МОЮЩЕ-ДИСПЕРГИРУЮЩАЯ ПРИСАДКА К МОТОРНОМУ МАСЛУ Российский патент 2003 года по МПК C10M141/02 C10M141/02 C10M127/06 C10M129/10 C10M129/72 C10M147/04 C10M155/02 C10M133/04 C10N30/04 C10N40/25 

Изобретение относится к области производства присадок для моторных масел и к моторным маслам, их содержащих, и может быть использовано при производстве моюще-диспергирующих присадок для моторных масел и при производстве последних, предназначенных для очистки систем двигателя внутреннего сгорания при технологическом обслуживании последнего.

Известны различные по компонентному составу моюще-диспергирующие присадки к моторным маслам, которые с учетом предъявляемых требований к ним могут быть использованы в составе моторных масел с периодом эксплуатации, ограниченным сроком сменности масла в конкретной масляной системе двигателя (см, например, SU 875842, 30.06.94; RU 1823487, 27.08.1995г.), а также при эксплуатации в составе моторных масел, предназначенных для очистки систем двигателя в период смены отработавшего масла на новое (RU 2161182,27.12.2000).

Условия использования моюще-диспергирующих присадок в составе моторного масла, предназначенных для очистки систем двигателя в период смены отработавшего масла на рабочее, требуют повышения реакционных моюще-диспергирующих свойств для указанного типа присадок.

Так в техническом решении по пат. RU 1823487 для повышения эффективности функциональных свойств диспергирующей присадки, последнюю получают путем взаимодействия при повышенной температуре высокомолеулярного алкилфенола с формальдегидом и полиамином, в качестве последнего используют, например, или смесь моно- и дицианэтилированного этилендиамина (ЭДА) пропиленэтилентриамина, или дицианэтилированный ЭДА, или дицианэтилированный диэтилентриамин (ДЭТА). Процесс получения данной присадки осуществляют при перемешивании реакционной смеси в реакторе в несколько стадий при различных температурах и при непрерывной отгонки воды, при этом в качестве высокомолекулярного алкилфенола используют полиизобутилфенол (ПИБФ), предварительно полученный алкилированием фенола полиизобутиленом в присутствии катализаторного комплекса.

Однако полученная по данному способу детергентно-диспергирующая присадка к моторному маслу:
экономически неэффективна вследствие использования для ее получения усложненного химико-технологического оборудования и режимов приготовления;
не соответствует современным требованиям устойчивости при низких температурах.

Детергентно-диспергирующая присадка по пат. RU 2161182, 27.12. 2000г. по своим технико-экономическим показателям, а также по целевому ее использованию в составе моторного масла, обеспечивающего очистку систем двигателя в период смены отработавшего масла на рабочее, является наиболее предпочтительной. Данная присадка содержит керосин, хлорированный парафин, неионогенное поверхностно-активное вещество в виде фторированного полиэфира, пеногаситель в виде полиметилсилоксана, а также орто-ксилол. Присадка получена путем смешивания указанных компонентов. Использование масляного раствора, образованного базовым маслом с присадкой, в режиме холостого хода двигателя внутреннего сгорания (в период технического обслуживания последнего по замене отработавшего масла на свежее рабочее) оказывает существенное моюще-диспергирующие действие на металлические поверхности систем двигателя при очистке их от лако-нагаро-шламообразования.

Однако эффективность свойств этой присадки недостаточна, в частности, из-за пониженной растворяющей способности керосина, в котором количество ароматических углеводородов, обладающих наилучшей растворяющей способностью по отношению к различным смолам, недостаточно.

Имеющиеся остатки керосина после обработки систем двигателя моющим маслом (базовое масло с известной присадкой) приводят к ухудшению качества свежего рабочего масла.

Использование в известной присадке керосина оказывает неблагоприятное воздействие на материал уплотнителей деталей двигателя (происходит набухание резины, изменение ее геометрии).

Детергентно-диспергирующая присадка по пат. 2161182 является ближайшим аналогом заявляемого изобретения.

Технический результат, которой достигается при создании заявляемой моюще-диспергирующей присадки, направлен на повышение эффективности ее действия на различные отложения в системе двигателя внутреннего сгорания при одновременной безопасности по отношению к материалам уплотнителей.

Для достижения поставленного технического результата предложена моюще-диспергирующая присадка, содержащая полиалкилароматические соединения в виде C₁₀-C₁₄ алкилбензолов или/и С₁₀-С₁₄ алкилтолуолов, сложные эфиры дикарбоновых кислот, неионогенное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, а также беззольный антиоксидант фенольного или/и аминного типа при следующем соотношении, мас.%:
Сложные эфиры дикарбоновых кислот - 3,0-6,0
Антиоксидант - 0,4-1,5
Неионогенное ПАВ - 0,01-0,05
Пеногаситель - 0,01-0,05
Полиалкилароматические соединения - Остальное
Согласно изобретению использование смеси указанных полиалкилароматических соединений осуществляют при соотношении 1:1.

Согласно изобретению в качестве сложных эфиров дикарбоновых кислот используют эфиры адипиновой кислоты, дибутиловый эфир адипиновой кислоты, диоктиловый эфир себациновой кислоты, диоктиловый эфир азелаиновой кислоты, дибутилфталат или их смесь.

Согласно изобретению в качестве сложного эфира дикарбоновых кислот предпочтительно используют дибутиловый эфир фталевой кислоты или/и диоктиловый эфир себациновой кислоты.

Согласно изобретению в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества используют фторированные полиэфиры с молекулярным весом не менее 500 г/моль.

Согласно изобретению в качестве фторированного полиэфира используют "Флактонит Н-76А". Согласно изобретению используют беззольные антиоксиданты фенольного и аминного типа при соотношении 1:1.

Согласно изобретению в качестве антиоксидантов аминного типа используют N-аллилдифениламин, 4-изопропоксидифениламин, октилированный дифениламин, трет-октилированный N-фенил-1-нафтиламин, N,N-дмфенил-n-фенилендиамин, N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин, N-(1-метилгептил-N-фенил-n-фенилендиамин).

Согласно изобретению, в качестве антиоксидантов аминного типа, предпочтительно, используют октилированный дифениламин, трет-октилированный N-фенил-1-нафтиламин.

Согласно изобретению в качестве антиоксидантов фенольного типа используют 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, сложный эфир β-(3,5-ди-трет-бутил-4-оксифенил)-пропионовой кислоты с октадеканолом или 1,6-гександиолом.

Согласно изобретению в качестве антиоксидантов фенольного типа предпочтительно используют 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол.

Согласно изобретению в качестве пеногасителя используют полиметилсилоксан.

При реализации изобретения повышается эффективность моюще-диспергирующего действия присадки за счет улучшения избирательного смачивания отмываемой поверхности, лиофилизации по отношению к различным смолистым высокотемпературным и низкотемпературным отложениям, что достигается использованием в компонентном составе присадки полиалкилароматических соединений в виде С₁₀-С₁₄ алкилбензолов или/и C₁₀-C₁₄ алкилтолуолов, сложных эфиров дикарбоновых кислот, неионогенного ПАВ в виде фторированных полиэфиров.

Наличие в присадке антиоксидантов фенольного или/и аминного типа стабилизирует состав компонентов присадки при изменяющемся температурном режиме работы двигателя.

Наличие пеногасителя в виде полиметилсилоксана традиционно направлено на улучшение смесеобразования присадки и очищающего масла (базовое масло с присадкой), которое предназначено для очистки деталей и узлов двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Предлагаемый по изобретению набор компонентов присадки и их мас.% соотношение совместимы с материалами, используемыми для изготовления различных уплотнителей: прокладки, сальники узлов двигателя.

Анализ известного уровня техники показал, что заявляемая композиция присадки не следует явным образом из последнего, что свидетельствует о наличии в заявляемом техническом решении критериев изобретения - новизна, изобретательский уровень. Заявляемая моюще-диспергирующая присадка промышленно применима в качестве технологической добавки к любому моторному маслу как минеральному, так и синтетическому, используемых в масляной системе двигателя внутреннего сгорания.

Композицию моюще-диспергирующей присадки получают путем смешивания предпочтительно при температуре Т=40-50^oС следующих компонентов: С₁₀-С₁₄ алкилбензолы или/и С₁₀-С₁₄ алкилтолуолы, сложные эфиры дикарбоновых кислот, неионогенное поверхностно-активное вещество, пеногаситель, а также беззольный антиоксидант фенольного или/и аминного типа при соотношении, мас.%:
Сложные эфиры дикарбоновых кислот - 3,0-6,0
Антиоксидант - 0,4-1,5
Неионогенное ПАВ - 0,01-0,05
Пеногаситель - 0,01-0,05
Полиалкилароматические соединения - Остальное
Предпочтительно в качестве сложного эфира дикарбоновых кислот используют дибутиловый эфир фталевой кислоты или/и диоктиловый эфир себациновой кислоты.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества предпочтительно используют фторированные полиэфиры с молекулярным весом не менее 500 г/моль.

В качестве беззольных антиоксидантов предпочтительно используют антиоксидант фенольного типа, например 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол.

Эффективность присадки обеспечивается и при использовании антиоксиданта аминного типа, например октилированный дифениламин, или смесью указанных антиоксидантов при соотношении их 1:1.

В качестве пеногасителя используют полиметилсилоксан.

Используемые в композиции заявляемой присадки компоненты являются промышленно выпускаемыми продуктами: полиароматические соединения, соответственно: C₁₀-C₁₄ алкилбензолы или/и С₁₀-С₁₄ алкилтолуолы - продукты, полученные алкилированием бензола или толуола фракциями альфа-олефинов C₁₀-C₁₄ в присутствии катализаторов. Полученные продукты являются маслянистыми прозрачными жидкостями от светло-коричневого или коричневого цвета с плотностью при 20^oС, равной 0,83-0,95 г/см³. Указанные продукты выпускаются в соответствии с ТУ-0257-030-18948455-00;
сложные эфиры дикарбоновых кислот получают этерификацией соответствующей карбоновой кислоты спиртами и широко используют в качестве пластификаторов пластмасс, искусственных каучуков. По изобретению предпочтительно используют дибутиловый эфир фталевой кислоты - С₆Н₄(СООС₄Н₉)₂ или/и диоктиловый эфир себациновой кислоты - (CH₂)₈(COOC₈H₁₇)₂, плотность 0,9 г/см³;
беззольный антиоксидант фенольного типа -2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол. Торговая марка "Агидол" - ТУ 385901237-90;
беззольный антиоксидант аминного типа - октилированный дифениламин. Торговая марка Irganox-L.57 (производитель - фирма Циба-Гейги АГ /СН/).

Стабильность моюще-диспргирующих свойств заявляемой присадки достигается и при смеси указанных аксидантов фенольного и аминного типа предпочтительно при соотношении 1: 1. Антиоксиданты указанного типа термостабильны, в том числе при температурном режиме двигателя внутреннего сгорания. Данные режимы работы ДВС предпочтительно, используют в условиях технического обслуживания (при замене масла) по очистке поверхностей его деталей и узлов от лако-нагорообразований посредством моющих масел, в состав которых входит заявляемая моюще-диспергирующая присадка;
неионогенное ПАВ соответствует фторированным полиэфирам с молекулярным весом не менее 500 г/моль. Предпочтительно, используют "Флактонит Н-76БА" с молекулярной массой 537 г/моль - ТУ 301-02-108-90 или фторсодержащий ПАВ "Fluorad"-FC-740 или фторированный ПАВ фирмы Ciba Lodynt (CH), торговая марка S-107B;
пеногаситель - полиметилсилоксан ПМС-200А -ГОСТ 10541-78.

Ниже приводятся предпочтительные примеры композиций заявляемой моюще-диспергирующей присадки (пример 1, 2); пример 3 - контрольный и пример 4 - композиция присадки по пaт. RU 2161182. Указанные примеры 1-4 приведены в таблице 1.

При приготовлении присадки по примеру 4 использовали:
керосин-ТУ-3840158-10-90;
фторированный полиэфир -ТУ-38-6-09-3825-88;
хлорированный парафин-ТУ-0257-002-28948455-99;
О-ксилол-ТУ-6-09-3825-88.

Анализ эффективности заявляемой композиции присадки, контрольной и известной, осуществлен с использованием стандарта ASTM (US) при стендовых испытаниях. Присадки по примерам 1-2 испытывались в составе моторного масла, соответственно минерального М-6з/12Г1М и синтетического -SAE 5W-40. Присадки по примерам 3-4 были использованы в составе масла моторного М-6з/12Г1 М.

При испытаниях использовались оптимальные для приготовления очищающих масел - масляные растворы, содержащие не более 12 мас.% присадки по примерам 1-4 и масло базовое остальное.

Масляные растворы (примеры 1.1-1.4) оценивались на растворяющую способность по методу определения анилиновой точки. В соответствии с данным методом определяется температура помутнения смесей, имеющих равные объемы анилина и исследуемых растворов.

Очищающую способность исследуемых растворов (примеры 1.1-1.4) оценивали по углу смачиваемости модельных поверхностей: стали, тефлона, а также по методике отгонки легких фракций из исследуемых масляных растворов. В последнем случае перед проведением испытаний смазочные системы двигателя освобождались от рабочих масел, производилось заполнение указанных систем исследуемыми масляными растворами, осуществлялась работа двигателей в режиме холостого хода. После слива испытываемых масляных растворов производилась отгонка из последнего легких фракций в два этапа.

Исследуемые составы масляных растворов оценивались также на пожаробезопасность (по температуре вспышки в открытом тигле) в соответствии со стандартом ASTM D, описанным в кн. Д. Кламанн "Смазки и родственные продукты", М., Химия, 1988г., стр.235. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из результатов, приведенных в таблице 2, следует, что исследуемые масляные растворы, содержащие заявляемую композицию присадки (примеры 1-2) и базовое масло (минеральное или синтетическое), более эффективны по моюще-диспергирующим свойствам и пожаробезопасны.

Аналогичные результаты получены при использовании смесей антиоксидантов фенольного и аминного типов при соотношении 1:1, а также смеси эфиров дикарбоновых кислот.

Исследованиями также подтверждено, что заявляемая по изобретению композиция моюще-диспергирующей присадки оптимальна по составу компонентов и мас.% соотношению их. Установлено также, что изменение состава и соотношения компонентов в заявляемой присадке нецелесообразно, т.к. не приведет к дальнейшему улучшению свойств масляных растворов (заявляемая присадка и базовое масло) при использовании их в качестве очищающего масла для систем двигателя внутреннего сгорания.

При исследованиях заявляемой моюще-диспергирующей присадки оценивалось также воздействие ее компонентов на уплотнительные элементы узлов двигателя. С этой целью в исследуемые масляные растворы (примеры 1.1,1.4, а также пример 5 - масло базовое М-6₃/12Г1 М) погружались образцы уплотнителей, изготовленные из резины. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 421-59 при температуре 80^oС.

Испытываемые образцы периодически взвешивались. Кинетические кривые изменения массы образцов представлены на чертеже.

Из приведенных графических материалов следует, что кинетика изменения массы образцов уплотнительных элементов двигателя не меняется при использовании в базовом масле заявляемой присадки (кривые 1, 2), что свидетельствует о безопасности компонентов моюще-диспергирующей присадки на материалы уплотнителей.

Таким образом, заявляемая по изобретению моюще-диспергирующая присадка имеет высокую эффективность моюще-диспергирующих свойств по отношению к различным лако-нагароотложениям, термостабильна, эффективна по своим свойствам при использовании ее в моторных маслах любого типа, безопасна для уплотнительных систем двигателя.

Использование: в области производства присадок для моторных масел, в частности при производстве моюще-диспергирующих присадок, предназначенных для очистки систем двигателя внутреннего сгорания. Сущность: присадка содержит, мас.%: фторированный полиэфир с молекулярным весом не менее 500 г/моль 0,01-0,05, полиметилсилоксан 0,01-0,05, сложный эфир дикарбоновой кислоты 3,0-6,0, беззольный антиоксидант фенольного и/или аминного типа 0,4-1,5 и полиалкилароматические соединения в виде С₁₀-С₁₄ алкилбензолов и/или С₁₀-С₁₄ ацалкилтолуолов остальное. Технический результат - повышение моюще-диспергирующих свойств по отношению к различным лако- и нагарообразованиям при одновременной безопасности к уплотнительным материалам. 9 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Моюще-диспергирующая присадка к моторному маслу, содержащая фторированный полиэфир с молекулярным весом не менее 500 г/моль и полиметилсилоксан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиалкилароматические соединения в виде С₁₀-С₁₄алкилбензолов и/или С₁₀-С₁₄алкилтолуолов, сложный эфир дикарбоновой кислоты и беззольный антиоксидант фенольного и/или аминного типа при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Сложный эфир дикарбоновой кислоты - 3,0-6,0
Антиоксидант - 0,4-1,5
Фторированный полиэфир - 0,01-0,05
Полиметилсилоксан - 0,01-0,05
Полиалкилароматические соединения - Остальное
2. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит смесь полиалкилароматических соединений в соотношении 1: 1. 3. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сложного эфира дикарбоновой кислоты содержит дибутиловый эфир адипиновой кислоты, диоктиловый эфир себациновой кислоты, диоктиловый эфир азелаиновой кислоты, дибутиловый эфир фталевой кислоты или их смесь. 4. Присадка по пп. 1,3, отличающаяся тем, что содержит дибутиловый эфир фталевой кислоты и/или диоктиловый эфир себациновой кислоты. 5. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве фторированного полиэфира используют "Флактонит Н-76А". 6. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что беззольные антиоксиданты фенольного и аминного типов используют при соотношении 1: 1. 7. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антиоксиданта аминного типа используют N-аллилдифениламин, 4-изопропоксидифениламин, октилированный дифениламин, трет-октилированный N-фенил-1-нафтиламин, N, N-дифенил-n-фенилендиамин, N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин, N-(1-метилгептил-N-фенил-n-фенилендиамин). 8. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антиоксиданта аминного типа используют октилированный дифениламин, трет-октилированный N-фенил-1 -нафтиламин. 9. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антиоксиданта фенольного типа используют 2,6-ди-трет. бутилфенол, 2,6-ди-трет. бутил-4-метилфенол, сложный эфир β-(3,5-ди-трет. бутил-4-оксифенил)пропионовой кислоты с октадеканолом или 1,6-гександиолом. 10. Присадка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве антиоксиданта фенольного типа используют 2,6-ди-трет. бутил-4-метилфенол.