Смазочная жидкость

В настоящем изобретении предложены смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, которые могут быть получены из благоприятного сочетания базового масла GTL, имеющего кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 2 до 10 мм²/с; смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными линейными и/или разветвленными алкильными группами, где алкильные группы представляют собой C₆-C₂₀ алкильные группы; и модификатора вязкости, выбранного из полимеров или сополимеров метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов. Такое сочетание демонстрирует хорошее сопротивление сдвигу и хорошую вязкость при низкой температуре. Амортизаторная жидкость содержит от 50 до 90 мас.% от массы смазочной жидкости базового масла GTL, имеет индекс вязкости в диапазоне от 100 до 600 и температуру застывания ниже -30^oC. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

 

Область изобретения

Данное изобретение относится к смазочной жидкости, которая соответствующим образом используется в качестве амортизаторной жидкости. Данное изобретение дополнительно относится к использованию смазочной жидкости в амортизаторе.

Уровень техники

Амортизатор (иногда именуемый демпфером) представляет собой механическое устройство, предназначенное для сглаживания или гашения внезапного ударного воздействия и рассеивания кинетической энергии. Амортизаторы представляют собой важную часть автомобильных, мотоциклетных или велосипедных подвесок, шасси самолетов, подвесок поездов и опор для многих производственных установок. Большие амортизаторы также используются в архитектуре и строительстве для снижения восприимчивости структур к землетрясениям и резонансу.

Амортизаторы преобразуют кинетическую энергию в тепловую энергию, которая затем рассеивается. Гидравлические амортизаторы состоят из цилиндра со скользящим поршнем внутри. Цилиндр заполнен амортизаторной жидкостью. Эта комбинация поршень/цилиндр, заполненный жидкостью, также именуется демпфером. В транспортном средстве подвеска колес обычно содержит несколько амортизаторов, в основном в сочетании с устройствами упругого давления, а именно цилиндрическими рессорами, листовыми рессорами или торсионными валами. Эти рессоры не являются амортизаторами, поскольку рессоры только хранят, а не рассеивают или не поглощают энергию. Если колесо приводится в движение по горизонтальной плоскости, рессора будет поглощать усилие, направленное вверх и вниз, и превращать это в тепло. Амортизатор, вместе с гистерезисом, например, в шинах колес, гасит движение неподрессоренных частей вверх и вниз, тем самым эффективно уменьшая подпрыгивание колеса. Это достигается путем преобразования кинетической энергии в тепло посредством трения жидкости из-за течения амортизаторной жидкости через узкое отверстие, а именно внутренний клапан.

В WO201063752 раскрыты жидкости, которые могут использоваться в качестве амортизаторных жидкостей, которые обладают высокой способностью к биологическому разложению и высокой совместимостью с улучшителем вязкости, особенно при низких температурах. Жидкости содержат композицию на основе базового масла и присадки, улучшающей индекс вязкости. Композиция на основе базового масла включает базовое масло GTL и сложный эфир полигидрокси соединения.

Авторы данного изобретения стремились получить смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, имеющих полезные свойства, например, лучшее длительное сопротивление сдвигу и/или лучшие вязкостные свойства при низких температурах, чем коммерчески доступные амортизаторные жидкости.

Сущность изобретения

Авторы данного изобретения обнаружили, что смазочные жидкости, пригодные для использования в качестве амортизаторных жидкостей, могут быть получены из благоприятного сочетания базового масла GTL, алкилбензола или алкилнафталина и модификатора вязкости. Такое сочетание демонстрирует хорошее сопротивление сдвигу и хорошую вязкость при низкой температуре.

Соответственно, данное изобретение предлагает смазочную жидкость, содержащую:

a) по меньшей мере 40% мас. от массы смазочной жидкости базового масла GTL;

b) от 5 до 25% мас. от смазочной жидкости алкилбензола или алкилнафталина; и

c) от 0,1 до 20% мас. от смазочной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости;

причем смазочная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 50 до 1000 и температуру застывания ниже -30^oC.

Смазочная жидкость подходит для использования в качестве амортизаторной жидкости, но может также использоваться в качестве гидравлического масла или в качестве промышленного смазочного материала, а именно тормозной жидкости или масла для подшипников и циркуляционного масла.

Данное изобретение дополнительно предлагает использование смазочной жидкости по изобретению в амортизаторе.

Данное изобретение, кроме того, дополнительно предлагает транспортное средство, содержащее смазочную жидкость по изобретению.

Подробное описание изобретения

Смазочная жидкость содержит, по меньшей мере, 40% мас. от массы смазочной жидкости базового масла GTL. Смазочная жидкость предпочтительно содержит в диапазоне от 50 до 90% мас. базового масла GTL от массы смазочной жидкости, более предпочтительно от 60 до 85% мас.

Термин «базовое масло GTL» используется для описания базовых масел, которые синтезируются по методу Фишера-Тропша путем конверсии природного газа в жидкое топливо. Они имеют очень низкое содержание серы и ароматических соединений по сравнению с минеральными базовыми маслами, полученными после переработки сырой нефти, и имеют очень высокое содержание парафинов. Базовое масло GTL представляет собой смесь нескольких базовых масел GTL, имеющих разную вязкость. Предпочтительно кинематическая вязкость базового масла GTL при 100^oС находится в диапазоне от 2 до 10 мм²/с, предпочтительнее в диапазоне от 2,5 до 7 мм²/с. Кинематическую вязкость соответствующим образом определяют согласно ASTM D445. Подходящие базовые масла, известные как «GTL 4» и «GTL 3», доступны от Shell.

Смазочная жидкость содержит от 5 до 25% мас. от массы смазочной жидкости алкилбензола или алкилнафталина. Соответственно, алкилбензол или алкилнафталин представляют собой смесь различных молекул алкилбензола и/или алкилнафталина. Алкилбензолы и/или алкилнафталины являются моно- или полизамещенными, но предпочтительно являются моно- или дизамещенными. В предпочтительном варианте реализации изобретения, смазочная жидкость содержит от 5 до 25% мас. смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными с линейными и/или разветвленными алкильными группами, причем алкильные группы представляют собой С₆-С₂₀ алкильные группы, предпочтительно C₉-C₁₅ алкильные группы. Кинематическая вязкость при 40^oC алкилбензола или алкилнафталина (соответствующим образом определенная согласно ASTM D445) составляет соответственно от 3 до 400 мм²/с, предпочтительно от 3 до 50 мм²/с и предпочтительнее от 3 до 10 мм²/с. Средняя относительная молекулярная масса составляет соответственно от 180 до 300, предпочтительно от 200 до 280 и предпочтительнее от 230 до 260.

Смазочная жидкость содержит от 0,1 до 20% мас. от массы смазочной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости. Смазочная жидкость предпочтительно содержит от 1 до 18% мас. присадки, улучшающей индекс вязкости, предпочтительнее от 3 до 10% мас.

Присадки, улучшающие индекс вязкости (также известные как улучшители VI, модификаторы вязкости или улучшители вязкости), дают смазочные материалы с работоспособностью при высокой и низкой температуре. Эти присадки обеспечивают сопротивление сдвигу и приемлемую вязкость при повышенных температурах и при низких температурах. Подходящие присадки, улучшающие индекс вязкости, включают и низкомолекулярные, и высокомолекулярные углеводороды, сложные полиэфиры и диспергирующие присадки, улучшающие индекс вязкости, которые могут функционировать как присадка, улучшающая индекс вязкости, и диспергатор. Типичные молекулярные массы этих полимеров составляют от около 10000 до 1000000, конкретнее от около 20000 до 500000 и даже конкретнее от около 50000 до 200000. Примерами подходящих присадок, улучшающих индекс вязкости, являются полимеры и сополимеры метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов.

Предпочтительно, присадка, улучшающая индекс вязкости, представляет собой полиметилметакрилат (далее называемый ПММА), то есть сополимер метил- и алкилметакрилатов с различной длиной цепи. Особенно предпочтительными ПММА присадками, улучшающими индекс вязкости, являются коммерчески доступные улучшители вязкости Viscoplex (Viscoplex является торговой маркой Röhm GmbH & CO. KG, Дармштадт, Германия).

Смазочная жидкость соответственно дополнительно содержит одну или несколько присадок, которые, как правило, используются в амортизаторных жидкостях. Эти присадки вводятся в виде пакета присадок. Типовой пакет присадок включает антиокислительные присадки и противоизносные присадки, но также может включать дисперсанты, детергенты, ингибиторы коррозии и ржавчины, деактиваторы металлов, присадки для сверхвысоких давлений, противозадирные присадки, депрессорные присадки, присадки, понижающие температуру застывания парафиновых масел, присадки, улучшающие совместимость с уплотнителем, антифрикционные смазки, смазывающие присадки, присадки, улучшающие немаркость, хромофорные агенты, пеногасители и деэмульгаторы.

Смазочная жидкость предпочтительно содержит противоизносную присадку. Подходящие противоизносные присадки включают металлосодержащие и не содержащие металлов алкилтиофосфаты, а именно диалкилдитиофосфаты цинка, как правило, используемые в количествах от около 0,4% мас. до около 1,4% мас. от смазочной жидкости.

Смазочная жидкость предпочтительно содержит пеногаситель. Типовыми пеногасителями являются силиконы и органические полимеры. Предпочтительно, пеногаситель представляет собой пеногаситель с низким содержанием кремния или без кремния, а именно акриловый сополимер или этоксилат амина жирного ряда. Количество пеногасителя предпочтительно составляет менее 1% мас. от массы смазочной жидкости, предпочтительно менее 0,1% мас. и предпочтительнее менее 0,05% мас.

Смазочная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 50 до 1000, предпочтительно в диапазоне от 100 до 600. Соответственно, индекс вязкости определяют согласно ASTM D2272. Если индекс вязкости слишком низок, смазочная жидкость, вероятно, будет слишком вязкой при низких температурах и слишком жидкой при более высоких температурах, а также смазочная жидкость не будет эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость имеет температуру застывания ниже -30^oC, предпочтительно ниже -45^oC. Соответственно, температуру застывания определяют согласно ASTM D97. Если смазочная жидкость имеет более высокую температуру застывания, то жидкость не будет течь в холодных условиях окружающей среды, и амортизатор, содержащий жидкость, не будет функционировать.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет кинематическую вязкость при 40^oC, по меньшей мере, 7 мм²/с, предпочтительно, по меньшей мере, 10 мм²/с и предпочтительнее, по меньшей мере, 12 мм²/с. Соответственно, кинематическую вязкость при 40^oC определяют согласно ASTM D445. Наличие такого типа вязкости важно, если смазочная жидкость должна эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет вязкость по Брукфилду при -40^oC менее, чем 2000 сП, предпочтительнее менее, чем 1500 сП и наиболее предпочтительно менее, чем 1250 сП. Соответственно вязкость по Брукфилду при -40^oC определяют согласно ASTM D2983. Наличие такого типа вязкости важно, если смазочная жидкость должна эффективно функционировать в амортизаторе.

Смазочная жидкость, соответственно, имеет сопротивление сдвигу при 40^oC, измеренное согласно CEC L-45-99, менее, чем 10%, предпочтительнее менее, чем 5%, наиболее предпочтительно менее, чем 3%. Важно, чтобы смазочная жидкость обладала максимально возможным сопротивлением сдвигу (и наименьшей возможной потерей сопротивления сдвигу в условиях испытаний), так, чтобы при использовании в амортизаторе смазочная жидкость имела правильный диапазон вязкости для эффективной работы на протяжении максимально долгого времени. Если смазочная композиция имеет малое сопротивление сдвигу, она будет стекать вниз со временем, и вязкость скоро выйдет за пределы требуемого диапазона.

Данное изобретение описано ниже со ссылкой на следующий пример, который не предназначен для ограничения каким-либо образом объема данного изобретения.

Пример

Была получена амортизаторная жидкость (Пример 1), имеющая состав, приведенный в таблице 1:

Таблица 1

Компонент	Количество (% мас.)
Базовое масло GTL 4	10,00
Базовое масло GTL 3	68,18
Алкилбензол	15,00
Улучшитель VI	6,00
Пакет присадок для амортизаторной жидкости (содержит дисперсанты, детергенты, противоизносные присадки, антиоксиданты)	0,75
Беззольная противоизносная присадка	0,05
Пеногаситель с низким содержанием кремния	0,02

Оба базовых масла GTL выпускаются в Shell. Базовое масло GTL 4 имеет вязкость при 100^oC (измеренную согласно ASTM D445) от 3,80 до 4,20 сСт. Базовое масло GTL 3 имеет вязкость при 100^oC (измеренную согласно ASTM D445) 2,8 сСт. Алкилбензол представлял собой смесь монозамещенных алкилбензолов с кинематической вязкостью при 40^oC от 3 до 5 мм²/с. Жидкость готовили путем смешивания и нагревания всех компонентов до получения гомогенной смеси.

Испытание

Испытанию подвергались амортизаторная жидкость по Примеру 1 и две коммерческие амортизаторные жидкости (Сравнительный пример 1 и Сравнительный пример 2). В таблице 2 приведены испытанные свойства, используемые методы испытаний и результаты для Примера 1, Сравнительного примера 1 и Сравнительного примера 2.

Таблица 2

Свойство	Метод испытания	Пример 1	Сравнительный пример 1	Сравнительный пример 2
Плотность при 15oC (г/см3)	ASTM D4052	0,8247	0,8611	0,836
Вязкость при 40oC (сСт)	ASTM D445	13,086	14,18	14,5018
Вязкость при 100oC (сСт)	ASTM D445	3,8561	4,0547	4,0913
Индекс вязкости	ASTM D2272	210,7	206,4	202,3
Вязкость по Брукфилду при -40oC (сП)	ASTM D2983	1020	2369	1800
Температура застывания (oС)	ASTM D97	-60	<-45	<-45
Сопротивление сдвигу при 40oC (% потери вязкости)	CEC L-45-99	2,70	13,50	6,02

Результаты показывают, что все три амортизаторные жидкости имели аналогичную плотность, вязкость при 40^oC и 100^oC и индекс вязкости. Амортизаторная жидкость по изобретению (Пример 1) имела улучшенную вязкость по Брукфилду по сравнению с коммерческими амортизаторными жидкостями (Сравнительный пример 1 и Сравнительный пример 2), а также имела лучшее сопротивление сдвигу.

1. Амортизаторная жидкость, содержащая:

a) от 50 до 90% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости базового масла GTL, имеющего кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 2 до 10 мм²/с;

b) от 5 до 25% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости смеси алкилбензолов, которые являются моно- или дизамещенными линейными и/или разветвленными алкильными группами, где алкильные группы представляют собой C₆-C₂₀ алкильные группы; и

с) от 0,1 до 20% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости присадки, улучшающей индекс вязкости, выбранных из полимеров или сополимеров метакрилата, бутадиена, олефинов или алкилированных стиролов;

отличающаяся тем, что амортизаторная жидкость имеет индекс вязкости в диапазоне от 100 до 600 и температуру застывания ниже -30^oC.

2. Амортизаторная жидкость по п. 1, содержащая металлсодержащий или не содержащий металл алкилтиофосфат в количестве от 0,4 до 1,4% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости.

3. Амортизаторная жидкость по п. 1 или 2, содержащая акриловый сополимер или этоксилат амина жирного ряда в количестве менее чем 0,1% мас. в расчете на массу амортизаторной жидкости.