Молибденалкилксантогенаты и смазывающие композиции
Изобретение относится к алкилксантогенату молибдена общей формулы (1):
в которой каждый заместитель R1-R5 индивидуально представляет собой группу, выбранную из алкильных групп с линейной или разветвленной цепью, которые содержат от 1 до 30 атомов углерода. Также предложены применение алкилксантогената молибдена в качестве модификатора трения, смазывающая композиция и способ улучшения характеристик трения. Изобретение позволяет получить соединения, не содержащие фосфор, применяемые в качестве модификаторов трения для оптимального регулирования трения. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 5 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к новым молибденалкилксантогенатам, их применению в качестве модификаторов трения и к смазывающим композициям, которые содержат указанные молибденалкилксантогенаты.
Уровень техники
Модификаторы трения (агенты, регулирующие трение) применяются для регулирования характеристик трения смазывающего масла до соответствующего уровня. Модификаторы трения, которые уменьшают трение, используются в смазывающих композициях, таких как трансмиссионные масла и моторные масла, с целью снижения расходов на топливо. Модификаторы трения, которые увеличивают трение, применяются для поддержания определенного высокого уровня трения в смазывающих композициях, которые используются в работающей в масляной ванне детали сцепления автоматической коробки передач. Предложено множество типов таких модификаторов трения.
Органические соединения молибдена являются наиболее типичными из этих модификаторов трения, и, как показано в публикации "Shinban Sekiyu Seihin Tenkasai" (Новое издание, Присадки к нефтяным продуктам), автор Toshio SAKURAI, фирма Saiwai Shobo Co., опубликованной 25 июля, 1986, эти органические соединения молибдена представляют собой соединения, в каждой молекуле которых имеются два атома молибдена, как показано ниже в формулах (2) и (3).
(Те соединения, для которых в этих формулах x=0 и y=4, те, для которых х+y=4, и те, для которых x≥2, нерастворимы в масле, а другие являются маслорастворимыми.)
Кроме того, соединения, в молекуле которых имеются два атома молибдена, раскрыты в патенте Японии №3495764, в публикации патента Японии 45-24562, после экспертизы, в выложенной до экспертизы заявке на патент Японии 52-19629, выложенной до экспертизы заявке на патент Японии 52-106824 и в выложенной до экспертизы заявке на патент Японии 48-56202.
В устройстве, которое применяется для очистки выхлопных газов, возникает проблема отравления катализатора, когда в моторные масла добавляют соединения, молекулы которых содержат фосфор, как показано в упомянутой выше общей формуле (2), и поэтому имеется спрос на соединения, которые не содержат фосфора.
Цель настоящего изобретения заключается в разработке новых соединений, которые применяются, например, в качестве модификаторов трения для оптимального регулирования трения, которые не содержат фосфора, и модификаторов трения, содержащих указанные соединения.
Дополнительной целью настоящего изобретения является предоставление смазывающих композиций, в которых используются эти соединения.
С этой целью в настоящем изобретении разработаны алкилксантогенаты молибдена, которые могут быть представлены общей формулой (1), которая указана ниже.
Общая формула (1)
В этой формуле каждый заместитель R1-R5 индивидуально представляет собой группу, выбранную из алкильных групп с линейной или разветвленной цепью, которые содержат от 1 до 30 атомов углерода.
Предпочтительно R1-R5 являются алкильными группами, которые выбирают из группы, содержащей метил, этил, пропил, бутил и пентил.
Кроме того, в настоящем изобретении разработано применение алкилксантогенатов молибдена в качестве модификаторов трения.
В настоящем изобретении также предложены смазывающие композиции, которые содержат алкилксантогенаты молибдена.
Соединения настоящего изобретения могут быть получены, например, с использованием реакций, указанных ниже.
В этом уравнении имеются четыре типа соединений в диапазоне значений n в формуле Mo[S2COR1]5-n[S2COR2]n от 1 до n=4, и всего получаются шесть типов продуктов в вышеупомянутой реакции.
В этом уравнении m и n являются целыми числами не более чем 4, и имеются различные продукты в диапазоне значений от m и n, равных 1, до m и n, равных 4. Кроме того, q и t, являются целыми числами не более чем 3, и имеются различные продукты в диапазоне значений от q и t, равных 1, до q и t, равных 3, причем это аналогично указанному выше случаю (2) в том, что с использованием вышеупомянутой реакции получается продукт в виде смеси соединений.
Те соединения, в которых R1-R5 представляют собой одинаковые алкильные группы, которые имеют от 1 до 30 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 20 атомов углерода, и наиболее желательно от 1 до 10 атомов углерода, такие как метальная группа, этильная группа, н-пропильная группа, изопропильная группа, н-бутильная группа, втор-бутильная группа, трет-бутильная группа, н-пентильная группа, 2-метилбутильная группа, н-гексильная группа, н-гептильная группа, 2-этилгексильная группа, октальная группа или им подобные, могут быть цитированы как конкретные соединения настоящего изобретения, и те, что указаны ниже, могут быть цитированы как конкретные названия соединений.
Пентакис-метилксантогенат молибдена
Пентакис-этилксантогенат молибдена
Пентакис-н-пропилксантогенат молибдена
Пентакис-изопропилксантогенат молибдена
Пентакис-н-бутилксантогенат молибдена
Пентакис-втор-бутилксантогенат молибдена
Пентакис-трет-бутилксантогенат молибдена
Пентакис-н-пентилксантогенат молибдена
Пентакис-2-метилбутилксантогенат молибдена
Пентакис-н-гексилксантогенат молибдена
Пентакис-н-гептилксантогенат молибдена
Пентакис-2-этилгексилксантогенат молибдена
Пентакис-н-октилксантогенат молибдена
Пентакис-нонилксантогенат молибдена
Пентакис-децилксантогенат молибдена
Пентакис-ундецилксантогенат молибдена
Пентакис-тридецилксантогенат молибдена
Пентакис-тетрадецилксантогенат молибдена
Пентакис-пентадецилксантогенат молибдена
Пентакис-гексадецилксантогенат молибдена
Пентакис-гептадецилксантогенат молибдена
Пентакис-октадецилксантогенат молибдена
Пентакис-нонадецилксантогенат молибдена
Пентакис-эйкозанилксантогенат молибдена
Пентакис-децилксантогенат молибдена.
Смазывающие масла и консистентные смазки, например, могут быть цитированы как смазывающие композиции настоящего изобретения. Количество соединения настоящего изобретения в смазывающей композиции является таким же, как в традиционных модификаторах трения, например, обычно компаундируется в долях относительно композиции от 0,1 до 10 мас.%.
Отсутствуют конкретные ограничения относительно базового масла или консистентной смазки, которые используются в смазывающей композиции согласно настоящему изобретению, и обычно могут быть использованы различные традиционные консистентные смазки, минеральные масла и синтетические масла. В рамках настоящего описания подразумевается, что термин "базовое масло" также включает в себя основной компонент консистентной смазки.
Базовое масло, используемое в настоящем изобретении, традиционно может включать в себя смеси из одного или нескольких минеральных масел и/или одного или нескольких синтетических масел.
Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или кислотой минеральные смазывающие масла парафинового, нафтенового или смешанного парафиново/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены с использованием процессов гидроочистки и/или депарафинизации.
Базовые масла, подходящие для использования в композициях смазывающих масел настоящего изобретения, представляют собой базовые масла Группы I, Группы II или Группы III, поли-альфа-олефины (ПАО), базовые масла, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, и их смеси.
В настоящем изобретении термины базовое масло "Группы I", базовое масло "Группы II" и базовое масло "Группы III" означают смазывающие базовые масла категорий I, II и III согласно определению Американского Нефтяного института (API). Эти API категории определены в публикации API 1509, 15е издание, Приложение E, апрель 2002.
Подходящие базовые масла, произведенные в синтезе Фишера-Тропша, которые могут быть удобно использованы в качестве базового масла в композициях смазывающих масел настоящего изобретения, являются такими, которые описаны, например, в документах EP 0776959, EP 0668342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1029029, WO 01/18156 и WO 01/57166.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (ПАО), эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов и депарафинизированный воскообразный рафинат. Могут быть удобно использованы синтетические углеводородные базовые масла, поставляемые Группой Shell и обозначаемые "XHVI" (торговый знак).
Эффекты изобретения
(1) Получены новые, не содержащие фосфора модификаторы трения на основе молибдена.
(2) Соединения настоящего изобретения обладают пониженным коэффициентом трения, и они могут быть использованы в качестве модификаторов трения для различных типов энергосберегающих моторных смазывающих масел.
(3) Соединения настоящего изобретения являются особенно подходящими для использования в качестве модификаторов трения для топливосберегающих моторных масел, так как они не содержат фосфора.
(4) Отсутствует отравление катализаторов (удаление NOx), которые размещены в устройстве для очистки выхлопных газов автомобиля.
Примеры
Ниже настоящее изобретение описано с помощью Примеров, однако изобретение никоим образом не ограничивается этими примерами.
Пример 1
(Случай, когда все заместители R1-R5 являются изопропильными группами)
Изопропилксантогенат калия (6,38 г, 36,6 ммоль) растворяют в растворе 20 мл очищенной воды и медленно добавляют в этот раствор 20 мл метиленхлорида, 2 г (7,32 ммоль) пентахлорида молибдена, и смесь перемешивают в течение 30 минут. Органический слой экстрагируют и сушат сульфатом магния, и выделяют пентакис-изопропилксантогенат молибдена, Mo[S2COCH(CH3)2]5, с помощью колоночной хроматографии с выходом 75%.
Пример 2
В примере 2 все заместители R1-R5 являются пентильными группами.
Амилксантогенат калия (7,41 г, 36,6 ммоль) растворяют в растворе 20 мл очищенной воды и медленно добавляют в этот раствор 20 мл метиленхлорида, 2 г (7,32 ммоль) пентахлорида молибдена, и смесь перемешивают в течение 30 минут. Органический слой экстрагируют и сушат сульфатом магния, и пентакис-пентилксантогенат молибдена, Mo[S2COC5H11]5, выделяют с помощью колоночной хроматографии с выходом 68%.
Примеры 3 и 4, и Сравнительный пример 1
Как показано в таблице 2, смазывающие масла получают путем добавления, в примере 3, пентакис-изопропилксантогената молибдена, полученного в примере 1, и в примере 4, пентакис-пентилксантогената молибдена, полученного в примере 2, таким образом, чтобы получить содержание молибдена, равное 500 ч/млн в моторном масле (ди-изонониловый эфир адипиновой кислоты) (вязкость при 100°C: 3,04 мм2/с), в которое добавляют 5% диспергирующей добавки (полиалкиленполиимид алкенилянтарной кислоты, торговый знак Infineum С9266). Кроме того, в Сравнительном примере 1 используют образец такого же масла, в которое не добавляют модификатор трения настоящего изобретения.
Для этих образцов масла определяют коэффициент трения в течение 30 минут, причем оценку проводят в условиях, приведенных ниже в таблице 1, с использованием установки для испытаний SRV (установка для испытаний с возвратно-поступательным движением, типа цилиндра на диске, показанная на фигуре 2), и результаты представлены на фигуре 1. Образец для испытаний выполнен из стали 52100.
Условия испытания
| Таблица 1 | |
| Условия | Параметр |
| Нагрузка | 400 H |
| Частота | 50 Гц |
| Амплитуда | 1,5 мм |
| Температура | 100°C |
| Размер образца | 0,5 мм3 |
| Таблица 2 | |||
| Сравнительный пример 1 | Пример 3 | Пример 4 | |
| Базовое масло | Сложноэфирное масло | Сложноэфирное масло | Сложноэфирное масло |
| Присадка настоящего изобретения | Отсутствует | Соединение примера 1, 500 ч/млн | Соединение примера 2, 500 ч/млн |
| Полиалкиленполиимид алкенилянтарной кислоты (мас.%) | 5 | 5 | 5 |
Результаты приведены на фигуре 1.
При сопоставлении со Сравнительным примером 1, в котором отсутствует модификатор трения настоящего изобретения, очевидно, что для смесей Примера 3 и Примера 4 наблюдается пониженный коэффициент трения через 1 минуту после начала испытания.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показано изменение во времени коэффициента трения смазывающих масел из примеров 3 и 4 и Сравнительного примера 1.
Фигура 2 представляет собой габаритный чертеж установки для испытаний с возвратно-поступательным движением, типа цилиндра на диске.
1. Алкилксантогенат молибдена, имеющий общую формулу (1)
в которой каждый заместитель R1-R5 индивидуально представляет собой группу, выбранную из алкильных групп с линейной или разветвленной цепью, которые содержат от 1 до 30 атомов углерода.
2. Алкилксантогенат молибдена по п.1, в котором R1-R5 являются одинаковыми алкильными группами, выбранными из группы, содержащей метил, этил, пропил, бутил и пентил.
3. Применение алкилксантогената молибдена по п.1 или 2 в качестве модификатора трения.
4. Смазывающая композиция, содержащая базовое масло и алкилксантогенат молибдена по п.1 или 2.
5. Способ улучшения характеристик трения смазывающей композиции путем использования алкилксантогената молибдена по п.1 или 2.
