ПРИМЕНЕНИЕ СМАЗОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ
USING LUBRICANT COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к применению смазочного масла, в частности, его применению в двигателях внутреннего сгорания.
В WO 2007/128740 раскрыто применение солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) с целью снижения отложений в двигателе внутреннего сгорания.
В настоящем изобретении неожиданным образом было обнаружено, что солевые производные амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) не только препятствуют загрязнению двигателей внутреннего сгорания, обладают эффективной чистящей способностью, уменьшая такие отложения как шлам и лак, обладают исключительно эффективной способностью уменьшать трение и противоизносными свойствами, но обеспечивают также повышенную чистоту поршней.
Соответственным образом, настоящее изобретение предлагает смазочную композицию, содержащую:
- базовое масло и
- одно или более солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот), имеющих формулу (III):
+
q-
в которой Y обозначает водород или необязательно замещенную гидрокарбильную группу; А обозначает двухвалентную необязательно замещенную гидрокарбильную группу; п лежит в пределах от 1 до 100, преимущественно от 1 до 10, m от 1 до 4, q от 1 до 4 и p есть целое число при условии, что pq=m; Z обозначает необязательно замещенную двухвалентную мостиковую группу, соединенную с карбонильной группой через атом азота; R обозначает аммониевую группу; и X обозначает анион;
для повышения чистоты поршней, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания, в частности тестируемых согласно TU5 (СЕС L-88-T02) и/или ASTM D6984.
В связи со сказанным следует пояснить, что отложения шлама и лака (нагара), с одной стороны, и отложения на поршне, с другой стороны, химически различны и образуются в результате разных процессов.
Как указано в упомянутом выше WO 2007/128740 (см., в частности, стр.2, строки 12-23), отложения шлама и лака образуются в результате сложных взаимодействий компонентов композиции смазочного масла с загрязнителями в различных условиях работы двигателей. В низкотемпературных рабочих условиях, таких как при коротких автомобильных поездках, композиция смазочного масла не нагревается в достаточной степени, чтобы произошло испарение загрязнителей, таких как вода и топливные компоненты. При высоких температурах композиция смазочного масла может окисляться, образуя реакционноспособные группы и при этом густея. Такие условия способствуют реакциям с несгоревшим и частично сгоревшим топливом, водой, сажей, кислотами, проникающими газами и другими загрязнителями, в результате чего образуются шламы и лак.
В отличие от этого отложения на поршне (которые предотвращаются особым образом, согласно настоящему изобретению) представляют собой твердые углеродистые отложения, образующиеся в результате карбонизации смазочного масла и топлива на горячих поверхностях. Эти отложения имеют более низкое содержание углерода, чем сажа, и обычно содержат маслянистый материал и золу. Обычно эти отложения находятся на верхних гранях и днищах поршней, а также в канавках для поршневых колец.
+
В формуле (III) настоящего изобретения R может быть первичной, вторичной, третичной или четвертичной аммониевой группой, но предпочтительно четвертичной аммониевой группой.
В формуле (III) А преимущественно является двухвалентной нормальной или разветвленной гидрокарбильной группой, как это ниже указывается для формул (I) и (II).
Иными словами, А в формуле (III) преимущественно является необязательно замещенными ароматической, алифатической или циклоалифатической нормальной или разветвленной двухвалентной гидрокарбильной группой. Более предпочтительно, А является ариленовой, алкиленовой или алкениленовой группой, в частности ариленовой, алкиленовой или алкениленовой группой, содержащей от 4 до 25 атомов углерода, более предпочтительно от 12 до 20 атомов углерода.
В указанном соединении формулы (III) имеется преимущественно по меньшей мере 4 атома углерода и, более предпочтительно, от 8 до 14 атомов углерода, непосредственно соединяющих карбонильную группу с кислородом гидроксильной группы.
1-4
В соединении формулы (III) возможные заместители в группе А преимущественно выбираются из групп гидрокси, галоген и алкокси, в частности из С-алкокси-групп.
В формуле (III) Y преимущественно является необязательно замещенной гидрокарбильной группой, как это ниже указано для формулы (I).
Иными словами, необязательно замещенной гидрокарбильной группой Y в формуле (III) преимущественно является арил, алкил или алкенил, содержащие до 50 атомов углерода и, более предпочтительно, от 7 до 25 атомов углерода. Например, необязательно замещенную гидрокарбильную группу Y можно с успехом выбрать из гептила, октила, ундецила, лаурила, гептадецила, гептаденила, гептадекадиенила, стеарила, олеила и линолеила.
4
8
Другие примеры указанной необязательно замещенной гидрокарбильной группы Y в формуле (III) настоящей заявки включают С-С-циклоалкилы такие как циклогексил; полициклоалкилы такие как полициклические терпенильные группы, произведенные от природных кислот таких как абиетиновая кислота; арилы такие как фенил; арилалкилы такие как бензил; и полиарилы такие как нафтил, бифенил, стибенил и фенилметилфенил.
В настоящем изобретении необязательно замещенная гидрокарбильная группа Y в формуле (III) может содержать одну или более функциональных групп, таких как карбонил, карбоксил, нитро, гидрокси, галоген, алкокси, амино, предпочтительно третичный амино (т.е. без связей N-H), окси, циано, сульфонил и сульфоксил. Большей частью отличных от водорода атомов в замещенных гидрокарбильных группах являются атомы углерода, в то время как гетероатомы (например, кислород, азот и сера) обычно составляют лишь небольшую часть (примерно 33% или менее) от общего числа присутствующих неводородных атомов.
2
Специалистам ясно, что такие функциональные группы как гидрокси, галоген, алкокси, нитро и циано в замещенной гидрокарбильной группе Y должны заменять один из атомов водорода в гидрокарбиле, в то время как такие функциональные группы как карбонил, карбоксил, третичная амино (-N-), окси, сульфонил и сульфоксил в замещенной гидрокарбильной группе должны заменять в гидрокарбиле группу -СН- или -СН-.
1-4
Более предпочтительно, когда гидрокарбильная группа Y в формуле (III) является незамещенной или замещенной группой, выбранной из гидрокси-, галоген- или алкокси-группы, еще более предпочтительно С-алкокси-группой.
Наиболее предпочтительно, чтобы необязательно замещенная гидрокарбильная группа Y в формуле (III) была стеарильной группой, 12-гидроксистеарильной группой, олеильной группой или 12-гидроксиолеильной группой и имела своим источником природное масло, например была получена из жирной кислоты талового масла.
В формуле (III), Z преимущественно обозначает необязательно замещенную двухвалентную мостиковую группу, представленную формулой
1
где R обозначает водород или гидрокарбильную группу, а В обозначает необязательно замещенную алкиленовую группу.
1
Примеры гидрокарбильных групп, которые может представлять R, включают метил, этил, н-пропил, н-бутил и октадецил. Примеры необязательно замещенных алкиленовых групп, которые может представлять В, включают этилен, триметилен, тетраметилен и гексаметилен.
2
2
2
3
2
2
2
3
Примеры предпочтительных остатков Z в формуле (III) включают -NHCHCH-, -NHCHC(CH)CH- и -NH(CH)-.
+
Предпочтительно, чтобы R мог быть представлен формулой (V):
2
3
4
в которой R, R и R могут быть выбраны из водорода и алкильных групп, например метила.
q-
Анион X соединения формулы (III) преимущественно является серусодержащим анионом. Более предпочтителен выбор этого аниона из сульфат- и сульфонат-анионов.
Одно или более солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) могут быть получены реакцией амина и поли(гидроксикарбоновой кислоты) формулы (I)
в которой Y обозначает водород или необязательно замещенную гидрокарбильную группу, А обозначает двухвалентную необязательно замещенную гидрокарбильную группу и п лежит в пределах от 1 до 100, преимущественно от 1 до 10, с кислотой или кватернизующим агентом.
В соответствии с представлениями заявки, выражение «гидрокарбил» подразумевает радикал, образованный удалением одного или более атомов водорода от атома углерода углеводорода (не обязательно от одних и тех же атомов углерода в случае удаления более одного атома водорода).
Гидрокарбильные группы могут быть ароматическими, алифатическими, ациклическими или циклическими группами. Предпочтительными гидрокарбильными группами являются арил, циклоалкил, алкил или алкенил, которые могут быть нормальными или разветвленными группами. К числу типичных гидрокарбильных групп относятся фенил, нафтил, метил, этил, бутил, пентил, метилпентил, гексенил, диметилгексил, октенил, циклооктенил, метилциклооктенил, диметилциклооктенил, этилгексил, октил, изооктил, додецил, гексадеценил, эйкозил, гексакозил, триаконтил и фенилэтил.
Выражение «необязательно замещенный гидрокарбил» используется в настоящем изобретении для обозначения гидрокарбильных групп, возможно содержащих одну или более «инертных» функциональных групп, содержащих гетероатом. Под «инертными» подразумевается, что функциональные группы не взаимодействуют в какой бы то ни было заметной степени с функцией соединения.
Необязательно замещенной гидрокарбильной группой Y в формуле (I) в заявке преимущественно является арил, алкил или алкенил, содержащие до 50 атомов углерода, более предпочтительно от 7 до 25 атомов углерода. Например, подходящая необязательно замещенная гидрокарбильная группа Y может быть выбрана из гептила, октила, ундецила, лаурила, гептадецила, гептаденила, гептадекадиенила, стеарила, олеила и линолеила.
4-8
Другие примеры указанной замещенной гидрокарбильной группы Y в формуле (I) в заявке включают С-циклоалкилы такие как циклогексил; полициклоалкилы такие как полициклические терпенильные группы, произведенные из природных кислот таких как абиетиновая кислота; арилы такие как фенил; арилалкилы такие как бензил; и полиарилы такие как нафтил, бифенил, стибенил и фенилметилфенил.
Необязательно замещенная гидрокарбильная группа Y в настоящем изобретении может содержать одну или более функциональных групп, таких как карбонил, карбоксил, нитро, гидрокси, галоген, алкокси, третичную аминогруппу (без связей N-H), окси, циано, сульфонил и сульфоксил. Большей частью отличных от водорода атомов в замещенных гидрокарбильных группах в основном являются атомы углерода, в то время как гетероатомы (например, кислород, азот и сера) обычно составляют лишь небольшую часть (примерно 33% или менее) от общего числа присутствующих неводородных атомов.
2
Специалистам не сложно уяснить, что такие функциональные группы как гидрокси, галоген, алкокси, нитро и циано в замещенной гидрокарбильной группе Y должны заменять один из атомов водорода в гидрокарбиле, в то время как такие функциональные группы как карбонил, карбоксил, третичная аминогруппе (-N-), окси, сульфонил и сульфоксил в замещенной гидрокарбильной группе должны заменять группу -СН- или -СН- в гидрокарбиле.
1-4
Более предпочтительно, когда гидрокарбильная группа Y в формуле (I) является незамещенной или замещенной группой, выбранной из гидрокси-, галоген- или алкокси-группы, еще более предпочтительно С-алкокси-группы.
Наиболее предпочтительно, чтобы необязательно замещенная гидрокарбильная группа Y в формуле (III) была стеарильной группой, 12-гидроксистеарильной группой, олеильной группой или 12-гидроксиолеильной группой и имела своим источником природное масло, например была получена из жирной кислоты талового масла.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления одним или более солевыми производными амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) являются серусодержащие солевые производные амидов поли(гидроксикарбоновых кислот).
Более предпочтительно, когда указанные одно или более солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) имеют содержание серы в пределах от 0,1 до 2,0 вес % и, еще более предпочтительно, в пределах от 0,6 до 1,2 вес % серы (измерение согласно ICP-AES) в расчете на общий вес указанных солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот).
Получение поли(гидроксикарбоновой кислоты) и ее амида или других производных известно и описано, например, в ЕР 0164817, WO 95/17473, WO 96/07689, US 5536445, GB 2001083, GB 1342746, GB 1373 660, US 5000792 и US 4349389.
Получение поли(гидроксикарбоновых кислот) формулы (I) может быть выполнено с помощью внутренней эстерификации одной или более кислот формулы (II):
в которой А обозначает двухвалентную необязательно замещенную гидрокарбильную группу, возможно в присутствии катализатора, с помощью хорошо известных методов. Такие методы описаны, например, в US 3996059, GB 1373660 и GB 1342746.
Обрывателем цепи при указанной внутренней эстерификации может быть не-гидроксикарбоновая кислота.
Гидроксильная группа в гидроксикарбоновой кислоте и карбоксильная группа в гидроксикарбоновой кислоте или не-гидроксикарбоновой кислоте могут быть по своему типу первичными, вторичными или третичными.
Внутренняя эстерификация гидроксикарбоновой кислоты и не-гидроксикарбоновой кислоты в качестве обрывателя цепи может проводиться путем нагрева исходных материалов, возможно в подходящем углеводородном растворителе, таком как толуол или ксилол, с азеотропной отгонкой образующейся воды. Реакцию можно вести при температуре до 250°С и обычно при температуре кипения растворителя.
В тех случаях, когда гидроксильная группа в гидроксикарбоновой кислоте является вторичной или третичной, применяемая температура не должна быть такой высокой, чтобы привести к дегидратации молекулы кислоты.
С целью повышения скорости реакции при данной температуре, либо снижения необходимой для данной скорости температуры могут добавляться катализаторы, способствующие внутренней эстерификации, такие как п-толуолсульфокислота, ацетат цинка, нафтенат циркония или тетрабутилтитанат.
В соединениях формул (I) и (II) А преимущественно обозначает необязательно замещенную ароматическую, алифатическую или циклоалифатическую нормальную или разветвленную двухвалентную гидрокарбильную группу. Предпочтительно А является ариленовой, алкиленовой или алкениленовой группой, в частности ариленовой, алкиленовой или алкениленовой группой, содержащей от 4 до 25 атомов углерода и, более предпочтительно, от 12 до 20 атомов углерода.
Предпочтительно, чтобы в указанных соединениях формул (I) и (II) по меньшей мере 4 атома углерода и, более предпочтительно, от 8 до 14 атомов углерода непосредственно соединяли между собой карбонильную группу и кислородный атом гидроксильной группы.
1-4
В соединениях формул (I) и (II) возможные заместители в группе А выбирают преимущественно из групп гидрокси, галогена и алкокси, более предпочтительно из С-алкокси-групп.
Гидроксильной группой в гидроксикарбоновых кислотах формулы (II) преимущественно является вторичная гидроксильная группа. Примерами подходящих гидроксикарбоновых кислот являются 9-гидроксистеариновая кислота, 10-гидроксистеариновая кислота, 12-гидроксистеариновая кислота, 12-гидрокси-9-олеиновая кислота (рицинолевая кислота), 6-гидроксикапроновая кислота, из которых предпочтительна 12-гидроксистеариновая кислота. Коммерческая 12-гидроксистеариновая кислота (гидрогенизированная жирная кислота касторового масла) обычно содержит в качестве примесей до 15 вес % стеариновой кислоты и других не-гидроксикарбоновых кислот и вполне может использоваться без дополнительного смешения для получения полимера с молекулярным весом примерно 1000-2000.
В тех случаях, когда не-гидроксикарбоновая кислота вводится в реакцию отдельно, пропорция, которая требуется для получения полимера или олигомера с данным молекулярным весом, может быть определена либо с помощью простого эксперимента, либо с помощью произведенного специалистом расчета.
Группой (-O-А-СО-) в соединениях формул (I) и (II) преимущественно является 12-оксистеарильная группа, 12-оксиолеильная группа или 6-оксикаприльная группа.
Предпочтительные поли(гидроксикарбоновые кислоты) формулы (I) для реакции с амином включают в себя поли(гидроксистеариновую кислоту) и поли(гидроксиолеиновую кислоту).
Амины, которые реагируют с поли(гидроксикарбоновыми кислотами) формулы (I) с образованием в качестве промежуточных продуктов амидов поли(гидроксикарбоновых кислот), включают в себя амины, определенные в WO 97/41092.
В частности, различные амины и их получение описаны в US 3275554, US 3438757, US 3454555, US 3565804, US 3755433 и US 3822209.
Аминным реагентом преимущественно является диамин, триамин или полиамин.
Предпочтительными аминными реагентами являются диамины, выбираемые из этилендиамина, N,N-диметил-1,3-диаминопропана, а триамины и полиамины выбирают из диэтилентриамина, триэтилентетрамина, тетраэтиленпентамина, пентаэтиленгексамина и трис(2-аминоэтил)амина.
Реакция амидирования между аминным реагентом и поли(гидроксистеариновой кислотой) формулы (I) может проводиться в соответствии с известными специалистам методами путем нагрева поли(гидроксистеариновых кислот) с аминным реагентом, возможно в подходящем углеводородном растворителе, таком как толуол или ксилол, с азеотропной отгонкой образующейся воды. Указанную реакцию можно проводить в присутствии катализатора, такого как п-толуолсульфокислота, ацетат цинка, нафтенат циркония или тетрабутилтитанат.
Амид поли(гидроксистеариновой кислоты), получаемый в качестве промежуточного продукта реакцией амина с поли(гидроксикарбоновой кислотой) формулы (I), может вводиться в реакцию с кислотой или кватернизующим агентом согласно хорошо известным методам, в результате чего образуется солевое производное.
Кислоты, которые могут быть использованы для образования солевого производного, могут выбираться из органических и неорганических кислот. Названными кислотами преимущественно являются серусодержащие органические или неорганические кислоты. Эти кислоты преимущественно выбирают из серной кислоты, метансульфоновой кислоты и бензолсульфокислоты.
Кватернизующие агенты, которые могут быть использованы для образования солевого производного, могут выбираться из диметилсерной кислоты, диалкилсульфатов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода, алкилгалогенида, такого как метилхлорид и метилбромид, и арилгалогенида такого как бензилхлорид.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления кватернизующим агентом является серусодержащий кватернизующий агент, в частности диметилсерная кислота или диалкилсульфат, имеющий от 1 до 4 атомов углерода.
Кватернизация представляет собой хорошо известный в технике метод. Например, кватернизация с помощью диметилсульфата описана в US 3996059, US 4349389 и GB 1373660.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в смазочной композиции настоящего изобретения присутствуют одно или более солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) в количестве от 0,1 до 10,0 вес %, более предпочтительно в количестве от 0,1 до 5,0 вес % и, наиболее предпочтительно, в количестве 0,2 до 4,0 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
Солевые производные амидов поли(гидроксикарбоновых кислот), которые являются предпочтительными в настоящем изобретении - это те производные, которые имеют значение TBN (общее щелочное число) ниже 10 мг КОН/г, измеренное согласно ASTM D 4739. Более предпочтительно, производные амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) имеют значение TBN ниже 5 мг КОН/г и, наиболее предпочтительно, 2 мг КОН/г или ниже (согласно ASTM D 4739).
Примеры имеющихся в продаже солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) включают производное, поставляемое фирмой Lubrizol под названием "SOLSPERSE 17000" (продукт реакции поли(12-гидроксистеариновой кислоты) с N,N-диметил-1,3-диаминопропаном и диметилсульфатом), а также производные, поставляемые Shanghai Sanzheng Polymer Company под названиями "СН-5" и "СН-7"
В смазочной композиции настоящего изобретения содержатся одна или более противоизносных присадок в количестве от 0,01 до 10,0 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
Предпочтительно, чтобы одна или более присутствующих в смазочной композиции противоизносных присадок могли содержать дитиофосфаты цинка. Дитиофосфат цинка, или каждый из дитиофосфатов цинка могут быть выбраны из диалкил-, диарил- и алкиларилдитиофосфатов цинка.
В отношении предпочтительных дитиофосфатов цинка см. WO 2007/128740 (стр.15, строка 19 - стр.16, строка 17), содержание которого включено в настоящую заявку в качестве специально ссылочного материала.
Смазочная композиция согласно настоящему изобретению преимущественно содержит от 0,01 до 10,0 вес % дитиофосфатов цинка в расчете на общий вес смазочной композиции.
В смазочной композиции настоящего изобретения могут с успехом использоваться дополнительные или альтернативные противоизносные присадки.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, смазочная композиция дополнительно содержит один или более детергентов, в частности один или более салицилатных, фенолятных или сульфонатных детергентов.
Указанные детергенты преимущественно выбираются из детергентов на основе салицилатов, фенолятов или сульфонатов щелочных или щелочноземельных металлов. Особенно предпочтительны салицилаты, феноляты и сульфонаты кальция и магния.
Указанные детергенты преимущественно используют в количествах от 0,05 до 12,5 вес %, более предпочтительно от 1,0 до 9,0 вес % и, наиболее предпочтительно, от 2,0 до 5,0 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
Особых ограничений, касающихся используемого в настоящем изобретении базового масла, не существует и могут быть с успехом использованы различные традиционные известные минеральные масла и синтетические масла.
Допустимо, чтобы используемое в настоящем изобретении базовое масло могло содержать и смеси одного или более минеральных масел и/или одного или более синтетических масел.
В число минеральных масел входят жидкие нефтяные масла и подвергнутые растворительной или кислотной обработке минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафиново-нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены с помощью процессов гидроочистки и/или депарафинизации.
Нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости (ИВ) (обычно 40-80) и низкую точку застывания. Такие базовые масла получают из богатого нафтенами сырья с низким содержанием парафинов и используют главным образом в смазочных материалах, для которых важны цвет и цветостабильность, а ИВ и стойкость к окислению имеют вторичное значение.
Парафиновые базовые масла имеют более высокий ИВ (обычно >95) и высокую точку застывания. Такие базовые масла получают из богатого парафинами сырья и используют в смазочных материалах, для которых важны ИВ и стойкость к окислению.
В качестве базового масла в смазочной композиции настоящего изобретения вполне могут быть использованы базовые масла на основе процесса Фишера-Тропша, например базовые масла на основе процесса Фишера-Тропша, раскрытые в ЕР 0776959, ЕР 0668342, WO 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.
Синтетические процессы позволяют создавать молекулы из более простых веществ или модифицировать их структуры с целью придания им требуемых определенного рода свойств.
В число синтетических масел входят углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (РАО), эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов и депарафинизированный парафинистый рафинат.Могут с успехом использоваться синтетические углеводородные базовые масла, поставляемые группой Shell под названием XHVI (торговая марка).
Базовое масло преимущественно состоит из минеральных масел и/или синтетических масел, которые содержат более 80 вес % насыщенных углеводородов, предпочтительно более 90 вес % (измерение в соответствии с ASTM D2007).
Еще более предпочтительно, чтобы базовое масло содержало менее 1,0 вес % и, еще лучше, менее 0,1 вес % серы в расчете на элементную серу (измерено в соответствии с ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120).
Индекс вязкости базового масла преимущественно выше 80 и, более предпочтительно, выше 120 (измерен в соответствии с ASTM D2270).
Общее количество вводимого в смазочную композицию настоящего изобретения базового масла преимущественно лежит 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 смазочной композиции.
Смазочная композиция имеет кинематическую вязкость преимущественно 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.
Смазочная композиция настоящего изобретения может кроме того содержать дополнительные добавки, такие как антиоксиданты, диспергенты, модификаторы вязкости, присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессанты, ингибиторы коррозии, противовспенивающие агенты, агенты для фиксации уплотнений и агенты совместимости с уплотнениями.
Пригодные для использования антиоксиданты включают в себя агенты, выбираемые из группы аминных антиоксидантов и/или фенольных антиоксидантов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления указанные антиоксиданты содержатся в количествах от 0,1 до 5,0 вес %, более предпочтительно в количествах от 0,3 до 3,0 вес % и, наиболее предпочтительно, в количествах от 0,5 до 1,5 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
В отношении примеров предпочтительных аминных и фенольных антиоксидантов см. WO 2007/128740 (стр.19, строка 18 до стр.21, строка 21), содержание которого включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Смазочные композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать беззольный диспергент, который добавляется преимущественно в количестве от 5 до 15 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
Примеры пригодных для использования беззольных диспергентов включают полиалкенил-сукцинимиды и эфиры полиалкенил-янтарной кислоты, раскрытые в японских выложенных патентных заявках JP 53-050291 A, JP 56-120679 A, JP 53-056610 А и JP 58-171488 А. Предпочтительные диспергенты включают борированные сукцинимиды.
Примеры присадок, улучшающих индекс вязкости, которые могут приемлемым образом использоваться в смазочной композиции настоящего изобретения, включают стирол-бутадиеновые сополимеры, стирол-изопреновые звездчатые сополимеры, полиметакрилатный сополимер и этилен-пропиленовые сополимеры. В смазочной композиции настоящего изобретения могут быть использованы улучшающие индекс вязкости присадки с диспергирующим действием.
Такие улучшающие индекс вязкости присадки могут с успехом использоваться в количестве от 1 до 20 вес % в расчете на общий вес смазочной композиции.
В качестве эффективных депрессантов в смазочных композициях настоящего изобретения могут с успехом использоваться полиметакрилаты.
Далее, в качестве ингибиторов коррозии в смазочной композиции настоящего изобретения могут с успехом использоваться такие соединения как алкенилянтарная кислота или ее сложноэфирные производные, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе тиодиазола.
В качестве противовспенивающих агентов в смазочной композиции настоящего изобретения могут с успехом использоваться такие соединения как полисилоксаны, диметил-полициклогексан и полиакрилаты.
Соединения, которые могут успешно использоваться в смазочной композиции настоящего изобретения в качестве агентов для фиксации уплотнений и агентов совместимости с уплотнениями, включают в себя, например, доступные в продаже ароматические сложные эфиры.
Смазочные композиции настоящего изобретения можно несложно получать путем смешения одного или более солевых производных амидов поли(гидроксикарбоновых кислот) и, возможно, одной или более противоизносных присадок, одного или более детергентов и дополнительных добавок, которые обычно присутствуют в смазочных композициях, например, как описано выше, с минеральным и/или синтетическим базовым маслом.
В другом аспекте настоящего изобретения предлагается способ улучшения характеристик сохранения чистоты поршня, в частности контролируемой в соответствии с TU5 (СЕС L-88-Т02) и/или ASTM D6984, преимущественно в двигателе внутреннего сгорания, который (способ) включает в себя смазывание смазочной композицией согласно настоящему изобретению преимущественно указанного двигателя внутреннего сгорания.
Специалист без труда уяснит для себя, что смазочная композиция может также успешно использоваться в применениях, отличных от двигателя внутреннего сгорания, где характеристики сохранения чистоты поршня играют определенную роль.
Ниже настоящее изобретение описывается на следующих примерах, которые ни в коем случае не имеют целью ограничение настоящего изобретения.
Примеры
Композиции смазочных масел
В таблице 1 показан состав испытанных композиций смазочного масла, где количества компонентов даются в вес %.
Все испытанные композиции были составлены как моторные масла 15W-40 согласно так называемым техническим условиям SAE J300 (пересмотренным в мае 2004). SAE является сокращением от Society of Automotive Engineers (Общество автомобильных инженеров).
В качестве «базового масла» было использовано базовое масло группы I API согласно определениям Американского нефтяного института (API).
Пакетом присадок (один и тот же для обеих композиций) был традиционный пакет присадок, содержащий сульфонатные и фенолятные детергенты, имеющие числа TBN от 30 до 350 мг КОН/г, полиизобутилен-сукцинимидный диспергент, цинк дитиофосфатную противоизносную присадку, депрессант, понижающий температуру застывания, противовспенивающий агент и масло-разбавитель.
Использованное для испытаний производное амида поли(гидроксикарбоновой кислоты) согласно настоящему изобретению было продуктом, приобретенным у Shanghai Sanzheng Polymer Company под торговыми названиями СН-5.
Продукт СН-5 имел значение TBN равное примерно 1,9 мг КОН согласно ASTM D 4739. При этом продукт СН-5 имел серное число равное примерно 0,95 вес % согласно ICP-AES.
Таблица 1
Компонент [вес %]
Пример 1
Сравнительный пример 1
Базовое масло
87,65
90,65
Пакет присадок
9,35
9,35
Добавка СН-5
3,0
-
Итого
100
100
Тест TU5 (СЕС L-88-T02)
Чтобы продемонстрировать улучшенные характеристики сохранения чистоты поршня в соответствии с настоящим изобретением, были проведены измерения согласно тесту Peugeot TU5.
С помощью теста Peugeot TU5 оценивались высокотемпературные отложения, закоксовывание колец и загущение масла в современном двигателе с контролируемым зажиганием. Это испытание имитирует высокоскоростное движение по автостраде европейского типа.
Для этого испытания был использован 1,5-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель Peugeot TU5 JP+L4 с модифицированным масляным картером, установленный на испытательном стенде с динамометром.
Испытание включало в себя шесть 12-часовых двухфазных циклов при общей продолжительности испытания 72 часа. Фаза 1 (11 час 50 мин) проводилась при полностью открытой заслонке, 5600 об/мин, температуре масла и охладителя 150°С. Фаза 2 представляла собой 10-минутный холостой ход.
Поршни оценивали по лаку, углероду и закоксовыванию колец.
Измеренные значения чистоты поршня (добротность) показаны в приведенной ниже таблице 2.
Тест IIIF на последовательность операций переключения (ASTM D6984)
Чтобы продемонстрировать улучшенные характеристики сохранения чистоты поршня настоящего изобретения, были проведены измерения согласно тесту IIIF на последовательность операций переключения.
С помощью теста IIIF на последовательность операций переключения измеряли загущение масла и отложения на поршне в высокотемпературных условиях и получали информацию относительно износа клапанного механизма. Это испытание имитирует высокоскоростной сервис при относительно жестких условиях окружающей среды.
Использовался V-образный шестицилиндровый бензиновый двигатель с впрыском топлива 1996/1997 231 CID (3,800 сс) Series II General Motors.
В этом испытании с использованием не содержащего свинца бензина двигатель подвергался начальной 10-минутной операции установления уровня масла с последующим 15-минутным медленным повышением скорости и нагрузочных условий. После этого двигатель работал в течение 80 час при 100 л.с, 3600 об/мин и температуре масла 155°С с остановками для проверки уровня масла через каждые 10 час.
В конце испытания все шесть поршней были осмотрены с целью оценки отложений и нагара (лака), измерен износ распределительного вала и толкателей, оценена закупорка масляного фильтра, через каждые 10 час производилось сравнение повышения кинематической вязкости (в %) при 40°С по отношению к новой нулевой линии и оценивалось накопление в масле металлов износа (Cu, Pb и Fe).
Измеренные, значения чистоты поршня (добротность) показаны в приведенной ниже таблице 2.
Таблица 2
TU5 (СЕС L-88-T02)
Тест IIIF на последовательностьопераций переключения (ASTM D6984)
Пример 1
9.20
9.76
Сравнительный пример 1
7.90
9.07
Обсуждение
Как следует из таблицы 2, чистота поршня в примере 1 оказалась значительно улучшена по сравнению со сравнительным примером 1.
Полученные результаты показывают, что смазочные композиции, содержащие солевые производные амидов поли(гидроксикарбоновых кислот), не только препятствуют загрязнению двигателя внутреннего сгорания, обладают эффективной чистящей способностью, уменьшая такие отложения как шлам и лак (что уже было показано в WO 2007/128740), но обеспечивают также улучшенную очистку поршней, в частности в соответствии с TU5 (СЕС L-88-T02) и ASTM D6984.