Пакет присадок к моторным маслам и масло его содержащее Российский патент 2023 года по МПК C10M159/20 C10M169/04 C10M159/18 C10M137/10 C10M137/04 C10M133/38 C10M133/16 C10M129/10 C10N30/04 C10N30/06 C10N40/25 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Конкретно к составу пакета присадок к моторным маслам и может быть использовано при производстве масел для высокофорсированных бензиновых двигателей и дизелей.

При эксплуатации автомобильных двигателей моторные масла постоянно подвергаются воздействию горячих газов и нагретых поверхностей, что приводит к образованию на деталях цилиндро-поршневой группы высокотемпературных углеродистых отложений (нагаров и лаков). Это особенно опасно для поршневых канавок, при их закоксовывании теряется подвижность поршневых колец, что вызывает задир цилиндра и его поломку. С развитием моторостроения, направленным на уменьшение размеров двигателя при сохранении мощности, устранение этого фактора приобретает основное значение.

Известен пакет (патент РФ №2235120), содержащий присадки при их соотношении, мас. %:

ди(алкил)- и/или ди(алкиларил)дитиофосфат цинка 15-30 Алкил (С₁₂-С₂₄) салицилат кальция 15-40 сукцинимидная присадка или высокомолекулярное (м.м. 1200-5000) основание Манниха 20-35 продукт взаимодействия среднещелочного сульфоната кальция с алкил (С₁₂-С₂₄) салициловой кислотой до 100 фракция алкилбензола, выкипающая в интервале 300-600°С до 1

По этому патенту моторное масло на нефтяной и/или синтетической основе содержит описанный выше пакет присадок в количестве 4-10 мас. % и депрессорную и/или загущающую и антипенную присадки.

Известен также пакет присадок (патент РФ №2245899), содержащий, мас. %:

алкил (С₁₂-С₂₄) салицилат кальция 10-40 высокощелочной сульфонат магния 5-15 продукт взаимодействия нейтрального и высокощелочного сульфонатов кальция с алкил(С₁₂-С₂₄) салициловой кислотой до 100 фракция алкилбензола, выкипающая в интервале 300-600°С до 1

По этому патенту масло на нефтяной и/или синтетической основе содержит описанный выше пакет присадок в количестве 3-15 мас. %, полиметилсилоксан 0,003-0,05 мас. % и может дополнительно содержать, мас. %:

дитиофосфат цинка 0,4-2,5 и/или беззольный азотсодержащий дисперсант 1,0-3,0 депрессорная присадка 0,1-3,0 и/или загущающая присадка 1,0-3,0

Известно моторное масло (патент РФ №2232796), содержащее маловязкое дистиллятное масло с кинематической вязкостью 2-4 мм²/с при 100°С в смеси с остаточным компонентом с кинематической вязкостью 15-20 мм²/с при той же температуре, щелочной алкилсалицилат кальция, щелочной сульфонат кальция, полиметакрилат марки "Д", полиметилсилоксан, гидрированный блок-сополимер бутадиена со стиролом, высокомолекулярное основание Манниха, концентрат смеси моно- и бисалкилсукцинимидов в масле, модифицированный продукт алкилирования фенола хлорпарафинами, блок-сополимер окиси этилена и пропилена на основе этилдиамина и спиртовой цинкдитиофосфат при следующем соотношении компонентов, мас. %:

щелочной алкилсалицилат кальция 2,9-4,9 щелочной сульфонат кальция 0,5-1,5 полиметакрилат марки "Д" 1,5-2,5 полиметилсилоксан 0,003-0,005 гидрированный блок-сополимер бутадиена со стиролом 1,75-2,25 высокомолекулярное основание Манниха 2,0-3,0 концентрат смеси моно- и бисалкилсукцинимидов в масле 2,5-3,5 модифицированный продукт алкилирования фенола хлорпарафинами 1,4-2,2 блок-сополимер окиси этилена и пропилена на основе этилдиамина 0,015-0,025 спиртовой цинкдитиофосфат 0,6-1,6 остаточный компонент с кинематической вязкостью 15-20 мм²/с при 100°С 6,0-5,4 маловязкое дистиллятное масло с кинематической вязкостью 2-4 мм²/с при 100°С остальное

К недостаткам перечисленных композиций следует отнести низкие антиокислительные свойства масла ввиду повышенного содержания серы, при окислении образующей промоторы - сернистый и серный ангидриды.

Известен пакет присадок (патент РФ №2203932) к моторным маслам, содержащий, в мас. %:

высокощелочной фенат кальция 10-30 полиалкенилсукцинимид 20-40 диалкилдитиофосфат цинка 20-30 высокощелочной сульфонат кальция 10-15 беззольный фенольный антиоксидант 5-7 минеральное масло-разбавитель остальное

При этом массовое соотношение высокощелочного сульфоната кальция к беззольному фенольному антиоксиданту составляет 2-2,2:1 и массовое соотношение полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка обеспечивает атомное отношение азота к цинку не более 1, предпочтительно 0,35-0,9.

Известен пакет присадок к моторным маслам (патент РФ №2461609), содержащий, в мас. %:

щелочной алкилсалицилат кальция (моющая присадка) 24,94-34,94 растворенный в масле карбонатированный продукт взаимодействия алкилбензолсульфокислоты с гидроокисью кальция, имеющий щелочное число не менее 390 мг КОН/г (моющая присадка) 12,97-16,97 беззольный азотсодержащий дисперсант 17,96-1,96 блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина (деэмульгатор) 0,17-0,23 50%-ный раствор смеси аминной соли и амида диалкилдитиофосфорной кислоты в масле с тетра(2-этилгексил)-тиурамдисульфидом, взятым в соотношении к 50%-ному раствору смеси от 1:3 до 3:1 по массовой доле при атомном отношении серы к фосфору в диапазоне 3,25-11,5 (антиокислительная и противоизносная присадка) 8,98-10,98 фенил-α-нафтиламин (антиоксидант) 8,98-10,98 октилированный дифениламин (антиоксидант) остальное

По этому патенту известно моторное масло на минеральной основе, содержащее указанный пакет присадок, антипенную присадку и дополнительно депрессорную полиметакрилатную присадку с молекулярной массой от 2800 до 3200, при соотношении, в мас. %:

пакет присадок 8,695-11,345 антипенная полиметилсилоксановая присадка 0,003-0,005 депрессорная полиметакрилатная присадка с молекулярной массой от 2800 до 3200 0,1-1,0 нефтяное масло остальное

Недостатком этих технических решений является каталитическая активность конструкционных металлов, обусловленная отсутствием в составе пакета присадок пассиваторов металлов или ингибиторов коррозии и недостаточная стабильность против окисления.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и взятым за прототип является пакет присадок к маслам (патент РФ №2600325), содержащий, в мас. %:

высокощелочная коллоидная дисперсия карбоната кальция, стабилизированная алкилсалицилатом кальция и сульфонатом кальция 23,0-27,0 беззольный сукцинимидный дисперсант 18,0-22,0 фенил-α-нафтиламин 9,0-11,0 раствор в масле смеси аминной соли диалкилфенилдитиофосфорной кислоты с цинковой солью диалкилдитиофосфорной кислоты, взятых в соотношении 1,5-1,7:1 10,0-14,0 алкилированный дифениламин 9,0-11,0 фенольный антиоксидант 1,0-10,0 продукт конденсации бензотриазола, формальдегида и амина или производное толутриазола до 100

По прототипу известно моторное масло на минеральной основе, содержащее антипенную присадку и указанный выше пакет присадок при следующем соотношении компонентов, мас. %:

антипенная присадка 0,003-0,005 пакет присадок 8,0-12,0 нефтяное или смесь нефтяного и синтетического масел остальное

Применение указанного пакета присадок обеспечивает повышение уровня качественных характеристик масла по содержанию сульфатной золы, фосфора и серы, что обеспечивает его использование в двигателях, отвечающих современным экологическим требованиям. К недостаткам этого пакета присадок и масла моторного, содержащего такой пакет присадок, следует отнести относительно низкие эксплуатационные характеристики масла по стойкости против окисления и моющим свойствам. Существует также сложность получения продукта конденсации бензотриазола, формальдегида и амина.

Задачей настоящего изобретения является разработка пакета присадок и моторного масла, содержащего этот пакет, обладающего более высокими характеристиками по термоокислительной стабильности и осадкообразованию.

Для решения поставленной задачи в пакет присадок к моторным маслам, содержащий цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, беззольный сукцинимидный дисперсант, алкилированный дифениламин и фенольный антиоксидант дополнительно вводят низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г и среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г, а также бензотриазол при следующем соотношении компонентов, мас. %:

среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г 15,00-35,00 низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г 6,00-16,00 цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 15,00-25,00 беззольный сукцинимидный дисперсант 22,00-42,00 алкилированный дифениламин 1,00-11,00 фенольный антиоксидант 1,00-10,00 бензотриазол 0,00-1,00

Моторное масло, согласно предлагаемому изобретению, содержит заявляемый пакет присадок при следующем соотношении компонентов, мас. %:

пакет присадок 8,0-12,0 антипенная полиметилсилоксановая присадка 0,003-0,005 депрессорная полиметакрилатная присадка с молекулярной массой от 2800 до 3200 0,1-3,0 загущающая присадка 1,0-3,0 антипенная присадка до 0,005 нефтяное или смесь нефтяного и синтетического масел Остальное

Отличием заявляемого технического решения является дополнительное содержание в пакете присадок низкощелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число не более 70 мг КОН/г, среднещелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число не менее 155 мг КОН/г, взятых в соотношении 1: 2,0-2,5, которые при совместном использовании с алкилированным дифениламином и фенольным антиоксидантом обеспечивают существенное повышение индукционного времени окисления масла, что выражается в снижении склонности масла к осадкообразованию на деталях цилиндро-поршневой группы двигателя. Результаты моторных испытаний подтвердили эффективность заявляемого технического решения.

Ниже приведена характеристика компонентов, входящих в состав пакета присадок, и масла, его содержащего.

Среднещелочной алкилсалицилат кальция получают алкилированием фенола альфа-олефинами (C₁₄-C₁₈), нейтрализацией алкилфенола гидроокисью натрия, карбоксилированием полученного алкилфенолята натрия, разложением полученного в результате карбоксилирования алкилсалицилата натрия соляной кислотой с целью получения алкилсалициловых кислот, нейтрализацией алкилсалициловых кислот и карбонатацией нейтрального алкилсалицилата кальция диоксидом углерода в присутствии промотора и избыточного количества гидроокиси кальция, полученный продукт имеет щелочное число не менее 155 мг КОН/г. Среднещелочной алкилсалицилат кальция - моющая присадка, вырабатываемая промышленностью под товарной маркой Детерсол-140 по ТУ 0257-017-48120848-2000.

Получение низкощелочного алкилсалицилата кальция заключается в нейтрализации алкилсалициловых кислот суспензией извести-пушонки в масле, полученный продукт имеет щелочное число не более 70 мг КОН/г. Низкощелочной алкилсалицилат кальция - моющая присадка, вырабатываемая промышленностью под товарной маркой Детерсол-50 по ТУ 0257-017-48120848-2000.

Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты представляет собой продукт последовательного взаимодействия алкилфенолов или смеси спиртов (нормального и/или изостроения) с пятисернистым фосфором и оксидом цинка, с содержанием цинка не менее 5 мас. % и фосфора - не менее 4 мас. %. Цинковая соль диалкилдитиофосфорной кислоты - антиокислительная и противоизносная присадка, вырабатываемая промышленностью под марками ДФ-11 (ТУ 38.5901254-90), ЦД-7 (ТУ 0257-010-11246224-98), ДФ-11К (ТУ 0257-005-00044434-99), А-22 (ТУ 0257-006-40065452-97), А-23 (ТУ 0257-021-40065452-2003) или поступающая по импорту. Является раствором диалкилдитиофосфата цинка в масле с содержанием диалкилдитиофосфата цинка 50-90 мас. %.

В качестве беззольного азотсодержащего дисперсанта применяется продукт реакции имидирования полиизобутиленянтарного ангидрида со средней молекулярной массой 1000-1300. Вырабатываются промышленностью под марками С-1500 (ТУ BY 390401182.026-2012), С-5АБ (ТУ 38.401-58-HOPS), К-51 (ТУ 38.401-58383-2007), С-5А (ТУ 38.101 146-77).

Алкилированный дифениламин - антиокислительная присадка. Вырабатывается промышленностью под маркой ДАТ (ТУ 38.1011215-89) или поступает по импорту под маркой Irganox L 57 (фирма BASF, Германия), Fly Lube 779 (фирма Fly, Китай) или др. Является коллоидным раствором, в том числе высокомолекулярного феноль-ного соединения.

Фенольный антиоксидант - антиокислительная присадка типа пространственно затрудненного высокомолекулярного фенола или алкилтолуола. Вырабатывается отечественной промышленностью под маркой Агидол-1 (ТУ 38.101617-86) или поступает по импорту. Является коллоидным раствором.

Бензотриазол - ингибитор коррозии. Поступает по импорту под маркой 1,2,3-benzotriazole, ВТА и т.д.

Полиметилсилоксановая жидкость применяется для улучшения антипенных свойств масел и вырабатывается промышленностью под товарной маркой ПМС-200А по ОСТ 6-02-20-79 или поступает по импорту под маркой Infmeum С 9496. Представляет собой жидкую смесь полиметилсилоксанов линейной и цилиндрической структуры с молекулярной массой 2500-3500 и массовой долей кремния 36-39%.

Полиметакрилатная присадка - депрессор, вырабатываемый промышленностью под товарной маркой Максойл «Д» по ТУ 0257-001-4828553-2000. Продукт полимеризации эфиров метакриловой кислоты и смеси жирных первичных спиртов с молекулярной массой от 2800 до 3200.

Присадка загущающая - сополимер стирола с бутадиеном, поступает по импорту под маркой LZ 7067С.

В качестве нефтяного масла используется масло селективной очистки с индексом вязкости не менее 85 и базовое масло III группы по API.

Предлагаемый пакет присадок к моторным маслам готовили смешением присадок с последующим нагреванием при постоянном перемешивании по всему объему до получения однородной массы.

В соответствии с описанной технологией были приготовлены 5 образцов пакета присадок с различным содержанием компонентов, а также пакет-прототип. Состав образцов пакетов присадок и результаты оценки коллоидной стабильности и термоокислительной стабильности приведены в таблице 1.

Коллоидная стабильность пакета присадок оценивалась по степени дисперсности системы: масло-пакет присадок. Чем выше значение, тем устойчивее коллоидная система пакета присадок в масле и выше ресурс работоспособности масла, содержащего заявленный пакет присадок. По результатам исследований коллоидной стабильности показано преимущество образцов (1-3), содержащих смесь алкилсалицилатных присадок различной щелочностью, соответственно не более 70 и не менее 155 мг КОН/г, взятых в соотношении 1: 2,0-2,5 по сравнению с высокощелочной коллоидной дисперсией карбоната кальция, стабилизированной алкилсалицилатом кальция и сульфонатом кальция по прототипу.

При этом обеспечивается наименьший размер мицелл, что является приоритетным для создания более устойчивой коллоидной системы.

Из таблицы 1 видно, что благодаря синергизму совместного действия феноль-ного антиоксиданта и алкилированного дифениламина в сочетании с низкощелочным и среднещелочным алкилсалицилатами кальция обеспечивается преимущество пакета присадок заявляемого состава (составы 1-3) по индукционному времени окисления в сравнении с прототипом.

В таблице 2 приведены результаты исследований образцов масла, содержащего 6-14 мас. % пакета присадок в соответствии с требованиями СТО 44918199-091-2017 на масло группы Б5 (СТО ААИ) Rosneft Magnum Maxtec. Образцы масла представляют собой смесь базового масла текущей выработки ООО «НЗМП» (компонент II погона) и масла базового III группы по API, дополнительно содержат антипенную полиметилсилоксано-вую присадку в количестве 0,004 мас. %, депрессорную полиметакрилат-ную присадку с молекулярной массой от 2800 до 3200 - 0,5 мас. %, загущающую присадку LZ 7067С - 1,0 мас. %.

Из таблицы 2 следует, что по трибологическим свойствам пакет присадок предлагаемого состава при содержании 8-12 мас. % в базовом масле и близких физико-химических характеристиках превосходит прототип, при его содержании в базовом масле 10 мас. %.

При содержании в масле пакета присадок меньше 8 мас. % ухудшаются трибологические свойства (по ГОСТ 9490). Увеличение содержания пакета присадок выше 12 мас. % приводит к повышению склонности масла к пенообразованию и превышению предельно допустимого значения по фосфору.

Для оценки уровня загрязненности поршней по методу ВАЗ 04-11 приготовлен образец масла №3 с 10 мас. % пакета присадок №2 (по табл. 1). В качестве результатов сравнения приведены данные, полученные для образца масла №6, содержащего 10 мас. % пакета присадок по прототипу (патент РФ №2600325). Проведена их сравнительная оценка по методу ВАЗ 04-11. Результаты приведены в табл. 3.

Как видно из таблицы 3, применение в масле заявляемого пакета присадок в 5 раз снижает загрязненность поршней по сравнению с прототипом и обеспечивает существенное превышение требований по эксплуатационной группе «Д».

В таблицах 4 и 5 приведены результаты моторных испытаний образца масла №3 в соответствии с требованиями к маслам группы Б5 ААИ СТО 004 и ААИ СТО 005 с оценкой склонности к образованию отложений при высоких и низких температурах.

Из приведенных данных следует, что предлагаемый пакет присадок в количестве 10 мас. % в составе моторного масла обеспечивает ему превышение уровня эксплуатационных характеристик, установленных для масел группы Б5 (Люкс по ТТМ ВАЗ):

- по термоокислительным свойствам и меньшей склонности к образованию высокотемпературных отложений в двигателе ВАЗ 21114 по методу ВА3-04-11;

- по меньшей склонности к образованию низкотемпературных отложений и противоизносным свойствам в двигателе ВАЗ 21114 по методу ВА3-05-11.

Изобретение относится к моторным маслам для автомобильных двигателей. Предложен пакет присадок к моторным маслам, содержащий цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, беззольный азотсодержащий дисперсант и антиоксиданты, характеризующийся тем, что пакет присадок дополнительно содержит низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г, и среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г, взятых в соотношении 1:2,0-2,5, а также бензотриазол при следующем соотношении компонентов, мас.%: среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г 15-35; низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г 6-16; цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 15-25; беззольный сукцинимидный дисперсант 22-42; алкилированный дифениламин 1-11; фенольный антиоксидант 1-10 и бензотриазол 0,0-1,0. Также предложено моторное масло на основе нефтяного масла, содержащее указанный пакет присадок. Технический результат - повышение термоокислительной стабильности и снижение осадкообразования моторных масел. 2 н.п. ф-лы, 5 табл.

1. Пакет присадок к моторным маслам, содержащий цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, беззольный азотсодержащий дисперсант и антиоксиданты, отличающийся тем, что пакет присадок дополнительно содержит низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г, и среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г, взятые в соотношении 1:2,0-2,5, а также бензотриазол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Среднещелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не менее 155 мг КОН/г 15-35 Низкощелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число не более 70 мг КОН/г 6-16 Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 15-25 Беззольный сукцинимидный дисперсант 22-42 Алкилированный дифениламин 1-11 Фенольный антиоксидант 1-10 Бензотриазол 0,0-1,0

2. Моторное масло на основе нефтяного масла, содержащее пакет присадок по п. 1 в количестве 8-12 мас.%.