КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА
LUBRICATING OIL COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, в частности к композиции смазочного масла, которая пригодна для смазывания двигателей внутреннего сгорания и которая характеризуется повышенным уменьшением трения и экономией топлива.
Постоянно возрастающие требования автомобильного законодательства в отношении выхлопа и эффективности топлива в автомобильной промышленности выдвигают постоянно возрастающие требования как производителям двигателей, так и изготовителям смазочных материалов, побуждая их предлагать эффективные решения для улучшения экономии топлива.
В ответ на возрастающие требования предложена оптимизация смазочных материалов путем применения высокоэффективных базовых материалов и новых добавок.
Добавки, уменьшающие трение (которые известны также как модификаторы трения), являются важными компонентами смазочных материалов, способствующими снижению расхода топлива, и в настоящее время в технике известны разнообразные добавки.
Модификаторы трения можно для удобства разделить на две категории, а именно на металлсодержащие модификаторы трения и беззольные (органические) модификаторы трения.
Среди металлсодержащих модификаторов трения наиболее распространенными являются молибденорганические соединения. Типичные молибденорганические соединения включают в себя дитиокарбаматы молибдена (MoDTC), дитиофосфаты молибдена (MoDTP), молибден-амины, алкоголяты молибдена и молибден-спирто-амиды. В WO-A-98/26030, WO-A-99/31113, WO-A-99/47629 и WO-A-99/66013 описаны трехъядерные соединения молибдена для применения в композициях смазочных масел.
Однако тенденция в развитии малозольных композиций смазочных масел привела к сдвигу в сторону достижения малого трения и улучшенной экономии топлива при использовании беззольных (органических) модификаторов трения.
Беззольные (органические) модификаторы трения включает в себя, как правило, эфиры жирных кислот с многоатомными спиртами, амиды жирных кислот, амины, полученные из жирных кислот, и органические дитиокарбаматные и дитиофосфатные соединения.
Дополнительное улучшение технических характеристик смазочных материалов достигнуто путем синергетического поведения отдельных комбинаций добавок к смазочным материалам.
В WO-A-99/50377 раскрывается композиция смазочного масла, которая, как утверждается, характеризуется значительным повышением экономии топлива благодаря использованию в ней трехъядерных соединений молибдена в сочетании с маслорастворимыми дитиокарбаматами.
В ЕР-А-1041135 раскрывается применение сукцинимидных диспергентов в сочетании с диалкилдитиокарбаматами молибдена, что приводит к повышенному уменьшению трения в дизельных двигателях.
В US-B1-6562765 раскрывается композиция смазочного масла, которая, как утверждается, обладает синергией между диспергентным комплексом оксимолибден-азот и дитиокарбаматом молибдена, что приводит к неожиданно низким коэффициентам трения.
В ЕР-А-1367116, ЕР-А-0799883, ЕР-А-0747464, US-A-3933659 и ЕР-А-335701 раскрываются композиции смазочного масла, содержащие различные комбинации беззольных модификаторов трения.
В WO-A-92/02602 описываются композиции смазочного масла для двигателей. внутреннего сгорания, содержащие смесь беззольных модификаторов трения, которые, как утверждается, обладают синергетическим эффектом в отношении экономии топлива.
Смесь, раскрытая в WO-A-92/02602, является комбинацией (а) амин/амидного модификатора трения, получаемого реакцией одной или более кислот с одним или более полиаминами, и (b) сложный эфир/спиртового модификатора трения, получаемого реакцией одной или более кислот с одним или более полиолами.
В US-A-5114603 и US-A-4683069 описываются композиции смазочного масла, содержащие смеси моноолеата глицерина и диолеата глицерина в сочетании с другими добавками, которые добавляются с традиционной для них целью.
В ЕР-А-0747464 описывается композиция смазочного масла для автоматических трансмиссий, которая содержит алкоксилированные жирные амины, а также смесь двух модификаторов трения, которые выбирают из большого списка возможных соединений. Хотя этот список и включает сложные эфиры глицерина, следует отметить, что в ЕР-А-0747464 отсутствуют примеры, которые бы содержали в качестве модификаторов трения сложные эфиры глицерина.
В US-A-5286394 раскрывается понижающая трение композиция смазочного масла и способ снижения расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Раскрытая там композиция смазочного масла содержит в качестве основного количества масло, обладающее смазочной вязкостью, и небольшое количество модифицирующего трение полярного и поверхностно-активного соединения, выбираемого из длинного списка соединений, включающих моно- и высшие сложные эфиры полно лов и алифатических амидов. В качестве примеров таких соединений упоминаются моноолеат глицерина и олеамид (амид олеиновой кислоты).
Однако существующие стратегии снижения вязкости у топливосберегающих масел недостаточны для постоянно растущих целей экономии топлива, устанавливаемых Основными производителями оборудования (OEM).
Например, молибденовые модификаторы трения обычно превосходят по своим техническим характеристикам беззольные модификатора трения в пограничном режиме, и возникает стремление приблизиться к таким уровням модификации трения, используя только беззольные модификаторы трения.
Таким образом, с учетом все возрастающей потребности в экономии топлива в двигателях сохраняется потребность в дальнейшем решении проблемы снижения трения и экономии топлива в двигателях внутреннего сгорания с использованием низкозольных композиций смазочного масла.
Отсюда следует желание и далее улучшить технические характеристики известных беззольных модификаторов трения и известных комбинаций беззольных модификаторов трения, в частности улучшить способность к понижению вязкости модификаторов трения типа сложных эфиров полиолов, таких как моноолеат глицерина, который обычно используют в технике.
В настоящем изобретении неожиданно была найдена композиция смазочного масла, характеризующаяся хорошим уменьшением трения и экономией топлива.
Соответственно, в настоящем изобретении предлагается композиция смазочного масла, включающая базовое масло, один или более сложных эфиров глицерина, выбираемых из моноолеата глицерина и/или диолеата глицерина, необязательно в сочетании с триолеатом глицерина, и при этом указанная композиция дополнительно содержит один или более диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок и добавочное количество одного или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов.
Следует иметь в виду, что моноолеат глицерина имеет две возможные структуры, то есть приведенные ниже структуры (а) и (b).
Используемый в композиции смазочного масла настоящего изобретения моноолеат глицерина может присутствовать в качестве соединения, имеющего структуру (а), соединения, имеющего структуру (b), или их смесей.
Следует, кроме того, иметь в виду, что диолеат глицерина также имеет две возможные структуры, то есть приведенные ниже структуры (с) и (d).
Используемый в композиции смазочного масла настоящего изобретения диоолеат глицерина может присутствовать в качестве соединения, имеющего структуру (с), соединения, имеющего структуру (d), или их смесей.
Имеющийся в продаже моноолеат глицерина может содержать небольшие количества диоолеата глицерина и триолеата глицерина.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения один или более сложных эфиров глицерина присутствуют в суммарном количестве в пределах от 0,05 до 5 вес.%, более предпочтительно в пределах от 0,5 до 3 вес.% и, наиболее предпочтительно, в пределах от 0,7 до 1,5 вес.% в расчете на общей вес композиции смазочного масла.
Под «добавочным количеством одного или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов» в настоящем изобретении подразумевается, что эти один или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов присутствуют преимущественно в суммарном количестве в пределах от 0,1 до 2,0 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Указанные один или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов, более предпочтительно, содержатся в суммарном количестве в пределах от 0,1 до 1,0% от общего веса композиции смазочного масла.
Предпочтительные дополнительные сложные эфиры многоатомных спиртов включают другие сложные эфиры глицерина, такие как стеараты глицерина, например моностеарат глицерина, сложные эфиры неопентилгликоля, такие как олеаты неопентилгликоля, сложные эфиры пентаэритрита, такие как олеаты пентаэритрита, и сложные эфиры триметилолпропана (ТМР), такие как олеаты триметилолпропана и стеараты триметилолпропана.
Один или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов, присутствующих в композиции смазочного масла настоящего изобретения, могут быть полностью или частично этерифицированными сложными эфирами.
Диспергенты и одновременно присадки, улучшающие индекс вязкости, являются многофункциональными соединениями, которые наряду со своим действием в качестве улучшающих индекс вязкости присадок ведут себя также как диспергенты.
Такие соединения хорошо известны в технике и описаны во многих публикациях, например в главе 5 («Присадки, улучшающие индекс вязкости, и загустители»), автор R.L.Stambaugh, в «Chemistry and Technology of Lubricants» (Химия и технология смазочных материалов), редакторы R.M.Mortier, S.T.Orszulik, Blackie/VCH, 1992, стр.124.
Такие соединения могут быть легко приготовлены с помощью традиционных методов и обычно их получают, как это описано в приведенной выше ссылке. В частности, например, эти соединения могут быть получены согласно методам, описанным в ЕР-А-0730022, ЕР-А-0730021, US-A-3506574 и ЕР-А2-0750031.
Примеры пригодных для успешного использования диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок включают те из них, которые описаны в US-B1-6331510, US-В1-6204224 и US-B1-6372696.
Примеры диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок включают те, которые фирма RohMax предлагает под торговыми названиями «Acryloid 985», «VISCOPLEX 6-325», «Viscoplex 6-954», «Viscoplex 6-565», и продукт, предлагаемый фирмой Lubrizol Corporation под торговым названием «LZ 7720С».
Особо предпочтительными диспергентами - улучшающими индекс вязкости присадками, которые могли бы быть с успехом использованы в настоящем изобретении, являются сополимеры полиалкиленгликоля с полиметакрилатом. Полиалкиленгликолиевые фрагменты могут содержать разветвленные или неразветвленные алкиленовые группы. Примерами сополимеров полиалкиленгликоля с полиметакрилатом могут быть с успехом используемые сополимерами полиэтиленгликоля с полиметакрилатом и полипропиленгликоля с полиметакрилатом.
Сополимеры полиалкиленгликоль/полиметакрилат, которые особо предпочтительны для использования в настоящем изобретении, включают в себя соединения формулы I
в которой n обозначает целое число в пределах от 1 до 20, предпочтительно от 10 до 20, m обозначает целое число в пределах от 75 до 200, у обозначает целое число в пределах от 2 до 6 и х обозначает целое число в пределах от 200 до 600.
Примеры большей части диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок, которые могли бы быть с успехом использованы в настоящем изобретении, включают сополимеры полиэтиленгликоля с полиметакрилатом.
Сополимеры полиэтиленгликоля с полиметакрилатом, которые особенно предпочтительны для использования в качестве диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок в настоящем изобретении, включают соединения формулы II
в которой n обозначает целое число в пределах от 1 до 20, предпочтительно от 10 до 20, m обозначает целое число в пределах от 75 до 200 и х обозначает целое число в пределах от 200 до 600.
Предпочтительные сополимеры полиэтиленгликоля с полиметакрилатом в качестве диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок, которые могли бы быть с успехом использованы в настоящем изобретении, включают улучшающую индекс вязкости присадку, которую предлагает RohMax под торговым названием «VISCOPLEX 6-325».
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения один или более диспергентов - улучшающих индекс вязкости присадок присутствует в суммарном количестве в пределах от 0,1 до 10 вес.%, более предпочтительно в пределах от 0,2 до 7 вес.% и, наиболее предпочтительно, в пределах от 0,5 до 4 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Общее количество базового масла введенного в композицию смазочного масла настоящего изобретения находится преимущественно в пределах от 60 до 92 вес.%, более предпочтительно, в пределах от 75 до 90 вес.% и, наиболее предпочтительно, в пределах от 75 до 88 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
В отношении используемого в настоящем изобретении базового масла особых ограничений не существует, и могут быть с успехом использованы различные традиционные известные минеральные масла и синтетические масла.
Используемое в настоящем изобретении базовое масло может также содержать смеси одного или более минеральных масел и/или одного или более синтетических масел.
В число минеральных масел входят жидкие нефтяные масла и обработанное растворителем или кислотой минеральное смазочное масло парафинового, нафтенового и/или смешанного парафиново-нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены способами гидроочистки и/или депарафинизации.
Нафтеновые базовые масла обладают низким индексом вязкости (VI) (обычно 40-80) и низкой температурой застывания. Такие базовые масла получают из сырья, обогащенного нафтенами при низком содержании твердого парафина, и применяют в основном в качестве смазочных материалов, для которых важны цвет и цветостойкость, в то время как VI и стойкость к окислению не являются столь важными.
Парафиновые базовые масла обладают более высоким VI (обычно выше 95) и высокой температурой застывания. Указанные базовые масла получают из сырья, обогащенного парафинами, и применяют в основном в качестве смазочных материалов, для которых важными являются VI и стойкость к окислению.
Полученные способом Фишера - Тропша базовые масла могут с успехом использоваться в качестве композиции смазочного масла настоящего изобретения, например полученные способом Фишера - Тропша базовые масла, раскрытые 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, ЕР-1029029, WO-01/18156 и WO-01/57166.
Способы синтеза позволяют конструировать молекулы из более простых веществ или модифицировать их структуры с целью получения желаемых свойств.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (РАО), сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов и депарафинизированный парафинистый рафинат. С успехом могут быть использованы синтетические углеводородные базовые масла, продаваемые группой Shell под названием «XHVI» (торговое название).
Предпочтительно, чтобы базовое масло состояло из минеральных масел и/или синтетических масел, которые содержат более 80 вес.% насыщенных соединений, предпочтительно более 90 вес.% согласно измерению в соответствии ASTM D2007.
Предпочтительно также, чтобы базовое масло содержало менее 1,0 вес.%, предпочтительно менее 0,1 вес.% серы, рассчитанной как элементная сера и измеренной в соответствии ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.
Предпочтительно, чтобы индекс вязкости базовой жидкости был выше 80 и, более предпочтительно, выше 120 согласно измерению в соответствии ASTM D2270.
2
2
2
Предпочтительно, чтобы композиция смазочного масла обладала кинематической вязкостью в пределах от 2 до 80 мм/сек при 100°С, более предпочтительно в пределах от 3 до 70 мм/сек и, наиболее предпочтительно, в пределах от 4 до 50 мм/сек.
Общее количество фосфора в композиции смазочного масла настоящего изобретения находится преимущественно в пределах от 0,04 до 0,1 вес.%, более предпочтительно в пределах от 0,04 до 0,09 вес.% и, наиболее предпочтительно, в пределах от 0,045 до 0,09 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла настоящего изобретения содержит сульфированную золу в количестве не более 1,0 вес.%, более предпочтительно не более 0,075 вес.% и, наиболее предпочтительно, не более 0,7 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла настоящего изобретения содержит серу в количестве не более 1,2 вес.%, более предпочтительно не более 0,8 вес.% и, наиболее предпочтительно, не более 0,2 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла настоящего изобретения может, кроме того, содержать дополнительные добавки, такие как антиоксиданты, противоизносные присадки, детергенты, диспергенты, модификаторы трения, присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессанты, ингибиторы коррозии, противовспенивающие агенты, наносимые уплотнения и агенты совместимости уплотнений.
В число антиоксидантов, которые можно с успехом использовать, входят антиоксиданты, выбираемые из группы аминных антиоксидантов и/или фенольных антиоксидантов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления указанные антиоксиданты содержатся в количестве от 0,1 до 5 вес.%, более предпочтительно в количестве от 0,3 до 3,0 вес.% и, наиболее предпочтительно, в количестве от 0,5 до 1,5 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Примеры пригодных для успешного использования аминных антиоксидантов включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
В число предпочтительных аминных антиоксидантов входят 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 монооктилдифениламин, 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 н-трет-додецилфенил-1-нафтиламин, 1-нафтиламин, арилнафтиламины, такие как фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилфенил-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.
В число предпочтительных аминных антиоксидантов входят антиоксиданты, предлагаемые под следующими торговыми названиями: "Sonoflex OD-3" (от Seiko Kagaku Co.), "Irganox L-57" (от Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (от Hodogaya Kagaku Co.).
7
9
Примеры пригодных для успешного использования фенольных антиоксидантов включают 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-бутилгидрохинон, 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-d-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-метиленбис(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-тетраокса-спиро[5,5]ундекан, 4,4'-тио-бис(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 конденсаты п-трет-бутилфенол/формальдегида и конденсаты н-трет-бутилфенол/ацетальдегида.
В число предпочтительных фенольных антиоксидантов входят антиоксиданты, предлагаемые под следующими торговыми названиями: "Irganox L-135" (от Ciba Specialty Chemicals Co.), "Yoshinox SS" (от Yoshitomi Seiyaku Co.), "Antage W-400" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-500" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-300" (от Kawaguchi Kagaku Co,), "Irganox L-109" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Tominox 917" (от Yoshitomi Seiyaku Co.), "Irganox L-115" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Sumilizer GA80" (от Sumitomo Kagaku), "Antage RC" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox L-101" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Yoshinox 930" (от Yoshitomi Seiyaku Co.).
Композиция смазочного масла настоящего изобретения может включать в себя смеси одного или более фенольных антиоксидантов с одним или более аминными антиоксидантами.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления композиция смазочного масла может содержать один дитиофосфат цинка или комбинацию двух или более дитиофосфатов цинка в качестве противоизносных добавок, причем один или каждый из дитиофосфатов цинка выбирают из диалкил-, диарил- или алкиларил-дитиофосфатов цинка.
Дитиофосфат цинка является хорошо известной в технике добавкой и может быть представлен общей формулой III:
1
4
в которой R-R могут быть одинаковыми или разными и каждый из них является первичной алкильной группой, содержащей от 1 до 20 атомов углерода, преимущественно от 3 до 12 атомов углерода, вторичной алкильной группой, содержащей от 3 до 20 атомов углерода, преимущественно от 3 до 12 атомов углерода, арильной группой или арильной группой, замещенной алкильной группой, причем этот алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, преимущественно от 3 до 18 атомов углерода.
1
4
1
4
Соединения дитиофосфата цинка, у которых все R-R отличаются один от другого, могут использоваться сами по себе или в смеси с соединениями дитиофосфата цинка, у которых все R-R одинаковы.
Предпочтительно, чтобы каждый используемый в настоящем изобретении дитиофосфат цинка был диалкилдитиофосфатом цинка.
Примеры имеющихся в продаже подходящих дитиофосфатов цинка включают те из них, которые поставляет Lubrizol Corporation под торговыми названиями «Lz 1097» и «Lz 1395», которые поставляет Chevron Oronite под торговыми названиями «OLOA 267» и «OLOA 269R», и тот, который поставляет Afton Chemical под торговым названием «Н1ТЕС 7197»; дитиофосфаты цинка, такие как те, которые поставляет Lubrizol Corporation под торговыми названиями «Lz 611А», «Lz 1095» и «Lz 1371», тот, который поставляет Chevron Oronite под торговым названием «OLOA 262», и тот, который поставляет Afton Chemical под торговым названием «Н1ТЕС 7169»; и дитиофосфаты цинка, такие как те, которые поставляет Lubrizol Corporation под торговыми названиями «Lz 1370» и «Lz 1373», и тот, который поставляет Chevron Oronite под торговым названием «OLOA 260».
Композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению может, как правило, с успехом использоваться в пределах от 0,4 до 1,0 вес.% дитиофосфата цинка в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
В композиции смазочного масла настоящего изобретения могут с успехом использоваться дополнительные или альтернативные противоизносные добавки.
Типичные детергенты, которые могут использоваться в композиции смазочного масла настоящего изобретения, включают один или более салицилатных и/или фенолятных, и/или сульфонатных детергентов.
Однако, поскольку соли металлов с органическими и неорганическими основаниями, которые используются в качестве детергентов, могут вносить свой вклад в содержание сульфированной золы в композиции смазочного масла, количества таких добавок в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения сведены к минимуму.
При этом, чтобы поддерживать низкий уровень серы, предпочтительны салицилатные детергенты.
С учетом этого в одном из предпочтительных вариантов осуществления композиция смазочного масла настоящего изобретения может включать в себя один или несколько салицилатных детергентов.
Чтобы поддерживать общее содержание сульфированной золы в композиции смазочного масла настоящего изобретения на уровне преимущественно не выше 1,0 вес.%, более предпочтительно на уровне не выше 0,75 вес.% и, наиболее предпочтительно, на уровне не выше 0,7 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла, указанные детергенты используют преимущественно в количествах в пределах от 0,05 до 12,5 вес.%, более предпочтительно от 1,0 до 9,0 вес.% и, наиболее предпочтительно, в пределах от 2,0 до 5,0 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Кроме того, предпочтительно, чтобы указанные детергенты, независимо один от другого, имели значение ОЩЧ (общего щелочного числа), измеряемого в соответствии с ISO 3771, в пределах от 10 до 500 мг КОН/г, более предпочтительно в пределах от 30 до 350 мг КОН/г и, наиболее предпочтительно, в пределах от 50 до 300 мг КОН/г.
Композиции смазочного масла настоящего изобретения могут, кроме того, содержать какой-либо беззольный детергент, который преимущественно примешивается в количестве в пределах от 5 до 15 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Примеры пригодных для использования беззольных диспергентов включают полиалкенилсукцинимиды и эфиры полиалкенилянтарной кислоты, раскрытые в японских выложенных патентных заявках №№JP 53-050291 A, JP 56-120679 A, JP 53-056610 A, JP 58-171488 А. В число предпочтительных диспергентов входят борированные сукцинимиды.
Примеры других улучшающих индекс вязкости присадок, которые могут быть с успехом использованы в композиции смазочного масла настоящего изобретения, включают стирол-бутадиеновые сополимеры, стирол-изопреновые звездчатые сополимеры и полиметакрилатный сополимер и этилен-пропиленовые сополимеры. Такие улучшающие индекс вязкости присадки могут с успехом использоваться в количестве в пределах от 1 до 20 вес.% в расчете на общий вес композиции смазочного масла.
Полиметакрилаты могут с успехом использоваться в композициях смазочного масла настоящего изобретения для эффективного понижения температуры застывания.
Кроме того, такие соединения, как алкенилянтарная кислота или ее сложноэфирные фрагменты, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе тиодиазола могут с успехом использоваться в композиции смазочного масла настоящего изобретения в качестве ингибиторов коррозии.
Такие соединения, как полисилоксаны, диметилполициклогексан и полиакрилаты, могут с успехом использоваться в композиции смазочного масла настоящего изобретения в качестве противовспенивающих агентов.
Соединения, которые могут с успехом использоваться в композиции смазочного масла настоящего изобретения в качестве наносимого уплотнения и агентов совместимости уплотнений, включают, например, имеющиеся в продаже ароматические сложные эфиры.
Композиции смазочных масел настоящего изобретения могут быть легко приготовлены смешением одного или более сложных эфиров глицерина, выбираемых из моноолеата глицерина и/или диолеата глицерина, необязательно в сочетании с триолеатом глицерина, одним или более диспергентами-улучшающими индекс вязкости присадками и добавочным количеством одного или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов и, необязательно, другими добавками, которые обычно присутствуют в композициях смазочных масел, например (на что уже указывалось выше) с минеральным и/или синтетическим базовым маслом.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ смазывания двигателей внутреннего сгорания, включающий в себя нанесение композиции смазочного масла, которая была описана выше.
Настоящее изобретение предлагает, кроме того, применение комбинации одного или более сложных эфиров глицерина, выбираемых из моноолеата глицерина и/или диолеата глицерина, необязательно в сочетании с триолеатом глицерина, одним или более диспергентами - улучшающими индекс вязкости присадками и добавочным количеством одного или более дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов в композиции смазочного масла с целью улучшения экономии топлива и/или снижения вязкости.
Далее настоящее изобретение описывается с помощью приведенных ниже примеров, которые ни в коем случае не предполагают ограничения объема настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Составы
В таблице показаны протестированные составы.
Составы в таблице содержат традиционные детергенты, диспергенты, антиоксиданты и добавки на основе дитиофосфата цинка, которые содержатся в качестве пакета добавок в масляном разбавителе.
Используемые в указанных составах базовые масла представляют собой смеси поли-α-олефиновых базовых масел (РАО-4, поставляемые BP Amoco под торговым названием «DURASYN 164», и РАО-5, и поставляемые Chevron Oronite под торговым названием «SYNFLUID 5»).
Используемая традиционная улучшающая индекс вязкости присадка представляет собой изопрен-стирольную улучшающую индекс вязкости присадку, поставляемую Infenium под торговым названием «INFENIUM SV300».
Используемая диспергент-улучшающая индекс вязкости присадка представляет собой сополимер полиэтиленгликоля с полиметакрилатом (PEG-PMA), поставляемый RohMax под торговым названием «VISCOPLEX 6-325».
Используемый моноолеат глицерина представляет собой продукт от Oleon Chemicals под торговым названием «RADIASURF 7149». Этот компонент состоит в основном из моноолеата глицерина с небольшими количествами диолеата глицерина и триолеата глицерина.
Дополнительным используемым сложным эфиром многоатомного спирта является моноолеат триметилолпропана (моноолеат ТМР), поставляемый Asahi Denka Kogyo Co. Ltd под торговым названием «ADEKA FM-110».
Используемый олеиламид получен от Uniqema под торговым названием «UNISLIP 1757».
Все описанные в таблице 1 составы являются маслами, имеющими вязкость SAE OW20.
Указанные составы приготовляют смешением между собой компонентов в одностадийной операции смешения при температуре 70°С. Для обеспечения тщательного смешения нагрев поддерживают в течение не менее 30 мин, перемешивая при этом раствор с помощью лопастной мешалки.
Таблица 1
Добавки (вес.%)
Пример 1
Сравнит. пример 1
Сравнит. пример 2
Сравнит. пример 3
Противовспенивающая
30 ч./млн
30 ч./млн
30 ч./млн
30 ч./млн
Пакет добавок<sup>1</sup>
10,9
10,9
10,9
10,9
Моноолеат глицерина
1,0
1,5
1,5
1,0
Моноолеат триметилолпропана
0,5
-
-
0,5
Присадка, улучшающая индекс вязкости
-
2,7
-
2,7
PEG-PMA диспергент-улучшающая индекс вязкости присадка
2,9
-
2,9
-
Олеиламид
-
0,2
0,2
-
Базовое масло РАО-4
33,9
33,9
33,9
33,9
Базовое масло РАО-11
50,8
50,8
50,6
51,0
Итого
100
100
100
100
<sup>1</sup> Традиционный пакет добавок, содержащий кальций-салицилатные детергенты, имеющие ОЩЧ 165 и 280 мг КОН/г, диспергент, понизитель температуры застывания, аминный и фенольный антиоксиданты, присадки на основе дитиофосфата цинка и масляный разбавитель.
Испытание на минимашине для растяжки (ММР)
Измерения трения проводили на минимашине для растяжки, изготовленной фирмой PCS instruments.
ММР-тест описан R.I.Taylor, Е.Nagatomi, N.R.Horswill, D.M.James в докладе «Проверочное испытание на возможности экономии топлива у смазочных материалов для двигателей», представленный на 13-ом Международном коллоквиуме по трибологии, январь 2002.
Коэффициенты трения измеряли с помощью минимашины для растяжки, используя конфигурацию «шарик по диску».
Шариковый образец представляет собой отполированный стальной вкладыш подшипника с диаметром 19,05 мм. Дисковый образец представляет собой отполированный стальной подшипниковый диск с диаметром 46 мм и толщиной 6 мм.
Шариковый образец закрепляют концентрически на приводном валу мотора. Дисковый образец закрепляют концентрически на другом приводном валу мотора. Шарик подводят вплотную к диску, создавая тем самым точечную контактную площадь с минимумом крутильных и наклонных компонентов. В точке контакта поддерживают отношение скольжения к качению равным 100%, подстраивая для этого поверхностную скорость шарика и диска.
Испытания проводили при давлении 0,82 ГПа (нагрузка 20 Н) при варьировании температуры и средней поверхностной скорости, как это уточнено в таблице 2.
Результаты и обсуждение
Описанные в таблице 1 составы протестированы с помощью указанного выше теста и полученные при этом результаты подробно описаны ниже.
Испытание в условиях низкого давления
Составы примера 1 и сравнительных примеров 1-3 были протестированы с помощью ММП-теста в условиях низкого давления (0,82 ГПа). Испытания проводили в условиях разных температур (45°С, 70°С, 105°С, 125°С) и скоростей (2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/сек).
Измерены коэффициенты трения и приведены в таблице 2.
Таблица 2
Условия ММП-теста
Пример 1
Сравнит. пример 1
Сравнит. пример 2
Сравнит. пример 3
Температура (°С)
Скорость (мм/сек)
Коэффициент трения
125125125125125125
200010005001005010
0,01800,02190,03140,03270,07140,0786
0,01610,01700,02240,05910,07130,0808
0,02150,02720,03510,05630,06380,0696
0,01930,02820,04690,08920,09810,0938
105
2000
0,0196
0,0185
0,0245
0,0209
105
1000
0,0213
0,0197
0,0314
0,0277
105
500
0,0279
0,0242
0,0404
0,0445
105
100
0,0571
0,0551
0,0641
0,0906
105
50
0,0673
0,0689
0,0717
0,1022
105
10
0,0789
0,0808
0,0804
0,1026
70
2000
0,0250
0,0248
0,0271
0,0255
70
1000
0,0261
0,0257
0,0307
0,0276
70
500
0,0280
0,0276
0,0369
0,0345
70
100
0,0457
0,0478
0,0609
0,0749
70
50
0,0579
0,0632
0,0698
0,0924
70
10
0,0795
0,0882
0,0844
0,1066
45
2000
0,0297
0,0297
0,0305
0,0302
45
1000
0,0321
0,0321
0,0337
0,0329
45
500
0,0336
0,0336
0,0375
0,0354
45
100
0,0415
0,0415
0,0551
0,0604
45
50
0,0498
0,0498
0,0652
0,0775
45
10
0,0754
0,0836
0,0837
0,1049
Фиг.1 графически представляет результаты таблицы 2, которые были получены при низкой нагрузке (0,82 ГПа) при 70°С для примера 1 и сравнительных примеров 1-3. Такие условия являются типичными условиями клапанного механизма двигателей.
Сравнительный пример 1 на фиг.1 показывает коэффициенты трения, которые показывает в условиях низкой нагрузки (0,82 ГПа) композиция смазочного масла, включающая традиционную комбинацию модификатора трения из моноолеата глицерина (GMO) и олеиламида со стандартной присадкой - улучшающей индекс вязкости.
более высоким
В отличие от этого, как следует из фиг.1, использование в сравнительном примере 2 диспергента - улучшающей индекс вязкости присадки приводит к  коэффициентам вязкости при более высоких скоростях.
Композиция смазочного масла сравнительного примера 3 включает комбинацию GMO и моноолеата ТМР со стандартной улучшающей индекс вязкости присадкой.
Фиг.1 показывает, что композиция смазочного масла сравнительного примера 3 имеет более высокие коэффициенты вязкости, чем композиция с GMO, олеиламидом и стандартной присадкой, улучшающей индекс вязкости сравнительного примера 1.
Композиция смазочного масла примера 1 включает комбинацию GMO и моноолеата ТМР с дисперсантом - улучшающей индекс вязкости присадкой.
Несмотря на плохие результаты, полученные в сравнительных примерах 2 и 3 для применения комбинаций GMO с диспергентом - улучшающей индекс вязкости присадкой и GMO с моноолеатом ТМР, из фиг.1 с очевидностью следует, что применение комбинации GMO, моноолеата ТМР и улучшающей индекс вязкости присадки в примере 1 приводит к синергетическому уменьшению трения. Несомненно, что комбинация добавок в примере 1 даже превосходит по своей эффективности обычно применяемую комбинацию GMO и олеинамидного модификатора трения из сравнительного примера 1.