Смазочная композиция Советский патент 1979 года по МПК C10M1/32 

I

Изобретение относится к составу из бисоксазолина и сукцинимида, применяемому в качестве .присадки к смазочным маслам и значительно улучшающему диспергируемость осадка, образующегося в последних, и повышающему ингибирование образования нагара в двигателе.

В течение последнего десятилетия беззольные диспергирующие присадки приобрели большое значение в повышении производительности смазок с предотвращением образования нагара внутри двигателя и с продлением интервалов между сменами картерного масла.

Известны беззольные диспергирующие присадки на основе полиамина, связанного с длинной цепью углеводородного полимера, обычно с полиизобутиленом, через кислотную группу, например дикарбоновую кислоту, с образованием амидных или имидных связей 1,2 .

известно, что продукты, ссэдержащие одно или два оксазолиновых. кольца, используют в качестве антикоррозионных добавок и диспергирующих средств в смазочных маслах и -бензинах 3 , .

Известны смазочные композиции, содержащие базовое масло и диспергирующую присадку, представляющую собой полиалкиленсукцинимид полиэтиленполиамина, который может быть обработан соединениями бора, такими как окись бора, галоиды бора, борные кислоты и их эфиры 4,

Известные смазочные композиций имеют недостаточно высокие диспергирующие и ингибирующие образование нагара в двигателе свойства.

Целью изобретения является улучшение диспергирующих и ингибирующих

S образование нагара в двигателе свойств.

Поставленная цель достигается тем, что смазочная композиция, состоящая из базового масла и присад0ки на основе полиалкиленсукцинимида полиэтиленполиамина, в качестве присадки содержит 0,5-10 вес.% смеси, состоящей из 1 вес.ч. маслорастворимого бисоксазолина полиизо5бутенилянтарной кислоты, имеющего средний молекулярный вес 1000-3300, и 0,25-4,0 вес.ч. маслорастворимого полиизобутенилсукцинимида полиэтиленполиамина, имеющего средний

0 молекулярный вес 1300-8000. Предпочтительно использование полиизобутенилсукцинимида полиэтил ей полиа.мина , обработанного соединением бора до содержания 0,3-0,9 вес.%бора. Бисоксазолин получен при нагре-. вании 1 .oль полиизобутенилянтарной кислоты или ангидрида с 2 моль три (оксиметил) - аминометана (ТОАМ) при 140-240°С до прекращения вьвделения воды, указьшающего на завершение реакции. В реакционной смеси факультатив но может присутствовать 0,01-2 вес. предпочтительно 0,1-1 вес.% (в пере счете на вес реагентов) соли металла в качестве катализатора, который в дальнейшем может быть удален филь рацией или промыванием углеводородного раствора продукта низшим спиртом. Однако соль металла может и остаться в реакционной смеси, если первая достаточно устойчиво диспергирована или растворена в реакционном продукте, и в зависимости от вида металла, соль может даже благоприятно воздействовать на эксплуа тационные свойства смазочного масла Инертными растворителями, применяемыми в оксазолнновой реакции, могут служить нефтяные масла, напри мер минеральные смазочные масла, керосин, ксилол, галоидуглеводороды такие как Cc(.j г дихлорбенэол и т.д. В качестве солей металлов., применяемых как промоторы или катализаторы, могут служить соли металлов Zn, Со, МП, Ni, Fe с карбоновыми кислотами, такими как кислоты Ci- C например кислоты С/-С такие как нас щенные или ненасыщенные моно- или д карбоновые алифатические кислоты, в частности жирные нислоты.Примерами ких солей карбоковых кислот служат ацетат, формиат, пропионат, стеарат цинка, ацетат марганца, тартрат железа, ацетат кобальта, ацетат никеля и т.д., причем солямцинка, таким как ацетат цинка, и окиси цинка отдается предпочтение. Смазочное масло, к которому можно добавить смесь присадок, может включать не только нефтяные масла, но и синтетические смазочные масла, такие как эфиры дикарбоновых кислот, полигликоли и спирты алкиловые эфиры карбоновых или фосфорньсс кислот, полисиликоны, фторуглеводородные масла и смеси смазочных масел и синтетических масел в любом соотношении компонентов и т.д. Целесообразно сочетать концентрат 10-80 вес.% смеси приса док и 20-90 вес.% минерального масла с добавлением других присадо или без них. В составах могут прису ствовать други-е общепринятые присадки, такие как реагенты, пони жающие температуру застывания, реагенты, придающие износостойкость, например диалкилдитиофосфаты цинка, содержащие 3-8 атомов углерода в алкильных группах, антиокислители, например п-фенил- ( -нафтиламин, трёт-октилфенолсульфид и 4,4-метилен-бис (2,б-ди-трет-бутилфенол) , присадки, улучшающие вязкостно-температурные свойства, например сополимеры этилена и пропилена, полиметакрилаты, полииэобутилен, сополимеры алкилфумарата и винилацетата и т.п. Пример. Смесь 500 г (0,4 моль) полиизобутенилянтарного ангидрида с числом омыления 89 и молекулярным весом 980, 500 мл минерального смазочного масла, 4 г дигидрата ацетата цинка в качестве промотора и 96,8 г (0,8 моль) ТОАМ загружают в стеклянный реактор, снабженный термометром, мешалкой и ловушкой влаги Дина-Старка. После, нагрева приблизительно до 180°С в течение 4 ч в ловушке остается ожидаемое количество воды - 1,1 моль. Анализ полученного после фильтрации и ротационного испарения концентрата (50 вес.% реакционного продукта) дает следующие результаты, вес.%: N 1,00, Zn 0,06, мол.вес. около 1400. Исходный ангидрид этого примера и лримера 2 получают реакцией хлорполиизобутилена с содержанием хлора около 3,5 вес.% в пересчете на вес хлорполиизобутилена и средним числом атоМов углерода 70 в полиизобутйленовой группе с малеиновым ангидридом приблизительно при 200°С. Пример2. Борпроизводное продукта реакции полиизобутиленянтарного ангидрида с алкиленполиамином получают следующим образом. Сначала конденсируют 2,1 моль указанного ангидрида, имеющего число омыления 89 и молекулярный вес 980 и растворенного в смазочнсад масле, по примеру 1 с получением 50 fвес)%-ного раствора, с 1 моль, тетраэтиленпентамина (ТЭПА), причем раствор ангидрида нагревают приблизительно до с перемешиванием и ТЭПА загружают в реактор в течение 4 ч с последующей отгонкой азота в течение 3 ч. Реакцию с ТЭПА и отгонку осуществляют при 140165С, а имидированный продукт выдерживают при 135-165С. При этом в течение 3 ч добавляют суспензию 1,4 моль борной кислоты в смазочном масле с последующей отгонкой азота в течение 4 ч. После фильтрования и ротационного испарения получают концентрат (50 вес.% продукта реакции) с содержанием около 1,5 вес.% азота и 0,3 вес.% бора. Продукт имеет молекулярный вас около 2420. Пример 3. Аналогично пригл ру 2, но применяя 2,1 моль полиизо бутенилянтарного ангидрида (число омыления 103 и молекулярный вес око ло 1300) вместо полиизобутенилянтар ного ангидрида, указанного в приме ре 2, получают концентрат (50 вес. активного компонента), анализ которого показывает содержание 1,46% азота и 0,32% бора. П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 , с тем отличием, что применяют 1 моль полиизобутенилянтарного анги рида (число омыления 103 и молекуля ный вес около 1300), растворенного до 50 вес.% в нейтральном смазочном масле S150. Этот раствор вместе с 0,036 моль дигидрата уксуснокислого цинка и 1,9 моль ТОЛМ нагревают при 1б8-174 С. Добавив ТОАМ, реакционную смесь продувают азотом при т°С в течение 10 ч. После ротационного испарения концентрат (50 вес.% активного компонента) дае следующий анализ: 1,0 вес.% азота и 0,1.вес.% цинка, молекулярный вес около 1700. Пример 5. Реакция ведется, как указано в примере 2, однако, без борирования и с применением 1,3 моль полиизобутенилянтарного ангидрида. Молекулярный вес продукта составляет около 1520. Для оценки соединений в ходе, исп тания на ингибирование образования нагара применяют пробы, каждая из которых состоит из 10 г смазочного масла, содержащего 0,07 г присадочного концентрата (50% активного вещества), что дает всего 0,35 вес. присадки в испытуемой пробе. В качестве смазочного масла применяют техническое масло, которое получают от TciKCH, проехавшего 2000 миль (3218,7 км) на указанном масле. Каждую пробу (10 г) выдерживают 10-15 ч при температуре около 140С Затем пробу центрифугируют, чтобы удалить осадок. Оставшуюся жидкость каждой пробы подвергают циклическом нагреву до и охлаждению до комнатной температуры в течение 3,5 ч при частоте примерно 2 цикла в минуту. В фазе нагревания газ, содержащий смесь около 0,7 об,% SOfc, 1,4 об.% NO и воздуха (остаток до 100%), барботируют через испытуемые пробы, а в фазе охлаждения - водяной пар. По окончании испытания, циклы которого в случае необходимости могут повторяться для определения ингибирующего действия любой присадки, поверхности стенок колб, в которых находятся испытуемые пробы, подвергают визуальной оценке. Количество нагара, образовавшегося на стенках, оценивают значениями 1-7,. причем в каждом случае более высокое значение обозначает большее количество нагара. При этом оказывается, что результаты данного испытания находятся в определенном соотношении с результатами описанного ниже испытания MSVS, производимого на двигателе для определения образования нагара. Результаты испытаний, приведенные в табл.1, свидетельствуют о том, что сочетания бисоксазолина и сукцинимида обнаруживают повышенное действие тогда, когда примерно на 1 вес.ч. бисоксазолина приходится 0,2-3 вее.ч. сукцинимида с достижением синергетического эффекта, если молекулярный вес полиалкиленового заместителя двух продуктов около 1300 . Таблица ИОН - ингибирование образования агара (стендовое испытание) Пример 6. Получают три еси смазочного масла, перемешивая ответственно, об,%: концентрат по примеру 1) 5; концентрат (по имеру 2) 5; смесь (50/50) коннтратов по примерам 1 и 2 5 со азочным маслом SAE на основе йтрального масла селективной истки, содержащим около 0,6 вес.% алкилдитиофосфата цинка и ,6 вес.% сульфида фенолята кальция

Каждую смесь подвергают испытанию MSVS.

Это испытание производится на двигателе типа Форд 302 куб.дюйма (767 см ). По окончании каждого опыта различные части двигателя оценивают по десятибалльной системе, в которой 10 баллов означает соверпенно чистую поверхность, С понижением оценок увеличивается степень образования нагара. Различные оценки затем суммируют и выводят среднюю величину, причем 10 самая лучшая оценка (совершенно чистая поверхность).

Результаты, полученные с тремя указанными смесями, приведены в табл.2.

Приведенные результаты говорят синергетическом действии смеси 50/50 продукта бисоксазолина и сукЦинимида относительно нагара на юбке поршня. Показатели осадков и нагара статистически эквивалентн

Эти результаты вместе с данными, приведенными в табл,3 и 4 указывают на то, что оптимальное соотношение компонентов составляет 1-3 вес,ч, сукцинимида на 1 вес.ч. бисоксазолина,

П р и м е р 7, Три смеси смазочного масла соответствуют смесям по примеру б, за тем исключением, что оба диспергатора получают из полиизобутиленянтарного ангидрида,

Результаты испытаний MSVS

углеводо1Х)днкй заместитель которого имеет молекулярный вес 1300 вместо 980, т.е, смеси присадок по примерам 3 и 4 получают, смешивая соответственно 5 вес.% концентрата по примеру 3, 5 вес,% концентрата по примеру 4 и 5 вес.% смеси концентратов по примерам 3 и 4 (2 вec.t, по примеру 3 с 1 вес,ч. по примеру 4)j и смесь двух нейтральных основных компонентов смазочного масла и добавляя к смесям примерно 0,79 вес.% металлической моющей присадки (сульфоната кальция общей щелочности 400), 0,66 вес,% диалкилдитиофосфата цинка и для повышения индекса вязкости 0,12 вес,% изопренстирольного полимера, получая, таким образом, смазочное масло SAE 10 W 40,

Таблица Результаты испытаний MSVS

Осадок8,89 9,43 9,14

нагар7,76 7,97 7,70

Нагар на юбке

7,68 8,04 Ь,42

поршня

Таблица

Данные табл. 3 показывают, что сочетание диспергаторов обнаруживает синергетическое действие как относительно осадка, так и относительно нагара на юбке поршня.

П р и м е р 8, Оценки, полученные в ходе испытаний состава согласно

изобретению по тесту MSVS, показывают, что соотношение компонентов составляет 1ч, бисоксазолина и 2-3 вес,ч, сукцинимида (диспергаторы получены из полиизобутенилянтарного ангидрида с углеводородным заместителем, имеющим иол,вес, около

1300) . Добавки вносят в смазочное масло SAE 30, полученное изнейтрального дистиллята и брайтстока, модифицированное 0,4 вес.% сульфоната магния, .0,1 вес.% сернистого Результаты испытаний MSVS

фенолята кялъцуя и 0,6 Bf;c.% диалкилдитиофосфата цинка.

Соответствуквдие оценки приведены в чабл.4.

Таблица 4