мг KОН/г, более предпочтительно в пределах от 30 до 450 мг KОН/г и наиболее предпочтительно в пределах от 30 до 350 мг KОН/г.
К числу примеров коммерческих кальцийсодержащих моющих присадок относятся салицилаты кальция, которые могут быть приобретены от фирмы Infineum под торговыми названиями "Infineum М 7101", "Infineum M 7102" и "Infineum M 7105".
С целью того, чтобы кальцийсодержащие моющие присадки не оказывали вредного эффекта на дизельные фильтры твердых частиц двигателей внутреннего сгорания, предпочтительно, чтобы общее количество указанных одной или более кальцийсодержащих моющих присадок было не более 0,12 мас.% в расчете на содержание кальция, более предпочтительно, чтобы это общее количество составляло не более 0,08 мас.% в расчете на содержание кальция и наиболее предпочтительно чтобы это общее количество составляло не более 0,05 мас.% в расчете на содержание кальция по отношению к общему весу композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла может включать беззольный диспергент, который преимущественно примешивают в количествах от 5 до 15 мас.% от общего веса композиции смазочного масла.
К числу примеров пригодных для использования диспергентов относятся полиалкенилсукцинимиды и эфиры полиалкенилянтарной кислоты, раскрытые в японских патентах №№1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. К числу предпочтительных диспергентов относятся борированные сукцинимиды.
К числу модификаторов трения, которые могут быть успешно использованы, относятся эфиры жирных кислот и амиды жирных кислот.
Общее количество добавляемых к композиции смазочного масла модификаторов трения лежит преимущественно в пределах от 0,05 до 2,0 мас.% от общего веса композиции смазочного масла.
Примеры улучшающих индекс вязкости присадок, которые могут быть успешно использованы в композиции смазочного масла, включают бутадиен-стирольные сополимеры, стирол-изопреновые звездообразные сополимеры, сополимеры на основе полиметакрилата, этилен-пропиленовые сополимеры и т.п., раскрытые в японских патентах №№954077, 1031507, 1468752, 1764494 и 1751082. Такие улучшающие индекс вязкости присадки могут с успехом применяться в количествах в пределах от 1 до 20 мас.% от общего веса композиции смазочного масла. Аналогичным образом в этой композиции могут быть также использованы улучшающие индекс вязкости присадки диспергирующего типа, включающие сополимеризованный полярный мономер, содержащий в молекуле атомы азота и атомы кислорода.
Полиметакрилаты, такие как те, которые раскрыты в японских патентах №№1195542 и 1264056, могут быть успешно использованы в композициях смазочных масел настоящего изобретения для эффективного снижения температуры застывания (депрессантов).
Кроме того, соединения, такие как алкенилянтарная кислота или ее сложноэфирные фрагменты, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе тиодиазола могут быть успешно использованы в композиции смазочного масла в качестве ингибиторов коррозии.
Соединения, такие как полисилоксаны, диметилполисилоксан и полиакрилаты, могут быть успешно использованы в композиции смазочного масла в качестве противовспенивающих агентов.
Соединения, которые могут быть успешно использованы в композиции смазочного масла в качестве быстро уплотняющих агентов или агентов, придающих уплотнителям совместимость, включают, например, имеющиеся в продаже ароматические сложные эфиры.
Описанная выше композиция смазочного масла может быть легко приготовлена смешением с базовым маслом одной или более магнийсодержащих моющих присадок и, возможно, одной или более дополнительных присадок, например тех, которые описаны выше.
В настоящем изобретении неожиданным образом было установлено, что композиции смазочных масел, включающие одну или более магнийсодержащих моющих присадок и базовое масло, обладает улучшенными характеристиками тестов дизельного фильтра твердых частиц, в частности в тесте дизельного фильтра твердых частиц VW.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения применение указанных композиций смазочных масел при измерении путем теста дизельного фильтра твердых частиц VW дает в результате увеличение веса дизельного фильтра твердых частиц менее 50%.
В другом воплощении настоящего изобретения предлагается способ улучшения характеристик теста дизельного фильтра твердых частиц, в частности теста дизельного фильтра твердых частиц VW, который включает смазывание двигателя внутреннего сгорания описанной выше композицией смазочного масла, состоящей из базового масла и одной или более магнийсодержащих моющих присадок.
Ниже настоящее изобретение описывается со ссылками на приведенные примеры, целью которых ни в коем случае не является ограничение объема изобретения.
ПРИМЕРЫ
Составы
В таблице 1 указаны протестированные составы.
Составы в таблице 1 включают традиционные антиоксиданты, противовспенивающие присадки, диспергенты, модификаторы вязкости, добавки, способствующие быстрому уплотнению, депрессанты, модификаторы индекса вязкости и цинк-дитиофосфатные присадки.
Использованной магнийсодержащей моющей присадкой была присадка, приобретенная от фирмы Infineum под торговым названием "Infineum С 9012" (TBN 345 мг KОН/г).
Использованными кальцийсодержащими моющими присадками были присадки, приобретенные от фирмы Infineum под торговыми названиями "Infineum M 7101" (TBN 168 мг KОН/г), "Infineum М 7102" (TBN 64 мг KОН/г) и "Infineum М 7105" (TBN 280 мг KОН/г).
Использованными в этих составах базовыми маслами были базовые масла группы III, полученные от группы Shell под торговыми названиями "XHVI-5.2" и "XHVI-8.2".
Все описанные в таблице 1 составы были маслами с категорией вязкости SAE 5W30.
Таблица 1
Добавка (мас.%)
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Противовспенивающая присадка
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
30 ч/млн
Салицилат кальция<sup>1</sup>
-
-
0,80
1,20
Салицилат кальция<sup>2</sup>
-
1,00
-
-
Салицилат кальция<sup>3</sup>
-
-
1,60
1,00
Салицилат магния<sup>4</sup>
2,20
1,20
-
-
Фенольный антиоксидант<sup>5</sup>
4,00
4,00
4,00
4,00
Полиизобутенсукцинимидный диспергент
8,00
8,00
8,00
8,00
Дитиофосфаты цинка
0,50
0,80
0,50
0,60
Модификаторы вязкости
11,50
8,70
12,00
12,00
Другие добавки<sup>6</sup>
-
0,70
-
2,50
Базовое масло<sup>7</sup>
73,80
75,60
73,10
70,70
Итого
100
100
100
100
<sup>1</sup>TBN 168 мг KОН/г, приобретен от фирмы Infineum под торговым названием "Infineum М 7101".
<sup>2</sup>TBN 64 мг KОН/г, приобретен от фирмы Infineum под торговым названием "Infineum М 7102".
<sup>3</sup>TBN 280 мг KОН/г, приобретен от фирмы Infineum под торговым названием "Infineum М 7105".
<sup>4</sup>TBN 280 мг KОН/г, приобретен от фирмы Infineum под торговым названием "Infineum С 9012".
<sup>5</sup>Антиоксидант, приобретен от Ciba Speciality Chemicals под торговым названием "IRGANOX L-135".
<sup>6</sup>Смесь традиционных добавок, выбираемых из депрессанта, модификатора трения, ингибитора коррозии и добавки, способствующие быстрому уплотнению.
<sup>7</sup>Смеси базовых масел группы III: XHVI-5.2 и XHVI-8.2 за исключением сравнительного примера 2, в котором использовано только XHVI-5.2.
Тест дизельного фильтра твердых частиц VW (DPF)
Тест дизельного фильтра твердых частиц VW (DPF) составляет часть 52195 заполненной спецификации завода VW.
Методология эксперимента, использованная для получения результатов в таблице 2, соответствует доступному в опубликованной литературе тесту, который проводится на коммерческой основе независимой лабораторией по испытанию смазочных материалов, ISP.
В тесте дизельного фильтра твердых частиц VW измеряют процентное увеличение веса дизельного фильтра твердых частиц после 250 часов испытаний на двигателе.
В доступном в опубликованной литературе тесте упоминаются результаты, получаемые в виде отношения процентного увеличения веса к процентному увеличению веса на дизельном фильтре твердых частиц с использованием контрольного масла для стандартного теста.
Предел испытания за один пробег на двигателе VW установлен ниже 50% увеличения веса по сравнению с упомянутым контрольным маслом.
Результаты и обсуждение
Описанные в таблице 1 составы были испытаны с использованием указанного выше теста и полученные в нем результаты, включены в таблицу 2.
Из таблицы 2 следует, что для данного уровня сульфатированной золы использование магнийсодержащей моющей присадки по сравнению с кальцийсодержащими моющими присадками неожиданно приводит к улучшенным характеристикам в тесте дизельного фильтра твердых частиц VW в такой степени, что результат при использовании композиции смазочного масла примера 1 намного ниже предела теста VW, в то время как результат сравнительной композиции смазочного масла сравнительного примера 1 превосходит предел теста VW.
Пример 2 показывает, что применение магнийсодержащей моющей присадки в сочетании с кальцийсодержащей моющей присадкой приводит к композиции смазочного масла с результатом более низким, чем предел теста VW.
Таблица 2
Результаты
Пример 1
Пример 2
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Мыло (ммоль/кг)
9,0
9,0
9,0
9,1
Исходное общее щелочное число (TBN) (мг КОН/г)
9,50
6,40
7,70
6,70
Суммарная сульфатированная зола (мас.%) (ASTM D874)
0,80
0,61
0,80
0,70
Суммарная сера (мас.%) (ASTM D2622)
<0,3
0,21
<0,3
<0,3
Суммарный фосфор (мас.%) (метод ICP-OES)
<0,049
0,083
0,047
0,059
Са (мас.%) (метод ICP-OES)
-
0,025
0,207
0,167
Mg (мас.%) (метод ICP-OES)
0,163
0,083
-
-
Исходная кинематическая вязкость (100°С) (мм<sup>2</sup>/с)
12,09
12,21
12,10
12,20
Исходная кинематическая вязкость (40°С) (мм<sup>2</sup>/с)
69,50
70,05
69,45
68,16
Сдвиговая вязкость холодного запуска двигателя (-30°С) (Па·с)
64,03
62,58
63,78
59,25
% увеличения веса дизельного фильтра твердых частиц (тест на фильтре VW)
40,00
42,19
63,96
57,80