Композиция смазочного масла и способ смазки двигателя внутреннего сгорания - RU2394069C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, в том числе к композиции смазочного масла, которая пригодна для смазывания двигателей внутреннего сгорания и обеспечивает снижение коэффициента трения и экономию топлива.

Предшествующий уровень техники

Все более и более жесткое регламентирование в отношении автомобильных выбросов и эффективности использования топлива приводит к возрастающим требованиям как к предприятиям-изготовителям двигателей, так и к разработчикам рецептур смазочного масла, с целью обеспечить эффективные решения проблем и улучшить экономию топлива.

Оптимизация состава смазочных масел путем использования высококачественных базовых компонентов и новых присадок предоставляет гибкое решение растущих проблем.

Присадки, снижающие трение (которые также известны как модификаторы трения), представляют собой важные компоненты смазочного масла для снижения потребления топлива и из уровня техники уже известны такие различные присадки.

Модификаторы трения можно для удобства подразделить на две категории, то есть, металлосодержащие модификаторы трения и беззольные (органические) модификаторы трения.

Молибденорганические соединения представляют собой наиболее распространенные металлосодержащие модификаторы трения. Типичные молибденорганические соединения включают дитиокарбаматы молибдена (MoDTC), дитиофосфаты молибдена (MoDTP), молибденамины, алкоголяты молибдена и алконоламиды молибдена. В документах WO-A-98/26030, WO-A-99/31113, WO-A-99/47629 и WO-A-99/66013 описаны трехъядерные молибденовые соединения для использования в композициях смазочного масла.

Однако тенденция в направлении малозольных композиций смазочного масла привела к настойчивым усилиям с целью достижения низкого трения и улучшения экономии топлива, с использованием беззольных (органических) модификаторов трения.

Беззольные (органические) модификаторы трения обычно включают в себя сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, амиды жирных кислот, амины, произведенные из жирных кислот, и органические дитиокарбаматные или дитиофосфатные соединения.

Дальнейшее усовершенствование эксплуатационных характеристик смазочного масла было достигнуто благодаря использованию синергетических эффектов для конкретных сочетаний присадок для смазочного масла. В документе WO-A-99/50377 раскрыта композиция смазочного масла, которая, как сказано, обеспечивает значительное увеличение экономии топлива благодаря использованию в композиции трехъядерных молибденовых соединений в сочетании с маслорастворимыми дитиокарбаматами.

В документе ЕР-А-1041135 раскрыто применение сукцинимидных диспергаторов в сочетании с диалкилдитиокарбаматами молибдена для того, чтобы получить улучшение коэффициента трения в дизельных двигателях.

В патенте США US-B1-6562765 раскрыта композиция смазочного масла, которая, как сказано, обеспечивает синергетический эффект между оксимолибденазотным диспергирующим комплексом и дитиокарбаматом оксимолибдена, что приводит к неожиданно низким коэффициентам трения.

В документах ЕР-А-1367116, ЕР-А-0799883, ЕР-А-0747464, US-A-3933659 и ЕР-А-335701 раскрыты композиции смазочного масла, содержащие различные сочетания беззольных модификаторов трения.

В документе WO-A-92/02602 описаны композиции смазочного масла для двигателей внутреннего сгорания, которые содержат смесь беззольных модификаторов трения и которые, как сказано, обеспечивают синергетический эффект при экономии топлива.

Смесь, раскрытая в документе WO-A-92/02602, представляет собой сочетание:

(а) амино/амидного модификатора трения, полученного путем взаимодействия одного или нескольких кислот с одним или несколькими полиаминами, и (b) сложноэфирного/спиртового модификатора трения, приготовленного путем взаимодействия одной или нескольких кислот с одним или несколькими полиолами.

В патенте США US-A-5286394 раскрыта уменьшающая трение композиция смазочного масла и способ снижения потребления топлива в двигателе внутреннего сгорания.

Раскрытая в патенте композиция смазочного масла включает в себя основное количество масла, обладающего вязкостью смазочного масла, и небольшое количество уменьшающего трение полярного и поверхностно-активного органического соединения, которое выбирают из большой группы соединений, включающих моно- и высшие сложные эфиры полиолов и алифатических амидов. В качестве примеров таких соединений упомянуты моноолеат глицерина и олеамид (то есть, олеиламид).

Однако в связи с современными стратегиями снижения коэффициента трения для экономии топлива, масла недостаточно соответствуют возрастающим требованиям экономии топлива, разработанным изготовителями комплектного оборудования (ИКО).

Например, молибденовые модификаторы трения обычно превосходят беззольные модификаторы трения в пограничном режиме, и существует проблема достижения аналогичного уровня снижения трения, с использованием только беззольных модификаторов трения.

Таким образом, при наличии возрастающих требований экономии топлива, предъявляемых к двигателям, существует потребность в дальнейшем снижении коэффициента трения и экономии топлива в двигателях внутреннего сгорания, использующих малозольные композиции смазочного масла.

Поэтому желательно дальнейшее улучшение характеристик известных беззольных модификаторов трения и известных сочетаний беззольных модификаторов трения, в том числе дальнейшее улучшение уменьшающих трение характеристик для модификаторов трения типа сложных эфиров полиолов, таких как моноолеат глицерина, который обычно используется в уровне техники.

В ходе работы в настоящем изобретении неожиданно найдена композиция смазочного масла, которая включает в себя сочетание беззольных модификаторов трения, обеспечивающих значительное понижение коэффициента трения и экономию топлива.

Соответственно, настоящее изобретение предоставляет композицию смазочного масла, содержащую базовое масло, моноолеат глицерина и одно или несколько нитрильных соединений.

Следует признать, что моноолеат глицерина имеет две возможные структуры, то есть, приведенные ниже структуры (I) и (II):

Моноолеат глицерина, используемый в композиции смазочного масла настоящего изобретения, может быть удобно представлен в виде соединения, имеющего структуру (I), соединения, имеющего структуру (II), или их смеси.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения моноолеат глицерина присутствует в количестве, в диапазоне от 0,05 до 5,0 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 3,0 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,7 до 1,5 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Предпочтительные нитрильные соединения, которые могут быть удобно использованы в настоящем изобретении, представляют собой насыщенные и ненасыщенные углеводородные соединения, содержащие одну или несколько цианогрупп (-C≡N), причем предпочтительно эти соединения не содержат каких-либо дополнительных заместителей с функциональными группами.

Особенно предпочтительные нитрильные соединения, которые могут быть удобно использованы в настоящем изобретении, представляют собой разветвленные или линейные, насыщенные или ненасыщенные алифатические нитрилы.

Предпочтительными являются нитрильные соединения, предпочтительно имеющие от 8 до 24 атомов углерода, более предпочтительно от 10 до 22 атомов углерода и наиболее предпочтительно от 10 до 18 атомов углерода.

Особенно предпочтительными нитрильными соединениями являются насыщенные или ненасыщенные линейные алифатические нитрилы, имеющие от 8 до 24 атомов углерода, более предпочтительно от 10 до 22 атомов углерода, и наиболее предпочтительно от 10 до 18 атомов углерода.

Примеры нитрильных соединений, которые могут быть удобно использованы в настоящем изобретении, включают в себя нитрилы жирных кислот кокоса, олеилнитрил, деканнитрил и нитрилы талловых кислот и их смеси.

Предпочтительные нитрильные соединения, который могут быть удобно использованы в настоящем изобретении, включают те, что доступны под торговым обозначением "ARNEEL 12" (также известен под торговым обозначением "ARNEEL С") (нитрилы жирных кислот кокоса, смесь насыщенных нитрилов С10, С12, С14 и С16) от фирмы Akzo Nobel, которые доступны под торговым обозначением "ARNEEL О" (олеилнитрил) от Akzo Nobel, и те, что доступны под торговыми обозначениями "ARNEEL 10D" (деканнитрил), "ARNEEL Т" (нитрилы талловых кислот) и "ARNEEL М" (C₁₆-C₂₂ нитрилы) от Akzo Nobel.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, один или несколько нитрильных соединений присутствуют в количестве, в диапазоне от 0,1 до 1,0 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 0,2 до 0,8 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,3 до 0,6 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

В предпочтительном варианте осуществления композиция смазочного масла настоящего изобретения может содержать один или несколько дополнительных сложных эфиров многоатомного спирта, причем каждая добавка присутствует в количестве в диапазоне от 0,1 до 1,0 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Предпочтительно каждый один или несколько дополнительных сложных эфиров многоатомного спирта присутствует как добавка в количестве в диапазоне от 0,3 до 0,6 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Следует признать, что если каждый указанный один или несколько дополнительных сложных эфиров многоатомного спирта присутствует в композиции смазочного масла настоящего изобретения в количестве, больше чем 1,0 мас.%, тогда указанные сложные эфиры считаются скорее компонентами базового масла, а не компонентом добавки.

Предпочтительные дополнительные сложные эфиры многоатомного спирта включают в себя другие сложные эфиры глицерина, такие как диолеат глицерина, триолеат глицерина, сложные эфиры неопентилгликоля, такие как олеат неопентилгликоля, сложные эфиры пентаэритрита, такие как олеат пентаэритрита и сложные эфиры триметилолпропана (ТМП), такие как олеат триметилолпропана и стеарат триметилолпропана.

Предпочтительно, суммарное количество базового масла, введенного в композицию смазочного масла настоящего изобретения, находится в диапазоне от 60 до 92 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 75 до 90 мас.%, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 75 до 88 мас.%, относительно общей массы композиции смазочного масла.

Относительно базового масла, используемого в настоящем изобретении, отсутствуют конкретные ограничения и могут быть удобно использованы различные традиционно известные минеральные и синтетические масла.

Базовое масло, используемое в настоящем изобретении, удобно может содержать смеси из одного или нескольких минеральных масел и/или одного или нескольких синтетических масел.

Минеральные масла включают в себя жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или обработанные кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафиново/нафтенового основания, которые могут быть дополнительно очищены с помощью процессов окончательной гидроочистки и/или депарафинизации.

Нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости (ИВ, обычно 40-80) и низкую температуру потери текучести. Такие базовые масла получают из видов сырья, обогащенных нафтеновыми углеводородами и с низким содержанием парафинов; они используются, главным образом, для смазочных масел, в которых цвет и стабильность цвета являются важными показателями, а ИВ и стойкость к окислению имеют второстепенное значение.

Парафиновые базовые масла имеют более высокий ИВ (обычно >95) и высокую температуру потери текучести. Такие базовые масла получают из видов сырья, обогащенных парафинами, и они используются для смазочных масел, в которых важными показателями являются ИВ и стойкость к окислению.

Базовые масла, полученные в синтезе Фишера-Тропша, удобно могут быть использованы в качестве базовых масел, в композиции смазочного масла настоящего изобретения. Примеры базовых масел, полученных в синтезе Фишера-Тропша, раскрыты в документах ЕР-А-776959, ЕР-А-668342, WO-A-97/21788, WO-00/15736, WO-00/14188, WO-00/14187, WO-00/14183, WO-00/14179, WO-00/08115, WO-99/41332, EP-I029029, WO-01/18156 и WO-01/57166.

Требуются процессы синтеза, в которых обеспечивается «наращивание» молекул из более простых веществ или модифицирование структуры молекул для того, чтобы получить заданные свойства масел.

Синтетические масла включают в себя углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (РАО), сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов и парафинистые рафинаты процесса депарафинизации. Целесообразно, могут быть использованы синтетические углеводородные базовые масла, поставляемые фирмой Royal Dutch/chell Group of Companies под наименованием "XHIV" (торговый знак).

Предпочтительно, базовое масло состоит из минерального масла и/или синтетического масла, которое содержит больше, чем 80 мас.% насыщенных соединений, предпочтительно больше, чем 90 мас.%, что определяется согласно стандарту ASTM 02007.

Кроме того, предпочтительно, чтобы базовое масло содержало меньше чем 1,0 мас.%, предпочтительно меньше чем 0,1 мас.% серы, в расчете на элементарную серу, и определяется согласно стандартам ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.

Предпочтительно, индекс вязкости базового флюида составляет больше, чем 80, более предпочтительно больше, чем 120, что определяется согласно стандарту ASTM D2270.

Предпочтительно, смазочное масло имеет кинематическую вязкость в диапазоне от 2 до 80 мм²/с при температуре 100°С, более предпочтительно в диапазоне от 3 до 70 мм²/с, наиболее предпочтительно в диапазоне от 4 до 50 мм²/с.

Общее количество фосфора в композиции смазочного масла настоящего изобретения, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,04 до 0,1 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 0,04 до 0,09 мас.% и наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,045 до 0,09 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Предпочтительно, композиция смазочного масла настоящего изобретения имеет содержание сульфатной золы не больше чем 1,0 мас.%, более предпочтительно не больше чем 0,75 мас.% и наиболее предпочтительно не больше чем 0,7 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Предпочтительно, композиция смазочного масла настоящего изобретения имеет содержание серы не больше чем 1,2 мас.%, более предпочтительно не больше чем 0,8 мас.% и наиболее предпочтительно не больше чем 0,2 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Кроме того, композиция смазочного масла настоящего изобретения может содержать дополнительные присадки, такие как антиокислительные и противоизносные присадки, моющие и диспергирующие присадки, модификаторы трения, присадки, повышающие индекс вязкости, депрессорные присадки (снижают температуру потери текучести), ингибиторы коррозии, противовспенивающие присадки и герметизирующие или герметизирующие совместимые агенты.

Антиокислители, которые удобно могут быть использованы, включают в себя те, что выбирают из группы аминных антиокислителей и/или фенольных антиокислителей.

В предпочтительном варианте осуществления указанные антиокислители присутствуют в композиции в количестве, в диапазоне от 0,1 до 5,0 мас.%, более предпочтительно в количестве, в диапазоне от 0,3 до 3,0 мас.%, и наиболее предпочтительно в количестве, в диапазоне от 0,5 до 1,5 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Примеры аминных антиокислителей, которые удобно могут быть использованы, включают в себя алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.

Предпочтительные аминные антиокислители включают в себя диалкилдифениламины, такие как п,п'-диоктилдифениламин, п,п'-ди-α'-метилбензил-дифениламин и N-п'-бутилфенил-N-п'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, такие как моно-трет-бутилдифениламин и моно-октилдифениламин, 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 п-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 аминные антиокислители включают в себя те, что доступны под следующими торговыми обозначениями: "Sonoflex 00-3" (от фирмы Seiko Kagaku Co.), "Irganox L-57" (от Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (от Hodogaya Kagaku Co.).

Примеры фенольных антиокислителей, которые удобно могут быть использованы, включают в себя С7-С9 разветвленные алкилсложные 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-третбутилфенол); бисфенолы, такие как 4,4'-бутилиденбис(3-метил-6-трет-бутилфенол, 4,4'-метиленбис(2,6-ди-третбутилфенол), 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), гексаметиленгликоль-бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат], триэтиленгликоль-бис[3-(3-третбутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат], 2,2'-тио[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 3,9-бис{ 1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилоксиэтил}-2,4,8,10-тетраоксаспиро-[5,5]ундекан, 4,4'-тио-бис(3-метил-6-третбутилфенол) и 2,2'-тио-бис(4,6-ди-трет-бутилрезорцин); полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метан, 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил)-бутан, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, сложный эфир гликоля и бис-[3,3'-бис(4'-гидрокси-3'-трет-бутилфенил)бутановой кислоты], 2-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)метил-4-(2'',4''-ди-третбутил-3''-гидроксифенил)метил-6-трет-бутилфенол и 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-трет-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол, и продукты конденсации п-трет-бутилфенола с формальдегидом, и продукты конденсации п-трет-бутилфенола с ацетальдегидом.

Предпочтительные фенольные антиокислители включают те, что доступны под следующими торговыми обозначениями:

"Irganox L-135" (от фирмы Ciba Specialty Chemicals Co.), "Yoshinox SS" (от Yoshitomi Seiyaku Co.), "Antage W-400" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-500" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Antage W-300" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox LI09" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Tominox 917" (от Yoshitomi Seiyaku Co.), "Irganox L115" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Sumilizer GABO" (от Sumitomo Kagaku), "Antage RC" (от Kawaguchi Kagaku Co.), "Irganox LI01" (от Ciba Speciality Chemicals Co.), "Yoshinox 930" (от Yoshitomi Seiyaku Co.).

Композиции смазочного масла настоящего изобретение могут содержать смеси из одного или нескольких фенольных антиокислителей с одним или несколькими аминными антиокислителями.

В предпочтительном варианте осуществления, композиция смазочного масла может включать в себя единственный дитиофосфат цинка или сочетание из двух или нескольких дитиофосфатов цинка в качестве противоизносных присадок, причем каждый дитиофосфат цинка выбирают из группы, состоящей из диалкил-, диарил- или алкиларил-дитиофосфатов цинка.

Дитиофосфат цинка представляет собой присадку, хорошо известную из уровня техники, и его можно удобно представить общей формулой:

в которой радикалы от R² до R⁵ могут быть одинаковыми или различными, и каждый представляет собой первичную алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, вторичную алкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 3 до 12 атомов углерода, арильную групп или арильную группу, замещенную алкильной группой, причем указанный алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно 3 до 18 атомов углерода.

Дитиофосфатные соединения цинка, в которых все радикалы R²-R⁵ отличаются друг от друга, могут быть использованы индивидуально или в смеси с дитиофосфатными соединениями цинка, в которых все радикалы R²-R⁵ являются одинаковыми.

Предпочтительно, каждый дитиофосфат цинка, применяемый в настоящем изобретении, представляет собой диалкилдитиофосфат цинка.

Примеры подходящих дитиофосфатов цинка, которые являются промышленно доступными, включают те, что доступны от фирмы Lubrizol Corporation под торговьми обозначениями "Lz 1097" и "Lz 13 95"; те, что доступны от фирмы Chevron Oronite под торговыми обозначениями "OLOA 267" и "OLOA 269R" и что доступны от фирмы Afton Chemical под торговым обозначением "HITEC 7197"; дитиофосфаты цинка, такие как те, что доступны от фирмы Lubrizol Corporation под торговыми обозначениями "Lz 677A", "Lz 1095" и "Lz 1371", те, что доступны от фирмы Chevron Oronite под торговым обозначением "OLOA 262", и те, что доступны от фирмы Afton Chemical под торговым обозначением "HITEC 7169"; и дитиофосфаты цинка, такие как те, что доступны от фирмы Lubrizol Corporation под торговыми обозначениями "Lz 1370" и "Lz 1373", и те, что доступны от Chevron Oronite под торговыми обозначениями "OLOA 260".

Обычно композиция смазочного масла согласно настоящему изобретению может содержать дитиофосфат цинка в диапазоне от 0,4 до 1,0 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

В композиции смазочного масла настоящего изобретения дополнительно или альтернативно могут быть удобно использованы противоизносные присадки.

Типичные моющие присадки, которые могут быть использованы в композиции смазочного масла настоящего изобретения, включают одну или несколько салицилатных, и/или фенолятных, и/или сульфонатных моющих присадок.

Однако, поскольку металлические соли органических и неорганических оснований, которые используются в качестве моющих присадок, могут давать вклад в содержание сульфатной золы композиции смазочного масла, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретение количество таких присадок сведено к минимуму.

Кроме того, с целью поддержания низкого содержания серы предпочтительными являются салицилатные моющие присадки.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления композиция смазочного масла настоящего изобретения может содержать одну или несколько салицилатных моющих присадок.

С целью поддержания суммарного содержания сульфатной золы для композиции смазочного масла настоящего изобретения на уровне предпочтительно не больше, чем 1,0 мас.%, более предпочтительно, на уровне не больше чем 0,75 мас.% и наиболее предпочтительно, на уровне не больше чем 0,7 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла, предпочтительно, указанные моющие присадки используются в количестве в диапазоне от 0,05 до 12,5 мас.%, более предпочтительно от 1,0 до 9,0 мас.%, и более предпочтительно в диапазоне от 2,0 до 5,0 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Более того, является предпочтительным, чтобы указанные моющие присадки, независимо имели общее щелочное число (ОЩЧ) в диапазоне от 10 до 500 мг КОН/г, более предпочтительно в диапазоне от 30 до 350 мг КОН/г и наиболее предпочтительно в диапазоне от 50 до 300 мг КОН/г, что определяется по стандарту ISO 3771.

Кроме того, композиции смазочного масла настоящего изобретения могут содержать беззольный диспергатор, который предпочтительно подмешивают в количестве в диапазоне от 5 до 15 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Примеры беззольных диспергаторов, которые могут быть использованы, включают полиалкенилсукцинимиды и сложные эфиры полиалкенилянтарных кислот, которые раскрыты в патентах Японии №1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. Предпочтительные диспергаторы включают борированные сукцинимиды.

Примеры присадок, повышающих индекс вязкости, которые удобно могут быть использованы в композиции смазочного масла настоящего изобретения, включают стирол-бутадиеновые сополимеры, стирол-изопреновые звездообразные сополимеры и полиметакрилатные сополимеры и этилен-пропиленовые сополимеры. Такие присадки, повышающие индекс вязкости, удобно могут быть использованы в количестве, в диапазоне от 1 до 20 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Полиметакрилаты удобно могут быть использованы в композициях смазочного масла настоящего изобретения в качестве эффективной присадки, снижающей температуру потери текучести.

Кроме того, в композиции настоящего изобретения удобно могут быть использованы в качестве ингибиторов коррозии такие соединения, как алкенилянтарные кислоты или ее сложноэфирные производные, соединения на основе бензотриазола и тиодиазола.

В композиции смазочного масла настоящего изобретения удобно могут быть использованы в качестве противовспенивающих присадок такие соединения, как полисилоксаны, диметилполициклогексан и полиакрилаты.

Соединения, которые удобно могут быть использованы в композиции смазочного масла настоящего изобретения в качестве герметизирующих или герметизирующих совместимых агентов, включают, например, промышленно доступные ароматические сложные эфиры.

Композиции смазочного масла настоящего изобретения удобно могут быть получены путем смешивания моноолеата глицерина, одного или нескольких нитрильных соединений, и, необязательно, одного или нескольких дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов, и/или дополнительных присадок, которые обычно находятся в композициях смазочного масла, например, таких, что описаны ранее, с минеральным и/или синтетическим базовым маслом.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения разработан способ смазки двигателя внутреннего сгорания, который заключается в применении в двигателе композиции смазочного масла, которая описана выше.

Кроме того, настоящее изобретение дополнительно обеспечивает применение сочетания моноолеата глицерина, одного или нескольких нитрильных соединений и, необязательно, одного или нескольких дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов в композиции смазочного масла с целью улучшения экономии топлива и/или снижения коэффициента трения.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция смазочного масла может дополнительно содержать один или несколько загустителей для того, чтобы получить композицию консистентной смазки.

Такие композиции консистентной смазки могут быть использованы в различных типах подшипников, редукторах и муфтах, таких как шаровые шарниры и шарниры равных угловых скоростей.

Загустители, которые удобно могут быть использованы, включают литиевые мыла, литиевые комплексные мыла и соединения мочевины. Однако, кроме того, целесообразно, что указанные загустители могут представлять собой глиноземы и мыла жирных кислот кальция, натрия, алюминия и бария.

Предпочтительно, указанный один или несколько загустителей могут присутствовать в количестве, в диапазоне от 2 до 30 мас.%, более предпочтительно в диапазоне от 5 до 20 мас.%, в расчете на суммарную массу композиции смазочного масла.

Консистентные смазки, загущенные литиевыми мылами, известны в течение многих лет. Обычно загустители - литиевые мыла производят из насыщенных или ненасыщенных жирных кислот С₁₀-С₂₄, предпочтительно C₁₅-C₁₈, или их производных. Одной из конкретных производных является гидрированное кастовое масло, которое представляет собой глицерид 12-гидроксистеариновой кислоты.

Особенно предпочтительной жирной кислотой является 12-гидроксистеариновая кислота.

Хорошо известны консистентные смазки, загущенные комплексными загустителями. Кроме соли жирных кислот, в состав загустителя входит комплексообразователь, который обычно представляет собой кислоту с небольшой или средней молекулярной массой, или двухосновную кислоту, или одну из ее солей, такие как бензойная кислота или борная кислота или борат лития.

Соединения, используемые в качестве загустителей в консистентных смазках, включают в свою молекулярную структуру группу мочевины (-NHCONH-). Эти соединения включают моно-, ди- или полисоединения мочевины, в зависимости от числа связей мочевины.

Предпочтительно, загуститель содержит соединение мочевины, простое литиевое мыло или комплексное литиевое мыло. Предпочтительным соединением мочевины является соединение полимочевины.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением дополнительно разработан способ смазки шарнира равных угловых скоростей, включая упаковку с консистентной смазкой, содержащую композицию смазочного масла настоящего изобретения и один или несколько загустителей.

В соответствии с настоящим изобретением в нем еще дополнительно разработаны шарниры равных угловых скоростей, в упаковке с указанной консистентной смазкой.

Предпочтительно, шарнир равных угловых скоростей обычно представляет собой погружной шарнир равных угловых скоростей, однако, может включать в себя, например, быстродействующие универсальные шарниры, которые могут включать неподвижные шарниры или погружные шарниры равных угловых скоростей, или универсальные шарниры типа Гука.

В дальнейшем настоящее изобретение описано со ссылкой на следующие Примеры, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретение каким-либо образом.

ПРИМЕРЫ

Композиции

В таблицах 1 и 2 приведены композиции, которые были испытаны.

Композиции в таблицах 1 и 2 содержат традиционные моющие присадки, диспергаторы, присадки для снижения температуры потери текучести, антиокислители, модификаторы вязкости и присадку - дитиофосфат цинка, которые присутствуют в виде пакета присадок, разбавленных маслом.

Базовые масла, использованные в указанных композициях, представляют собой смеси поли-альфа-олефиновых базовых масел (РАО-4, доступен от фирмы ВР Аmoсо под торговым обозначением "DURASYN 164", и РАО-5 доступен от Chevron Oronite под торговым обозначением "SYNFLUID 5") и сложноэфирное базовое масло, доступное от фирмы Uniqema под торговым обозначением "PRIOLUBE 1976".

Используемый моноолеат глицерина доступен от фирмы Oleon Chemicals под торговым обозначением "RAOIASURF 7149".

Используется промышленно доступная смесь нитрилов жирных кислот кокоса (преимущественно нитрил С12), который продается под торговым обозначением "ARNEEL 12" фирмой Akzo Nobel.

Используется олеилнитрил, который доступен под торговым обозначением "ARNEEL О" от Akzo Nobel.

Используется деканнитрил, который доступен под торговым обозначением "ARNEEL 100" от Akzo Nobel.

Используются нитрилы талловых кислот, которые доступны под торговыми обозначениями "ARNEEL Т" от Akzo Nobel.

Используется промышленно доступная смесь нитрилов С₁₆-С₂₂, которая доступна под торговым обозначением "ARNEEL M" от Akzo Nobel.

Используется сложноэфирная присадка, которая представляет собой моноолеат триметилолпропана, доступная под торговым обозначением "АОЕКА FM-110" от Asahi Oenka Kogyo Co. Ltd.

Все композиции, описанные в таблицах 1 и 2, представляют собой масла с коэффициентом вязкости SAE OW20.

Указанные композиции получают путем совместного смешения компонентов в этом отношении на единственной стадии процедуры смешения при температуре 70°С. Нагревание продолжают, по меньшей мере, в течение 30 минут, для того, чтобы обеспечить тщательное перемешивание раствора с помощью лопастной мешалки.

Испытания на мини-устройстве определения тяги (МТМ)

Измерения трения были проведены на мини-устройстве для определения тяги, производства фирмы PCS Instruments.

Испытания МТМ описаны в работе R.I.Taylor, E.Nagatomi, N.R.Horswill, D.M.James "Отсеивающие испытания для оценки потенциала экономии топлива у моторных смазочных масел", представленной на 13^th International Colloquium on Tribology, January 2002 (Международный коллоквиум по трибологии).

Коэффициенты трения определены на мини-устройстве для определения тяги с помощью блока "шарик на диске".

Образец в виде шарика представляет собой полированный шарик из подшипниковой стали, диаметром 19,05 мм. Образец в виде диска представляет собой полированный диск из подшипниковой стали, диаметром 46 мм и толщиной 6 мм.

Образец в виде шарика концентрически закрепляют на ведомый вал двигателя. Образец в виде диска концентрически закрепляют на другом ведомом валу двигателя. На шарик подают нагрузку относительно диска, создавая область точечного контакта при минимальном вкладе кручения и перекоса. В точке контакта поддерживается отношение скольжение/качение 100% за счет регулирования поверхностной скорости шарика и диска.

Испытания проведены под давлением 1,25 ГПа (нагрузка 71 Н) или 0,82 ГПа (нагрузка 20 Н) при переменной температуре и средней поверхностной скорости, как указано в таблицах с результатами.

Результаты и их обсуждение

Композиции, описанные в Таблицах 1 и 2, испытаны с помощью указанного выше теста, и полученные при этом результаты подробно рассмотрены ниже:

Испытания в условиях малой нагрузки

Композиции примеров 1-5 и Сопоставительных примеров 1-5 были испытаны в тесте МТМ в условиях малой нагрузки (0,82 ГПа) при различных условиях температуры (45, 70, 105 и 125°С) и скоростей (2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с).

Измеренные коэффициенты трения описаны в Таблицах, приведенных ниже.

а) Композиция, которая включает в себя сочетание моноолеата глицерина и нитрила

Композицию Примера 1, которая содержит моноолеат глицерина и нитрил, испытывают и сопоставляют с композициями Сопоставительных примеров 1-4 в условиях малой нагрузки.

На чертеже графически представлены результаты из таблицы 3 при 105°С для примера 1 и Сопоставительных примеров 2-4.

Из таблицы 1 очевидно, что при суммарной степени внесения 1,5 мас.%, сочетание моноолеата глицерина и нитрила из Примера 1 неожиданно приводит к синергетическому снижению коэффициента трения относительно аналогичных степеней внесения только моноолеата глицерина или только нитрила (как продемонстрировано в Сопоставительных примерах 3 и 4).

Таблица 4 детализирует средний процент снижения коэффициента трения для композиций Примера 1 и Сопоставительных примеров 2-4, относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по температуре, в отношении скоростей 2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с в условиях испытания при малой нагрузке.

Положительные значения в таблице 4 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 4 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 при различных температурах.

Таблица 5 детализирует средний процент снижения коэффициента трения для композиций Примера 1 и Сопоставительных примеров 2-4, относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 по скорости в отношении температур 45, 70, 105 и 125°С для примера 1 и Сопоставительных примеров 3-4 и температурах 70, 105 и 125°С для Сопоставительного примера 2, в условиях испытаний с малой нагрузкой.

Положительные значения в таблице 5 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 5 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1.

Из таблиц 3-5 очевидно, что для сочетания моноолеат глицерина/нитрил по Примеру 1 наблюдается синергетическое снижение коэффициента трения в условиях малой нагрузки.

b) Композиции, содержащие комбинацию моноолеата глицерина, нитрила и сложного эфира

Композиции примеров 2-5, которые содержат моноолеат глицерина, нитрил и дополнительные количества присадки - сложный эфир многоатомного спирта, испытывают и сравнивают с композициями Сопоставительного примера 5 в условиях малой нагрузки.

Таблица 7 детализирует средний процент снижения трения для композиций Примеров 2-5 и Сопоставительного примера 5 относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по температуре, в отношении скоростей 2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с в условиях испытания при малой нагрузке.

Положительные значения в таблице 7 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 7 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 при различных температурах.

Таблица 8 детализирует средний процент снижения трения для композиций Примеров 2-5 и Сопоставительного примера 5 относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по скорости в отношении температур 45, 70, 105 и 125°С, в условиях испытаний с малой нагрузкой.

Положительные значения в таблице 8 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 8 соответствуют ухудшению снижения трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1.

Из таблиц 6-8 очевидно, что для сочетания моноолеат глицерина/нитрил/сложный эфир по Примерам 2-5 наблюдается синергетическое снижение коэффициента трения относительно композиции Сопоставительного примера 5, в условиях малой нагрузки. Испытания в условиях высокой нагрузки

Композиции примеров 1-5 и Сопоставительных примеров 1-5 были испытаны в тесте МТМ в условиях высокой нагрузки (1,25 ГПа) при различных условиях температуры (45, 70,105 и 125°С) и скоростей (2000,1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с).

Измеренные коэффициенты трения описаны в Таблицах, приведенных ниже.

а) Композиция, которая включает в себя сочетание моноолеата глицерина и нитрила

Композицию Примера 1, которая содержит моноолеат глицерина и нитрил, испытывают и сопоставляют с композициями Сопоставительных примеров 1-4 в условиях высокой нагрузки.

Таблица 10 детализирует средний процент снижения коэффициента трения для композиций Примера 1 и Сопоставительных примеров 2-4 относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по температуре, в отношении скоростей 2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с в условиях испытания при высокой нагрузке.

Положительные значения в таблице 10 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 10 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 при различных температурах.

Таблица 11 детализирует средний процент снижения коэффициента трения для композиций Примера 1 и Сопоставительных примеров 2-4 относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 по скорости в отношении температур 45, 70, 105 и 125°С для примера 1 и Сопоставительных примеров 3-4 и температурах 70, 105 и 125°С для Сопоставительного примера 2, в условиях испытаний с высокой нагрузкой.

Положительные значения в таблице 11 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 11 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1.

Из таблиц 9-11 очевидно, что для сочетания моноолеат глицерина/нитрил по Примеру 1 наблюдается синергетическое снижение коэффициента трения в условиях высокой нагрузки.

b) Композиции, содержащие комбинацию моноолеата глицерина, нитрила и сложного эфира

Композиции примеров 2-5, которые содержат моноолеат глицерина, нитрил и дополнительные количества присадки - сложный эфир многоатомного спирта, испытывают и сравнивают с композициями Сопоставительного примера 5 в условиях высокой нагрузки.

Таблица 13 детализирует средний процент снижения трения для композиций Примеров 2-5 и Сопоставительного примера 5, относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по температуре, в отношении скоростей 2000, 1000, 500, 100, 50 и 10 мм/с в условиях испытания при высокой нагрузке.

Положительные значения в таблице 13 соответствуют улучшению снижения коэффициента трения (то есть, более низким значениям коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 13 соответствуют ухудшению снижения коэффициент трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1 при различных температурах.

Таблица 14 детализирует средний процент снижения трения для композиций Примеров 2-5 и Сопоставительного примера 5 относительно средних значений коэффициента трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, по скорости в отношении температур 45, 70, 105 и 125°С, в условиях испытаний с высокой нагрузкой.

Положительные значения в таблице 14 указывают на улучшение снижения коэффициента трения (то есть, более низкие значения коэффициента трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1, и отрицательные значения в таблице 14 соответствуют ухудшению снижения трения (то есть, повышенным коэффициентам трения) относительно средних коэффициентов трения, измеренных для композиции Сопоставительного примера 1.

Из таблиц 12-14 очевидно, что для сочетания моноолеат глицерина/нитрил/сложный эфир по Примерам 2-5 наблюдается синергетическое снижение коэффициента трения относительно композиции Сопоставительного примера 5.

Реферат

Использование: в области смазок для двигателя внутреннего сгорания. Сущность: композиция смазочного масла содержит базовое масло, моноолеат глицерина и одно или несколько нитрильных соединений, выбранных из группы, состоящей из насыщенных или ненасыщенных линейных алифатических нитрилов, имеющих от 8 до 24 атомов углерода. Предпочтительно, нитрильные соединения выбраны из группы, состоящей из нитрилов жирных кислот кокоса, олеилнитрила, деканнитрила и нитрилов талловых кислот, и присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1 до 1,0 мас.% в расчете на суммарную массу композиции. Моноолеат глицерина предпочтительно присутствует в количестве в диапазоне от 0,05 до 5,0 мас.%. Композиция может содержать один или несколько дополнительных сложных эфиров многоатомных спиртов, каждый из которых присутствует в количестве от 0,1 до 1,0 мас.%. Технический результат - уменьшение трения и снижение расхода топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 табл., 1 ил.

Формула