ћ†љ

Изобретение относится к составам противоизносных полифункциональных присадок к смазкам, маслам, композициям, топливам, спецжидкостям, гидравлическим и смазочно-охлаждающим жидкостям, именуемым далее горюче-смазочные материалы - ГСМ и СОЖ, а также к совместимым с ними композициям присадок, выпускаемых промышленностью для улучшения указанных свойств трибосистем, и предназначено для использования во всех отраслях машиностроения в легко, средне и особенно тяжело нагруженных узлах трения машин и механизмов, в том числе высокоскоростных и высокоточных. Присадки к смазочным средам являются эффективным средством управления физико-химическими и механическими процессами на фрикционном контакте. Применяемые присадки, как правило, обладают какимлибо одним свойством, либо противоизносным, либо противозадирным, либо антиокислительным и т.д., поэтому для придания смазочным средам комплекса необходимых свойств применяют смеси присадок разных типов. Полифункциональные присадки, обладающие широким спектром действия, как заявляемые, неизвестны. Большинство известных противоизносных и противозадирных присадок к маслам и смазкам представляют собой сернистые, хлористые, фосфорные соединения разных видов, а также высокомолекулярные жирные кислоты, их соединения, их эфиры и соединения молибдена. Испытания традиционных присадок в идентичных условия х показали максимальное снижение износа, достигаемое в последнем случае, до 330% по сравнению с базовой средой. При длительной эксплуатации большинство таких присадок вызывало коррозию рабочих поверхностей. Использование противоизносных, а тем более полифункциональных присадок к топливам в новейших обобщающих справочниках не значится. Положительный эффект применяемых присадок в большинстве случаев обусло влен образованием трибополимерных стр уктур на поверхностях трения с последующим эволюционирующим их разрушением, что замедляет, но не устраняет разрушительные процессы в трибосистеме. Особенно велико число присадок к смазкам, поскольку для них не существует ограничения по растворимости. По причине ограничения по растворимости не существует в справочниках раздела по противоизносным присадкам к топливам и немного известно хороших присадок для масел. Обычно стремятся преодолеть барьер растворимости присадок с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа нео-нол, тритон и других. Однако ПАВ сравнительно дорогие, часто приводят к расслоению смазочных композиций, существенному изменению их свойств во времени, избирательному дезактивированию компонентов композиций. Существенно более эффективными являются заявленные авторами присадки на основе некоторых структур координационных соединений (КС) с необычным модифицированием поверхностных слоев материала пар трения (а.с. СССР 1005460, в частности дипивалоилметанаты - ДПМ общей формулы LnAn, где Ln - лантаноид, А-ДП М, п-3. Лучшим из них является Nd ДПМз). Эти присадки обеспечивают положительный эффект благодаря хорошим про-тивоизносным свойствам образуемых с и х участием в процессе трения необычных самовосстанавливающихся стр уктур в поверхностном слое трущи хся деталей. Однако эти присадки не всегда могут быть использованы в маслах и топливах вследствие ограниченной растворимости. В сложившейся ситуации назрела необходимость в создании принципиально новых эффективных присадок, способных обеспечить кардинальное снижение износа и объединяющих в себе многие функции, способных к тому же одинаково хорошо работать в смазках, маслах, топливах, композициях, спецжидкостях, СОЖ, чтобы надежно заменить то огромное количество малоэффективных на сегодняшний день присадок узконаправленного действия, в которых трудно даже ориентироваться, находить какие-либо преимущества, но на производство которых тратятся большие средства. Заявленные авторами в патенте №1831876 противоизносные полифункциональные присадки на основе β -дикетонатов, β-кетоэфиратов и гидроксаматов 3d-, 4d, 4f-металлов к ГСМ на сегодняшний день являются самыми эффективными, но из-за неизученности на момент их заявки туда не могли войти многие из соединений тех же классов и други х, эффективность которых превосходит таковую заявленных соединений. Настоящий патент является продолжением и дальнейшим развитием патента №1831876. Задачей настоящего изобретения является дальнейшее повышение эффективности классов веществ, способных быть организаторами нового типа взаимодействия поверхность-среда - обменного, протекающего во времени по автоколебательному механизму, который обеспечивает необычно высокую эффективность трибосистем, что означает значительное повышение ресурса ГСМ и рабочих поверхностей трущи хся сопряжений машин и механизмов, повышение функционального качества машин. Поставленная задача решается применением в качестве эффективных противоизносных полифункциональных, повышающих ресурс ГСМ и рабочих поверхностей трущи хся деталей, присадок одновременно к смазкам, маслам, композициям (в том числе к содержащим совместимые с заявляемыми другие присадки и ПАВ), топливам, спецжидкостям, гидравлическим и смазочно-ох-лаждающим жидкостям,, а также к совместимым с ними выпускаемым композициям присадок и ПАВ для улучшения указанных свойств трибосистем (например, "Озерол" и "Золотой озерол" на Украине, "Фриктол" в России (координационных соединений общей формулы МАn , где M-3d-, 4d-, 4f-металлы, n-2-4, A - гидроксамовая кислота жирного ряда или смеси таких кислот, заместитель у азота которых - атом водорода, а у карбонила - циклический, замещенный циклический радикал, разветвленный или неразветвленный алкил, или ди-ацилгидроксамовая кислота или смеси диацилгидроксамовых кислот с теми же заместителями у карбонила, или внутрициклическая, или кетогидроксамовая кислота, или производная щавелевой, малоновой, алкил-замещенной малоновой, лимонной кислоты, соответственно, диалкилди-, или триалкилт-ригидроксамовая кислота, или производный алкилиминодиуксусной. нитрилотриуксусной, этилендиаминтетрауксусной кислот, соответственно, диалкилдигидроксамато-, триалкилтригидроксамато-, тетраалкилтетрагидроксаматокдмплексон, или гидроксаматоэфир. или диалкилкарбамид карбоновой кислоты или эфира дикарбоно-вой кислоты, или алкиламид кето-, или a, β -дикарбоновой кислоты или ее эфира угли их замещенных аналогов, или алкиламино-кетон, или алкилзамещенный у межкарбонильного атома углерода в -дикетон, или аналогично замещенный β -кетоэфир, или смеси таких β -дикетонов, или β -кетоэфиров, или малоновый, алкилзамещенный малоновый, кетомалоновый эфир, или β -трикетон. или β -дикетоэфир, или фторированные аналоги перечисленных лигандов, а также совместимых друг с др угом и с три-босистемой смесей координационных соединений МАп гидроксамовых, диацилгидроксамовых кислот, β -дикетонов, β кетоэ-фиров и други х перечисленных лигандов. Заявляемые соединения и аналогичные им хорошо известны в литературе, однако в промышленности не производятся. В науке такие соединения и лиганды изучались с целью использования их в качестве аналитических реагентов и экстрагентов металлов для разделения близких по свойствам элементов, в качестве катализаторов или ингибиторов химических превращений веществ, а также биологически активных веществ. Известны случаи синергизма при использовании смеси соединений. В качестве примера можно привести работы: [1], [2], [3]. - Патент США Ν: 3794473 - применение β -дикетонатов в качестве антидетонационных присадок к топливам. - А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов, Начала органической химии, М., 1969. Обнаружение и доказательство авторами патента возможности протекания обменных взаимодействий поверхность-среда в условиях трения и автоколебательного характера таких взаимодействий во времени позволило авторам выявить у заявляемых веществ и др угие свойства - предмет настоящего патента. Испытания заявляемых присадок проводили с целью определения их влияния на износ и коррозию рабочих поверхностей пар трения, на антифрикционные, противозадирные свойства, антиокислительные свойства среды, расширение нагрузочного интервала. Износ при трении скольжения определяли на машине трения КИИГА-2, на которой реализован контакт шаров из стали ШХ15 по диску из той же стали при начальном давлении 1500 МПа и скорости 0,6 м/с. Диаметр пятна износа на шарах (Ци) определяли с помощью микроскопа БМИ-1Ц с точностью 1 мкм. Испытания пар качения на долговечность проводили ускоренным методом с форсированием по нагрузке на многопозиционной установке СПЗ-2М, позволяющей одновременно испытывать 12 образцов при нагрузке до 5000 МПа и скорости перемещения 0,8 м/с. Оценкой долговечности была наработка до появления на рабочих поверхностях прогрессирующего выкрашивания. Коррозионную стойкость определяли по отношению площади, пораженной коррозией, к общей площади поверхности образца. Испытания проводили путем помещения образцов в термовлагокамеру Г-4, в которой поддерживалась влажность 100% и происходило периодическое выпадение росы на металлические поверхности. Противозадирныесвойства оценивали на машине трения ЧШМ по величине критической нагрузки Рк. Анти фрикционные свойства оценивали по снижению коэффициента трения относительно его значения для прототипа. Антиокислительные свойства среды определяли по температуре начала окисления методом сканирующей калориметрии. Расширение нагрузочного интервала определяли путем повышения нагрузки до появления явных признаков разрушений за время испытаний. Результаты некоторых испытаний в качестве примера приведены в таблицах 1-6. Анализ полученных результатов подтверждает почти на порядок большую эффективность заявляемых веществ по сравнению с прототипом и в 2-5 раз большую по сравнению с соединениями, приведенными в патенте авторов №1831876. При обработке металлов (резание, шлифование, сверление и другие) наблюдаются такие же молекулярные механизмы взаимодействия поверхность - среда, как и в трении, но при высоких нагрузках. Поэтому заявляемые вещества являются эффективными и в смазочно-охлаждающих жидкостях, применяемых при обработке металлов. Проведенные испытания в резании, шлифовании, ультразвуковой обработке металлов показали, что при наличии в СОЖ заявляемых веществ и ранее заявленных авторами повышается работоспособность режущего инстр умента, улучшается качество обрабатываемой поверхности и стружки, повышается достижимый класс чистоты поверхности и ресурс СОЖ, поскольку эти вещества обладают помимо других антиокислительными и бактерицидными свойствами. Использование заявляемых присадок в композициях, содержащих ПАВ типа нео-нол, тритон или другие, требует предварительного изучения, поскольку реализуемые в данном случае трибопроцессы очень чувствительны к структуре ве ществ и доступности рабочих поверхностей к взаимодействию со средой. Например, ПАВ тритон вызывает расслоение дизтоплива и некоторых масел, а неонол малоэффективен с β кетоэфиратами, β -дикетонатами и снижает эффективность многих гидроксаматов, но иногда их применение оправдано. Все приведенные в заявке результаты испытаний и химические модели веществ являются достаточным основанием для защиты существенных признаков объекта изобретения. В заявке приведены результаты испытаний 65 лигандов со всеми представителями заявляемых металлов по всем заявляемым свойствам присадок. Ниже приведены структуры используемых лигандов, и х названия и краткие обозначения.