Смазывающая композиция - RU2582677C2

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к смазывающим композициям, особенно к смазывающим композициям, которые применяются в качестве моторного масла для большегрузных дизелей и моторного масла для легковых автомобилей и которое обладает улучшенными моющими свойствами.

Уровень техники

Следует отметить, что, хотя настоящее изобретение объяснено ниже в отношении смазывающих композиций для конкретного применения в качестве моторных масел для большегрузных дизелей (дизельных двигателей тяжелого режима работы) или для легковых автомобилей, настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено указанными маслами. В равной степени настоящее изобретение может быть использовано для смазывающих композиций, предназначенных для других областей применения, таких как гидравлические жидкости и турбинные масла. Из уровня техники известны моторные масла для большегрузных дизелей, в составе которых используются традиционно очищенные базовые масла группы II API. К сожалению, частой проблемой указанных рецептур являются неудовлетворительные моющие характеристики при высокой температуре. Поэтому было бы желательно разработать рецептуру смазывающую композицию особенно для использования в качестве моторного масла для большегрузных дизелей или в качестве моторного масла для легковых автомобилей, которая имеет улучшенные моющие характеристики при высокой температуре и, следовательно, обеспечивает улучшенную чистоту двигателя.

Краткое изложение изобретения

Согласно настоящему изобретению, разработана смазывающая композиция, содержащая смесь базового масла и одну или несколько присадок, где смесь базового масла содержит:

- дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92% и содержащее меньше чем 10 м.д. серы; и

- базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша.

Неожиданно было обнаружено, что смазывающая композиция настоящего изобретения обеспечивает улучшенные моющие характеристики при высокой температуре.

Согласно другому замыслу настоящего изобретения, предусмотрено применение смазывающей композиции, которая описана в изобретении, в качестве моторного масла для большегрузных дизелей или моторного масла для легковых автомобилей.

Согласно дополнительному замыслу настоящего изобретения предусмотрено применение смазывающей композиции, которая описана в изобретении, для обеспечения улучшенных моющих характеристик, особенно при высокой температуре.

Согласно дополнительному замыслу настоящего изобретения предусмотрено применение смазывающей композиции, которая описана в изобретении, для обеспечения улучшенной чистоты двигателя.

Подробное описание изобретения

Первым существенным компонентом смазывающей композиции настоящего изобретения является смесь базового масла. Указанная смесь базового масла содержит дистиллятное нафтеновое базовое масло и базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша.

Нафтеновое базовое масло для использования в смеси базового масла представляет собой дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92 масс.%, предпочтительно больше чем 95 масс.%, и более предпочтительно больше чем 98 масс.%. Кроме того, нафтеновое базовое масло для использования в изобретении содержит меньше чем 10 м.д. серы, предпочтительно меньше чем 5 м.д. серы.

Используемый в изобретении термин "дистиллятное базовое масло" означает базовое масло, которое было обработано на стадии разделения методом высоковакуумной дистилляции, в соответствии с чем фиксируется коэффициент вязкости за счет определения начальной и конечной точки кипения дистиллятной фракции, до или после стадии повышения качества (экстракции или гидроочистки).

Дистиллятное нафтеновое базовое масло, используемое в смеси базового масла, предпочтительно присутствует в концентрации от 5 масс.% до 50 масс.%, более предпочтительно в концентрации от 10 масс.% до 30 масс.%, в расчете на массу смазывающей композиции.

Нафтеновые базовые масла представляют собой дистиллятные базовые масла из нафтеновых вакуумных дистиллятов, полученных с использованием процессов нефтепереработки, исходя из нафтенового минерального нефтяного сырья (типично, минеральное нефтяное сырье, имеющее значение суммарного кислотного числа (TAN; стандарт ASTM D 664) выше 0,5 мг KOH/г, является нафтеновым (высокое TAN), и ниже 0,5 мг KOH/г (низкое TAN) является парафиновым); обычно при получении нафтеновых базовых масел не проводится стадия депарафинизации (в отличие от получения парафиновых базовых масел, для которых необходима стадия депарафинизации). Необязательно, стадия депарафинизации может применяться, если сырая нефть с высоким TAN содержит следы остаточных восков.

Предпочтительно, дистиллятное нафтеновое базовое масло, используемое в смеси базового масла, имеет начальную точку кипения (истинная точка кипения согласно ASTM D 2887) выше 350°C, предпочтительно выше 370°C, более предпочтительно выше 500°C. Кроме того, дистиллятное нафтеновое базовое масло предпочтительно имеет содержание ароматических атомов углерода C_A (согласно стандарту ASTM D 3238) меньше 2 масс.% (для парафинового базового масла C_A обычно больше 2 масс.%).

Предпочтительно, дистиллятное нафтеновое базовое масло, используемое в смеси базового масла, имеет температуру застывания ниже -10°C, предпочтительно ниже -15°C (согласно стандарту ASTM D 5950).

Кроме того, предпочтительно, чтобы дистиллятное нафтеновое базовое масло, используемое в смеси базового масла, имело индекс вязкости (согласно стандарту ASTM D 2270) ниже 90, предпочтительно ниже 70, более предпочтительно ниже 40, еще более предпочтительно ниже 10.

Промышленно доступные источники дистиллятных нафтеновых базовых масел, подходящих для использования в смеси базового масла, включают в себя промышленные источники от фирмы PetroChina (Karamay), например под торговыми знаками "KN4006", "KN4008", "KN4010", "KN4012","KN4016" и "KN6025" (известны как "K серия" нафтеновых базовых масел).

Относительно базового масла, полученного в синтезе Фишера-Тропша и используемого в смеси базового масла в композициях согласно настоящему изобретению, отсутствуют какие-либо конкретные ограничения. Предпочтительно, базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша и используемое в смеси базового масла, представляет собой дистиллятное базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша.

Из уровня техники известны базовые масла, полученные в синтезе Фишера-Тропша. Термин "полученное в синтезе Фишера-Тропша" означает, что базовое масло представляет собой (или произведено из) синтетического продукта синтеза Фишера-Тропша. Базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша, также может называться базовым маслом процесса GTL («газ в жидкие углеводороды»). Подходящими базовыми маслами, полученными в синтезе Фишера-Тропша, который можно удобно использовать в качестве базового масла в композициях функциональных флюидов настоящего изобретения, являются масла, раскрытые в документах 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. Предпочтительно базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша для использования в смеси базового масла, присутствует в концентрации от 10 масс.% до 70 масс.%, более предпочтительно от 20 масс.% до 70 масс.%, еще более предпочтительно от 30 масс.% до 65 масс.%, от массы смазывающей композиции.

Обычно базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша и используемое в настоящем изобретении, имеет кинематическую вязкость при 100°C (согласно стандарту ASTM D 445) в диапазоне от 2,0 мм²/с до 35,0 мм²/с, предпочтительно в диапазоне от 2 мм²/с до 25,0 мм²/с, более предпочтительно в диапазоне от 2,5 мм²/с до 14 мм²/с. Согласно одному замыслу настоящего изобретения базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша, предпочтительно имеет кинематическую вязкость при 100°C, по меньшей мере 3,0 мм²/с (согласно стандарту ASTM D445), предпочтительно по меньшей мере 4,0 мм²/с. Согласно другому замыслу настоящего изобретения базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша, предпочтительно имеет кинематическую вязкость при 100°C, по меньшей мере 7,0 мм²/с. В случае, когда базовое масло синтеза Фишера-Тропша содержит смесь двух или более базовых масел, предпочтительно, чтобы общий вклад базового масла в указанную кинематическую вязкость был, как указано выше (от 2,0 до 35,0 мм²/с, предпочтительно от 2,0 до 25,0 мм²/с при 100°C согласно стандарту ASTM D 445, и т.д.).

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения отношение массы дистиллятного нафтенового базового масла к массе базового масла, полученного в синтезе Фишера-Тропша, в смеси базового масла предпочтительно находится в диапазоне от 10:90 до 50:50, более предпочтительно в диапазоне от 10:90 до 40:60 и особенно в диапазоне от 10:90 до 30:70.

Предпочтительно, чтобы смесь базового масла (которая содержит дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92 масс.% и меньше чем 10 м.д. серы, и базовое масло синтеза Фишера-Тропша) имела температуру застывания меньше чем -24°C (согласно стандарту ASTM D 5950), предпочтительно меньше чем -30°C. Кроме того, предпочтительно, чтобы смесь базового масла (которая содержит дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92 масс.% и меньше чем 10 м.д. серы, и базовое масло синтеза Фишера-Тропша) имела индекс вязкости (согласно стандарту ASTM D 2270) больше чем 95, предпочтительно больше чем 100. Кроме того, предпочтительно, чтобы смесь базового масла (которая содержит дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92 масс.% и меньше чем 10 м.д. серы, и базовое масло синтеза Фишера-Тропша) имела кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 2,5 мм²/с до 35 мм²/с, более предпочтительно в диапазоне от 2,5 мм²/с до 25 мм²/с, еще более предпочтительно в диапазоне от 3,5 мм²/с до 13 мм²/с.

Согласно настоящему изобретению смазывающая композиция, кроме описанной выше смеси базового масла, может дополнительно содержать смеси одного или нескольких других минеральных масел и/или одно или несколько синтетических масел. Минеральные масла включают в себя жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или обработанные кислотой минеральные смазывающие масла парафинового, нафтенового или смешанного парафино/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены в процессах окончательной гидроочистки и/или депарафинизации.

Подходящие дополнительные базовые масла, для использования в композиции смазывающего масла настоящего изобретения, представляют собой минеральные базовые масла Групп I-III, поли-альфа-олефины Группы IV (ПАО) и их смеси.

В настоящем изобретении базовые масла "Группы I", "Группы II", "Группы III" и "Группы IV" означают смазывающие базовые масла согласно определениям Американского нефтяного института (API) для категорий I, II, III и IV. Указанные категории API определены в публикации API 1509, 15-е издание, приложение Е, апрель 2002.

Синтетические масла включают в себя углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (в том числе поли-альфа-олефиновые базовые масла; ПАО), эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов, полиалкиленгликоли (ПАГ), алкилнафталины и депарафинизированные продукты изомеризации воска. Удобно могут быть использованы синтетические углеводородные базовые масла, продаваемые Группой Shell под обозначением "Shell XHVI" (торговый знак).

Предпочтительно, смазывающая композиция содержит от 1 масс.% до 20 масс.%, предпочтительно от 2 масс.% до 15 масс.% нафтенового высоковязкого цилиндрового базового масла, в расчете на суммарную массу композиции. Подходящее нафтеновое высоковязкое цилиндровое базовое масло представляет собой промышленно доступное масло под торговым знаком HVI H150 BSM фирмы PetroChina, которое имеет кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 31 сСт.

Общее количество базового масла (то есть смесь базового масла, содержащая дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92% и содержащее меньше чем 10 м.д. серы, и базового масла, полученного в синтезе Фишера-Тропша, а также любые базовые масла в дополнение к смеси базового масла), введенное в смазывающую композицию настоящего изобретения, предпочтительно находится в диапазоне от 50 до 99,9 масс.%, более предпочтительно в диапазоне от 70 до 98 масс.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 80 до 96 масс.%, в расчете на суммарную массу смазывающей композиции.

Предпочтительно смазывающая композиция согласно настоящему изобретению имеет индекс вязкости (согласно стандарту ASTM D 2270) больше 95, более предпочтительно больше 100.

Кроме того, предпочтительно, чтобы композиция имела общее щелочное число (TBN) (согласно стандарту ASTM D 4739) больше 8 и меньше 75 мг KOH/г, предпочтительно между 10 и 70 мг KOH/г.

Смазывающая композиция согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать одну или несколько присадок, например антиоксиданты, противоизносные присадки (предпочтительно беззольные), диспергирующие, моющие, противозадирные присадки, модификаторы трения, деактиваторы металлов, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы, антипенные вещества, агенты совместимости с уплотнением и базовые масла, разбавляющие присадки, и др.

Поскольку специалисты в этой области техники знакомы с указанными выше и другими присадками, в дальнейшем эти присадки не будут подробно обсуждаться в изобретении. Конкретные примеры таких присадок описаны, например, в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (Энциклопедии химической технологии), третье издание, том 14, с.477-526.

Смазывающие композиции настоящего изобретения можно удобно получать путем смешивания одной или нескольких присадок с базовым маслом (маслами).

Обычно количество вышеупомянутых присадок находится в диапазоне от 0,01 до 35,0 масс.%, в расчете на суммарную массу смазывающей композиции, предпочтительное количество - в диапазоне от 0,05 до 25,0 масс.%, более предпочтительно от 1,0 до 20,0 масс.%, в расчете на суммарную массу смазывающей композиции.

Предпочтительно смазывающая композиция согласно настоящему изобретению представляет собой моторное масло для большегрузных дизелей или моторное масло для легковых автомобилей.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения смазывающая композиция изобретения представляет собой композицию сорта SAE 15W-XX согласно SAE J-300, где значение XX выбирают из 20, 30, 40 и 50. В предпочтительном варианте осуществления изобретения смазывающая композиция представляет собой композицию сорта SAE 15W-40 согласно SAE J-300.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения смазывающая композиция представляет собой композицию сорта SAE 10W-YY согласно SAE J-300, где значение YY выбирают из 30 и 40.

Смазывающая композиция настоящего изобретения обладает улучшенными характеристиками моющего действия и чистоты двигателя. Особенно предпочтительная смазывающая композиция настоящего изобретения имеет оценку 7 моющего действия масла в соответствующем испытании Komatsu Hot Tube Test, проведенном при 280°C (промышленный стандарт Японии (JIS) - метод № JPI-5S-55-99).

В другом замысле настоящего изобретения разработано применение смазывающей композиции согласно настоящему изобретению с целью улучшения моющих свойств, в особенности согласно испытанию Komatsu Hot Tube Test (промышленный стандарт Японии, метод JIS № JPI-5S-55-99).

Ниже настоящее изобретение описано со ссылкой на следующие примеры, которые не предназначены для какого-либо ограничения объема настоящего изобретения.

Примеры

Приготовлены составы различных смазывающих композиций для применения в качестве SAE 15W-40 Моторного масла для большегрузных дизелей (ММБГД) (соответствующие так называемым техническим условиям SAE J300, которые были пересмотрены в январе 2009; SAE означает Общество Автомобильных Инженеров).

В таблице 1 указаны характеристики использованных базовых масел. В таблице 2 приведены составы и характеристики полностью готовых рецептур Моторного масла для большегрузных дизелей, которые были испытаны. Количество компонентов приведено в масс.%, в расчете на суммарную массу композиций.

Все испытанные Моторные масла для большегрузных дизелей содержат комбинацию смеси базового масла и пакета присадок (во всех испытанных композициях использован одинаковый пакет присадок), дополнительно к модификатору вязкости и присадке для снижения температуры застывания.

"Пакет присадок" представляет собой специальный эксплуатационный пакет для Моторного масла для большегрузных дизелей и содержит комбинацию эксплуатационных присадок, включая сверхосновное моющее средство, беззольный диспергирующий агент, противоизносное соединение цинка, антиоксидант и антипенное вещество.

"Базовое масло 1" представляет собой нафтеновое базовое масло, промышленно доступное на фирме PetroChina (Karamay, China) под торговым знаком "KN4010".

"Базовое масло 2" представляет собой базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша ("GTL 4") и имеющее кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 4 сСт (1 сСт соответствует 1 мм²с^-1). Масло GTL 4 может производиться в промышленном масштабе с использованием способа, описанного, например, в документе WO 02/070631 (или его аналога), рекомендации которого включены в изобретение как ссылка.

"Базовое масло 3" означает нафтеновое высоковязкое цилиндровое масло фирмы PetroChina, обозначенное HVI H150 BSM и имеющее кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 31 сСт.

"Базовое масло 4" означает базовое масло GTL 8 сСт, имеющее кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 8 сСт.

"Базовое масло 5" представляет собой промышленно доступное базовое масло минерального происхождения Группы II API, продаваемое фирмой Motiva Enterprises LLC, Tx, USA под торговым знаком Motiva Star 6.

"Базовое масло 6" представляет собой промышленно доступное базовое масло минерального происхождения Группы II API, продаваемое фирмой Formosa Plastic Group, Mailiao, Taiwan под торговым знаком Formosa 500N.

"Базовое масло 7" представляет собой промышленно доступное базовое масло минерального происхождения Группы II API, продаваемое фирмой Formosa Plastic Group, Mailiao, Taiwan под торговым знаком 150N.

Композиции из примеров 1 и 2 и Сравнительных примеров 1 и 2 получены путем смешивания базовых масел с пакетом присадок, с использованием традиционных приемов компаундирования смазывающих масел.

Моющие характеристики

С целью демонстрации моющих свойств композиций согласно настоящему изобретению, были проведены измерения моющего действия согласно промышленному стандарту Komatsu Hot Tube Test (при 280°C и 290°C) (промышленный стандарт Японии, метод JIS JPI-5S-55-99). Измеренные оценки моющего действия (в баллах) указаны ниже в таблице 3. Для испытания, проведенного при 280°C, предполагается, что масло выдерживает испытание, когда эта оценка больше чем 7 баллов, тогда как считается, что масло не выдерживает испытание, когда оценка равна 7 баллов или меньше. Для испытания, проведенного при 290°C, предполагается, что масло выдерживает испытание, когда оценка больше чем 6 баллов, тогда как считается, что масло не выдерживает испытание, когда оценка составляет 6 баллов или меньше. В каждом примере, при каждой температуре проведены два измерения в баллах (ниже обозначены как "балл 1" и "балл 2" в таблице 3).

Кроме того, в каждом примере также измерено количество отложений, согласно промышленному стандарту Komatsu Hot Tube Test (промышленный стандарт Японии, метод JIS № JPI-5S-55-99). Количество отложений, измеренное в каждом примере, указано ниже в таблице 3.

Обсуждение

Из таблицы 3 можно понять, что неожиданно обнаружены улучшенные моющие характеристики композиции ММБГД согласно настоящему изобретению (примеры 1 и 2) при проведении испытания Komatsu Hot Tube Test, по сравнению с композициями ММБГД на основе стандартных минеральных базовых масел API Группы II (Сравнительные примеры 1-2, в которых присутствует такая же присадка, модификатор вязкости и присадка для снижения температуры застывания, в таком же количестве, как в рецептурах примеров 1 и 2). В частности, в испытании Komatsu Hot Tube Test, проведенном при 280°C, композиция примера 1 имеет средний балл чистоты двигателя 7,3 (то есть "выдерживает" испытание), а композиция примера 2 имеет средний балл чистоты двигателя 9,0 (то есть "выдерживает" испытание), в то время как обе композиции Сравнительных примеров 1 и 2 имеют средний балл чистоты двигателя 6,0 (то есть "не выдерживают" испытание). В испытании Komatsu Hot Tube Test, проведенном при 290°C, хотя композиция примера 1 "не выдерживает" испытание, она имеет более высокий средний балл чистоты двигателя, чем в Сравнительных примерах 1 и 2; это указывает на улучшенные моющие характеристики композиции примера 1.

Обращаясь к результатам отложений при 280°C и 290°C, видно, что для композиции примера 2 значительно снижаются отложения относительно Сравнительных примеров 1 и 2; это указывает на улучшенные моющие характеристики композиции примера 2.

Реферат

Настоящее изобретение относится к смазывающей композиции, содержащей: a) смесь базового масла, которая содержит: дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92% и содержащее меньше чем 10 м.д. серы; и базовое масло, полученное в синтезе Фишера-Тропша, при этом отношение массы дистиллятного нафтенового базового масла к массе базового масла, полученного в синтезе Фишера-Тропша, находится в диапазоне от 10:90 до 50:50; b) нафтеновое высоковязкое цилиндровое базовое масло в количестве от 1 мас.% до 20 мас.% в расчете на суммарную массу композиции; и c) одну или более присадок; при этом общее количество базового масла, введенного в смазывающую композицию, находится в диапазоне от 50 до 99,9 мас.% в расчете на суммарную массу смазывающей композиции. Также настоящее изобретение относится к применению смазывающей композиции (варианты). Техническим результатом настоящего изобретения является получение смазывающей композиции, обеспечивающей улучшенную моющую способность и улучшенную чистоту двигателя. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула