Бустер к маслам моторным и масло, его содержащее Российский патент 2023 года по МПК C10M169/04 C10N30/06 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Конкретно к составу бустера присадок и составу масла моторного, содержащему этот бустер для использования в современных автомобильных двигателях.

С ужесточением законодательных норм на выброс токсичных компонентов ужесточаются требования к моторным маслам. Наиболее передовыми в этом отношении являются моторные масла группы Экстра и Премиум по классификации АО «АВТОВАЗ». Моторные масла группы Экстра и Премиум отвечают требованиям современных бензиновых (многоклапанных, турбированных) двигателей экологического класса 6. По сравнению с классом Люкс моторные масла группы Экстра и Премиум должны обладать более высокими показателями защиты от окисления и преждевременного износа деталей двигателя, характеризоваться более низкой склонностью к пенообразованию.

Из практики производства моторных масел известно, что для получения масел премиального уровня пакетным способом используется, как правило, тот же пакет присадок, который применяется для получения масел ниже по уровню. Наряду с этим пакетом присадок применяется бустер, представляющий собой присадку или композицию присадок, обеспечивающий улучшение качественных характеристик масел до требуемого уровня. Улучшение термоокислительных и противоизносных свойств масел обеспечивается применением присадок на основе диалкилдитиофосфата цинка. Однако, для современных двигателей, оснащенных высокотехнологичными системами нейтрализации и фильтрации, требуется применение масел с пониженным содержанием SAPS (сульфатной золы (Sulfated Ash), фосфора (Phosphorus) и серы (Sulfur)). Это ограничивает использование присадок на основе диалкилдитиофосфата цинка в маслах премиального уровня.

Среди беззольных антиоксидантов применяются дифениламинные и фенольные антиокислительные присадки, которые не обеспечивают всего комплекса требований для моторных масел, в том числе по моющим и смазывающим свойствам.

Известно (патент РФ №2331631), что моющая присадка на основе солей алкилсалициловой кислоты, благодаря запасу щелочности, эффективно нейтрализуют кислые соединения, образующиеся во время работы двигателя, тем самым являясь эффективным ингибитором старения масла. Однако вышеуказанные беззольные антиокислители и моющие алкилсалицилатные присадки не обеспечивают необходимые для масел премиальных групп требования по смазывающей способности.

Наиболее близкой по составу к заявляемому решению является композиция к моторным маслам, содержащая в качестве антиокислительной присадки алкилированный дифениламин (патент РФ №2600325), который в сочетании с фенольным антиоксидантом и фенил-α-нафтиламином обеспечивает композиции масла требования по эксплуатационной группе «Д». Недостатком данной композиции является более низкие по сравнению с заявляемым решением антиокислительные и смазочные свойства.

Задачей настоящего изобретения является разработка бустера и моторного масла, содержащего этот бустер, обладающего более высокой антиокислительной стабильностью и смазывающей способностью, обеспечивающего снижение высокотемпературных и низкотемпературных отложений в двигателе.

Для решения поставленной задачи для моторного масла разработан бустер, содержащий алкилированный дифениламин, сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г и 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г 50-70 Алкилированный дифениламин 15-35 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио) -2-метилпропановая кислота 5-15

Моторное масло на основе нефтяного масла II или III группы по API, содержащее пакет присадок, загуститель, депрессорную и антипенную присадки, согласно изобретению, содержит заявляемый бустер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пакет присадок 5,0-7,0 Бустер 2,0-4,0 Депрессорная полиметакрилатная присадка с молекулярной массой от 2800 до 3200 0,1-1,0 Загущающая присадка 1,0-3,0 Антипенная присадка до 0,005 Нефтяное масло II или III группы по API остальное

Отличием заявляемого технического решения является дополнительное содержание в бустере сверхщелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число более 300 мг КОН/г и 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановую кислоту.

При совместном использовании вышеуказанных компонентов в составе предлагаемого бустера удалось получить новый результат - повысить индукционное время окисления масла и улучшить смазывающие свойства, при достаточно невысоком содержании сульфатной золы и фосфора. В первом случае это выражается в снижении склонности масла к осадкообразованию на деталях цилиндро-поршневой группы двигателя, во втором - обеспечивает увеличение ресурса работоспособности двигателя.

Ниже приведена характеристика компонентов бустера и моторного масла, содержащего присадки, пакет присадок и базовое масло.

Для получения бустера используют сверхщелочной алкилсалицилат кальция, который 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 300 мг КОН/г. Сверхщелочной алкилсалицилат кальция - моющая присадка, вырабатывается промышленностью под товарной маркой Детерсол-300 по ТУ 0257-004-48120848-98 с изм. 1-3.

Алкилированный дифениламин вырабатывается промышленностью под маркой ДАТ (ТУ 38.1011215-89) или поступает по импорту под маркой КТАО-5057 (фирма KangTai, Китай) или др.

Присадка 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановая кислота вырабатывается промышленностью под товарной маркой К-53 по ТУ 20.59.42-150-40065452-2018.

Ниже приведена характеристика компонентов, входящих в состав моторного масла, содержащего бустер.

Пакет присадок PH-SL по патенту РФ №2791220 представляет собой композицию следующих присадок: среднещелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число не менее 155 мг КОН/г - 15-35 мас.%; низкощелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число не более 70 мг КОН/г - 6-16 мас.%; цинковой соли эфиров дитиофосфорной кислоты - 15-25 мас.%; беззольного сукцинимидного дисперсанта - 22-42 мас.%, алкилированного дифениламина - 1-11 мас.%; фенольного антиоксиданта - 1-10 мас.%; бензотриазола - 0,0-1,0 мас.%. Пакет присадок PH-SL предназначен для получения моторного масла Rosneft Magnum Maxtec группы ЛЮКС по классификации АО «АВТОВАЗ», вырабатывается промышленностью по ТУ 20.59.42-001-00151911-2022.

Полиметилсилоксановая жидкость применяется для улучшения антипенных свойств масел и вырабатывается промышленностью под товарной маркой ПМС-200А по ОСТ 6-02-20-79 или Софексил-200А по ТУ 2229-049-94483128-2014 или поступает по импорту под маркой KTAF 903 А (фирма KangTai, Китай) или др. 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, представляет 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 марками KT-6260 или KTVL-6533L (фирма KangTai, Китай).

В качестве нефтяного масла используется базовое масло III группы по API, в том числе смесь базовых масел ЯНОС HVI-4 и HVI-6, вырабатываемых по СТО 00149765-017-2022.

Предлагаемый бустер к моторным маслам группы Премиум готовили смешением присадок в определенной последовательности: введением в Детерсол-300 КТАО-5057 и К-53 при температуре 70-80°С при объемном перемешивании со скоростью не менее 200 об/мин до получения однородной массы.

В соответствии с описанной технологией были приготовлены 5 образцов бустера с различным содержанием компонентов, а также пакет-прототип. Одновременно с образцами бустера в составы масел вводили пакет присадок PH-SL. Составы образцов бустера и результаты оценки антиокислительной стабильности (индукционное время окисления) и смазывающей способности (диаметр пятна износа) масла приведены в таблице 1.

Результаты исследований, приведенные в таблице 1, показали, что в заявленном соотношении в бустере сверхщелочного алкилсалицилата в сочетании с алкилированным дифениламином и 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановой кислотой обеспечивается преимущество бустера заявляемого состава (составы 2-4) по антиокислительной стабильности (индукционное время окисления по PDSC: 164-216 мин против 123 мин) и смазывающей способности (диаметр пятна износа в течение одного часа: 0,29-0,32 мм против 0,40 мм) при введении его в количестве 3 мас.% в масло, содержащего 6 мас.% пакета присадок PH-SL, по сравнению с прототипом, при его содержании в базовом масле 10 мас.%.

В таблице 2 приведены результаты исследований масла, содержащего 1-5 мас.% бустера №2 (по табл. 1) в соответствии с требованиями АО «АВТОВАЗ». Образцы масла представляют собой смесь базовых масел ЯНОС HVI-4 и HVI-6, вырабатываемых ПАО «Славнефть-ЯНОС», содержащие 6 мас.% пакета присадок PH-SL; 0,004 мас.% антипенной полиметилсилоксановой присадки Софэксил-200А; 0,44 мас.% депрессорной полиметакрилатной присадки Максойл «Д»; 1,5 мас.% загущающей присадки KT-6260.

Из таблицы 2 следует, что по смазывающей способности (Рк, Из и Дизн) и склонности к ценообразованию бустер предлагаемого состава при содержании 2-4 мас.% в составе масла, содержащего 6 мас.% пакета присадок PH-SL, превосходит прототип, при его содержании в базовом масле 10 мас.%, и соответствует уровню масел группы Премиум по классификации АО «АВТОВАЗ» для двигателей, отвечающих требованиям экологического класса 6 и выше.

При содержании в масле бустера меньше 2 мас.% не обеспечивается требуемый уровень щелочного числа, что ухудшает моющие свойства масла в целом. Увеличение содержания бустера 4 мас.% приводит к повышению склонности масла к ценообразованию и к превышению предельно допустимых значений по зольности сульфатной и фосфору, установленных классификацией АО «АВТОВАЗ» для масел, предназначенных для двигателей 6-го экологического класса (группы Премиум по классификации АО «АВТОВАЗ»).

Для оценки уровня загрязненности поршней в двигателе ВАЗ-21114 приготовлен образец масла №3, содержащий 3 мас.% бустера №2 (по табл. 1), 6 мас.% пакета присадок PH-SL, 0,44 мас.% депрессорной полиметакрилатной присадки Максойл «Д», 1,5 мас.% загущающей присадки KT-6260 и 0,004 мас.% антипенной полиметилсилоксановой присадки Софэксил-200А.

В качестве результатов сравнения приведены данные, полученные для образца масла №6, содержащего 10 мас.% пакета присадок по прототипу (патент РФ №2600325). Результаты сравнительной оценки приведены в табл. 3.

Как видно из таблицы 3, применение в масле заявляемого пакета присадок в 4 раза снижает загрязненность поршней по сравнению с прототипом и обеспечивает существенное превышение требований по эксплуатационной группе «Д».

Результаты моторных испытаний образца масла №3 (по табл. 2) в двигателе ВАЗ-21114 по методам СТО 17915330-001-2019 - «Оценка антиокислительных свойств и склонности к образованию высокотемпературных отложений» и СТО 17915330-002-2019 - «Оценка противоизносньгх свойств и склонности масла к образованию низкотемпературных отложений», приведенные в таблицах 4 и 5, подтвердили эффективность заявляемого технического решения.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Конкретно к составу бустера для моторных масел и к маслам для современных автомобильных двигателей, содержащих этот бустер. Бустер состоит из алкилированного дифениламина при совместном использовании со сверхщелочным алкилсалицилатом кальция, имеющим щелочное число более 300 мг КОН/г, и 3-((бис(2-метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановой кислотой. При этом соотношение компонентов составляет, мас.%: сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г - 50-70; алкилированный дифениламин - 15-35; 3-((бис(2-метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановую кислоту - 5-15. Также раскрывается моторное масло на основе нефтяного масла II или III группы по API, содержащее бустер. Технический результат заключается в повышении стойкости против окисления стабильности и улучшение смазывающих свойств моторных масел, в частности, используемых для современных автомобильных двигателей. 2 н.п. ф-лы, 5 табл.

1. Бустер к моторным маслам состоит из алкилированного дифениламина при совместном использовании со сверхщелочным алкилсалицилатом кальция, имеющим щелочное число более 300 мг КОН/г, и 3-((бис(2-метилпропокси)фосфинотиоил)тио)-2-метилпропановой кислотой при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г 50-70 Алкилированный дифениламин 15-35 3-((бис(2-Метилпропокси)фосфинотиоил)тио) -2-метилпропановая кислота 5-15

2. Моторное масло на основе нефтяного масла II или III группы по API, содержащее бустер по п. 1 в количестве 2-4 мас.% и пакет присадок PH-SL в количестве 6 мас.%.