КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
LUBRICATING OIL COMPOSITION FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, разработанной для экономии топлива и введения моноглицерида, характеризующегося гидроксильным числом, не меньшим чем 150 мг КОН/г, (сложного эфира жирной кислоты или глицерина, образуемого при связываний сложного эфира жирной кислоты с одной из трех гидроксильных групп глицерина) в качестве модификатора трения в целях реализации экономии топлива в двигателях внутреннего сгорания (ниже в настоящем документе они также могут быть названы «двигателями»). Это обеспечивает получение высокотехнологичной композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которая вызывает диспергирование в масле конденсированной воды от водяных паров, полученных в результате сгорания топлива, что, таким образом, предотвращает корродирование или ржавление двигателя.
Уровень техники
В целях уменьшения потребления топлива двигателем современные транспортные средства имеют функцию старт-стоп, которая включается при остановке транспортного средства на светофоре и тому подобном, так что двигатель часто останавливается во время поездки по городу. Поэтому температура смазочного масла для двигателя не увеличивается в достаточной степени во время коротких поездок до мастерских и тому подобного, и поездка завершается до того, как вода, примешанная к маслу, сможет быть испарена и быть исключена. Кроме того, также и в случае транспортных средств PHV (подключаемого гибридного двигателя) и тому подобного двигатель подобным образом не будет способен достигать достаточной температуры при остановке транспортного средства после кратковременных поездок на работу и за покупками вследствие включения-выключения числа оборотов двигателя по мере надобности. Поэтому водяной пар, созданный в результате сгорания топлива, поступает в маслосборник совместно с прорывом газа, и поскольку двигатель не является достаточно горячим, водяной пар конденсируется в маслосборнике с образованием капелек воды, и они становятся примешанными к смазочному маслу для двигателя.
Кроме того, с точки зрения уменьшения выбросов диоксида углерода для противодействия глобальному потеплению в последние годы в автомобильном бензине и легких маслах во все большей степени использовали возобновляемые биотоплива.
2
Например, в соответствии с Японским законом по поставке энергии и безопасности намечаются планы по ежегодному уменьшению выбросов парниковых газов (СО) в результате включения таких возобновляемых биотоплив в автомобильный бензин. Собственно говоря, в 2010 году в автомобильном бензине использовали 210000 кл/год биотоплива в пересчете на эквивалент сырой нефти, и согласно планам к 2017 году должно быть использовано 500000 кл/год биотоплива в пересчете на эквивалент сырой нефти.
Данные биотоплива, говоря конкретно биоэтанол или био-ЕТВЕ (простой этил-трет-бутиловый эфир), представляют собой топлива для двигателей внутреннего сгорания, содержащие высокие доли водорода (Н/С) даже в числе углеводородов, использующихся в топливах, и, таким образом, производят больше воды (водяного пара), ассоциированной со сгоранием, в сопоставлении с тем, что имеет место для обычных топлив. Соотношение Н/С (водород/углерод) у коммерческого высококачественного бензина и обычного бензина составляет, соответственно, 1,763 и 1,875 согласно расчетам по концентрациям углерода, продемонстрированным в таблице 2.4-1 из публикации Oil Industry Promotion Center: 2005 Automotive Fuel Research Findings Report PEC-2005JC-16, 2-14. В случае необходимости замены на (био)этанол и тому подобное 3% такого высококачественного бензина или обычного бензина их соотношения Н/С, соответственно, составят приблизительно 1,80 и 1,91. Таким образом, в результате использования биотоплива в бензине значение Н/С увеличивается, и, хотя имеет место меньше диоксида углерода вследствие сгорания, вырабатывается больше водяных паров. Подобным образом при взгляде на соотношения Н/С для коммерческих легких масел продукт «BASE», соответствующий коммерческому легкому маслу 2 в таблице 4.1.1-2 из публикации Oil Industry Promotion Center: 2008 Research and Development Findings Report on Diversification and Efficient Use of Automotive Fuels 14, характеризуется значением Н/С 1,91, а дизельное легкое масло JIS2 характеризуется значением Н/С 1,927 в соответствии с таблицей 2 из публикации Traffic Safety Environment Laboratory, Forum 2011 Data, «Adopting the trends and traffic research on advanced automotive fuels in the International Energy Agency (IEA)». В случае замены 5% данных продуктов на метилстеарат в качестве типичного биодизеля значение Н/С будет увеличиваться до приблизительно 1,93, и, хотя в результате сгорания будет вырабатываться меньше диоксида углерода будет больше вырабатываться водяных паров, с другой стороны.
Ситуация является подобной для двигателей транспортных средств, которые работают на топливах в виде природного газа, СНГ или пропана, которые характеризуются высокими соотношениями водород/углерод (Н/С).
Самые последние стандарты по маслу для бензинового двигателя внутреннего сгорания - стандарты API-SN+RC (Resource Conserving) и ILSAC GF-5 - требуют, чтобы даже транспортные средства, использующие топлива Е85, содержащие биоэтанол, обязательно обладали бы способностью по обеспечению эмульгирования в масле для двигателя и включения в него любой (конденсированной) воды или топлива Е85, так чтобы любая вода от сгорания и несгоревший этанол, который становится перемешанным с маслом для двигателя и капельками воды, не выпадали бы в осадок на металлических поверхностях, что приводит к ржавлению или корродированию вокруг них (ASTM D7563: Emulsion Retention). Сохранение эмульсии (стабильность эмульсии) представляет собой испытание с методиками оценки, изложенными в документе ASTM D7563. Это испытание для проверки и оценки стабильности масла для двигателя в отношении того, что любая (конденсированная) вода или топливо Е85 и тому подобное, что стало перемешанным, не будет осаждаться на поверхностях, но будет оставаться включенным в форме эмульсии без разделения, так что отдельные компоненты двигателя не подвергаются ржавлению или корродированию.
Кроме того, в целях уменьшения трения между металлами в двигателе и улучшения экономии топлива в последние годы в смазочные масла для двигателей стало необходимым добавление беззольных модификаторов трения, таких как жирнокислотные сложные эфиры, (выложенный патент JP 2004-155881 A, Tribologist, Namiki Ν., Vol. 48, 11 (2003), 903-909).
В качестве модификаторов трения зачастую используют молибденорганические соединения и тому подобное. Однако в последние годы предпочтительными были беззольные модификаторы трения (то есть не оставляющие зольных остатков при сгорании, поскольку они не содержат элементов, таких как металлы или фосфор), которые не причиняют вред оборудованию по очистке выхлопных газов, такому как катализаторы по очистке выхлопных газов или дизельные сажевые фильтры (ДСФ), а также не оказывают неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
Поскольку такие беззольные модификаторы трения, добавленные в смазочные масла для двигателей, не содержат ни металлов, ни элементов, таких как фосфор, они, как известно, оказывают незначительное воздействие на катализаторы по очистке выхлопных газов или системы доочистки выхлопных газов и являются подходящими для использования в смазочных маслах для двигателей. Отрицательным моментом является то, что они демонстрируют эффект поверхностно-активного вещества, а в некоторых случаях это может интенсифицировать противоэмульгирующие свойства или способность сепарировать влагу в масле для двигателя и привести к более легкому высаживанию воды на поверхностях. Существовала опасность индуцирования ржавления или корродирования осажденной водой в результате ее вхождения в контакт с отдельными деталями в двигателе.
В частности, моноглицеридные беззольные модификаторы трения, как известно, являются высокоэффективными средствами для уменьшения трения и подходящими для использования в композициях смазочного масла для двигателей, но в случае попадания конденсированной воды от водяных паров, ассоциированных со сгоранием топлива в двигателе, в масло для двигателя, как это описывалось прежде, имелась опасность увеличения от этого противоэмульгирующих свойств или способности сепарировать влагу.
По этой причине ищутся композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которые не только обеспечивают получение выдающихся износостойкости и экономии топлива (характеристик низкого трения), но также и вызывают предотвращение корродирования или ржавления двигателя конденсированной водой от водяных паров, полученных в результате сгорания топлива и диспергированных в масле.
Настоящее изобретение было разработано в свете вышеизложенной ситуации и пытается предложить композицию смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которая наряду с обеспечением выдающихся износостойкости и экономии топлива вызывает диспергирование в масле конденсированной воды и тому подобного от водяных паров, полученных в результате сгорания топлива, таким образом, предотвращая корродирование или ржавление двигателя.
2
После проверки противоэмульгирующих свойств или способности сепарировать влагу для моноглицеридов, обладающих специфической структурой и использующихся в качестве беззольных модификаторов трения в специфических смазочных маслах для двигателей, {в частности, по меньшей мере, одно базовое масло, выбираемое из группы, содержащей базовые масла из групп 2, 3 или 4 в категориях базового масла компании АНИ (Американского нефтяного института) при кинематической вязкости 3-12 мм/сек при 100°С и индексе вязкости, не меньшем чем 100} изобретатели настоящего изобретения установили то, что в случае перемешивания с маслом для двигателя конденсированной воды от водяных паров, ассоциированных со сгоранием топлива в двигателе, моноглицериды, обладающие упомянутой специфической структурой, будут увеличивать противоэмульгирующие свойства или способность сепарировать влагу в связи с вышеупомянутыми специфическими смазочными маслами для двигателей и делать более вероятным отделение воды на поверхностях. Поэтому, как они установили, использование моноглицеридов, обладающих упомянутой специфической структурой, самих по себе служит для уменьшения стойкости к ржавлению или корродированию, и вышеупомянутые специфические композиции смазочного масла для двигателей, содержащие моноглицериды, обладающие упомянутой специфической структурой, не соответствуют самым последним стандартам по маслу для бензинового двигателя внутреннего сгорания API-SN+RC и ILSAC GF-5.
Кроме того, изобретатели настоящего изобретения предприняли широкомасштабные исследования и изыскания в отношении способов улучшения стабильности эмульсии в вышеупомянутых специфических смазочных маслах для двигателей. Как они обнаружили, при добавлении этиленоксидного аддукта, обладающего специфической структурой, совместно с вышеупомянутыми моноглицеридными беззольными модификаторами трения, обладающими специфической структурой, к определенному специфическому количеству композиции смазочного масла, а также при задании количеств и/или количественного соотношения между вышеупомянутым моноглицеридом, обладающим специфической структурой, и упомянутым этиленоксидным аддуктом в специфических диапазонах композиции продемонстрировали улучшенную стабильность эмульсии в сочетании с выдающимися износостойкостью и экономией топлива. Таким образом, они реализовали настоящее изобретение.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается композиция смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, характеризующаяся тем, что она содержит:
2
(A) по меньшей мере, одно базовое масло, выбираемое из группы, состоящей из базовых масел групп 2, 3 и 4 в категориях базовых масел согласно АНИ (Американскому нефтяному институту) и характеризующейся кинематической вязкостью в диапазоне от 3 до 12 мм/сек при 100°С и индексом вязкости в диапазоне от 100 до 180;
(B) моноглицерид, имеющий углеводородную группу, содержащую от 8 до 22 атомов углерода, (сложный эфир жирной кислоты и глицерина, образуемый при связывании сложного эфира жирной кислоты с одной из трех гидроксильных групп глицерина), где моноглицерид характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 150 до 300 мг КОН/г и более, и где моноглицерид присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,3 до 2,0% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции, и
(C) по меньшей мере, один этиленоксидный аддукт, выбираемый из группы, состоящей из моноалкил- и моноалкениламиновых эталеноксидных аддуктов, описывающихся приведенной ниже формулой (1), где этиленоксидный аддукт присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,4 до 1,5% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции.
Формула (1)
14
22
где R представляет собой С-С углеводородную группу, n и m независимо составляют либо 1, либо 2.
Осуществление изобретения
В композиции смазочного масла настоящего изобретения предпочитается, чтобы массовое соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) (% (масс.) моноглицерида В/% (масс.) этиленоксидного аддукта С) находилось бы в диапазоне от 0,5 до 2,7.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция смазочного масла содержит:
2
(A) по меньшей мере, одно базовое масло, выбираемое из группы, состоящей из базовых масел групп 2, 3 и 4 в категориях базовых масел согласно АНИ (Американскому нефтяному институту) и характеризующейся кинематической вязкостью в диапазоне от 3 до 12 мм/сек при 100°С и индексом вязкости в диапазоне от 100 до 180,
(B) моноглицерид, имеющий углеводородную группу, содержащую от 8 до 22 атомов углерода, (сложный эфир жирной кислоты и глицерина, образуемый при связывании сложного эфира жирной кислоты с одной из трех гидроксильных групп глицерина), где моноглицерид характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 150 до 300 мг КОН/г, и
(C) по меньшей мере, один этиленоксидный аддукт, выбираемый из группы, состоящей из моноалкил- и моноалкениламиновых эталеноксидных аддуктов, продемонстрированных в приведенной ниже формуле (1),
Формула (1)
14
22
где R представляет собой С-С углеводородную группу, n и m независимо составляют либо 1, либо 2, и массовое соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) (% (масс.) моноглицерида В/% (масс.) этиленоксидного аддукта С) находится в диапазоне от 0,5 до 2,7.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения вышеупомянутый моноглицерид присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,3 до 2,0% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции смазочного масла, а вышеупомянутый этиленоксидный аддукт присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,4 до 1,5% (масс.) по отношению к совокупной массе композиции смазочного масла.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения этиленоксидный аддукт (С) представляет собой диэтаноламин.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения этиленоксидный аддукт (С) представляет собой олеилдиэтаноламин.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения моноглицерид (В) представляет собой глицеринмоолеат.
2
В еще одном другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция смазочного масла характеризуется кинематической вязкостью при 100°С в диапазоне от 5,6 до 15 мм/сек.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения композицию смазочного масла используют в двигателях внутреннего сгорания, использующих топлива, характеризующиеся соотношениями Н/С в диапазоне от 1,93 до 4, двигателях внутреннего сгорания транспортных средств, оснащенных оборудованием старт-стоп, или двигателях внутреннего сгорания, использующих топлива, включающие биотоплива или биодизель.
В результате следования данному изобретению получают композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которые наряду с обеспечением выдающихся износостойкости и экономии топлива также обладают способностью диспергировать конденсированную воду вследствие водяных паров, полученных в результате сгорания топлива, в виде стабильной эмульсии в масле и, таким образом, предотвращать корродирование или ржавления двигателя.
Один вариант осуществления настоящего изобретения разъясняется ниже. Однако необходимо подчеркнуть то, что это только один вариант осуществления изобретения, и что технический объем изобретения упомянутым вариантом осуществления не ограничивается.
Данный вариант осуществления относится к смазочному маслу для двигателей внутреннего сгорания, характеризующемуся тем, что оно содержит:
2
(A) по меньшей мере, одно базовое масло, выбираемое из группы, состоящей из базовых масел групп 2, 3 и 4 в категориях базовых масел согласно АНИ (Американскому нефтяному институту) и характеризующейся кинематической вязкостью в диапазоне от 3 до 12 мм/сек при 100°С и индексом вязкости в диапазоне от 100 до 180,
(B) моноглицерид, имеющий углеводородную группу, содержащую от 8 до 22 атомов углерода, (сложный эфир жирной кислоты и глицерина, образуемый при связывании сложного эфира жирной кислоты с одной из трех гидроксильных групп глицерина), где моноглицерид характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 150 до 300 мг КОН/г и присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,3 до 2,0% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции, и
(C) по меньшей мере, один этиленоксидный аддукт, выбираемый из группы, состоящей из моноалкил- и моноалкениламиновых эталеноксидных аддуктов, продемонстрированных в приведенной ниже формуле (1),
где этиленоксидный аддукт присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,4 до 1,5% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции.
Формула (1)
14
22
где R представляет собой С-С углеводородную группу, n и m независимо составляют либо 1, либо 2.
В настоящем документе массовое соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) (% (масс.) моноглицерида В/% (масс.) этиленоксидного аддукта С) предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 2,7, более предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 2,5, а еще более предпочтительно в диапазоне от 1,2 до 2,25.
В альтернативном варианте, данный вариант осуществления представляет собой смазочное масло для двигателей внутреннего сгорания, характеризующееся тем, что оно содержит:
2
(A) по меньшей мере, одно базовое масло, выбираемое из группы, состоящей из базовых масел групп 2, 3 и 4 в категориях базовых масел согласно АНИ (Американскому нефтяному институту) и характеризующейся кинематической вязкостью в диапазоне от 3 до 12 мм/сек при 100°С и индексом вязкости в диапазоне от 100 до 180,
(B) моноглицерид, имеющий углеводородную группу, содержащую от 8 до 22 атомов углерода, (сложный эфир жирной кислоты и глицерина, образуемый при связывании сложного эфира жирной кислоты с одной из трех гидроксильных групп глицерина), где моноглицерид характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 150 до 300 мг КОН/г, и
(С) по меньшей мере, один этиленоксидный аддукт, выбираемый из группы, состоящей из моноалкил- и моноалкениламиновых эталеноксидных аддуктов, продемонстрированных в приведенной ниже формуле (1),
Формула (1)
14
22
где R представляет собой С-С углеводородную группу, n и m независимо составляют либо 1, либо 2, и массовое соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) (% (масс.) моноглицерида В/% (масс.) этиленоксидного аддукта С) находится в диапазоне от 0,5 до 2,7. В настоящем документе массовое соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 2,5, а более предпочтительно в диапазоне от 1,2 до 2,25. В случае данных композиций смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания идеальными являются уровень содержания вышеупомянутого моноглицерида в диапазоне от 0,3 до 2,0% (масс.) в расчете на совокупную массу композиции и уровень содержания вышеупомянутого этиленоксидного аддукта в диапазоне от 0,4 до 1,5% (масс.) в расчете на совокупное количество композиции.
Таким образом, признак данного варианта осуществления представляет собой количество и/или количественное соотношение между вышеупомянутым моноглицеридом (В) и вышеупомянутым этиленоксидным аддуктом (С) в композициях смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания.
Базовое масло
2
2
2
3
3
3
Базовыми маслами, использующимися для данных композиций смазочного масла, могут быть минеральные масла и углеводородные синтетические масла, известные под наименованием базовых масел высокой степени очистки. В частности, индивидуально или в виде смесей могут быть использованы базовые масла, относящиеся к группе 2, группе 3 или группе 4 в категориях базовых масел, установленных АНИ (Американским нефтяным институтом). Базовые масла, использующиеся в настоящем документе, должны характеризоваться кинематической вязкостью при 100°С в диапазоне от 3 до 12 мм/сек, предпочтительно от 3 до 10 мм/сек, а более предпочтительно от 3 до 8 мм/сек. Их индекс вязкости должен находиться в диапазоне от 100 до 180, предпочтительно в диапазоне от 100 до 160, а более предпочтительно в диапазоне от 100 до 150. Их уровень содержания серы не должен превышать 300 ч./млн, предпочтительно не должен превышать 200 ч./млн, более предпочтительно не должен превышать 100 ч./млн, а наиболее предпочтительно не должен превышать 50 ч./млн. Кроме того, их плотность при 15°С должна находиться в диапазоне от 0,8 до 0,9 г/см, предпочтительно в диапазоне от 0,8 до 0,865 г/см, а более предпочтительно в диапазоне от 0,81 до 0,83 г/см. Их уровень содержания ароматических соединений (уровень содержания ароматических соединений в настоящем изобретении для n-d-M: согласно измерению в соответствии с документом ASTM D3238) должен быть меньшим чем 3%, предпочтительно меньшим чем 2%, а более предпочтительно меньшим чем 0,1%.
2
2
Примеры базовых масел группы 2 включают, например, минеральные масла парафинового ряда, полученные в результате проведения надлежащих комбинаций из стадий очистки, таких как гидроочистка и депарафинизация, для фракций смазочных масел, полученных в результате перегонки сырой нефти при обычном давлении. Базовые масла группы 2, полученные в результате очистки по способам гидроочистки от компании Gulf Oil и тому подобному, характеризуются совокупными уровнями содержания серы, меньшими чем 10 ч./млн, и уровнями содержания ароматических соединений, не большими чем 5%, и являются идеальными для данного варианта осуществления. Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на вязкость данных базовых масел, но индекс вязкости предпочтительно находится в диапазоне от 100 до 120 (индекс вязкости в настоящем изобретении определяют в соответствии с документами ASTM D2270 и JIS K 2283). Кинематическая вязкость при 100°С (кинематическую вязкость в настоящем изобретении измеряют в соответствии с документами ASTM D445 и JIS K 2283) предпочтительно должна находиться в диапазоне от 3 до 12 мм/сек, а более предпочтительно в диапазоне от 3 до 9 мм/сек. Их совокупный уровень содержания серы должен быть меньшим чем 300 ч./млн, предпочтительно меньшим чем 200 ч./млн, а еще более предпочтительно меньшим чем 10 ч./млн. Их совокупный уровень содержания азота также должен быть меньшим чем 10 ч./млн, а предпочтительно меньшим чем 1 ч./млн. Должны быть использованы продукты, характеризующиеся анилиновыми точками (анилиновую точку в настоящем изобретении определяют в соответствии с документами ASTM D611 и JIS K 2256) в диапазоне от 80 до 150°С, а предпочтительно от 100 до 135°С.
2
2
Например, идеальными являются также минеральные масла парафинового ряда, полученные в результате гидроочистки высокого уровня для фракций смазочных масел, полученных в результате перегонки сырой нефти при обычном давлении, базовые масла, полученные в результате очистки по способу ISODEWAX, который осуществляет превращение в изопарафин и проводит депарафинизацию для восков, полученных по способам депарафинизации, и базовые масла, полученные в результате очистки по способу Mobil Wax Isomerization. Данные базовые масла соответствуют группе 2 и группе 3 компании АНИ. Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на их вязкость, но их индекс вязкости должен находиться в диапазоне от 100 до 150, а предпочтительно в диапазоне от 100 до 145. Их кинематическая вязкость при 100°С предпочтительно должна находиться в диапазоне от 3 до 12 мм/сек, а более предпочтительно в диапазоне от 3 до 9 мм/сек. Кроме того, их уровень содержания серы должен находиться в диапазоне от 0 до 100 ч./млн, а предпочтительно составлять менее чем 10 ч./млн. Их совокупный уровень содержания азота также должен составлять менее чем 10 ч./млн, а предпочтительно менее чем 1 ч./млн. Кроме того, должны быть использованы те продукты, которые характеризуются анилиновыми точками в диапазоне от 80 до 150°С, а предпочтительно от 110 до 135°С.
2
2
В сопоставлении с минеральными базовыми маслами, подвергнутыми очистке из сырой нефти, еще лучшими в качестве базовых масел для данного изобретения являются масла СЖТ (синтетического жидкого топлива), синтезированные по способу Фишера-Тропша - методике превращения в жидкое топливо для природного газа, поскольку они характеризуются намного меньшими уровнями содержания серы или уровнями содержания ароматических соединений и намного большими соотношениями парафиновых компонентов и таким образом обеспечивают получение выдающихся окислительной стойкости и очень низких потерь на испарение. Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на вязкостные свойства базовых масел СЖТ, но их обычный индекс вязкости должен находиться в диапазоне от 100 до 180, а более предпочтительно в диапазоне от 100 до 150. Их кинематическая вязкость при 100°С должна находиться в диапазоне от 3 до 12 мм/сек, а более предпочтительно в диапазоне от 3 до 9 мм/сек.
Их обычный совокупный уровень содержания серы должен составлять менее чем 10 ч./млн, а совокупный уровень содержания азота должен составлять менее чем 1 ч./млн. В качестве одного примера таких продуктов базовых масел СЖТ может быть, упомянут продукт SHELL XHVI (зарегистрированная торговая марка).
Примеры углеводородных синтетических масел включают полиолефины, алкилбензолы и алкилнафталины или их смеси.
Вышеупомянутые полиолефины включают полимеры всех типов олефина или их гидридов. Может быть использован любой желательный олефин, но примеры включают гидридов. Может быть использован любой желательный олефин, но примеры включают этилен, пропилен, бутен и α-олефины, содержащие пять и более атомов углерода. Для получения полиолефинов может быть использован один тип вышеупомянутых олефинов сам по себе, или могут быть объединены два и более типа.
В частности, идеальными являются полиолефины, известные под наименованием поли-альфа-олефинов (ПАО). Они представляют собой базовые масла группы 4. Поли-альфа-олефины также могут представлять собой смеси из двух и более синтетических масел.
2
2
2
3
3
3
Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на вязкость данных синтетических масел, но их кинематическая вязкость при 100°С должна находиться в диапазоне от 3 до 12 мм/сек, предпочтительно в диапазоне от 3 до 10 мм/сек, а более предпочтительно в диапазоне от 3 до 8 мм/сек. Индекс вязкости данных синтетических базовых масел должен находиться в диапазоне от 100 до 170, предпочтительно в диапазоне от 110 до 170, а более предпочтительно в диапазоне от 110 до 155. Плотность данных синтетических базовых масел при 15°С должна находиться в диапазоне от 0,8000 до 0,8600 г/см, предпочтительно в диапазоне от 0,8100 до 0,8550 г/см, а более предпочтительно в диапазоне от 0,8250 до 0,8500 г/см.
Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на уровень содержания вышеупомянутых базовых масел в композициях смазочного масла данного варианта осуществления, но могут быть упомянуты диапазоны от 50 до 90% (масс), предпочтительно от 50 до 80% (масс), а более предпочтительно от 50 до 70% (масс), в расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Моноглицериды
8
22
Фрагмент углеводородной группы жирной кислоты в моноглицеридах, использующихся в качестве беззольных модификаторов трения, содержит от 8 до 22 атомов углерода. Конкретные примеры таких С-С углеводородных групп включают алкильные группы, такие как октальная группа, нонильная группа, децильная группа, ундецильная группа, додецильная группа, тридецильная группа, тетрадецильная группа, пентадецильная группа, гексадецильная группа, гептадецильная группа, октадецильная группа, нонадецильная группа, икозильная группа, геникозильная группа или докозильная группа (данные алкильные группы могут быть линейными или разветвленными), и алкенильные группы, такие как октенильная группа, ноненильная группа, деценильная группа, ундеценильная группа, додеценильная группа, тридеценильная группа, тетрадеценильная группа, пентадеценильная группа, гексадеценильная группа, гептадеценильная группа, октадеценильная группа, нонадеценильная группа, икозенильная группа, геникозенильная группа или докозенильная группа (данные алкенильные группы могут быть линейными или разветвленными, а местоположение двойной связи необязательно может соответствовать цис- или тиранс-форме).
Для гидроксильного числа идеальным является попадание в диапазон от 150 до 300 мг КОН/г, а более предпочтительно в диапазон от 200 до 300 мг КОН/г, исходя из методики определения гидроксильных чисел, изложенной в документе JIS K 0070. Могут быть упомянуты уровни содержания моноглицерида в диапазоне от 0,3 до 2,0% (масс), предпочтительно от 0,4 до 1,7% (масс), а более предпочтительно от 0,5 до 1,5% (масс), в расчете на совокупную массу композиции.
Этиленоксидные аддукты
Этиленоксидные аддукты, использующиеся в настоящем изобретении, относятся, по меньшей мере, к одному типу этиленоксидного аддукта, выбираемого из группы, состоящей из моноалкил- и моноалкениламиновых этиленоксидных аддуктов, продемонстрированных в приведенной ниже формуле (1).
Формула (1)
14
22
где R представляет собой С-С углеводородную группу, n и m независимо составляют либо 1, либо 2.
14
22
В формуле (1) R представляет собой углеводородную группу, содержащую от 14 до 22 атомов углерода. Для данных С-С углеводородных групп предпочтительным является число углеродных атомов в диапазоне от 16 до 20, и конкретные примеры включают алкильные группы, такие как тетрадецильная группа, пентадецильная группа, гексадецильная группа, гептадецильная группа, октадецильная группа, нонадецильная группа или икозильная группа (данные алкильные группы могут быть линейными или разветвленными), и алкенильные группы, такие как тетрадеценильная группа, пентадеценильная группа, гексадеценильная группа, гептадеценильная группа, октадеценильная группа, нонадеценильная группа или икозенильная группа (данные алкенильные группы могут быть линейными или разветвленными, а местоположение двойной связи необязательно может соответствовать цис- или транс-форме). Желательным для n и m в каждом случае является равенство либо 1, либо 2. Кроме того, могут быть упомянуты уровни содержания этиленоксидного аддукта в диапазоне от 0,4 до 1,5% (масс), предпочтительно от 0,4 до 1,4% (масс), более предпочтительно от 0,4 до 1,2% (масс), в расчете на совокупную массу композиции.
Другие необязательные ингредиенты
По мере надобности и сообразно обстоятельствам в целях дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик могут быть использованы различные добавки помимо указанных выше ингредиентов. Их примеры включают антиоксиданты, дезактиваторы металлов, противоизносные присадки, противопенообразователи, улучшители индекса вязкости, реагенты, понижающие температуру застывания, очищающие диспергаторы, ингибиторы ржавления и тому подобное и любые другие известные добавки для смазочных масел.
В качестве антиоксидантов, использующихся в данном варианте осуществления, желательными из практических соображений являются те антиоксиданты, которые используются в смазочных маслах, и примеры включают антиоксиданты аминового ряда, антиоксиданты серного ряда, антиоксиданты фенольного ряда и антиоксиданты фосфорного ряда. Данные антиоксиданты могут быть использованы индивидуально или в виде комбинаций из нескольких типов в диапазоне от 0,01 до 5 массовых частей по отношению к 100 массовым частям базового масла.
Примеры вышеупомянутых аминовых антиоксидантов включают диалкилдифениламины, такие как п,п'-диоктилдифениламин (Seiko Chemical Co. Ltd.: Nonflex OD-3), п,п'-ди-α-метилбензилдифениламин или N-п-бутилфенил-N-п'-октилфениламин;
моноалкилдифениламины, такие как моно-трет-бутилдифениламин или монооктилдифениламин;
бис(диалкилфенил)амины, такие как ди(2,4-диэтилфенил)амин или ди(2-этил-4-нонилфенил)амин;
алкилфенил-1-нафтиламины, такие как октилфенил-1-нафтиламин или N-трет-додецилфенил-1-нафтиламин;
аллилнафтиламины, такие как 1-нафтиламин, фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилфенил-2-нафтиламин или N-октилфенил-2-нафтиламин;
фенилендиамины, такие как Ν,Ν'-диизопропил-п-фенилендиамин или Ν,Ν'-дифенил-п-фенилендиамин; и
фенотиазины, такие как фенотиазин (Hodogaya Chemical Co. Ltd.: phenothiazine) или 3,7-диоктилфенотиазин и тому подобное.
Примеры антиоксидантов серного ряда включают
диалкилсульфиды, такие как дидодецилсульфид или диоктадецилсульфид; сложные эфиры тиодипропионовой кислоты, такие как дидодецилтиодипропионат, диоктадецилтиодипропионат, димиристилтиодиптропионат или додецилоктадецилтиодипропионат; и
2-меркаптобензоимидазол и тому подобное.
Примеры фенольных антиоксидантов включают
2,6-ди-трет-бутил-4-алкилфенолы, такие как 2-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метилфенол, 2-трет-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метоксифенол, 3-трет-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-трет-бутилгидрохинон (Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.: Antage DBH), 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол или 2,6-ди-трет-бутил-4-этилфенол; и 2,6-ди-трет-бутил-4-алкоксифенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол или 2,6-ди-трет-бутил-4-этоксифенол.
7
9
Также имеются алкил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионаты, такие как 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркаптооктилацетат, н-октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат (Yoshitomi Yakuhin Corporation: Yoshinox SS), н-додецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, 2'-этилгексил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенид)пропионат или сложный эфир с бензолпропанат-3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-С-С-боковой цепью алкила (Ciba Specialty Chemical Co.: Irganox L135); и
2,2'-метиленбис(4-алкил-6-трет-бутилфенол)ы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-α-диметиламино-п-крезол, 2,2'-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол) (Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.: Antage W-400) или 2,2'-метиленбис(4-этил-6-трет-бутилфенол) (Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.: Antage W-500).
Кроме того, существуют бисфенолы, такие как 4,4'-бутилиденбис(3-метил-6-трет-бутилфенол) (Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.: Antage W-300), 4,4'-метиленбис(2,6-ди-трет-бутилфенол) (Shell Japan: Ionox 220AH), 4,4'-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол), 2,2-(ди-п-гидроксифенил)пропан (Shell Japan: bisphenol А), 2,2-бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропан, 4,4'-циклогексилиденбис(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликольбис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] (Ciba Specialty Chemical Co.: Irganox L109), триэтиленгликольбис[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат] (YosMtomiyakuhin Corporation: Tominox 917), 2,2'-тио[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] (Ciba Specialty Chemical Co.: Irganox L115), 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 (Sumitomo Chemicals: Sumilyzer GA80), 4,4'-тиобис(3-метил-6-трет-бутилфенол) (Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.: Antage RC) или 2,2'-тиобис(4,6-ди-трет-бутилрезорцин).
Кроме того, также могут быть упомянуты полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гадроксифенил)пропионат]метан (Chiba Specialty Chemical Co.: Irganox L101), 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил)бутан (Yoshitomiyakuhin Corporation: Yoshinox 930), 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол (Shell Japan: Ionox 330), гликолевый сложный 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, 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-трет-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол; и фенолоальдегидные конденсаты, такие как конденсаты п-трет-бутилфенола с формальдегидом или конденсаты п-трет-бутилфенола с ацетальдегидом.
Примеры антиоксидантов фосфорного ряда включают триаллилфосфиты, такие как трифенилфосфит или трикрезилфосфит; триалкилфосфиты, такие как триоктадецилфосфит или тридецилфосфит; и тридодецилтритиофосфит.
Количества включенных антиоксидантов серного и фосфорного ряда не должны быть ограничены с учетом их воздействия на системы контроля выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Предпочитается, чтобы уровень содержания фосфора в смазочном масле в совокупности не превышал бы 0,10% (масс), а уровень содержания серы не превышал бы 0,6% (масс), а более предпочтительно, чтобы уровень содержания фосфора не превышал бы 0,08% (масс), а уровень содержания серы не превышал бы 0,5% (масс).
Примеры дезактиваторов металлов, которые могут быть одновременно использованы в композициях в данном варианте осуществления, включают бензотриазол и бензотриазольные производные, такие как 4-алкилбензотриазолы, такие как 4-метилбензотриазол или 4-этилбензотриазол;
5-алкилбензотриазолы, такие как 5-метилбензотриазол или 5-этилбензотриазол;
1-алкилбензотриазолы, такие как 1-диоктиламинометил-2,3-бензотриазол; или
1-алкилтолутриазолы, такие как 1-диоктиламинометил-2,3-толутриазол; и бензоимидазол и бензоимидазольные производные, такие как 2-(алкилдитио)бензоимидазолы, такие как 2-(октилдитио)бензоимидазол, 2-(децилдитио)бензоимидазол или 2-(додецилдитио)бензоимидазол; и 2-(алкилдитио)толуимидазолы, такие как 2-(октилдитио)толуимидазол, 2-(децилдитио)толуимидазол или 2-(додецилдитио)толуимидазол.
Кроме того, существуют индазол и индазольные производные, такие как толуиндазолы, такие как 4-алкилиндазол или 5-алкилиндазол; и бензотиазол и бензотиазольные производные, такие как 2-(алкилдитио)бензотиазолы, такие как 2-меркаптобензотиазольное производное (Chiyoda Kagaku Co. Ltd.: Thiolite B-3100) или 2 (гексилдитио)бензотиазол, 2-(октилдитио)бензотиазол; 2-(алкилдитио)толутиазолы, такие как 2-(гексилдитио)толутиазол или 2-(октилдитио)толутиазол; 2-(N,N-диалкилдитиокарбамил)бензотиазолы, такие как 2-(N,N-диэтилдитиокарбамил)бензотиазол, 2-(N,N-дибутилдитиокарбамил)бензотиазол или 2-(N,N-дигексилдитиокарбамил)бензотиазол; и 2-(N,N-диалкилдитиокарбамил)толудитиазолы, такие как 2-(N,N-диэтилдитиокарбамил)толутиазол, 2-(N,N-дибутилдитиокарбамил)толутиазол или 2-(N,N-дигексилдитиокарбамил)толутиазол.
Также могут быть упомянуты бензоксазольные производные, такие как 2-(алкилдитио)бензоксазолы, такие как 2-(октилдитио)бензоксазол, 2-(децилдитио)бензоксазол и 2-(додецилдитио)бензоксазол; и
2-(алкилдитио)толуоксазолы, такие как 2-(октилдитио)толуоксазол, 2-(децилдитио)толуоксазол или 2-(додецилдитио)толуоксазол;
тиадиазольные производные, такие как 2,5-бис(алкилдитио)-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2,5-бис(гептилдитио)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(нонилдитио)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(додецилдитио)-1,3,4-тиадиазол или 2,5-бис(октадецилдитио)-1,3,4-тиадиазол;
2,5-бис(N,N-диалкилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2,5-бис(N,N-диэтилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(N,N-дибутилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол и 2,5-бис(N,N-диоктилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол;
2-N,N-диалкилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2-Ν,Ν-дибутилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол, 2-N,N-диоктилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол; и
триазольные производные, такие как 1-алкил-2,4-триазолы, такие как 1-диоктиламинометил-2,4-триазол.
Данные дезактиваторы металлов могут быть использованы индивидуально или в виде смесей из нескольких типов в диапазоне от 0,01 до 0,5 массовой части по отношению к 100 массовым частям базового масла.
Для придания износостойкости в данном варианте осуществления к композициям смазочного масла также могут быть добавлены соединения фосфора. В качестве соединений фосфора, подходящих для использования в данном варианте осуществления, могут быть упомянуты дитиофосфаты цинка и фосфат цинка. Данные соединения фосфора могут быть использованы индивидуально или в виде комбинаций из нескольких типов в диапазоне от 0,01 до 2% (масс.) по отношению к 100 массовым частям базового масла, при этом предпочтительно уровень содержания фосфора базируется на совокупном смазочном масле, находясь в диапазоне от 0,05 до 0,10% (масс), а более предпочтительно от 0,05 до 0,08% (масс). Уровень содержания фосфора, превышающий 0,10% (масс.) от смазочного масла в совокупности, оказывает неблагоприятное воздействие на катализаторы и тому подобное в системах контроля выхлопных газов, но при уровне содержания фосфора, меньшем чем 0,05%, не может быть сохранена износостойкость в качестве масла для двигателя.
В качестве вышеупомянутых дитиофосфатов цинка могут быть упомянуты диалкилдитиофосфаты цинка, диаллилдитиофосфаты цинка, аллилалкилдитиофосфаты цинка и тому подобное. В качестве углеводородных групп примеры алкильных групп включают первичные или вторичные алкильные группы, содержащие от 3 до 12 атомов углерода, а аллильные группы могут представлять собой фенильную группу или алкилаллильную группу, при этом фенильная группа замещена алкильной группой, содержащей от 1 до 18 атомов углерода.
В числе данных дитиофосфатов цинка предпочтительными должны быть диалкилдитиофосфаты цинка, содержащие вторичные алкильные группы, и они содержат от 3 до 12 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 8 атомов углерода, а более предпочтительно от 3 до 6 атомов углерода.
В данном изобретении к композициям смазочного масла могут быть добавлены реагенты, понижающие температуру застывания, или улучшители индекса вязкости в целях улучшения их низкотемпературных параметров застывания или вязкостных характеристик. Улучшители индекса вязкости включают, например, полиметакрилаты или олефиновые полимеры, такие как сополимеры этилена-пропилена, сополимеры стирола-диена, полиизобутилен, полистирол и тому подобное. Добавленное количество может находиться в диапазоне от 0,05 до 20 массовых частей по отношению к 100 массовым частям базового масла.
В качестве примеров реагентов, понижающих температуру застывания, могут быть упомянуты полимеры полиметакрилатного ряда. Добавленное количество может находиться в диапазоне от 0,01 до 5 массовых частей по отношению к 100 массовым частям базового масла.
К композициям смазочного масла настоящего изобретения также могут быть добавлены противопенообразователи для придания характеристик, предупреждающих ценообразование. Примеры противопенообразователей, подходящих для использования в настоящем документе, включают органосиликаты, такие как диметилполисилоксан, диэтилсиликат и фторсиликон, и некремниевые противопенообразователи, такие как полиалкилакрилаты. Добавленное количество может находиться в диапазоне от 0,0001 до 0,1 массовой части по отношению к 100 массовым частям базового масла.
2
2
2
Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на вязкость композиций смазочного масла в данном варианте осуществления, но индекс вязкости должен составлять не менее чем 100, предпочтительно не менее чем 110, а более предпочтительно не менее чем 120. Верхний предел индекса вязкости должен составлять, например, не более чем 300. Кинематическая вязкость композиций смазочного масла при 100°С должна находиться в диапазоне от 5,6 до 15 мм/сек, предпочтительно в диапазоне от 5,6 до 12,5 мм/сек, а более предпочтительно в диапазоне от 5,6 до 9,3 мм /сек.
Композиции смазочного масла настоящего изобретения используют в качестве композиций смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания. Композиции смазочного масла настоящего изобретения могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания, сжигающих топлива, характеризующиеся соотношениями Н/С в диапазоне от 1,93 до 4 (предпочтительно от 2,67 до 4). Примеры таких топлив, характеризующихся соотношениями Н/С в диапазоне от 1,93 до 4, включают топлива, в которых 5% дизельного легкого масла JIS2 заменяют на метилстеарат в качестве типичного биодизельного топлива (Н/С=1,93), пропан (Н/С=2,6) и природный газ (Н/С=4 при наличии метана в качестве основного компонента). Композиции смазочного масла настоящего изобретения также могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств, снабженных аппаратурой старт-стоп. Кроме того, композиции смазочного масла настоящего изобретения являются идеальными для использования в двигателях внутреннего сгорания, использующих биотоплива (например, биоэтанол, простой этил-трет-бутиловый эфир или этанол целлюлозного ряда) или биодизельные топлива (например, топлива, включающие прошедшие гидропереработку масла, подвергнутые крекингу и очистке при использовании методик гидропереработки для очистки нефти в отношении жирнокислотных метиловых сложных эфиров и сырьевых масел и жиров из растений или твердого животного жира, или синтетические масла, полученные в результате синтеза жидких углеводородов при использовании катализаторных реакций из монооксида углерода и водорода и образованные в результате использования способа ФТ (Фишера-Тропша) в отношении газа термического разложения биомассы). В частности, композиции смазочного масла настоящего изобретения являются идеальными для использования в двигателях внутреннего сгорания, использующих топлива, включающие более чем 3% (об.), предпочтительно 5% (об.) и более, а более предпочтительно 10% (об.) и более, биоэтанола в топливе. В частности, композиции смазочного масла в данном варианте осуществления являются идеальными для использования в двигателях внутреннего сгорания, использующих топлива, включающие более чем 5% (масс), предпочтительно 7% (масс.) и более, а более предпочтительно 10% (масс.) и более, биодизеля в топливе.
Примеры
Ниже используют примеры и сравнительные примеры для описания в конкретных терминах композиций смазочного масла настоящего изобретения для двигателей внутреннего сгорания, которые наряду с обеспечением выдающихся износостойкости и экономии топлива также вызывают диспергирование в масле конденсированной воды от водяных паров, полученных в результате сгорания топлива, и предотвращение корродирования или ржавления двигателя. Однако настоящее изобретение никоим образом этим не ограничивается.
Компоненты:
Для рецептур в примерах и сравнительных примерах получали следующие далее компоненты.
(1) Базовые масла
A
N
P
Базовые масла от 1 до 4, использующиеся в примерах и сравнительных примерах, обладали свойствами, изложенными в таблице 1. Значения, представленные в данном случае для кинематической вязкости при 40°С и 100°С, определяли в соответствии с документом JIS K 2283 «Crude Oil and Petroleum Products - Kinematic Viscosity Test Method and Determination of Viscosity Index». Значения, приведенные для индекса вязкости, также получали в соответствии с документом JIS K 2283 «Crade Oil and Petroleum Products - Kinematic Viscosity Test Method and Determination of Viscosity Index». Температуру застывания (ТЗ) определяли в соответствии с документом JIS K 2269, температуру вспышки определяли в соответствии с документом JIS K 2265-4 (СОС: Cleveland Open Cup technique), а уровень содержания серы определяли в соответствии с документом JIS K 2541 (radioexcitation technique). В отношении значении %C, %C и %C использовали документ ASTM D3238.
(2) Присадки
(2-1) Присадка A1: глицеринмоноолеат (Као Corporation, наименование продукта: Excel 0-95R)
Молекулярно-перегнанный моноглицерид
Температура плавления 41°С
Гидроксильное число 222 мг КОН/г
(2-2) Присадка А2: лаурилдиэтаноламин (коммерчески доступный в компании ADEKA Co., под торговым наименованием: Adeka Kikulube FM812)
3
Плотность: 0,91 г/см молекулярной массы
Температура вспышки: 182°С
Гидроксильное число: 393 мг КОН/г
Щелочное число: 192 мг КОН/г
(2-3) Присадка A3: олеилдиэтаноламин (коммерчески доступный в компании ADEKA Со. под торговым наименованием Adeka Kikulube FM832)
Температура плавления: 31°С
3
Плотность: 0,92 г/см (25°С)
2
Кинематическая вязкость: 69,3 мм/сек при 40°С
Температура вспышки: 230°С (JIS K 2265-4, СОС)
Гидроксильное число: 322 мг КОН/г
Щелочное число: 160 мг КОН/г
(2-4) Присадка A4: блок-сополимер сложного полиэфира-полиэтиленоксида-сложного полиэфира (коммерчески доступный в компании Croda Inc. под торговым наименованием HYPERMER В246) EINECS No. 215-535-7
3
Плотность: 0,94 г/см
Блок-сополимер сложного полиэфира-полиэтиленоксида-сложного полиэфира, имеющий молярную массу >1000 г/моль и полученный в результате проведения реакции между поверхностно-активным веществом, конденсированной 12-гидроксистеариновой кислотой и полиэтиленоксидом.
(2-5) Присадка А5: олеиламин (коммерчески доступный в компании Lionakzo под торговым наименованием Amine OD)
Олеиламин ≥99%
Иодное число ≥70
(2-6) Присадка А6: конденсат полиэтилена-полиоксипропилена (поверхностно-активное вещество ADEKA Со. для очищающих средств, коммерчески доступное в компании ADEKA Со. под торговым наименованием Adeka Pluronic L101)
Температура плавления: 15°С
Относительная плотность: 1,02
Среднемассовая молекулярная масса: 3800
Вязкость: 756 мПа-сек при 25°С
(2-7) Присадка В: пакет GF-5
Пакет присадок к маслам для двигателей внутреннего сгорания
Как утверждает каталог продукции от компании Oronite Co., добавление 8,9-10,55% (масс.) данной присадки к смазочному маслу приводит к получению эксплуатационных характеристик, удовлетворяющих стандартам API-SN и ILSAC GF-5. В данных примерах уровень содержания присадки В задавали равным 9,05% (масс.), что соответствует стандартам ILSAC GF-5, но какие-либо конкретные ограничения, накладываемые на уровень содержания присадки В, отсутствуют.
(2-8) Присадка С1: улучшитель индекса вязкости - 1, улучшитель индекса вязкости полиметакрилатного ряда. Недисперсионного типа
Химическая формула 6
1
18
где R представляет собой C-C алкильную группу.
(2-9) Присадка С2: улучпштель индекса вязкости - 2, олефиновый сополимерный улучшитель индекса вязкости. Недисперсионного типа
Химическая формула 7
(2-10) Присадка D: раствор противопенообразователя. Раствор противопенообразователя, содержащий 3% (масс.) диметилполисилоксанового типа кремнийорганической жидкости, растворенной в легком масле.
Получение композиций смазочного масла
Композиции смазочного масла получали в примерах от 1 до 8 и сравнительных примерах от 1 до 13 при использовании вышеупомянутых компонентов при создании рецептур, продемонстрированных в таблицах 2 и 3.
Испытания
Композиции смазочного масла, полученные в примерах от 1 до 8 и сравнительных примерах от 1 до 13, подвергали воздействию различных продемонстрированных ниже испытаний для оценки их эксплуатационных характеристик. Результаты данных испытаний продемонстрированы в приведенных ниже таблицах 2 и 3.
(1) Кинематическая вязкость при 100°С
Кинематическую вязкость при 100°С определяли в соответствии с документом JIS K 2283 «Crude Oil and Petroleum Products - Kinematic Viscosity Test Method and Determination of Viscosity Index».
(2) Низкотемпературная вязкость
Низкотемпературную вязкость при - 30°С и - 35°С определяли в соответствии с документом ASTM D5293.
(3) Испытание на четырехшариковой машине трения для определения свойств защиты от износа компании Shell
Испытание на четырехшариковой машине трения для определения свойств защиты от износа компании Shell проводили в соответствии с документом ASTM D4172 в условиях в виде 1800 об./мин, температуры масла 50°С и нагрузки 40 кгс в течение периодов в 30 минут. После проведения испытания шарики для испытаний удаляли, измеряли следы износа, диаметр которых демонстрировали в качестве результата.
(4) Испытание на коэффициент трения
Коэффициент трения определяли и оценивали при использовании установки для испытания Cameron-Plint ТЕ77, используемой в документе ASTM-G-133 (American Society for Testing and Materials), в целях наблюдения за характеристиками трения. Верхний испытательный образец представлял собой цилиндр из стали SK-3 диаметром 6 мм и длиной 16 мм, а нижний испытательный образец представлял собой пластину из стали SK-3. Испытания проводили в течение десяти минут при температуре испытания 80°С, нагрузке 300 н, амплитуде 15 мм и частоте 10 Гц и регистрировали средний коэффициент трения, измеренный в последнюю минуту при его стабилизации. Чем меньшим будет коэффициент трения, тем лучшими будут характеристики уменьшения трения.
(5) Испытание на эмульгируемость
Для оценки стабильности эмульсии смазочных масел (способности удерживать воду) в соответствии с документом ASTM D7563 проводили следующие далее испытания на эмульгируемость масла.
В данной последовательности испытаний проводили оценочные испытания, беря моделированное топливо Е85 и дистиллированную воду и используя коммерческий высокоскоростной смеситель, например, Waring Blender 7011Н (в настоящее время 7011S) с контейнером из нержавеющей стали от компании MFI K.K. Методики испытаний представляли собой нижеследующее.
При комнатной температуре (20°C±5°С) в мерном цилиндре на 200 мл отмеряли 185 мл оцениваемого масла для испытаний, что выливали в смеситель 7011Н. После этого в мерном цилиндре на 100 мл отмеряли 15 мл моделированного топлива Е85, что выливали в смеситель 7011Н и, в заключение, в мерном цилиндре на 100 мл отмеряли 15 мл дистиллированной воды, что выливали в смеситель 7011Н. Немедленно после этого контейнер покрывали крышкой и материалы перемешивали при 15000 об./мин в течение 60 секунд. Сразу же после перемешивания 100 мл текучей смеси помещали в мерный цилиндр на 100 мл с притертой стеклянной пробкой, образующей крышку, и все это оставляли стоять в течение 24 часов в резервуаре с постоянной температурой при заданной температуре (от - 5°С до 0°С или 20-25°С). После стояния в резервуаре с постоянной температурой в течение 24 часов после перемешивания по градуировкам на мерном цилиндре снимали показания по количествам системы масло-эмульсия-вода. Образцы, демонстрирующие сепарирование влаги, продемонстрированы с обозначением «сепарирование», а образцы, не демонстрирующие сепарирования влаги, продемонстрированы с обозначением «нет сепарирования» или «нет сеп.» в таблице 2 и таблице 3.
Использующееся моделированное топливо Е85 получали в результате отбора 150 мл коммерческого автомобильного бензина JIS1 и 850 мл этанола специальной марки от компании Wako Pure Chemical Industries в мерный цилиндр и перемешивания их при температуре окружающей среды.
При необходимости испытания завершали за периоды времени, более короткие в сопоставлении с заданным временем, и образцы выдерживали в холодном темном месте внутри помещения в контейнерах, которые могли плотно герметизироваться в целях предотвращения улетучивания легких соединений во время использования.
Для сравнительного примера 5 и примера 4 в компании South West Research Institute - независимой исследовательской организации в США - провели испытания в соответствии с документом ASTM D7563 и получили идентичные результаты.
Обсуждение
Сравнительный пример 1 представлял собой масло для двигателя, не содержащее глицеринмоноолеата и не демонстрирующее сепарирование влаги в испытаниях на эмульгируемость. Однако вследствие отсутствия содержащегося глицеринмоноолеата в испытании на коэффициент трения имел место высокий коэффициент трения 0,112, что свидетельствовало об отсутствии преимуществ в отношении экономии топлива, связанных с уменьшенным трением в двигателе.
Сравнительные примеры 2 и 3 представляли собой масла для двигателя марки 0W-20, содержащие различные улучшители вязкости. После добавления глицеринмоноолеата к каждому из них достигали коэффициентов трения, не превышающих 0,1, и получали преимущества в отношении экономии топлива, связанные с уменьшенными коэффициентами трения. Однако, с другой стороны, очевидно то, что в данных типах масла, содержащего глицеринмоноолеат, вода и масло разделялись относительно быстро вследствие высокой поверхностной химической активности.
Как установили при сопоставлении результатов из сравнительных примеров 2, 3 и 4, отсутствовали какие-либо различия по эксплуатационным характеристикам эмульгирования, приписываемым различиям по типу (поли(мет)акрилата, олефинового сополимера) или концентрации использующегося улучшителя индекса вязкости, относящегося к недисперсионному типу.
В сравнительных примерах 9, 10 и 11 добавляли поверхностно-активное вещество, отличное от аминового этиленоксидного аддукта. Высокая эффективность по сепарированию влаги благодаря глицеринмоноолеату не могла быть преодолена при использовании поверхностно-активных веществ, отличных от олеиламина, который демонстрировал сильную основность. Олеиламин улучшал высокую эффективность по сепарируемости влаги благодаря глицеринмоноолеату и был чрезвычайно выгодным для увеличения сохранения эмульсии (стабильности эмульсии). С другой стороны, исходя из испытания на четырехшариковой машине трения для определения свойств зашиты от износа компании Shell было очевидно то, что при использовании данных масел для двигателя износостойкость будет значительно уменьшена.
Износостойкость является неудовлетворительной в случае материалов, дающих результаты, составляющие 0,50 мм и более в испытаниях на четырехшариковой машине трения для определения свойств защиты от износа компании Shell. В сравнительном примере 1 диаметр следа износа составлял 0,39 мм. В случае формирования большего следа износа в сопоставлении с данным функционирование противоизносной присадки будет ухудшено, так что износ увеличивался и ухудшался. Поэтому он был неудовлетворительным. Желательными являются уровни, не большие чем 0,45 мм, и в целях сохранения существенной износостойкости, наблюдаемой в сравнительном примере 1, предпочитается, чтобы следы износа попадали бы в диапазон +10% от 0,39 мм (=0,43 мм).
В сравнительных примерах 5, 6 и 7 при варьировании концентрации монолауриламинового этиленоксидного аддукта в диапазоне 0,3-0,9% (масс.) определяли эмульгирование, износостойкость и коэффициент трения.
12
В то время как на износостойкость или коэффициент трения, следовательно, значительного негативного воздействия не оказывается, в случае числа атомов углерода алкильной группы в виде С какого-либо улучшения эксплуатационных характеристик по эмульгированию не наблюдалось, и было очевидным то, что чрезвычайно трудно улучшить эмульгирование при низких числах атомов углерода даже в случае аминовых этиленоксидных аддуктов.
В сравнительном примере 8 и сравнительном примере 12 было трудно преодолеть сепарируемость влаги, связанную с глицеринмоноолеатом при концентрациях олеиламинового этиленоксидного аддукта, меньших чем 0,4% (масс).
В примерах от 1 до 6, берущих базовые масла 2, 3 и 4, характеризующиеся низкими уровнями ненасыщенности и уровнями содержания серы, добавление 0,4% (масс.) и более олеиламинового этиленоксидного аддукта преодолевало сепарируемость влаги вследствие высокой эффективности поверхностной активности глицеринмоноолеата и использовалось для улучшения сохранения эмульсии. Также было ясно то, что также могли быть сохранены износостойкость и уменьшение коэффициента трения. В примере 7 в числе базовых масел группы 3 компании АНИ, демонстрирующих определенные свойства, использовали базовое масло СЖТ (синтетическое жидкое топливо), синтезированное по способу Фишера-Тропша.
Как было продемонстрировано, в случае попадания аминового этиленоксидного аддукта в определенный диапазон концентраций можно будет сохранить хорошие износостойкость и уменьшение трения при одновременных преодолении сепарируемости влаги и обеспечении сохранения эмульсии даже в случае базовых масел, синтезированных по способу Фишера-Тропша.
Примечание 1) Белая паста, температура плавления 41°С, температура вспышки (СОС) 220°С, кислотное число 1,0 мг КОН/г, гидроксильное число 222 мг КОН/г.
3
Примечание 2) Жидкость, бледно-желтая, плотность 0,91 г/см, температура вспышки (COG) 182°С, гидроксильное число 393 мг КОН/г.
Примечание 3) Бледно-коричневая паста, температура плавления 31°С, температура вспышки (СОС) 230°С, гидроксильное число 322 мг КОН/г.
Примечание 4) Блок-сополимер сложного полиэфира-полиэтиленоксида-сложного полиэфира, имеющий молярную массу >1000 г/моль и полученный в соответствии с проведением реакции для конденсированной 12-гидроксистеариновой кислоты и полиэтиленоксида в соответствии с инструкциями в публикации ЕР 0000424.
Примечание 5) Температура плавления 23°С, йодное число 70.
Примечание 6) Среднемассовая молекулярная масса 3800, относительная плотность 25/25°С 1,02, вязкость при 25°С 756 мПа-сек, температура плавления 15°С.
Примечание 7) Поли(мет)акрилат, относящийся к недисперсионному типу.
Примечание 8) Олефиновый сополимер, относящийся к недисперсионному типу.