СМАЗЫВАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ
LUBRICATING COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к смазывающей композиции, в частности, к смазывающей композиции, которая является подходящей для использования при смазывании двигателей внутреннего сгорания, и которая характеризуется улучшенным понижением трения и износа и улучшенной экономией топлива.
Все более и более жесткие предписания в автомобильной промышленности в отношении выхлопных газов и эффективности использования топлива предъявляют всевозрастающие требования как к производителям двигателей, так и к разработчикам рецептур смазок по предложению эффективных решений в отношении улучшения экономии топлива.
Оптимизирование смазок в результате использования высокотехнологичных базовых масел и новых присадок представляет собой гибкое решение в отношении нарастающей остроты проблемы.
Присадки, понижающие трение, (которые также известны под наименованием модификаторов трения) представляют собой важные компоненты смазки при уменьшении потребления топлива, и на современном уровне техники уже известны различные такие присадки.
Модификаторы трения удобно могут быть разделены на две категории, другими словами, на металлсодержащие модификаторы трения и беззольные (органические) модификаторы трения.
В число наиболее часто встречающихся металлсодержащих модификаторов трения входят молибденорганические соединения. Типичные молибденорганические соединения включают дитиокарбаматы молибдена (MoDTC), дитиофосфаты молибдена (MoDTP), амины молибдена, алкоголяты молибдена и молибденсодержащие амиды оксикислот. В публикациях WO1998026030, WO1999031113, WO1999047629 и WO1999066013 описываются трехъядерные соединения молибдена, предназначенные для использования в композициях смазочных масел.
Однако тенденция в направлении малозольных композиций смазочных масел в результате привела к формированию увеличенного стимула к достижению низкого трения и улучшенной экономии топлива при использовании беззольных модификаторов трения.
Беззольные (органические) модификаторы трения, которые использовали в прошлом, обычно содержат сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, амиды жирных кислот, амины, произведенные из жирных кислот, и органические дитиокарбаматные или дитиофосфатные соединения.
Однако, к сожалению, присадки к смазкам, которые используют для понижения трения, обычно не понижают также и износ. Типичные присадки для понижения износа содержат как фосфор, так и серу. Однако, поскольку присадки, содержащие фосфор и/или серу, потенциально могут отравлять катализаторы в системах дополнительной очистки отработавших газов, такие присадки являются нежелательными при повышенных уровнях содержания.
В целях понижения как трения, так и износа в рецептуру смазки обычно должны быть добавлены как модификатор трения, так и противоизносная присадка, такая как противоизносная присадка, содержащая фосфор или серу. Однако, как это упоминалось выше, такой рецептуре могут быть свойственны недостатки, такие как отравление катализатора в системах дополнительной очистки отработавших газов. Поэтому было бы желательно предложить смазывающую композицию, которая не содержит присадки, содержащие фосфор и серу, или которая характеризуется низкими уровнями содержания таких присадок, но которая все еще обеспечивает получение пониженных трения и износа.
Как это теперь к удивлению было обнаружено изобретателями настоящего изобретения, для понижения износа также могут быть использованы определенные беззольные присадки, которые известны для использования в качестве модификаторов трения в смазывающих композициях, при одновременном обходе потребности во включении высоких уровней содержания присадок, содержащих фосфор и серу.
Как это также к удивлению было обнаружено, смазывающая композиция настоящего изобретения предлагает улучшенные характеристики экономии топлива.
12
24
12
24
В соответствии с этим, настоящее изобретение предлагает использование смазывающей композиции, содержащей (i) базовое масло и (ii) беззольный модификатор трения, содержащий С-С жирную кислоту и С-С жирный амин, для получения пониженного износа.
12
24
12
24
В соответствии с одним вторым аспектом настоящего изобретения предлагается использование смазывающей композиции, содержащей (i) базовое масло и (ii) беззольный модификатор трения, содержащий С-С жирную кислоту и С-С жирный амин, для получения пониженного трения и пониженного износа.
12
24
12
24
В соответствии с одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается использование смазывающей композиции, содержащей (i) базовое масло и (ii) беззольный модификатор трения, содержащий С-С жирную кислоту и С-С жирный амин, для получения пониженного износа в присутствии нагара.
12
24
12
24
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается использование смазывающей композиции, содержащей (i) базовое масло и (ii) беззольный модификатор трения, содержащий С-С жирную кислоту и С-С жирный амин, для получения пониженных трения и износа в присутствии нагара.
12
24
12
24
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается использование смазывающей композиции, содержащей (i) базовое масло и (ii) беззольный модификатор трения, содержащий С-С жирную кислоту и С-С жирный амин, для получения улучшенной экономии топлива.
12
24
12
24
Беззольный модификатор трения, предназначенный для использования в настоящем документе, содержит смесь из С-С жирной кислоты и С-С жирного амина.
14
22
16
20
18
12
24
Компонент в виде жирной кислоты беззольного модификатора трения предпочтительно представляет собой С-С жирную кислоту, более предпочтительно С-С жирную кислоту, еще более предпочтительно С жирную кислоту. Предпочтительно С-С жирная кислота является ненасыщенной жирной кислотой. В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления компонент в виде жирной кислоты представляет собой олеиновую кислоту.
14
22
16
20
18
12
24
12
24
Компонент в виде жирного амина беззольного модификатора трения предпочтительно представляет собой С-С жирный амин, более предпочтительно С-С жирный амин, еще более предпочтительно С жирный амин. Предпочтительно С-С жирный амин является ненасыщенным жирным амином. В одном предпочтительном варианте осуществления С-С жирный амин является первичным амином. В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления компонент в виде жирного амина представляет собой олеиламин.
12
24
В предпочтительных вариантах осуществления беззольный модификатор трения дополнительно содержит С-С жирный амид.
14
22
16
20
18
12
24
В случае присутствия такового, компонент в виде жирного амида беззольного модификатора трения предпочтительно представляет собой С-С жирный амид, более предпочтительно С-С жирный амид, еще более предпочтительно С жирный амид. Предпочтительно С-С жирный амид является ненасыщенным жирным амидом. В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления компонент в виде жирного амида представляет собой олеиламид.
Беззольный модификатор трения, подходящий для использования в настоящем изобретении, представляет собой продукт Additin M10229, коммерчески доступный в компании Rhein Chemie.
Описанный выше беззольный модификатор трения предпочтительно присутствует при уровне содержания в диапазоне от 0,05 % (масс.) до 3 % (масс.), более предпочтительно при уровне содержания в диапазоне от 0,1 % (масс.) до 1 % (масс.), еще более предпочтительно при уровне содержания в диапазоне от 0,5 % (масс.) до 1 % (масс.), при расчете на массу смазывающей композиции.
Отсутствуют какие-либо конкретные ограничения в отношении базового масла, использующегося в смазывающей композиции, соответствующей настоящему изобретению, и удобно могут быть использованы различные обычные минеральные масла, синтетические масла, а также производимые в естественных условиях сложные эфиры, такие как растительные масла.
В базовом масле, использующемся в настоящем изобретении, удобно могут содержаться смеси из одного или нескольких минеральных масел и/или одного или нескольких синтетических масел; таким образом, в соответствии с настоящим изобретением термин «базовое масло» может относиться к смеси, содержащей более чем одно базовое масло, в том числе, по меньшей мере, одно базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша. Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и подвергнутое обработке растворителем или подвергнутое обработке кислотой минеральное смазочное масло, относящееся к парафиновому, нафтеновому или смешанному парафиновому/нафтеновому типу, которое может быть дополнительно очищено при использовании способов гидроочистки и/или в результате депарафинизации.
Базовыми маслами, подходящими для использования в композиции смазочного масла настоящего изобретения, являются минеральные базовые масла групп I-III (предпочтительно группы III), поли-альфа-олефины (ПАО) группы IV, базовые масла, произведенные при использовании способа Фишера-Тропша, групп II-III (предпочтительно группы III), сложноэфирные базовые масла группы V и их смеси.
Под базовыми маслами «группы I», «группы II», «группы III» и «группы IV» и «группы V» в настоящем изобретении понимаются базовые масла смазочных масел, соответствующие определениям Американского нефтяного института (АНИ) для категорий I, II, III, IV и V. Данные категории АНИ определяются в публикации API Publication 1509, 15th Edition, Appendix E, April 2002.
Базовые масла, произведенные при использовании способа Фишера-Тропша, на современном уровне техники известны. Под термином «произведенный при использовании способа Фишера-Тропша» понимается то, что базовое масло представляет собой продукт синтеза способа Фишера-Тропша или его производное. Базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, также может быть отнесено к базовому маслу СЖТ (синтетического жидкого топлива). Подходящими для использования базовыми маслами, произведенными при использовании способа Фишера-Тропша, которые удобно могут быть использованы в качестве базового масла в смазывающей композиции настоящего изобретения, являются соответствующие масла, раскрытые, например, в публикациях ЕР0776959, ЕР0668342, WO1997021788, WO2000015736, WO2000014188, WO2000014187, WO2000014183, WO2000014179, WO2000008115, WO1999041332, EP1029029, WO2001018156 и WO2001057166.
Обычно содержание ароматических соединений в базовом масле, произведенном при использовании способа Фишера-Тропша, с надлежащим определением в соответствии с документом ASTM D 4629, обычно будет являться меньшим, чем 1 % (масс.), предпочтительно меньшим, чем 0,5 % (масс.), а более предпочтительно меньшим, чем 0,1 % (масс.). Соответственно, базовое масло характеризуется совокупным уровнем содержания парафинов, составляющим, по меньшей мере, 80 % (масс.), предпочтительно, по меньшей мере, 85, более предпочтительно, по меньшей мере, 90, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 95, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 99, % (масс.). Соответственно, оно характеризуется уровнем содержания насыщенных соединений (согласно измерению в соответствии с документом IP-368), большим, чем 98 % (масс.). Предпочтительно уровень содержания насыщенных соединений в базовом масле является большим, чем 99 % (масс.), более предпочтительно большим, чем 99,5 % (масс.). Кроме того, оно предпочтительно характеризуется максимальным уровнем содержания н-парафинов 0,5 % (масс.). Базовое масло предпочтительно также характеризуется уровнем содержания нафтеновых соединений в диапазоне от 0 до менее чем 20 % (масс.), более предпочтительно от 0,5 до 10 % (масс.).
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Обычно базовое масло или смесь из базовых масел, произведенные при использовании способа Фишера-Тропша, характеризуются кинематической вязкостью при 100°С (согласно измерению в соответствии с документом ASTM D 7042) в диапазоне от 1 до 30 мм/сек (сСт), предпочтительно от 1 до 25 мм/сек (сСт), а более предпочтительно от 2 мм/сек до 12 мм/сек. Предпочтительно базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, характеризуется кинематической вязкостью при 100°С (согласно измерению в соответствии с документом ASTM D 7042), составляющей, по меньшей мере, 2,5 мм/сек, более предпочтительно, по меньшей мере, 3,0 мм/сек. В одном варианте осуществления настоящего изобретения базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, характеризуется кинематической вязкостью при 100°С, составляющей, самое большее, 5,0 мм/сек, предпочтительно, самое большее, 4,5 мм/сек, более предпочтительно, самое большее, 4,2 мм/сек (например, «GTL 4»). В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, характеризуется кинематической вязкостью при 100°С, составляющей, самое большее, 8,5 мм/сек, предпочтительно, самое большее, 8 мм/сек, (например, «GTL 8»).
2
2
Кроме того, базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, обычно характеризуется кинематической вязкостью при 40°С (согласно измерению в соответствии с документом ASTM D 7042) в диапазоне от 10 до 100 мм/сек (сСт), предпочтительно от 15 до 50 мм/сек.
Кроме того, базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, предпочтительно характеризуется температурой потери текучести (согласно измерению в соответствии с документом ASTM D 5950), меньшей, чем – 30°С, более предпочтительно меньшей, чем – 40°С, а наиболее предпочтительно меньшей, чем – 45°С.
Температура вспышки (согласно измерению в соответствии с документом ASTM D92) базового масла, произведенного при использовании способа Фишера-Тропша, предпочтительно является большей, чем 120°С, более предпочтительно даже большей, чем 140°С.
Базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, предпочтительно характеризуется индексом вязкости (в соответствии с документом ASTM D 2270) в диапазоне от 100 до 200. Предпочтительно базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, характеризуется индексом вязкости, составляющим, по меньшей мере, 125, предпочтительно 130. Кроме того, предпочитается, чтобы индекс вязкости составлял бы менее, чем 180, предпочтительно менее, чем 150.
В случае включения в базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша, смеси из двух и более базовых масел, произведенных при использовании способа Фишера-Тропша, вышеупомянутые значения будут относиться к смеси из двух и более базовых масел, произведенных при использовании способа Фишера-Тропша.
Композиция смазывающего масла предпочтительно содержит 80 % (масс.) и более базового масла, произведенного при использовании способа Фишера-Тропша.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (в том числе поли-альфа-олефиновые базовые масла; ПАО), сложные эфиры двухосновных кислот, полиольные сложные эфиры, полиалкиленгликоли (ПАГ), алкилнафталины и депарафинизированные воскообразные изомеризаты. Удобно могут быть использованы синтетические углеводородные базовые масла, продаваемые в компании Shell Group под обозначением «Shell XHVI» (торговая марка).
2
32
6
16
Поли-альфа-олефиновые базовые масла (ПАО) и их изготовление хорошо известны на современном уровне техники. Предпочтительные поли-альфа-олефиновые базовые масла, которые могут быть использованы в смазывающих композициях настоящего изобретения, могут быть произведены из линейных С-С, предпочтительно С-С, альфа-олефинов. Исходное сырье, в особенности предпочтительное для упомянутых поли-альфа-олефинов, представляет собой 1-октен, 1-децен, 1-додецен и 1-тетрадецен.
С учетом высокой стоимости изготовления соединений ПАО, имеет место большое предпочтение в отношении использования базового масла, произведенного при использовании способа Фишера-Тропша, в сопоставлении с базовым маслом ПАО. Таким образом, предпочтительно базовое масло содержит более, чем 50 % (масс.), предпочтительно более, чем 60 % (масс.), более предпочтительно более, чем 70 % (масс.), еще более предпочтительно более, чем 80 % (масс.), наиболее предпочтительно более, чем 90 % (масс.), базового масла, произведенного при использовании способа Фишера-Тропша. В одном в особенности предпочтительном варианте осуществления не более, чем 5 % (масс.), предпочтительно не более, чем 2 % (масс.), базового масла представляют собой не базовое масло, произведенное при использовании способа Фишера-Тропша. Еще более предпочтительно чтобы 100 % (масс.) базового масла имели бы в своей основе одно или несколько базовых масел, произведенных при использовании способа Фишера-Тропша.
Совокупное количество базового масла, включенного в смазывающую композицию настоящего изобретения, предпочтительно находится в диапазоне от 60 до 99 % (масс.), более предпочтительно в диапазоне от 65 до 90 % (масс.), а наиболее предпочтительно в диапазоне от 70 до 85 % (масс.), по отношению к совокупной массе смазывающей композиции.
Обычно базовое масло, соответствующее использованию в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется кинематической вязкостью при 100°С (в соответствии с документом ASTM D445), большей, чем 2,5 сСт и меньшей, чем 5,6 сСт. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения базовое масло характеризуется кинематической вязкостью при 100°С (в соответствии с документом ASTM D445) в диапазоне от 3,5 до 4,5 сСт. В случае включения в базовое масло смеси из двух и более базовых масел предпочтительным будет демонстрация смесью кинематической вязкости при 100°С в диапазоне от 3,5 до 4,5 сСт.
Обычно смазывающие композиции настоящего изобретения будут использоваться в следующих далее продуктах, но необязательно при ограничении только этим: марки вязкости SAE J300 0W-20, 0W-30, 0W-40, 5W-20, 5W-30 и 5W-40, поскольку они представляют собой марки, которые имеют своей целью экономию топлива. При появлении в открытом доступе новых марок вязкости SAE J300, характеризующихся более низкими вязкостями в сопоставлении с современной маркой 0W-20, настоящее изобретение также будет очень хорошо применимым и для данных новых более низких марок вязкости. Как это можно себе представить, настоящее изобретение также могло бы быть использовано и в отношении более высоких марок вязкости.
Смазывающая композиция, соответствующая настоящему изобретению, предпочтительно характеризуется летучестью в испытании от компании Noack (в соответствии с документом ASTM D 5800), меньшей, чем 15 % (масс.). Обычно летучесть в испытании от компании Noack (в соответствии с документом ASTM D 5800) для композиции находится в диапазоне от 1 до 15 % (масс.), предпочтительно составляет менее, чем 14,6 % (масс.), а более предпочтительно менее, чем 14,0 % (масс.).
2
2
2
Предпочтительно композиция смазочного масла характеризуется кинематической вязкостью в диапазоне от 2 до 80 мм/сек при 100°С, более предпочтительно от 3 до 70 мм/сек, наиболее предпочтительно от 4 до 50 мм/сек.
Совокупное количество фосфора в композиции смазочного масла в настоящем документе предпочтительно является меньшим или равным 0,08 % (масс.) при расчете на массу смазывающей композиции.
Композиция смазочного масла в настоящем документе предпочтительно характеризуется уровнем содержания сульфатной золы, не большим, чем 2,0 % (масс.), более предпочтительно не большим, чем 1,0 % (масс.), а наиболее предпочтительно не большим, чем 0,8 % (масс.), при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Композиция смазочного масла в настоящем документе предпочтительно характеризуется уровнем содержания серы, не большим, чем 1,2 % (масс.), более предпочтительно не большим, чем 0,8 % (масс.), а наиболее предпочтительно не большим, чем 0,2 % (масс.), при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Смазывающая композиция, соответствующая настоящему изобретению, кроме того, содержит одну или несколько присадок, таких как антиоксиданты, противоизносные присадки, диспергаторы, моющие присадки, сверхосновные моющие присадки, противозадирные присадки, модификаторы, присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессорные присадки, пассиваторы металлов, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы, противопенообразователи, присадки, обеспечивающие совместимость уплотнителя, и базовые масла для разжижения присадок и тому подобное.
Поскольку специалист в соответствующей области техники знаком с вышеупомянутыми и другими присадками, они не будут дополнительно подробно обсуждаться в настоящем документе. Конкретные примеры таких присадок описываются, например, в публикации Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, third edition, volume 14, pages 477-526.
Антиоксиданты, которые удобно могут быть использованы, включают соответствующие соединения, выбираемые из группы аминовых антиоксидантов и/или фенольных антиоксидантов.
В одном предпочтительном варианте осуществления упомянутые антиоксиданты присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1 до 5,0 % (масс.), более предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,3 до 3,0 % (масс.), а наиболее предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,5 до 1,5 % (масс.), при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Примеры аминовых антиоксидантов, которые удобно могут быть использованы, включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
Предпочтительные аминовые антиоксиданты включают диалкилдифениламины, такие как п,п’-диоктилдифениламин, п,п’-ди-α-метилбензилдифениламин 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 N-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.
Предпочтительные аминовые антиоксиданты включают соответствующие соединения, доступные под следующими далее торговыми обозначениями: «Sonoflex OD-3» (от компании Seiko Kagaku Co.), «Irganox L-57» (от компании Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (от компании Hodogaya Kagaku Co.).
7
9
Примеры фенольных антиоксидантов, которые удобно могут быть использованы, включают С-С разветвленные алкиловые сложные эфиры 3,5-бис(1,1-диметилэтил)-4-гидроксибензолпропановой 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-ди-трет-бутил-α-диметиламино-п-крезол, 2,2’-метиленбис(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’-бутилиденбис(3-метил-6-трет-бутилфенол), 4,4’-метиленбис(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’-циклогексилиденбис(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликольбис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], триэтиленгликольбис[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат], 2,2’-тио[диэтил-3-(3,5-ди-тртет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил}-2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан, 4,4’-тиобис(3-метил-6-трет-бутилфенол) и 2,2’-тиобис(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-тритметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, гликолевый сложный диэфир 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 п-трет-бутилфенол-формальдегидные конденсаты и п-трет-бутилфенол-ацетальдегидные конденсаты.
Предпочтительные фенольные антиоксиданты включают соответствующие соединения, доступные под следующими далее торговыми обозначениями: «Irganox L-135» (от компании Ciba Specialty Chemicals Co.), «Yoshinox SS» (от компании Yoshitomi Seiyaku Co.), «Antage W-400» (от компании Kawaguchi Kagaku Co.), «Antage W-500» (от компании Kawaguchi Kagaku Co.), «Antage W-300» (от компании Kawaguchi Kagaku Co.), «Irganox L109» (от компании Ciba Speciality Chemicals Co.), «Tominox 917» (от компании Yoshitomi Seiyaku Co.), «Irganox L115» (от компании Ciba Speciality Chemicals Co.), «Sumilizer GA80» (от компании Sumitomo Kagaku), «Antage RC» (от компании Kawaguchi Kagaku Co.), «Irganox L101» (от компании Ciba Speciality Chemicals Co.), «Yoshinox 930» (от компании Yoshitomi Seiyaku Co.).
Композиция смазочного масла настоящего изобретения может содержать смеси из одного или нескольких фенольных антиоксидантов и одного или нескольких аминовых антиоксидантов.
Противоизносные присадки, которые удобно могут быть использованы, включают цинксодержащие соединения, такие как производные дитиофосфата цинка, выбираемые из диалкил-, диарил- и/или алкиларилдитиофосфатов цинка, молибденсодержащие соединения, борсодержащие соединения и беззольные противоизносные присадки, такие как замещенные или незамещенные тиофосфорные кислоты и их соли.
В одном предпочтительном варианте осуществления композиция смазочного масла может содержать в качестве противоизносных присадок один дитиофосфат цинка или комбинацию из двух и более дитиофосфатов цинка, при этом данный или каждый дитиофосфат цинка выбирают из диалкил-, диарил- и алкиларилдитиофосфатов цинка.
Дитиофосфат цинка представляет собой присадку, хорошо известную на современном уровне техники, и может быть удобно описан общей формулой II:
2
5
где группы от R до R могут быть идентичными или различными, и каждой группой из них являются первичная алкильная группа, содержащая от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, вторичная алкильная группа, содержащая от 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, арильная группа или арильная группа, замещенная алкильной группой, при этом упомянутый алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 18 атомов углерода.
2
5
2
5
Производные дитиофосфата цинка, у которых все группы от R до R являются отличными друг от друга, могут быть использованы индивидуально или в смеси с производными дитиофосфата цинка, у которых все группы от R до R являются идентичными.
Предпочтительно данный или каждый дитиофосфат цинка, использующийся в настоящем изобретении, представляет собой диалкилдитиофосфат цинка.
Примеры подходящих для использования дитиофосфатов цинка, которые являются коммерчески доступными, включают соответствующие соединения, доступные в компании Lubrizol Corporation под торговыми обозначениями «Lz 1097» и «Lz 1395», соответствующие соединения, доступные в компании Chevron Oronite под торговыми обозначениями «OLOA 267» и «OLOA 269R», и соответствующее соединение, доступное в компании Afton Chemical под торговым обозначением «HITEC 7197»; дитиофосфаты цинка, такие как соответствующие соединения, доступные в компании Lubrizol Corporation под торговыми обозначениями «Lz 677A», «Lz 1095» и «Lz 1371», соответствующее соединение, доступное в компании Chevron Oronite под торговым обозначением «OLOA 262», и соответствующее соединение, доступное в компании Afton Chemical под торговым обозначением «HITEC 7169»; и дитиофосфаты цинка, такие как соответствующие соединения, доступные в компании Lubrizol Corporation под торговыми обозначениями «Lz 1370» и «Lz 1373», и соответствующее соединение, доступное в компании Chevron Oronite под торговым обозначением «OLOA 260».
Композиция смазочного масла в настоящем документе в общем случае может содержать дитиофосфат цинка в количестве в диапазоне от 0,4 до 1,2 % (масс.) при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Примеры таких молибденсодержащих соединений удобно могут включать дитиокарбаматы молибдена, трехъядерные соединения молибдена, например, соответствующие описанию изобретения в публикации WO1998026030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Борсодержащие соединения, которые удобно могут быть использованы, включают сложные эфиры борной кислоты, боратированные жирные амины, боратированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смешанных щелочных металлов или щелочноземельных металлов) и боратированные сверхосновные соли металлов.
Типичные моющие средства, которые могут быть использованы в смазывающей композиции в настоящем документе, включают одно или несколько салицилатных и/или фенолятных и/или сульфонатных моющих средств.
Однако, поскольку металлические органические и неорганические основные соли, которые используют в качестве моющих средств, могут вносить свой вклад в уровень содержания сульфатной золы в композиции смазочного масла, в одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения количества таких присадок сводят к минимуму.
Кроме того, в целях сохранения низкого уровня содержания серы предпочтительными являются салицилатные моющие средства.
Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления композиция смазочного масла в настоящем документе может содержать одно или несколько салицилатных моющих средств.
В целях сохранения совокупного уровня содержания сульфатной золы в композиции смазочного масла в настоящем документе соответствующим значению, предпочтительно не большему, чем 2,0 % (масс.), более предпочтительно значению, не большему, чем 1,0 % (масс.), а наиболее предпочтительно значению, не большему, чем 0,8 % (масс.), при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла, упомянутые моющие средства предпочтительно используют в количествах в диапазоне от 0,05 до 20,0 % (масс.), более предпочтительно от 1,0 до 10,0 % (масс.), а наиболее предпочтительно в диапазоне от 2,0 до 5,0 % (масс.), при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Кроме того, предпочитается, чтобы упомянутые моющие средства независимо характеризовались бы значением ОЩЧ (общего щелочного числа) в диапазоне от 10 до 500 мг КОН/г, более предпочтительно в диапазоне от 30 до 350 мг КОН/г, а наиболее предпочтительно в диапазоне от 50 до 300 мг КОН/г, согласно измерению в соответствии с документом ISO 3771.
Композиции смазочных масел в настоящем документе могут дополнительно содержать беззольный диспергатор, который предпочтительно подмешивают в количестве в диапазоне от 5 до 15 % (масс.) при расчете на совокупную массу композиции смазочного масла.
Примеры беззольных диспергаторов, которые могут быть использованы, включают полиалкенилсукцинимиды и сложные эфиры полиалкенилянтарной кислоты, раскрытые в японских патентах №№ 1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. Предпочтительные диспергаторы включают боратированные сукцинимиды.
Примеры присадок, улучшающих индекс вязкости, которые удобно могут быть использованы в смазывающей композиции в настоящем документе, включают стирол-бутадиеновые звездообразные сополимеры, стирол-изопреновые звездообразные сополимеры и полиметакрилатный сополимер и этилен-пропиленовые сополимеры (также известные под наименованием олефиновых сополимеров), относящиеся к кристаллическому и некристаллическому типам. В смазывающей композиции в настоящем документе могут быть использованы присадки, улучшающие индекс вязкости диспергатора. Однако предпочтительно композиция в настоящем документе содержит менее, чем 1,0 % (масс.), предпочтительно менее, чем 0,5 % (масс.), концентрата присадки, улучшающей индекс вязкости, (то есть, улучшителя индекса вязкости плюс «масляная основа» или «разжижитель») при расчете на совокупную массу композиции. Наиболее предпочтительно композиция свободна от концентрата присадки, улучшающей индекс вязкости. Термин «модификатор вязкости» в соответствии с использованием ниже в настоящем документе обозначает то же самое, что и вышеупомянутый термин «концентрат присадки, улучшающей индекс вязкости».
Предпочтительно композиция содержит, по меньшей мере, 0,1 % (масс.) депрессорной присадки. В рамках одного примера в качестве эффективных депрессорных присадок удобно могут быть использованы алкилированные нафталиновые и фенольные полимеры, полиметакрилаты, сополимерные сложные эфиры малеинат/фумарат. Предпочтительно используют не более, чем 0,3 % (масс.) депрессорной присадки.
Кроме того, в смазывающей композиции в настоящем документе в качестве ингибиторов коррозии удобно могут быть использованы соединения, такие как алкенилянтарная кислота или ее сложноэфирные производные, соединения на бензотриазольной основе и соединения на тиодиазольной основе.
В смазывающей композиции в настоящем документе в качестве противопенообразователей удобно могут быть использованы соединения, такие как полисилоксаны, диметилполициклогексан и полиакрилаты.
Соединения, которые удобно могут быть использованы в смазывающей композиции в настоящем документе в качестве присадок, обеспечивающих фиксацию уплотнителя или совместимость уплотнителя, включают, например, коммерчески доступные ароматические сложные эфиры.
Вышеупомянутые присадки обычно присутствуют в количестве в диапазоне от 0,01 до 35,0 % (масс.) при расчете на совокупную массу смазывающей композиции, предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,05 до 25,0 % (масс.), более предпочтительно от 1,0 до 20,0 % (масс.), при расчете на совокупную массу смазывающей композиции.
Предпочтительно композиция содержит, по меньшей мере, 9,0 % (масс.), предпочтительно, по меньшей мере, 10,0 % (масс.), более предпочтительно, по меньшей мере, 11,0 % (масс.), пакета присадок, содержащего противоизносную присадку, металлсодержащее моющее средство, беззольный диспергатор и антиоксидант.
Смазывающие композиции в настоящем документе предпочтительно представляют собой моторные масла, предназначенные для использования в картере двигателя. Моторное масло может включать моторное масло для дизельного двигателя большой мощности, моторное масло для двигателя легкового автомобиля, а также и другие типы моторных масел, такие как масла для мотоциклов и масла для судовых двигателей.
Смазывающие композиции в настоящем документе могут представлять собой так называемые рецептуры «низкого уровня СЗФС» (СЗФС = сульфатная зола, фосфор и сера), «среднего уровня СЗФС» или «обычного уровня СЗФС».
В случае моторных масел в виде моторного масла для легкового автомобиля (ММЛА) вышеупомянутые диапазоны означают:
- уровень содержания сульфатной золы (в соответствии с документом ASTM D 874), соответственно, вплоть до 0,5 % (масс.), вплоть до 0,8 % (масс.) и вплоть до 1,5 % (масс.);
- уровень содержания фосфора (в соответствии с документом ASTM D 5185), соответственно, вплоть до 0,05 % (масс.), вплоть до 0,08 % (масс.) и обычно вплоть до 0,1 % (масс.); и
- уровень содержания серы (в соответствии с документом ASTM D 5185), соответственно, вплоть до 0,2 % (масс.), вплоть до 0,3 % (масс.) и обычно вплоть до 0,5 % (масс.).
В случае моторных масел для дизельного двигателя большой мощности вышеупомянутые диапазоны означают:
- уровень содержания сульфатной золы (в соответствии с документом ASTM D 874), соответственно, вплоть до 1 % (масс.), вплоть до 1 % (масс.) и вплоть до 2 % (масс.);
- уровень содержания фосфора (в соответствии с документом ASTM D 5185), соответственно, вплоть до 0,08 % (масс.) (низкий уровень СЗФС) и вплоть до 0,12 % (масс.) (средний уровень СЗФС); и
- уровень содержания серы (в соответствии с документом ASTM D 5185), соответственно, вплоть до 0,3 % (масс.) (низкий уровень СЗФС) и вплоть до 0,4 % (масс.) (средний уровень СЗФС).
Смазывающие композиции настоящего изобретения удобно могут быть получены при использовании обычных методик составления рецептуры в результате подмешивания к базовому маслу беззольного модификатора трения и других компонентов присадок/пакета присадок при температуре, составляющей, например, приблизительно 60°С.
Как это к удивлению было обнаружено, смазывающая композиция, описанная в настоящем документе, обеспечивает получение пониженного износа в присутствии нагара, предпочтительно при уровне нагара в диапазоне от 1 % (масс.) до 5 % (масс.) при расчете на массу смазывающей композиции.
Настоящее изобретение описывается ниже при обращении к следующим далее примерам, которые не предполагают ограничения объема настоящего изобретения каким-либо образом.
Пример 1 и сравнительный пример 1
Сравнительный пример 1 представлял собой моторное масло для дизельного двигателя большой мощности, характеризующееся рецептурой, продемонстрированной в таблице 1. Упомянутые рецептуры изготавливали в результате смешивания друг с другом различных компонентов при использовании обычных методик смешивания.
Пример 1 представляет собой то же самое, что и сравнительный пример 1, но при проведении дополнительной обработки при использовании 1 % (масс.) продукта «Additin M10229». Продукт Additin M10229 представляет собой беззольный модификатор трения, коммерчески доступный в компании RheinChemie.
Таблица 1
% (масс.)
СЖТ4 <sup>1</sup>
62
СЖТ8 <sup>2</sup>
19,77
Oloa 4413 <sup>3</sup>
0,5
Депрессорная присадка
2,5
Infineum SV 151 <sup>4</sup>
0,5
Пакет присадок <sup>5</sup>
14,73
2
1. СЖТ4 представляет собой произведенное при использовании способа Фишера-Тропша базовое масло, характеризующееся кинематической вязкостью при 100°С (ASTM D445), составляющей приблизительно 4 сСт (мм/сек). Данное базовое масло СЖТ4 удобно может быть изготовлено при использовании способа, описанного, например, в публикации W20020070631.
2
2. СЖТ8 представляет собой произведенное при использовании способа Фишера-Тропша базовое масло, характеризующееся кинематической вязкостью при 100°С (ASTM D445), составляющей приблизительно 8 сСт (мм/сек). Данное базовое масло СЖТ8 удобно может быть изготовлено при использовании способа, описанного, например, в публикации W2002070631.
3. Антикоррозионная присадка, коммерчески доступная в компании Chevron-Oronite.
4. Улучшитель индекса вязкости, коммерчески доступный в компании Infineum.
5. Пакет присадок HDDEO, содержащий салицилатное моющее средство, высокомолекулярный диспергатор, ZDTP, аминовый антиоксидант и фенольный антиоксидант.
Испытание на износ и трение при использовании машины SRV
Для сравнительного примера 1 и примера 1 проводили испытание на износ при использовании платформы для испытаний на трение и износ Optimol SRV-4. Для испытаний использовали геометрию «цилиндр на плоскости» при использовании образцов для испытаний, приобретенных в компании Optimol. Цилиндр из закаленной стали имел размеры 11 х 15 мм (диаметр х длина). Разработанный по специальному заказу держатель кюветы для образца изготавливали при обеспечении соответствия размерам стальных дисков (6,9 х 22 мм). Кювета для образца удерживает приблизительно 2 мл масла и обеспечивает проведение в машине SRV испытания для смазки увеличенной продолжительности при полном погружении в масляную ванну. Специальная компоновка в отношении пазов центровочных пальцев делала возможным расположение кюветы на 5 мм либо слева, либо справа в камере для образца машины SRV (в дополнение к центральному расположению). Это делало возможным проведение вплоть до трех независимых испытаний (ход 3 мм) на каждой стороне диска. Дисковые образцы были либо из стали, либо из стали с нанесенным алмазоподобным покрытием; цилиндр всегда имел стальную поверхность. Два образца для испытаний (например, цилиндр и диск) устанавливали в камере для испытаний и сдавливали друг с другом при использовании указанного нормального усилия. Верхний образец осциллирует на нижнем образце. Частоту, ход, нагрузку при испытании, температуру при испытании и продолжительность испытания задают предварительно; силу трения непрерывно измеряют. В течение всей продолжительности испытания автоматически рассчитывают и регистрируют коэффициент трения. Объем износа измеряют и регистрируют или во время и/или после испытания.
Во время испытания для сравнительного примера 1 и примера 1 присутствовало 4,76 % (масс.) нагара при расчете на массу совокупной смазывающей композиции.
При испытаниях для сравнительного примера 1 и примера 1 использовали следующие далее условия проведения испытаний:
Нагрузка:
200 н
Ход:
3 мм
Продолжительность:
3 часа
Температура:
130°С
Результаты измерений коэффициента трения и объема износа для сравнительного примера 1 и примера 1 продемонстрированы в приведенной ниже таблице 2.
Таблица 2
Сравнительный пример 1
Пример 1
Коэффициент трения
0,158
0,115
Объем износа (мкм<sup>3</sup>)
49519
14632
Примеры 2-6 и сравнительные примеры 1-3
Осуществили еще один набор экспериментов для демонстрации воздействия добавления различных количеств продукта Additin M10229 к моторному маслу для дизельного двигателя большой мощности в присутствии и в отсутствие нагара.
Рецептуры, которые подвергали испытаниям, в своей основе имеют сравнительный пример 1 при проведении дополнительной обработки при использовании различных количеств технического углерода (для моделирования присутствия нагара) и различных количеств продукта Additin M10229, как это продемонстрировано в приведенной ниже таблице 3.
Объем износа для каждой из рецептур, представленных в таблице 3, измеряли при использовании того же самого метода испытаний, что использовавшийся выше для примера 1 и сравнительного примера 1.
Результаты измерения объема износа продемонстрированы в приведенной ниже таблице 3.
Таблица 3
% (масс.) технического углерода
% (масс.) продукта Additin M10229
Объем износа (мкм<sup>3</sup>)
Сравнительный пример 2
2,38
0
24658
Сравнительный пример 3
4,76
0
49519
Пример 2
2,38
1
6471
Пример 3
4,76
1
14632
Сравнительный пример 1
0
0
2475
Пример 4
0
0,1
742
Пример 5
0
0,5
141
Пример 6
0
1
86
Обсуждение
Как это демонстрирует таблица 2, добавление 1 % (масс.) продукта Additin M10229 к смазывающей композиции приводит к уменьшению как коэффициента трения, так и объема износа. Продукт Additin M10229 на рынке представляют в качестве органического модификатора трения, так что дополнительное понижение износа является значительным и неожиданным.
Поскольку продукт Additin M10229 не содержит фосфора, он может быть использован в дополнение к противоизносной присадке на основе соединения ZDTP.
Как это демонстрирует таблица 3, добавление различных концентраций продукта Additin M10229 к смазывающей композиции приводит к уменьшению объема износа. Данный благоприятный результат наблюдается в присутствии и в отсутствие нагара (технического углерода).