композиция присадки для противозадирных консистентных смазок с превосходными противоизносными и коррозионными свойствами

Формула изобретения

1. Смазочная композиция, содержащая по меньшей мере 90 мас.% базовой консистентной смазки и

(a) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль в количестве, которое обеспечивает содержание серы примерно от 1500 до 3500 млн^-1;

(b) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена в количестве, которое обеспечивает содержание молибдена примерно от 77 до 450 млн^-1; и

(c) дигидрокарбилдитиофосфат цинка в количестве, которое обеспечивает содержание цинка примерно от 600 до 1000 млн^-1.

2. Смазочная композиция по п.1, в которой

(a) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль обеспечивает содержание серы примерно от 2000 до 2800 млн ^-1;

(b) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена обеспечивает содержание молибдена примерно от 192 до 220 млн^-1 и

(c) дигидрокарбилдитиофосфат цинка обеспечивает содержание цинка примерно от 700 до 900 млн^-1.

3. Смазочная композиция по п.1, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает:

(а) одно или несколько тиадиазольных соединений из следующих:

(i) димеров 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола (DMTD), имеющих формулу



в которой n равно 1 и/или 2; и/или

(ii) 2-меркапто-1,3,4-дитиазола (MTD), имеющего формулу



и

(b) поли(эфир)гликоль, имеющий формулу



где R₁ представляет водород, разветвленный или неразветвленной С₁-С₂₀ алкильный радикал, фенильный радикал, разветвленный или неразветвленный C₁ -C₈ ацильный радикал и их комбинацию, и m имеет значения от 1 до 300.

4. Смазочная композиция по п.3, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает (а) композицию тиадиазолов в количестве примерно от 10 до 60% и (b) композицию поли(эфир)гликолей в количестве примерно от 40 до 90%.

5. Смазочная композиция по п.3, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает комбинацию бутокситригликоля и полиэтиленгликоля.

6. Смазочная композиция по п.3, в которой тиадиазол включает комбинацию димера моносульфида DMTD (формула I, n=1), димера дисульфида DMTD (формула I, n=2) и MTD (формула I).

7. Смазочная композиция по п.3, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает примерно:

(a) 15% димера моносульфида DMTD, 10% димера дисульфида DMTD, 10% MTD и

(b) 45% бутокситригликоля и 15% полиэтиленгликоля.

8. Смазочная композиция по п.7, в которой

(a) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль обеспечивает содержание серы около 2400 млн^-1;

(b) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена обеспечивает содержание молибдена около 206 млн ^-1 и

(c) дигидрокарбилдитиофосфат цинка обеспечивает содержание цинка около 795 млн^-1.

9. Присадка для консистентной смазки, включающая:

(a) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль;

(b) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена и

(c) дигидрокарбилдитиофосфат цинка

в соотношении (а):(b):(с), рассчитанном как (а) масса серы, обеспечиваемая комплексом тиадиазол-поли(эфир)гликоль; (b) масса молибдена, обеспечиваемая дигидрокарбилдитиофосфатом молибдена; и (с) масса цинка, обеспечиваемая дигидрокарбилдитиофосфатом цинка, около 150-350:7,7-45:60-100.

10. Присадка по п.9, в которой соотношение составляет примерно 200-280:19,2-22:70-90.

11. Присадка по п.9, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает:

(а) одно или несколько тиадиазольных соединений из следующих:

(i) димеров 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола (DMTD), имеющих формулу



в которой n равно 1 и/или 2; и/или

(ii) 2-меркапто-1,3,4-дитиазола (MTD), имеющего формулу



и

(b) поли(эфир)гликоль, имеющий формулу



где R₁ представляет водород, разветвленный или неразветвленный С₁-С₂₀ алкильный радикал, фенильный радикал, разветвленный или неразветвленный C₁ -C₈ ацильный радикал и их комбинацию, и m имеет значения от 1 до 300.

12. Смазочная композиция по п.11, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает (а) композицию тиадиазолов в количестве примерно от 10 до 60% и (b) композицию поли(эфир)гликолей в количестве примерно от 40 до 90%.

13. Смазочная композиция по п.11, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает комбинацию бутокситригликоля и полиэтиленгликоля.

14. Смазочная композиция по п.11, в которой тиадиазол включает комбинацию димера моносульфида DMTD (формула I, n=1), димера дисульфида DMTD (формула I, n=2) и MTD (формула I).

15. Смазочная композиция по п.11, в которой комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль включает примерно:

(a) 15% димера моносульфида DMTD, 10% димера дисульфида DMTD, 10% MTD и

(b) 45% бутокситригликоля и 15% полиэтиленгликоля.

16. Присадка по п.15, в которой соотношение составляет примерно 240:20,6:79,5.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к композиции присадки для композиций противозадирной консистентной смазки, имеющих исключительные противоизносные и коррозионные свойства. Более конкретно изобретение относится к композиции присадки, включающей (А) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль; (В) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена и (С) дигидрокарбилдитиофосфат цинка.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Противозадирные консистентные смазки работают в условиях высоких нагрузок и требуют высокоэффективных противозадирных присадок, чтобы предотвратить задирание и приваривание. Тиадиазолы являются соединениями, которые являются эффективными противозадирными присадками. Патент США 6365557 описывает комплексы тиадиазол/поли(эфиро)гликоль. Хотя эти комплексы являются превосходными противозадирными присадками для консистентных смазок, их высокая поверхностная аффинность к металлическим поверхностям дает покрытия, которые вызывают нежелательное обесцвечивание меди и других не-железных металлов и сдерживают способность противоизносных присадок уменьшать износ. Изобретение здесь описывает специфическую композицию смазочной присадки, в которой эти комплексы тиадиазол-поли(эфир)гликоль не оказывают отрицательного влияния на износ и коррозию, сохраняя в то же время превосходные противозадирные свойства.

Патент США 6541427 (Dresel et al.) описывает рецептуру консистентной смазки, имеющей систему присадок, которая содержит 2% соединения молибдена (дигидрокарбилдитиокарбамата, MoDTC или дигидрокарбилдитиофосфата, MoDTP), около 2% производного тиадиазола и требует набора других присадок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к смазочной композиции, включающей следующие компоненты (все в мас.%):

(а) Основное количество (т.е. >90%) базовой консистентной смазки, такой как литий, литиевый комплекс, алюминиевый комплекс, кальциевый комплекс, органоглина и мочевина;

(b) Комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль в количестве, обеспечивающем содержание от 1500 до 3500 ч./млн серы (S), предпочтительно от 2000 до 2800 ч./млн S;

(c) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена в количестве, обеспечивающем содержание молибдена от 77 до 450 ч./млн (Mo), предпочтительно 192-220 ч./млн Мо; и

(d) дигидрокарбилдитиофосфат цинка в количестве, обеспечивающем содержание от 600 до 1000 ч./млн цинка (Zn), предпочтительно от 700 до 900 ч./млн Zn.

Изобретение также раскрывает композицию присадки для использования в консистентной смазке. Композиция присадки включает следующие соединения:

(a) комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль;

(b) дигидрокарбилдитиофосфат молибдена; и

(c) дигидрокарбилдитиофосфат цинка,

при массовом соотношении S:Mo; Zn примерно 150-350:7,7-45:60-100. В этом соотношении S относится к сере, поставляемой с комплексом тиадиазол-поли(эфир)гликоль.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комплексы тиадиазол-поли(эфир)гликоль данного изобретения описаны в патенте США 6365557, введенном настоящей ссылкой. Предпочтительное осуществление включает комплекс из

(а) одного или нескольких тиадиазольных соединений из следующих:

(i) димеров 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола (DMTD), имеющих формулу

в которой n равно 1 и/или 2; и/или

(ii) 2-меркапто-1,3,4-дитиазола (MTD), имеющего формулу

и (b) поли(эфир)гликоля, имеющего формулу:

где R₁ представляет водород, разветвленный или неразветвленный С₁-С₂₀ алкильный радикал, фенильный радикал, разветвленный или неразветвленной С₁-С₈ ацильный радикал и их комбинацию, и m имеет значения от 1 до 300. Предпочтительными поли(эфир)гликолями являются бутокситригликоль, полиэтиленгликоль или их комбинация, причем последняя комбинация является предпочтительной.

Как изложено выше,

(а) тиадиазолом может быть одно или несколько соединений из димеров моносульфида DMTD (формула I, n=1), димеров дисульфида DMTD (формула I, n=2) и MTD (формула II), закомплексованных с

(b) поли(эфир)гликолем (формула III)

Комплекс может включать (по массе) от примерно 10% до 60% тиадиазольного соединения (тиадиазольных соединений) и от примерно 40% до 60% поли(эфир)гликольного соединения (поли(эфир)гликольных соединений), предпочтительно от примерно 25% до 50% тиадиазольного соединения (тиадиазольных соединений) и от примерно 50% до 75% поли(эфир)гликольного соединения (поли(эфир)гликольных соединений), и наиболее предпочтительно от примерно 30% до 40% тиадиазола и от примерно 60% до 70% поли(эфир)гликоля.

Наиболее предпочтительное осуществление комплекса доступно как присадка Vanlube® 972M от R.T.Vanderbilt Company, Inc., Norwalk, CT. Vainlube 972 включает по массе приблизительно (a) 15% димера моносульфида DMTD, 10% димера дисульфида DMTD, 10% MTD; и (b) 49% бутокситригликоля и 16% полиэтиленгликоля, и имеет средний молекулярный вес 300 г/моль.

Дигидрокарбилфосфатные соединения молибдена и цинка обычно получают реакцией P₂ S₅ со спиртами для образования соединений дигидрокарбилфосфорной кислоты, которые затем нейтрализуют подходящими соединениями молибдена или цинка:

где R₂ и R₃ независимо представляют углеводородные (гидрокарбильные) группы, содержащие от 1 до 18, предпочтительно от 2 до 12 атомов углерода, включающие алкильные, алкенильные, арильные, арилалкильные, алкиларильные и циклоалифатические группы. Примерами углеводородных групп являются этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутил, изооктил, 2,6-этилгексил и бутилфенил. В случае дигидрокарбилфосфата молибдена о равно 2 или 4, х равен 1 или 2, y имеет значения от 1 до 4 и z имеет значения от 1 до 4.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Методы испытаний, использованные в данном изобретении для оценки противозадирных свойств, коррозионной стойкости и свойств износа композиций консистентной смазки, были следующими:

Испытание противозадирных консистентных смазок на машине Тимкена.

Проба на медную пластинку.

Испытание на износ на четырехшариковой машине.

Испытание по Тимкену является хорошо известным стандартизованным тестом и описано в ASTM D 2509. Испытание по Тимкену измеряет нагрузки, при которых возникает абразивный износ, т.е. образование задиров между вращающимся цилиндром и неподвижным блоком; таким образом, чем выше конечная нагрузка по Тимкену, тем лучше противозадирные свойства консистентной смазки. Неформальная ранжировка противозадирных свойств на основании конечных показателей нагрузки по Тимкену приведена ниже, где все в интервале 60-80 (превосходное или исключительное) считается приемлемым для промышленных стандартов.

Конечная нагрузка по Тимкену (фунт)	Ранжировка противозадирной характеристики
80	Исключительная
60-70	Превосходная
50	Хорошая
40	Граничная

Метод испытания на медную пластину, ASTM D 4048, был использован для оценки характеристики коррозии меди композициями консистентных смазок. По этому методу испытания полированную медную пластину полностью погружают в образец консистентной смазки и греют в сушильном шкафу при 100°С в течение 24 часов. В конце этого периода пластину извлекают, промывают и сравнивают со стандартами коррозии медной пластины ASTM. Медной пластине присваивают балл от 1а до 4b. Балл 1а представляет пластину с наименьшей коррозией, а 4с представляет пластину с максимальным уровнем коррозии. Индустриальные консистентные смазки являются некоррозионными и дают балл не выше, чем 1b.

Испытание на износ на четырехшариковой машине проводят согласно стандартной методике, описанной в ASTM D4172. По этому методу испытаний один шарик вращается на трех равномерно разнесенных неподвижных шариках, в то время как четыре шарика полностью погружены в испытуемое масло. Испытания для этого изобретения проводили при скорости вращения 1200 об/мин при нагрузке 40 кг в течение одного часа при 75°С. Измеряли диаметр поцарапанных трех неподвижных шаров и результатом являлось среднее для трех шаров. Приемлемым результатом для этого испытания являлся средний след изнашивания меньше, чем 0,5 мм по диаметру.

ПРИМЕР 1

Оценивали износ, противозадирные и коррозионные свойства литиевой консистентной смазки, содержащей комплекс тиадиазол-поли(эфир)гликоль (присадка Vanlube® 972M, доступная от R.T.Vanderbilt Company, Inc., Norwalk., CT), Vanlube 972 в сочетании с диалкилдитиофосфатом молибдена (присадка Molyvan® L, доступная от R.T.Vanderbilt Company, Inc., Norwalk., CT), Vanlube 972M в сочетании с диалкилдитиофосфатом цинка (Lubrizol® 1395, доступный от Lubrizol Corp.), разбавленная в 10-20% масла, и Vanlube 972M в сочетании с Molyvan L и Lubrizol 1395. Данные, суммированные в таблице 1, показывают, что только смазки с добавлением всех трех компонентов при конкретных концентрациях дают конечные нагрузки по Тимкену от исключительных до превосходных при приемлемых следах износа и баллах коррозии меди. Кроме того, данные для рецептур 10, 11, 12 и 13 показывают, что другие соединения молибдена, такие как диалкилдитиокарбаматы молибдена (Molyvan® 822) и органомолибдаты (Molyvan® 855) не являются эффективными альтернативами MoDTP.

Таблица 1
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Vanlube 972M1	2,0	1,0	2,0	2,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Lubrizol 1395 2	---	---	1,0	---	1,0	---	---	0,50	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
Molyvan L3	---	---	---	1,0	---	1,0	0,5	0,25	0,25	---	---	---	---
Molyvan 8224	---	---	---	---	---	---	---	---		0,25	0,50	---	---
Molyvan 855 5	---	---	---	---	---	---	---	---	---	---		0,25	0,50
Содержание S, ч./млн	4800	2400	4800	4800	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400
Содержание Mo, ч./млн	0	0	0	825	0	825	412	206	206	123	246	198	396
Содержание Zn, ч./млн	0	0	1060		1060	0	0	530	795	795	795	795	795
Износ по 4 шарам, мм	0,64	0,58	0,61	0,52	0,53	0,46	0,44	0,47	0,46	0,52	0,51	0,48	0,53
Конечная нагрузка по Тимкену, фунт	80	Fail 40	---	---	---	---	70	60	80	Fail 40	Fail 40	Fail 40	---
Коррозия меди	2e	2e	4a	2e	3a	4b	2e	3a	1b	1b	1b	1b	1b
1 Содержание серы в Vanlube 972M составляет 24 мас.% 2 Содержание цинка в Lubrisol 1395 составляет 10 мас.% 3 Содержание молибдена в Molyvan L составляет 8,3% 4 Содержание молибдена в Molyvan 822 составляет 4,9% 5 Содержание молибдена в Molyvan 855 составляет 7,9%

Пример 2(Сравнительный пример)

В качестве сравнительных примеров ZDDP компонент по изобретению был заменен другими противоизносными (AW) присадками на основе фосфора и цинка при сохранении в то же время других компонентов по изобретению постоянными. Как суммировано в таблице 2, ни одна из альтернатив не обеспечила удовлетворительную противоизносную характеристику за исключением нафтената цинка. Однако противозадирная характеристика композиции, содержавшей нафтенат цинка, была неудовлетворительной.

Таблица 2 (Сравнительные примеры)
	14	15	16	17	18	19
Vanlube 972M	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
Molyvan L	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
Vanlube 7611М (беззольная диалкилтиофосфатная AW присадка)	0,75	---	---	---	---	---
Vanlube 9123 (аминофосфатная AW присадка)	---	0,75	---	---		---
Vanlube AZ (диалкиттиокарбамат с 50% Zn)	---	---	0,75	---	---	---
Нафтенат цинка	---	---	---	0,75	---	---
	---	---	---	---	1,30	---
Износ по 4 шарам, мм						0,75
Конечная нагрузка по Тимкену, фунт
Коррозия меди	0,58	0,53	0,57	0,56	0,51	0,47
Vanlube 972M	---	---	---	---	---	Fail 40
Molyvan L	---	---	---	---	3a	lb

Пример 3(Сравнительный пример)

Для сравнения компонент комплекса тиадиазол-поли(эфир)гликоль по изобретению был заменен другими производными тиадиазола. Как суммировано в таблице 3, ни одна из альтернатив не обеспечила удовлетворительную противозадирную характеристику.

Таблица 3 (Сравнительные примеры)
	20	21
Lubrizol 1395	0,75	0,75
Molyvan L	0,25	0,25
Vanlube 829 (Димер дисульфида тиадиазола, использованный при содержании серы, эквивалентном 1% Vanlube 972M)	0,37	---
Cuvan® 826 (Производное тиадиазола, использованное при содержании серы, эквивалентном 1% Vanlube 972M)	---	0,77
Износ по 4 шарам, мм	0,43	0,44
Конечная нагрузка по Тимкену, фунт	30	20
Коррозия меди	1b	1b