Металлоплакирующая многофункциональная композиция для моторных, трансмиссионных и индустриальных масел

Авторы патента:

Мамыкин Сергей Михайлович (RU)

Привалов Дмитрий Викторович (RU)

Перунова Елена Юрьевна (RU)

C10N10/00 - Схема кодирования для подкласса C10M

C10M141/06 - по меньшей мере одно из которых является органическим азотсодержащим соединением

C10M133/16 - амиды; имиды

C10M133/12 - имеющие аминогруппы, связанные с атомом углерода шестичленного ароматического кольца

C10M129/40 - монокарбоновые

C10M129/26 - карбоновые кислоты; их соли

Владельцы патента RU 2790261:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ КУППЕР ГРУПП" (RU)

Изобретение относится к смазочным материалам на основе минеральных и синтетических масел, содержащих металлоплакирующую многофункциональную композицию, повышающую антифрикционные, противозадирные, антиокислительные и моюще-диспергирующие свойства, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) грузовых и легковых автомобилей, локомотивов, речного и морского флота, а также в трансмиссионных и индустриальных маслах. Предложена металлоплакирующая маслорастворимая присадка, состоящая из следующих компонентов, мас.%: соль металла органической кислоты, полученная при взаимодействии технической олеиновой кислоты, представляющей собой смесь карбоновых непредельных кислот C₁₅-C₁₈, с окисью одновалентной меди, - 3-10; ароматический амин - 15-35; производное сукцинимида - 45-65; маслорастворимая органическая кислота в виде олеиновой кислоты - 5-15. Технический результат – предложенная композиция позволяет исключить повреждение масляных каналов системы смазки двигателей внутреннего сгорания, а также улучшить противоизносные свойства, обеспечить длительную работоспособность пары трения на скорости скольжения до 2,46 м/с. 5 табл., 3 пр.

Изобретение относится к смазочным материалам на основе минеральных и синтетических масел, содержащих металлоплакирующую, многофункциональную композицию, повышающую антифрикционные, противозадирные, антиокислительные и моюще-диспергирующие свойства и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) грузовых и легковых автомобилей, локомотивов, речного и морского флота, а также в трансмиссионных и индустриальных маслах.

Аналогом заявленного изобретения является металлоплакирующая маслорастворимая присадка (патент РФ №2398010, опубл. 27.08.2010), которая содержит, мас. %:

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является композиция для масел (заявка РСТ WO 2012107649, опубл. 16.08.2012), которая содержит, мас. %:

Техническая проблема известных аналогов заключается в том, что из-за наличия солей металлов неорганических кислот в процессе работы на поверхностях трения происходит восстановление металлов и образование "сильной" неорганической кислоты, присутствие эпоксидной смолы затрудняет процесс образования металлической защитной пленки на поверхности трения, а наличие абразивных материалов приводит к засорению масляных каналов системы смазки двигателей внутреннего сгорания.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в исключении повреждения масляных каналов системы смазки двигателей внутреннего сгорания, а также в улучшении противоизносных свойств, обеспечении длительной работоспособности пары трения на скорости скольжения до 2,46 м/сек.

Технический результат достигается тем, что металлоплакирующая маслорастворимая присадка состоит из соли металла органической кислоты, полученной при взаимодействии технической олеиновой кислоты, представляющей собой смесь карбоновых непредельных кислот C₁₅-C₁₈, с окисью одновалентной меди, ароматического амина, производного сукцинимида и маслорастворимой органической кислоты в виде олеиновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

В качестве соли металла органической кислоты могут быть использованы соли металлов органических кислот с числом углеродных атомов C₁₅…C₁₈. В качестве ароматических аминов может использоваться дифениламин или его гомологи, полимер сукцинимида - промышленно выпускаемые присадки С-5А или С-1500.

Металлоплакирующую присадку к смазочным композициям получают следующим образом. В непредельную карбоновую кислоту, выбранную из ряда фракций С₁₅-С₁₈, например, техническую олеиновую марки Б-115, представляющую собой смесь карбоновых непредельных кислот C₁₅-C₁₈, вводят окись одновалентной меди, проводят перемешивание, например, пропуская смесь через гидродинамический аппарат при критерии перемешивания Re=10000-60000 и диапазоне температур от 30 до 180°С. Диспергирование и растворение проводят в течение 30-60 мин, при этом образуются соли карбоновых непредельных кислот. После растворения оксидов в кислоте отделяют непрореагировавшие окислы фильтрованием.

В результате реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования) образуются одно- и двухвалентные соли карбоновых непредельных кислот, соотношение между которыми регулируется длительностью процесса и значением критерия Рейнольдса. Затем в очищенный раствор вводят с перемешиванием ароматический амин (дифениламин), непредельную карбоновую кислоту (выбрана из ряда фракций С₆-С₂₂) и производное сукцинимида (С-5А или С-1500) при комнатной температуре.

Контроль качества готового продукта осуществляют по процентному содержанию меди, которое определяют, растворяя навеску продукта в ледяной уксусной кислоте с последующим титрованием с использованием иодометрии. Содержание меди Cu⁺¹ и Cu^+II в присадке можно определить методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

Использование непредельных карбоновых кислот позволяет получить необходимую молекулярную структуру металлоплакирующей присадки к смазочным композициям, обеспечивающую достижение требуемых физико-химических свойств.

Использование металлоплакирующей присадки к смазочным композициям позволяет значительно снизить коэффициент трения для различных пар трения, в том числе при большой степени нагружения и высоких частотах взаимного перемещения, а также исключить повреждение масляных каналов системы смазки двигателей внутреннего сгорания и улучшить противоизносные и моющие свойства.

Изобретение поясняется следующими примерами осуществления изобретения.

Пример 1

Металлоплакирующая маслорастворимая присадка содержит соль металла органической кислоты, ароматический амин, производное сукцинимида, при этом она дополнительно содержит маслорастворимую органическую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Пример 2

Пример 3

Влияние состава присадки на коэффициент трения при различных значениях температуры в зоне трения и давления для различных пар трения представлено в таблице 1.

Таблица 1

№примера	Пара трения: Чугун (СЧ 18-36)-Сталь А (А-18)
№примера	Давление (Р), 25 кг/см²	Давление (Р), 50 кг/см²	Давление (Р), 100 кг/см²
f, коэф. трения	Т, °С Температура в зоне трения	f, коэф. трения	Т, °С Температура в зоне трения	f, коэф. трения	Т, °С Температура в зоне трения
1	0,14	26	0,18	50	0,24	62
2	0,11	22	0,13	45	0,17	50
3	0,10	21	0,12	40	0,16	46

При использовании других соотношений компонентов присадки в пределах заявленных диапазонов также достигается снижение коэффициента трения.

Трибологические испытания смазочных материалов производятся на машине трения, имитирующей работу тяжело нагруженного узла трения в условиях проскальзывания.

Для проведения сравнительных испытаний использовались:

- образец 1 - базовое масло 3 группы модифицированное металлоплакирующей присадкой по патенту РФ №2398010

- образец 2 - базовое масло 3 группы модифицированное металлоплакирующей присадкой по примеру №1

- образец 3 - базовое масло 3 группы модифицированное металлоплакирующей присадкой по примеру №2

- образец 4 - базовое масло 3 группы модифицированное металлоплакирующей присадкой по примеру №3

Испытания проводились на машине трения на максимальной нагрузке G_max,нач = 2600 МПа в течение 1 часа при скорости вращения шайбы 50 - 3500 об/мин.

Главными критериями для сравнения работоспособности смазочных материалов являлись:

- диаметр пятна контакта на шарике,

- приращение температуры шарика за время испытаний,

- изменение коэффициентов трения за время испытаний.

Значения диаметра пятна контакта, коэффициенты трения и температурные характеристики пар трения приведены в Таблице 2.

Таблица 2
Наименование смазок, частота вращения/скорость линейная	Диаметр пятна контакта, мкм	Коэффициент Трения μ=kM старт/уст. реж.	Рост Т°С
50 об/мин Vлин.=0,044 м/сек
Образец 1	478,85	15/15	0,263
Образец 2	469,66	13/13	0,82
Образец 3	474,95	13/12	-1,27
Образец 4	567,25	16/15	0,26
500 об/мин Vлин.=0,44 м/сек
Образец 1	475,93	15/14	3,34
Образец 2	826,95	14/13	3,24
Образец 3	705,29	12/12	2,43
Образец 4	666,24	11/11	2,16
1000 об/мин Vлин.=0,88 м/сек
Образец 1	681,28	14/14	4,32
Образец 2	707,01	14/14	7,99
Образец 3	777,25	12/12	3,76
Образец 4	713,27	12/12	3,62
1500 об/мин Vлин.=1,32 м/сек
Образец 1	818,26	16/13	9,16
Образец 2	791,46	16/14	10,6
Образец 3	749,84	14/13	7,2
Образец 4	719,7	11/12	6,96
2000 об/мин Vлин.=1,64 м/сек
Образец 1	1669,68	разрушение	пары трения
Образец 2	867,41	15/13	11,47
Образец 3	907,85	13/13	10,44
Образец 4	857,93	13/13	8,86
2500 об/мин Vлин.=2,05 м/сек
Образец 1	0	0	0
Образец 2	718,58	15/13	10,17
Образец 3	939,76	15/14	15,2
Образец 4	1653,93	разрушение	пары трения
3000 об/мин Vлин.=2,46 м/сек
Образец 1	0	0	0
Образец 2	1895,94	разрушение	пары трения
Образец 3	671,44	12/11	8,19
Образец 4	0	0	0

Контактную (удельную) нагрузку Рк, кг/мм², рассчитывают по формуле:

Pк = Робщ/S, кг/мм² ,где

Робщ. - нагрузка на образец, кг.

S - площадь пятна контакта на шарике, мм², S=D²/4, где D - диаметр пятна контакта шарика, мм.

По контактной нагрузке оцениваем несущую способность пары трения. Таблица 3.

Таблица 3
Наименование смазок	Диаметр пятна контакта, мкм	Несущая способность пары трения (контактная нагрузка, Р_{к ,}кг/мм²
50 об/мин
Образец 1	478,85	35,09
Образец 2	469,66	36,48
Образец 3	474,95	35,67
Образец 4	567,25	25,01
500 об/мин
Образец 1	475,93	35,53
Образец 2	826,95	11,77
Образец 3	705,29	16,18
Образец 4	666,24	18,13
1000 об/мин
Образец 1	681,28	17,34
Образец 2	707,01	16,1
Образец 3	777,25	13,32
Образец 4	713,27	15,82
1500 об/мин
Образец 1	818,26	12,02
Образец 2	791,46	12,85
Образец 3	749,84	14,31
Образец 4	719,7	15,54
2000 об/мин
Образец 1	1669,68	0
Образец 2	867,41	10,69
Образец 3	907,85	9,76
Образец 4	857,93	10,93
2500 об/мин
Образец 1	0	0
Образец 2	718,58	15,58
Образец 3	939,76	9,11
Образец 4	1653,93	0
3000 об/мин
Образец 1	0	0
Образец 2	1895,94	0
Образец 3	671,44	17,85
Образец 4	0	0

Мощность трения после испытаний оцениваем по формуле:

W=Рк×10×Vлин, где

Рк×10-контактная (удельная) нагрузка в МПа

V лин. - линейная скорость перемещения образца, м/с,

V лин. = , где

n - обороты шайбы в минуту;

l - длина окружности дорожки износа, l=, где D - диаметр окружности дорожки износа. В условиях испытаний на данной машине трения длина дорожки условно постоянна и составляет 0,053 м.

Расчетная величина мощности трения характеризует работу силы трения при износе контактирующих поверхностей на каждом этапе данного эксперимента, данные приведены в Таблице 4.

Таблица 4
Наименование смазок	Несущая способность пары трения (контактная нагрузка, Р_{к ,}кг/мм²	Мощность трения, МПа*м/сек
50 об/мин Vлин.=0,044 м/сек
Образец 1	35,09	15,44
Образец 2	36,48	16,05
Образец 3	35,67	15,7
Образец 4	25,01	11
500 об/мин Vлин.=0,44 м/сек
Образец 1	35,53	156,31
Образец 2	11,77	51,78
Образец 3	16,18	71,18
Образец 4	18,13	79,77
1000 об/мин Vлин.=0,88 м/сек
Образец 1	681,28	152,57
Образец 2	707,01	141,66
Образец 3	777,25	117,22
Образец 4	713,27	139,19
1500 об/мин Vлин.=1,32 м/сек
Образец 1	818,26	158,64
Образец 2	791,46	169,57
Образец 3	749,84	188,91
Образец 4	719,7	205,07
2000 об/мин Vлин.=1,64 м/сек
Образец 1	Разрушение пары	0
Образец 2	10,69	175,4
Образец 3	9,76	160,12
Образец 4	10,93	179,29
2500 об/мин Vлин.=2,05 м/сек
Образец 1	0	0
Образец 2	15,58	319,47
Образец 3	9,11	186,79
Образец 4	Разрушение пары	0
3000 об/мин Vлин.=2,46 м/сек
Образец 1	0	0
Образец 2	Разрушение пары	0
Образец 3	17,85	439,08
Образец 4	0	0

Расчет критических нагрузок для данного узла трения при применении смазочного материала Cupper 10W-40 и модифицированного металлоплакирующей присадкой (М.п.) смазочного материала Cupper 10W-40 выполнен на основе полученных экспериментальных данных, а также рассчитанных мощностей трения и допущения прямолинейной зависимости (Р_к=W_к/10V_лин) между Р_к (критической нагрузкой) и W_к (критической мощностью трения) во всем диапазоне линейных скоростей.

Таблица 5
Наименование смазки	Расчетная критическая нагрузка при оборотах:
50 об/мин	500 об/мин	1000 об/мин	1500 об/мин	2000 об/мин	2500 об/мин	3000 об/мин
Образец 1	360,55	36,05	18,03	12,02	0	0	0
Образец 2	726,07	72,61	36,6	24,20	19,48	15,58	0
Образец 3	997,91	99,79	49,9	33,26	26,77	21,42	17,85
Образец 4	466,07	46,61	23,3	15,54	12,50	10,00	0

Модификация смазочного материала на основе базового масла 3 группы разработанной металлоплакирующей присадкой позволила обеспечить длительную работоспособность пары трения на скорости скольжения до 2,46 м/сек.

Прогнозный расчет критической нагрузки показывает значительное (многократное) преимущество противоизносных свойств смазочного материала, модифицированного разработанной присадкой во всем диапазоне линейных скоростей.

Металлоплакирующая маслорастворимая присадка, состоящая из соли металла органической кислоты, полученной при взаимодействии технической олеиновой кислоты, представляющей собой смесь карбоновых непредельных кислот C₁₅-C₁₈, с окисью одновалентной меди, ароматического амина, производного сукцинимида и маслорастворимой органической кислоты в виде олеиновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

соль металла органической кислоты	3-10
ароматический амин	15-35
производное сукцинимида	45-65
органическая кислота	5-15

Изобретение относится к составам для защиты от микробиологического поражения водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической обработке металлов. Бактерицидная присадка содержит моноэтаноламин, формалин, триборатэтилендиамин состава 3H3BO3⋅C2H8N2 и воду.

Трибологический состав // 2785844

Изобретение относится к смазочным материалам. Предложен трибологический состав, содержащий мелкодисперсную смесь природных минералов, включающую серпентин, мел, буру и каолин, характеризующийся тем, что в мелкодисперсную смесь, дополнительно содержащую тальк, добавлена смесь связующего - синтетического масла и диспергатора, в качестве которого использована меламиноформальдегидная анионактивная смола, при следующем соотношении компонентов, мас.%: мел 0,10÷0,11, бура 0,10÷0,11, каолин 0,15÷0,17, тальк 0,15÷0,17, серпентин 0,50÷0,55, синтетическое масло 97,0÷97,3, меламиноформальдегидная анионактивная смола 1,70÷1,89.

Триботехнический состав // 2784724

Изобретение относится к машиностроению. Описаны триботехнические составы в виде смеси природных материалов, дисперсность которых составляет 0,001-30 мкм, при следующем соотношении компонентов в мас.%: серпентин 15, каолинит 5, клинохлор 0,5, барит 0,3, фаялит 32, демантиод 15, ПАВ - остальное или серпентин 16, каолинит 5, клинохлор 0,5, барит 0,2, фаялит 30, демантиод 15, ПАВ - остальное.

Присадка к смазочным материалам // 2779092

Изобретение относится к области разработки металлоплакирующих присадок к смазочным материалам. Предложена присадка к смазочным материалам, включающая смазочное масло и компонент меди, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диэтаноламид олеиновой кислоты, а в качестве компонента меди используется медная пластина, при этом соотношение диэтаноламида олеиновой кислоты, компонента меди, смазочного масла в мас.% составляет: 15,0-19,3 : 0,4-2,4 : 78,3-84,6.

Твердая смазка // 2776584

Изобретение относится к твердым смазкам, используемым при механической обработке отверстий осевым инструментом с помощью свёрл, фрез, метчиков. Твердая смазка содержит стеариновую кислоту, пчелиный воск, дисульфид молибдена и серу при следующем соотношении компонентов, мас.%: пчелиный воск 24-26, дисульфид молибдена 14-16, сера 4-6, стеариновая кислота - остальное.

Низкотемпературное смазочное масло на основе полиэтилсилоксанов // 2770067

Изобретение относится к жидким смазочным составам на кремнийорганической основе, в частности к низкотемпературным смесевым смазочным маслам на полиэтилсилоксановой основе, которые находят применение в различных отраслях транспорта, промышленности, промышленного оборудования и судовых механизмах различного назначения, трансмиссий и высоконагруженных узлов вертолетов для обеспечения работы узлов трения в экстремальных условиях.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости на основе отходов масложирового производства для магнитно-абразивной обработки металлов // 2769313

Изобретение относится к производству смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их концентратам, используемых при механической обработке металлов, а именно для магнитно-абразивной обработки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Концентрат смазочно-охлаждающих жидкостей содержит триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, гидроокись калия и полиметилсилоксановую жидкость, а в качестве отходов масложирового производства используют смесь жировых гудронов и соапстоки растительных, мас.%: отходы масложирового производства 30,0-40,0; триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 5,0-7,0; гидроокись калия 2,0-3,0; полиметилсилоксановая жидкость 0,1 -0,2; вода 49,8-62,9.

Композиция смазочного масла для автомобильной коробки передач // 2768634

В настоящем изобретении предложена композиция смазочного масла для автомобильной коробки передач, содержащая: в качестве низковязких базовых масел: (i) от 45 до 95% мас. синтетического низковязкого базового масла Фишера-Тропша с кинематической вязкостью при 100°С от 1 мм2/с до 2 мм2/с и от 0 до 25% мас.

Способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости // 2768447

Изобретение относится к получению концентрата смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), который применяется в виде водных растворов при механической обработке металлов, в частности на операциях лезвийной и абразивной обработки всех видов черных и цветных металлов, и их сплавов. Предложен способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости, включающий последовательное смешение и механическое перемешивание в реакторе при комнатной температуре компонентов: стеарата имидазолина меди, ацетата (олеата триэтаноламина), олеата (стеарат)триэтаноламина, триэтаноламина, с последующим вводом в полученную смесь при постоянном перемешивании с интервалом 5-10 минут компонентов: полиэтиленгликоля, пеногасителя, оксиэтилированного нонилфенола, трилона Б и воды; перемешивание полученного раствора в реакторе в течение 30 минут до получения однородной массы.

Смазочная композиция // 2768169

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, подходящей для смазки двигателей внутреннего сгорания и обеспечивающей пониженный показатель износа, для уменьшения износа в присутствии диалкилдитиофосфатного соединения цинка и сажи, причем азотсодержащий беззольный диспергатор имеет функциональность (F) от 1,5 до 1,9, причем функциональность (F) определена в соответствии со следующей формулой:F = (SAP x Mn)/((1122 x A.I.) - (SAP x MW)) (1), где SAP представляет собой число омыления, причем число омыления представляет собой количество миллиграммов КОН, потребленных при полной нейтрализации кислотных групп в одном грамме содержащего янтарную группу продукта реакции, как определено в соответствии с ASTM D94; Mn обозначает среднечисленную молекулярную массу исходного олефинового полимера; A.I.

Бактерицидная присадка к смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов // 2788552