КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, ОБОРУДОВАННОЙ ЭЛЕКТРОННЫМИ УСТРОЙСТВАМИ УПРАВЛЕНИЯ
COMPOSITION OF LUBRICATING OIL FOR HYDRAULIC EQUIPMENT EQUIPPED WITH ELECTRONIC CONTROL DEVICES

Область техники
Данное изобретение относится к композиции смазочного масла для гидравлической техники, обладающей проводимостью для предотвращения неисправностей или отказов электронных устройств управления, таких как система электронных клапанов управления.
Уровень техники
Масла, такие как смазочные масла общего применения, представляют собой жидкости с хорошими изоляционными свойствами, главные компоненты которых представляют собой углеводороды. Давно известно, что когда эти жидкости транспортируют через трубы, образуется статическое электричество (известное как «электризация потока») как описано в документе JP2001234187.
Электрический заряд, образовавшийся в это время, передается в накопительный резервуар вместе с жидкостью. Иногда искры, образующиеся при загрузке и разгрузке в резервуаре и вокруг него, воспламеняют жидкость. Для того чтобы уменьшить накопление статического заряда и предотвратить образование искр, в состав включают присадки, такие как STADIS-450 (от компании DuPont), содержащие в качестве активного компонента динонилнафтилсульфоновую кислоту, для повышения электрической проводимости (проводимость, электропроводность).
Кроме того, транспортировка масла при повышенных скоростях, обеспечиваемая благодаря улучшению характеристик гидравлического оборудования в последние годы, увеличила риск образования статического электричества. Искры, образующиеся в результате электрических явлений, возникающих на поверхности раздела между твердым телом, таким как накопительный резервуар, и маслом, также образуют помехи, которые приводят к неисправностям или выходу из строя устройств управления, содержащих электронные компоненты.
Гидравлическое масло представляет собой передающую энергию жидкость, используемую в таких операциях, как передача энергии, регулирование мощности и буферизация в гидравлических системах, таких как гидравлические устройства и оборудование, а также для смазки скользящих деталей.
Поскольку гидравлические устройства стали меньше и более мощными, рабочее давление возросло с обычного значения 14-20 МПа до более современного значения 30 МПа или более. Это в сочетании с более высокими скоростями транспортировки масла дополнительно повысило вероятность возникновения электризации потока. Поскольку эти гидравлические системы обычно оборудованы системой электронных клапанов управления, по соображениям безопасности хранения требуются контрмеры для предотвращения образования искровых помех и масла с высокой температурой вспышки. Кроме того, при использовании для смазки тормозов, работающих в масляной ванне, масло должно иметь соответствующий коэффициент трения, предотвращающий проблемы с торможением.
10
Для улучшения проводимости композиций смазочных масел был предложен продукт, в котором базовое масло содержит комбинацию ароматического азосоединения и материала с сильной полярной группой и липофильной группой соответствующего размера в молекуле, такого как металлоорганическое соединение, производное янтарной кислоты или производное амина. Приемлемое значение объемного удельного сопротивления этого продукта составляет 1×10 Ω⋅см или менее, что эквивалентно 10 пСм/м или более при выражении в сименсах (См). Это значение недостаточно для надежного предотвращения образования искр из-за электризации потока. Кроме того, смазочное масло имеет красный цвет, поскольку в качестве важного компонента оно содержит ароматическое азосоединение, и это затрудняет определение состояния смазочного масла при визуальном осмотре на месте. Это смазочное масло также не учитывает характеристики торможения, смотрите Бюллетень Технологического института Айти (Bulletin of the Aichi Institute of Technology), B-14, 1-6, «Flow Electrification of a Liquid in Narrow Pipes», 31 марта 1979 г.
Цель данного изобретения заключается в создании композиции смазочного масла для гидравлической техники, обеспечивающей превосходную безопасность, придаваемую электрической проводимостью, предотвращающей образование помех, оказывающих неблагоприятное воздействие на электронные устройства управления, используемые для управления системами клапанов, и имеющей превосходные характеристики торможения при использовании с тормозами, работающими в масляной ванне, с электронным управлением.
Сущность изобретения
Данное изобретение представляет собой композицию, использующую углеводородное базовое масло, при этом указанное базовое масло содержит от 30 ppm до 250 ppm ультраосновного салицилата магния в пересчете на содержание магния относительно общего количества композиции, и от 0,07% масс. до 5,0% масс. недиспергируемого полиметакрилата, имеющего среднемассовую молекулярную массу от 5000 до 200000, в виде количества нетто относительно общего количества композиции.
Данное изобретение представляет собой композицию смазочного масла для гидравлической техники, оборудованной электронными устройствами управления, в которой проводимость композиции при 25°C составляет 200 пСм/м или более (где См - Сименс), температура вспышки составляет 240°C или более, температура застывания составляет -40°C или менее, и коэффициент трения для микросцепления при 140°C составляет 0,08 или более.
Углеводородное базовое масло может содержать синтетическое (GTL, gas-to-liquid) базовое масло и предпочтительно содержит по меньшей мере 40% масс. синтетического базового масла.
2
2
Кинетическая вязкость указанной композиции смазочного масла при 40°C может составлять от 10 мм/с до 100 мм/с.
Подробное описание сущности изобретения
Композиция смазочного масла по данному изобретению может увеличить электрическую проводимость, имеет низкую температуру застывания, подвержена очень малой электризации потока и может предотвращать образование искр из-за электростатического заряда. Кроме того, она имеет высокую температуру вспышки, и ее можно безопасно использовать. Ее можно использовать в качестве композиции смазочного масла для гидравлической техники, предотвращающей образование помех, которые оказывают неблагоприятное воздействие на устройства, в том числе гидравлические контуры, оборудованные электронным устройством управления системы клапанов, и она имеет отличные характеристики торможения при использовании с тормозами, работающими в масляной ванне, с электронным управлением.
В данном изобретении углеводородное базовое масло используют в качестве базового масла. Это углеводородное базовое масло может представлять собой любое базовое масло, принадлежащее к Группе 1, Группе 2, Группе 3, Группе 4 или Группе 5 категорий базовых масел API (Американского института нефти), такое как нафтеновые масла, и может использоваться самостоятельно или в смесях.
Базовые масла группы 1 включают парафиновые минеральные масла, полученные с помощью соответствующей комбинации способов очистки, таких как очистка растворителем, гидроочистка и депарафинизация, выполняемых с фракциями смазочного масла, полученными при атмосферной перегонке неочищенной нефти.
2
2
2
2
2
2
Используемые в данном документе базовые масла группы 1 имеют кинетическую вязкость при 100°С (в соответствии с ASTM D445 и JIS K2283, то же самое ниже) от 2 мм/с до 15 мм/с, предпочтительно от 4 мм/с до 15 мм/с и более предпочтительно от 6 мм/с до 11 мм/с и имеют индекс вязкости (в соответствии с ASTM D2270 и JIS K2283, то же самое ниже) от 90 до 120, предпочтительно от 95 до 120 и более предпочтительно от 95 до 110. Содержание серы составляет от 0,03% масс. до 0,7% масс., предпочтительно от 0,3% масс. до 0,7% масс. и более предпочтительно от 0,4% масс. до 0,7% масс. В соответствии с ASTM D3238, % CA составляет 5 или ниже, предпочтительно 4 или ниже и более предпочтительно 3,4 или ниже, а % CP составляет 60 или выше, более предпочтительно 63 или выше и более предпочтительно 66 или выше.
2
2
2
2
2
2
Базовые масла группы 2 включают парафиновые минеральные масла, полученные с помощью соответствующей комбинации способов очистки, таких как гидроочистка и депарафинизация, выполняемых с фракциями смазочного масла, полученными при атмосферной перегонке неочищенной нефти. Базовые масла группы 2, очищенные, например, с помощью способа гидроочистки Gulf Oil, имеют общее содержание серы менее 10 ppm и содержание ароматических веществ 5% или менее. Использование этих базовых масел предпочтительно в данном изобретении. Не существует особых ограничений по вязкости базового масла, и индекс вязкости может составлять от 100 до 120. Кинетическая вязкость при 100°С составляет от 2 мм/с до 15 мм/с, предпочтительно от 4 мм/с до 15 мм/с и более предпочтительно от 6 мм/с до 11 мм/с. Общее содержание серы составляет менее 0,03% масс. (300 ppm), предпочтительно менее 0,02% масс. (200 ppm) и более предпочтительно менее 0,001% масс. (10 ppm). Общее содержание азота составляет менее 10 ppm и предпочтительно менее 1 ppm. Анилиновая точка (измеренная в соответствии с ASTM D611 и JIS K2256) составляет от 80°C до 150°C и предпочтительно от 100°C до 135°C.
2
2
2
2
2
2
Базовое масло предпочтительно представляет собой парафиновое минеральное масло, полученное с помощью гидроочистки высокой степени, выполняемой для фракций смазочного масла, полученных при атмосферной перегонке сырой нефти, базовое масло, рафинированное с использованием процесса Isodewax, в котором выполняется депарафинизация и замещение парафина, полученного в процессе депарафинизации, изопарафинами, или базовое масло, очищенное с помощью процесса изомеризации парафина Mobil Oil. Эти базовые масла соответствуют базовым маслам группы 2 или группы 3 API. Не существует особых ограничений по вязкости, но индекс вязкости может составлять от 100 до 160, предпочтительно от 100 до 145. Кинетическая вязкость при 100 °С составляет от 2 мм/с до 15 мм/с, предпочтительно от 4 мм/с до 15 мм/с и более предпочтительно от 6 мм/с до 11 мм/с. Общее содержание серы составляет от 0 до 0,03% масс. (от 0 до 300 ppm) и предпочтительно менее 0,01% масс. (100 ppm). Общее содержание азота составляет менее 10 ppm и предпочтительно менее 1 ppm. Анилиновая точка составляет от 80°C до 150°C и предпочтительно от 100°C до 135°C.
2
2
2
2
Масла GTL (синтетические), синтезированные по методу Фишера-Тропша преобразования природного газа в жидкое топливо, имеют очень низкое содержание серы и ароматических соединений по сравнению с базовыми маслами на основе минеральных масел, полученных путем очистки неочищенной нефти, а также имеют очень высокое содержание парафинов. В результате они обладают превосходной стойкостью к окислению. Поскольку они также подвержены чрезвычайно низким потерям при испарении, использование этих базовых масел также предпочтительно в данном изобретении. Не существует особых ограничений по вязкости базового масла GTL, но индекс вязкости обычно составляет от 100 до 180 и предпочтительно от 100 до 150. Кинетическая вязкость при 100°С составляет от 2 мм/с до 12 мм/с и предпочтительно от 2 мм/с до 9 мм/с. Общее содержание серы обычно составляет менее 0,03% масс. (300 ppm) и предпочтительно менее 10 ppm. Общее содержание азота составляет менее 1 ppm. Эти базовые масла GTL соответствуют базовым маслам группы 3 API, и Shell XHVI (зарегистрированная торговая марка) представляет собой пример коммерческого продукта.
Некоторые или все из базовых масел могут состоять из масла GTL. Если использованы некоторые, характеристики композиции смазочного масла дополнительно улучшаются, если количество составляет 30% масс. или более, предпочтительно 40% масс. или более и более предпочтительно 50% масс. или более.
2
2
Примеры углеводородных синтетических масел включают полиолефины, имеющие кинетическую вязкость при 100°С от 2 мм/с до 12 мм/с, олигомеры этилена и альфа-олефинов (группа 4), а также алкилбензолы, алкилнафталины и алкилдифенилалканы (группа 5). Можно использовать также их смеси.
Эти олефины включают полимеры олефинов и их гидридов различных типов. Можно использовать любой олефин. Примеры включают этилен, пропилен, бутен и α-олефины, имеющие пять или более атомов углерода. При производстве полиолефинов эти олефины можно использовать отдельно или в комбинациях из двух или большего количества.
2
2
Предпочтительны полибутены и полиолефины, известные как полиальфаолефины (ПАО), с кинетической вязкостью при 100°C от 2 мм/с до 12 мм/с. Эти базовые масла принадлежат к группе 4. Полиальфаолефин можно смешать с двумя или большим количеством синтетических масел.
Базовые масла группы 5 представляют собой синтетические базовые масла, такие как кислородсодержащие эфирные и сложноэфирные базовые масла. Поскольку эти базовые масла имеют высокую плотность, они вызывают повышение абсолютной вязкости при использовании в качестве композиции смазочного масла и приводят потере давления при использовании в качестве гидравлического масла. Таким образом, по соображениям экономии энергии в данном изобретении следует избегать использования в качестве базовых масел кислородсодержащих базовых масел группы 5.
2
2
Среди этих углеводородных базовых масел базовые масла, имеющие кинетическую вязкость при 100°С 2 мм/с, имеют низкую молекулярную массу. Таким образом, температура вспышки указанных базовых масел (измеренная в соответствии с методом COC по JIS K2265-4) обычно низкая и составляет 150°C или менее. Кроме того, значение NOACK (измеренное в соответствии с ASTM D5800) высоко и потери при испарении больше. Таким образом, эти базовые масла не подходят для длительной смазки подшипников и гидравлической техники. Когда кинетическая вязкость при 100°C составляет 15 мм/с или выше, низкотемпературная вязкость композиции смазочного масла (измеренная в соответствии с ASTM D5293 и ASTM D4684) выше. В результате эти базовые масла не подходят для использования в подшипниках и в качестве гидравлического масла при высоких скоростях вращения.
Когда % CA составляет более 5 или % CP составляет менее 60, растворимость и полярность базового масла улучшается. Однако стойкость к нагреву и окислению уменьшается. Когда содержание серы превышает 0,7% масс., стойкость к нагреву и окислению конечного подшипникового масла или гидравлического масла снижается, и возникают нежелательные явления, такие как коррозия цветных металлов, таких как медные и алюминиевые сплавы.
Содержание базового масла в композиции смазочного масла в пересчете на общую массу композиции смазочного масла составляет от 50% масс. до 99% масс., предпочтительно от 60% масс. до 99% масс. и более предпочтительно от 70% масс. до 99% масс.
В базовое масло добавляют ультраосновные салицилаты металлов. Ультраосновные салицилаты металлов представляют собой широко известные металлические очищающие средства, и содержание элементарного металла в пересчете на массовое отношение составляет 1% или более, предпочтительно 10% или менее и более предпочтительно 8% или менее.
Металлы в этих ультраосновных салицилатах металлов представляют собой щелочные металлы, такие как натрий или калий, и щелочноземельные металлы, такие как кальций и магний. Среди них предпочтение отдается магнию. В некоторых ситуациях магний можно комбинировать с кальцием.
Содержание магния в ультраосновном салицилате металла относительно общей массы композиции предпочтительно составляет 30 ppm или более, более предпочтительно 50 ppm или более и еще более предпочтительно 70 ppm или более. Верхний предел предпочтительно составляет 250 ppm или менее, более предпочтительно 200 ppm или менее и еще более предпочтительно 150 ppm или менее. Если комбинируют магний и кальций, общее количество магния и кальция по отношению к общей массе композиции предпочтительно составляет 30 ppm или более. Верхний предел предпочтительно составляет 300 ppm или менее. Если содержание составляет менее 30 ppm, требуемая электрическая проводимость иногда не достигается. Если содержание превышает 300 ppm, характеристики коэффициента трения снижаются и возникают проблемы с торможением при использовании с тормозами, работающими в масляной ванне.
Особых ограничений по структуре ультраосновного салицилата металла нет. Однако, предпочтительно использование металлической соли салициловой кислоты, имеющей алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 30. Алкильная группа с количеством атомов углерода от 10 до 25 предпочтительна, а алкильная группа с количеством атомов углерода от 10 до 20 особенно предпочтительна с точки зрения улучшения проводимости и коэффициента трения.
В ультраосновной соли щелочное число салицилата металла составляет 150 мг KOH/г или выше. Щелочное число измеряют в соответствии с методом потенциометрического титрования в разделе 7 JIS K2501 (Нефтепродукты и смазочные материалы - Определение числа нейтрализации).
В базовое масло добавляют поли(мет)акрилаты. Поли(мет)акрилаты представляют собой широко известные улучшители индекса вязкости. Примеры включают в себя так называемые недиспергируемые поли(мет)акрилаты, которые представляют собой полимеры или сополимеры одного или нескольких мономеров, выбранных из сложных эфиров (мет)акриловой кислоты различных типов, а также их гидрированные продукты.
При выборе молекулярной массы поли(мет)акрилата учитывают сопротивление сдвигу. Конкретно, среднемассовая молекулярная масса недиспергируемого поли(мет)акрилата обычно составляет от 5000 до 200000, предпочтительно от 8000 до 100000 и более предпочтительно от 10000 до 50000. В поли(мет)акрилате молекулярная масса указанных одного или большего количества мономеров может быть различной и может быть включена в любом количестве.
Примеры недиспергируемых поли(мет)акрилатов включают полимеры или сополимеры одного или большего количества мономеров, выбранных из соединений, представленных формулой (1) ниже, а также их гидрированные продукты.
11
12
12
В формуле (1) R представляет собой атом водорода или метильную группу, а R представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 18 атомов углерода. Алкильные группы, имеющие от 1 до 18 атомов углерода, которые представлены R, включают метильную группу, этильную группу, пропильную группу, бутильную группу, пентильную группу, гексильную группу, гептильную группу, октильную группу, нонильную группу, децильную группу, ундецильную группу, додецильную группу, тридецильную группу, тетрадецильную группу, пентадецильную группу, гексадецильную группу, гептадецильную группу и октадецильную группу. Эти алкильные группы могут быть линейными или разветвленными.
Предпочтительные примеры мономерных компонентов в формуле (1) включают алкилакрилаты, имеющие от 1 до 18 атомов углерода, алкилметакрилаты, имеющие от 1 до 18 атомов углерода, олефины, имеющие от 2 до 20 атомов углерода, стирол, метилстирол, сложные эфиры малеинового ангидрида и их смеси.
Поли(мет)акрилат обычно разбавляют и предоставляют в форме раствора. В этом состоянии содержание в композиции смазочного масла по отношению к общей массе композиции обычно составляет 0,1% масс. или более. Верхний предел составляет 10% масс. или менее, предпочтительно 8% масс. или менее и более предпочтительно 5% масс. или менее. Если содержание по отношению к общей массе композиции составляет 0,1% масс. или менее, сложно получить улучшенную проводимость. Если содержание превышает 10% масс., может ухудшиться сопротивление сдвигу.
Содержание в пересчете на чистое количество поли(мет)акрилата составляет от 0,07% масс до 5,0% масс.
Для дополнительного улучшения износостойкости в композицию смазочного масла можно добавить соединение фосфора. Примеры соединений фосфора включают дитиофосфат цинка и фосфат цинка. Эти соединения фосфора смешивают в количестве от 0,01% масс до 0,10% масс. (от 100 ppm до 1000 ppm) на 100 частей по массе базового масла. Количество фосфора по отношению к общей массе смазочного масла составляет предпочтительно от 0,01% (100 ppm) до 0,08% (800 ppm) и более предпочтительно от 0,01% масс. до 0,04% масс. Эти соединения фосфора можно использовать отдельно или в комбинациях более чем из одного.
Если необходимо, в композиции смазочного масла по настоящему изобретению для улучшения характеристик можно использовать присадки других типов. Примеры присадок включают беззольные модификаторы трения (такие как моноглицериды), депрессорные присадки, антиоксиданты, противозадирные присадки, присадки, улучшающие маслянистость, деактиваторы металлов, противоизносные присадки, противовспенивающие агенты, присадки, улучшающие индекс вязкости, детергенты, ингибиторы ржавчины и пеногасители. Можно использовать любую другую присадку к смазочному маслу, распространенную в данной области техники.
Проводимость (электропроводность) при 25°C (комнатная температура) композиции смазочного масла по данному изобретению составляет по меньшей мере 200 пСм/м. Если она менее 200 пСм/м, способность заземлять накапливаемое статическое электричество, образующееся при электризации потока, уменьшается, и проблемы, вызываемые статическим электричеством, нельзя эффективно предотвратить. Поскольку температура вспышки композиции смазочного масла по данному изобретению составляет 240°C или выше, а предпочтительно 250°C или выше, ее можно безопасно использовать как горючую жидкость в соответствии с Законом о противопожарной службе. Поскольку температура застывания составляет -40°C или менее, она может быть в достаточной степени пригодной для использования в холодном климате.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Не существует особых ограничений по вязкости композиции смазочного масла. Однако, кинетическая вязкость при 100°С составляет от 2 мм/с до 15 мм/с, предпочтительно от 4 мм/с до 15 мм/с и более предпочтительно от 6 мм/с до 11 мм/с. Кинетическая вязкость при 40°С составляет от 10 мм/с до 100 мм/с, предпочтительно от 15 мм/с до 100 мм/с, более предпочтительно от 22 мм/с до 100 мм/с и еще более предпочтительно от 41 мм/с до 75 мм/с.
Класс вязкости композиции смазочного масла составляет от VG 46 до VG 68, что особенно благоприятно для использования в качестве гидравлического масла.
ПРИМЕРЫ
Далее представлено более подробное описание данного изобретения со ссылкой на примеры и сравнительные примеры. Однако данное изобретение не ограничено этими примерами.
Для изготовления указанных примеров и сравнительных примеров были подготовлены следующие материалы.
2
2
Базовое масло 1: смесь углеводородных базовых масел, состоящая из 50% масс. GTL (кинетическая вязкость при 40°С 44,0 мм/с, индекс вязкости 143) и 50% масс. базового масла группы 1 API (кинетическая вязкость при 40°С 49,5 мм/с, индекс вязкости 103).
2
2
Базовое масло 2: смесь углеводородных базовых масел, состоящая из 40% масс. GTL (кинетическая вязкость при 40°С 44,0 мм/с, индекс вязкости 143) и 60% масс. базового масла группы 1 API (кинетическая вязкость при 40°С 49,5 мм/с, индекс вязкости 103).
2
2
Базовое масло 3: смесь углеводородных базовых масел, состоящая из 30% масс. GTL (кинетическая вязкость при 40°С 44,0 мм/с, индекс вязкости 143) и 70% масс. базового масла группы 1 API (кинетическая вязкость при 40°С 49,5 мм/с, индекс вязкости 103).
Ультраосновный салицилат Mg: C9012 (от компании Infineum) (свойства: щелочное число 336 мгКОН/г, содержание Mg 7,2%).
Нейтральный сульфонат Ba: NaSuBSN (от компании King Industries) (свойства: щелочное число 1 мг KOH/г или менее, содержание Ba 6,6%).
Ультраосновный сульфонат Ba: NaSuBSB (от компании King Industries) (свойства: щелочное число 45 мг KOH/г, содержание Ba 12,0%).
Нейтральный сульфонат Na: NaSuSS (от компании King Industries) (свойства: щелочное число 1 мгKOH/г или менее, содержание Na 2,4%).
Нейтральный сульфонат Zn: NaSuZs (от компании King Industries) (свойства: щелочное число 1 мг KOH/г или менее, содержание Zn 2,8%).
ПМА1: недиспергируемый полиметакрилат; Viscoplex 8-200 (от компании Evonik) (свойства: концентрация полимера 72,5%, среднемассовая молекулярная масса 33000).
ПМА2: недиспергируемый полиметакрилат; Aclube V815 (от компании Sanyo Chemicals) (свойства: концентрация полимера 60-70%, среднемассовая молекулярная масса 20000).
ПМА3: недиспергируемый полиметакрилат; Aclube 504 (от компании Sanyo Chemicals) (свойства: концентрация полимера 35-45%, среднемассовая молекулярная масса 180000).
Среднемассовая молекулярная масса ПМА1 - ПМА3 измерена при следующих условиях. Способ измерения: GPC (гель-проникающая хроматография).
Среднемассовая молекулярная масса рассчитана в соответствии с JIS K7252-1 (Пластмассы - Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров с использованием эксклюзионной хроматографии - Часть 1: Общие принципы).
Измерительное устройство: SIL20AHT от компании Shimadzu.
Использованные колонны: Shodex LF604 × 2.
Температура измерения: 40°C.
Были подготовлены следующие примеры и сравнительные примеры.
Пример 1.
Композицию смазочного масла в Примере 1 получали путем добавления и тщательного перемешивания 0,05% масс. ультраосновного салицилата Mg и 0,20% масс. ПМА1 с 99,75% масс. базового масла 1.
Примеры с 2 по 13.
Композицию смазочного масла в Примерах 2-13 получали таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что использовали композиции, показанные в Таблицах 1-3.
Сравнительные примеры 1-27.
Композицию смазочного масла в Примерах 1-27 получали таким же способом, как в Примере 1, за исключением того, что использовали композиции, показанные в Таблицах 4-8.
Испытания.
Следующие испытания были проведены там, где это было необходимо, для определения свойств и характеристик примеров и сравнительных примеров.
Содержание металла в масле.
Содержание Mg, Ba, Na и Zn в композициях смазочных масел измеряли в соответствии со стандартом испытаний JPI JPI-5S-38-03 (Смазочные масла - Определение присадок - Спектрометрия атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой) Японского института нефти, и выражали в ppm по массе.
Вязкость: кинетическая вязкость при 40°C.
2
2
Кинетическую вязкость (КВ) при 40°C (мм/с) измеряли в соответствии с JIS K2283. Каждый из примеров и сравнительных примеров находился в диапазоне (46 ± 10%) мм/с.
Содержание полимеров.
Содержание полимеров в композициях смазочных масел из ПМА рассчитывали и выражали в массовых процентах.
Испытания электрической проводимости.
Электрическую проводимость измеряли с помощью испытания электрической проводимости, описанного в разделе 18 JIS K2276 (Нефтепродукты - Методы испытаний авиационного топлива).
Поскольку на результаты измерений влияет нестабильная температура образца, образцы выдерживали в течение двенадцати часов в камере с постоянной температурой, в которой поддерживали температуру 25°C, а затем испытывали с помощью измерителя электрической проводимости модели 1152 от компании Emcee Electronics Inc. из США.
Результаты измерений выражали в Сименсах (См).
Стандарты оценки:
≥ 200 пСм/м ... Прошел (o),
< 200 пСм/м ... Не прошел (x).
Испытание на микросцепление.
В испытании на микросцепление измеряли коэффициент трения при 140°C с помощью метода испытания на трение для тестера микросцепления, описанного в JCMAS P047 (Гидравлические жидкости для строительной техники - Методы испытаний на характеристики трения) от Японской ассоциации строительной техники.
Стандарты оценки:
Коэффициент трения ≥ 0,08 ... Прошел (o),
Коэффициент трения < 0,08 ... Не прошел (x).
Измерение температуры вспышки.
При измерении температуры вспышки образец каждого примера и сравнительного примера измеряли три раза с помощью Кливлендского тестера температуры вспышки и возгорания (Cleveland Flash & Fire Point Tester) для метода COC в соответствии с JIS K2265-4, и среднее значение округляли до одного десятичного знака.
Стандарты оценки:
Температура вспышки ≥ 240 °C ... Прошел (o),
Температура вспышки < 240 °C ... Не прошел (x).
Измерение температуры застывания.
Температуру застывания измеряли в соответствии с JIS K2269.
Стандарты оценки:
Температура застывания ≤ -40°C ... Прошел (o),
Температура застывания > -40°C ... Не прошел (x).
Результаты.
Результаты каждого испытания показаны в Таблицах с 1 по 8.
Наблюдения.
В примерах 1-5 базовое масло 1 содержало ультраосновный салицилат Mg и ПМА 1. В результате они прошли испытания на электрическую проводимость, коэффициент трения микросцепления, температуру вспышки и температуру застывания, и были получены хорошие результаты. Пример 2 содержал в десять раз больше ПМА 1, чем Пример 1. В результате электрическая проводимость была даже лучше, чем в Примере 1. Пример 3 содержал в два раза больше ультраосновного салицилата Mg, чем Пример 1. В результате электрическая проводимость была лучше, чем в Примере 1. Примеры 4 и 5 содержали в пять и десять раз больше ПМА 1, чем Пример 3, и электрическая проводимость была дополнительно улучшена.
В примерах 6 и 7 базовое масло 1 содержало ультраосновный салицилат Mg и ПМА 2. В результате они прошли испытания на электрическую проводимость, коэффициент трения микросцепления, температуру вспышки и температуру застывания, и были получены хорошие результаты. В Примерах 6 и 7 использовали другой ПМА, чем в Примерах 3 и 4. Однако Пример 6 имел хорошие результаты, аналогичные Примеру 3, а Пример 7 имел хорошие результаты, аналогичные Примеру 4.
В Примерах 8 и 9 использовали ПМА 3, но Пример 8 имел хорошие результаты, аналогичные Примерам 3 и 6, в которых использовали другой ПМА, а Пример 9 имел хорошие результаты, аналогичные Примерам 4 и 7.
Пример 10 содержал в 2,4 раза больше ультраосновного салицилата Mg, чем Пример 1, и электрическая проводимость была вдвое лучше, чем в Примере 3.
Пример 11 содержал в три раза больше ультраосновного салицилата Mg, чем Пример 1, и электрическая проводимость была лучше, чем в Примерах 3 и 10. Пример 12 содержал в три раза больше ультраосновного салицилата Mg, чем Пример 2, и электрическая проводимость была лучше, чем в Примерах 2 и 5. Поскольку в Примере 13 использовалось базовое масло 2, температура вспышки была ниже, чем у базового масла 1 в Примере 4, но была получена хорошая электрическая проводимость.
В противоположность этому, поскольку базовое масло 1 содержит 0,10% масс. нейтрального сульфоната Ba, Сравнительный Пример 1 почти не имел электрической проводимости, и температура застывания была выше. Даже когда в Сравнительный Пример 1 добавляли 1,00% масс. ПМА 1, полученный в результате Сравнительный Пример 2 проходил испытание на температуру застывания, но все же имел крайне низкую электрическую проводимость. Результаты измерений микросцепления не записывали для Сравнительных Примеров 1-20. Поскольку они не прошли другие испытания, результаты этих измерений были опущены.
Количество нейтрального сульфоната Ba увеличили на 10% в Сравнительном Примере 3 относительно Сравнительного Примера 1 и в Сравнительном Примере 4 относительно Сравнительного Примера 2. Однако результаты остались неизменными. В Сравнительном Примере 5 использовали ПМА 3 вместо ПМА 1 в Сравнительном Примере 2. Однако результаты остались неизменными.
В Сравнительном Примере 6 ультраосновный сульфонат Ba добавили к базовому маслу 1, но электрическая проводимость была низкой, а температура застывания была высокой. ПМА 1 добавили в Сравнительный Пример 6, получив Сравнительный Пример 7. Он прошел испытание на температуру застывания, но не испытание на электрическую проводимость. В Сравнительный Пример 8 добавили больше ультраосновного сульфоната Ba, чем в Сравнительный Пример 6. Электрическая проводимость несколько улучшилась, но этот Сравнительный Пример не прошел испытание. Он также не прошел испытание на температуру застывания. В Сравнительный Пример 9 добавили больше ультраосновного сульфоната Ba, чем в Сравнительный Пример 7. Электрическая проводимость несколько улучшилась, но этот Сравнительный Пример не прошел испытание.
ПМА 3 добавили в Сравнительный Пример 8, получив Сравнительный Пример 10. Однако он не прошел испытание на температуру застывания, а электрическая проводимость почти совсем не изменилась.
В Сравнительном Примере 11 добавили 0,10% масс. нейтрального сульфоната Na в базовое масло 1. Однако электрическая проводимость была слабой, а температура застывания была высокой. Сравнительный Пример 12 получили, добавив 1,00% масс. ПМА 1 в Сравнительный Пример 11. Однако он не прошел испытание на температуру застывания, а электрическая проводимость осталась низкой. В три раза большее количество нейтрального сульфоната Na добавили в Сравнительный Пример 13 по сравнению со Сравнительным Примером 11 и в Сравнительный Пример 14 по сравнению со Сравнительным Примером 12. Значения электрической проводимости улучшились, но все-таки не прошли испытание, хотя и были близки к этому.
ПМА 3 добавили в Сравнительный Пример 11, получив Сравнительный Пример 15. Хотя он прошел испытание на температуру застывания, электрическая проводимость почти совсем не изменилась, и хорошие результаты не были получены.
В Сравнительном Примере 16 0,10% масс. нейтрального сульфоната Zn добавили в базовое масло 1. Однако электрическая проводимость была слабой, а температура застывания была высокой. Сравнительный Пример 17 получили, добавив 1,00% масс. ПМА 1 в Сравнительный Пример 16. Хотя он прошел испытание на температуру застывания, электрическая проводимость все же была низкой. Сравнительный Пример 18 содержит в 2,6 раза больше нейтрального сульфоната Zn, чем Сравнительный Пример 16, а в Сравнительном Примере 19 его количество увеличено на столько же по сравнению со Сравнительным Примером 17. Однако температура застывания не изменилась. Хотя значения электрической проводимости улучшились, все-таки они не прошли испытание.
ПМА 3 добавили в Сравнительный Пример 16, получив Сравнительный Пример 20. Хотя он прошел испытание на температуру застывания, электрическая проводимость почти совсем не изменилась.
Сравнительный Пример 21 получили, добавив 0,05% масс. ультраосновного сульфоната Ba в базовое масло 1. Хотя он прошел испытание на электрическую проводимость, температура застывания была даже выше. Сравнительный Пример 22 содержал в два раза больше ультраосновного сульфоната Ba, чем Сравнительный Пример 21. Хотя электрическая проводимость улучшилась, температура застывания не изменилась и не прошла испытание.
Сравнительный Пример 23 содержал в 2,4 раза больше ультраосновного сульфоната Ba, чем Сравнительный Пример 21. Хотя электрическая проводимость дополнительно улучшилась, температура застывания не изменилась и не достигла желаемого значения.
Сравнительный Пример 24 содержал в три раза больше ультраосновного сульфоната Ba, чем Сравнительный Пример 21. Хотя электрическая проводимость дополнительно улучшилась, температура застывания не изменилась и не прошла испытание.
Базовое масло 1 в Сравнительном Примере 22 заменили на базовое масло 2, получив Сравнительный Пример 25. Он прошел испытание на электрическую проводимость приблизительно с таким же числовым значением, но температура застывания была даже выше. Базовое масло 1 в Сравнительном Примере 22 заменили на базовое масло 3, получив Сравнительный Пример 26. Температура застывания была еще выше, а температура вспышки была ниже. Ни одно из испытаний не было пройдено. ПМА 1 добавили в Сравнительный Пример 26, получив Сравнительный Пример 27. Хотя температура застывания улучшилась, и испытание было пройдено, температура вспышки осталась низкой на нежелательном уровне.
Таблица 1
Прим. 1
Прим. 2
Прим. 3
Прим. 4
Прим. 5
Базовое масло 1
% масс.
99,75
97,95
99,70
98,90
97,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
0,05
0,05
0,10
0,10
0,10
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
0,20
2,00
0,20
1,00
2,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
55
55
80
80
80
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
46,4
50,3
46,4
48,2
50,3
Чистое количество полимера
% масс.
0,145
1,45
0,145
0,725
1,45
Электрическая проводимость (25°C) (пСм)
пСм
250
318
410
530
680
Микросцепление (140°C)
0,164
0,164
0,140
0,140
0,140
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-40,0
-40,0
-40,0
-42,5
-42,5
Таблица 2
Прим. 6
Прим. 7
Прим. 8
Прим. 9
Базовое масло 1
% масс.
99,70
98,90
99,70
98,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
0,10
0,10
0,10
0,10
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
ПМА 2
% масс.
0,20
1,00
ПМА 3
% масс.
0,20
1,00
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
80
80
80
80
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
46,1
46,9
46,3
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,12-0,14
0,6-0,7
0,07-0,09
0,35-0,45
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
400
520
415
530
Микросцепление (140°C)
0,140
0,140
0,140
0,140
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-40,0
-42,5
-40,0
-42,5
Таблица 3
Прим. 10
Прим. 11
Прим. 12
Прим. 13
Базовое масло 1
% масс.
99,69
99,65
97,85
Базовое масло 2
% масс.
98,90
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
0,12
0,15
0,15
0,10
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
0,20
0,20
2,00
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
90
120
120
80
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
Кинетическая вязкость (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
46,0
46,4
50,3
48,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,145
0,145
1,45
0,725
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
568
600
717
625
Микросцепление (140°C)
0,131
0,117
0,117
0,140
Температура вспышки
°C
264
264
264
250
Температура застывания
°C
-40,0
-40,0
-42,5
-42,5
Таблица 4
C. Прим. 1
C. Прим. 2
C. Прим. 3
C. Прим. 4
C. Прим. 5
Базовое масло 1
% масс.
99,90
98,90
99,89
98,89
98,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
0,10
0,10
0,11
0,11
0,10
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
1,00
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
1,00
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
60
60
65
65
60
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C) (мм<sup>2</sup>/с)
мм<sup>2</sup>/с
48,2
48,2
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,725
0,725
0,35-0,45
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
8
10
9
12
9
Микросцепление (140°C)
-
-
-
-
-
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-17,5
-42,5
-17,5
-42,5
-42,5
Таблица 5
C. Прим. 6
C. Прим. 7
C. Прим. 8
C. Прим. 9
C. Прим. 10
Базовое масло 1
% масс.
99,64
98,94
99,90
98,90
98,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
0,06
0,06
0,10
0,10
0,10
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
1,00
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
1,00
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
65
65
110
110
110
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
48,2
48,2
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,725
0,725
0,35-0,45
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
24
29
41
50
46
Микросцепление (140°C)
-
-
-
-
-
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-17,5
-42,5
-17,5
-42,5
-42,5
Таблица 6
C. Прим. 11
C. Прим. 12
C. Прим. 13
C. Прим. 14
C. Прим. 15
Базовое масло 1
% масс.
99,90
98,90
99,70
98,70
98,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
0,10
0,10
0,30
0,30
0,10
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
1,00
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
1,00
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
15
15
45
45
15
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
48,2
48,2
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,725
0,725
0,35-0,45
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
14
16
42
50
15
Микросцепление (140°C)
-
-
-
-
-
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-17,5
-42,5
-17,5
-42,5
-42,5
Таблица 7
C. Прим. 16
C. Прим. 17
C. Прим. 18
C. Прим. 19
C. Прим. 20
Базовое масло 1
% масс.
99,90
98,90
99,74
98,74
98,90
Базовое масло 2
% масс.
Базовое масло 3
% масс.
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
0,10
0,10
0,26
0,26
0,10
ПМА 1
% масс.
1,00
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
1,00
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
20
20
52
52
20
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
48,2
48,2
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,725
0,725
0,35-0,45
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
8
10
21
20
9
Микросцепление (140°C)
-
-
-
-
-
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
264
Температура застывания
°C
-17,5
-42,5
-17,5
-42,5
-42,5
Таблица 8
C. Прим. 21
C. Прим. 22
C. Прим.23
C. Прим.24
C. Прим. 25
C. Прим. 26
C.Прим.27
Базовое масло 1
% масс.
99,95
99,90
99,89
99,85
Базовое масло 2
% масс.
99,90
Базовое масло 3
% масс.
99,90
98,90
Ультраосновный салицилат Mg
% масс.
0,05
0,10
0,12
0,15
0,10
0,10
0,10
Нейтральный сульфонат Ba
% масс.
Ультраосновный сульфонат Ba
% масс.
Нейтральный сульфонат Na
% масс.
Нейтральный сульфонат Zn
% масс.
ПМА 1
% масс.
1,00
ПМА 2
% масс.
ПМА 3
% масс.
Содержание элементарного Mg
масс.ppm
55
80
90
120
80
80
80
Содержание элементарного Ba
масс.ppm
Содержание элементарного Na
масс.ppm
Содержание элементарного Zn
масс.ppm
КВ (40°C)
мм<sup>2</sup>/с
47,2
Чистое количество полимера
% масс.
0,725
Электрическая проводимость (25°C)
пСм
238
380
461
575
356
414
490
Микросцепление (140°C)
0,164
0,14
0,131
0,117
0,14
0,14
0,14
Температура вспышки
°C
264
264
264
264
250
238
238
Температуразастывания
°C
-17,5
-17,5
-17,5
-17,5
-15,0
-12,5
-42,5