КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла для дизельных двигателей, конкретно к композиции смазочного масла для дизельных двигателей, обладающей превосходной моющей способностью, при этом имеет чрезвычайно низкую зольность, несмотря на то, что она не включает металлосодержащие детергенты.

Уровень техники

Сажевый фильтр дизельного двигателя (далее DPF), который рассматривается как эффективный путь очистки от твердых частиц (далее РМ) в выхлопных газах дизельных двигателей, может засоряться (забиваться) из-за наличия металлосодержащих компонентов в используемом моторном масле. Например, известно, что в DPF аккумулируется зола, которая образуется из моторных масел для дизелей, и что это обусловливает уменьшение эффективности очистки от РМ и сокращение срока службы DPF, поэтому считается необходимым уменьшать сульфатную зольность в моторном масле для дизелей, другими словами, снижать содержание золы.

Это означает, что моторные масла и, конкретно моторные масла для дизелей, изменяются со временем вследствие изменений, происходящих в топливе. Например, в настоящее время являются проблемой выбросы твердых частиц, монооксида углерода и NOx из загрязнений атмосферы, обусловленных выхлопными газами, и, в частности, содержание серы в маслах для дизелей резко уменьшилось в течение последних десяти и более лет от не более 500 м.д. до не более 10 м.д. В результате этих мер противодействия появилось устройство для доочистки выхлопных газов, известное как DPF, которое вводят в дизельные двигатели. Но для того, чтобы предотвратить забивание DPF, требуются моторные масла с низкой зольностью.

Что касается содержания серы, с учетом того, что при горении образуется серная кислота и образовавшаяся серная кислота отрицательно влияет и на моющую способность для поршня, и на износ, и в связи с тем, что фосфор в моторных маслах, как известно, отравляет катализаторы для очистки выхлопных газов, понятно, что все сильнее становится тенденция, благоприятствующая использованию моторных масел с пониженным содержанием сульфатной зольности, фосфора и серы, известных как "low SAPS" (low ash/low phosphorus/low sulphur).

В этом переходе к маслам с низкой зольностью, которая оказывает основное влияние на требуемые характеристики вышеупомянутых масел для дизельных двигателей, необходимо уменьшать количества примешиваемых добавок, которые содержат металлы, таких, как металлосодержащие детергенты, придающие маслу моющую способность, и диалкилтиофосфаты цинка (ZnDTP), которые обеспечивают противоизносные характеристики.

Для предотвращения вышеупомянутого забивания DPF можно рассмотреть малозольную композицию моторного масла, которая не содержит металлосодержащих добавок, но если количество металлосодержащего компонента просто уменьшить по сравнению с композициями моторного масла, известными из предшествующего уровня техники, результатом будет подавление важных функций композиции моторного масла, а именно моющей способности для двигателя, противоизносных характеристик и устойчивости к окислению.

Например, целью изобретения, описанного в выложенной заявке на патент Японии 2007-254559 (патентная ссылка 1), является композиция моторного масла для дизелей с низкой зольностью, но сульфатная зольность в ней тем не менее значительна и составляет до 0,6% (мас.), композиция дополнительно включает металлосодержащий детергент, так что при условии использования небольших количеств металлосодержащего детергента, ситуация такова, что она продолжает предшествующий уровень, даже если целью является моторное масло с низкой зольностью.

Целью изобретения, описанного в выложенной заявке на патент Японии 2006-176672 (патентная ссылка 2), также является смазочное масло для двигателей внутреннего сгорания с превосходной устойчивостью к окислению вследствие наличия малозольного компонента. В заявке сделана попытка обеспечить повышенную вязкость и кислотное число в таком малозольном масле, но основное внимание не концентрировалось специально на моющей способности для поршня. Кроме того, сульфатная зольность в примерах чрезвычайно велика, составляя от 0,99 до 1,01% (мас.).

Настоящее изобретение предназначено для получения композиции смазочного масла для дизельных двигателей, такой, в которой поддерживается превосходная моющая способность для двигателя (поршня), при этом предотвращается засорение DPF и уменьшается износ на клапанных механизмах, даже без включения металлосодержащих детергентов.

Настоящее изобретение без включения металлосодержащего детергента сохраняет превосходную моющую способность для поршня двигателя, при этом предотвращается засорение DPF и износ на клапанных механизмах, создавая баланс между дитиофосфатами цинка, сукцинимидами и антиоксидантами на основе аминов, прибавляемыми к базовому маслу.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается композиция смазочного масла для использования в дизельных двигателях, которая содержит в базовом масле не более 0,3% (мас.) сульфатной зольности, 0,01-0,2% (мас.) азота в сукцинимидах, 0,05-0,12% (мас.) цинка в дитиофосфатах цинка, 0,02-0,3% (мас.) азота в антиоксидантах на основе аминов и 0,01-0,08% (мас.) бора, и которая, кроме того, имеет суммарное значение параметра [(количество цинка в дитиофосфатах цинка)×(количество азота в сукцинимидах)] и [(количество цинка в дитиофосфатах цинка)×(количество азота в антиоксидантах на основе аминов)], составляющее от 0,015 до 0,06, предпочтительно 0,015-0,04 и более предпочтительно 0,01-0,04, и которая не содержит салицилатных фенолятных или сульфонатных металлосодержащих детергентов.

Подробное описание изобретения

Речь идет о композиции смазочных масел, не включающей металлосодержащих детергентов, т.е. где содержащий металл компонент, образующийся из металлосодержащих детергентов, составляет не более 0,01% (мас.).

Вышеупомянутое базовое масло предпочтительно представляет собой базовое масло или смесь базовых масел, выбранных из группы II, группы III, группы IV и группы V, и где содержание серного компонента в базовом масле составляет не более 50 м.д.

Кроме того, указанная композиция смазочного масла для использования в дизельных двигателях такова, что TGF согласно методу тестирования моющей способности моторных масел JASO М336:1998 составляет не более 30%, а износ рабочего выступа кулачка, определяемый методом тестирования износа клапанного механизма JASO М354:1999, составляет не более 95 мкм.

В соответствии с настоящим изобретением можно получать такую композицию смазочных масел для использования в дизельных двигателях, которая не включает металлосодержащих детергентов, обладает низкой зольностью, в то же время поддерживает превосходную моющую способность для поршня, при этом предотвращается засорение DPF и уменьшается износ клапанных механизмов, таким образом уменьшается нагрузка на окружающую среду.

Для базового масла, используемого в композиции смазочных масел для дизельных двигателей по настоящему изобретению, возможно, в частности, применять соответствующие минеральные масла, синтетические масла и их смеси, как обычно используются для смазочных масел. В частности, можно использовать по отдельности или в виде смесей масла, которые относятся к категориям базовых масел группы II, группы III, группы IV и группы V согласно классификации API (Американского нефтяного института).

Вышеупомянутые базовые масла группы II включают, например, парафинистые минеральные масла, полученные соответствующим комбинированием способов переработки, таких, как гидрокрекинг и депарафинизация в отношении фракций смазочных масел, полученных дистилляцией сырой нефти при атмосферном давлении. В базовых маслах группы II, очищенных методами гидроочистки, такими, как метод компании Gulf, общее содержание серы составляет менее 10 м.д., а содержание ароматических соединений не более 5%, и поэтому они могут использоваться для настоящего изобретения.

Вязкость указанных базовых масел специально не ограничена, но индекс вязкости должна составлять 80-120 и предпочтительно 100-120. Кинематическая вязкость при 40°C должна составлять предпочтительно 2-680 мм /с и более предпочтительно 8-220 мм²/с. При этом общее содержание серы составлять меньше 300 м.д., предпочтительно меньше 100 м.д. и более предпочтительно меньше 10 м.д. Общее содержание азота должно составлять меньше 10 м.д. и предпочтительно меньше 1 м.д. Кроме того, следует использовать масла с анилиновой точкой 80-150°C, предпочтительно 100-135°С.

Базовые масла группы 2 Плюс, которые имеют индекс вязкости выше 115, могут быть указаны в качестве предпочтительных базовых масел группы 2.

Группа III базовых масел включает, например, парафинистые минеральные масла, полученные гидроочисткой высокой степени фракций смазочных масел, полученных дистилляцией сырой нефти при атмосферном давлении, базовые масла, очищенные изодепарафинизацией, которые депарафинируют и замещают изопарафиновыми восками, полученными способами депарафинизации, и базовые масла, очищенные способом «Мобил» изомеризацией восков. Все эти масла также подходят для применения по настоящему изобретению.

Вязкость указанных базовых масел специально не ограничена, но индекс вязкости должен составлять 120-160 и предпочтительно 120-150. Кинематическая вязкость при 40°C должна составлять предпочтительно 2-680 мм²/с и более предпочтительно 8-220 мм²/с. При этом общее содержание серы должно составлять меньше 300 м.д., предпочтительно меньше 100 м.д. и более предпочтительно меньше 10 м.д. Общее содержание азота должно составлять меньше 10 м.д. и предпочтительно меньше 1 м.д. Кроме того, следует использовать масла с анилиновой точкой 80-150°C, а предпочтительно 100-135°C.

Базовые масла группы 3 Плюс, которые имеют индекс вязкости выше 130, могут быть указаны в качестве предпочтительных базовых масел группы 3.

В качестве примеров синтетических масел можно назвать полиолефины, алкилбензолы, алкилнафталины, сложные эфиры, полиоксиалкиленгликоли, полифениловые простые эфиры, диалкилдифениловые простые эфиры, фторсодержащие соединения (перфтор простые полиэфиры, фторированные полиолефины и т.п.) и силиконы.

Вышеупомянутые полиолефины включают полимеры различных олефинов или их гидридов. Любой олефин может быть использован, и в качестве примеров можно назвать этилен, пропилен, бутен и α-олефины, содержащие 5 или больше атомов углерода. В производстве полиолефинов может быть использован один тип вышеупомянутых олефинов в отдельности или можно использовать в комбинации два или несколько их видов. Особенно подходящими являются полиолефины, называемые поли-α-олефины (РАО). Они представляют собой базовые масла группы IV.

Вязкость указанных синтетических масел специально не ограничена, но кинематическая вязкость при 40°C должна составлять предпочтительно 2-680 мм²/с и более предпочтительно 8-220 мм²/с.

Продукты GTLs (газ-в-жидкость), синтезированные способом Фишера-Тропша превращением природного газа в жидкое топливо, имеют очень низкое содержание серы и содержание ароматических соединений, сравнимое с минеральными базовыми маслами очищенными от сырой нефти, и очень высокое соотношение парафиновых компонентов, поэтому обладают превосходной устойчивостью к окислению, и так как они также имеют чрезвычайно низкие потери при испарении, они применимы в качестве базовых масел для настоящего изобретения.

Характеристики вязкости GTL базовых масел специально не ограничены, но обычно индекс вязкости должен составлять 120-180, предпочтительно 130-175, и более предпочтительно 140-175. При этом кинематическая вязкость при 40°C должна составлять 2-680 мм²/с и предпочтительно 5-120 мм²/с. Обычно общее содержание серы составляет также меньше 10 м.д., а общее содержание азота меньше 1 м.д. Примером такого GTL базового масла, выпускаемого промышленностью является Shell XHVI (зарегистрированная торговая марка).

Базовые масла, указанные выше, можно использовать по отдельности или в виде смесей, и содержание серы в них должно быть меньше 50 м.д., предпочтительно, меньше 10 м.д. и более предпочтительно меньше 1 м.д.

В качестве примеров вышеупомянутых дитиофосфатов цинка, можно назвать в общем случае диалкилдитиофосфаты цинка, диарилдитиофосфаты цинка и арилалкилдитиофосфаты цинка. Например, можно использовать диалкилдитиофосфаты цинка, в которых алкильные группы диалкилдитиофосфатов цинка включают первичные или вторичные алкильные группы, содержащие от 3 до 22 атомов углерода, или алкиларильные группы, замещенные алкильными группами, содержащими 3-18 атомов углерода. Например, диалкилдитиофосфаты цинка, где алкильные группы диалкилдитиофосфатов цинка имеют первичные или вторичные алкильные группы, содержащие от 3 до 12 атомов углерода, или диарилдитиофосфаты цинка, в которых арильные группы представляют собой фенильные или алкиларильные группы, замещенные алкильными группами, содержащими 1-18 атомов углерода.

Предпочтительными являются дитиофосфаты цинка с вторичными алкильными группами, содержащими 3-12 атомов углерода, предпочтительно 3-8 атомов углерода, и более предпочтительно 3-6 атомов.

В качестве конкретных примеров диалкилдитиофосфатов цинка можно назвать дипропилдитиофосфат цинка, дибутилдитиофосфат цинка, дипентилдитиофосфат цинка, дигексилдитиофосфат цинка, диизопентилдитиофосфат цинка, диэтилгексилдитиофосфат цинка, диоктилдитиофосфат цинка, динонилдитиофосфат цинка, дидецилдитиофосфат цинка, дидодецилдитиофосфат цинка, дипропилфенилдитиофосфат цинка, дипентилфенилдитиофосфат цинка, дипропилметилфенилдитиофосфат цинка, динонилфенилдитиофосфат цинка и дидодецилфенилдитиофосфат цинка.

Указанные дитиофосфаты цинка вводят в композицию смазочного масла так, чтобы количество цинка составляло 0,05-0,12% (мас.), но предпочтительно 0,06-0,12% (мас.). Дитиофосфаты цинка, как указано выше, представляют собой эффективные противоизносные присадки, но они содержат фосфор (Р). Соединения фосфора, как известно, отравляют катализаторы для очистки выхлопных газов, и если содержание фосфора в композиции увеличивается, возрастает возможность отрицательного воздействия на катализатор очистки выхлопных газов. По этой причине, если дитиофосфат цинка вводят в таком количестве, что количество цинка превышает 0,12% (мас.), происходит сопутствующее увеличение содержания фосфора в композиции, которое является нежелательным. Кроме того, если вышеупомянутый верхний предел превышается, действие противоизносной присадки подавляется, так что результат, соответствующий затратам, не достигается, что не является эффективным. С другой стороны, если количество цинка меньше 0,05% (мас.), результат в контексте действия противоизносной присадки может не достигать цели.

В композиции смазочного масла по настоящему изобретению, алкенилсукцинимид или алкилсукцинимид и/или модифицированное бором их производное используют для вышеупомянутого сукцинимида. Он функционирует в качестве беззольного дисперсанта.

В качестве подходящих примеров алкенил или алкилсукцинимида можно назвать алкенил или алкилсукцин моноимиды, представленные общей формулой (1) и алкенил или алкилсукцин бис-имиды, представленные общей формулой (2).

Общая формула 1:

Общая формула 2:

В вышеуказанных общих формулах (1) и (2), R¹, R³ и R⁴ каждый обозначает алкенильную группу или алкильную группу со среднемассовой молекулярной массой от 500 до 3000, a R³ и R⁴ могут быть одинаковыми или разными. R², R⁵ and R⁶ каждый обозначает алкиленовую группу, содержащую от 2 до 5 атомов углерода, a R⁵ и R⁶ могут быть одинаковыми или разными; т представляет собой целое число от 1 до 10, а n равно 0 или целому числу от 1 до 10.

Среднемассовая молекулярная масса каждого R¹, R³ и R⁴ в общих формулах (1) и (2) составляет, как указано выше, от 500 до 3000, но предпочтительно от 1000 до 3000. Если среднемассовая молекулярная масса меньше 500, растворимость в базовом масле будет уменьшаться, а если она превышает 3000, уменьшается моющая способность, так что существует риск того, что заданные функции не будут достигнуты.

При этом вышеупомянутое т представляет собой целое число от 1 до 10, но предпочтительно от 2 до 5 и более предпочтительно от 3 до 4. Если m превышает 2, достигается хорошая моющая способность. Если т меньше 5, растворимость в базовом масле будет хорошей.

В общей формуле (2), n равно 0 или целому числу от 1 до 10, но предпочтительно от 1 до 4 и более предпочтительно от 2 до 3. Если n превышает 1, достигается хорошая моющая способность, а если n меньше 4, будет хорошей растворимость в базовом масле.

В качестве примеров алкенильных групп в общих формулах (1) и (2) можно назвать полибутенильные группы, полиизобутенильные группы и этилен-пропиленовые сополимеры. Алкильные группы включают их гидрированные формы. В качестве типичных примеров подходящих алкенильных групп можно назвать полибутенильные группы, полиизобутенильные группы. Указанные полибутенильные группы получают полимеризацией смесей 1-бутена и изобутена или изобутена высокой очистки.

При этом гидрированные формы полибутенильных групп или полиизобутенильных групп являются типичными примерами подходящих алкильных групп.

Вышеупомянутые алкенил или алкилсукцинимиды могут быть получены, как правило, путем взаимодействия с полиамином безводного алкенилсукцинимида, полученного реакцией полиолефина с малеиновым ангидридом, или безводного алкилсукцинимида, полученного гидрированием алкенилсукцинимида.

Вышеупомянутые сукцинмоноимиды и -бис-имиды могут быть получены путем варьирования в реакции соотношений безводных алкенилянтарных кислот или безводных алкилянтарных кислот и полиаминов.

Для олефинового мономера, который образует вышеуказанный полиолефин, можно использовать смеси α-олефинов одного или двух, или более типов, содержащих от 2 до 8 атомов углерода, и можно использовать с удовлетворительным результатом смеси изобутена и бутена-1.

В качестве примеров вышеуказанных полиаминов можно назвать единичные диамины, такие, как этилендиамин, пропилендиамин, бутилендиамин и пентилендиамин; а в качестве примеров полиалкиленполиаминов, можно назвать такие, как диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, пентаэтиленгексамин, ди(метилэтилен)триамин, дибутилентриамин, трибутилентетрамин и пентапентиленгексамин.

При этом для модифицированных бором производных алкенил или алкилсукцинимидов возможно использование сукцинимидов, полученных обычными способами. Например, они могут быть получены после превращения вышеупомянутых полиолефинов в безводные алкенилсукцинимиды путем их взаимодействия с малеиновой кислотой и дальнейшим имидированием путем взаимодействия с промежуточным соединением, полученным реакцией вышеупомянутых полиаминов с соединением бора, таким, как оксид бора, галогенид бора, борная кислота, ангидрид борной кислоты, сложный эфир борной кислоты или аммониевая соль борной кислоты.

Композиция смазочного масла по настоящему изобретению содержит, в расчете на массу композиции от 0,01 до 0,2% (мас.), в расчете на содержание азота, алкенил или алкилсукцинмоноимида или бис-имида и/или их модифицированного бором производного в качестве беззольного дисперсанта, но предпочтительно содержит от 0,05 до 0,15% (мас.).

Если содержание алкенил или алкилсукцинмоноимида или бис-имида и/или их модифицированного бором производного составляет меньше 0,01% (мас.), действие в качестве беззольного дисперсанта не будет проявляться в удовлетворительной степени, а если оно превышает 0,2% (мас.), можно видеть негативное влияние на резиновые детали, такие, как эластомеры, используемые в двигателях.

При этом содержание модифицированного бором производного ионоимида алкенил- или алкилянтарной кислоты в указанном беззольном дисперсанте будет составлять, в расчете на бор, от 0,01 до 0,08 (мас.) и предпочтительно от 0,04 до 0,07% (мас.).

Даже если превращенное в бор содержание моноимида алкенил- или алкилянтарной кислоты и/или модифицированного бором его производного в беззольном дисперсанте составляет менее 0,01% (мас.), эффект противоизносных высокотемпературных моющих характеристик недостаточен, а если оно превышает 0,08% (мас.), то эффективные характеристики выходят на насыщение (на предел) и экономическая эффективность уменьшится.

При этом бор получается из модифицированных бором форм сукцинимидов, и для количества сукцинимида, прибавленного в вышеуказанных пределах часто нежелательно, если борсодержащий компонент прибавляют в избытке, так как избыток борсодержащего компонента может вызвать засорение DPF из-за увеличения сульфатной зольности, образуемой увеличенным содержанием бора в рецептуре.

Для антиоксидантов на основе аминов, используемых в данном изобретении, для практического использования предпочтительны антиоксиданты, обычно используемые для смазочных масел, и можно применять их по отдельности или в многочисленных комбинациях в композиция смазочных масел в интервале от 0,02 до 0,3% (мас.) в расчете на содержание азота

Антиоксиданты на основе аминов по своей структуре склонны к поверхностной адсорбции, и так как дитиофосфат цинка, противоизносный агент, разлагается и кислые промежуточные соединения адсорбируются на поверхности, и в этом случае нежелательно прибавлять избыточное количество, поэтому лучше контролировать верхний предел.

В качестве примеров вышеуказанных антиоксидантов на основе аминов можно назвать диалкилдифениламины, такие, как n,n′-диоктилдифениламин (Nonflex OD-3, выпускаемый Seiko Chemical Ltd), n,n′-ди-α-метилбензилдифениламин и N-n-бутилфенил-N-n′-октилфениламин; моноалкилдифениламины, такие, как моно-трет-бутилдифениламин и монооктилдифениламин; бис(диалкилфенил)амины, такие, как ди-(2,4-диэтилфенил)амин и ди-(2-этил-4-нонилфенил)амин; алкилфенил-1-нафтиламины, такие, как октилфенил-1-нафтиламин и N-трет-додецилфенил-1-нафтиламин, 1-нафтиламин; арилнафтиламины, такие, как фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилфенил-2-нафтиламин N,N′-октилфенил-2-нафтиламин; фенилендиамины, такие, как N,N′-диизопропил-n-фенилендиамин и N,N′-дифенил-n-фенилендиамин и фенотиазины, такие как фенотиазин (производимый Hodogaya Chemical Ltd.) и 3,7-диоктилфенотиазин.

Наряду с антиоксидантами на основе аминов, используемыми в настоящем изобретении, можно применять фенольные антиоксиданты. В примерах, упомянутых ниже, фенольные антиоксиданты и антиоксиданты на основе аминов используют в комбинации. Указанные антиоксиданты могут быть использованы по отдельности или в многочисленных комбинациях, составляя от 0,01 до 5% (мас.) в композиции смазочного масла.

Комбинация антиоксидантов на основе аминов и фенольных антиоксидантов, используемая в примерах, показана таблице 1.

В качестве примеров антиоксидантов на основе серы можно назвать диалкилсульфиды, такие, как дидодецилсульфид, сложные эфиры тиодипропионовой кислоты, такие, как диоктадецилтиодипропионат, димиристилтиодипропионат и додецилоктадецилтиодипропионат, и 2-меркаптобензоимидазол.

Фенольные антиоксиданты включают 2-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метилфенол, 2-трет-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метоксифенол, 3-трет-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-трет-бутилгидрохинон (под названием Antage DBH, выпускаемый Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd.), 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-трет-бутил-4-алкилфенолы, такие, как 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол и 2,6-дитрет-бутил-4-этилфенол и 2,6-ди-7ирея7-бутил-4-алкоксифенолы, такие, как 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этоксифенол.

Кроме того, к ним относятся 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркапто-октилацетат, алкил-3-(3,5-ди-тирет-бутил-4-гидроксифенил)пропионаты, такие, как н-октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат (под названием Yoshinox SS, выпускаемый Yoshitomi Fine Chemicals Ltd.), н-додецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и 2′-этилгексил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4- гидроксифенил)пропионат, бензолпропановой кислоты 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-С₇-С₉-алкил(боковая цепь)овый эфир (под названием Irganox L135, выпускаемый Ciba Specialty Chemicals Ltd.), 2,6-ди-трет-бутил-α-диметиламино-n-крезол и 2,2′-метилен-бис(4-алкил-6-трет-бутилфенол)ы, такие как 2,2′-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол) (под названием Antage W-400, выпускаемый Kawaguchi Chemical Industry Ltd.) и 2,2′-метилен-бис(4-этил-6-трет-бутилфенол) (под названием Antage W-500, выпускаемый Kawaguchi Chemical Industry Ltd).

Кроме того, имеются бисфенолы, такие, как 4,4′-бутилиден-бис(3-метил-6-трет-бутилфенол) (под названием Antage W-300, выпускаемый Kawaguchi Chemical Industry Ltd.), 4,4′-метилен-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол) (под названием Ionox 220АН, выпускаемый Shell Japan Ltd.), 4,4′-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол), 2,2-(ди-n-гидроксифенил)пропан (под названием Bisфенол А, выпускаемый Shell Japan Ltd.), 2,2-бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропан, 4,4′-циклогексилиден-бис(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликоль бис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] (под названием Irganox L109, выпускаемый Ciba Specialty Chemicals Ltd.), триэтиленгликоль бис[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат] (под названием Tominox 917, выпускаемый Yoshitomi Fine Chemicals Ltd.), 2,2′-тио-[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат (под названием Irganox LI 15, выпускаемый Ciba Specialty Chemicals Ltd.), 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил}2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан (под названием Sumilizer GA80, выпускаемый Sumitomo Chemicals), 4,4′-тио-бис(3-метил-6-трет-бутил фенол) (под названием Antage RC, выпускаемый Kawaguchi Chemical Industry Ltd.) и 2,2′-тиобис(4,6-ди-тирет-бутилрезорцин).

Можно назвать также полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5 ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метан (под названием Irganox L101, выпускаемый Ciba Specialty Chemicals Ltd.), 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил)бутан (под названием Yoshinox 930, выпускаемый Yoshitomi Fine Chemicals Ltd.), 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол (под названием Ionox 330, выпускаемый Shell Japan Ltd.), сложный эфир гликоля и бис-[3,3′-бис-(4′-гидрокси-3′-трет-бутилфенил)масляной кислоты], 2-(3′,5′-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) метил-4-(2′′,4′′-ди-тирет-бутил-3′′-гидроксифенил)метил-6-трет-бутилфенол и 2,6-бис(2′-гидрокси-3′-трет-бутил-5′-метилбензил)-4-метилфенол и конденсаты фенола и альдегида, такие как конденсаты n-трет-бутилфенола и формальдегида и конденсаты n-трет-бутилфенола и ацетальдегида.

Кроме вышеупомянутых компонентов, в случаях, когда для приложений или рабочих характеристик необходимо, также можно использовать как соответствующие дезактиваторы металлов, ингибиторы коррозии, присадки, улучшающие индекс вязкости, присадки, понижающие температуру застывания масла, противовспенивающие присадки и другие добавки в композиции смазочного масла для дизельных двигателей по настоящему изобретению.

Дезактиваторы металлов, которые могут использоваться вместе с композицией смазочного масла для дизельных двигателей по настоящему изобретению, включают бензотриазол и производные бензотриазола, которые представляют собой 4-алкилбензотриазолы, такие как 4-метилбензотриазол и 4-этилбензотриазол, 5-алкилбензотриазолы, такие как 5-метил бензотриазол и 5-этил бензотриазол, 1-алкилбензотриазолы, такие как 1-диоктиламинометил-2,3-бензотриазол, и 1-алкилтолутриазолы, такие как 1-диоктиламинометил-2,3-толутриазол, и бензимидазол и производные бензоимидазола, которые представляют собой 2-(алкилдитио)бензоимидазолы, такие как 2-(октилдитио)бензоимидазол, 2-(децилдитио)бензоимидазол и 2-(додецилдитио)бензоимидазол и 2-(алкилдитио)толуимидазолы, такие, как 2-(октилдитио)толуимидазол, 2-(децилдитио)толуимидазол и 2-(додецилдитио)толуимидазол.

Можно также назвать индазол, производные индазола, которые представляют собой толуиндазолы, такие, как 4-алкилиндазолы и 5-алкилиндазолы, бензотиазол и производные бензотиазола, которые представляют собой производные 2-меркаптобензотиазола (под названием Thiolite В-3100, выпускаемый Chiyoda Chemical Industries Ltd.), 2-(алкилдитио)бензотиазолы, такие как 2-(гексилдитио)бензотиазол и 2-(октилдитио)бензотиазол, 2-(алкилдитио)толутиазолы, такие как 2-(гексилдитио)толутиазол и 2-(октилдитио)толутиазол, 2-(N,N-диалкилдитиокарбамил)бензотиазолы, такие как 2-(N,N-диэтилдитиокарбамил)бензотиазол, 2-(N,N-дибутилдитиокарбамил)бензотиазол и 2-(N,N-дигексилдитиокарбамил)бензотиазол, и 2-(N,N-диалкилдитиокарбамил)толутиазолы, такие как 2-(N,N-диэтилдитиокарбамил)толутиазол, 2-(N,N-дибутилдитиокарбамил)толутиазол и 2-(N,N-дигексилдитиокарбамил)толутиазол.

Кроме того, можно назвать производные бензоксазола, которые представляют собой 2-(алкилдитио)бензоксазолы, такие как 2-(октилдитио)бензоксазол, 2-(децилдитио)бензоксазол и 2-(додецилдитио)бензоксазол или которые представляют собой 2-(алкилдитио)толуоксазолы, такие, как 2-(октилдитио)толуоксазол, 2-(децилдитио)толуоксазол и 2-(додецилдитио)толуоксазол, производные тиадиазола, которые представляют собой 2,5-бис(алкилдитио)-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2,5-бис(гептилдитио)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(нонилдитио)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(додецилдитио)-1,3,4-тиадиазол и 2,5-бис(октадецилдитио)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(N,N-диалкилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2,5-бис(N,N-диэтилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол, 2,5-бис(N,N-дибутилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол и 2,5-бис(N,N-диоктилдитиокарбамил)-1,3,4-тиадиазол и 2-N,N-диалкилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазолы, такие как 2-N,N-дибутилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и 2-N,N,-диоктилдитиокарбамил-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол, и производные триазола, которые представляют собой, например, 1-алкил-2,4-триазолы, такие, как 1-ди(октиламинометил)-2,4-триазол.

Эти дезактиваторы металлов могут быть использованы по отдельности или в многочисленных комбинациях, причем содержание их в композиции смазочного масла составляет от 0,01 до 0,5% (мас.).

В качестве примеров вышеупомянутых ингибиторов коррозии можно назвать жирные кислоты, неполные сложные эфиры алкенилянтарных кислот, мыла жирных кислот, соли алкилсульфоновых кислот, сульфонаты и нафтенаты щелочноземельных металлов (кальция (Ca), магния (Mg), бария (Ba) и т.п.), сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, амины жирных кислот, оксид парафина и алкилполиоксиэтиленовые простые эфиры, и обычно количество их в смеси составляет от 0,1 до 5% (мас.) в расчете на общее количество композиции.

С целью улучшения характеристик низкотемпературного потока и характеристик вязкости, к композиции смазочного масла по изобретению могут быть добавлены присадки, понижающие температуру застывания масла, и присадки, улучшающие индекс вязкости.

В качестве примеров присадок, улучшающих индекс вязкости, можно назвать присадки, улучшающие индекс вязкости, недиспергирующего типа, такие, как полиметакрилаты, а также сополимеры этилена и пропилена, сополимеры стирола и диена, такие как стирол-бутадиеновый или олефиновый полимеры, такие, как полиизобутилен и полистирол, и присадки, улучшающие индекс вязкости, диспергирующего типа, где содержащие азот мономеры сополимеризованы с ними. Что касается количества, которое следует прибавлять, такие присадки могут использоваться в интервале от 0,05 до 20% (мас.) от массы композиции смазочного масла.

В качестве примеров присадок, понижающих температуру застывания масла, можно назвать полимеры на основе полиметакрилата. Что касается количества, которое следует прибавлять, эти присадки могут использоваться в интервале от 0,01 до 5% (мас.) от массы композиции смазочного масла. Присадка, понижающая температуру застывания масла, на основе полиметакрилата была включена в пример настоящего изобретения.

С целью придания противовспенивающих характеристик композиции смазочного масла по изобретению можно, прибавлять противовспенивающие присадки. В качестве примеров предпочтительных противовспенивающих присадок можно назвать органосиликаты, такие, как полидиметилсилоксан, диэтилсиликат, фторсиликон и противовспенивающие присадки несиликонового типа, такие как полиалкилакрилаты. Что касается прибавляемого количества, такие присадки могут использоваться по отдельности или в многочисленных композициях, а их содержание в композиции смазочного масла составляет от 0,0001 до 0,1% (мас.).

Дополнительное объяснение приводится ниже путем приведения примеров и сравнительных примеров, но изобретение примерами не ограничивается.

При получении примеров и сравнительных примеров были использованы следующие композиции и вещества.

1. Базовые масла

(1-1) Базовое масло А: базовое масло, полученное синтезом по Фишеру-Тропшу (XHVI 5.2) [Характеристики: кинематическая вязкость при 100°C, 5,2 мм²/с; индекс вязкости 140; содержание серы - не более 10 м.д. (мас.)].

(1-2) Базовое масло В: базовое масло, полученное по Фишеру-Тропшу (XHVI 8.2) [Характеристики: кинематическая вязкость при 100°C, 8,2 mm²/s; индекс вязкости 144; содержание серы - не более 10 м.д. (мас.)].

(1-3) Базовое масло С: Соолигомер этилена и α-олефинов (Lucant НС40) [Характеристики: кинематическая вязкость при 100°C, 40 мм²/с; индекс вязкости - 155; содержание серы - не более 10 м.д. (мас.)].

2. Дитиофосфаты цинка

(2-1) ZnDTP-1: Диалкилдитиофосфат цинка, содержащий вторичные алкильные группы с 3-6 атомами углерода [Компоненты (значения элементного анализа): Zn 11,1% (мас.), Р 10,0% (мас.), S 21% (мас.)].

(2-2) ZnDTP-2: Диалкилдитиофосфат цинка, содержащий вторичные алкильные группы с 4-6 атомами углерода [Компоненты (значения элементного анализа): Zn 7,7% (мас.), Р 7,2% (мас.), S 15% (мас.)].

3. Беззольные диспергаторы

(3-1) Сукцинимид-1: Борсодержащий полибутенилсукцинимид (моно) [Компоненты (значения элементного анализа): N 2,2% (мас.), В 1,96% (мас.)]

(3-2) Сукцинимид-2: Полибутенилсукцинимид (бис) [Компоненты (значения элементного анализа): N 1,2% (мас.)].

(3-3) Сукцинимид-3: Борсодержащий полибутенилсукцинимид (бис) [Компоненты (значения элементного анализа): N 1,5% (мас.), В 0,47% (мас.)].

4. Антиоксиданты

(4-1) Антиоксидант-1: Антиоксидант на основе аминов (Irganox L57) [Компоненты: содержание азота 4,5% (мас.)].

(4-2) Антиоксидант-2: Антиоксидант на основе экранированного (стереозатрудненного) фенола (Irganox L135).

5. Дезактиватор металла: Производное бензотриазола (Irgamet 39).

6. Присадка, улучшающая индекс вязкости: присадка, улучшающая индекс вязкости на основе бутадин-стирола.

7. Присадка, понижающая температуру застывания масла: присадка, понижающая температуру застывания масла на основе полиметакрилата.

8. Противовспенивающая присадка: противовспенивающая присадка на основе полидиметилсилоксана.

Примеры и сравнительные примеры

Вещества-компоненты смешивают в соотношениях, показанных в таблицах 1 и 2, и получают композиции смазочных масел для применения в дизельных двигателях. Соотношения, представленные в таблицах 1 и 2, выражены в % (мас.), если не указано иное.

Тестирование

Следующие виды тестирования проводят на композициях примеров 1-4 и сравнительных примеров 1-6 с целью сравнения их характеристик.

(1) Вычисление параметров

Суммарное значение параметра [(количество цинка в диалкилдитиофосфате цинка)×(количество азота в полибутенилсукцинимида)] и [(количество цинка в диалкилдитиофосфате цинка)×(количество азота в антиоксиданте на основе аминов)]

Количество цинка и азота, описываемые здесь, выражаются в % (мас.).

Критерий оценки:

Если указанное значение меньше 0,015, TGF будет превышать 30% или износ рабочего выступа кулачка будет превышать 95 мкм, что нежелательно. Если это значение составляет от 0,015 до 0,06, как TGF, так и износ рабочего выступа кулачка будут небольшими; это означает, что можно достичь желаемых результатов. Если вышеуказанное значение больше 0,06, это не благоприятно с точки зрения экономической эффективности.

(2) Тестирование моющей способности, базирующееся на величине TGF (величину TGF, измеренную после теста двигателя Nissan TD25).

Тест для оценки моющей способности для поршня проводят методом тестирования моющей способности моторных масел JASO М336:1998, который представляет собой тест моющей способности для дизельного двигателя, принятый также для JASO М355 (Стандарт масла для автомобильного дизельного двигателя, Automotive Diesel Engine Oil Standard).

Критерий оценки:

(3) Тесты для определения износа клапанного механизма

Тестирование износа клапанного механизма проводят в соответствии с методом тестирования износа клапанного механизма JASO М354:1999 (используя двигатель Mitsubishi 4D34T4)..

Критерий оценки:

Предел величины износа рабочего выступа кулачка основан на критериях прохождения теста JASO DH-2,

В случае значений износа рабочего выступа кулачка, используемых здесь, проводят исследования, используя их действительные измеренные значения, и не осуществляют никаких превращений.

Результаты тестов

Результаты тестов для примеров 1-4 и сравнительных примеров 1-6 приведены в таблицах 1 и 2.

Обсуждение

Композиция примера 1 не содержала никаких металлосодержащих детергентов. Количество азота из беззольного дисперсанта сукцинимида-3 составляло 0,15% (мас.), количество азота из антиоксиданта на основе амина составляло 0,08% (мас.), количество бора из дисперсанта на основе сукцинимида составляло 0,047% (мас.), и в то же время количество Zn из ZnDTP составляло 0,10% (мас.), так что параметр [количество цинка×(количество азота из сукцинимида+количество азота антиоксиданта на основе амина)] имел значение 0,023, значение TGF составляло 12% и износ рабочего выступа кулачка составлял 7 мкм. Кроме того, сульфатная зольность составляла 0,23% (мас.), что отвечает критерию, так что были получены удовлетворительные характеристики.

В композиции примера 2 не использовали металлосодержащих детергентов. Основными точками были общее количество азота из смеси сукцинимида-1, сукцинимида-2 и сукцинимида-3, которые давали суммарное количество азота, составляющее 0,12% (мас.), и значение параметра составляло, следовательно, 0,020. Значение TGF составляло 12% и износ рабочего выступа кулачка составлял 18 мкм, это означало, что получены удовлетворительные характеристики.

В случае примера 3 количество азота сукцинимидов составляло 0,15% (мас.), и это была смесь сукцинимида-1 и сукцинимида-2. Количество Zn составляло 0,1% (мас.), а количество азота антиоксиданта на основе аминов составляло 0,0396% (мас.), что означает, что значение параметра составляло 0,019. Значение TGF составляло 9% и износ рабочего выступа кулачка составлял 24,7 мкм.

Когда количество азота из антиоксиданта на основе аминов составляло 0,022% (мас.), как в примере 4, значение параметра составляло 0,015. Значение TGF составляло 7% и износ рабочего выступа кулачка составлял 84,9 мкм, но эти величины находятся в интервале, соответствующем удовлетворительным характеристикам.

С другой стороны, в случае сравнительного примера 1, количество азота из дисперсанта на основе сукцинимида составляло 0,075% (мас.). Кроме того, количество Zn составляло 0,077% (мас.), а антиоксидант на основе аминов не был прибавлен, так что значение параметра значительно уменьшилось до 0,006. Значение TGF составляло 47% и существенно увеличился износ рабочего выступа кулачка. В сравнительном примере 2 количество азота из дисперсанта на основе сукцинимида составляло 0,12% (мас.), а количество азота из антиоксиданта на основе аминов составляло 0,08% (мас.), тогда как количество Zn составляло 0,05% (мас.). Это означало, что значение параметра 0,010 находится вне интервала, а значение TGF составляло 39%, но износ рабочего выступа кулачка превышал 95 мкм при 217 мкм.

В сравнительном примере 3 содержание цинка составляло 0,05% (мас.), количество азота из сукцинимида составляло 0,10% (мас.), количество азота из антиоксиданта на основе аминов составляло 0,0792% (мас.), а значение параметра составляло 0,009, что находится вне интервала. Значение TGF составляло 55, а износ клапанного механизма дополнительно ухудшился до 300 мкм. В случае сравнительного примера 4, где количество Zn составляло 0,06% (мас.), количество азота из сукцинимида составляло 0,15% (мас.), количество азота из антиоксиданта на основе аминов составляло 0,0396% (мас.), значение параметра составляло 0,011, значение TGF составляло 14%, и износ рабочего выступа кулачка превышал 95 мкм при 130,7 мкм.

В сравнительном примере 5, где количество Zn составляло 0,07% (мас.), количество азота из сукцинимида составляло 0,12% (мас.), значение параметра составляло 0,011, значение TGF было удовлетворительным при 24%, но износ рабочего выступа кулачка существенно увеличился и составлял 235,6 мкм. В сравнительном примере 6 количество сукцинимида-3 было таким же, как в примере 1, а количество Zn составляло 0,07% (мас.), тогда как количество азота из антиоксиданта на основе аминов составляло 0,0396% (мас.), это означало, что значение параметра составляло 0,013, значение TGF - 39%, а износ рабочего выступа кулачка - 99 мкм, что немного превышало предел износа для кулачкового вала 95 мкм.