Трансмисионное масло
Владельцы патента RU 2533414:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Настоящее изобретение относится к трансмиссионному маслу, содержащему диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат, кремнийорганическую присадку, серусодержащую присадку - продукт взаимодействия фракции α-олефинов с серой при нагревании в присутствии катализатора, нефтяное масло, при этом используют фракцию α-олефинов C12-C14, а в качестве катализатора присадку к маслам ДФ-11К, представляющую собой 85% раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка, при следующем соотношении компонентов в трансмиссионном масле, мас.%: серусодержащая присадка - 3,8; диалкилдитиофосфат цинка - 1,0; полиметакрилат - 1,5; кремнийорганическая присадка - 0,003; нефтяное масло до 100. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение ассортимента трансмиссионных масел, обладающих высокими трибологическими характеристиками, высоким уровнем антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств. 1 пр., 2 табл.
Изобретение относится к составам трансмиссионных масел, используемых для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в диапазоне температур окружающей среды от минус 20°C до плюс 45°C.
Известно редукторное масло содержащее, % масс: аллиловый эфир диэтилтиокарбаминовой кислоты 2-4; борированный диалкилдитиофосфат 0,5-1,5; полиметакрилат 0,1-0,3; нефтяное масло до 100 (RU 1593202, МКИ C10M 137/10, 15.10.1994 г.).
Масло предназначено для смазывания зубчатых и червячных передач промышленного оборудования. Данный вид масла нельзя использовать для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в диапазоне температур окружающей среды от минус 20°C до плюс 45°C.
Известно трансмиссионное масло (Пат. RU №2148620, МКИ C10M 141/08, опубл. 10.05.2000 г.), содержащее, масс.%:
Металлиловый эфир диэтилдитиокарбаминовой кислоты - 5,8-6,2
Полиметакрилат - 0,8-1,2
Диалкилдитиофосфат цинка - 1,4-1,6
Кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,045-0,055
Олеиновая кислота - 0,15-0,25
Кремнийорганическая присадка - 0,003-0,005
Нефтяное масло - До 100.
Масло рекомендовано к использованию для агрегатов трансмиссий всех легковых автомобилей, кроме переднеприводных. Данный вид масла нельзя использовать для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в диапазоне температур окружающей среды от минус 20°C до плюс 45°C.
Наиболее близким к заявляемому составу является трансмиссионное масло (Пат. RU №2334788, МКИ C10M 135/04, опубл. 10.05.2008 г.), содержащее, масс.%:
серусодержащая присадка - 3,5
диалкилдитиофосфат цинка - 0,3
полиметакрилат - 1,9
кремнийорганическая присадка - 0,004
нефтяное масло - до 100.
При этом серусодержащую присадку получают путем реакции α-олефинов фракции C16-C18 с серой в присутствии катализатора - продукта взаимодействия при температуре 70-75°C диизобутилдитиофосфорной кислоты и бутилметакрилата, взятых в эквимолярных количествах.
Масло трансмиссионное предназначено для всесезонной эксплуатации коробок передач переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ. Однако данное масло обладает низкими трибологическими характеристиками и как следствие невысоким уровнем антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств.
Кроме того, трансмиссионное масло обладает меньшим значением нагрузки сваривания, что обеспечивает недостаточный уровень смазочных и вязкостных свойств.
Задачей является разработка состава трансмиссионного масла, которое по вязкостно-температурным свойствам соответствует классу вязкости 80w/85 по классификации SAE I306, по эксплуатационным свойствам группе GL-4 по API, соответствует требованиям, предъявляемым ТУ 38.301-29-90-97. Технический результат: расширение ассортимента трансмиссионных масел, обладающих высокими трибологическими характеристиками, высоким уровнем антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств. Кроме того, в составе трансмиссионного масла используют серусодержащую присадку, полученную на основе фракции α-олефинов C12-C14 - побочного продукта термокаталитической олигомеризации этилена производства базовых основ синтетических масел, которые раньше не находили широкого применения. Данная фракция является крупнотоннажным продуктом нефтехимического синтеза и имеет стабильную сырьевую базу и сравнительно невысокую стоимость. Применение трансмиссионного масла позволит повысить эффективность эксплуатации автомобиля, срок службы деталей агрегатов трансмиссий.
Технический результат достигается тем, что трансмиссионное масло содержит диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат, кремнийорганическую присадку, серусодержащую присадку - продукт взаимодействия фракции α-олефинов с серой при нагревании в присутствии катализатора, нефтяное масло, отличающееся тем, что используют фракцию α-олефинов C12-C14, а в качестве катализатора присадку к маслам ДФ-11К, представляющую собой 85% раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка, при следующем соотношении компонентов в трансмиссионном масле, % масс:
серусодержащая присадка - 3,8
диалкилдитиофосфат цинка - 1,0
полиметакрилат - 1,5
кремнийорганическая присадка - 0,003
нефтяное масло - до 100.
Применение при получении серусодержащей присадки фракции α-олефинов C12-C14 с более низкой средней молекулярной массой (176) позволяет повысить содержание внутримолекулярной серы в присадке, что приводит к повышению эффективности ее действия при приготовлении трансмиссионного масла, а именно улучшить его трибологические свойства. Кроме того, применение в качестве катализатора присадки к маслам ДФ-11К, представляющей собой 85% раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка, позволяет сократить время синтеза серусодержащей присадки в 2 раза, при этом не только не требуется дополнительной очистки от катализатора реакционной массы, но и позволяет улучшить антиокислительные и антикоррозионные свойства получаемого трансмиссионного масла, поскольку также является компонентом при компаундировании.
Заявляемый состав трансмиссионного масла, в котором используется новая серусодержащая присадка, в количестве 3,8 масс.% обладает высокими трибологическими характеристиками, обеспечивающими высокий уровень антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств. Кроме того, высокая термическая стабильность и окислительная стабильность позволяют использовать данное масло для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в широком диапазоне температур окружающей среды от минус 20°C до плюс 45°C.
Процесс получения трансмиссионного масла заключается в следующем.
Пример 1. При 70-80°C в 936,97 г нефтяного масла последовательно добавляют 38 г (3,8% масс.) серусодержащей присадки, 10 г (1,0% масс.) диалкилдитиофосфата цинка, 15,0 г (1,5% масс.) полиметакрилата, 0,03 г (0,003% масс.) кремнийорганической присадки. Полученную смесь перемешивают в течение 3 часов. Содержание компонентов в предлагаемом трансмиссионном масле приведено в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Наименование компонента | Содержание компонентов, % масс. |
| Серусодержащая присадка | 3,8 |
| Диалкилдитиофосфат цинка | 1,0 |
| Полиметакрилат | 1,5 |
| Кремнийорганическая присадка | 0,003 |
| Нефтяное масло | До 100 |
В трансмиссионном масле использованы следующие компоненты.
Серусодержащая присадка, получена следующим образом.
В четырехгорлый реактор, снабженный эффективной мешалкой, термометром, обратным холодильником и системой продувки реакционной смеси током инертного газа - азота помещают 10,00 г фракции α-олефинов C12-C14 и 0,1 г катализатора - присадки к маслам ДФ-11К, представляющей собой 85% раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка. Температуру в реакторе повышают до температуры 150-155°C и при интенсивном перемешивании в течение 15-20 мин в токе инертного газа дозируют 10 г измельченной серы. После завершения дозирования серы реакционную массу выдерживают при интенсивном перемешивании в течение 1,5 часов при температуре 150-155°C. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и фильтруют от непрореагировавшей серы. Полученный аддукт при интенсивном перемешивании в течение 1 часа при 60-70°C нейтрализуют 30 мл насыщенным водным раствором Na2S, после чего охлаждают, промывают дистиллированной водой, сушат над хлористым кальцием и фильтруют.
В результате получают 11,08 г присадки, представляющей собой маслянистую жидкость коричневого цвета с плотностью 0,998 г/см3. Содержание серы в присадке 25% (масс).
85%-ный раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка по ТУ 0257-005-00044434-99 (присадка ДФ-11К).
30%-ный раствор в масле И-20А полиметакрилата по ТУ 6-01-270-94 (присадка ПМА “Д”).
Кремнийорганическая присадка полиметилсилоксан по ОСТ 6-02-20-79 (присадка ПМС-200А).
Для экспериментальной проверки предлагаемого состава была изготовлена смесь ингредиентов, которая испытана на соответствие ТУ 38.301-29-90 - 97 (табл.2). Трибологические характеристики образцов трансмиссионных масел оценивались по ГОСТ 9490-75 на четырехшариковой машине трения. Состав масла в табл.1.
Сравнительная характеристика свойств трансмиссионного масла согласно изобретению и прототипа приведена в табл.2.
Приготовление трансмиссионного масла согласно изобретению не требует разработки специальной технологии. Оно может изготавливаться на обычной установке компаундирования или на любой другой установке, на которой имеются емкости с обогревающим, перемешивающим и фильтрующим устройствами.
Образцы изготавливают следующим образом. В подогретое до 70-80°C нефтяное масло вводят присадки. Последовательность введения присадок значения не имеет. Полученную смесь перемешивают при 70-80°C в течение 3 часов.
| Таблица 2 | ||||
| № п/п | Показатель | Норма по ТУ 38.301-29-90-97 | Прототип | Предлагаемая рецептура |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Вязкость кинематическая при 100°C, сСт | ≥13,5 | 14,66 | 16,76 |
| 2 | Вязкость кинематическая при 40°C, сСт | не норм. | 145,2 | 145,3 |
| 3 | Индекс вязкости | ≥100 | 101.7 | 102.5 |
| 4 | Плотность при 20°C, кг/м3 | ≤900 | 888.9 | 898,0 |
| 5 | Температура вспышки, о.т., °C | ≥200 | 220 | 220 |
| 6 | Температура застывания, °C | ≤-30 | -32 | -32 |
| 7 | Массовая доля мех. примесей, % | отс. | отс. | отс. |
| 8 | Массовая доля воды, % | следы | отс. | отс. |
| 9 | Массовая доля серы за счет присадок, % | ≥0.7 | 0.98 | 1.41 |
| 10 | Массовая доля фосфора за счет присадок, % | ≥0.03 | 0.091 | 0.096 |
| 11 | Трибологические характеристики на ЧШМ: индекс задира, кгс диаметр пятна износа, мм нагрузка сваривания, кгс | |||
| ≥40 | 49,98 | 56,69 | ||
| ≤0,8 | 0,44 | 0,79 | ||
| ≥224 | 299 | 376 |
Таким образом, предлагаемое трансмиссионное масло имеет следующие преимущества:
1. Данный вид масла можно использовать для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в диапазоне температур окружающей среды от минус 20°C до плюс 45°C.
2. Полученное трансмиссионное масло соответствует требованиям, предъявляемым ТУ 38.301-29-90-97.
3. В отличие от прототипа трансмиссионное масло обладает более высокими значениями кинематической вязкости и нагрузки сваривания, что обеспечивает повышенный уровень смазочных и вязкостных свойств.
4. В отличие от прототипа данный вид масла обладает более высокими трибологическими характеристиками, обеспечивающими высокий уровень антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств.
Трансмиссионное масло, содержащее диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат, кремнийорганическую присадку, серусодержащую присадку - продукт взаимодействия фракции α-олефинов с серой при нагревании в присутствии катализатора, нефтяное масло, отличающееся тем, что используют фракцию α-олефинов C12-C14, а в качестве катализатора присадку к маслам ДФ-11К, представляющую собой 85% раствор в минеральном масле диалкилдитиофосфата цинка, при следующем соотношении компонентов в трансмиссионном масле, мас.%:
серусодержащая присадка - 3,8
диалкилдитиофосфат цинка - 1,0
полиметакрилат - 1,5
кремнийорганическая присадка - 0,003
нефтяное масло - до 100.
