Смазочная композиция Советский патент 1975 года по МПК C10M1/32 

(54) СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

1

Изобретение относится к составам смазочных масел, в частности к композициям автомобильного и дизельного картерного смазочного масла, содержащим небольшое количество маслорастворимых присадок нового класса, улучшающих характеристики масла, особенно его диспергирующе-детергентные свойства.

Современные автомобильные и дизельные двигатели рассчитаны на высокую мощность, незначительное выделение продуктов сгорания и длительную службу картерного смазочного масла. Это требует очень жестких рабочих условий, кроме того, необходимы высокоэффективные смазочные масла, обеспечивающие при повышенных эксплуатационных требованиях защиту от коррозии и накопления углеродистых отложений, нагара и смолистых продуктов на поверхности деталей двигателя, быстро снижающих эффективность и срок службы двигателя. Даже при высокой степени очистки базового смазочного масла от вредных компонентов, например полимеризирующихся компонентов, кислотообразующих, восков и тому подобное, оно тем не менее нуждается в добавке ряда маслорастворимых химических присадок, придающих маслу способность противостоять окислению, отложению

осадков или нагара и коррозии смазываемых металлических частей и способность регулировать смазочные свойства и вязкость при изменении температуры.

Продукты сгорания, образующиеся в результате сгорания топлива и термического разложения смазочных масел и присадок, склонны накапливаться в картерном масле с образованием маслонерастворимых продуктов,

образующих нагар или лакоподобные пленки, или оседающих на частях двигателя в виде вязких отложений, или образующих твердые золоподобные или углеродистые отложения. Отложения могут сузить и даже закупорить

пазы, канавки и полости, по которым масло подается к движущимся поверхностям двигателя и тем самым ускорить износ и, следовательно, снизить эффективность двигателя. Кроме того, кислые продукты сгорания корродируют смазываемые металлические поверхности.

Для обеспечения детергентно-диспергирующих свойств были предложены различные ингредиенты. Первыми присадками указанного

назначения явились нейтральные или щелочные металлорганические производные, например соли щелочноземельных металлов и суль фокислот и продукты реакции углеводородя

пятисернистым фосфором. Однако эти присадки образуют продукты термического разложения, способствующие отложению золы на частях двигателя. Они не могут эффективно диспергировать образующиеся лаки, нагары или углеродистые отложения, теряют диспергирующе-детергентные свойства при расходовании их щелочноземельного компонента на нейтрализацию кислых продуктов сгорания.

Применяют также в качестве присадок продукты конденсации по Манниху, полученные из алкилзамещенных оксиароматических соединений, у которых алкил имеет относительно невысокий молекулярный вес (2-20 углеродных атомов в алкиле) и алкильные заместители типа хлорированного воска. Однако ни один из подобных продуктов конденсации не пригоден для использования в качестве детергснтно-диспергирующей присадки для современных масел продолжительной эксплуатации.

Известны смазочные композиции, содержащие в качестве детергентно-диспергирующих присадок высокомолекулярные продукты конденсации алкилзамещенных окснароматических соединений, алкильный заместитель которых имеет мол. в. 600-3000, с амином, содержащим не менее одной NH-группы, и альдегидом. Раствор подобных высокомолекулярных продуктов конденсации, особенно в легких маслах, в процессе хранения образует нерастворимые или малорастворимые побочные продукты, которые не только почти невозможно удалить путем фильтрации, но которые сильно снижают скорость фильтрации самого продукта.

При использовании их в картерном смазочном масле в результате высокой температуры в канавках поршневых колец образуются углеродистые отложения и быстро накапливается нагар, мещающий длительной эксплуатации смазочного масла.

Целью изобретения является улучшение детергентно-диспергирующих и антиокислительных свойств композиции.

Поставленная цель достигается тем, что в состав композиции введен продукт конденсации алкилзамещенного оксиароматического соединения, алкильный заместитель которого имеет мол. в. 600-100000, амина, содержащего не менее одной NH-группы, алифатического альдегида и алифатической кислоты, содержащей не менее 6 атомов углерода, в количестве 0,05-70 вес.%.

Предцочтительными являются продукты конденсации полиалкилфенола с мол. в. 850- 2500, этилениолиамина, формальдегида и алифатической кислоты.

Такие высокомолекулярные продукты являются эффективными присадками к смазочным маслам, придающими последним диспергирующе-детергентные и антиокислительные свойства при относительно низкой концентрации присадок (0,05-10 вес.%, считая на смазочвое масло). Более высокие концентрации, например порядка 10-70 вес.%, пригодны для концентратов, используемых для получения смазочных масел и укрепления картерного масла.

Указанные высокомолекулярные продукты получают известными способами конденсации по Манниху, загружая высокомолекулярное алкилзамещенное оксиароматическое соединение (1), амин (2), альдегид (3) и алифатическую кислоту (4) в молярных соотношениях 1,0:0,1 - 10 : 1,0-10 : 0,014-1,0. Реакцию целесообразно вести так, чтобы в нагретую от комнатной температуры до 93°С (200°F) смесь соединений 1, 2 и 4 вводить формальдегид (например, формалин) в среде легкого отгоняемого органического растворителя, например бензола, ксилола или толуола, или в среде очищенного нейтрального масла и затем реакцию вести при повышенной температуре 135-190,5°С (275-375Т), предпочтительно продувая реакционную массу инертным газом, например азотом, углекислым газом и тому подобное, до завершения дегидратации.

Пример 1. Перемешивают при 82°С (180°F) 2300 г (0,66 моль) полибутилзамещенного фенола с мол. в. 1600 (46% полибутилфенола, 54% полибутена) и 690 г минерального масла селективной очистки 5W, 115 г (0,61 моль) тетраэтиленпентамина и 93 г (0,83 моль) олеиновой кислоты. Затем к смеси медленно приливают 90 мл (1,2 моль) формальдегида, температуру повышают до 148,9°С (300°F), при этом через смесь барботируют азот из расчета 0,057 (2 куб. фут/час). После 3 час нагревания при 148,9°С (300°Р) в смесь вносят фильтрующее средство, например целит, и смесь отфильтровывают. Фильтрат (совершенно прозрачный) содержит 1,24% азота, вязкость при 98,89°С (210°Р) равна 677 сек Сейболта.

Пример 2. Повторяют описанный в примере 1 опыт, но берут 1540 г (0,444 моль) полибутилфенола, 460 г минерального масла, 77 г (0,41 моль) тетраэтиленпентамина, 62 г (0,220 моль) олеиновой кислоты и 60 мл (0,861 моль) формальдегида. Фильтрат (совершенно прозрачный) содержит 1,2% азота, вязкость при 98,89°С (210°Р) равна 679 сек Сейболта.

Предлагаемую смазочную комцозицию подвергают испытанию Катерпиллера 1-Н, которое (продолжительность 480 час) осуществляют на скоростном (с наддувом) дизельном двигателе Катерпиллера для измерения высокотемпературных детергентных свойств картерного смазочного масла по спецификации Ml L-2104 В. Смазочную композицию оценивают после осмотра отложений в пазах верхних поршневых колец, которые измеряют и выражают в процентах. Оценивают степень отложения нагара на гребнях поршн,я. и в нижних пазах (канавках). Смазочная композиция считается удовлетворительной, если содержится не более 30% углеродистьа отложений в верхни с кольцевых пазах. Нагар во втором пазу (канавке) и на первом гребне поршня не должен превышать 50%. Ниже поршень должен быть чистым.

При иепытзнин Катерпнллера 1-Н используют следуюи;у1о масляную композицию, об.%: Масло селективной очистки

SAE 5

23,02 Масло селективной очистки

SAE 10

70,0

Продукт из примера 1 Сульфонат магния Диалкилдитиофосфат цинка

0,88

0,50 Депрессатор (алкилнафталин) Антипенная силиконовая

0,000005 присадка

Л1 -янтарный лак. BIL - черный лак. LAL - св.етло-янтарный лак.

ный продукт конденсации по Манниху, испытывают с помощью теста «Форд 289. Это испытание проводят в двигателе Форда с рабочим объемом 4736 см (289 куб. дюйма) аналогично так называемому тесту Линкольна MSV, описанному в патенте США № 3442808, но на разных двигателях. Тест «Форд 289 более строг в отношении образования углеродистых отложений и нагара, так как осуществляется с нарами, поступающими в систему подачи питания двигателя при помощи картерной вентиляционной системы.

Для осуществления- теста «Форд 289 использовали масло следующего состава об.%: Масло селективной очистки

5W37,15

Масло селективной очистки

10W47,0

Полибутен для улучщения

индекса вязкости2,80

Акрилоид для улучшения индекса вязкости

с депрессорной присадкой 4,95Модифицированный жирной КИСЛОТОЙ продукт из примера 25,00

Результаты испытания данной композиции приведены в табл. 1. Для сравнения приведены данные для смазочной композиции, содержаш,ей немодифицированный высокомолекулярный продукт конденсации по Манниху (указано в скобках). Рецептура масляной композиции следующая об.%: Основное минеральное

смазочное масло94,5

Немодифицированный высокомолекулярный продукт конденсации по Манниху3,5

Диалкилдитиофосфат цинка0,7

Сульфонат бария1,3

Другую композицию смазочного масла, содержашую модифицированный жирной кислотой, описанной в примере 2 высокомолекулярТаб.пица 1

Диалкилдитиофосфат цинка1,10

Сульфонат магния2,02

Результаты испытания с применением теста «Форд 289 с использованием приведенной смазочной композиции приведены в табл. 2.

Для сравнения даны результаты, полученные со смазочной композицией, содержащей немодифицированный высокомолекулярный продукт конденсации по Манииху (указано в скобках). Рецептура этой композиции следующая об.%:

Масло селективной очистки 93,22 Немодифицированный

высокомолекулярный продукт конденсации по Манниху5,00

Диалкилдитиофосфат цинка0,78

Сульфонат магния1,00

В описанном испытании части двигателя осматривали и оценивали по десятибалльной шкале, причем 10 означает отсутствие углеродистых отложений или нагара. Оценка 50 для общего количества углеродистых отложений и нагара считается безупречной. Оценка 60 или ниже считается опасной в смысле закупорки фильтра, а оценка 50 или ииже считается опасной в смысле закупорки колец. Из табл. 2 видно, что предлагаемая композиция более эффективна, чем известные.

Предлагаемые композиции могут включать различные смазочные масла. Эти смазочные масла могут быть углеводородными маслами

Нагар

Лак на поршне 8,5 (8,2) Головка шатуна 9,0 (9,0) Корпус толкателя 6,0 Стенки цилиндра 8,9 (6,8) Маслосборник 9,8 (9,4)

Всего нагара 42,2 (39,2) Обратный клапан масляного насоса 9,8 (9,3)

Отложения на толкателе, плунжере

лак чисто (чисто)

ржавчина 9,8 (9,8) Пригорания толкателя нет (нет) Закупорки масляного фильтра нет (нет) Закупорки клапана нет (нет) Количество газов, проходящих через клапан (куб. фут/час)

максимальное 4,474 (158)

среднее 4,304 (152)

минимальное 4,135 (146) Отложения на всасываюш;ем клапане 7,5

Предмет изобретения

Таблица 2

Углеродистые отложения

Головка шатуна 9,8 (7,5) Впускной коллектор 9,8 (8,0) Масляный фильтр 10,0 (10) Маслосборник 9,8 (7,3) Крышка клапана 9,8 (7,7) Клапанная коробка 9,8 (7,8) Крышка распределительной шестерни

9,8 (7,7)

Всего отложений 49,1 (39,5) Закупорки масляных колец нет (нет) Пригорания поршневого кольца нет (н Расход масла 5,35 (5,22) Всасывающий клапан

максимальные 0,0027 (0,0013)

средние 0,0012 (0,0010)

минимальные 0,0005

тель которого имеет мол. в. 600-100000, амина, содержащего не менее одной / NH-rpynпы, алифатического альдегида и алифатической кислоты, содержащей не менее 6 атомов углерода, в количестве 0, вес.%.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что продукт конденсации введен в количестве 0,05--10 вес.%.