Композиционные смазочные масла, содержащие высокоэффективные базовые масла, полученные из парафиновых углеводородов

Композиционные смазочные масла, содержащие высокоэффективные базовые масла, полученные из парафиновых углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиционным смазочным маслам, обладающим сочетанием превосходных низкотемпературных эксплуатационных свойств и способности к биологическому разложению.

Предпосылки создания изобретения

Высокоэффективные композиционные смазочные материалы в большей степени зависят от рабочих характеристик составляющих базовых масел (или базовых компонентов), используемых при смешивании таких продуктов. Одной из традиционных проблем, касающихся эксплуатационных свойств смазочных масел, является достижение удобного баланса как низкотемпературных, так и высокотемпературных свойств. Например, для современных всесезонных моторных масел требуются хорошие эксплуатационные качества как при низкой температуре (для запуска непрогретого мотора и способности масла к перекачиванию), так и при высокой температуре (сохранение вязкости, сопротивление окислению и термодеструкции). Тенденцией в отношении моторных масел класса SAE "0W", например, от которых требуются превосходные свойства текучести при низкой температуре, является повышение спроса на смазочные материалы с улучшенным сочетанием низкотемпературных и высокотемпературных эксплуатационных свойств.

В самом деле, зависимость вязкость-температура масла является одним из критических параметров, которые следует рассматривать при выборе смазочного материала для конкретного применения. Например, требования по вязкости для классификации всесезонных моторных масел описываются в системе SAE вязкостной классификации моторных масел SAE J300. Указанные стандарты применимы как к моторным маслам для легковых автомобилей (РСЕО), так и к товарным моторным маслам (СЕО). Вязкость при высокой температуре (100°С) измеряют согласно ASTM D445, "Метод испытания на кинематическую вязкость прозрачных и мутных жидкостей", и результаты приводятся в сантистоксах (сСт). Вязкость HTHS или вязкость при высоком усилии сдвига (10⁶ с^-1) и при высокой температуре (150°С) измеряют согласно ASTM D4683, "Метод испытания для измерения вязкости при высокой температуре и высокой скорости сдвига с помощью модели конического подшипника", и результаты приводятся в сантипуазах (сП). Требования к вязкости (W) при низкой температуре определяются ASTM D5293, "Метод испытания для измерения кажущейся вязкости моторных масел при низкой температуре с использованием имитации проворачивания коленчатого вала непрогретого двигателя" (CCS), и результаты приводятся в сантипуазах (сП). Другое требование по вязкости при низкой температуре с имитацией условий прокачивания при низкой температуре определяется с помощью MVR (минироторный вискозиметр), ASTM D4684, "Метод определения предела текучести и кажущейся вязкости моторных масел при низкой температуре", и предел текучести выражают в паскалях (Па), а вязкость приводится в сантипуазах (сП). Кроме того, прилагаются требования к всесезонным маслам по способности к прокачиванию при низкой температуре при определении с помощью MVR. Следует отметить, что вязкость по CCS (измеряемая при высокой энергии с высоким усилием сдвига) и вязкость по MVR (измеряемая при низкой энергии с малым усилием сдвига) являются различными низкотемпературными физическими свойствами смазочных базовых масел, и каждый метод измеряет различные характеристики "низкозастываемости" смазок. Композиционные моторные масла для легковых автомобилей одновременно должны удовлетворять обоим низкотемпературным критическим параметрам по вязкости по CCS и по вязкости, определяемой с помощью MRV. В табл.1 (ниже) приводятся высоко- и низкотемпературные требования для известных классов SAE моторных масел.

Таблица 1
Технические требования по вязкости для моторных масел (SAE J300)
	Вязкость при низкой температуре	Вязкость при высокой температуре
Класс по SAE	Вязкость по ССS (сП)	Вязкость MRV (cП)	Кинематическая вязк. 100° С(сСт)	Вязкость HTHS (сП)
			Мин.	Макс.
0 W	3250 при-30°C	60000 при -40°С	3,8
5 W	3500 при-25°С	60000 при -35°С	3,8
10 W	3500 при-20°С	60000 при -30°С	4,1
15 W	3500 при-15°С	60000 при -25°С	5,6
20 W	4500 при-10°С	60000 при -20°С	5,6
25 W	6000 при-5°С	60000 при -15°С	9,3
20			5,6	<9,3	2,6 мин
30			9,3	<12,5	2,9 мин
40			12,5	<16,3	2,9 мин
(РСЕО)
40			12,5	<16,3	3,7 мин
(СЕО)
50			16,3	<21,9	3,7 мин
60			21,9	<26,1	3,7 мин
Вязкостные классы по SAE J300, а также более высокие или более низкие, чем по SAE J300, охватываются данным описанием.

Подобным образом SAE J300c описывает вязкостную классификацию смазочных материалов для мостов и трансмиссий ручного управления. Измерения вязкости при высокой температуре (100°С) проводят согласно ASTM D445. Величины вязкости при низкой температуре определяют согласно ASTM D2983, "Метод испытания на кажущуюся вязкость при низкой температуре с использованием вискозиметра Брукфилда", и полученные результаты приводят в санитпуазах (сП). В табл.2 сведены высоко - и низкотемпературные требования для оценки смазочных материалов для мостов и трансмиссий ручного управления.

Таблица 2
Технические требования к смазочным материалам для мостов и трансмиссий ручного управления
Вязкостный класс по SAE	Максимальная температура для вязкости 150,000 сП (°C)	Кинематическая вязкость при 100°С (сСт)
		Мин.	Макс.
70W	-55	-
75W	-40	4,1
80W	-26	7,0
85W	-12	11,0
90	-	13,5	24,0
140	-	24,0	41,0
250	-

Кроме зависимости вязкости от температуры от моторных масел, конечно, требуются другие свойства, в том числе, но не только, стойкость к окислению при высоких температурах, встречающихся в моторе, стойкость к гидролизу в присутствии воды, образующейся в качестве продукта сгорания (которая может проникнуть в циркуляционную систему смазки в результате прорыва газов в кольце), и, так как готовое масло является сочетанием базового компонента и присадок, указанные свойства должны быть присущи всем компонентам масла, с тем, чтобы конечные готовые смазочные материалы обладали нужным балансом свойств на протяжении периода их нормальной эксплуатации.

Высокоэффективные смазочные материалы с нужным интервалом низкотемпературных и высокотемпературных эксплуатационных свойств можно получить, составляя композицию с синтетическими базовыми маслами, включая полиальфаолефины (РАО). Синтетические базовые масла, такие как РАО, весьма выгодны при составлении высокоэффективных смазочных материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами при низкой температуре и высокой температуре. В частности, особенно РАО обнаруживают превосходные эксплуатационные качества при низкой температуре из-за своего химического строения и состава, где отсутствуют компоненты парафиновых углеводородов. Однако, одной из проблем жидкостей РАО является то, что они, как правило, устойчивы к биологическому разложению из-за своего химического строения. В случае выброса смазочные масла, в том числе, моторные масла и трансмиссионные масла, могут сохраняться достаточно долго и разрушать естественное состояние окружающей среды. Высокие скорости биологического разложения необходимы в случае такого выброса смазочного материала в окружающую среду.

Готовые смазочные материалы также могут включать высококачественные гидрированные (hydroprocessed) базовые масла. Однако, гидрированные базовые масла традиционно демонстрируют низкотемпературные свойства и эксплуатационные качества хуже, чем у синтетических масел, таких как РАО. Соответственно, смазочные продукты, в состав которых входят гидрированные базовые масла, имеют проблему в отношении достижения эксплуатационных качеств при низкой температуре как у смазочных продуктов с базовыми маслами РАО. С другой стороны, некоторые гидрированные масла демонстрируют хорошую способность к биологическому разложению, особенно, по сравнению с такой способностью синтетических базовых масел, подобных РАО.

В WO 97/21788 описываются способные к биологическому разложению гидрированные базовые масла с температурами застывания от -15°С до -24°С, с 6,0-7,5 метильными ответвлениями на 100 атомов углерода для углеводородной фракции с температурой кипения свыше 700°F (371,1°С), и с 6,8-7,8 метильными ответвлениями на 100 атомов углерода для типичного базового масла 100N.

В патенте США №5366658 описываются способные к биологическому разложению базовые масла для смазочных материалов и функциональных жидкостей, содержащие полиметилалканы с концевыми метильными группами и метиленовыми и этилиденовыми группами. Из-за высокой специфичности схем синтеза, используемых при получении таких полимерных жидкостей, строение полиметилалканов сильно ограничивается ответвлениями вдоль главной цепи углеводродного полимера исключительно одними метильными группами (C₁). Такой тип структуры отличается от строения, которое имеют жидкости на основе парафиновых изомеризатов, в которых ответвляющиеся группы вдоль длинной главной углеводородной цепи включают не только метильные (C₁), но также этильные (С₂), пропильные (С₃), бутильные (С₄) и, возможно, более длинные углеводородные группы. Такие смеси ответвляющихся групп с цепями разной длины/размера придают рабочие характеристики длинноцепным углеводородам, отличающиеся от рабочих характеристик, которые придают только метильные ответвления групп (C₁).

В патенте США №5595966 и в ЕР 0468109А1 описываются способные к значительному биологическому разложению гидрированные полиальфаолефиновые (РАО) жидкости, демонстрирующие биологическое разложение от 20% до по меньшей мере 40% при испытании по СЕС L-33-T-82. В ЕР 0558835А1 описываются способные к значительному биологическому разложению негидрированные РАО жидкости, демонстрирующие биологическое разложение от 20% до по меньшей мере 50% при испытании по СЕС L-33-T-82. РАО в указанных ссылках имеют химическую структуру, включающую короткой или умеренной длины главную углеводородную цепь только с несколькими присоединенными длинноцепными боковыми группами.

Как правило, готовый смазочный материал содержит несколько смазывающих компонентов, базовое(ые) масло(а) и функциональную(ые) присадку(и), для того, чтобы, например, достичь нужных рабочих параметров. Разработка сбалансированного состава смазочного материала включает существенно больше работы, чем случайное использование функциональной(ых) присадки(присадок) в сочетании с базовым(и) маслом(ами). Довольно часто при сочетаниях таких материалов с некоторыми базовыми маслами функциональные трудности могут появиться при фактических условиях работы, и могут стать очевидными непредсказуемые антагонистические или синергичные эффекты. Таким образом, получение подходящих составов требует интенсивных испытаний и экспериментов. Подобным образом, едва различимые особенности химического состава базового масла могут существенно повлиять на работу базового масла в композиционном смазочном материале. Поэтому технология подбора базовых масел с помощью аддитивной технологии не является рутинным занятием.

Теперь обнаружено, что некоторые базовые компоненты настоящего изобретения на основе парафиновых изомеризатов демонстрируют необычно хорошие свойства при низкой и высокой температурах, которые допускают необычно широкую маневренность в составе по сравнению с традиционными гидрированными базовыми маслами. Например, такие смазочные масла типа композиционных парафиновых изомеризатов могут удовлетворять исключительно жестким требованиям по вязкости по "0W" SAE, в частности, моторные масла до класса по 0W-40 SAE, в то время как типичные гидрированные масла с составами, выходящими за рамки определенного интервала, не могут достичь такого широкого перекрестного класса (crossgrade). Достижение перекрестных классов по "0W-XX" SAE (например, XX = 20, 30, 40, 50, 60) особенно полезно, поскольку известно, что смазочные материалы такого состава имеют улучшенные параметры по экономии топлива по сравнению с вязкостными классами 5W-XX и более высоким "W". Приспособляемость таких составов как к низкой, так и к высокой температуре типична для высокосортных синтетических РАО базовых компонентов. Кроме того, базовые масла данного изобретения на основе парафиновых изомеризатов неожиданно демонстрируют очень хорошую способность к биологическому разложению, особенно, по сравнению с базовыми маслами на основе РАО.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно настоящему изобретению, обнаружено, что некоторые базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов с неожиданно хорошей способностью к биологическому разложению и вязкостными характеристиками можно соединить с другими подходящими компонентами смазочных масел и получить композиционные способные к биологическому разложению всесезонные смазочные масла. Рабочие характеристики таких композиционных смазочных продуктов являются неожиданными, причем способность к биологическому разложению, как правило, ожидаемая от гидрированных смазочных материалов (но не от масел типа РАО), объединяется с широким температурным рабочим интервалом, как правило, ожидаемым от смазочных материалов типа РАО (но не от обычных гидрированных масел).

Композиционные смазочные материалы настоящего изобретения содержат углеводородные базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов, в которых степень разветвления, измеренная как процентное содержание метильных водородов (BI), и близость разветвлений, измеренная как процентное содержание повторяющихся метиленовых углеродов, представляющих собой четыре или более углеродов, отщепленных от концевой группы или ответвления (СН₂>4), таковы:

(a) ВI-0,5(СН₂>4)>15 и

(b) BI + 0,85(СН₂>4)<45,

когда измеряются в углеводородном базовом компоненте в целом. Предпочтительно, базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов, используемые в смазочных маслах настоящего изобретения, имеют способность к биологическому разложению по меньшей мере 50% при испытании по OECD 301В. Кроме того, указанные базовые компоненты имеют температуры застывания примерно -25°С или ниже.

Композиционные смазочные масла, содержащие такие парафиновые базовые компоненты, также характеризуются, неожиданно, хорошей вязкостью при низкой температуре и высокой температуре - вязкостью по CCS при -15°С не более чем примерно 3500 сП, и кинематической вязкостью при 100°С примерно 5 сСт или более.

Нужные всесезонные масла, полученные с использованием таких базовых компонентов, могут включать классы 0W-, 5W-, 10W- и 15W-XX (XX=20-60), а конкретнее, например, 0W-30, 0W-40 и 0W50 по SAE.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 сравниваются вязкостные свойства по CCS при низкой температуре основных жидких углеводородных базовых компонентов (например, FTWI или парафиновых изомеризатов Фишера-Тропша) настоящего изобретения и типичных гидрированных базовых компонентов смазочных материалов.

Фигура 2 иллюстрирует параметры BI (индекс разветвления) и СН₂>4 (близость разветвлений, определенная в процентах), как указано в формулах (а) и (b), композиций базовых компонентов на основе парафиновых изомеризатов, описываемых в данном описании.

На фигуре 3 сравниваются динамические вязкости (DV при -40°С), измеренные методом CCS, ASTM D5392, и кинематические вязкости (KV при 100°С) различных углеводородных жидкостей, включая, например, обычные гидрокрекинговые исходные материалы, обозначенные HDC, и базовых компонентов FTWI настоящего изобретения. Сплошная линия FTWI представляет характеристику вязкости базовых компонентов данного изобретения. Пунктирная линия (параллельная линии FTWI) представляет границу между динамической вязкостью масел на основе HDC и масел на основе FTWI.

Фигура 4 иллюстрирует вязкость при низкой температуре (по MRV и по CCS) и индекс вязкости (VI) типичного ряда базовых компонентов, используемых в настоящем изобретении. В данном случае подобрана пара базовых компонентов с вязкостью 6 сСт при 100°С, но отличающихся один от другого по температурам застывания.

Подробное описание изобретения

Описываемые в данном описании конкретные базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов охватывают широкий ряд базовых компонентов, которые можно использовать в композициях смазочных материалов. К удивлению, для композиций с базовыми компонентами на основе парафиновых изомеризатов, как описывается здесь, как правило, не предсказывается пригодность в качестве компонентов смазочных материалов в композиционных смазочных материалах данного изобретения. Скорее при идентификации подходящих базовых компонентов на основе парафиновых изомеризатов, которые можно использовать в описываемых здесь композиционных смазочных материалах, необходимо также рассматривать дополнительные ограничения рабочих параметров (например, таких рабочих свойств базовых компонентов, как температура застывания, вязкость по MRV, предел текучести по MRV и индекс вязкости).

Кроме того, пригодность базовых компонентов на основе парафиновых изомеризатов, описываемых здесь, также может ограничиваться взаимодействием таких базовых компонентов с другими компонентами смазочного материала (например, с одной или несколькими присадками и, необязательно, другими базовыми компонентами), и также может ограничиваться характеристиками готовой составленной композиции смазочного материала. Такими ограничениями по свойствам могут являться, например, один или несколько из следующих параметров: вязкость по CCS, вязкость по MRV, предел текучести по MRV.

Композиционные смазочные масла настоящего изобретения содержат один или несколько базовых компонентов на основе парафиновых изомеризатов в сочетании с другими смазочными компонентами. К таким композиционным маслам относятся многие функциональные жидкости, в том числе, без ограничений, моторные масла, трансмиссионные масла и индустриальные масла. Настоящее изобретение будет описываться с обращением, в первую очередь, к моторным маслам, представляющим первоочередную полезность изобретения, но оно также применимо к другим классам масел, указанным выше.

Композиционные смазочные масла настоящего изобретения могут удовлетворять низкотемпературному классу "0W", причем подразумевается, что вязкость по методу проворачивания коленчатого вала непрогретого двигателя (ASTM D5293) не превышает 3250 сП максимум при -30°С. Такие масла класса 0W обязательно имеют очень низкую вязкость при низких температурах для того, чтобы удовлетворить максимальные требования по текучести при низких температурах. Поскольку базовые масла с низкой вязкостью, необходимой для удовлетворения этой части технических требований, имеют низкую вязкость при температуре 100°С, используемой для установления вязкостного класса при высокой температуре, а также фактических рабочих температурах моторов, масло перекрестного класса 0W очень трудно получить. Однако, посредством комбинирования компонентов настоящего изобретения обнаружена возможность получения масел, соответствующих требованию 0W. Таким образом, низкотемпературные масла настоящего изобретения являются маслами класса 0W, такими как 0W-20, 0W-30 и 0W-40.

Преимуществ настоящего изобретения также можно добиться в других маслах со значительными требованиями к работе при низкой температуре, например, маслах 5W и 10W с высокотемпературным классом 20 или 30 или выше. Полезность парафиновых изомеризатов, описываемых в данном описании, повышается, так как становится шире интервал перекрестного класса (т.е., разница между требованиями в отношении низких и высоких температур).

Хотя они определены с помощью оценки низкотемпературных свойств, например, как 0W или W, масла, согласно настоящему изобретению, весьма удовлетворительны в условиях работы при высоких температурах. При коммерческом применении вязкостные характеристики из таких низкотемпературных оценок переходят в улучшенную экономию топлива при фактической работе. Таким образом, кроме обеспечения готовности к запуску и улучшенной смазки при запуске, масла, согласно настоящему изобретению приводят к лучшему расходу топлива при пробеге и экономии.

Основной базовый компонент

Основные базовые компоненты настоящего изобретения содержат парафиновые углеводородные компоненты, в которых степень разветвления, измеренная как процентное содержание метильных водородов (BI), и близость разветвлений, измеренная как процентное содержание повторяющихся метиленовых углеродов, представляющих собой четыре или более углеродов, отщепленных из концевой группы или ответвления (СН₂>4), таковы:

(a) ВI-0,5(СН₂>4)>15 и

(b) BI+0,85(СН₂>4)<45,

когда измеряются в углеводородном базовом компоненте в целом.

Углеводородные жидкости настоящего изобретения могут иметь BI более 25,4 и близость разветвлений (СН₂>4) менее 22,2, хотя подразумевается, что любая композиция, удовлетворяющая требованиям формул (а) и (b), входит в объем настоящего изобретения. Измерение характеристик разветвления жидких углеводородов согласно настоящему изобретению, осуществляется путем анализа метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и описывается подробнее ниже.

В одном из предпочтительных вариантов воплощения изобретения базовый компонент, образующий основной компонент смазочных масел настоящего изобретения, содержит новую углеводородную композицию, описанную в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявки под регистрационным №09/170683, соответствующей международной публикации № WO 99/20720, включенной в данное описание в качестве ссылки. В предпочтительном варианте углеводородную композицию получают путем изомеризации парафинов по Фишеру-Тропшу. Соответственно, базовые компоненты можно назвать здесь базовыми компонентами на основе парафиновых изомеризатов, но нет необходимости ограничиваться такими базовыми компонентами, так как можно использовать любой базовый компонент, удовлетворяющий композициям, определяемым уравнениями (а) и (b). Например, хотя предпочтительно получать жидкие углеводородные базовые компоненты, используемые в настоящем изобретении, из сырья, произведенного по Фишеру-Тропшу, другие материалы, содержащие парафиновые углеводороды, такие как обычные парафиновые рафинаты смазок, сырые парафины, обезжиренные сырые парафины, парафиновые отеки и дистиллаты гидрокрекинга смазок, можно использовать для получения основных углеводородных базовых компонентов, описываемых в настоящем изобретении.

Способ получения базовых компонентов смазочных масел настоящего изобретения можно охарактеризовать как способ гидрообеспарафинивания. Способ гидрообеспарафинивания можно осуществлять в сочетании с катализаторами или с одним катализатором. Температура конверсии может колебаться от примерно 200°С до примерно 500°С при давлениях в интервале от около 500 до около 20000 кПа. Данный способ осуществляют в присутствии водорода, и парциальное давление водорода будет, как правило, составлять от 600 до 6000 кПа. Отношение водорода к углеводородному сырью (скорость циркуляции водорода) будет, как правило, составлять от 10 до 3500 нл.л^-1 (56-19660 фт³/бр), и объемная скорость сырья будет, как правило, составлять от 0,1 до 20 LHSV (от ~0,078 до 15,6 кг/л/час), предпочтительно - 0,1-10 LHSV (~0,078-7,8 кг/л/час).

Катализаторами конверсии углеводородов, полезными при конверсии описываемого здесь парафинового сырья для получения углеводородных компонентов настоящего изобретения, являются катализаторы на основе цеолитов, такие как ZSM-5, ZSM-11, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-12, ZSM-38, ZSM-48, оффретит, ферриерит, цеолит-бета, цеолит-тета, цеолит-альфа, описываемые в патенте США №4906350. Указанные катализаторы полезны в сочетании с металлами группы VIII, в частности, палладием или платиной. Металлы группы VIII можно включать в цеолитные катализаторы обычными методами, таким как ионный обмен.

В одном из предпочтительных вариантов воплощения изобретения конверсию парафинового сырья можно проводить с сочетанием Pt/цеолит-бета и Pt/ZSM-23 в присутствии водорода. В другом варианте способ получения базовых компонентов смазочных масел включает гидроизомеризацию и обеспарафинивание с одним катализатором, таким как Pt/ZSM-35. В любом случае можно получить уникальные продукты настоящего изобретения.

Полученные жидкие углеводородные базовые компоненты обычно характеризуют температурой застывания, одним или несколькими ключевыми физическими свойствами, описываемыми в данном описании. Температуру застывания можно измерить согласно ASTM, метод D97, "Метод измерения температуры застывания нефтепродуктов", и приводят ее в °С. Однако, предпочтительным методом измерения температуры застывания является автоматизированный метод ASTM D5950, "Метод измерения температуры застывания нефтепродуктов (автоматизированный метод с наклоном)", где температуры застывания приводят в °С.

Жидкие углеводородные базовые компоненты настоящего изобретения могут содержать в очень низкой концентрации типичные загрязнения, обнаруживаемые в базовых компонентах смазочных масел, в зависимости от природы сырья, используемого для получения жидких углеводородов. Как правило, жидкие углеводородные композиции настоящего изобретения содержат менее 0,1 мас. % ароматических углеводородов, менее 20 мас.ч/млн азотсодержащих соединений, менее 20 мас.ч/млн серусодержащих соединений и низкий уровень нафтеновых углеводородов, т.е., циклопарафинов. Уровни концентрации соединений как серы, так и азота в указанных углеводородных композициях, полученных из парафинов Фишера-Tpoпша, предпочтительно, ниже 10 ч/млн каждого, и предпочтительнее - ниже 1 ч/млн каждого. Таким образом, предпочтительно получать жидкие углеводородные базовые компоненты настоящего изобретения из материалов, полученных по Фишеру-Тропшу, для того, чтобы получить очень низкий уровень загрязнения в жидких продуктах.

В среднем, основные жидкие углеводородные композиции настоящего изобретения являются парафиновыми углеводородными компонентами с менее чем 10 гексильными или более длинными ответвлениями на 100 атомов углерода. Стадия гидрообеспарафинивания, используемая для получения жидких углеводородов настоящего изобретения, приводит к значительным уровням изомеризации длинноцепных парафинов в парафиновом сырье, что приводит к парафиновым углеводородным компонентам со многими ответвлениями, как описывают формулы (а) и (b).

Как указывалось выше, основные углеводородные базовые компоненты настоящего изобретения составляют главный компонент композиционных смазочных масел настоящего изобретения и могут использоваться в сочетании с другими базовыми компонентами смазочных масел, такими как, например, минеральные масла, полиальфаолефины, сложные эфиры, полиалкилены, алкилированные ароматические соединения, продукты гидрокрекинга и очищенные растворителями базовые компоненты.

Основные базовые компоненты смазочных масел настоящего изобретения содержат, главным образом, изомеризованные парафиновые компоненты с номинальными температурами кипения 370°С или выше и являются необычными в том отношении, что они, неожиданно, обнаруживают уникальное сочетание как высоких индексов вязкости, так и исключительно низких температур застывания. Вообще, в технике известно, что указанные две характеристики находятся в прямом соотношении, т.е., снижение температуры застывания углеводородной жидкости приводит к снижению индекса вязкости, и поэтому совершенно необычно получить как исключительно низкую температуру застывания, так и относительно высокий индекс вязкости VI в одной и той же жидкости. Например, обычные базовые компоненты на основе минеральных масел, такие как в приведенных в данном описании примерах для сравнения 3-5, обнаруживают относительно низкий индекс вязкости VI, когда продвигаются в интервалы с низкой температурой застывания (табл.3).

Однако, основные базовые компоненты настоящего изобретения характеризуются низкими температурами застывания, ниже или равными -18°С, предпочтительно ниже или равными -25°С и предпочтительнее ниже или равными -30°С, и кинематическими вязкостями (KV), колеблющимися от примерно 2,0 сСт до более чем примерно 13 сСт, предпочтительно от примерно 4 сСт до примерно 10 сСт, при 100°С, и высокими индексами вязкости (VI) - от примерно 120 до примерно 160, предпочтительно от примерно 130 до примерно 160 и более предпочтительно от примерно 140 до примерно 160, а также величинами BI и СН₂>4, указанными выше в формулах (а) и (b).

В частности, предпочтительные базовые компоненты смазочных масел на основе парафиновых изомеризатов обладают сочетанием индекса вязкости VI и температуры застывания от примерно 130 VI/-66°C до примерно 140 VI/-55°C и предпочтительнее - от примерно 140 VI/-55°C до примерно 160 VI/-25°C.

Верхний предел индекса вязкости VI примерно 160 особенно примечателен, поскольку, когда величины индекса вязкости VI превышают 160, вязкость по MRV базового компонента начинает быстро повышаться (фигура 4) и может достичь уровней, которые могут придать таким базовым компонентам непригодность для включения в состав всесезонных моторных масел. Парафиновые углеводороды в смазочных базовых компонентах непосредственно влияют на смазочные свойства при низких температурах, и MRV весьма чувствителен к парафинизации из-за длительного цикла охлаждения и низкого усилия сдвига, используемых при такой процедуре испытания. Наличие даже небольшого количества парафиновых углеводородов в базовом компоненте на основе парафиновых изомеризатов может оказать большое отрицательное влияние на вязкость по MRV и предел текучести по MRV (соответственно, пределы 60000 сП, макс. и 35 Па, макс.).

Неожиданное преимущество также обнаружилось для готовых масел, составленных с базовыми маслами на основе парафиновых изомеризатов с температурами застывания в интервале от приблизительно -30°С до примерно -45°С, по сравнению с базовыми маслами с температурами застывания ниже примерно -45°С, например, с температурами застывания примерно -60°С или ниже. Следует заметить, фигура 4, что вязкость по CCS неожиданно возрастает, когда температура застывания понижается, в интервале от примерно -20°С до примерно -60°С или ниже. При сравнении с вязкостью базового масла на основе парафиновых изомеризатов готовая смазка, в состав которой входит базовое масло на основе парафиновых изомеризатов с температурой застывания от примерно -30°С до примерно -45°С, демонстрирует более благоприятную более низкую вязкость по CCS, чем аналогичная готовая смазка, в состав которой входит базовое масло на основе парафиновых изомеризатов с температурой застывания ниже -45°С. Например, сравнение композиций примеров 18 и 17 (табл.13) с использованием базовых масел В-1 (застывание при -34°С) и А-2 (застывание при - 49°С), соответственно, показывает, что в примере 18 достигнута более низкая и выгодная вязкость по CCS, чем в примере 17. Более низкая вязкость по CCS композиционной смазки, содержащей базовое масло с более высокой температурой застывания, создает возможность большей маневренности для достижении промышленных целей, согласно которым требуются максимально допустимые пределы вязкости по CCS для композиционных масел, согласно вязкостной классификации.

Одним из других преимуществ данного изобретения является хорошая способность к биологическому разложению основных базовых масел, используемых в композициях смазочных масел настоящего изобретения, наряду с сочетанием требуемых низкотемпературных свойств, которыми они обладают. Кроме того, композиционные смазки, полученные из некоторых базовых масел на основе парафиновых изомеризатов, могут одновременно повысить податливость при смешивании (вязкостную) типичных гидрированных базовых масел, а также превосходить типичные РАО по способности к биологическому разложению.

Биологическое разложение базовых масел на основе парафиновых изомеризатов измеряют методами испытаний OECD 301В и СЕС L-33-A-93. Оба теста вкратце описываются ниже.

Метод испытания OECD 301В, модифицированный СО₂ по Sturm, представляет собой метод испытания, разработанный Организацией экономического сотрудничества и развития и описанный в работе "OECD Guidness for the Testing of Chemicals", Vol. 2, Section 3, pp. 18-24 (Adopted July 17, 1992), включенной в данное описание в качестве ссылки. При данном испытании измеряют аэробное биологическое разложение микроорганизмами испытываемого материала по его полному разрушению до диоксида углерода.

Согласно OECD 301В, вообще, определяют способность к биологическому разложению испытываемого материала за 28-дневный период, измеряя выделение диоксида углерода при микробиологическом окислении органического углерода испытываемого материала. Образовавшийся диоксид углерода поглощается раствором диоксида бария и определяется количественно путем титрования оставшегося гидроксида эталонной НСl. Для того чтобы определить биологическое разложение в процентах, количество СО₂, образовавшееся из испытываемого материала микробиологическим путем, сравнивают с теоретическим количеством диоксида углерода для него (полное окисление углерода в испытываемом материале до СO₂). Проводят положительный контроль с использованием бензоата натрия как эталонного материала, для проверки жизнеспособности аэробных микроорганизмов, используемых в процессе. Параллельно также проводят контроль с "пустышкой". Испытание с образцами, контролем и пустышками проводят дважды.

Метод испытания СЕС L-33-A-93 представляет собой метод испытания, разработанный Координационным европейским советом (СЕС) и описанный в работе "Biodegradability of Two-Stroke Cycle Outboard Engine Oils in Water", 38 pages (issued February 21, 1995), включенной в данное описание в качестве ссылки. При данном испытании измеряют уменьшение количества исходного материала из-за действия микроорганизмов.

Согласно СЕС L-33-A-93, вообще, начальную способность к биологическому разложению испытываемого материала определяют следующим образом: раствор с водной минеральной средой и известное количество испытываемого материала инкубируют с инокуломом не акклиматизировавшихся аэробных микроорганизмов из сточных вод. Испытываемый материал является номинальным единственным источником углерода. Испытываемую систему инкубируют при постоянной температуре и непрерывном перемешивании в темноте в течение 21 суток. Параллельно также проверяют отравленную эталонную смесь, содержащую раствор с минеральной средой, испытываемый материал и хлорид ртути(2) (для подавления активности микроорганизмов). Испытания и эталонные проверки осуществляют по три раза. Начальное биологическое разложение испытываемого материала определяют, устанавливая количество (путем экстракции и инфракрасного спектрального анализа) не изменившегося исходного материала, оставшегося по прошествии 21 суток.

Характеристики биологического разложения некоторых базовых компонентов настоящего изобретения на основе парафиновых изомеризатов приводятся ниже в табл.9. Указанные базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов значительно более способны к биологическому разложению, чем базовые компоненты смазок на основе РАО. Кроме того, те же базовые компоненты на основе парафиновых изомеризатов, как правило, более способны к биологическому разложению, чем обычные гидрированные базовые компоненты, как например, масла Shell XHVI и Chevron UCBO.

Основные угле