Присадка к смазочным маслам

 

Сущность изобретения: присадка содержит жидкий носитель, и активное вещество. представляющее собой моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе, преимущественно разветвленной , 40-200, преимущественно 50-200, 33,3-87,5% и моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе 10- 33, преимущественно моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 15-33, и/или моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция с нормальной Сю-Сзо алкильной группой. 12.5 -66,6%. Преимущественно присадка содержит моноалкилтолуолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 40-200-33,8-87,5%, моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 15-3012,5-50.0% и/или моноалкилбензолсульфонат кальция с нормальной Сю- Сзо алкильцой группой-12,5-50,0%. 3 з.п.ф-лы, Зтабл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4356740/04 (22) 12.10.88 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (31) 87-23907 (32) 12.10.87 (33) GB .(71) Зкксон Кемикал Пейтентс Инк (US) (72) Джон Фредерик Марш (GB), Марк Роланд Мэри Вернет (FR) и Грэхем Вилльям

Хейми (G B) (56) Патент США

ЬЬ 4474710, кл. 260-505, 1984. (54) ПРИСАДКА К С МАЗОЧНЫМ МАСЛАМ (57) Сущность изобретения: присадка содержит жидкий носитель и активное вещество, представляющее собой моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе, преимущественно разветвленной, 40-200, преимущественно 50-200, Изобретение относится к составу сульфонатной присадки.к смазочным маслам, обладающей моющими и антикоррозионными свойствами.

Целью изобретения является обеспечение стабильности присадки при хранении.

По изобретению присадка к смазочным маслам содержит в своем составе жидкий носитель и активное вещество, представля-. ющее собой моноалкилбензолсульфонат или моноалкитолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе, равным 40 — 200 (компонент А), и моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним Ж,, 1838391 АЗ (siss С 10.M 159/24//С 10 и 30:04, 30: 12

33,3-87,57ь и моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе 1033, преимущественно моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 15-33, и/или моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфанат кальция с нормальной С1о-С3о алкильной группой. 12,5 -66,6 . Преимущественно присадка содержит моноалкилтолуолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 40-200-33,8-87,57;, моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой со средним числом атомов углерода 15 3012,5-50,0 и/или моноалкилбензолсульфонат кальция с нормальной С>оСзо алкильн ой группой-12,5-50,0 . 3 з.п.ф-лы, 3 табл.

CO () числом атомов углерода в алкильной группе, . Оъ равным 10-33 (компонент В), при следую-, щем соотношении компонентов в активном 1 веществе, мас. : ) 0

Компонент А 33,3-87,5

Компонент В 12,5-66.7, При этом алкильная группа компонента .

А преимущественно представляет собой, разветвленную алкильную группу со сред- ним числом атомов углерода, равным 50200. Компоненты В представляет собой моноалкилбенэолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция, содержащий алкильную группу сО средним числом атомов углерода, равным 15-33, и/или моноалкил1838391 бензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция содержащий нормальную С10-СЗО алкильную группу. В предпочтительном варианте присадка содержит, мас. $; моноалкилбензолсульфонат

-кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное 40-200, 50,0-87,5. моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное 1533, или моноалкилбензолсульфонат каль. ция с нормальной С10-СЗО алкильной группой 12,5-50,0 или моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода. равное 40-200, моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное 15-430, и моноалкилбензолсульфонат кальция с нормальной С1о-Сзо алкильной группой в массовом соотношении .1:1:1 соответственно. Сочетание длинноцепочных алкиларилсульфонатов(А) и алкиларилсульфонатов с цепями средней длины (В) неожиданно является причиной нескольких благоприятных эффектов. По сравнению с надосновными алкиларилсульфонатами с цепями средней длины (В), только комбинации (А)+ (В) имеют улучшенное антикоррозионное воздействие, проявляют лучшую характеристику чистоты двигателя и не приводят к осаждению во время хранения, когда используются в сочетании с фенолятами.

Надосновные сульфонаты металлов в композиции настоящего изобретения могут быть получены любым пригодным способом придания надосновности, и такие способы известны в данной области техники.

Такие способы обычно включают нагревание смеси, содержащей маслорастворимый сульфонат или алкарилсульфокислоту, с избытком щелочи и/или соединения щелочно-земельного металла, при температуре выше той, которая требуется для.полной нейтрализации любой присутствующей сульфокислоты, и образование диспергированного карбонатного комплекса путем взаимодействия избыточного металла с двуокисью углерода, с получением желаемой надосновности. Использование "промотора" в стадии нейтрализации для содействия введению большого избытка металла является известным и предпочтительным для получения таких композиций.

Примеры соединений, пригодных в качестве промотора, включают фенольные вещества, такие как фенол, нафтол, алкилфенолы, тиофенол, сульфорирован40

Композиции настоящего изобретения имеют общее щелочное число(ТВИ), измеренное Американским стандартным методом испытания, 02896, предпочтительно 250 — 350.

Базовым маслом, используемым в изобретении, может быть натуральное или синтетическое масло соответствующей вязкости, Натуральные масла включают животные масла и растительные масла (например, касторовое, лярдовое масло), жидкие нефтяные масла и гидрорафинированные, обработанные растворителем или обработанные кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафино-нафтенового типов. Также пригодны в качестве основных масел масла смазочной вязкости, происходящие от угля или сланца. Синтетические масла включают алкиленоксидные полимеры и сополимеры и их производные, в которых концевые гидроксильные группы модифицированы эстерификацией или этерификацией, сложные эфиры дикарбоновых кислот и масла на основе кремния, такие, как полиалкил-полиарил-. поные алкилфенолы, а также продукты конденсации формальдегида с фенольным веществом; спирты, такие, как метанол, 2-пропанол; октанол, целлоэольв, карбитол, этиленгликоль, стеариловый спирт и циклогексанол; и амины, такие как анилин, фенилендиамин, фенотиазин, фенол, бетанафтиламин и додециламин. Сульфокислоты обычно получают путем сульфирования алкилзамещенных ароматических углеводородов так, что остаток сульфокислоты связан с ароматическимядром, например те, которые получены алкилированием бенэола, толуола, ксилола, нафталина, дифенила и галоидных производных, таких как хлорбенэол, хлортолуол и хлорнафталин. Бенэол, толуол и нафталин являются предпочтительными, особенно бензол. Алкилирование можно осуществлять в присутствии катализатора с алкили20 рующими средствами — например, галопарафины, олефины, полученные дегидрогенизацией парафина, и полиолефины обычно используются для этой цели.

Композиция настоящего изобретения, 25 содержащая (А) и (В), может быть получена или приданием надосновности смеси пригодных алкиларилсульфокислот, или приданием надосновности отдельной алкиларилсульфокислоте с последующим

30 смешиванием надосновных продуктов. В первом случае смесь сульфокислот может быть получена или сульфурацией смешанных алкилароматических соединений, или смешиванием отдельно полученных алкиларилсульфокислот.

1838391 лиалкокси- или полиарилоксисилоксановые масла и силикатные масла.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П риме р1.

Композицию надосновного сульфоната кальция получают из следующих трех сульфокислот при массовом отношении 1:1:1, то есть каждую кислоту используют в количестве 33,3 мас. смеси. 10 (А) Моно-алкилбенэолсульфокислота с длинной разветвленной цепью, содержащая смесь алкиловых остатков со средним числом атомов углерода 50. (В1) Моно-алкилбензолсульфокислота с 15 разветвленной цепью средней длины, содержащая смесь алкиловых остатков со средним числом атомов углерода 24. (В2) Моно-алкилбензолсульфокислота с нормальной С в алкильной группой. 20

Надосновной раствор сульфоната кальция имеет следующие составы, мас. ;

Сульфонат кальция . 28

Карбонат кальция 23 25

Гидроокись кальция 3

Вода 0,2

Масло 45

Примеси 0,8 и имеет общее щелочное число (ТВП), равное 300.

Этот надосновной раствор сульфоната кальция вводят в следующий состав смазочного масла, мас.

Надосновной раствор суль- 35 фоната кальция 1,4

Диспергатор (55 -ный масляный раствор диспергатора борированного полиизобутенил сукцинимида, имеющий 40 содержание азота

1,46 мас. ) 4,5

Противоизносная присадка ZD0P (74 -ный масляный раствор диалкилдитиофосфата цинка, полученный из первичных спиртов, раствор содержит 9,0 масс. цинка) 1,3

Масло (150 Нейтральное) 15,0

Масло (600 Нейтральное) 77,8 50

Низкотемпературные характеристики ржавления и коррозии данного моторного масла оценивают в соответствии с методикой специальной технической публикацииАмериканского общества по испытанию ма- 55 териалов 315 с использованием восьмицилиндрового двигателя внутреннего сгорания Олдсмобиль 1977. Данный двига-. тель имеет рабочий объем 350 кубических дюймов (5737,5 cM ) и степень сжатия 8.5:1.

Испытание предназначено для - преднамеФаэа1 Фаэа2 Фаза3

Продолжительность, (час) 28 2 2

Скорость (об/мин) 1400 1500 3600

Нагрузка (эффективная мощность в лошадиных силах) 25 25 100

Температура впуска масла (F) 120 120 260

Температура на выходе охлаждающей среды (F) 110 120 200

Температура крышек шатунного. кожуха (ОF) 60 60

После испытания отдельные части двигателя оцениваются самостоятельно на ржавчину по шкале от 1 до 10, где 1 обозначает "сильно разрушено" и 10 обозначает

"нормальное состояние". Средняя расценка ржавчины происходит в результате объединения оценок компонентов следующим образом; ренной конденсации кислот пропускных га-:-. зов и ввода их в части двигателя. Это достигается охлаждением крышек шатунного кожуха.

: Испытание осуществляют при таких условиях в течение 30 часов с последующим двухчасовым периодом при максимальной нагрузке, высокой скорости и высоких температурах с тем, чтобы обжечь ржавчину на поверхностях компонентов.

Испытание осуществляют с этилированным бензином GMR 995, и оно содержит следующие три цикла:

1838391

Средний номинал ржавчины для масла примера 1, полученный двумя раздельными испытаниями, составляет 8,6 и 8,46, соответственно, Пример ы 4-7(сравнительные приме,ры), Повторяют пример 1, эа исключением того, что вместо трехкомпонентной смеси (1:1:1) сульфокислот (А), (81) и (82) отдельные компоненты бинарных смесей двух из них используют в качестве исходного материала при получении надосновйого раствора.

Средние номиналы ржавчины приведены в табл. 1.

Трехкомпонентная смесь примера 1 имеетлучший противокоррозионный эффект, чем любая иэ бинарных смесей или чистых соединений.

Пример 8. Композицию надосновного сульфоната кальция получают из смеси 50 мас.% моноалкилбензолсульфокислоты с разветвленной длинной цепью (А) и 50% мас.% моноалкилсульфокислоты с разветвленной цепью средней длины (82), описанной в примере 1. Данную смесь сульфокислот превращают в раствор надосновного сульфоната кальция с составом, приведенным в примере 1.

42,9 мас,% данного раствора надосновного сульфоната кальция, 42,9 мас.% раствора надосновной кальциевой соли алкилзамещенного тиобисфенола, имеющего TBN 250 и содержащего 9,5 кальция (фенолят 1) и 14,2-мас.% масла (150 Нейтральное), смешивают при температуре 60 С в течение одного часа с получением концентрата присадки. 28;12 мас.% концентрата присадки смешивают с 71,88 мас. масла (600 Нейтральное) в течение одного часа при температуре 60 С с получением масляной смеси.

Два образца масляной смеси хранят в течение 8 недель в 109 мл пробирке для центрифуги, один при .температуре 20ОС и другой при температуре 60ОС; Затем для каждого образца определяют объем осадка, образованного во время хранения.

Пример 8 повторяют дважды. Получены следующие результаты, 20 С: 0,01 об.%

0,01 об,% . Следы

60 C" 0,02 об.%

0,03 об.%

001 об,%

Пример 8 повторяют еще три раза с использованием разного раствора надосновной кальциевой. соли алкилзамещенного тиобисфенола и имеющего TBN 250, 15,0

Число цилиндров

Диаметр цилинсодержащее 9,25% кальция (фенолят И), Получены следующие результаты: 0 С 0,02 об.% . 0,01 обг%

5 Следы

60ОС 0,04 об.%

0,02 об.%

0,01 об.% .Пример 15 (сравнительный пример).

10 Пример 8 повторяют с использованием различных бинарных смесей сульфокислот (А), (81) и (82) примера 1 в качестве исходных материалов.

Результаты сведены в табл. 2. Ясно, что

15 смеси в соответствии с настоящим изобретением образуют намного меньший осадок во время хранения, чем смесь сравнительного Примера 15.

Примеры 8 и 12 повторяют за исключением

20 того, что вместо моноалкилбензолсульфокислот соответствующий 2 метил -алкилбензолсульфокислоту и 2-алкил-5-метиловый изомер (содержащий также некоторое количество 3метил-4-алкилсульфокислоты-и 3-алкил-4-мети25 ловый изомер) используют в качестве исходных материалов в получении композиции надосновного сульфоната, Через 8 недель хранения масляных смесей при температуре 20 С и 60 С количество образовавшегося осадка во всех

30 случаях составляет менее 0,03 об, ..

Пример 18. Бинарный раствор надосновного сульфоната кальция Примера 8, имеющего общее щелочное число 300, вво-. дят в следующий масляный состав:

35 Мас.%

Раствор надосновного сульфоната кальция . 5,7 диспергатор (44%-ный масляный раствор диспергатора поли40 изобутенилсукцинимида, раствор имеет содержание азота 1,12 масс. 1;5

Масло (150

45 Нейтральное)

Масло (600

Нейтральное) 77,8

Влияние данного масляного состава на пригорание поршневых колец, износ и на50 капливание отложений при высокой скорости, условиях наддува определяют в соответствии со стандартными методиками

Федерального Стандарта США 791-341 и

- Американского стандартного метода испы55 тания 509А, используя одноцилиндровый дизельный двигатель "катерпиллер", имеющий. слещ ющие характеристики:

1838391

130,2 мм

165,1 мм

10

20

255 й5

25 сокощелочного алкиларилсульфоната щелочноземельного металла и жидкий носи30 тель, а т л и а ю щ а я с я тем, что, с целью

Результаты, полученные для .состава моторного масла Примера 18, составляет 55 значение WTD, равное 30; и значение TGF, равное 38.

Пример 19 (сравнительный). дра

Такт

Классификация двигателя: 1У73, наддув

Тип поршней 1У510

Испытание осуществляют на топливе, содержащем 0,4 серы.

Испытание осуществляют в общей сложности 480 ч в соответствии со стандартными методиками, однако испытание заканчивают через 120 ч. Режим испытания следующий:

Скорость, об/мин 1800 + 10

Нагрузка, квт-ч/мин . 5850 + 50

Температура выпуска, о 1100 50

Степень сжатия 16,4 1 0,5 температура впуска масла, F 205 «+5

Температура выхода воды. ОF 190 «+5

Температура впуска воздуха, Е

Давление впуска воздуха (абсолютное) 53 0,3

Влажность воздуха (гран/фунт сухого воздуха) 125 — - 5

Результаты испытания приведены как взвешенный суммарный. недостаток(\9Т0) и расчетно-эмпирический показатель, характеризующий интенсивность лакообразовэния в канавках поршневых колец (TGF).

WTD взвешивает отложение как для типа отложения, так и для его положения. Так, углистые отложения притягивают более высокую оценку недостатка, чем лаковые отложения, и отложения ниже поршня умножаются более высоким коэффициентом. Это взвешивание для типа отложения является удобным, поскольку тяжелые углистые отложения, по-видимому, заключают в себе более строгие условия образования отложений, нежели образование тонкой пленки или лака. Коэффициенты умножения, используемые для оценки WTD, приведены в табл. 3. TGF рассчитывает оценку процентного.содержания верхней канавки позади поршневого кольца, которое наполнено углистыми отложениями.

Пример 18 повторяют дважды, эа исключением того, что смесь сульфокислот сравнительного Примера15 используют в качестве исходного материала при получении композиции надосновного сульфоната, причем укаэанная смесь содержит 75 мас. $ моно-алкилбенэолсульфокислоты с разветвленной цепью средней длины (81) и 25 мас. прямоцепочечной С18-моно-алкилбензолсульфокислоты (82).

Результаты, полученные для состава моторного масла Примера 19, составляют значения WTD, равные 230/223, и значения

TGF равные 77/76.

Смеси алкилбенэолсульфонатов с разветвленными и прямым цепями средней длины в настоящее время широко используются в кэчестве присадок к моторному маслу. Сравнение Примеров 18 и 19 показывает, что сульфонатная композиция в соответствии с настоящим изобретением лучше чем присадк1, используемая в настоящее время, в отношении хаоэктеристики чистоты двигателя.

Формула изобретения

1. Присадка к смазочным маслам, содержащая активное вещество на основе выобеспечения стабильности при хранении, присадка в качестве высокощелочного алкиларилсульфоната щелочноземельного металла содержит моноалкилбензолсульфонат или моноал,илтолуолсульфонат кальция со .: средним чис;ом атомов углерода в алкильной группе, давным 40-200 (компонент А), и моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция со средним числом атомов углерода в алкильной группе. равным 10-33 (компонент 8), при следующем соотношении компонентов в активном веществе, мас. : компонент А — 33,3— - 873; компонент 8 — 12,5-66,7, 2. Присадка по и. 1, отличающаяся тем, что алкильная группа компонента А представляет собой разветвленную алкильную группу со средним числом атомов углерода, равным 50-200.

3. Присадка по пп. 1 или 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что компонент В представляет собой моноалкилбензолсульфонат или моноалкилтолуолсульфонат кальция, содержащий разветвленную алкильную группу со средним числОм. атомов углерода, равным

15-33, и/или моноалкилбензолсульфонат или моноалки, 1толуолсульфонат кальция, содержащий нормальную С о-Cэо-anкиnbнyю группу.

1838391

4. Присадка по и, 3, о r n-и ч а ю щ а я с я тем. что содержит моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное 40 — 200. моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное 15-33, и/или моноалкилбензолсульфонат кальция с нормальной С10 С30 элкильной группой при следующем соотношении компонентов, . мас,$: моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной элкильной груяпой, имеющей среднее число атомов углерода, равное

40-200 — 50;0-87,5; моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой, имеющей среднее число атомов углерода, равное . 15-33, и/и7ги моноалкилбензолсульфонат

5 кальция с нормальной С1о-См-алкильной группой —..12,5-50,0; или моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной алкильной группой. имеющей среднее число атомов углерода

10 40-200, моноалкилбензолсульфонат кальция с разветвленной элкильной группой, имек)щей среднее число атомов углерода, равное 15-33, и моноалкилбензолсульфонат . кальция с нормальной С10-Сзо-.алкильной группой в массовом соотношении 1:1:1 соответственно.

Таблица t

Таблица 2

Стабильность составов сульфонат / фенолят

Объемный осаж ения че ез 8 недель

С ль окислота

Пример Испытание

Фенолят П

Фенолят 1 вг

В1

200 с го с

12.5

1

2

О,O1

0.35

0.02

87.5

0,05

О,О1

О,04 о,ог

О,O1

О,О1

1Э

О,04

25 оог о.m

1г оог

0,05 о,оз о,m

12.5

17

87.5

11

О,О6

0.20

О.О1 о,оз о,оз

О,О1 о,оз

Следы

О,О1

0,04

О,02

О,О1

О,О1

Следы

2 з

1

1 г з

1 г з

0,02

О.О1 о,оз

О01О,О1

О,O1

0,02

О,O1 оог о,m о,оз

О,О1

0.02 о.оз

О.О1

0,02

0,20

О.О1

О,О1

О.О1 о,m

002

О,O1 оог

О,O1 оог

Следы

0.02

О,О1

Следы

1838391

Таблица 3

Составитель О;Семенко

Техред М.Моргентал . Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 2904 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Коэффициент умножения, используемый для оценки взвешенного суммарного недостатка(МЧ Т О)