ПРИСАДКА К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ Российский патент 1995 года по МПК C10M141/02 C10M141/02 C10M129/40 C10M125/20 C10N30/06 

Изобретение относится к составам смазочных материалов, а также использованию веществ в качестве компонентов смазочных композиций и предназначено для улучшения антифpикционных и противоизносных свойств масел двигателей внутреннего сгорания, агрегатов и узлов трансмиссии и ходовой части машин.

В литературе имеются данные о том, что введение в масло жирных кислот улучшает его антифрикционные и противоизносные свойства. Однако в свободном состоянии они увеличивают коррозионную активность масла [1] Кроме того, низкомолекулярные жирные кислоты вызывают корродирующее действие вследствие их высокой кислотности [2]
Известна антифрикционная маслорастворимая присадка на основе ненасыщенной жирной кислоты природного происхождения для двигателей внутреннего сгорания [3]
Недостатком данной присадки является то, что при высоких нагрузках снижаются трибологические свойства моторного масла с ее введением.

Наиболее близким к предлагаемому является известный состав противоизносной присадки [4] на основе олеиновой кислоты жирной кислоты фракции С₁₈ природного происхождения, и олеата меди соли металла переменной валентности, при следующих соотношениях компонентов, мас. Олеат одновалентной меди 25.60 Олеиновая кислота до 100
Недостатком данной присадки является то, что выделяющаяся в процессе трения металлическая медь, а также ее соли являются катализаторами окислительных процессов в масле, что ухудшает его антиокислительные свойства, термическую стабильность и усиливает коррозионную активность, особенно для цветных металлов. Это делает невозможным длительно использовать масло и резко сокращает срок его службы.

Целью изобретения является улучшение антифрикционных и противоизносных свойств товарных минеральных масел.

Поставленная цель достигается тем, что в присадке к минеральным маслам, содержащей жирную кислоту фракции С₁₈ природного происхождения и соединение металла переменной валентности в качестве жирной кислоты используют синтетические жирные кислоты фракций С₁₀-С₂₂, а в качестве соединения металла переменной валентности используют молибденово-кислый аммоний при следующих соотношениях, мас.

Молибденово-кислый аммоний 10-20
Синтетические жирные кислоты до 100
Данная смазочная композиция соответствует критерию "новизна", так как имеет отличие от прототипа. Таким отличием является то, что в качестве жирной кислоты присадка содержит синтетические жирные кислоты фракций С₁₀-С₂₂, а в качестве металла переменной валентности содержит молибденово-кислый аммоний.

Замена жирной кислоты фракции С₁₇ природного происхождения на синтетические жирные кислоты позволяет существенно улучшить антифрикционные и противоизносные свойства присадки и, следовательно, базового товарного масла. Это достигается тем, что используют высокомолекулярные фракции С₁₈-С₂₂. Повышенная стабильность к окислению и пониженная по сравнению с жирными кислотами природного происхождения коррозионная активность позволяют использовать в качестве компонента среднемолекулярные синтетические жирные кислоты фракции С₁₀-С₁₇. Таким образом, применение синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₂₂ расширяет сырьевое обеспечение производства присадки.

Замена олеата одновалентной меди молибденово-кислым аммонием позволяет снизить коррозионную активность присадки и смазочного масла в целом. Это достигается нейтрализацией синтетической жирной кислоты и образованием нового соединения молибдена за счет того, что в качестве соединения, имеющего в себе нейтрализующую группу NH₄⁺ и молибден используют молибденово-кислый аммоний.

Применение синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₂₂ и молибденово-кислого аммония для улучшения трибохарактеристик присадки и товарного масла в целом и снижения их коррозионной активности ранее неизвестно и эти свойства не вытекают из свойств как синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₂₂, так и молибденово-кислого аммония. Следовательно, имеет место появление у нового объекта нового свойства в результате добавления к известному объекту известной части. Это обстоятельство свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Применение синтетических жирных кислот фракционного состава от С₁₀ до С₂₂ обусловлено тем, что именно они обеспечивают лучшие антифрикционные и противоизносные свойства присадки в широком диапазоне нагрузок (фиг. 1-4, кривые 4-6). Использование синтетических жирных кислот фракционного состава С₇-С₉ и менее приводит к резкому снижению трибологических характеристик (фиг. 1-4). Высокомолекулярные синтетические жирные кислоты (С₂₂) приводят к ухудшению вязкостно-температурных характеристик масла в связи с ростом температуры плавления кислоты.

Граничные пункты соотношения компонентов присадки в пределах 10-20% для молибденово-кислого аммония обусловлены тем, что введение менее 10% ведет к ухудшению антифрикционных и противоизносных свойств присадки, а добавление более 20% экономически нецелесообразно, так как увеличивает стоимость присадки при несущественном изменении ее трибологических свойств (табл. 1).

Трибологические свойства образцов смазочной композиции оценивали на четырехшариковой машине трения в соответствии с ГОСТом 9490-75. Время испытания каждого образца 120 мин при следующем режиме нагружения (табл. 2). Антифрикционные свойства определяли по изменению температуры смазочной композиции, генерируемой в зоне трения в соответствии с выражением
ΔТ Т_max Т_о, где ΔТ приращение температуры;
Т_max максимальная температура, генерированная в зоне трения;
Т_о температура в начале испытания.

Противоизносные свойства определяли по диаметру пятна износа d в соответствии с ГОСТом 9490-75.

Уровень коррозионной активности определяли в соответствии с ГОСТом 20502-75 (метод Б) на приборе АП-1 по изменению массы пластинок. В качестве материала, подвергавшегося испытанию, использовали фрагмент сталеалюминиевого вкладыша двигателя ЗМЗ-53.

Примеры составов по табл. 3 готовили следующим образом. Синтетические жирные кислоты различных фракций нагревали до 110-120^оС, а затем вводили молибденово-кислый аммоний и перемешивали в течение 30-40 мин.

Образцы присадки (табл. 3) вводили в базовое масло М-8-В1 в количестве 1 мас. Растворимость хорошая. Выпадения в осадок не наблюдалось.

Результаты лабораторных испытаний показали (табл. 1), что предлагаемый состав присадки, состоящий из синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₂₂ и молибденово-кислого аммония, при нагрузках до 490 Н включительно позволяет улучшить антифрикционные свойства базового масла в 1,35-1,44 раза, а противоизносные свойства в 1,60-1,78 раза (для примеров 2).

Для оценки работы предлагаемой смазочной композиции при повышенных нагрузках проводили испытания на четырехшариковой машине трения на режимах, представленных в табл. 4.

Результаты испытаний (для примеров 2) при нагрузках до 784 Н показали (табл. 5), что наблюдается также устойчивое улучшение антифрикционных (в 1,37-1,44 раза) и противоизносных (в 1,98-2,07 раза) свойств по отношению к минеральному маслу М-8-В1 (базовый вариант). На фиг. 1-3 представлены результаты этих испытаний.

Для сравнения эффективности предлагаемого технического решения на фиг. 1-3 представлены результаты испытаний присадки [3]
Оценка уровня коррозионной активности масла М-8-В1 показала, что дополнительное введение присадки на основе синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₂₂ и молибденово-кислого аммония ведет к ее снижению. При этом коррозионная активность композиции предлагаемого технического решения снизилась по отношению к маслу М-8-В1 без добавки в 1,52 раза (фиг. 5).

Сущность изобретения: присадка к смазочным маслам содержит, мас. молибденово-кислый аммоний 10 20, синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₂₂ до 100. 5 ил. 5 табл.

ПРИСАДКА К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ, содержащая жирную кислоту и соединение металла переменной валентности, отличающаяся тем, что в качестве жирной кислоты присадка содержит синтетические жирные кислоты фракции C₁₀ C₂₂, а в качестве соли металла переменной валентности молибденовокислый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.

Молибденовокислый аммоний 10 20
Синтетические жирные кислоты фракции C₁₀ C₂₂ - До 100