Присадка к моторным маслам

 

Сущность изобретения: присадка к моторным маслам содержит, мас.%: диалкилдитиофосфат цинка 5-10, беззольный азотосодержащий дисперсант 10-20, щелочной алкилсалицилат кальция 20-30, продукт реакции среднещелочного сульфоната щелочно-земельного металла и ди (алкилфенил) дитиофосфата цинка 15-30, фракцию алкилбензола, выкипающую в интервале 3000-600°С, 20-50. В качестве беззольного азотосодержащего дисперсанта присадка содержит продукт конденсации алкилфенолов со средство. мол. м. 900-1500, полиэтиленаминов с 3-6-аминогруппами и формальдегида или алкенилсукцинимида диэтилентриамина. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение касается композиций присадок, которые могут использоваться в составах моторных масел, предназначенных для использования в быстроходных транспортных дизелях.

Известна композиция присадок, в составе смазочного масла, состоящая из присадок, повышающих вязкость и улучшающих индекс вязкости масел, например полиалкилметакрилаты, сополимеры стирола и изопрена, а также 1 22% моюще-диспергирующих присадок (сульфонатных, алкилсалицилатных, алкилфенолятных и/или алкилфенолсульфидных; 0,2 12% диспергирующих присадок (сукцинимидных и/или фосфонатных, и/или тиофосфонатных) в расчете на активную составляющую и 0,1 4% противоизносных тиофосфонатных присадок в расчете на активную составляющую [1] Известен пакет присадок, образованный 0,3 1,0% беззольных антиоксидантов типа алкилфенолов 1,0 12% детергентов-дисперсантов типа Ca- и/или Mg-алкиларилсульфонатов со щ.ч. ≅400 мг КОН/г, алкилфенолятов или алкилфенолсульфидов Ca- и/или Mg со щ.ч. 300 мг КОН/г, Ca- и/или Mg-алкилсалицилатов со щ.ч. ≅180 мг КОН/г, сукцинимидов, биссукцинимидов, продуктов реакции Манниха и эфиров алкенилмалеинового ангидрида и пентаэритрита; 0,1 1,0% депрессантов типа полиакрилата или алкилнафталина. Кроме того, возможно содержание 2% присадок типа хлорированных углеводородов. Пакет присадок вводят в базовое поли-н-бутеновое масло [2] Известна композиция присадок к смазочным маслам, содержащая 0,001 5,0% присадки на базе синтетических и/или природных эластомеров (типа полибутадиенового, диенстирольного, полиизопренового, этиленпропиленового или природного); 0,2 8,0% смазывающей присадки и/или присадок на базе органических веществ, содержащих S и/или P (типа алкилсульфидов, дитиофосфатов, тиофосфонатов) и/или карбоновых кислот природного или синтетического происхождения, и/или их эфиров; 0,1-3,0% депрессанта или смеси депрессантов на базе алкилнафталина, полиалкилметакрилата и 0,05-4,0% загустителя или смеси загустителей на базе полиметакрилатов, полиалкенов, стиролдиеновых сополимеров. В композицию могут входить также другие присадки: антиокислительные, антикоррозионные, пеногасящие, антисептические [3] Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является многофункциональная присадка к смазочным маслам, состоящая из 5-35% металлической, предпочтительно цинковой, соли диалкил- и/или диалкилфенилового эфира дитиофосфорной кислоты, алкилы которой содержат 1-20 атомов углерода; 10-35% соли щелочно-земельного металла и алкиларилсульфокислоты или нефтяной сульфокислоты со средней м.м. 760-2000; 10-40% соединений типа основания Манниха и 15-45% производных алкилфенола, алкил которого содержит 6-30 атомов углерода [4] Недостатками описанных композиций является низкий уровень вязкостно-температурных, антиокислительных, антинагарных свойств, смазочной эффективности и коллоидной стабильности.

В связи с этим встает задача разработки многофункциональной присадки к моторным маслам, повышающей вязкостно-температурные, антиокислительные, антинагарные, смазочные свойства моторного масла и его коллоидную стабильность.

Для решения указанной проблемы предлагается композиция присадки к моторным маслам, содержащая диалкилдитиофосфат цинка; беззольный азотсодержащий дисперсант, предпочтительно продукт конденсации алкилфенолов со средней мол. м. 900-1500, полиэтиленполиаминов с 3-6 аминными группами и формальдегида (высокомолекулярное основание Манниха) или алкенилсукцинимид диэтилентриамина; щелочной алкилсалицилат кальция; продукт взаимодействия среднещелочного сульфоната щелочно-земельного металла и ди(алкилфенил)дитиофосфата цинка и фракцию алкилбензола, выкипающую в пределах 300-600^оС, при следующем соотношении компонентов, мас.

Диалкилдитиофос- фат цинка 5 10 Беззольный азот- содержащий дис- персант 10 20 Щелочной алкилса- лицилат кальция 20 30 Пpодукт взаимоде- йствия среднеще-
лочного сульфоната
щелочно-земельного
металла и ди(алкил-
фенил)дитиофосфа- та цинка 15 30
Фракция алкилбен-
зола, выкипающая в интервале 300 600^оС 25 50
Предлагаемая композиция присадки отличается от известной содержанием щелочного алкилсалицилата кальция, фракции алкилбензола, выкипающей в интервале 300 600^оС, и продукта взаимодействия среднещелочного сульфоната щелочно-земельного металла и ди(алкилфенил)дитиофосфата цинка, а также соотношением компонентов.

Указанные отличия позволяют решить указанную задачу по разработке многофункциональной присадки к моторным маслам.

Содержание в композиции присадки фракции алкилбензола в заявленном количестве улучшает взаимодействие компонентов при приготовлении композиции, а также способствует лучшей растворимости композиции при введении ее в базовое масло.

Введение в композицию продукта взаимодействия среднещелочного сульфоната щелочно-земельного металла и ди(алкилфенил)дитиофосфата цинка позволяет повысить антиокислительные, антинагарные свойства, а также коллоидную стабильность композиции.

Исследования позволили установить, что этот эффект возникает вследствие отсутствия в продукте взаимодействия сильной ди(алкилфенил)дитифосфорной кислоты (методом ИК-спектроскопии и методом обратного титрования) и наличия в образовавшемся продукте устойчивой лиофильной системы (методом обращенной газовой хроматографии).

Результаты обратного титрования:
Щелочное число, мг КОН/г 47,2
Слабые кислоты (соли), мг КОН/г 20,6
Сильные кислоты, мг КОН/г 0,0
Введение исходных компонентов в композицию без их предварительного взаимодействия не позволяет получить желаемого результата.

Кратная характеристика компонентов, входящих в композицию присадки.

Диалкилдитиофосфат цинка (ДФ-11) представляет собой раствор в масле-разбавителе диалкилдитиофосфата цинка общей формулы
P Zn где R алкил C₈, R₁ алкил C₄. Содержание активных элементов, мас. цинк 5,0-5,6; фосфор 4,4-4,9; рН раствора в спиртобензольной или спиртотолуольной смеси не менее 5,5.

В качестве беззольного азотсодержащегоо дисперсанта в композиции присадки предпочтительно используют продукт конденсации по реакции Манниха алкилфенолов со средней мол. м. 900-1500, полиэтиленполиаминов с 3-6 аминными группами и формальдегида (высокомолекулярное основание Манниха) (Днепрол) или алкенилсукцинимид диэтилен триамина, в котором алкенил представляет собой остаток полибутилена с мол.м. 700-1000, содержит азота 1,4-1,8% Наличие высокомолекулярного углеводородного радикала обеспечивает хорошую растворимость в маслах, а наличие аминных групп нейтрализующее действие.

Щелочной алкилсалицилат кальция (Детерсол-140) представляет собой коллоидный раствор в минеральном масле-разбавителе кальциевой соли алкилсалициловой кислоты с мол.м. в пределах 750-820 и мелкодисперсного карбоната кальция. Содержание активного вещества (кальциевой соли алкилсалициловой кислоты) 27-37% щелочное число 135 170 мг КОН/г.

Среднещелочной сульфонат кальция (КНД) представляет собой раствор в минеральном масле кальциевой соли сульфокислот мол.м. 420-640. Получен сульфированием минерального масла с последующей нейтрализацией гидроксидом кальция, карбонатацией и очисткой. Содержание активного вещества (сульфоната кальция) 28-30 мас. щелочное число 120-150 мг КОН/г.

Среднещелочной сульфонат бария (ПМСя Ба) представляет собой раствор в минеральном масле бариевой соли сульфокислот, мол.м. 420-640, получаемых при выработке белых масел. Содержание активного вещества (сульфоната бария) не менее 23% щелочное число 60-65 мг КОН/г.

Ди(алкилфенил)дитиофосфат цинка (ВНИИ НП-354) представляет собой раствор в минеральном масле ди(алкилфенил)дитиофосфата общей формулы
PZn где R алкил С₈, содержание цинка не менее 2,4 мас. фосфора не менее 2,3 мас. серы не менее 4,5 мас. рН раствора в спиртобензольной или спиртотолуольной смеси не менее 2,7.

Фракция алкилбензола, выкипающая в интервале 300-600^оС, причем выше 500^оС выкипает не более 20% вязкость кинематическая при 100^оС 4,8-7,5 сСт; индекс вязкости 100-130.

Технология получения композиции присадки состоит в следующем: при повышенной температуре и интенсивном перемешивании проводят взаимодействие среднещелочного сульфоната щелочно-земельного металла с ди(алкилфенил)дитиофосфатом цинка. К полученному продукту взаимодействия добавляют диалкилдитиофосфат цинка, беззольный азотсодержащий дисперсант, щелочной алкилсалицилат кальция и фракцию алкилбензола, выкипающую в интервале 300-600^оС. Смешение проводят при нагревании и постоянном перемешивании.

Для экспериментальной проверки заявляемой композиции по описанной технологии были приготовлены 5 смесей компонентов, составы которых приведены в табл. 1.

Для оценки функциональных свойств композиции присадки в количестве 20% вводили в загущенное минеральное масло с кинематической вязкостью при 100^оС 11 сСт. Свойства образцов присадки оценивали следующими методами. Коллоидная стабильность масла оценивалась по степени его дисперсности. Чем выше значение показателя, тем устойчивее коллоидная система присадки в масле. Антиокислительные и антинагарные свойства оценивали на лабораторном приборе при температуре 230^оС в условиях термокаталитического окисления. Оценка проводится по изменению оптической плотности и приросту вязкости в результате трехчасового окисления. Смазочные свойства оценивали на ЧШМ по двухэтапной методике, определяя противоизносные свойства по изменению диаметра пятна износа и антифракционные свойства по изменению температуры в процессе трения.

Свойства исследуемых образцов приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что предлагаемая композиция присадки к моторным маслам обладает комплексом необходимых свойств-высоким уровнем вязкостно-температурных, антиокислительных, антинагарных свойств, смазочной эффективности и коллоидной стабильности, что обеспечивает маслам высокий уровень эксплуатационных характеристик.

При изготовлении композиций присадок можно использовать эквивалентные присадки того же назначения при сохранении заданных свойств моторных масел.

Формула изобретения

1. ПРИСАДКА К МОТОРНЫМ МАСЛАМ, содержащая диалкилдитиофосфат цинка и беззольный азотсодержащий дисперсант, отличающаяся тем, что дополнительно содержит щелочной алкилсалицилат кальция, фракцию алкилбензола, выкипающую в интервале 300 600^oС, и продукт взаимодействия среднещелочного сульфоната щелочноземельного металла и ди(алкилфенил)дитиофосфата цинка при следующем соотношении компонентов, мас.

Диалкилдитиофосфат цинка 5 10
Беззольный азотсодержащий дисперсант 10 20
Щелочной алкилсалицилат кальция 20 30
Продукт взаимодействия среднещелочного сульфоната щелочноземельного металла и ди(алкилфенил)дитиофосфата цинка 15 30
Фракция алкилбензола, выкипающая в интервале 300 600^oС 20 - 50
2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве беззольного азотсодержащего дисперсанта содержит продукт конденсации алкилфенолов средней мол. м. 900 1500, полиэтиленполиаминов с 3 6 аминными группами и формальдегида или алкенилсукцинимид диэтилентриамина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2