СМАЗОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2021 года по МПК C10M169/04 C10M111/02 C10M145/14 C10N30/02 C10N40/08 C10N40/10 

Область изобретения

Данное изобретение относится к смазочной жидкости, которая соответствующим образом используется в качестве амортизаторной жидкости. Данное изобретение дополнительно относится к использованию смазочной жидкости в амортизаторе.

Уровень техники

Амортизатор (иногда именуемый демпфером) представляет собой механическое устройство, предназначенное для сглаживания или гашения внезапного ударного воздействия и рассеивания кинетической энергии. Амортизаторы представляют собой важную часть автомобильных, мотоциклетных или велосипедных подвесок, шасси самолетов, подвесок поездов и опор для многих производственных установок. Большие амортизаторы также используются в архитектуре и строительстве для снижения восприимчивости структур к землетрясениям и резонансу.

Амортизаторы преобразуют кинетическую энергию в тепловую энергию, которая затем рассеивается. Гидравлические амортизаторы состоят из цилиндра со скользящим поршнем внутри. Цилиндр заполнен амортизаторной жидкостью. Эта комбинация поршень/цилиндр, заполненный жидкостью, также именуется демпфером. В транспортном средстве подвеска колес обычно содержит несколько амортизаторов, в основном в сочетании с устройствами упругого давления, а именно цилиндрическими рессорами, листовыми рессорами или торсионными валами. Эти рессоры не являются амортизаторами, поскольку рессоры только хранят, а не рассеивают или не поглощают энергию. Если колесо приводится в движение по горизонтальной плоскости, рессора будет поглощать усилие, направленное вверх и вниз, и превращать это в тепло. Амортизатор, вместе с гистерезисом, например, в шинах колес, гасит движение неподрессоренных частей вверх и вниз, тем самым эффективно уменьшая подпрыгивание колеса. Это достигается путем преобразования кинетической энергии в тепло посредством трения жидкости из-за течения амортизаторной жидкости через узкое отверстие, а именно внутренний клапан.

В WO201063752 раскрыты жидкости, которые могут использоваться в качестве амортизаторных жидкостей, которые обладают высокой способностью к биологическому разложению и высокой совместимостью с улучшителем вязкости, особенно при низких температурах. Жидкости содержат композицию на основе базового масла и присадки, улучшающей индекс вязкости. Композиция на основе базового масла включает базовое масло GTL и сложный эфир полигидрокси соединения.

Авторы данного изобретения стремились получить смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, имеющих полезные свойства, например, лучшее длительное сопротивление сдвигу и/или лучшие вязкостные свойства при низких температурах, чем коммерчески доступные амортизаторные жидкости.

Сущность изобретения

Авторы данного изобретения обнаружили, что смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, могут быть получены из благоприятного сочетания базового масла GTL, алкилбензола или алкилнафталина и модификатора вязкости. Такое сочетание демонстрирует хорошее сопротивление сдвигу и хорошую вязкость при низкой температуре.

Соответственно, данное изобретение предлагает смазочную жидкость, содержащую:

a) по меньшей мере 40% мас. от массы смазочной жидкости базового масла GTL;

b) от 5 до 25% мас. от смазочной жидкости алкилбензола или алкилнафталина; и

c) от 0,1 до 20% мас. от смазочной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости;

причем смазочная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 50 до 1000 и температуру застывания ниже -30^oC.

Смазочная жидкость подходит для использования в качестве амортизаторной жидкости, но может также использоваться в качестве гидравлического масла или в качестве промышленного смазочного материала, а именно тормозной жидкости или масла для подшипников и циркуляционного масла.

Данное изобретение дополнительно предлагает использование смазочной жидкости по изобретению в амортизаторе.

Данное изобретение, кроме того, дополнительно предлагает транспортное средство, содержащее смазочную жидкость по изобретению.

Подробное описание изобретения

Смазочная жидкость содержит, по меньшей мере, 40% мас. от массы смазочной жидкости базового масла GTL. Смазочная жидкость предпочтительно содержит в диапазоне от 50 до 90% мас. базового масла GTL от массы смазочной жидкости, более предпочтительно от 60 до 85% мас.

Термин «базовое масло GTL» используется для описания базовых масел, которые синтезируются по методу Фишера-Тропша путем конверсии природного газа в жидкое топливо. Они имеют очень низкое содержание серы и ароматических соединений по сравнению с минеральными базовыми маслами, полученными после переработки сырой нефти, и имеют очень высокое содержание парафинов. Базовое масло GTL представляет собой смесь нескольких базовых масел GTL, имеющих разную вязкость. Предпочтительно кинематическая вязкость базового масла GTL при 100^oС находится в диапазоне от 2 до 10 мм²/с, предпочтительнее в диапазоне от 2,5 до 7 мм²/с. Кинематическую вязкость соответствующим образом определяют согласно ASTM D445. Подходящие базовые масла, известные как «GTL 4» и «GTL 3», доступны от Shell.

Смазочная жидкость содержит от 5 до 25% мас. от массы смазочной жидкости алкилбензола или алкилнафталина. Соответственно, алкилбензол или алкилнафталин представляют собой смесь различных молекул алкилбензола и/или алкилнафталина. Алкилбензолы и/или алкилнафталины являются моно- или полизамещенными, но предпочтительно являются моно- или дизамещенными. В предпочтительном варианте реализации изобретения, смазочная жидкость содержит от 5 до 25% мас. смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными с линейными и/или разветвленными алкильными группами, причем алкильные группы представляют собой С₆-С₂₀ алкильные группы, предпочтительно C₉-C₁₅ алкильные группы. Кинематическая вязкость при 40^oC алкилбензола или алкилнафталина (соответствующим образом определенная согласно ASTM D445) составляет соответственно от 3 до 400 мм²/с, предпочтительно от 3 до 50 мм²/с и предпочтительнее от 3 до 10 мм²/с. Средняя относительная молекулярная масса составляет соответственно от 180 до 300, предпочтительно от 200 до 280 и предпочтительнее от 230 до 260.

Смазочная жидкость содержит от 0,1 до 20% мас. от массы смазочной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости. Смазочная жидкость предпочтительно содержит от 1 до 18% мас. присадки, улучшающей индекс вязкости, предпочтительнее от 3 до 10% мас.

Присадки, улучшающие индекс вязкости (также известные как улучшители VI, модификаторы вязкости или улучшители вязкости), дают смазочные материалы с работоспособностью при высокой и низкой температуре. Эти присадки обеспечивают сопротивление сдвигу и приемлемую вязкость при повышенных температурах и при низких температурах. Подходящие присадки, улучшающие индекс вязкости, включают и низкомолекулярные, и высокомолекулярные углеводороды, сложные полиэфиры и диспергирующие присадки, улучшающие индекс вязкости, которые могут функционировать как присадка, улучшающая индекс вязкости, и диспергатор. Типичные молекулярные массы этих полимеров составляют от около 10000 до 1000000, конкретнее от около 20000 до 500000 и даже конкретнее от около 50000 до 200000. Примерами подходящих присадок, улучшающих индекс вязкости, являются полимеры и сополимеры метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов.

Предпочтительно, присадка, улучшающая индекс вязкости, представляет собой полиметилметакрилат (далее называемый ПММА), то есть сополимер метил- и алкилметакрилатов с различной длиной цепи. Особенно предпочтительными ПММА присадками, улучшающими индекс вязкости, являются коммерчески доступные улучшители вязкости Viscoplex (Viscoplex является торговой маркой Röhm GmbH & CO. KG, Дармштадт, Германия).

Смазочная жидкость соответственно дополнительно содержит одну или несколько присадок, которые, как правило, используются в амортизаторных жидкостях. Эти присадки вводятся в виде пакета присадок. Типовой пакет присадок включает антиокислительные присадки и противоизносные присадки, но также может включать дисперсанты, детергенты, ингибиторы коррозии и ржавчины, деактиваторы металлов, присадки для сверхвысоких давлений, противозадирные присадки, депрессорные присадки, присадки, понижающие температуру застывания парафиновых масел, присадки, улучшающие совместимость с уплотнителем, антифрикционные смазки, смазывающие присадки, присадки, улучшающие немаркость, хромофорные агенты, пеногасители и деэмульгаторы.

Смазочная жидкость предпочтительно содержит противоизносную присадку. Подходящие противоизносные присадки включают металлосодержащие и не содержащие металлов алкилтиофосфаты, а именно диалкилдитиофосфаты цинка, как правило, используемые в количествах от около 0,4% мас. до около 1,4% мас. от смазочной жидкости.

Смазочная жидкость предпочтительно содержит пеногаситель. Типовыми пеногасителями являются силиконы и органические полимеры. Предпочтительно, пеногаситель представляет собой пеногаситель с низким содержанием кремния или без кремния, а именно акриловый сополимер или этоксилат амина жирного ряда. Количество пеногасителя предпочтительно составляет менее 1% мас. от массы смазочной жидкости, предпочтительно менее 0,1% мас. и предпочтительнее менее 0,05% мас.

Смазочная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 50 до 1000, предпочтительно в диапазоне от 100 до 600. Соответственно, индекс вязкости определяют согласно ASTM D2272. Если индекс вязкости слишком низок, смазочная жидкость, вероятно, будет слишком вязкой при низких температурах и слишком жидкой при более высоких температурах, а также смазочная жидкость не будет эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость имеет температуру застывания ниже -30^oC, предпочтительно ниже -45^oC. Соответственно, температуру застывания определяют согласно ASTM D97. Если смазочная жидкость имеет более высокую температуру застывания, то жидкость не будет течь в холодных условиях окружающей среды, и амортизатор, содержащий жидкость, не будет функционировать.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет кинематическую вязкость при 40^oC, по меньшей мере, 7 мм²/с, предпочтительно, по меньшей мере, 10 мм²/с и предпочтительнее, по меньшей мере, 12 мм²/с. Соответственно, кинематическую вязкость при 40^oC определяют согласно ASTM D445. Наличие такого типа вязкости важно, если смазочная жидкость должна эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет вязкость по Брукфилду при -40^oC менее, чем 2000 сП, предпочтительнее менее, чем 1500 сП и наиболее предпочтительно менее, чем 1250 сП. Соответственно вязкость по Брукфилду при -40^oC определяют согласно ASTM D2983. Наличие такого типа вязкости важно, если смазочная жидкость должна эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет сопротивление сдвигу при 40^oC, измеренное согласно CEC L-45-99, менее, чем 10%, предпочтительнее менее, чем 5%, наиболее предпочтительно менее, чем 3%. Важно, чтобы смазочная жидкость обладала максимально возможным сопротивлением сдвигу (и наименьшей возможной потерей сопротивления сдвигу в условиях испытаний), так, чтобы при использовании в амортизаторе смазочная жидкость имела правильный диапазон вязкости для эффективной работы на протяжении максимально долгого времени. Если смазочная композиция имеет малое сопротивление сдвигу, она будет стекать вниз со временем, и вязкость скоро выйдет за пределы требуемого диапазона.

Данное изобретение описано ниже со ссылкой на следующий пример, который не предназначен для ограничения каким-либо образом объема данного изобретения.

Пример

Была получена амортизаторная жидкость (Пример 1), имеющая состав, приведенный в таблице 1:

Таблица 1

Компонент Количество (% мас.) Базовое масло GTL 4 10,00 Базовое масло GTL 3 68,18 Алкилбензол 15,00 Улучшитель VI 6,00 Пакет присадок для амортизаторной жидкости (содержит дисперсанты, детергенты, противоизносные присадки, антиоксиданты) 0,75 Беззольная противоизносная присадка 0,05 Пеногаситель с низким содержанием кремния 0,02

Оба базовых масла GTL выпускаются в Shell. Базовое масло GTL 4 имеет вязкость при 100^oC (измеренную согласно ASTM D445) от 3,80 до 4,20 сСт. Базовое масло GTL 3 имеет вязкость при 100^oC (измеренную согласно ASTM D445) 2,8 сСт. Алкилбензол представлял собой смесь монозамещенных алкилбензолов с кинематической вязкостью при 40^oC от 3 до 5 мм²/с. Жидкость готовили путем смешивания и нагревания всех компонентов до получения гомогенной смеси.

Испытание

Испытанию подвергались амортизаторная жидкость по Примеру 1 и две коммерческие амортизаторные жидкости (Сравнительный пример 1 и Сравнительный пример 2). В таблице 2 приведены испытанные свойства, используемые методы испытаний и результаты для Примера 1, Сравнительного примера 1 и Сравнительного примера 2.

Таблица 2

Свойство Метод испытания Пример 1 Сравнительный пример 1 Сравнительный пример 2 Плотность при 15^oC (г/см³) ASTM D4052 0,8247 0,8611 0,836 Вязкость при 40^oC (сСт) ASTM D445 13,086 14,18 14,5018 Вязкость при 100^oC (сСт) ASTM D445 3,8561 4,0547 4,0913 Индекс вязкости ASTM D2272 210,7 206,4 202,3 Вязкость по Брукфилду при -40^oC (сП) ASTM D2983 1020 2369 1800 Температура застывания (^oС) ASTM D97 -60 <-45 <-45 Сопротивление сдвигу при 40^oC (% потери вязкости) CEC L-45-99 2,70 13,50 6,02

Результаты показывают, что все три амортизаторные жидкости имели аналогичную плотность, вязкость при 40^oC и 100^oC и индекс вязкости. Амортизаторная жидкость по изобретению (Пример 1) имела улучшенную вязкость по Брукфилду по сравнению с коммерческими амортизаторными жидкостями (Сравнительный пример 1 и Сравнительный пример 2), а также имела лучшее сопротивление сдвигу.

В настоящем изобретении предложены смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, которые могут быть получены из благоприятного сочетания базового масла GTL, имеющего кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 2 до 10 мм²/с; смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными линейными и/или разветвленными алкильными группами, где алкильные группы представляют собой C₆-C₂₀ алкильные группы; и модификатора вязкости, выбранного из полимеров или сополимеров метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов. Такое сочетание демонстрирует хорошее сопротивление сдвигу и хорошую вязкость при низкой температуре. Амортизаторная жидкость содержит от 50 до 90 мас.% от массы смазочной жидкости базового масла GTL, имеет индекс вязкости в диапазоне от 100 до 600 и температуру застывания ниже -30^oC. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Амортизаторная жидкость, содержащая:

a) от 50 до 90% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости базового масла GTL, имеющего кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 2 до 10 мм²/с;

b) от 5 до 25% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными линейными и/или разветвленными алкильными группами, где алкильные группы представляют собой C₆-C₂₀ алкильные группы; и

с) от 0,1 до 20% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости, выбранных из полимеров или сополимеров метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов;

отличающаяся тем, что амортизаторная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 100 до 600 и температуру застывания ниже -30^oC.

2. Амортизаторная жидкость по п. 1, содержащая металлсодержащий или не содержащий металл алкилтиофосфат в количестве от 0,4 до 1,4% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости.

3. Амортизаторная жидкость по п. 1 или 2, содержащая акриловый сополимер или этоксилат амина жирного ряда в количестве менее чем 0,1% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости.