Мастильна композиція

Мастильна композиція на основі сульфідованої ріпакової оливи або її суміші з Винахід відноситься до мастильних композицій, зокрема до мастильних композицій на основі хімічно-модифікованих рослинних олій Відома [1] мастильна композиція на основі 5% сульфідованої бавовняної олії, яка містить 6-10% сірки, та кальційового вуглеводневого мастила для підвищення антифрикційних (протизадирних) властивостей Відома [2] мастильна композиція на основі сульфідованої ріпакової оливи або и суміші з мінеральними оливами, яка містить 1-20% сірки, та присадки трифенілфосфш і бензтриазол для підвищення антифрикційних (протизадирних) властивостей Недоліком відомих мастильних композицій на основі сульфідованої ріпакової оливи є недостатньо високі змащувальні властивості в парх тертя сталь-сталь 3 метою підвищення антифрикційних, особливо змащувальних властивостей мастильна композиція на основі сульфідованої ріпакової оливи або и суміші з мінеральними оливами містить ріпакову оливу, яка сульфідована 110% сірки у присутності малеїнового ангідриду при співвідношенні компонентів композиції, % (в межах" ВІД - ДО) Ь Сірка Малеїновий ангідрид трифенілфосфш бензтриазол ріпакова олива або її суміші з мше 1-10 0,5-8,0 0,1 1,7 0,1 1,7 решта мінеральними оливами, яка відрізняється тим, що вона додатково містить ріпакову оливу, яка сульфідована на 1-10% сірки, та малеїновий ангідрид при співвідношенні компонентів композиції, (%) сірка 1-10 малеїновий ангідрид 0,5-8,0 трифенілфосфш 0,1-1,7 бензтриазол 0,1-1,7 ріпакова олива або її суміш з мінеральною оливою у співвідношенні 5 95 до 80 20 решта ральною оливою у співвідношенні 5 95 до 80 20 Ріпакова олива містить гліцериди в основному ненасичених високомолекулярних органічних кислот (ВЖК) Пальмітинової 1,0-3,0% Стеаринової 0,2-3,0% Олеїнової 15,0-32,0% Лшолевої 13,0-25,0% Ліноленової 7,0-10,0% Ерукової 40,0-54,0% Ейкозенової 8,0-15,0% Ріпакова олива характеризується такими фізиКО-ХІМІЧНИМИ показниками Густина при 20°С 908-915кг/м3 Іодне число 94-1 Обмг/100г Кислотне число 0,4-6,0мгКОН/г Число омилення 165-180мгКОН/г Температура загоряння не нижче -230°С Аналіз складу ВЖКтригліцеридів ріпакової олії показує, що вона є термодинамічне не стійкою, реакційно здатною з причини високої своєї ненасиченості молекулярних структур, А тому важливою передумовою використання олії в мастильних композиціях є її енергетична стабілізація за рахунок пониження ступеня її не насиченості Таку задачу можна вирішити шляхом хімічної модифікації ріпакової олії О ю 59420 Ми пропонуємо такий раціональний шлях перетворення ненасичених ВЖК тригліцеридів олії в насичені, коли виконувались би дві важливі задачі в комплексі Здійснити реакцію міжмолекулярного і внутримолекулярного приєднання, яка веде одночасно і до зниження не насиченості, і до зростання молекулярної маси, і до збільшення в'язкості Здійснювати ті ж самі реакції приєднання за рахунок хімічної участі спеціальних реагентів, введення яких в молекули тригліцеридів як понижувало б ненасиченість ВЖК, так і сприяло б радикальному покращенню триботехнічних характеристик олії Запропонований метод заключається в суміщенні в одному процесі двох основних ХІМІЧНИХ реакцій 1) Сульфідування як таке, що веде до суттєвого зниження не насиченості ВЖК, до Олігомеризацм ( зростання молекулярної маси і в'язкості), а також до введення сульфідних і дисульфідних груп як триботехнічного фактору, який забезпечує необхідний рівень протизносної і протизадирної властивостей мастил 2) Малешування як таке, що також понижує не насиченість ВЖК, а також вводить одночасно до структури ВЖК сполуки, які забезпечують добрі змащувальні властивості нових мастильних композицій Отже, в присутності в олії таких важливих і специфічних реагентів як сірка і малеїновий ангідрид і за умови високої температури мають місце комплекс двох головних ХІМІЧНИХ реакцій 1) Реакція прямого приєднання а) частковою олігомеризацією Ші-О-С / \ / \ / \ малеїновий ангідрид фрагмент тригліцеридів олії R' R" -••••-сн-сн-нс-сн-сн-снС R' С / \/ \ / \ О О О І 0=С -СН2-0 О- СН 2 -. • ЛІНІЙНІ частково-насичені олігомери б) фрагментарно-ізольоване приєднання каталізатор сульфідні rpyna-S-,-S-SФрашент тригсщерцш волі: з ізольованими ПОДВІЙНИМИ ів'язками R" CH ент т р т лщерилав они сульфідований І маяешізований Таким чином, оптимальним способом хімічної модифікації ріпакової оливи є сульфідування її введення сульфідної чи дисульфідної сірки (шляхом внутрішньої і міжмолекулярної реакції приєднання сірки) в присутності малеїнового ангідриду, Введення 1,0-10,0% сірки в присутності малеїнового ангідриду приводить до олігомеризацм гліцеридів за рахунок сульфідних, чи дисульфідних груп чи фрагментів янтарного ангідриду як похідних від малеїнового ангідриду S -SR-CH-CH-R' І І S S R"-CH-CH-R"' R-CH~CH~Rr І s s V- CH-CH-R"' R-CH-CH-R' R-CH-CH-R' S сн-сн о о о •ir-O-C-R'-CH = С-О I •о—сн I сн, S нс=сн с с СН-0-С 4 2) Реакція опосередкованого непрямого приєднання через процес сульфідування Той же фрагмені з приєднаним янтарним ангідридом Приклад 1 в 90г ріпакові оливи розчиняють при 90-100°С і при перемішуванні 10 грамів малеїнового ангідриду (МА) Підігріваємо суміш поступово (10-15°С за 15хв) до 130°С і вносимо при ефективному перемішуванні (30-35 обертів мішалки за хвилину) 6г сірки Продовжуючи перемішування підігріваємо суміш до 155-160°С Поява піни при цій температурі свідчить про те, що процес сульфідування почався, після цього нагрівання ведуть повільніше (10-15°С за ЗОхв), доводячи температуру до 170°С і витримують її одну годину Після ЧОГО охолоджують реакційну масу Приклад 2 Реакційну масу сульфідованого продукту, отриманого за прикладом 1 нагрівають до 60-65°С і поетапно розчиняють в ній при перемішуванні 0,9гтрифенілфосфшу (ТФФ) і 0,9гр бензтриазолу (ЕТА), Приклад 3 20г отриманої за прикладами 1 або 2 мастильної композиції розчиняють при 40-60°С у 80г індустріального мастила І-20А і перемішують 15хв 1 Малеїновий ангідрид - 0,1-5-1,5% (за масою) а) каталізатор сульфідизацм ріпакової оливи, 59420 (без каталізатора вона йде при 210-220°С із значною окисною диструкціею), який підвищує селективність реакції і понижує температуру (до 170°С), а отже і зменшує термоокислювальну деструкцію гліцеридів оливи б) добавка до мастильних матеріалів для зменшення внутрішнього тертя і таким чином підвищування їх змащувальних властивостей (пониження коефіцієнта тертя) 2 Трифенілфосфш (ТФФ)-Р(СбН5)з і бензтриазол (БТА) - C6H5N3 є присадками протизносними і протизадирними які за рахунок високої полярності вказаних молекул більш ефективно адсорбуються (хемосорбція і сили Ван-дер» Ваальса) поверхнями, що труться з утворенням щільної і стійкої хемосорбційної плівки з орієнтованою структурою, ТФФ, як присадка приводить до утворення в перебігу тертя плівки фосфіда заліза (чи іншого металу), так само як і сірковмісної ріпакової оливи адсорбується хімічно-активовано на поверхні металу з утворенням плівки сульфіду заліза Азот гетероциклічний фрагменту N-H молекули бензтриазола C6H5N3 здатний легко алкіліруватись або ациліруватись, заміщуватиись на вуглеводневий радикал або на кислотний залишок гліцеридів ріпакової оливи і потім адсорбуватись, утворюючи термодинамічне стійку орієнтовану плівку в зоні тертя (характеристикою енергії зв'язку адсорбованих молекул є теплота адсорбції, яка за літературними даними є досить значною у випадку ріпакової оливи Поєднання фосфора у трифенілфосфіні та азоту в бензтриазолі із зв'язаними в структурі ВЖК ріпакової олії сульфідними групами та фрагментами янтарного ангідриду за умови оптимальних співвідношень компонентів мастильної композиції створює максимальний змащувальний, противозадирний та противозварювальний ефект В табл 1 приведені склад заявленої мастильної композиції Таблиця 2 підтверджує ефективність заявленої композиції В табл 2 приведені результати дослідження мінеральних та ріпакової олив та їх суміші при випробуваннях на чотирикульовій машині тертя (ЧКМТ) кульки - сталь ШХ-15 (HRC65) діаметром 12,7мм, число обертів верхньої кулі 1440 за хвилину Протизносні властивості оцінювали за діаметром плями зносу в мм за 4 години випробувань при нормальному навантаженні на одну кульку 82Н, температура поверхні тертя 4560°С Протизадирні та протизварювальні властивості оцінювали за критичними і зварювальними навантаженнями на одну кульку ВІДПОВІДНО ДО ступінчатої зміни навантаження (на нових кульках) через 2-25С Протизадирні та протизварювальні властивості оцінювали за критичними і зварювальними навантаженнями на одну кульку ВІДПОВІДНО ДО ступінчатої зміни навантаження (на нових кульках) через 2-25Н за одну хвилину випробувань Коефіцієнт тертя визначали за допомогою тензометричного пристрою, до складу якого входить пілдсилювач, тензодатчик з тензобалочкою і електронний Як видно з таблиці 2, заявлена мастильна композиція за антифрикційним ефектом і технічними характеристиками перевершує мінеральну, ріпакову і тільки сульфідовану оливи Особливо відчувається підвищення змащувальних властивостей мастильних композицій коефіцієнт тертя зменшується в 2-3,8 рази Таблиця 1 Склад заявленої мастильної композиції Номер заявленої композиції мастила Вміст, % Сірка Малеїновий ангідрид Трифенілфосфін Бензтриазол На основі ріпакової оливи №1 №2 №3 №4 №5 *№6 1 6 10 8 6 6 1,5 2,5 0,5 3,0 8,0 од 0,5 0,9 1,3 1,3 1,3 0,1 0,5 0,9 1,3 1,3 1,3 На основі суміші ріпакової та мінеральної олій у співвідношенні №7 (5*95) №8 (20 80) *№9 (20 80) №10(80 20) 6 6 6 6,0 0,5 0,9 0,9 1,5 3,5 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 До складу композицій мастил *№»6 і "№ 9 замість малеїнового ангідриду введено ВІДПОВІДНО 1,5% і 0,5% дифенілтюмочевини (ДФТМ) 59420 8 Таблиця 2 Антифрикційні властивості мінеральної і ріпакової олив та заявленої мастильної композиції Діаметр Критичне нава- Навантаження Коефіцієнт плями зносу нтаження на зварювання на тертя мм, за 4год одну кульку, Н одну кульку, Н Мастило або мастильна композиція Авіаційне МС-20 Ріпакове Сульфідована ріпакова олива (10% сірки) в присутн 1% ДФТМ Заявлена мастильна композиція №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9 №10 Джерела інформації 1 Ищук Ю Л Технологія пластичних змазок - Київ Наукова думка, 1986 - с 120 2 Патент на винахід №18077(ЦА) Мастильна композиція Автори Сіренко Г О , Кириченко ВІ Комп'ютерна верстка О Воробей 0,57 0,81 281 200 415 298 0,08 0,094 0,78 240 378 0,09 0,75 265 420 0,05 0,5 490 850 0,04 0,56 600 1005 0,04 0,70 350 560 0,035 0,52 550 950 0,03 0,59 530 910 0,09 0,65 400 0,04 0,43 380 0,095 0,6 350 0,095 0,45 640 0,03 Кириченко Л М , Свідерській В П 3 Химическая энциклопедия, т 2, с 641 Из-во Советская энциклопедия М,1990 4 Молдавский В Л , Кернос Ю Д Малеиновый ангидрид и малеиновая кислота Л ,1976 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна