Моторное масло

 

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к составу моторного масла, предназначенного для использования в высокофорсированных автомобильных дизельных двигателях. Предлагаемое моторное масло имеет следующий состав, мас.%: сульфонат кальция 2,0 - 4,5, диалкилдитиофосфат цинка 0,6 - 1,2, полимерная моющая присадка 1,5 - 4,5, осерненный щелочной алкилфенолят кальция 2,5 - 5,5, диалкилфенилдитиофосфат цинка 1,1 - 2,2, полиметилсилоксан 0,003 - 0,005, минеральное масло до 100. В качестве полимерной моющей присадки масло содержит продукт взаимодействия алкилфенолов с мол.м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированный борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углерода или алкенилсукцинимид диэтилентриамина, модифицированный фталевым или малеиновым ангидридом. Изобретение обеспечивает надежную эксплуатацию двигателя и увеличивает срок службы масла. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к составу моторного масла, предназначенного для использования в высокофорсированных автомобильных дизельных двигателях.

Известно моторное масло на минеральной основе, содержащее 3,0 мас.% щелочного сульфоната кальция, 2,0 мас.% диалкилдитиофосфата цинка, 1,5 мас.% алкенилсукцинимида, 1,5 мас. % полиметакрилата и 0,003% полиметилсилоксана [1].

Известно также моторное масло для быстроходных форсированных дизелей с наддувом, содержащее среднещелочной сульфонат кальция (3,5 мас.%), смесь алкилфенолята бария и диалкилфенилдитиофосфата цинка в массовом соотношении 2,5 : 1 (6,0 мас.%), диалкилфенилдитиофосфат цинка (0,8 мас.%), полиметилсилоксан (0,003 мас.%), минеральное масло до 100% [1, с. 130].

Наиболее близким по составу к заявляемому является моторное масло, содержащее, мас.%: Щелочной алкилсалицилат кальция - 3,9 - 5,5 Щелочной сульфонат кальция - 1,3 - 3,5 Диалкилдитиофосфат цинка - 1,9 - 2,1 Алкенилсукцинимид - 1,4 - 1,6 Продукт взаимодействия алкилфенолов мол. м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированный борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углерода - 1,9 - 2,1 Полиметилсилоксан - 0,003 - 0,005 Минеральное масло - До 100 Масло может содержать 0,1 - 1% полиметакрилата [2].

Однако известные масла не обеспечивают отсутствие отложений на деталях двигателя при его эксплуатации в широком интервале температур. Одной из причин образования различного рода отложений в двигателе является, как известно, укрупнение частиц, образующихся в процессе работы двигателя при неполном сгорании и полимеризации углеводородов.

Настоящее изобретение направлено на создание моторного масла, которое при эксплуатации дает меньше отложений на деталях двигателя и имеет больший срок службы за счет предотвращения коагуляции углистых частиц, образующихся при работе двигателя.

Заявляется моторное масло, содержащее осерненный щелочной алкилфенолят кальция, сульфонат кальция, диалкилдитиофосфат цинка, диалкилфенилдитиофосфат цинка, полиметилсилоксан, а также полимерную моющую присадку, в качестве которой используют продукт взаимодействия алкилфенолов с мол. м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированный борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углеводорода или алкенилсукцинимид диэтилентриамина, модифицированный фталевым или малеиновым ангидридом при следующем соотношении компонентов, мас.%: Осерненный щелочной алкилфенолят кальция - 2,5 - 5,5
Щелочной или нейтральный сульфонат кальция - 2,0 - 4,5
Диалкилдитиофосфат цинка - 0,6 - 1,2
Диалкилфенилдитиофосфат цинка - 1,1 - 2,2
Полимерная моющая присадка - 1,5 - 4,5
Полиметилсилоксан - 0,003 - 0,005
Минеральное масло - До 100
Отличием заявляемого технического решения от прототипа является использование в составе моторного масла осерненного щелочного алкилфенолята кальция и диалкилфенилдитиофосфата цинка, а также заявляемое соотношение компонентов, входящих в состав композиции. Ниже приведена характеристика компонентов, входящих в состав композиции.

Осерненный щелочной алкилфенолят кальция (ТУ 38.401668-87) имеет щелочное число в пределах 140 - 170 мг КОН/г, массовую долю сульфатной золы в пределах 16 - 21%, кинематическую вязкость при 100^oC не более 150 мм²/с, массовую долю серы в пределах 3,0 - 5,0%.

Щелочной сульфонат кальция (ТУ 101685-84) представляет собой коллоидную дисперсию карбоната кальция в масле И-20А, стабилизированную сульфонатом кальция. Общая щелочность присадки - 120 - 150 мг КОН/г.

Нейтральный сульфонат кальция (ТУ 38.101111-71) представляет собой 18 - 25%-ный раствор в минеральном масле кальциевой соли сульфокислот с мол. м. 420 - 640. Получают сульфированием минерального масла или синтетических алкилбензолов с последующей нейтрализацией Ca(OH)₂.

Высокомолекулярное основание Манниха (ТУ 38.УССР 201348-80) представляет собой 20 - 50%-ный раствор в минеральном масле и непрореагировавшем полибутилене продукта конденсации по реакции Манниха алкилфенолов со среднечисловой мол. м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированного борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углерода.

Присадка СДМ - алкенилсукцинимид диэтилентриамина, в котором алкенил представляет собой остаток полибутилена с мол. м. 700 - 1000, модифицированный фталевым ангидридом (СТП 019950-401040-87) или малеиновым ангидридом. Присадка СДМ является беззольной, улучшающей диспергирующие и моющие свойства смазочных масел.

Диалкилдитиофосфат цинка (ОСТ 38.129-73) представляет собой раствор в масле диалкилдитиофосфата цинка общей формулы

где
R - C₈алкил, R₁ - C₄алкил содержит 4,7 - 5,6% цинка, 4,4 - 4,9% фосфора; pH раствора присадки в спиртобензольной или спиртотолуольной смеси не менее 5,5.

Диалкилфенилдитиофосфат цинка (ТУ 38.101680-77) представляет собой раствор в масле диалкилфенилдитиофосфата цинка общей формулы

где
R - C₈алкил, содержит цинка не менее 2,4%, фосфора не менее 2,3%, серы не менее 4,5%; pH раствора присадки в спиртобензольной или спиртотолуольной смеси не менее 2,7.

Полиметилсилоксан (ТУ 6-02-718-72) - смесь полимеров метилсилоксанов линейной и циклической структур с мол. м. 2500 - 3500.

За счет совместного использования вышеуказанных присадок в составе предлагаемого моторного масла удалось получить новый результат - повысить способность предотвращать укрупнение (коагуляцию) мелких углистых частиц загрязнений, что дает возможность улучшать моющие свойства и увеличить срок службы масла. Данный эффект обусловлен совместным действием осерненного щелочного алкилфенолята кальция, диалкилфенилдитиофосфата цинка в совокупности с остальными компонентами, что подтверждается приводимыми ниже результатами испытаний предлагаемого масла. При выбранном соотношении компонентов синергитический эффект максимален.

Готовят опытную композицию присадок и смешивают с минеральным маслом, подогретым до 70 - 90^oC. Последовательность введения присадок не регламентирована. Присадки вводят в поток или смесь. Перемешивание осуществляют до получения однородной массы по всему объему емкости. Однородность полученной смеси определяют по значению вязкости при 100^oC и щелочному числу. Было приготовлено 9 образцов опытного моторного масла, состав которых представлен в табл. 1. Для сравнительных испытаний был приготовлен образец масла по прототипу следующего состава, мас.%:
Щелочной алкилсалицилат кальция - 5,5
Щелочной сульфонат кальция - 3,5
Диалкилдитиофосфат цинка - 2,1
Алкенилсукцинимид - 1,6
продукт взаимодействия алкилфенолов мол. м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированный борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углерода 2,1; полиметилсилоксан 0,003; минеральное масло до 100.

Приготовленные образцы и масло-прототип исследовали лабораторными методами с целью определить наличие синергитического эффекта в способности предотвращать коагуляцию мелких частиц углистых загрязнений. Методика лабораторного исследования заключается в следующем [3]. В присутствии испытуемого продукта создаются условия для образования углистых частиц из высококипящих фракций бензина каталитического крекинга или дизельного топлива при воздействии высокой температуры и серной кислоты, (наличие которых имеет место в двигателе).

Сравнительная оценка дисперсности образовавшихся углистых частиц производится путем измерения оптической плотности верхнего слоя этой суспензии после предварительного разбавления ее прозрачным углеводородом и седиментации при комнатной температуре в течение определенного времени. Так, например, смесь, содержащую фракции бензина каталитического крекинга, выкипающие выше 150^oC, или дизельное топливо (0,07 г), испытуемый образец масла (0,50 г), серную кислоту (0,04 г; d = 1,84), помещают в фарфоровый тигель или кварцевый стакан, тщательно перемешивают и нагревают в течение 15 мин при температуре 250 ± 2^oC. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры. Полученную суспензию разбавляют прозрачным углеводородом (например, петролейным эфиром или изооктаном) в соотношении 1 : 5 (по объему), перемешивают, переносят в пробирку и оставляют на седиментацию в течение 15 мин.

Из верхнего слоя (с помощью шприца) отбирают 1 мл суспензии и оценивают ее оптическую плотность по отношению к оптической плотности исходного образца испытуемого масла, разбавленного тем же углеводородом и в том же соотношении, что и суспензия.

Для определения оптической плотности используется фотокалориметр (светофильтр N 7, кювета 1 мм). Температура и длительность термического воздействия, а также время седиментации и светофильтр были выбраны экспериментально как оптимальные. Без эффективной моющей композиции в условиях проведения эксперимента образуются крупные углистые частицы, которые быстро осаждаются из разбавленной суспензии. Чем эффективнее испытуемый продукт препятствует укрупнению образующихся в его присутствии углистых частиц, тем мельче эти частицы и следовательно меньше светопропускание верхнего слоя суспензии (больше оптическая плотность). Практика показала, что моторные масла, которые при испытании по данной методике имеют большую оптическую плотность в течение длительного срока, обеспечивают хорошие моющие свойства в эксплуатации.

Результаты лабораторного определения способности приготовленных образцов масел предотвращать коагуляцию углистых частиц-загрязнений представлены в табл. 2. При выбранном соотношении компонентов синергитический эффект максимален.

Использование предлагаемой композиции присадок в составе моторного масла позволяет осуществлять надежную эксплуатацию двигателя. В табл. 3 - 4 представлены результаты моторных испытаний предлагаемой композиции в минеральном масле. Из полученных результатов можно заключить, что моторное масло на минеральной основе с предлагаемой композицией присадок обеспечивает уровень эксплуатационных свойств, соответствующих моторным маслам группы "Д" и выше.

Формула изобретения

1. Моторное масло, содержащее минеральное масло, сульфонат кальция, диалкилдитиофосфат цинка, полиметилсилоксан, полимерную моющую присадку, отличающееся тем, что масло дополнительно содержит осерненный щелочной алкилфенолят кальция и диакилфенилдитиофосфат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сульфонат кальция - 2,0 - 4,5
Диалкилдитиофосфат цинка - 0,6 - 1,2
Полимерная моющая присадка - 1,5 - 4,5
Осерненный щелочной алкилфенолят кальция - 2,5 - 5,5
Диалкилфенилдитиофосфат цинка - 1,1 - 2,2
Полиметилсилоксан - 0,003 - 0,005
Минеральное масло - До 100
2. Масло по п.1, отличающееся тем, что в качестве полимерной моющей присадки оно содержит продукт взаимодействия алкилфенолов с мол.м. 900 - 1500, полиэтиленполиаминов с 3 - 6 аминными группами и формальдегида, модифицированный борной кислотой и алифатической монокарбоновой кислотой с 10 - 20 атомами углерода или алкенилсукцинимид диэтилентриамина, модифицированный фталевым или малеиновым ангидридом.

3. Масло по п.1. отличающееся тем, что в качестве сульфоната кальция оно содержит щелочной или нейтральный сульфонат кальция.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2