ПРИСАДКА К МОТОРНЫМ МАСЛАМ И МОТОРНОЕ МАСЛО, ЕЕ СОДЕРЖАЩЕЕ Российский патент 2003 года по МПК C10M137/10 C10M137/10 C10M135/10 C10M135/30 C10N40/25 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и автомобильной промышленности, конкретно, к составу присадки к моторным маслам и моторному маслу, ее содержащему, предназначенному для использования в двигателях внутреннего сгорания.

Известно моторное масло на основе нефтяного масла, содержащее полиалкиленсукцинимид полиамин, дитиофосфат металлов, алкилфенолят щелочно-земельных металлов, осерненный алкилфенолят кальция (патент Великобритании 1360981, С 10 М 1/46, 1974 г.).

Известное масло обладает невысокими моющими свойствами.

Известна, например, присадка к моторным маслам, которая содержит алкиларилдитиофосфат цинка, алкиларилсульфонат кальция, алкилсалицилат кальция с различной щелочностью, биссукцинимид, полиизобутилен и пеногаситель (а.с. ЧССР 236333, С 10 М 1/14, 1988 г.).

Там же описано моторное масло, содержащее эту присадку, на основе смеси гидрированных фракций и рафинатов селективной очистки.

Однако известное масло с присадкой обладает недостаточно высокими антиокислительными свойствами.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является присадка к моторным маслам, включающая соль эфиров дитиофосфорной кислоты, сульфонат кальция, осерненный алкил-(С9-С12) фенолят кальция со щелочностью 140-250 мг КОН/г и осерненный алкил (С9-С12) фенол, причем в качестве соли эфиров дитиофосфорной кислоты присадка содержит продукт последовательной обработки алкил (С8-С12)фенола пятисернистым фосфором, окисью цинка и алифатическим амином, содержащим 3-5 атомов азота (патент РФ 2102441, С 10 М 141/10, 1998 г.).

С развитием моторостроения повышаются требования к моторным маслам и присадка известного состава не обеспечивает требуемый уровень антиокислительных свойств и термостабильности.

Задачей изобретения является разработка присадки к моторным маслам, обладающей более высокой термической стабильностью и лучшими антиокислительными свойствами, а также разработка моторного масла, содержащего эту присадку.

Для решения поставленной задачи предлагается присадка к моторным маслам, содержащая в мас.%:
Сульфонат кальция - 15-50
Осерненный алкил(С9-С12)-фенолят кальция со щелочностью 140-150 мг КОН/г - 20-50
Осерненный алкил(С9-С12)-фенол - 5-15
Продукт последовательной обработки смеси изопропилового и н. бутилового спиртов, взятых в мольном соотношении 1:0,7-8,0, пятисернистым фосфором и окисью цинка - 10-20
Причем присадка содержит сульфонат кальция со щелочностью 120-310 мг КОН/г и может дополнительно содержать минеральное масло разбавитель в количестве до 15 маc.%.

Предлагается также моторное масло на основе минерального и/или синтетического масла, содержащее вышеуказанную присадку в количестве 3-10 маc.%. Предлагаемое масло может также содержать беззольный дисперсант, загущающую, депрессорную и антипенную присадки.

Новизной заявляемого технического решения является использование в составе присадки продукта последовательной обработки смеси изопропилового и н. бутилового спиртов, взятых в заявленном соотношении, пятисернистым фосфором и окисью цинка.

Введение присадки в количестве 3-10 маc.% в минеральное и/или синтетическое масло позволяет получить моторное масло, обладающее улучшенными антиокислительными свойствами и большей термостабильностью. Полученный результат является неожиданным, так как известно, что цинковые соли эфиров дитиофосфорной кислоты, полученные исходя из смеси низших спиртов, содержащей вторичные спирты, менее термостабильны по сравнению с цинковыми солями дитиофосфорной кислоты, полученными из более высокомолекулярных спиртов, а также по сравнению с цинковыми солями дитиофосфорной кислоты, полученными исходя из алкилфенола.

Использование предлагаемого масла в двигателях внутреннего сгорания позволит увеличить срок смены масла и величину межремонтного пробега двигателя.

Ниже приведена характеристика компонентов, используемых в составе предлагаемой присадки.

Сульфонат кальция представляет собой кальциевую соль нефтяных сульфокислот или сульфокислот алкилбензолов, содержащую дисперсию карбоната кальция. Сульфонат кальция имеет щелочность 120-310 мг КОН/г, содержит 4,8-12 маc.% кальция и 28-40 мас.% активного вещества.

Осерненный алкилфенолят кальция является продуктом взаимодействия алкил(С9-С12)-фенола, элементарной серы, вицинального гликоля и оксида(гидроксида) кальция с последующей обработкой реакционной смеси диоксидом углерода. Продукт взаимодействия имеет щелочность 140-250 мг КОН/г, содержит 5,0-9,0 мас.% кальция и 3,0-5,0 маc.% серы.

Осерненный алкилфенол представляет собой продукт взаимодействия алкил(С9-С12)-фенола с серой в присутствии гликоля и оксида (гидроксида) кальция. Продукт взаимодействия содержит 8-12 маc.% серы.

Пример приготовления продукта последовательной обработки смеси изопропилового и н.бутилового спиртов пятисернистым фосфором и окисью цинка.

Смешивают 148 г (2 моля) н.бутанола и 30 г (0,5 моля) изопропилового спирта и к приготовленной смеси при температуре 40-50^oС за 30 мин добавляют 111 г (0,5 моля) пятисернистого фосфора. Перемешивают 1 ч при 60^oС. После охлаждения и фильтрации получают смесь эфиров дитиофосфорной кислоты. К этой смеси добавляют 25 г минерального масла И-20А и в течение 1 ч при 60-65^oС добавляют 102 г (1,25 моля) окиси цинка. Смесь перемешивают 30 мин при 65^oС. Отгоняют реакционную воду в вакууме при 70^oС. После очистки центрифугированием при 60-70^oС получают готовый продукт, имеющий рН - 5,7. Найдено %: цинк - 9,5, фосфор - 9,0.

Минеральное масло разбавитель представляет собой дистиллатную нефтяную фракцию, имеющую вязкость в пределах 4-10 мм/с и температуру вспышки не ниже 160^oС.

Предлагаемую присадку готовят путем смешения вышеуказанных компонентов при температуре 40-100^oС и постоянном перемешивании. Приготовленную присадку вводят в базовое масло при температуре 20-100^oС.

В качестве базового масла могут быть использованы дистиллатные, остаточные нефтяные фракции или их смеси, а также синтетическое масло, например, алкилированная ароматика, полиальфаолефины, сложные эфиры двухосновных кислот и др., а также смеси минеральных и синтетических компонентов.

Предлагаемое моторное масло может содержать в своем составе: беззольный дисперсант, например, алкенилсукцинимид полиэтиленполиамина или высокомолекулярное основание Манниха, загущающую присадку - полиметакрилатную или гидрированный сополимер стирола с бутадиеном или изопреном, депрессорную присадку - полиметакрилат или продукты алкилирования фенола или нафталина хлорпарафинами, и полиметилсилоксан в качестве антипенной присадки.

В табл.1 приведены составы образцов предлагаемой присадки (примеры 1-5), а также образцы для сравнения, в которых в качестве соли эфиров дитиофосфорной кислоты использована присадка по прототипу (пример 6) и цинковая соль дитиофосфорной кислоты, полученная из смеси первичных (изооктилового и изобутилового) спиртов, взятых в соотношении 1:1,7 - присадка ДФ-11 (пример 7).

В табл. 2 приведены составы образцов предлагаемого моторного масла, содержащего присадку по примерам 1-5 (примеры 7-15), а также для сравнения образец, содержащий присадку по примеру 6 (пример 16) и присадку по примеру 7 (пример 17).

При приготовлении образцов моторного масла в качестве базового масла были использованы: дистиллятная нефтяная фракция, имеющая кинематическую вязкость при 100^oC 7,4 мм/с, индекс вязкости 94, температуру застывания - минус 15^oС (примеры с 7 по 13, а также 16 и 17), синтетическое - полиальфаолефиновое масло, имеющее вязкость 8,5 мм/с при 100^oС (пример 14), полусинтетическое, представляющее смесь вышеуказанных минерального и полиальфаолефинового масел (пример 15).

В примерах 1, 2, 4, 5 предлагаемая присадка содержит минеральное масло разбавитель - дистиллятную нефтяную фракцию, имеющую вязкость 4,8 мм/с при 100^oС и температуру вспышки 170^oС.

Образцы моторного масла были испытаны следующими лабораторными методами, позволяющими оценить их термостабильность и антиокислительные свойства.

Метод оценки термической стабильности заключается в том, что масло подвергают термической обработке при 240^oС в течение 10 мин, при этом ее оптическая плотность возрастает за счет загрязнений продуктами термической деструкции. Показателем, характеризующим термическую стабильность, является оптическая плотность образца масла после термической обработки, выраженная в условных единицах. Меньшей величине этого показателя соответствует более высокая термическая стабильность. Точность метода - 0,01 усл.ед.

Антиокислительные и антинагарные свойства оценивали лабораторным методом в условиях термокаталитического окисления при температуре 23^oС. Оценку проводили по изменению оптической плотности и приросту вязкости в результате 3-х часового окисления.

Описанные выше методы позволяют с достаточной степенью достоверности прогнозировать эффективность моторных масел в процессе работы двигателя.

Из результатов испытаний, представленных в табл. 2, следует, что моторное масло с предлагаемой присадкой имеет лучшие аниокислительные и антинагарные свойства и термостабильность.

Использование предлагаемой присадки в виде пакета в составе моторных масел позволит увеличить срок смены масла и величину межремонтного пробега.

Использование: в нефтеперерабатывающей и автомобильной промышленности, конкретно в получении присадок к моторным маслам и моторному маслу, предназначенному для использования в двигателях внутреннего сгорания. Сущность: присадка к моторным маслам содержит, мас.%: сульфонат кальция - 15-50, осерненный алкил (С9-С12) фенолят кальция со щелочностью 140-250 мг КОН/г - 20-50, осерненный алкил (С9-С12) фенол - 5-15, продукт последовательной обработки смеси изопропилового и н.бутилового спиртов, взятых в мольном соотношении 1:0,7-8,0, пятисернистым фосфором и окисью цинка - 10-20. Присадка может содержать сульфонат кальция со щелочностью 120-310 мг КОН/г и дополнительно минеральное масло-разбавитель в количестве до 15 мас.%. Моторное масло на минеральной и/или синтетической основе содержит вышеописанную присадку в количестве 3-10 мас.%. Моторное масло может содержать беззольный дисперсант, загущающую, депрессорную и антипенную присадки. Технический результат - улучшение антиокислительных и антинагарных свойств присадки, увеличение срока смены масла и межремонтного пробега. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Присадка к моторным маслам, включающая соль эфиров дитиофосфорной кислоты, сульфонат кальция, осерненный алкил(С9-С12)-фенолят кальция со щелочностью 140-250 мг КОН/г и осерненный алкил(С9-С12)-фенол, отличающаяся тем, что в качестве соли эфиров дитиофосфорной кислоты содержит продукт последовательной обработки смеси изопропилового и н. бутилового спиртов, взятых в мольном соотношении 1: 0,7-8,0, пятисернистым фосфором и окисью цинка при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Сульфонат кальция - 15-50
Осерненный алкил(С9-С12)-фенолят кальция - 20-50
Осерненный алкил(С9-С12)-фенол - 5-15
Продукт последовательной обработки смеси изопропилового и н. бутилового спиртов, взятых в мольном соотношении 1: 0,7-8,0, пятисернистым фосфором и окисью цинка - 10-20
2. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит сульфонат кальция со щелочностью 120-310 мг КОН/г. 3. Присадка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит минеральное масло-разбавитель в количестве до 15 мас. %. 4. Моторное масло на основе минерального и/или синтетического масла и присадки, отличающееся тем, что содержит 3-10 мас. % присадки по пп. 1-3. 5. Моторное масло по п. 4, отличающееся тем, что дополнительно содержит беззольный дисперсант, загущающую, депрессорную и антипенную присадки.