CS262876B1 - Částečně syntetický motorový olej - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oblasti motorových olejů. Olej sestává ze základového oleje se syntetickou a ropnou složkou a ze zuš- lechtujícícj} přísad. Základový olej obsahuje alespoň 10 7o hmot. syntetické složky tvořené poly-n-butenovým olejem a alespoň 30 7° hmot. ropné složky, tvořené olejovým rafinátem s viskozitníjj indexem minimálně 90, a obsahuje zušiechtující přísady, 1,5 až 18 7o hmot. směsi detergentů-disperzantů, 0,3 až 15 % hmot. modifikatoru viskozity nebo směs modifikátorů viskozity, nejvýše 8 7° hmot. mazivostní přísady popelného typu, nejvýše 0,01 7o hmot. protipěniVostní přísady, například typu polymetylsiloxanu nebo polyvinylsiloxanu.

Description

Vynález se týká částečně syntetického motorového oleje, sestávajícího ze základového oleje se syntetickou a ropnou složkou a ze zušlechťujících přísad.

Na moderní oleje pro mazání spalovacích motorů, zejména motorů více tepelně zatížených, je kladena řada požadavků. Oleje musí mít dostatečně velkou termooxidační stálost a alkalickou rezervu, co nejmenší obsah popela, malou odparnost a pěnivost, dostatečně velkou ochrannou schopnost proti rezivění, únosnost mazacího filmu a mazivost. Všesezonní, multigradové oleje, umožňující snadný start motoru i při nejnižších venkovních teplotách, mají mít co nejmenší viskozity za nízkých teplot a velkou stálost ve smyku a tím mají být stálé ve viskozitě po celou dobu použití.

Vyvážené požadované vlastnosti motorových olejů jsou výslednicí vhodného složení základového oleje, případně i vlast nosti jeho složek a vhodného složení zušlechťujících přísad, to je antioxidantů, antikorodantu, přísady protioděrové a mazivcdbní, detergentů-disperzantů, modifikátoru viskozity a vis kozitního indexu, depresantu a přísady protipěnivostní. Někte ré vlastnosti základového oleje, resp. jeho složek, jsou pro požadované výsledné vlastnosti motorového oleje buS zcela nezastupitelné, nebo významné, poněvadž na jejich úrovni záleží složení a obsah potřebných zušlechťujících přísad.

Ve srovnání s ropnými rafináty vynikají hydrogenované polymery směsi 1- a 2-butenů s neohraničeným podílem 1-butenu, případně 2-butenu a největším obsahem 3 % hmot. izobutylenu /poly-n-butenové oleje/ hlavně v těchto vlastnostech:

282 876

- 2 Mají vynikající termooxidační stálost. Přitom jsou tepelně stálé až do teplot kolem 300 °C, kdy dochází k jejich rozkladu, ale v důsledku jejich rozkladu na monomery nezanechávají na horkých plochách koksovité úsady. pro svůj alkanický charakter jsou velmi vnímavé k inhibitorům oxidace a jejich stálost vůči oxidaci při vyšších teplotách nebo při vystavení ultrafialovému světlu se proto může dále výrazně zvýšit i poměrně malým přídavkem inhibitoru oxidace. Izoalkanický charakter je příčinou jejich relativně nízkých přirozených bodů tuhnutí a ani za velmi nízkých teplot nedochází k jejich zákalu, poněvadž neobsahují tuhé parafiny. Reologické vlastnosti poly-n-butenových olejů s nízkými body tuhnutí jsou relativně dobré a jejich viskozity za nízkých teplot jsou podobné nebo i lepší než viskozity hlouběji odparafinovaných ropných rafinátů se stejnými viskozitami změřenými za vyšších teplot, 40 případně 100 °G.

poněvadž mají nenewtonovský charakter, mění se jejioh viskozita nejen s teplotou a tlakem, ale i se smykovým napětím a po této stránce jsou s nimi srovnatelné jen ropné oleje s obsahem polymerních modifikátorů viskozity. Proto motorové oleje připravené ze základových olejů obsahujících vétší podíl poly-n-butenového oleje jsou vždy oleji multigradového typu. V důsledku své malé střední molekulové hmotnosti jsou poly-n-buteny prakticky stálé ve smyku a proto motorové oleje z nich připravené jsou velmi stálé ve viskozitě.

Předností poly-n-butenových olejů je i jejich velmi dobrá vnímavost k většině zušlechťujících přísad, s výjimkou přísad velmi polárních, malá pěnivost, malá odparnost až do teplot jejich rozkladu, dobrá deemulgační schopnost, nekorozivnost, bezbarvost a barevná stálost, netoxičnost, mísitelnost s jinými· druhy olejů, ropnými i málo polárními oleji syntetickými $ mají nejvýše jen slabý zápach a jsou biologicky odbouratelné.

Všechny uvedené vlastnosti poly-n-butenových olejů jsou pro docílení žádoucích užitných vlastností motorových olejů významné a proto jejich použití jako složek základových olejů ve směsi s ropnými rafináty jo prospěšné.

- 3 282 878

Ve světě se dnes polybutenové oleje jako zahušťovací složky, namísto těžké ropné olejové složky, ve směsi s ropnými rafinóty olejových destilátů při přípravě základových olejů k výrobě mazacích olejů používají. Tyto polybutenové oleje jsou však polymery bučí jen izobutylenu/nebo jeho směsí s n-buteny, s výrazně převažujícím podílem izobutylenu, například asi 75 % hmot. izobutylenu a asi 25 % hmot. n-butenů.

Uvedené problémy řeší částečně syntetický motorový olej, sestávající ze základového oleje se syntetickou a ropnou složkou a ze zušlechťujících přísad. Jeho podstata spočívá v tom, že základový olej obsahuje alespoň 10 % hmot. syntetické složky, tvořené poly-n-butenovým olejem s MW 500 až 850, s polydispersitou 1,15 až 1,55, s viskozitou 5 až 25 mm²/s při 100 °C, s VI alespoň 40 a s bodem tuhnutí nejvýše -15 °C a alespoň 50 % hmot. ropné složky, tvořené ropným olejovým rafinátem s viskozitou 4,5 až 15 mm²/s při 100 °C, s VI alespoň 90, s bodem tuhnutí nej výše -8 °C, s bodem vzplanutí alespoň 170 °C a zušlechťující přísady jsou tvořeny 0,5 až 5 % hmot. antioxidantem typu alkyl, nebo alkylaryl, nebo diarylditiofosfátu zinečnatého, 1,5 až 18 <*· hmot. směsi detergentů-disperzantů, obsahující alkylarylsulfonát vápenatý a/nebo hořečnatý s TBN až 400 mg KOH/g, alkylfenolát vé penatý a/nebo hořečnatý s TBN až 500 mg KOH/g, alkylsalicylát vápenatý a/nebo hořečnatý s TBN až 180 mg KOH/g, sukcinimid, bissukcinimid, Mannichův produkt, ester alkenylmaleinanhydridu a pentaerytritolu, 0,5 až 15 % hmot. modifikátor viskozity nebo směs modifikátorů viskozity, tvořených polymetakrylátem, například disperzního typu, plnící funkci depresantu, kopolymér etylenu a propylenu, kopolymér styrenu a dienů, nejvýše 8 % hmot. mazivostní přísady, popelného typu, například grafit, fluorografit, molybdendisulfid, organické sloučeniny molybdenu, triboritan draselný nebo bezpopelného typu, například vyšší alkoholy něho mastné kyseliny s obsahem uhlíků minimálně 10 nebo jejich esterů, obsahující případně dusík ve formě aminů a amidů. Déle může obsahovat nejvýše 1 % hmot. antioxidantem typu alkyifenolu a nejvýše 0,01 % hmot. protipěnivostní přísady, například typu polymetylsiloxanu nebo polyvinylsiloxanu.

262 876

- 4 Základní výhoda oleje podle vynálezu spočívá v jeho vynikajících užitných vlastnostech.

Olej podle vynálezu je dále blíže popsán v několika příkla dech provedení.

Příklad 1

Byl připraven automobilový motorový olej složený z 96,89 % hmot. základového oleje a 5,10? % hmot. zušlechťujících přísad. Základový olej se skládal z 55,29 % hmot. vysokotlakého hydrogenátu s viskozitou 7,2 mm²/s při 100 °C, viskozitním indexem 95, s bodem vzplanutí /OK/ 252 °G a s bodem tuhnutí -12 °G a ^z 45,61 % hmot. 65% destilačniho zbytku hydrogenovaného pčLymeru směsi n-butenů s viskozitou /mm^/s/ 24»89 při 100 °C, VI 45, dynamickou viskozitou /Brookfield/_58 000 mPa.s při 0 °C, s bodem vzplanutí /OK/ 254 °C, s bodem tuhnutí -18 °C, s karbonizačním zbytkem /CCT/ 0,005 % hmot. a s odparností /Noack/ 2,9 % hmot. při 200 °C.

Složení a. obsah zušlechťujících přísad ve výsledném oleji bylo následující; dialkylditiofosfát zinečnatý s alkyly 1C4 a iCg 0,7 * hmot., směsná detergentně-disperzní přísada složená z 58,7 % hmot. bazického alkylarylsulfonátu vápenatého s TBN 500 mgKOH/g, 15 % hmot. alkylfenolátu vápenatého s TBN 250 mg KOH/g a z 46,5 % hmot. bissukcinimidu 2,5 % hmot., depresant polymetakrylátového typu 0,1 % hmot., silikonový olej 0,002 % hmot.

Připravený motorový olej měl tyto vlastnosti:

Kinematická vizkozita /mm^/^s/ při 100 °C 12,08

Viskozitní index 80

Dynamická viskozita /mPa.s/ v Cold Cranking

Simulátoru při -18 °C 10 000

Bod vzplanutí /OK/, °G 254

Bod tuhnutí, °C _v -50

Pěnivost a stálost pěny podle ASTM, ml při 24 °C 0/0 °C 10/0 °C po 95 °C 0/0

5,0

TBN, mgKOH/g

-/262 876

Karbonizační zbytek /CCT/, % hmot. 0,48

Oxidační zkouška /180 °C/16h/5 1 vzduchu/h/Cu katalyzátor/

- viskozita /mm^/s/ při 50 °C 76,81

- CCT, % hmot. 0,62

- vzrůst viskozity při 50 °C, % 2,59

- přírůstek CCT, % hmot. 0,09

Zkouška tepelné stálosti /200 °C/24h/l5 1 vzduchu/h/Fe₂O3 katalyzátor/

- CCT, % hmot, o,5^x

Stálost ve smyku v Boschově injektoru po 30 cyklech

- pokles viskozity o % 1,2

Při motorové zkoušce petter wl dosáhl olej celkem 28,7 bodů a celkového opotřebení ložiska 9 mg, při motorové zkoušce Petter AVI dosáhl olej celkem 91,2 bodů a 8,3 bodů v 1. pístní drážce.

Z výsledků motorových zkoušek lze odvodit, že jde o olej vyhovující s velkou rezervou specifikaci DEF 2101D a spadající do horní poloviny výkonových tříd API SD/CB. Z hodnot viskozit a stálosti ve smyku vyplývá, že jde o multigradový olej SAE 20W30 stálý ve viskozitě.

Příklad 2

Byl připraven automobilový motorový olej složený z 81,497 % hmot. základového oleje a 18,503 % hmot. zušlechťujících přísad. Základový olej se skládal z 83,5 % hmot. vysokotlakého hydrogenátu s viskozitou 6,2 mm^/s při 100 °C, s VI 105, bodem vzplanutí /OK/ 222 °C, bodem tuhnutí -14 °C a z 16,5 % hmot. 65%> destilačního zbytku hydrogenovaného polymeru směsi n-butenů jako v příkladu 1. Složení a obsah zušlechťujících přísad byl následující: dialkylditiofosfát zinečnatý s n-alkyly Cg 0,9 % hmot., dialkylditiofosfát zinečnatý s n-alkyly C4 a Cg /Oloa 267/ 0,5 % hmot., ropný alkylarylsulfonát vápenatý s TBN 10 mgKOH/g 3,5 hmot., alkylfenolsulfid vápenatý s TBN 250 mgKOH/g 1,5 í hmot., alkylsalicylát vápenatý s TBN 160 mgKOH/g /AC 60C/ 3,5 & hmot., biesukcinimid 5,2 % hmot., kopolymer styren-izoprenu 0,4 % hmot·, disperzní polymetakrylát 3,0 % hmot., silikonový olej 0,003 % hmot

- 6 Připravený olej měl tyto jakostní parametry:

2S2 878

Kinematická viskozita /mm^/s/ při 100 °G 15,15

Dynamická viskozita /CCS/, mPa.s při -18 °C 8 100

Viskozitní index 133

Bod vzplanutí /OK/, °G 225

Bod tuhnutí, °C -38

Odparnost /Noack/, % hmot., 11,8

TBN, mgKDH/g 11,0

Pěnivost /stálost pěny podle ASTM, ml při 24 °G 0/0 °C 80/0 °G po 93 °G 0/0

Karbonizační zbytek, % hmot. 1,67

Popel sulfátový, % hmot. 1,61

Stálost ve smyku v Boschově injektoru po 30 cyklech - pokles viskozity o % 5,7

Při motorové zkoušce petter wi dosáhl olej celkem 29,5 bo dů a celkového opotřebení ložiska 14 mg. Pri motorové zkoušce Petter a VB dosáhl olej celkem 86,4 bodů, z tho 4,8 bodů v 1.

pístní drážce.

Z výsledků motorových zkoušek lze odvodit, že olej spadá do výkonových tříd API SE/CD. Z hodnot viskozit a stálosti ve smyku vyplývá, že jde o multigradový olej visKozitních tříd SAE 2OW4O, stálý ve smyku.

Claims (3)

1. PŘEDMŽT VYNÁLEZU

   262 876

   1. Částečně syntetický motorový olejj sestávající ze základového oleje se syntetickou a ropnou složkou a ze zušlechťujících přísad/vyznačený tím, že základový olej obsahuje alespoň 10 % hmot. syntetické složky, tvořené poly-n-butenovým olejem s W 300 až 850, s polydisperzitou 1,15 až 1,35, s viskozitou 5 až 25 mm²/a při 100 °C, β VI alespoň 40 a s bodem tuhnutí nejvýše -15 °C a alespoň 30 % hmot. ropné složky, tvořené ropným olejovým rafinátem s viskozitou 4,5 až 13 mm^?/s při 100 °G, s VI alespoň 90, s bodem tuhnutí nejvýše -8 °C, s bodem vzplanutí alespoň 170 °C a zušlechťující přísady jsou tvořeny 0,5 až 3 « hmot. antioxidantem typu alkyl-, nebo aikylaryl-, nebo diarylditiofosfátu zinečnatého, 1,5 až 18 % hmot. smési detergentů-disperzantů, obsahující alkylarylsulfonát vápenatý a/nebo hořečnatý s TBN až 400 mg KOH/g, alkylfenolát vápenatý a/nebo hořečnatý β TBN až 300 mg KOH/g, alkylsalicylát vápenatý a/nebo hořečnatý s TBN až 180 mg KOH/g, sukcinimid, bissukcinimid, Mannichův produkt, ester alkenylmaleinanhydridu a pentaerytritolu, 0,3 až 15 * hmot. modifikátoru viskozity nebo směs modifikátorů viskozity, tvořených polymetakrylátem, například disperzního typu, plnící funkci depresantu, kopolymer etylénu a propylénu, kopolymer styrenu a dienů, nejvýše 8 # hmot. mazivostni přísady, popelného typu, například grafit, fluorografit, molybdendisulfid, organické sloučeniny molybdenu, triboritan draselný nebo bezpopelného tyou, například vyšší alkoholy nebo mastné kyseliny s obsahem uhlíků minimálně 10 nebo jejich estery, obsahující případně dusík ve formě aminů a amidů.
2. 2. Částečně syntetický motorový olej podle bodu 1/vyznačený tím, ,že obsahuje nejvýše 1 % hmot. antioxidantu tyou alkylfenolu.
3. 3. Částečně syntetický motorový olej podle bodů 1 a ?, vyznačený tím, že obsahuje nejvýše 0,01 % hmot. protipěnivostní přísady, například typu polymetylsiloxanu nebo polyvinylsiloxanu.