ПРИСАДКА К МОТОРНЫМ МАСЛАМ Российский патент 1994 года по МПК C10M147/04 C10M147/04 C10M129/72 C10N30/06 

Изобретение относится к присадкам масел, используемых для смазки узлов трения в двигателях внутреннего сгорания.

Износ деталей двигателя внутреннего сгорания является результатом механического воздействия или химических превращений, возникающих на их трущихся поверхностях. Прочный слой масла, разделяющий трущиеся поверхности, позволяет уменьшить износ деталей. Однако, в условиях эксплуатации не всегда возможно нанесение такого слоя. Поэтому для снижения износа трущихся деталей, а следовательно, для повышения ресурсов работы двигателя, в масла вводят различного типа присадки, например, антифрикционные, противоизносные, противозадирные и т.д.

В качестве противоизносных и противозадирных присадок используют производные дитиофосфорных кислот и осерненные углеводороды.

В настоящее время в отечественной практике в качестве противоизносных присадок в моторных маслах применяют, например, присадки ДФII (ОСТ 3801398-86) и ДФI (ГОСТ 10644-77), представляющие собой масляный раствор диалкилдитиофосфата цинка и бария соответственно [1].

В качестве антифрикционных присадок применяют различные беззольные полярно-активные соединения, маслорастворимые молибден- и борсодержащие продукты, а также неорганические дисперсии, содержащие молибден, бор, графит. Например, присадка АДТФ (ТУ 38101105-84), представляющая собой 50% -ный раствор смеси аминной соли и амида диалкилдитиофосфорной кислоты в масле [1].

Известны различные антифрикционные и противоизносные присадки, использование которых приводит к повышению ресурса работы двигателя. Например, антифрикционная присадка смазочного масла для бегункового двигателя на основе диалкоксилированного алкилполиоксиалкиламина [2] или противоизносная присадка смазочного масла для дизельных двигателей, активным компонентом которой является соединение формулы Х=Р(OP)₃, где Х - атом кислорода или серы; Р - фенил, ксилил, толил или их галогенированные производные; Р - фосфор [3].

Широко используется антифрикционная присадка к моторным маслам на основе дисульфида молибдена - "Моликот А". Дисульфид молибдена на поверхности трущихся деталей образует прочную пленку, которая обладает высокой химической и термической стабильностью. Применение смазочного материала, содержащего дисульфид молибдена приводит к снижению износа в среднем на 30-50% [4] .

Также известна антифрикционная и противоизносная присадка к смазочному маслу, активным компонентом которой является 2-(n-толуолсульфамино) бензальоктадециламин формулы
(5)
Содержание этого компонента в масляной композиции - 0,5-1,0% мас. Кроме того, она содержит 10-30% мас диалкилфталата (С₄-С₈)/прототип.

Применение такой присадки позволяет снизить интенсивность износа на 30-50%, но и этого недостаточно.

Для повышения ресурса работы двигателей внутреннего сгорания необходимо решить задачу, заключающуюся в улучшении антифрикционных - противоизносных свойств масла. Задача решается использованием в составе присадки дистанционной фракции продукта описания гексафторпропилена выделенной при глубоком вакууме (3 мм.рт.ст.) и температуре выше 180^оС общей формулы
CF₃-R-C ТУ 6-57-05-757593-188-92
где R OCFO n=3-100;
-OCF₂-O m=0-100;
k=0-10, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Активный компонент указанной формулы 1,2-5,0 Диалкилфталат (С₄-С₃) 50-75 Минеральное масло Остальное
Активный компонент указанной формулы, в дальнейшем называемой перфторполиэфирной кислотой, должен отвечать требованиям ТУ N 6-57-757593-188-92.

1. По внешнему виду - от бесцветной до желтоватого цвета жидкости без механических примесей.

Вязкость кинетическая при 20^оС 5-1000 (сСт).

Содержание фторид-иона не более 0,20 мас.%.

Предлагаемая присадка является механический смесью, состоящей из минерального масла, перфторполиэфирной кислоты и взятого в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) дибутилфталата, производного фталевой кислоты.

Хотя использование дибутилфталата в качестве ПАВ известно, однако именно в сочетании с ним перфторполиэфирная кислота образует тонкую масляную эмульсию, введение которой в моторное масло двигателя внутреннего сгорания позволяет значительно снизить коэффициент трения. Перфторполиэфирная кислота на металлической поверхности трущихся деталей образует мономолекулярную пленку. Прочность последней можно, по-видимому, объяснить образованием химических связей с окислами металлов, всегда присутствующими на металлической поверхности. Кроме того, на поверхности пленки из перфторполиэфирной кислоты хорошо удерживается слой моторного масла, что позволяет избежать процесса граничного трения.

В предлагаемой композиции количество перфторполиэфирной кислоты составляет 1,2-5 мас.%. Выбор пределов объясняется тем, что содержание менее 1,2% дает неполное покрытие поверхности металлических деталей двигателя внутреннего сгорания, а более 5% - неэкономично, так как излишнее ее количество ее выпадает в осадок. Выбор пределов содержания ПАВ (50-75 мас.%) объясняется тем, что при содержании дибутилфталата менее 50 мас.% не образуется тонкой масляной эмульсии. Содержание выше 75% экономически нецелесообразно, так как значительного изменения дисперсности эмульсии не производит.

В патентной и научно-технической литературе не обнаружены аналогичные присадки к моторным маслам, что позволяет утверждать соответствие заявляемой композиции критерию "новизна".

П р и м е р ы. Предлагаемую смазочную композицию получают следующим образом.

Исходные компоненты в жидком виде загружают в одну емкость, и подвергают механическому перемешиванию в течение 1 ч из расчета на 50 л смазочной композиции. Полученную однородную, не имеющую осадка композицию, фасуют в специальную упаковку, например, емкостью 160 г, рассчитанную на 4 л рабочего масла двигателя.

В лабораторных условиях было получено 20 л композиции, которая прошла триботехнические испытания, в том числе в инженерном центре "Износостойкость" лен.филиала ИМАШ АН СССР.

Результаты испытаний изложены в таблице и прилагаемом акте и показали принципиальную возможность получения смазочной композиции заявляемого состава и его повышенные физико-химические и эксплуатационные свойства, такие как: коэффициент трения (fтр.), нагрузка задира (Рз), массовая интенсивность износа (J).

В качестве минерального масла использовали моторное масло типа М6_з/10В.

Применение предлагаемой присадки к моторным маслам в двигателях внутреннего сгорания позволяет повысить ресурс работы двигателей на 150-200% за счет повышения на 40-70% противоизносных и на 20-40% противозадирных свойств масла в условиях как нормальной, так и повышенной температуры (до 350-400^оС). Предлагаемая присадка не образует нерастворимого осадка в маслах, что свидетельствует о ее совместимости с известными присадками.

Присадка к моторным маслам содержит, %: 1,2 - 5,0 дистиллятной фракции продукта окисления гексафторпропилена, выделенной при вакууме 3 мм рт.столба и температуре выше 180°С, содержащей продукты ф-лы 1, 50 - 75 диалкил (C₄-C₈) -фталата и до 100 минерального масла. Структура ф-лы: , где ; n = 3 - 100; m = 0 - 100; k = 0 - 10. 1 табл.

ПРИСАДКА К МОТОРНЫМ МАСЛАМ, содержащая минеральное масло и диалкил (C₄ - C₈) фталат, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дистилляционную фракцию продукта окисления гексафторпропилена, выделенную при вакууме 3 мм рт.ст. и температуре выше 180^oС и содержащую продукты общей формулы
CF₃-R-C
где
R = OCFO
-O-(CF₂-O)_m,

n = 3 - 100;
m = 0 - 100;
k = 0 - 10,
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная дистилляционная фракция 1,2 - 5,0
Диалкил (C₄ - C₈) фталат 50 - 75
Минеральное масло До 100