Мастило і спосіб його одержання

1 Мастило, що містить нафтову або синтетичну оливу й карбонат лужноземельного металу, стабілізований алкілсаліцилатом лужноземельного металу з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18, яке відрізняється тим, що воно додатково містить тетраборат лужноземельного металу і 12пдроксистеарат лужноземельного металу з таким співвідношенням компонентів, мас % карбонат лужноземельного металу 12-17 алкілсаліцилат лужноземельного металу з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18 4-17 тетраборат лужноземельного металу 2-5 12-пдроксистеарат лужноземельного металу 5-12 нафтова або синтетична олива до 100 2 Спосіб одержання мастила взаємодією алкілсаліцилових кислот з числом вуглецевих атомів у алкілі 10-18 з гідроксидом лужноземельного металу і дюксидом вуглецю в присутності аліфатичного спирту в середовищі нафтової або синтетичної оливи і вуглеводневого розчинника при температурі 30-80°С з наступним відділенням розчинника і аліфатичного спирту, який включає охолодження й гомогенізацію одержаного продукту, який відрізняється тим, що надлужний алкілсаліцилат лужноземельного металу в оливі, що утворився, попередньо обробляють борною кислотою при температурі 98-160°С з подальшою взаємодією одержаного продукту з 12-пдроксистеариновою кислотою при температурі 95-170°С з одержанням складу мастила за п 1 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що ВИХІДНІ алкілсаліцилові кислоти, гідроксид лужноземельного металу і дюксид вуглецю беруть у співвідношенні 1 1,0-3,5 0,35-1,15, ВІДПОВІДНО 00 Винахід відноситься до складів і способів одержання мастил, а конкретніше, до антифрикційних мастил, призначених для змащування вузлів тертя, які працюють за високих температур (до 180°С), у вологих та агресивних середовищах ВІДОМІ антифрикційні мастила на базі нафтової оливи, в яких як загусник використовуються комплексні мильні загусники кальцієві, ЛІТІЄВІ, барієві та алюмінієві [Ищук Ю Л Технология пластичных смазок - Киев Наукова думка, 1986, С 5965] Однак, через недостатні змащувальні, високотемпературні, антиокиснювальні та антикорозійні властивості цих мастил, вони не можуть бути застосовані в особливо жорстких умовах роботи За кордоном розроблені мастила на основі комплексного загусника - кальцієвих солей сульфонових, вугільної, борної та аліфатичної кислот Так, у патенті США № 4560489, опублікованому 24 12 1985 р , описаний склад і спосіб одержання мастила на основі нафтової або синтетичної оливи, загущеної надлужним сульфонатом кальцію карбонатом кальцію, стабілізованим кальцієвими солями оливорозчинних сульфокислот, з добавками тетраборату кальцію і кальцієвого мила аліфатичної монокарбонової кислоти С12-С24, переважно, ^-пдроксистеаринової Відоме мастило характеризується хорошими об'ємно-механічними, високотемпературними і змащувальними властивостями і може використовуватися як багатоцільове антифрикційне мастило для вузлів тертя, які працюють за дуже високих температур Авторам винаходу, описаного в патенті України №31884 А, опублікованому 15 12 2000 року, ю 59891 вдалося спростити спосіб одержання описаного вище мастила на комплексному загусникові, що містить над лужний сульфонат кальцію, знайти більш оптимальні параметри проведення процесу і при цьому підвищити якість мастила за показниками змащувальних, антиокиснювальних і адґезійних (скидання на приладі „Адамс") властивостей Однак, одержане відомим способом мастило має все ж недостатні антиокиснювальні та антикорозійні властивості За останні роки в Україні розроблені нові мастила з високими показниками антиокиснювальних і антикорозійних властивостей, які містять як загусник карбонат лужно-земельного металу, стабілізований алкілсаліцилатом лужноземельного металу В патенті України № 23337 А, опублікованому 31 08 1998 року, описаний спосіб одержання і склад мастила на основі нафтової або синтетичної оливи, яке включає як загусник карбонат лужно-земельного металу, стабілізований алкілсаліцилатом лужно-земельного металу з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18, і гідроксид лужно-земельного металу з таким співвідношенням компонентів, мас % карбонат лужно-земельного металу 12-17 алкілсаліцилат лужно-земельного металу з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18 4-17 тетраборат лужно-земельного металу 2-5 12-пдроксистеарат лужно-земельного металу 5-12 нафтова або синтетична олива до 100 Для одержання мастила такого складу в відомому способі одержання мастила взаємодією алкілсаліцилових кислот з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18 з гідроксидом лужноземельного металу і дюксидом вуглецю в присутності аліфатичного спирту в середовищі нафтової або синтетичної оливи і вуглеводневого розчинника за температури 30-80°С з наступним відділенням розчинника та аліфатичного спирту одержаний в результаті карбонатацм продукт (надлужний алкілсаліцилат лужно-земельного металу) перед охолодженням і гомогенізацією додатково обробляють борною кислотою за температури 98-160°С з подальшою взаємодією одержаного продукту з 12-пдроксистеариновою кислотою за температури 95-170°С карбонат лужно-земельного металу 14-30 алкілсаліцилат лужноземельного еталу з числом вуглецевих атомів 10-18 9-20 гідроксид лужноземельного металу 6-10 нафтова або синтетична олива до 100 Відоме мастило одержують взаємодією алкілсаліцилових кислот з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18 з гідроксидом лужноземельного металу і дюксидом вуглецю за їхнього масового співвідношення 1 1,3-2,2 0,5-1,0, ВІДПОВІДНО, в присутності аліфатичного спирту в середовищі нафтової або синтетичної оливи і вуглеводневого розчинника за температури 30-80°С з наступним відділенням розчинника і аліфатичного спирту, подальшим охолодженням продукту і гомогенізацією одержаного мастила Мастило, яке одержують за патентом України № 23337 А, завдяки своїм високим антиокиснювальним та антикорозійним властивостям, рекомендується для використання як антикорозійне покриття механізмів, які працюють в умовах високих температур і підвищеної вологості Однак, із-за відносно низьких змащувальних властивостей відоме мастило не може застосовуватися як антифрикційне мастило Завданням винаходу є створення мастила, яке поряд з високими змащувальними і об'ємномеханічними показниками мало б покращені антикорозійні та антиокиснювальні властивості, що дозволить застосовувати його як антифрикційне мастило в умовах високих температур, підвищеної вологості і агресивних середовищ Поставлене завдання вирішене складом пропонованого мастила та способом його одержання Пропоноване мастило поряд з нафтовою чи синтетичною оливою і карбонатом лужноземельного металу, стабілізованим алкілсаліцилатом лужно-земельного металу з числом вуглецевих атомів в алкілі 10-18, додатково містить тетраборат лужно-земельного металу і 12пдроксистеарат лужно-земельного металу з таким співвідношенням компонентів, мас % Процес карбонатацм проводять переважно за співвідношення вихідних алкілсаліцилових кислот, гідроксиду лужно-земельного металу і дюксиду вуглецю, яке дорівнює 1 1,0-3,5 0,35-1,15, ВІДПОВІДНО Як промотор можна використовувати метанол, етанол, пропаноли, бутаноли та ІНШІ аліфатичні спирти Як ВИХІДНІ алкілсаліцилові кислоти використовують алкілсаліцилові кислоти з числом вуглецевих атомів у вуглеводневому радикалі 10-18, наприклад, одержані як напівпродукт у виробництві алкілсаліцилатних присадок з використанням в ролі алкілюючого агента олігомерів етилену С-ієС-І8 або алкіл-(Сю-Сі8)-саліцилові кислоти, виділені із шламу виробництва алкілсаліцилових присадок, а також вужчі фракції кислот (R = С-іг-Си), одержані направленим синтезом в процесі алкілування фенолу ВІДПОВІДНИМИ олефінами Як дисперсійне середовище можуть бути використані нафтова олива або синтетичні оливи естери, полісилоксанові рідини, вуглеводневі оливи Пропонований винахід, що включає об'єднані єдиним винахідницьким замислом нові спосіб і склад мастила, дозволив вперше одержати антифрикційне мастило на основі нового комплексного загусника і забезпечити підвищення якості мастила за показниками антиокиснювальних і антикорозійних властивостей Нижче наведені конкретні приклади здійснення пропонованого способу, а в таблиці 1 склад одержаних за прикладами зразків пропонованого мастила Приклад 1 Суміш, яка складається з 8,49г (1 в ч) алкілсаліцилових кислот з числом вуглецевих атомів в алкілі 16-18, 38,53г нафтової оливи, 75мл толуолу, 52,50мл метанолу, 29,23г (3,44 в ч) вапнапушонки піддають обробці 9,75г (1,15 в ч ) СОг за температури 40°С Після карбонатацм додають 40,00г нафтової оливи і відганяють розчинники і 59891 промотор Відгонку ведуть, нагріваючи реакційну суміш до 110°С за атмосферного тиску, а потім під вакуумом 0,03-0,04МПа, підвищуючи температуру до 135°С Потім реакційну масу охолоджують до 98°С і додають 9,00г борної кислоти, розчиненої в 23,50г води, нагрівають до 150°С и вигримують за цієї температури 0,5 год Після термообробки завантажують 15,00г 12-пдроксистеариновоі кислоти, витримують масу 1,0 год за температури 150°С, після чого охолоджують з перемішуванням до 90°С і без перемішування - до кімнатної температури Через добу одержане мастило гомогенізують на перетирочній машині DW-1 шляхом чотириразового пропускання між валками, зазор між якими становить 3 10 5м Приклад 2 Мастило одержують, як описано в прикладі 1, за винятком того, що завантажують 16,98г (1 в ч ) алкілсаліцилових кислот (алкіл С-ІЄ-С-ІЗ), 35,81г нафтової оливи, 24,6г (1,45 в ч ) вапна-пушонки, 8,60г (0,51 в ч) СОг, після карбонатацм додають 42,90г нафтової оливи, 12-пдроксистеаринову кислоту додають в КІЛЬКОСТІ 12,00г Приклад З Процес одержання мастила ведуть аналогічно до прикладу 1, за винятком того, що завантажують 25,46г (1вч) алкілсаліцилових кислот (алкіл С-ієС-із), 30,00г нафтової оливи, 30,56г (1,2 в ч ) вапнапушонки, після карбонатацм додають 37,73г нафтової оливи і 12-пдроксистеаринову кислоту додають в КІЛЬКОСТІ 7,50г Приклад 4 Мастило одержують, як описано в прикладі З, але термообробку реакційної маси після вводу 12пдроксистеаринової кислоти ведуть за температури 170°С Приклад 5 Процес проводять аналогічно до прикладу З, однак після карбонатацм добавляють 42,23г нафтової оливи і борну кислоту додають в КІЛЬКОСТІ 4,50г у вигляді розчину в 11,8мл води Приклад 6 Мастило одержують, як описано в прикладі З, за винятком того, що завантажують 33,95г (1 в ч ) алкілсаліцилових кислот і 31,22г (0,92 в ч) Са(ОН)2, а нафтову оливу після карбонатацм вводять в КІЛЬКОСТІ 28,58г Приклад 7 В суміш, яка складається з 28,00г (1 в ч) алкілсаліцилових кислот (алкіл С-іг-Си), 19,00г нафтової оливи, 75мл толуолу, 52,5мл метанолу, 29,90г (1,07 в ч ) Са(ОН)2 подають для карбонатацм 10,50г (0,375 в ч ) СО2 за температури 40°С Після карбонатацм додають нафтову оливу в КІЛЬКОСТІ 38,60г і відганяють розчинники і промотор Відгонку ведуть, нагріваючи реакційну масу до 110°С і атмосферному тискові, а потім під вакуумом 0,03-0,04МПа, підвищуючи температуру до 135°С Потім реакційну масу охолоджують до 98°С і додають 9,00г борної кислоти, розчиненої в 23,50г води, нагрівають до 150°С і витримують за цієї температури 0,5 год Перед введенням 12пдроксистеаринової кислоти реакційну масу охолоджують до 95°С, завантажують 15,00г 12пдроксистеаринової кислоти в розплавленому вигляді, потім нагрівають до 125°С і, термообробляють 1 год, після чого охолоджують з перемішуванням до 90°С і без перемішування - до кімнатної температури Через добу одержане мастило гомогенізують на перетирочній машині DW-1 шляхом чотириразового пропускання між валками, зазор між якими становить 3 10 5 м В таблиці 2 наведено дані про властивості зразків мастила, одержаного згідно з винаходом, що заявляється, за прикладами 1-7, і для порівняння наведені також характеристики відомих мастил Наведені в таблиці 2 дані показують, що винахід дозволяє одержати мастило, яке за своїми змащувальними властивостями значно переважає мастило-прототип і знаходиться на рівні (а в деяких випадках і переважає рівень) сучасних антифрикційних мастил, в той же час за показником антикорозійних властивостей, які оцінювали за швидкістю корозії методом „Динакоротест" (Кваліфікаційний метод оцінки пластичних мастил, затверджений рішенням Держкомісм №23/1-91 від 01 03 82 р ), пропоноване мастило, знаходячись на рівні кращих відомих консерваційних мастил, на порядок переважає антифрикційне мастило на комплексному сульфонатному загусникові (за патентом України 31884), а також проявляє значно кращі антиокиснювальні властивості - його індукційний період окиснення більше, ніж в 1,5 раза перевищує цей показник для відомого мастила Результати випробування заявляемого мастила показують, що воно може застосовуватися як високоефективне антифрикційне мастило в умовах високих температур та навантажень у вологих і агресивних середовищах Таблиця 1 Компонент Алкілсаліцилат кальцію Карбонат кальцію Тетраборат кальцію 12-пдроксистеарат кальцію Нафтова олива 1 2 Склад мастила, за прикладами №№, % мас 3 4 5 6 7 4,20 8,40 12,60 12,60 12,60 16,80 6,30 14,77 13,00 14,77 14,77 14,77 14,77 15,90 4,72 4,72 4,72 4,72 2,36 4,72 4,72 10,63 8,50 5,32 5,32 5,32 5,32 10,63 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 59891 Таблиця 2 Показник Температура крапання, Зразки мастила, що заявляється, за прикла- Відоме мастило Відоме мастило дами №№ за патентом за патентом України №23337 України №31884 1 2 3 4 5 6 7 А А >230 >230 >230 >230 >230 >230 >230 4 Пенетрація, м 10 280 Колоїдна стабільність, % 2,1 Змащувальні властивості на ЧМТ - навантаження зварю- 9800 вання, Рз, Н, - критичне навантажен- 1960 ня, РкН, - індекс задиру Із, Н 1171 Водовимивання, % 0,20 (40°С, 1 год) Швидкість корозії, мм/рік, (метод Динакоротест, 2,910 4 швидкість обертання 1500хв 1 ) Індукційний період окис74,6 нення, хв (115°С) Комп'ютерна верстка В Рябиця >230 >230 219-340 217-235 1,3-1,6 8722 >9800 >9800 9800 >9800 9800 2764-3920 6174-8722 1840 1840 1840 1840 2070 1960 1842-2300 1842-1960 685-948 0,30 0-0,1 0-0,3 (2,9-4,0) 10 4 6.010 3 238 1,6 230 1,6 111 1,3 227 1,4 207 1,2 1162 1174 1177 1064 1153 0,20 0,23 0,22 0,24 240 1,7 4,010 4,310 4,010 3,610 5,010 5,010 4 4 4 4 4 4 88,9 89,1 88,3 90,2 78,3 Підписано до друку 06 10 2003 50,0 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