Смазочная композиция
Изобретение относится к применению несиликоновой противопенной присадки для уменьшения испаряемости по NOACK смазочной композиции, а также к самой смазочной композиции для использования в картере двигателя внутреннего сгорания, содержащей: (i) базовое масло; (ii) несиликоновую противопенную присадку; и (iii) одну или несколько рабочих присадок, причем указанная несиликоновая противопенная присадка представляет собой алкилполиакрилат, присутствующий на уровне от 10 ч./млн до 500 ч./млн от массы композиции. Базовое масло содержит одно или несколько базовых масел, полученных по Фишеру-Тропшу, при этом указанная композиция имеет кинематическую вязкость при 100°С (согласно ASTM D445) 16,3 мм2/с или меньше, вязкость для запуска двигателя при низкой температуре самое большее 6600 сП при -30°С (ASTM D5293) и испаряемость по NOACK самое большее 11% согласно СЕС-L-40-93. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к смазочной композиции, содержащей базовое масло и одну или несколько рабочих присадок для конкретного использования в картере двигателя внутреннего сгорания, в частности, двигателя внутреннего сгорания, используемого в пассажирском автотранспорте или фургоне малой грузоподъемности.
На практике известны различные смазочные композиции для картеров двигателей. Недостатком известных масел для картеров двигателей является то, что они, в особенности, когда их основой являются обычные базовые масла группы III, могут иметь нежелательные рабочие характеристики по экономии топлива, причем это является проблемой для смешивания до более низких степеней вязкости по SAE J300. Другой проблемой для известных масел для картеров двигателей является то, что они могут иметь нежелательные свойства в отношении одной или нескольких характеристик износа и испаряемости по NOACK, в особенности, когда смешиваются до более низких степеней вязкости по SAE J300.
Делаются попытки преодолеть вышеуказанные проблемы путем получения композиций не с минеральными базовыми маслами группы III, такими как базовые масла, полученные по Фишеру-Тропшу (Ficher-Tropsch). В WO 2010020653 раскрывается использование базовых масел Фишера-Тропша в смазочных композициях. Композиция из примера 1 WO 2010020653 показывает неожиданно низкую испаряемость по NOACK при сравнении с композицией из сравнительного примера 1 (с использованием минерального базового масла группы III).
Однако обнаружено, что в композициях с низкой вязкостью, таких как моторные масла 0W-30 и 0W-40, использование базовых масел Фишера-Тропша может быть недостаточным для того, чтобы их признать как обеспечивающие низкие значения испаряемости по NOACK, требуемые для таких композиций.
Одним из путей дополнительного снижения испаряемости по NOACK может быть использование комбинации полиальфолефиновых базовых масел в дополнение к базовому маслу, полученному по Фишеру-Тропшу. Однако полиальфолефиновые базовые масла являются относительно дорогостоящими и поэтому было бы желательно найти альтернативный путь снижения испаряемости по NOACK композиций 0W-30 и 0W-40, особенно композиций, содержащих базовые масла, полученные по Фишеру-Тропшу.
Неожиданно было обнаружено, что включение несиликоновой противопенной присадки в смазочную композицию может понизить испаряемость по NOACK до желаемых уровней.
Поэтому настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей
(i) базовое масло;
(ii) несиликоновую противопенную присадку и
(iii) одну или несколько рабочих присадок;
при этом указанная смазочная композиция имеет кинематическую вязкость при 100°C (согласно ASTM D445) 16,3 мм2/с или меньше, вязкость для запуска двигателя при низкой температуре самое большее 6600 сП при -30°C (ASTM D5293) и испаряемость по NOACK самое большее 11% согласно CEC-L-40-93.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к применению несиликоновой противопенной присадки для снижения испаряемости смазочной композиции по NOACK, в частности, когда смазочная композиция содержит базовое масло Фишера-Тропша.
Другим важным преимуществом настоящего изобретения является то, что смазочная композиция имеет желательную низкую вязкость для запуска непрогретого двигателя (т.е. динамическую вязкость согласно ASTM D5293), т.е. вязкость для запуска двигателя при низкой температуре самое большее 6600 сП при -30°C (ASTM D5293).
Преимуществом настоящего изобретения является то, что оно предоставляет композицию альтернативных по SAE J300 0W30 и 0W40 масел для картеров двигателей.
Не существует особых ограничений в отношении базового масла, используемого в смазочной композиции по изобретению, и можно подходящим образом использовать различные обычные минеральные масла, синтетические масла, а также встречающиеся в природе сложные эфиры, такие как растительные масла, при условии, что удовлетворяются требования в отношении смазочной композиции по настоящему изобретению.
Базовое масло, используемое в настоящем изобретении, обычно содержит смеси одного или нескольких минеральных масел и/или одного или нескольких синтетических масел; таким образом, согласно настоящему изобретению термин «базовое масло» может относиться к смеси, содержащей более одного базового масла. Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и обработанное растворителем или обработанное кислотой минеральное смазывающее масло парафинового, нафтенового или смешанного парафино-нафтенового типа, которое может быть дополнительно очищено процессами гидроочистки и/или депарафинизацией.
Подходящими базовыми маслами для использования в композиции смазочного масла по настоящему изобретению являются минеральные базовые масла группы III, полиальфаолефины (ПАО (РАО)) группы IV, полученные по Фишеру-Тропшу базовые масла группы III и их смеси.
Базовыми маслами «группы III» и «группы IV» в настоящем изобретении обозначаются базовые масла смазочных масел согласно определениям Американского института нефти (American Petroleum Institute (API)) для категории III и IV. Такие категории API определены в API Publication 1509,15th Edition, Appendix E, April 2002.
Базовые масла, полученные по Фишеру-Тропшу, известны из уровня техники. Термин «полученное по Фишеру-Тропшу» означает, что базовое масло представляет собой или получено из синтетического продукта процесса Фишера-Тропша. Базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу, также может быть названо базовым маслом GTL (газ-в-жидкости). Подходящими маслами, полученными по Фишеру-Тропшу, которые можно подходящим образом использовать в качестве базового масла в смазочной композиции по настоящему изобретению, являются такие масла, как, например, раскрытые в EP 0776959, EP 0668342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1029029, WO 01/18156 и WO 01/57166.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (включая полиальфаолефиновые базовые масла), сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов, полиалкиленгликоли (PAG), алкилнафталины и депарафинированные воскообразные изомераты. Можно подходящим образом использовать синтетические углеводородные базовые масла, продаваемые группой Shell под названием «Shell XHVI» (товарный знак).
Полиальфаолефиновые (ПАО) базовые масла и их производство хорошо известны из уровня техники. Подходящие полиальфаолефиновые базовые масла, которые можно использовать в смазочных композициях по настоящему изобретению, могут быть получены из линейных С2-С32 альфаолефинов, предпочтительно С6-С16 альфаолефинов. Особенно предпочтительным сырьем для указанных полиальфаолефинов являются 1-октен, 1-децен, 1-додецен и 1-тетрадецен.
Предпочтительно базовое масло, используемое в смазочной композиции по настоящему изобретению, содержит базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу.
Имеется сильное основание для предпочтительного использования базового масла, полученного по Фишеру-Тропшу, по сравнению с ПАО базовым маслом с учетом высокой стоимости производства ПАО. Таким образом, базовое масло предпочтительно содержит более 50 мас. %, предпочтительнее более 60 мас. %, еще предпочтительнее более 70 мас. %, даже еще предпочтительнее более 80 мас. %, наиболее предпочтительно более 90 мас. % базового масла, полученного по Фишеру-Тропшу. В особенно предпочтительном воплощении не более 5 мас. %, предпочтительно не более 2 мас. % базового масла не являются базовым маслом, полученным по Фишеру-Тропшу. В данном описании в предпочтительном воплощении смазочная композиция по существу не содержит полиальфаолефиновое базовое масло, т.е. не более 2 мас. % базового масла являются полиальфаолефиновым базовым маслом. В данном описании в особенно предпочтительном воплощении смазочная композиция не содержит полиальфаолефиновое базовое масло. В другом предпочтительном воплощении в данном описании 100 мас. % базового масла имеют основой одно или несколько базовых масел, полученных по Фишеру-Тропшу.
Общее количество базового масла, включенного в смазочную композицию по настоящему изобретению, предпочтительно составляет количество в интервале от 60 до 99 мас. % и наиболее предпочтительно количество в интервале от 70 до 85 мас. % относительно общей массы смазочной композиции.
Согласно настоящему изобретению базовое масло (или смесь базовых масел) предпочтительно имеет кинематическую вязкость при 100°C по меньшей мере 3,5 сСт (согласно ASTM D445), предпочтительно по меньшей мере 3,8 сСт и наиболее предпочтительно по меньшей мере 4,1 сСт.
Смазочная композиция по настоящему изобретению также содержит несиликоновую противопенную присадку. Используемая в данном описании «противопенная присадка» представляет собой соединение, которое добавляют в смазочную композицию в небольших количествах (типично на уровне от примерно 10 ч./млн до примерно 500 ч./млн) для способствования рассеянию пузырьков воздуха на поверхности.
Предпочтительно несиликоновую противопенную присадку выбирают из акрилатных, полиакрилатных и полиметакрилатных (ПМА) полимеров. Предпочтительной несиликоновой противопенной присадкой для использования в данном случае является полиакрилатная противопенная присадка. Используемый в данном описании термин «полиакрилатная противопенная присадка» включает алкилполиакрилатную противопенную присадку и акриловые сополимеры.
Несиликоновая противопенная присадка предпочтительно присутствует на уровне от 10 ч./млн до 500 ч./млн, предпочтительно, от 30 ч./млн до 200 ч./млн, предпочтительнее, от 100 ч./млн до 200 ч./млн от массы смазочной композиции.
Примером подходящих алкилполиакрилатных противопенных присадок является PC 1644, коммерчески доступная от Cytec. PC 1644 представляет собой акриловый сополимер, содержащий сополимер этилакрилата и 2-этилгексилакрилата. Другой коммерчески доступной алкилполиакрилатной противопенной присадкой для использования в данном случае является РС2544, коммерчески доступная от Cytec. РС2544 представляет собой модифицированный акриловый сополимер.
Как указано выше, смазочная композиция по настоящему изобретению удовлетворяет определенным специфическим требованиям по динамической вязкости при -30°C, кинематической вязкости при 100°C и испаряемости по NOACK.
Типично динамическая вязкость композиции при -30°C (согласно ASTM D 5293) составляет самое большее 6600 сП.
Типично динамическая вязкость композиции при -35°C (согласно ASTM D 5293) составляет самое большее 6200 сП.
Типично кинематическая вязкость композиции при 100°C (согласно ASTM D 445) составляет самое большее 16,3 сСт, предпочтительно от 9,3 до 16,3 сСт, предпочтительнее от 9,3 до 12,5 сСт.
Типично высокотемпературная вязкость при высокой скорости сдвига («HTHS; согласно ASTM D 4683») смазочной композиции находится в интервале от 2,9 до 3,7 мПа⋅с, предпочтительно, в интервале от 2,9 до 3,5 мПа⋅с.
Типично испаряемость по NOACK (согласно CEC-L-40-93) композиции составляет 11 мас. % или ниже, предпочтительно 10,5 мас. % или ниже, даже предпочтительнее 10,0 мас. % или ниже. Типично испаряемость по NOACK (согласно CEC-L-40-93) составляет по меньшей мере 8 мас. %.
Смазочная композиция по настоящему изобретению также содержит одну или несколько добавок, таких как антиоксиданты, противоизносные присадки, диспергаторы, детергенты, сверхосновные детергенты, противозадирные присадки, модификаторы трения, модификаторы индекса вязкости, депрессанты, пассиваторы металлов, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы, противопенные присадки, присадки для совместимости с уплотнениями и присадки, разбавляющие базовые масла, и т.д.
Так как специалист в данной области техники знаком с вышеуказанными и другими присадками, они дополнительно в данном описании подробно не обсуждаются. Конкретные примеры таких присадок описаны, например, в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, third edition, volume 14, pages 477-526.
Предпочтительная присадка представляет собой противопенную присадку на основе силикона, которая может присутствовать как таковая или как часть пакета рабочих присадок. Противопенная присадка на основе силикона предпочтительно присутствует в смазочной композиции на уровне от 20 до 200 мас. ч./млн.
Предпочтительной противопенной присадкой на основе силикона является полисилоксан. Противопеннная присадка на основе силикона особенно применима в данном случае в комбинации с несиликоновой противопенной присадкой для обеспечения смазочной композиции с пониженной испаряемостью по NOACK.
Антиоксиданты, которые можно соответственно использовать, включают фенилнафтиламины (такие как «IRGANOX L-06», доступный от Ciba Speciality Chemicals) и дифениламины, такие как «IRGANOX L-57», доступный от Ciba Speciality Chemicals), как, например, раскрытые в WO 2007/045629 и EP 1058720 В1, фенольные антиоксиданты и т.д. WO 2007/045629 и EP 1058720 В1 включены в данное описание в качестве ссылок.
Противоизносные присадки, которые можно удобно использовать, включают цинксодержащие соединения, такие как дитиофосфаты цинка, выбранные из диалкил-, диарил- и/или алкиларилдитиофосфатов цинка, молибденсодержащие соединения, борсодержащие соединения и беззольные противоизносные присадки, такие как замещенные или незамещенные тиофосфорные кислоты и их соли.
Примеры таких молибденсодержащих соединений могут обычно включать дитиокарбаматы молибдена, трехъядерные соединения молибдена, например, такие как описанные в WO 98/26030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Борсодержащие соединения, которые соответственно можно использовать, включают сложные эфиры боратов, борированные жирные амины, борированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смешанных щелочных металлов или щелочноземельных металлов) и борированные сверхосновные соли металлов.
Используемый диспергатор предпочтительно представляет собой беззольный диспергатор. Подходящими примерами беззольных диспергаторов являются полибутиленсукцинимидполиамины и диспергаторы типа основания Манниха.
Используемый детергент предпочтительно представляет собой сверхосновный детергент или смесь детергентов, содержащую, например, детергенты типа салицилатов, сульфонатов и/или фенолятов.
Примеры модификаторов индекса вязкости, которые соответственно можно использовать в смазочной композиции по настоящему изобретению, включают звездообразные сополимеры стирола и бутадиена, звездообразные сополимеры стирола и изопрена, сополимер полиметилметакрилата и сополимеры этилена и пропилена. В смазочной композиции по настоящему изобретению могут использоваться диспергаторы-модификаторы индекса вязкости.
Предпочтительно композиция содержит по меньшей мере 0,1 мас. % депрессанта. Например, в качестве эффективных депрессантов обычно можно использовать алкилированные нафталины и фенольные полимеры, полиметакрилаты, сложные эфиры сополимеров малеатов и фумаратов. Предпочтительно используют не более 0,3 мас. % депрессанта.
Кроме того, соединения, такие как алкенилянтарная кислота или ее сложные эфиры, производные бензотриазола и производные тиодиазола можно соответственно использовать в смазочной композиции по настоящему изобретению в качестве ингибиторов коррозии.
Соединения, которые можно соответственно использовать в смазочной композиции по настоящему изобретению в качестве присадок для фиксации или совместимости с уплотнениями, включают, например, коммерчески доступные сложные ароматические эфиры.
Смазочные композиции по настоящему изобретению можно получить подходящим образом путем смешивания одной или нескольких присадок, включая несиликоновую противопенную присадку, с базовым(и) маслом(ами).
Вышеуказанные присадки типично присутствуют в количестве в интервале от 0,01 до 35,0 мас. % относительно общей массы смазочной композиции, предпочтительно в количестве в интервале от 0,05 до 25,0 мас. %, предпочтительнее от 1,0 до 20,0 мас. % относительно общей массы смазочной композиции.
Предпочтительно композиция содержит от 10 мас. % до 15 мас. % пакета присадок, содержащего комбинацию антиоксидантов, противоизносной присадки на основе цинка, беззольного диспергатора, смеси сверхосновных детергентов и противопенную присадку на основе силикона.
Согласно особенно предпочтительному воплощению композиция удовлетворяет требованиям SAE J300 для состава 0W-30 или 0W-40, предпочтительно для состава 0W-30.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению несиликоновой противопенной присадки для снижения испаряемости смазочной композиции по NOACK, в частности, когда смазочная композиция содержит базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу.
Также настоящее изобретение относится к способу улучшения свойств испаряемости по NOACK, включающему смазывание картера двигателя, в частности двигателя пассажирского транспортного средства, смазочной композицией по настоящему изобретению.
Настоящее изобретение описывается ниже с обращением к приведенным далее примерам, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения каким-либо образом.
Примеры
Композиции смазочных масел
Получают различные масла для использования в картере двигателя.
Таблица 1 показывает свойства используемых базовых масел.
Таблица 2 показывает состав и свойства полностью составленных композицией смазочных масел, которые испытывали; количество компонентов приводится в мас. % относительно общей массы полностью составленных композиций.
Все испытанные композиции моторного масла содержат комбинацию базового масла, пакета присадок (пакет присадок 1) и дополнительного пакета присадок (пакет присадок 2), и указанные пакеты присадок являются одинаковыми во всех испытанных композициях.
Пакет присадок 1 представляет собой Infineum Р6660, коммерчески доступный от Infineum, который содержит комбинацию присадок, содержащую антиоксиданты, противоизносную присадку на основе цинка, беззольный диспергатор, смесь сверхосновных детергентов и противопенную присадку на основе силикона.
Пакет присадок 2 содержит комбинацию из диспергатора, антиоксиданта и модификатора трения.
Композиции примеров 1-6 содержат несиликоновую противопенную присадку. Несиликоновые противопенные присадки представляют собой алкилполиакрилатные противопенные присадки товарных знаков PC 1644 и РС2544, коммерчески доступные от Cytec.
Композиции сравнительных примеров 2-4 содержат силиконсодержащую противопенную добавку (Synative АС АМН-2, коммерчески доступную от Cognis).
Во всех композициях используется подходящий модификатор вязкости для регулирования вязкости и используется подходящий депрессант для регулирования температуры застывания.
«Базовое масло 1» представляет собой базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу («GTL 4»), имеющее кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 4 сСт (мм2с-1).
«Базовое масло 2» представляет собой базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу («GTL 8»), имеющее кинематическую вязкость при 100°C (ASTM D445) приблизительно 8 сСт (мм2с-1).
Такие базовые масла GTL 4 и GTL 8 можно соответственно получить способом, описанным, например, в WO-A-02/070631, включенной в данное описание в качестве ссылки.
Композиции примеров 1-6 и сравнительных примеров 1-4 получают путем смешивания базовых масел с пакетом присадок и противопенной присадкой, где она присутствует, с использованием обычных процедур смешивания смазочных масел.
Композиции сравнительных примеров 1-4 и примеров 1-6 удовлетворяют требованиям для состава 0W-30 согласно SAE J300.
Смазочные композиции примеров и сравнительных примеров подвергают различным методам испытаний, указанным в таблице 2, для того, чтобы определить их испаряемость по NOACK, их динамическую вязкость при -35°C и их кинематическую вязкость при 100°C. Результаты приводятся в таблице 2.
Обсуждение
Как можно понять из таблицы 2, композиции примеров 1-6, содержащие несиликоновую противопенную присадку в количестве 30 ч./млн, 100 ч./млн и 200 ч./млн, имеют существенно более низкие величины испаряемости по NOACK, чем композиции сравнительных примеров 1-4 (не содержащие какую-либо несиликоновую противопенную присадку).
Важным преимуществом настоящего изобретения является то, что составы 0W-30, удовлетворяющие строгим требованиям по испаряемости по NOACK (например, менее или равной 10 мас. %), можно получить без необходимости использования (относительно дорогостоящих) полиальфаолефиновых (ПАО) базовых масел.
1. Смазочная композиция для использования в картере двигателя внутреннего сгорания, содержащая:
(i) базовое масло;
(ii) несиликоновую противопенную присадку; и
(iii) одну или несколько рабочих присадок;
причем указанная несиликоновая противопенная присадка представляет собой алкилполиакрилат, присутствующий на уровне от 10 ч./млн до 500 ч./млн от массы композиции; и
причем указанное базовое масло содержит одно или несколько базовых масел, полученных по Фишеру-Тропшу;
при этом указанная композиция имеет кинематическую вязкость при 100°С (согласно ASTM D445) 16,3 мм2/с или меньше, вязкость для запуска двигателя при низкой температуре самое большее 6600 сП при -30°С (ASTM D5293) и испаряемость по NOACK самое большее 11% согласно СЕС-L-40-93.
2. Смазочная композиция по п.1, которая имеет испаряемость по NOACK самое большее 10,5% согласно СЕС-L-40-93.
3. Смазочная композиция по п.1, в которой базовое масло содержит 80% или больше одного или нескольких базовых масел, полученных по Фишеру-Тропшу, от массы базового масла.
4. Смазочная композиция по п. 1, которая свободна от полиальфаолефинового базового масла.
5. Смазочная композиция по любому из пп. 1-4, в которой одна или несколько рабочих присадок содержит противопенную присадку на основе силикона.
6. Применение несиликоновой противопенной присадки для уменьшения испаряемости по NOACK смазочной композиции, предназначенной для использования в картере двигателя внутреннего сгорания, причем указанная смазочная композиция содержит:
(i) базовое масло;
(ii) несиликоновую противопенную присадку; и
(iii) одну или несколько рабочих присадок;
причем указанная несиликоновая противопенная присадка представляет собой алкилполиакрилат, присутствующий на уровне от 10 ч./млн до 500 ч./млн от массы композиции; и
причем указанное базовое масло содержит одно или несколько базовых масел, полученных по Фишеру-Тропшу;
при этом указанная композиция имеет кинематическую вязкость при 100°С (согласно ASTM D445) 16,3 мм2/с или меньше, вязкость для запуска двигателя при низкой температуре самое большее 6600 сП при -30°С (ASTM D5293) и испаряемость по NOACK самое большее 11% согласно СЕС-L-40-93.
