Смазочные композиции для трансмиссий

Смазочные композиции для трансмиссий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к смазочным композициям для трансмиссий, в частности для коробок передач, и к их применению в целях ограничения потребления горючего в моторных транспортных средствах. Композиции согласно настоящему изобретению подходят для любых типов транспортных средств, в частности легковых транспортных средств, и, в частности, приспособлены для транспортных средств с гибридным мотором

Современная забота об окружающей среде, в частности в том, что касается сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу, налагает насущную необходимость сокращения потребления горючего легковыми и грузовыми транспортными средствами, а также строительной и сельскохозяйственной техникой. В частности, возрастает требование к тому, чтобы такие узлы, как мотор, трансмиссии, редукторы, компрессоры и гидравлические системы вносили свой вклад в сокращение потребления энергии.

Следовательно, смазочные вещества, используемые в этих узлах, должны обеспечивать сокращение потерь при трении и разбрызгивании до возможно более низкого уровня. Специалистам известно, что снижение вязкости смазочного масла является средством для улучшения экономии горючего на уровне трансмиссии.

Исследования, проведенные на испытательном стенде трансмиссии, включающем в себя совокупность двигателя и коробки передач, показали, что достигаемая при этом экономия горючего прямо пропорциональна вязкости трансмиссионной смазки при рабочей температуре, составляющей обычно от 20 до 40°С при использовании транспортных средств на коротких прогонах. Наилучшие показатели получены при применении масел с кинематической вязкостью, измеренной в соответствии со стандартом ASRM D445, и составляющей около 20 мм²/с при рабочей температуре.

С другой стороны, технические условия конструкторов настоятельно требуют от трансмиссионных масел для частных автомобилей, в частности, вязкости при 100°С (или KB 100), измеренной согласно стандарту ASTM D445, составляющей от 5 до 15 мм²/с, чаще всего от 6 до 9 мм²/с, предпочтительно, около 6,5 мм²/с.

Такое ограничение относится к механическими соображениями конструктивного характера в отношении коробок передач, подшипников, предач. В самом деле, при пороговой вязкости ниже примерно 5 мм²/с пришлось бы изменить размеры деталей для уменьшения нагрузки на единицу площади, поскольку такой смазочный материал вносил бы недостаточный вклад в удержании такой нагрузки.

Характеристики вязкости масел в значительной степени зависят от наличия в их составе смазочных основ в количестве не менее 50 масс.% от общего состава масла.

Таким образом, композиция трансмиссионных масел, значительно способствующая экономии горючего или обладающая значительными свойствами экономить горючее или так называемыми свойствами "эко-топлива" (eco-fuel), предпочтительно несет в себе смазочные основы с весьма высоким показателем вязкости (ПВ). Показатель вязкости смазочной основы, измеренный согласно стандарту ASTM D2270, позволяет оценивать способность ограничивать изменение вязкости в зависимости от температуры на основании измерений кинематической вязкости при 40°С (KV40) и 100°С (KV100) в соответствии со стандартом ASTM D445.

ПВ хорошо известных обычных минеральных основ самое большее составляет порядка 200. В некоторых синтетических маслах достигаются очень высокие показатели ПВ, порядка 400, но такой высокий ПВ сопровождается либо значительной вязкостью, либо ограниченной растворимостью присадок, что не позволяет сообщить маслу свойства защиты передач, контроля трения и т.п., ожидаемые производителем. Следовательно, составить топливосберегающее трансмиссионное масло, исходя главным образом из этих основ, представляется затруднительным. Их стоимость и их доступность также затруднительны для масштабного промышленного применения смазочных материалов, включающих в себя значительные их количества.

Некоторым сложным эфирам жирных кислот природного происхождения присущ весьма высокий показатель ПВ, порядка 250, даже 300 и выше в сочетании с низкой вязкостью. Однако специалисты не торопятся применять эти сложные эфиры в автомобильных смазках, в частности в моторах и трансмиссиях, поскольку эфиры этого типа, жидкие при температуре окружающей среды, имеют не менее одной двойной связи в цепи кислотного остатка, в результате чего они малоустойчивы к окислению, откуда возникает риск их разрушения в ходе службы.

Такие эфиры, будучи использованы в качестве основ, не выдерживают, в частности, испытаний на окисление при высокой температуре с катализатором или без катализатора, что входит в технические условия для производителей автомобилей.

Неожиданным образом заявителем обнаружено, что существует возможность составления трансмиссионных масел с очень высоким ПВ, выше 250 или даже 280, предпочтительно выше 300, даже порядка 320 и более, исходя из основ природного происхождения типа метиловых эфиров жирных кислот, со сроком службы, сравнимым со сроком службы доступных в продаже продуктов. Масла для коробок передач, в частности, должны служить "всю жизнь", то есть таким образом, чтобы не приходилось их менять в продолжение всего срока службы автомобиля.

Не связывая себя какой-либо теорией, можем предположить, что эти сложные эфиры, которые образуют на поверхностях трущихся частей пленки, позволяющие поддерживать гидродинамический режим при большой нагрузке, ограничивающие нагрев масел в ходе эксплуатации. Таким образом, несмотря на посредственные результаты при стандартных испытаниях на окисление эксплуатационные показатели оказываются вполне удовлетворительны.

Краткое описание изобретения.

Настоящее изобретение относится к смазочным композициям для коробок передач с кинематической вязкостью, измеренной в соответствии с стандартом ASTM D445, при 100°С составляющей от 5,5 до 7 мм²/с, содержащим:

- одну или несколько фосфор-, серосодержащих или содержащих серу и фосфор присадок, препятствующих истиранию, и/или присадок предельного давления,

- по меньшей мере 30 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы РСООСН₃, где R представляет собой парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода, и

- либо по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы тяжелых поли-альфа-олефинов с кинематической вязкостью при 100°С, измеренной в соответствии со стандартом ASTM D445, составляющей от 40 до 3000 мм²/с, и с молекулярной массой более 2500 дальтон,

- либо по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы легких поли-альфа-олефинов с кинематической вязкостью при 100°С, измеренной в соответствии со стандартом ASTM D445, составляющей от 1,5 до 6 мм²/с, и с молекулярной массой менее 500 дальтон в сочетании с одним или несколькими соединениями типа полиметакрилатов с молекулярной массой менее 30000 дальтон.

В одном из вариантов осуществления смазочная композиция содержит не менее 20 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

В другом варианте осуществления смазочная композиция содержит не менее 20 масс.%, по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₂COOCH₃, где R2 является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

Предпочтительно, двойные связи в олефиновых группах R1 и/или R2 находятся в цис-конфигурации.

Предпочтительно, массовая доля тяжелых поли-альфа-олефина(ов) в смазочной композиции составляет не менее 10%, а массовая доля метилового(ых) эфира(ов) жирных кислот составляет не менее 60%.

В одном из вариантов осуществления смазочная композиция содержит не менее 50 масс.%, предпочтительно не менее 55 масс.%, по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

В другом варианте осуществления смазочная композиция содержит не менее 45 масс.%, предпочтительно не менее 50 масс.%, по меньшей мере, одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₂COOCH₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

Предпочтительно, массовая доля легких поли-альфа-олефина(ов) в смазочной композиции составляет не менее 10%, а массовая доля смеси полиметакрилата(ов) метилового(ых) эфира(ов) жирных кислот составляет не менее 60%.

Предпочтительно, соотношение массовой доли полиметакрилата(ов) и массовой доли метилового(ых) эфира(ов) жирных кислот составляет от 0,8 до 1,2.

В одном из вариантов осуществления смазочная композиция содержит не менее 85 масс.%, предпочтительно не менее 90 масс.%, еще более предпочтительно, не менее 95 масс.% одного или нескольких метиловых эфиров жирных кислот формулы RCOOCH₃, где R представляет собой парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода, по отношению к общей массе эфиров жирных кислот, присутствующих в названной смазочной композиции.

Еще в одном варианте осуществления смазочная композиция содержит не менее 75 масс.%, предпочтительно не менее 80 масс.%, по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода, по отношению к общей массе эфиров жирных кислот, присутствующих в названном смазочной композиции.

Еще в одном варианте осуществления смазочная композиция содержит не менее 65 масс.%, предпочтительно не менее 70 масс.%, по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₂COOCH₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода, по отношению к общей массе эфиров жирных кислот, присутствующих в названном смазочной композиции.

Предпочтительно, двойные связи в олефиновых группах R1 и/или R2 находятся в цис-конфигурации.

В одном из вариантов осуществления смазочная композиция содержит не более 15 масс.%, предпочтительно не более 10 масс.%, эфиров насыщенных жирных кислот по отношению к общей массе эфиров жирных кислот, присутствующих в указанной смазочной композиции.

Еще в одном варианте осуществления соотношение S/P между массовым содержанием элемента серы, измеренным согласно стандарту ASTM D2622, и массовым содержанием элемента фосфора, измеренным согласно стандарту ASTM D5185, в упомянутых смазочных композициях составляет от 3 до 60, предпочтительно менее 30, предпочтительно менее 20, еще более предпочтительно менее 10 или же составляет от 5 до 10.

Еще в одном варианте осуществления смазочная композиция имеет показатель ПВ, измеренный согласно стандарту ASTM D2270, выше 250, предпочтительно выше 280, еще более предпочтительно выше 300.

Другой аспект настоящего изобретения касается применения вышеописанных смазочных композициях для коробок передач для осуществления экономии горючего более 1%, предпочтительно более 2,5%, что измеряется согласно стандартным условиям испытания NEDC (New European Driving Cycle) в соответствии с Указанием EEC 90/C81/01, устанавливающим для каждой страны потолок выброса некоторых веществ, загрязняющих атмосферу («Emission test cycles for the certification of light duty vehicles in Europe », Brussels, 2001), в автомобилях, снабженных ручной или автоматической коробкой передач или же ручной автоматизированной коробкой передач.

Предпочтительно, экономия горючего осуществляется в моторах легковых автомобилей, предпочтительно, гибридных автомобилей.

Предпочтительное применение касается транспортных средств, снабженных ручной или автоматической коробкой передач или ручной автоматизированной коробкой передач.

Наконец, настоящее изобретение относится к применению смазочных основ, представляющих собой метиловые эфиры жирных кислот, содержащих не менее 85 масс.%, предпочтительно не менее 90%, еще более предпочтительно не менее 95% метиловых эфиров жирных кислот формулы RCOOCH₃, где R представляет собой парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода, с ПВ выше 250, и кинематической вязкостью при 100°С менее 7 мм²/с, в качестве смазочной основы для составления масел для коробок передач, дающих экономию горючего более 1%, предпочтительно более 2,5%, что измеряется согласно стандартным условиям испытания NEDC в соответствии с Указанием EEC 90/C81/01, устанавливающим для каждой страны потолок выброса некоторых веществ, загрязняющих атмосферу (« Emission test cycles for the certification of light duty vehicles in Europe », Brussels, 2001).

Предпочтительно применяются композиции, которые содержат не менее 75 масс.%, предпочтительно не менее 80 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

Предпочтительно применяются композиции, которые содержат не менее 65 масс.%, предпочтительно не менее 70 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₂СООСН₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

Предпочтительно применяются композиции, где двойные связи в олефиновых группах R₁ и/или R₂ находятся в цис-конфигурациии.

Подробное описание изобретения

Смазочные композиции согласно настоящему изобретению являются композициями для трансмиссий, более точно для коробок передач, которые позволяют осуществить значительную экономию топлива в автомобилях, в частности в легковых автомобилях, в частности в автомобилях с гибридным приводом.

Экономию горючего измеряют посредством подвергания трансмиссии стендовым испытаниям или испытаний реального автомобиля в модельном цикле NEDC (называемом также ЕСЕ /EUDC (Extra Urban Driving Cycle) согласно Указанию EEC 90/C81/01 01, устанавливающему для каждой страны потолок выброса веществ, загрязняющих атмосферу («Emission test cycles for the certification of light duty vehicles in Europe », Brussels, 2001).

Эти показатели смазочных композиций в большой степени связаны с их низкой кинематической вязкостью, в частности, с их кинематической вязкостью при 40°С (характеризующей рабочую температуру при коротком пробеге), которая составляет порядка 20-25 мм²/с, при измерении по стандарту ASTM D445.

Из соображений защиты механических деталей, масла согласно настоящему изобретению имеют кинематическую вязкость при 100°С от 5,5 до 7 мм²/с, предпочтительно от 6 до 7 мм²/с, еще более предпочтительно от 6 до 6,7 мм²/с, при измерении по стандарту ASTM D445.

Таким образом, масла согласно настоящему изобретению для выполнения своей роли механической защиты деталей, обеспечивая экономию горючего, должны обладать повышенным показателем ПВ (ASTM 2270), выше 250, предпочтительно выше 280, еще более предпочтительно выше 300, или порядка 320 и более.

С этой целью масла согласно настоящему изобретению составляются, исходя из смазочных основ типа метиловых эфиров жирных кислот с высоким ПВ (выше 250) и с кинематической вязкостью при 100°С менее 7 мм²/с, таких как описано далее, в сочетании с тяжелыми поли-альфа-олефинами или же с легкими поли-альфа-олефинами в смеси с полиметилакрилатами и/или, при необходимости, с некоторыми другими соединениями, известными специалистам как присадки-загустители.

В частности, масла согласно настоящему изобретению содержат не менее 30 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы RCOOCH₃, где R представляет собой парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода. Такое минимальное содержание позволяет достичь высокого ПВ и низкой рабочей вязкости, что дает эффект экономии горючего.

Масла согласно настоящему изобретению могут содержать не менее 35, не менее 50, или же не менее 60, 70 либо 80% таких метиловых эфиров жирных кислот. Следует отметить, что весьма высокое содержание таких эфиров, свыше 70 масс.% или свыше 80 масс.%, может оказывать неблагоприятное воздействие на уровень нерастворимого вещества, образуемого в ходе старения масел.

Поэтому обычно их содержание должно составлять от 30 до 80% или же от 30 до 70%. В вариантах, содержащих легкие ПАОв сочетани с ПМА, их содержание обыкновенно будет составлять от 30 до 50% или же от 30 до 40%.

Предпочтительно, преобладающие метиловые эфиры жирных кислот соответствуют формуле R₁СООСН₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода. Смазочные композиции для коробок передач согласно настоящему изобретению содержат предпочтительно не менее 20 масс.%, предпочтительно не менее 25 масс.% таких эфиров.

Еще более предпочтительно, преобладающие метиловые эфиры жирных кислот соответствуют формуле R₂СООСН₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода. Смазочные композиции для коробок передач согласно настоящему изобретению содержат предпочтительно не менее 20 масс.% таких эфиров.

Все эти эфиры предпочтительно происходят из основ, содержащих метиловые эфиры жирных кислот, как описано ниже.

Основная система смазок согласно настоящему изобретению может также быть дополнена другими основами, так чтобы ПВ полученных смазочных композиций был выше 250, предпочтительно выше 280, еще более предпочтительно выше 300 или порядка 320 и свыше, а кинематическая вязкость при 100°С упомянутых смазочных композиций составляла от 5,5 до 7 мм²/с, предпочтительно от 6 до 6,5 мм²/с.

Упомянутые другие основы могут быть основами минерального, синтетического или природного происхождения. Все же предпочтительно не будут применяться никакие основы, содержащие эфиры жирных кислот, кроме основ, содержащих метиловые эфиры жирных кислот, как описано ниже.

Основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот

Основы типа эфиров жирных кислот, используемые при составлении смазок согласно настоящему изобретению, обозначаемые здесь как "основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот" в действительности являются смесями эфиров жирных кислот, содержащими не менее 85 масс.%, предпочтительно не менее 90 масс.% или не менее 92 масс.%, предпочтительно не менее 95 масс.%, еще более предпочтительно не менее 98 масс.% или же не менее 99 масс.% метиловых эфиров жирных кислот, соответствующих формуле RСООСН₃, где R представляет собою парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода.

Основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот, применяемые в смазках согласно настоящему изобретению, также предпочтительно практически лишены примесей типа этиловых эфиров или вообще сложных эфиров спиртов, содержащих 2 атома углерода или более.

В них также практически отсутствуют моно-, ди- и триглицериды, а также соединения типа стеринов или токоферолов (витамин Е).

Действительно, такие примеси могут оказывать воздействие на уровень вязкости или ПВ сложноэфирных основ, что приводит, в частности, к значениям ПВ ниже желательных (ПВ менее 250).

Таким образом, общее содержание таких примесей должно быть меньше 15 масс.%, предпочтительно меньше 10 масс.%, или 8 масс.% или 5 масс.% в сложноэфирных основах, используемых для составления смазок согласно настоящему изобретению, еще более предпочтительно меньше 2% или меньше 1 масс.%.

Такие основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот предпочтительно содержат не менее 70 масс.%, предпочтительно не менее 75 масс.%, еще более предпочтительно не менее 80 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода,

Предпочтительно, эти основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот, содержат не менее 65 масс.%, предпочтительно не менее 70 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₂COOCH₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода. Предпочтительно, длина средней цепи жирных кислот, составляющих сложные эфиры названных основ, составляет от 17 до 19.

В таких основах, содержащих метиловые эфиры жирных кислот, двойные связи в группах R₁ и/или R₂ предпочтительно находятся в цис-конфигурации.

"Цис"-конфигурация означает форму "ванны", где оба водорода находятся с одной и той же стороны двойной связи С=С, "транс"-конфигурация обозначает форму "кресла".

Конфигурация цис- или транс- указанных метиловых эфиров одноненасыщенных жирных кислот влияет на технические характеристики последних. Двойная связь цис- создает изгиб в углеродной цепи, тогда как двойная связь транс- имеет относительно вытянутую структуру.

Ненасыщенные жирные кислоты в природном виде представлены главным образом в цис-форме. Транс-форма представлена в природном виде с частотой приблизительно от 2 до 8 масс.% в молочных жирах, приблизительно 4,5 масс.% в жирах крупного и мелкого рогатого скота. Однако последняя форма получается в преобладающем количестве в ходе промышленного процесса гидрогенизации жирных цепей некоторых растительных масел.

Предпочтительно, эти основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот содержат меньше 5 масс.% метиловых эфиров ненасыщенных жирных кислот, несущих не менее одной двойной связи в их олефиновой цепи в форме транс- (в дальнейшем "метиловые эфиры транс-ненасыщенных жирных кислот").

Эфиры жирных кислот могут быть получены из самих жирных кислот, получаемых из природных источников или же из синтетических жирных кислот, получаемых, например, из нефтяных фракций.

Под жирными кислотами понимают монокислоты с линейной углеводородной цепью, содержащей от 8 до 24 атомов углерода. Они могут быть насыщенными, мононенасыщенными или полиненасыщенными. Жирные кислоты из природных источников содержат четное число углеродных атомов.

Таковы, например, метиловые эфиры пальмитолеиновой (16-1), олеиновой (18-1), линолевой (18-2), линоленовой (18-3), эйкозоеновой (20-1), эруковой (22-1) или нервоновой кислоты (24-1). Особенно предпочтительным является метиловый эфир олеиновой кислоты (18-1).

Среди метиловых эфиров вышеперечисленных жирных кислот предпочтительны, в частности, в качестве преобладающего соединения метиловые эфиры пальмитолеиновой (16-1), олеиновой (18-1), линолевой (18-2) кислот. Особенно предпочтительным является метиловый эфир олеиновой кислоты.

Они представлены, например, в растительных маслах в форме триглицеридов или триэфиров глицерина. Гидролиз триглицеридов приводит к получению соответствующих жирных кислот и глицерина. Метиловые эфиры получают путем этерификации жирных кислот или напрямую путем переэтерификации масел метанолом.

В качестве природных масел можно привести кокосовое, пальмовое, оливковое, арахисовое, рапсовое и подсолнечное масла, полученные из растений немодифицированных или генетически модифицированных с целью повышения содержания в них олеиновой кислотой (олеиновые рапс и подсолнечник), соевое, хлопковое масло, а также свиной и говяжий жиры.

Предпочтительно, основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот, используемые в настоящем изобретении, имеют природное происхождение, в частности растительное, и получаются, например, из пальмового, оливкового, арахисового масел или из обычного или олеинового рапсового или подсолнечного масла.

Для основ типа метиловых эфиров жирных кислот, используемых в настоящем изобретении, типичны кинематическая вязкость при 100°С, измеренная по ASTM D445, составляющая от 1,5 до 10 мм²/с, предпочтительно от 1,5 до 7 мм²/с, и ПВ (ASTM 2270) порядка 250-400.

ПВ этих основ в типичном случае выше 250, предпочтительно выше 280, или же выше 300, или порядка 320 и более.

Они применяются в качестве смазочной основы в композициях согласно настоящему изобретению и составляют по массе не менее 30 масс.% конечной смазки, предпочтительно не менее 35 масс.%. Они могут быть представлены вплоть до содержания порядка не менее 50 масс.% или 60 масс.%, или 70 масс.%, даже не менее 80 масс.% по отношению к общей массе смазки.

Смазки согласно настоящему изобретению, в состав которых входят вышеописанные основы, содержащие метиловые эфиры жирных кислот с высоким ПВ, показывают превосходные результаты в экономии топлива, когда они используются, например, как масла для коробок передач.

Они также обладают очень хорошей термостабильностью, что измеряется в испытаниях типа GFCT-021-A-90, когда продувание воздухом заменяется продуванием азотом.

Во избежание двусмысленности уточним, что минимальное содержание метиловых эфиров жирных кислот в композициях согласно настоящему изобретению, составляющее 30%, и минимальное содержание метиловых эфиров жирных кислот в вышеописанных основах, содержащих метиловые эфиры жирных кислот, составляющее 85%, не подразумевает сложных эфиров в форме серосодержащих, фосфорсодержащих и серофосфоросодержащих соединений, которые могут присутствовать в качестве присадок против истирания и присадок предельного давления.

Кроме того, указанные значения не подразумевают боратных эфиров, которые могут присутствовать в качестве модификаторов трения.

Поли-альфа-олефины и ПМА

Тяжелые поли-альфа-олефины

Поли-альфа-олефины, используемые в смазочных композициях согласно настоящему изобретению, представляют собой так называемые тяжелые или вязкие поли-альфа-олефины. В смеси с вышеописанными сложными эфирами и, при необходимости, с ПМА они позволяют достичь в смазочных композициях согласно настоящему изобретению желаемой вязкости (от 5,5 до 7 мм²/с, предпочтительно от 6 до 7 мм²/с, еще более предпочтительно от 6 до 6,7 мм²/с при 100°С), не уменьшая ПВ, который остается выше 250.

Соединения типа "тяжелых" поли-альфа-олефинов (ПАО), или "вязких" ПАО, входящие в композицию согласно настоящему изобретению, выбирают среди ПАО с кинематической вязкостью при 100°С, измеренной согласно стандарту ASTM D445, и составляющей от 40 до 3000 мм²/с, предпочтительно от 150 до 1500, предпочтительно от 300 до 1200 мм²/с.

Их молекулярная масса Mw составляет более 2500 дальтон, обычно порядка 4000-50000.

Их средняя молекулярная масса Мn составляет более 2500 дальтон, обычно от 3000 до 20000, предпочтительно от 3000 до 10000, предпочтительно от 3000 до 7000.

Индекс их полидисперсности Mw/Mn составляет порядка 1,1-5 и более.

Указанные полиальфаолефины могут быть, в частности, получены из мономеров, таких как октен, децен, додецен, тетрадецен, гексадецен и т.д., взятых каждый в отдельности или в смеси с другими олефинами.

Они могут применяться сами по себе или в смеси в виде композиции согласно настоящему изобретению и представлять не менее 10 масс.% названных композиций. Их массовая доля в указанных композициях составляет предпочтительно менее 30%, что позволяет избежать ограниченной растворимости присадок или слишком высокой вязкости. Иными словами, массовая доля тяжелых ПАО должна быть достаточно высокой, чтобы придать композициям требуемую вязкость, но должна оставаться в некоторых пределах, чтобы композиция не оказалась слишком вязкой или чтобы не возникли сложности с растворимостью присадок.

Их типичное содержание в смазках для коробок передач согласно настоящему изобретению составляет от 10 до 25 масс.%, или от 10 до 20 масс.%, или от 15 до 25 масс.%, или от 10 до 18 масс.%, предпочтительно от 15 до 18 масс.%.

Предпочтительно, когда смазочные композиции для коробок передач согласно настоящему изобретению содержат тяжелые ПАО, описанные выше, массовое содержание метиловых эфиров жирных кислот формулы RCOOCH₃, где R представляет собою парафиновую или олефиновую группу, содержащую от 11 до 23, предпочтительно от 13 до 19 атомов углерода, в указанных композициях превышает 60%.

В таком случае, предпочтительно они содержат не менее 50 масс.%, предпочтительно не менее 55 масс.% по меньшей мере одного метилового эфира жирной кислоты формулы R₁COOCH₃, где R₁ является одно-, двух- или трехненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

Еще более предпочтительно, они содержат в таком случае не менее 45 масс.%, предпочтительно не менее 50 масс.%, по меньшей мере, одного метилового эфира жирной кислоты формулой R₂СООСН₃, где R₂ является одноненасыщенной олефиновой группой, содержащей от 11 до 23, предпочтительно от 15 до 19, предпочтительнее 17 атомов углерода.

ПМА и легкие поли-альфа-олефины

Композиции согласно настоящему изобретению могут быть приготовлены с высоким содержанием основы, содержащей метиловые эфиры ненасыщенных жирных кислот (50 масс.% основы, даже 60, 70% и более, что отвечает соответственно массовому содержанию метилового эфира ненасыщенных жирных кислот C₁₂-C₂₄, предпочтительно C₁₆-C₂₄, предпочтительно C₁₈, порядка 35%, 45% или 50% и более по отношению к общей массе смазки).

При этом такие композиции имеют тот недостаток, что совместимы не со всеми сопряженными эластомерами, в частности с акрилатными и фтористыми эластомерами.

С этой целью в одном из вариантов настоящего изобретения часть используемой сложноэфирной основы заменяется одним или несколькими соединениями типа полиметакрилатов (ПМА), каковые соединения хорошо знакомы специалистам и обычно используются как полимерные загустители при составлении смазок.

ПМА согласно настоящему изобретению имеют кинематическую вязкость при 100°С, измеренную по стандарту ASTM D445, предпочтительно менее 500 мм²/с или же менее 250 мм²/с, или же порядка 200 мм²/с.

Предпочтительно, массовая доля ПМА выбирается таким образом, чтобы смесь метилового эфира жирной кислоты и ПМА в смазке согласно настоящему изобретению представляла не менее 60 масс.%.

Предпочтительно, массовая доля ПМА приблизительно равна массовой доле метиловых эфиров жирных кислот, то есть соотношение между массовой далей ПМА и массовой долей метиловых эфиров жирных кислот составляет от 0,8 до 1,2.

При добавлении таких ПМА ПВ соединений согласно настоящему изобретению сколь-нибудь заметно не снижается.

Для облегчения их смешивания со смазочной композицией, поступающие в продажу ПМА представлены в виде маточного раствора полимера в масле. Массовая доля ПМА (действующего вещества) в таких маточных растворах составляет от 30 до 60%, чаще всего 50%.

Массовые доли ПМА, приведенные в настоящем описании, следует понимать как долю полимерной смеси (действующего вещества) плюс масло-разбавитель.

ПМА, используемые в композициях согласно настоящему изобретению, имеют довольно низкую молекулярную массу, менее 30000 дальтон. Тем не менее, их включение в композицию требует также введения сорастворителя, который бы позволил также обеспечить кинематическую вязкость при 100°С в пределах от 5,5 до 7 мм²/с и улучшить совместимость смазок согласно настоящему изобретению с эластомерами.

Такой сорастворитель также не должен способствовать снижению ПВ композиций.

Таким образом, в вариантах настоящего изобретения, включающих в себя ПМА, в качестве сорастворителя названных ПМА вводятся также легкие ПАО.

Такие ПМА, как описано выше, являются присадками-загустителями, хорошо известными специалистам, роль которых состоит в увеличении вязкости как при высоких, так и при низких температурах.

В одном из вариантов настоящего изобретения в качестве альтернативы ПМА используется одна или несколько других присадок-загустителей, также знакомых специалистам, в сочетании с легкими ПАО, описанными далее, в качестве сорастворителя. Другие присадки-загустители могут применяться сами по себе или в смесях, в частности в смеси с ПМА, точно в тех же условиях, что и ПМА.

Эти другие загустители выбираются по принципу высокого ПВ (выше 200, предпочтительно выше 250 или же выше 280, или 300, предпочтительно порядка 320 и более) и по принципу их устойчивости к тангенциальному напряжению, подходящей для использования в композиции смазок для коробок передач.

Для замены части сложноэфирной основы, используемой в композициях согласно настоящему изобретению, можно применять сополимеры ПАО/этилен, такие, например, как LUCANTO (Mitsui), или димеры этилен-пропилен (EPDM), такие как TRILENE СР 80 (LYON Copolymers), или стирол-акрилатные сополимеры, или их производные, или сополимерв ПМА. Полиизобутены не привносят достаточной ПВ, а ОСР или старполимеры неустойчивы к тангенциальному напряжению.

Некоторые из этих соединений, такие как EPDM, представлены в виде жидкостей, почти исключительно состоящих из действующего полимерного начала (то есть, например, Трилен состоит почти исключительно из EPDM).

Другие представлены в виде маточного раствора полимерных соединений (действующих начал) в масляной основе. Это, например, относится к сополимерам ПАО/этилен, которые состоят на 30-60 масс.%, чаще всего 50 масс.%, из полимера (действующего начала) в масле-растворителе.

В последнем случае массовые доли загустителей, приведенные в настоящем описании, следует понимать как долю полимерной смеси (действующего начала) плюс масло-растворитель.

Предпочтительно, массовая доля таких загустителей, самих по себе или в смеси, или, в частности в смеси с вышеописанными ПМА, выбирается таким образом, чтобы смесь метиловых эфиров жирных кислот с загустителем(ями) и, при необходимости, с ПМА по массе составляла не менее 60% смазок согласно настоящему изобретению.

Предпочтительно, массовая доля одного или нескольких загустителей или смеси загустителей и ПМА практически равна доле метиловых эфиров жирных кислот. То есть соотношение между массовой долей одного или нескольких загустителей или смеси загустителей и ПМА и массовой доли метиловых эфиров жирных кислот составляет от 0,8 до 1,2.

Легкие ПАР

Как и тяжелые ПАО, так и легкие ПАО можно, например, получить из таких мономеров, как октен, децен, додецен, тетрадецен, гексакдецен и т.п., взятых сами по себе или в смеси с другими олефинами. Их также можно использовать сами по себе или в виде смеси - в композициях согласно настоящему изобретению.

ПАО, называемые легкими, имеют кинематическую вязкость при 100°С, измеренную по стандарту ASTM D445, от 1.5 до 6 мм²/с, предпочтительно менее 3 мм²/с, порядка 2 мм²/с, кинематическую вязкость при 40°С, измеренную по стандарту ASTM D445, от 4 до 32 мм²/с, предпочтительно менее 6 мм²/с, порядка 5 мм²/с, и молекулярную массу менее 500, предпочтительно менее 300, в типичном случае порядка 290 или 285 дальтон.

Они составляют по массе предпочтительно не менее 10% смазок для коробок передач согласно настоящему изобретению. Их массовая доля составляет предпочтительно менее 30% названных смазок, с тем чтобы избежать пониженой растворимости присадок. Иными словами, массовая доля легких ПАО должна быть достаточно высокой, чтобы способствовать растворимости ПМА (и/или других загустителей, как описано выше), необходимых для придания композиции требуемой вязкости, но должна оставаться в известных пределах для избежания сложностей с растворением присадок. В типичном случае их массовое процентное содержание составляет от 10 до 25%, предпочтительно от 15 до 25% композиций согласно настоящему изобретению.

Предпочтительно, массовая доля легких ПАО составляет не менее 10%, а массовая доля ПМА (или других загустителей, как описано выше) выбирается таким образом, чтобы смесь метиловых эфиров жирных кислот с ПМА и/или другими вышеописанными загустителями составляла не менее 60% смазочных композиций для коробок передач согласно настоящему изобретению.

Еще более предпочтит