Смазочное вещество для цилиндров для двухтактного судового двигателя

Смазочное вещество для цилиндров для двухтактного судового двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к смазочному веществу для цилиндров для двухтактного судового двигателя, которое может применяться как с высокосернистым жидким топливом, так и с малосернистым жидким топливом. Более конкретно, изобретение относится к смазочному веществу, обладающему достаточной нейтрализующей силой в отношении серной кислоты, образующейся при сгорании высокосернистого жидкого топлива, причем образование отложений при использовании малосернистого жидкого топлива является ограниченным.

Предшествующий уровень техники

В документе FR 2094182 описываются смазочные вещества, содержащие добавку, ингибирующую образование ржавчины и коррозию, которая основана на полиалкоксилированных соединениях, включающих С18 амин. Используется очень малое количество амина. Кроме того, указано, что соединение, использующееся для обеспечения основности смазочного вещества, представляет собой карбонат.

Судовые масла, используемые в низкоскоростных двухтактных крейцкопфных двигателях, бывают двух типов. Во-первых, это цилиндровые масла, обеспечивающие смазку узла поршень-цилиндр и, во-вторых, масла системы, обеспечивающие смазку всех движущихся частей кроме узла поршень-цилиндр. В узле поршень-цилиндр остаточные продукты сгорания, содержащие кислотные газы, находятся в контакте со смазывающим маслом.

Кислотные газы образуются в результате сгорания жидкого топлива; они в частности представляют собой оксиды серы (SO₂, SO₃), которые затем подвергаются гидролизу при контакте с влагой, присутствующей в продуктах сгорания и/или в масле. Такой гидролиз приводит к образованию сернистой (HSO₃) или серной (H₂SO₄) кислоты.

Для защиты поверхности поршневых гильз и для того, чтобы избежать излишнего износа в результате коррозии, эти кислоты должны быть нейтрализованы, что, как правило, осуществляют путем взаимодействия с основными группами, входящими в состав смазочного вещества.

Способность масла к нейтрализации измеряют его ЩЧ или щелочным числом, характеризующим его основность. Его измеряют в соответствии со стандартом ASTM D-2896 и выражают в виде эквивалента по массе гидроксида калия на грамм масла или мг КОН/г. ЩЧ представляет собой стандартный критерий, позволяющий корректировать основность цилиндровых смазочных масел в соответствии с содержанием серы в используемом жидком топливе, для того, чтобы дать возможность для нейтрализации всей серы, содержащейся в жидком топливе, и способность к превращению в серную кислоту путем сгорания и гидролиза.

Таким образом, чем больше содержание серы в жидком топливе, тем выше должно быть ЩЧ судового масла. Поэтому на рынке представлены судовые масла, имеющие ЩЧ, находящееся в диапазоне от 5 до 100 мг КОН/г. Такая основность обеспечивается детергентами, которые сверхзащелачиваются нерастворимыми солями металлов, в частности, карбонатами металлов. Детергенты, в основном анионного типа, представляют собой, например металлсодержащие мыла салицилатного, фенолятного, сульфонатного, карбоксилатного типа и т.д., которые образуют мицеллы, в которых в суспензии находятся нерастворимые частицы солей металлов. Обычные сверхзащелоченные детергенты по своей природе обладают ЩЧ, обычно составляющим от 150 до 700 мг КОН на грамм детергента. Их массовое содержание в процентах в смазочном веществе является фиксированным в зависимости от требуемого значения ЩЧ.

Некоторая доля значения ЩЧ также может обеспечиваться несверхзащелоченными или "нейтральными" детергентами, имеющими ЩЧ, как правило, составляющее меньше 150. Тем не менее, невозможно представить себе изготовление состава смазочного вещества для цилиндров судового двигателя, где ЩЧ полностью обеспечивается "нейтральными" детергентами: фактически будет необходимо включать их в избыточных количествах, которые могут ухудшать другие свойства смазочного вещества и являются нереалистичными с экономической точки зрения.

Нерастворимые металлические соли сверхзащелоченных детергентов, например карбонат кальция, таким образом, вносят значительный вклад в ЩЧ обычных смазочных веществ. Можно предположить, что приблизительно по меньшей мере 50%, как правило 75% значения ЩЧ смазочного вещества для цилиндров, таким образом, обеспечивается этими нерастворимыми солями.

Часть, которая в действительности представляет собой детергент, или металлосодержащие мыла, имеющиеся в составе как нейтральных, так и сверхзащелоченных детергентов, как правило, обеспечивают большую часть остального ЩЧ.

Забота о состоянии окружающей среды привела в некоторых областях, в частности, в прибрежных регионах, к требованиям, связанным с ограничением содержания серы в жидком топливе, используемом на кораблях.

Так, в мае 2005 года вступило в силу Приложение 6 к конвенции МАРПОЛ (Международная конвенция по предотвращению загрязнения вод с судов), выпущенное ИМО (Международная морская организация). Оно устанавливает универсальный предел 4,5 масс.% для содержания серы в тяжелом жидком топливе, а также устанавливает зоны, в которых контролируется выброс оксидов серы, называемые SECA (SOx Emission Control Areas). Корабли, входящие в эти зоны, обязаны использовать жидкое топливо с максимальным содержанием серы 1,5 масс.% или любую другую альтернативную обработку, предназначенную для ограничения выбросов SOx (оксидов серы), для того, чтобы удовлетворить указанные требования в отношении значений выбросов. Значение в масс.% обозначает массовое содержание соединения в процентах относительно общей массы жидкого топлива или смазочной композиции, в которой оно находится.

Позднее Комитет по защите морской среды (КЗМС) на встрече в апреле 2008 года одобрил предложенные изменения в Приложении 6 к МАРПОЛ. Эти предложения обобщены в нижеприведенной таблице. Они отражают сценарий, при котором ограничение максимального содержания серы становится более жестким, и общее для всего мира максимальное содержание серы с 2012 года должно снизится с 4,5 масс.% до 3,5 масс.%. SECA (зоны, в которых контролируется выброс оксидов серы) станут зонами с контролируемыми выбросами - ЕСА (Emission Control Areas). В этих зонах максимально допустимое содержание серы с 2010 года уменьшается с 1,5 масс.% до 1,0 масс.% и вводятся новые ограничения в отношении содержания оксидов азота (МОх) и частиц.

	Действующие правила согласно Приложению 6 к МАРПОЛ
Максимальное содержание серы	Общий предел	Предел для зон SECA
4,50 масс.%	1,50 масс.%
	Изменения к Приложению 6 к МАРПОЛ (встреча КЗМС №57, апрель 2008 года)
Максимальное содержание серы	Общий предел	Предел для зон ЕСА
3,5 масс.% к 1.01.2012	1 масс.% к 1.03.2010
0,5 масс.% к 1.01.2020	0,1 масс.% к 1.01.2015

Корабли, преодолевающие трансконтинентальные маршруты, уже используют несколько типов тяжелого жидкого топлива в зависимости от местных ограничений, связанных с охраной окружающей среды, при этом имея возможность оптимизировать их эксплуатационные расходы. Ситуация будет оставаться такой, каким бы ни был конечный уровень максимального содержания серы, допустимый в жидком топливе.

Это условие установлено для большинства контейнеровозов, которые в настоящее время конструируют для применения нескольких топливных цистерн - для жидкого топлива для открытого моря с высоким содержанием серы и для жидкого топлива для применения в зонах "SECA" с содержанием серы не больше 1,5 масс.%.

Переход с одой на другую из двух указанных категорий жидкого топлива может потребовать адаптации эксплуатационных режимов двигателя, в частности использования соответствующих смазочных веществ для цилиндров.

В настоящее время в присутствии жидкого топлива с высоким содержанием серы (3,5 масс.% и больше) используют судовые смазочные вещества, имеющие ЩЧ порядка 70.

В присутствии жидкого топлива с низким содержанием серы (1.5 масс.% и меньше) используют судовые смазочные вещества, имеющие ЩЧ порядка 40 (эта величина должна быть уменьшена в будущем).

В обоих этих случаях при этом достигается достаточная нейтрализующая способность, поскольку обеспечивается необходимая концентрация основных группировок за счет сверхзащелоченных детергентов судового смазочного вещества, но при этом необходимо менять смазочное вещество каждый раз при смене типа жидкого топлива.

Кроме того, у каждого из этих смазочных веществ есть ограничения по использованию, возникающие в результате следующих наблюдений:

использование смазочного вещества для цилиндров со значением ЩЧ 70 в присутствии жидкого топлива с низким содержанием серы (1,5 масс.% и меньше) и фиксированный уровень смазывания приводят к существенному избытку основных группировок (высокое ЩЧ) и риску дестабилизации неиспользованных сверхзащелоченных мицелл детергента, которые содержат нерастворимые соли металлов. Такая дестабилизация приводит в результате к формированию отложений нерастворимых солей металлов, имеющих высокую степень твердости (например, карбоната кальция), главным образом в области над поршневым кольцом, и может в течение длительного периода приводить к риску чрезмерного изнашивания по типу полировки гильзы поршня.

Таким образом, оптимизация смазывания цилиндров низкоскоростного двухтактного двигателя требует выбора смазочного вещества с ЩЧ, подходящим для жидкого топлива и к режиму эксплуатации двигателя. Такая оптимизация уменьшает эксплуатационную гибкость двигателя и требует значительных технических навыков со стороны экипажа по определению условий, при которых должна быть выполнена замена одного типа смазочного вещества на другой.

Таким образом, для упрощения операций может быть желательно иметь одно смазочное вещество для цилиндров для двухтактного судового двигателя, которое может быть использовано с высокосернистым жидким топливом и с малосернистым жидким топливом.

В частности существует потребность в композициях, в которых ЩЧ обеспечивается не сверхзащелоченными детергентам, а соединениями, которые не приводят к образованию металлических отложений в случае, когда они присутствуют в избытке по отношению к серной кислоте, которую требуется нейтрализовать.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать смазочное масло, которое может обеспечивать хорошее смазывание цилиндра судового двигателя и может также удовлетворять ограничениям высокосернистого жидкого топлива и ограничениям малосернистого жидкого топлива.

Настоящее изобретение относится к смазочным составам, обладающим достаточно высоким ЩЧ для того, чтобы эффективно нейтрализовать серную кислоту, образующуюся при использовании жидкого топлива с высоким содержанием серы, где значительная часть указанного ЩЧ обеспечивается маслорастворимыми частицами, которые не приводят к образованию металлических отложений при их частичном расходовании в случае использования малосернистого жидкого топлива.

Таким образом, настоящее изобретение относится к смазочному веществу для цилиндров, обладающему ЩЧ, определенным в соответствии со стандартом ASTM D-2896, большим или равным 15, предпочтительно большим или равным 20, предпочтительно большим или равным 30, наиболее предпочтительно, большим или равным 40 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, содержащему:

- одно или более основное смазочное масло для судовых двигателей,

- по меньшей мере один детергент, основанный на щелочных или щелочноземельных металлах, сверхзащелоченный карбонатами металлов, возможно в комбинации с одним или более чем одним нейтральным детергентом,

- один или более маслорастворимый жирный амин и/или производное жирного амина, обладающие ЩЧ, определенным в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляющим от 150 до 600 миллиграмм гидроксида калия на грамм, предпочтительно составляющим от 200 до 500 миллиграмм гидроксида калия на грамм,

причем массовое содержание в процентах жирных аминов и/или их производных относительно общей массы смазочного вещества выбирают таким образом, чтобы вклад ЩЧ, обеспечиваемый этими соединениями, в общее ЩЧ указанного смазочного вещества для цилиндров составлял по меньшей мере 10 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазки, предпочтительно по меньшей мере 20 миллиграмм гидроксида калия на грамм, предпочтительно по меньшей мере 30 миллиграмм гидроксида калия на грамм, еще более предпочтительно по меньшей мере 40 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, и

массовое содержание в процентах сверхзащелоченных детергентов относительно общей массы смазочного вещества выбирают таким образом, чтобы вклад ЩЧ, обеспечиваемый карбонатами металлов, в общее ЩЧ указанного смазочного вещества для цилиндров составлял, как максимум, 20 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

Заявитель обнаружил, что возможно создать состав смазывающего вещества для цилиндров, в котором значительная часть ЩЧ обеспечивается маслорастворимыми жирными аминами, и при этом сохраняется уровень качества продукции, сравнимый со стандартными композициями с эквивалентным ЩЧ.

Требуемые характеристики в частности представляют собой способность нейтрализовать серную кислоту, которая измеренную с использованием теста энтальпии, описанного в нижеприведенных примерах.

Тем не менее, невозможно полностью устранить вклад в ЩЧ, который вносят нерастворимые металлические частицы сверхзащелоченных детергентов: они составляют "последний запас" обязательной основности при эксплуатации с высокосернистым жидким топливом (например больше чем 3 масс.%, или даже 3,5 масс.%).

Кроме того, эти нерастворимые соли металлов обладают благоприятным противоизносным действием, если они поддерживаются в диспергированном состоянии в смазочном веществе в форме стабильных мицелл.

Кроме того, было обнаружено, что включение слишком высокого содержания амина приводит к значительному уменьшению вязкости смазочного вещества, так что оно практически перестает быть пригодным для применения в качестве смазочного вещества для цилиндров. Кроме того, это может оказывать неблагоприятный эффект в отношении токсичности указанного смазочного вещества.

Заявитель также неожиданно обнаружил, что при наличии значительного вклада в значение ЩЧ со стороны указанных жирных аминов, слишком большой вклад в ЩЧ (больше чем 20 мг гидроксида калия на грамм смазочного вещества) со стороны нерастворимых сверхзащелоченных детергентов с металлами (как правило, карбонатов металлов), обладает неблагоприятным действием в отношении нейтрализующей способности смазочного вещества для цилиндров.

В стандартных смазочных веществах для цилиндров со значением ЩЧ 40, состав которых подобран для использования с малосернистым жидким топливом, значение ЩЧ, обеспечиваемое нерастворимыми солями металлов, как правило, имеет порядок 30 мг гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

Благодаря альтернативному вкладу в ЩЧ, который обеспечивается жирными аминами, не образующими твердые металлические отложения, приводящие к изнашиванию деталей, в комбинации со сверхзащелоченными и возможно нейтральными детергентами, смазочные вещества для цилиндров в соответствии с настоящим изобретением являются подходящими для высокосернистого жидкого топлива и для малосернистого жидкого топлива.

В одном воплощении изобретения альтернативный вклад в ЩЧ, обеспечиваемый маслорастворимыми жирными аминами, составляет по меньшей мере 15%, предпочтительно по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 50% ЩЧ указанного смазочного вещества для цилиндров. Или даже, в частности, в случае составов, обладающих ЩЧ порядка 55, ЩЧ, обеспечиваемое маслорастворимыми жирными аминами, составляет по меньшей мере 55%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70% ЩЧ указанного смазочного вещества для цилиндров.

Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложено масло для цилиндров, обладающее ЩЧ, определенным в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляющим от 40 до 80 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, предпочтительно от 65 до 75, или более предпочтительно составляющим 70 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

В соответствии с еще одним воплощением, ЩЧ смазочного вещества согласно настоящему изобретению, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляет от 45 до 60 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, предпочтительно от 45 до 55, или более предпочтительно равно 50 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

В соответствии с еще одним воплощением ЩЧ смазочного вещества согласно настоящему изобретению, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляет от 54 до 60 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, предпочтительно оно равно 57, или также предпочтительно равно 55 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

В соответствии с еще одним воплощением ЩЧ смазочного вещества согласно настоящему изобретению, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляет от 40 до 50 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, предпочтительно равно 45 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

В соответствии с одним воплощением, по причинам, связанным со стоимостью и доступностью, маслорастворимый(е) жирный(е) амин(ы) и их производные получают из пальмы, маслины, арахиса, обычного или масличного рапса, обычного или масличного подсолнечника, сои или хлопкового масла, из говяжьего жира, или из пальмитиновой, стеариновой, олеиновой или линолевой кислоты.

В соответствии с одним воплощением, жирные амины выбраны из аминов, полученных из жирных кислот, содержащих от 16 до 18 атомов углерода.

Чтобы избежать явления гелеобразовакия, которое обнаруживается при высоком массовом содержании жирных аминов в смазочном веществе, предпочтительно использовать жирные амины, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода.

В соответствии с одним воплощением жирные амины представляют собой моно- или полиамины, предпочтительно диамины, и производные жирного амина представляют собой производные моно- или полиамина, предпочтительно производные диамина.

В предпочтительном воплощении они представляют собой полиамины общей формулы R-[NH(СН₂)₃]n-NH₂, где n представляет собой целое число, составляющее от 1 до 3, и R представляет жирную цепь из насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, содержащих по меньшей мере 16 атомов углерода, предпочтительно жирную цепь олеиновой кислоты, и производные жирного амина представляют собой производные тех же самых диаминов.

Производные жирного амина согласно настоящему изобретению представляют собой, например производные описанных выше аминов. Эти производные, например выбраны из этоксилированных аминов, имеющих от 1 до 5 группировок этиленоксида, и оксиаминов.

В смазочных веществах согласно настоящему изобретению сверхзащелоченные и/или нейтральные детергенты предпочтительно выбраны из карбоксилатов, сульфонатов, салицилатов, нафтенатов, фенолятов и смешанных детергентов, представляющих собой комбинации по меньшей мере двух из указанных типов детергентов.

Предпочтительно, они представляют собой соединения, основанные на металлах, выбранных из группы, состоящей из кальция, магния, натрия или барий, предпочтительно кальция или магния.

Они являются сверщелочными благодаря нерастворимым солям металлов, выбранным из группы карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, предпочтительно карбоната кальция.

Эти детергенты обеспечивают дополнительное ЩЧ, которое не обеспечивается маслорастворимыми жирными аминами и их производными в маслах для цилиндров в соответствии с изобретением.

В соответствии с предпочтительным воплощением массовое содержание сверхзащелоченных детергентов в процентах относительно общей массы смазочного вещества выбрано таким образом, что ЩЧ, обеспечиваемое карбонатами металлов, вносит вклад, составляющий по меньшей мере 5 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, предпочтительно по меньшей мере 10 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества в общее значение ЩЧ указанного смазочного вещества для цилиндров.

В соответствии с особенно предпочтительным воплощением массовое содержание сверхзащелоченных и возможно нейтральных детергентов в процентах относительно общей массы смазочного вещества выбрано таким образом, что в смазочном веществе для цилиндров согласно настоящему изобретению вклад органического ЩЧ, обеспечиваемый металлсодержащими мыльными детергентами, составляет по меньшей мере 5 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазывающего вещества, предпочтительно по меньшей мере 10 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазывающего вещества.

Предпочтительно, смазочное вещество согласно настоящему изобретению содержит от 50 до 90 масс.% базового масла, от 4 до 30 масс.% по меньшей мере одного детергента, основанного на щелочных или щелочноземельных металлах, сверхзащелоченных карбонатами металлов, возможно в комбинации с одним или более чем одним нейтральным детергентом, и от 2 до 40 масс.% одного или более жирного амина и/или производных жирного амина, как описано выше.

Смазочные вещества в соответствии с изобретением могут содержать одну или более чем одну функциональную добавку, выбранную из диспергирующего агента, противоизносной добавки, антипенной добавки, антиоксиданта и/или антикоррозийной добавки.

Например они могут содержать от 0,01 масс.% до 6 масс.%, предпочтительно от 0,1 масс.% до 4 масс.% одной или более чем одной противоизносной добавки.

Они могут также содержать от 0,1 масс.% до 4 масс.%, предпочтительно от 0,4 масс.% до 2 масс.% диспергирующего агента.

Смазочные вещества для цилиндров согласно изобретению предпочтительно обладают кинематической вязкостью при 100°C, составляющей от 12,5 до 26,1 сСт (сорт SAE 40, 50, 60), предпочтительно составляющей от 16,3 до 21,9 сСт (сорт 50).

В соответствии с особенно предпочтительным воплощением смазочные вещества для цилиндров согласно изобретению обладают кинематической вязкостью при 100°C, составляющей от 18 до 21,5 сСт, предпочтительно от 19 до 21,5 сСт.

Предпочтительно, смазывающие вещества для цилиндров согласно изобретению содержат от 60% до 90% относительно общей массы смазочного вещества, смеси одного или более базового масла, относящегося к Группам 1-5 согласно номенклатуре Американского института нефти (API - American Petroleum Institute), предпочтительно Группам 1 или 2 согласно той же номенклатуре.

Эта смесь базовых масел может содержать от 10 до 25 масс.% от общей массы смазочного вещества базового масла Группы I типа BSS (остаток после перегонки, обладающий кинематической вязкостью при 100°С приблизительно 30 мм²/с, как правило от 28 до 32 мм²/с, и с плотностью при 15°C, составляющей от 895 до 915 кг/м³), и 50-70 масс.% от общей массы смазочного вещества базового масла Группы I, принадлежащего к нейтральному по отношению к растворителю (Solvent Neutral) типу, (продукт перегонки, с плотностью при 15°C, составляющей от 880 до 900 кг/м³, с кинематической вязкостью при 100°C приблизительно 11 мм²/с для SN 500, или приблизительно 12 мм²/с для SN 600).

В соответствии с еще одним воплощением в маслах для цилиндров в соответствии с изобретением, базовое(ые) масло(а) частично или полностью заменено(ы) одним или более чем одним загустителем и/или улучшающими ИВ (индекс вязкости) полимерами.

Еще одна задача изобретения относится к применению смазочного вещества, описанного выше, в качестве единственного смазочного вещества для цилиндров, которое может быть использовано с любым типом жидкого топлива, содержание серы в котором составляет меньше чем 4,5%; предпочтительно, содержание серы в указанном жидком топливе составляет от 0,5 до 4 масс.%.

Предпочтительно, одно и то же смазочное вещество для цилиндров согласно изобретению может быть использовано как с жидким топливом с содержанием серы меньше чем 1,5 масс.%, так и с жидким топливом с содержанием серы больше чем 3 масс.%, или даже больше чем 3,5 масс.%.

В соответствии с предпочтительным воплощением одно и тоже смазочное для цилиндров согласно изобретению может быть использовано как с жидким топливом с содержанием серы меньше чем 1 масс.%, так и с жидким топливом с содержанием серы больше 3 масс.%.

Еще одна задача изобретения относится к применению смазочного вещества, описанного выше, для предупреждения коррозии и/или уменьшения образования отложений нерастворимых солей металлов в двухтактных судовых двигателях во время сгорания любого типа жидкого топлива, содержание серы в котором составляет меньше чем 4,5 масс.%.

В соответствии с еще одной задачей изобретение относится к применению одного или более соединения, выбранного из маслорастворимых жирных аминов и их производных, например жирных аминов и их производных, описанных выше, для обеспечения альтернативного ЩЧ, без образования каких-либо твердых металлических отложений в смазочных веществах для цилиндров для двухтактных судовых дизельных двигателей, имеющих ЩЧ, измеренное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, большее или равное 15, предпочтительно более 20, предпочтительно более 30, наиболее предпочтительно более 40 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества.

Еще одна задача изобретения относится к способу изготовления смазочного вещества, описанного выше, при котором жирный(е) амин(ы) и/или его (их) производные добавляют в виде отдельных компонентов смазочного вещества для цилиндров, имеющего ЩЧ, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, большее или равное 15, предпочтительно более 20, предпочтительно более 30, наиболее предпочтительно более 40 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, которое, возможно, включает одну или более чем одну функциональную добавку.

В соответствии с одним воплощением смазочное вещество готовят путем растворения одного или более концентрата добавок для судовых смазочных веществ, в который включен(ы) жирный(е) амин(ы) и/или его (их) производные.

В соответствии с еще одной задачей изобретение относится к концентрату добавок для изготовления смазочного вещества для цилиндров, имеющего ЩЧ, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, большее или равное 15, предпочтительно более 20, предпочтительно более 30, наиболее предпочтительно более 40 миллиграмм гидроксида на грамм смазочного вещества, где указанный концентрат имеет ЩЧ, составляющее от 250 до 300, и содержит один или более чем один жирный амин и/или производное жирного амина, имеющее ЩЧ, составляющее от 150 до 600 мг гидроксида калия/г амина в соответствии со стандартом ASTM D-2896, где массовое содержание в процентах указанных жирных аминов и/или производных в концентрате выбрано таким образом, чтобы получить указанный концентрат с вкладом в ЩЧ, определенным в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляющим от 35 до 270 миллиграмм гидроксида калия на грамм концентрата.

Подробное описание изобретения

Жирные амины и их производные в качестве альтернативного по отношению к сверхзащелоченным детергентам источника ЩЧ:

Жирные амины, используемые в смазочных веществах в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой первичные, вторичные или третичные моноамины или полиамины, содержащие одну или более алифатическую цепь, или их производные.

У этих соединений есть собственная основность, которая дает возможность применять их в качестве важного источника ЩЧ в смазочных веществах для цилиндров, в качестве заменителя детергентов, в частности сверхзащелоченных детергентов. Собственное ЩЧ жирных аминов и производных, использованных в настоящем изобретении, измеренное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, как правило, составляет от 150 до 600 миллиграмм гидроксида калия на грамм, предпочтительно составляет от 200 до 500 миллиграмм гидроксида калия на грамм.

Они представляют собой поверхностно-активные вещества катионактивного типа, полярная головка которых состоит из атома азота (и возможно одного или более атома кислорода в случае производных оксиаминового типа и этоксилированных аминов), и липофильная часть состоит из алифатической(их) цепи(ей).

Жирные амины главным образом получают из карбоновых кислот. Эти кислоты дегидратируют в присутствии аммиака с получением нитрилов, которые затем подвергают каталитическому гидрированию с получением первичных, вторичных или третичных аминов.

Исходные жирные кислоты для получения жирных аминов представляют собой, например каприловую, пеларгоновую, каприновую, ундециленовую, лауриновую, тридециленовую, миристиновую, пентадецилиновую, пальмитиновую, маргариновую, стеариновую, нонадециловую, арахидоновую, генеикозановую, бегеновую, трикозановую, лигноцеровую, пентакозановую, церотиновую, гептакозановую, монтановую, нонакозановую, мелиссиновую, гентриаконтановую или лацеровую кислоту или ненасыщенные жирные кислоты, такие как пальмитолеиновая, олеиновая, эруковая, ацетэруковая, линолевая, α-линоленовая, с-линоленовая, ди-гомо-с-линоленовая, арахидоновая, эйкозапентеновая или докозагексановая кислота.

Предпочтительные жирные кислоты получают путем гидролиза триглицеридов, присутствующих в растительных и животных маслах, таких как копра, пальмовое, оливковое, арахисовое, рапсовое, подсолнечное, соевое, хлопковое или льняное масло, говяжий жир и т.д.; природные масла могут быть генетически модифицированы для увеличения содержания в них некоторых жирных кислот, например олеинового, рапсового или подсолнечного масла.

Жирные амины, которые используют в смазочных веществах в соответствии с изобретением, предпочтительно получают из природных растительных или животных источников. Обработка, позволяющая получить жирные амины из природных масел, может привести в результате к образованию смесей первичных, вторичных и третичных моноаминов и полиаминов.

В смазочные вещества в соответствии с настоящим изобретением могут, например, быть включены продукты, содержащие в различных пропорциях все или некоторые из соединений, соответствующих следующим формулам:

RNH2,

R-NH-R

R-NHCH2-R

R-[NH(CH₂)₃]₂-NH₂

R-[NH(СН₂)₃]₂-NH₂

где n представляет собой целое число, большее или равное 1, и R представляет собой жирную цепь, происходящую из жирной(ых) кислоты(лот), присутствующей(их) в исходном масле. Те же самые жирные моноамины или полиамины также могут содержать несколько жирных цепей, происходящих из различных жирных кислот.

Эти продукты также могут быть использованы в очищенной форме, содержащей главным образом один тип аминов, например главным образом диамины.

Таким образом, предпочтительно использовать продукт, состоящий из диаминов, имеющих формулу R-[NH(CH₂)₃]₂-NH₂, где R может представлять собой множество жирных кислот, происходящих из природного источника, например говяжьего жира.

Также можно использовать очищенные продукты. Например, предпочтительно использовать амины, полученные из олеиновой кислоты, в частности диамины, имеющие формулу R-[NH(CH₂)₃]₂-NH₂, где R представляет собой жирную цепь олеиновой кислоты.

Амины в соответствии с настоящим изобретением являются растворимыми в масляном матриксе, что облегчает их включение в смазочное вещество, и благодаря этому указанные амины способны легче достигать капелек нейтрализуемой кислоты, диспергированых в указанном масляном матриксе, для того, чтобы быть более эффективными. Таким образом, жирные амины в смазочном веществе в соответствии с настоящим изобретением представлены не в форме эмульсии или микроэмульсии, но хорошо диспергированы в масляном матриксе.

Поэтому жирные амины в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включают по меньшей мере одну алисратическую цепь, состоящую по меньшей мере из 16 атомов углерода, предпочтительно по меньшей мере 18 атомов углерода.

Для того чтобы избежать гелеобразования, которое иногда происходит при высоком массовом содержании в смазочном веществе жирных аминов, предпочтительными, в частности, являются жирные амины, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 16 до 22 атомов углерода.

ЩЧ аминов в соответствии с изобретением составляет от 150 и 600, и минимальное количество единиц ЩЧ, обеспечиваемое этими аминами, составляет 10 миллиграмм гидроксида калия на грамм смазочного вещества, что позволяет использовать их в смазочном веществе с минимальным содержанием порядка 2 масс.%. Тем не менее, это содержание могут стандартным образом увеличивать до значений порядка 20 масс.%, например обеспечивая 40 или более единиц ЩЧ с помощью амина с ЩЧ 200.

Производные жирных аминов:

В смазочных веществах согласно настоящему изобретению альтернативное по отношению к сверхзащелоченным детергентам ЩЧ может обеспечиваться за счет производных жирных аминов. Эти производные представляют собой, например, этоксилированные амины, полученные путем конденсации этиленоксида с первичными или вторичными аминами, аминоксиды, полученные в результате реакции третичных жирных аминов с пероксидом водорода, или четвертичные аммониевые соли, синтезированные из третичных аминов.

ЩЧ смазочных веществ согласно настоящему изобретению

ЩЧ смазочных веществ согласно настоящему изобретению обеспечивается нейтральными или сверхзащелоченными детергентами на основе щелочных или щелочноземельных металлов и одним или более жирным амином и/или их производными.

Значение этого ЩЧ, измеренное в соответствии с ASTM D-2896, может составлять от 5 до 100 мг КОН/г или выше. Смазочное вещество с фиксированным значением ЩЧ выбирают в зависимости от условий использования указанного смазочного вещества, в частности в соответствии с содержанием серы в используемом жидком топливе и в связи со смазочными веществами для цилиндров.

Смазочные вещества в соответствии с настоящим изобретением подходят для использования в качестве смазочных веществ для цилиндров, независимо от содержания серы в жидком топливе, используемом в качестве горючего в двигателе.

Таким образом, смазочные вещества для цилиндров для двухтактных судовых двигателей в соответствии с изобретением имеют ЩЧ, большее или равное 15, предпочтительно более 20, предпочтительно более 30, более предпочтительно более 40, предпочтительно составляющее от 40 до 80.

В соответствии с предпочтительным воплощением изобретения смазывающая композиция имеет значение ЩЧ, измеренное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, подходящее для использования с высокосернистым жидким топливом, имеющим содержание серы 4,5 масс.%, то есть ЩЧ составляет от 65 до 75, или даже равно 70.

В соответствии с еще одним воплощением ЩЧ смазочных веществ согласно настоящему изобретению составляет от 45 до 60, предпочтительно от 45 до 55, или даже равно 50.

В соответствии с одним воплощением ЩЧ смазочных веществ согласно настоящему изобретению составляет от 55 до 60, или даже равно 57, или даже равно 55.

В смазочных веществах согласно настоящему изобретению вклад в ЩЧ, обеспечиваемый жирными аминами и производными, составляет по меньшей мере 10 единиц, предпочтительно по меньшей мере 20 единиц, предпочтительно по меньшей мере 30 единиц, еще более предпочтительно по меньшей мере 40 единиц. Вклад в ЩЧ, обеспечиваемый жирным амином в смазочном веществе (в миллиграммах гидроксида калия на грамм конечной смазочного вещества, или "единицах" ЩЧ), рассчитывается на основании его собственного ЩЧ, имзеренного в соответствии со стандартом ASTM D-2896, и его массового содержания в процентах в готовом смазочном веществе:

ЩЧ_{амин смаз}=x.ЩЧ_амин/100

ЩЧ_{амин смаз.}=вклад амина в ЩЧ в готовом смазочном веществе

х=% по массе амина в готовом смазочном веществе

ЩЧ_амин=собственное ЩЧ самого амина (ASTM D 28-96).

Таким образом, в случае смазочного вещества с ЩЧ 70 согласно настоящему изобретению жирные амины и производные обеспечивают минимум 14% ЩЧ. В случае смазочного вещест