Противоизносная композиция к смазочным маслам

Изобретение относится к области машиностроения и производства смазочных материалов и может быть использовано для введения в моторные, трансмиссионные, индустриальные масла и пластичные смазки.

Из уровня техники известна противоизносная присадка ПАФ-4, представляющая собой диизобутилизооктилдитиофосфат молибдена.

Данная присадка уступает заявляемому решению по влиянию на противоизносные свойства смазочных масел в связи с отсутствием в ее составе компонента, усиливающего противоизносные свойства, а также в связи с малой длиной изобутильных и изооктильных радикалов.

Также из уровня техники известна композиция, включающая диалкилдитиофосфат молибдена (патент РФ №№2122568, МПК C10L 1/18, опубл. 27.11.1998).

Недостатком указанной композиция является то, что ее применение в смазочных маслах нецелесообразно в связи с разрушением присадки при длительной эксплуатации.

Наиболее близким по составу к заявляемому решению является нагароочищающая композиция к топливам (патент на изобретение РФ №2062288, МПК C10L 1/26, C10L 1/18, опубл. 20.06.1996), имеющая в своем составе диалкилдитиофосфат молибдена.

Недостатком указанной композиции являются ее низкие смазывающие свойства, уступающие чистым диалкилдитиофосфатам цинка и молибдена, в частности, присадкам ДФ-11 и ПАФ-4.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении противоизносных свойств смазочных масел.

Указанный технический результат достигается за счет того, что противоизносная композиция к смазочным маслам, содержащая диалкилдитиофосфат молибдена, согласно изобретению, содержит диалкилдитиофосфат молибдена с алкильными радикалами, содержащими 12 и более атомов углерода в сочетании с диэфиром малеиновой кислоты с алкильными радикалами, содержащими 12 и более атомов углерода, при этом исходные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

диалкилдитиофосфат молибдена - 40-80;

диэфир малеиновой кислоты - 20-60.

Согласно полученным авторами экспериментальным данным, диалкилдитиофосфаты молибдена с алкильными радикалами, содержащими 12 и более атомов углерода, превосходят по влиянию на противоизносные свойства смазочных масел диалкилдитиофосфаты молибдена с алкильными радикалами, содержащими 6-8 атомов углерода (в отличие от противозадирных свойств). Это обусловлено механизмом смазывающего действия диалкилдитиофосфатов металлов, заключающимся в инициировании полимолекулярной адсорбции углеводородных компонентов масла на смазываемой поверхности. Диалкилдитиофосфаты с более длинными алкильными радикалами вызывают образование адсорбционных слоев большей толщины.

Диэфиры малеиновой кислоты оказывают крайне незначительное влияние на противоизносные свойства смазочных масел. Однако при введении в смазочное масло вместе с диалкилдитиофосфатами металлов усиливают действие последних. Это объясняется особенностями структуры диэфиров малеиновой кислоты, позволяющей молекулам этих соединений встраиваться в полимолекулярный адсорбционный слой и стабилизировать его за счет большей, по сравнению с углеводородами смазочных масел, длины молекул. Кроме того, диэфиры малеиновой кислоты образуют комплексное соединение с диалкилдитиофосфатом молибдена за счет карбонильных групп. Это приводит к увеличению устойчивости присадки к химическим и термическим воздействиям.

Использование композиций, содержащих менее 40 мас. % диалкилдитиофосфата молибдена и более 60 мас. % диэфира малеиновой кислоты, нецелесообразно вследствие отсутствия усиления совместного действия при значительном избытке диэфира.

Использование композиций, содержащих более 80 мас. % диалкилдитиофосфата молибдена и менее 20 мас. % диэфира малеиновой кислоты, нецелесообразно вследствие резкого ослабления эффекта от введения диэфира при его малом содержании.

Композицию приготавливали следующим образом.

Диалкилдитиофосфаты молибдена получали путем взаимодействия гексадеканола-1 с пентасульфидом фосфора в мольном соотношении 4:1 с последующей нейтрализацией получившихся диалкилдитиофосфорных кислот оксидом молибдена трехвалентного.

Диэфиры малеиновой кислоты получали взаимодействием малеинового ангидрида с гексадеканолом-1 в мольном соотношении 1:2 при катализе серной кислотой.

Пример 1. Готовят композицию смешиванием 40% мас. дигексадецилдитиофосфата молибдена и 60% мас. дигексадецилового эфира малеиновой кислоты, предварительно растворенными в масле И-20А в концентрации 50% мас. Приготовленную смесь вводят в масло И-20А в количестве 4% мас., что соответствует 2% мас. композиции.

Пример 2. Готовят композицию смешиванием 60% мас. дигексадецилдитиофосфата молибдена и 40% мас. дигексадецилового эфира малеиновой кислоты, предварительно растворенными в масле И-20А в концентрации 50% мас. Приготовленную смесь вводят в масло И-20А в количестве 4% мас., что соответствует 2% мас. композиции.

Пример 3. Готовят композицию смешиванием 80% мас. дигексадецилдитиофосфата молибдена и 20% мас. дигексадецилового эфира малеиновой кислоты, предварительно растворенными в масле И-20А в концентрации 50% мас. Приготовленную смесь вводят в масло И-20А в количестве 4% мас., что соответствует 2% мас. композиции.

Для сравнения приготовили 2 композиции.

Пример 4. Готовят композицию смешиванием 60% мас. дигексадецилдитиофосфата молибдена и 40% мас. диоктилового эфира малеиновой кислоты, предварительно растворенными в масле И-20А в концентрации 50% мас. Приготовленную смесь вводят в масло И-20А в количестве 4% мас., что соответствует 2% мас. композиции.

Пример 5. Готовят раствор 4% мас. присадки ПАФ-4 в масле И-20А, что соответствует содержанию 2% мас. диизобутилизооктилдитиофосфата молибдена.

Трибологические характеристики полученных растворов вариантов композиции, масла И-20А и раствора присадки ПАФ-4 сравнивают путем измерения коэффициентов трения при различных значениях контактного давления в модельном узле трения при смазывании данными растворами. В таблице 1 приведены результаты испытаний узла трения «ролик - колодка», моделирующего подшипник коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Диаметр ролика 90 мм, материал - сталь ШХ-15, исходная шероховатость поверхности R_a=0,18. Колодка изготовлена из фрагмента вкладыша подшипника тракторного двигателя.

Композиция 1 незначительно превосходит присадку ПАФ-4 по антифрикционным и противоизносным свойствам.

Композиция 2, содержащая компоненты в той же пропорции, что и композиция 1, но включающая компоненты с алкильными радикалами, содержащими 16 атомов углерода, имеет более высокие антифрикционные свойства. Максимальный эффект достигается при использовании композиции 2.

Композиция 3, несмотря на большее массовое содержание дигексадецилдитиофосфата молибдена, не превосходит композицию 3 по антифрикционным и противоизносным свойствам вследствие достижения предельной величины эффекта от введения в смазочное масло диалкилдитиофосфатов металлов в количестве около 1,5 мас. %

Композиция 4, содержащая диоктиловый эфир малеиновой кислоты, уступает по антифрикционным и противоизносным свойствам композиции 2, несмотря на равное содержание дигексадецилдитиофосфата молибдена.

Минимальный эффект проявляется при введении в смазочное масло около 0,3-0,4 мас. % диалкилдитиофосфатов.