Мастильна композиція “глірапсол-ns-mapn”

Реферат: Мастильна композиція на основі суміші хімічно-модифікованих технічних рослинних олив (і, в першу чергу, ріпакової) з мінеральними оливами. Як базову оливу мастильна композиція містить гліцеролізовану ріпакову оливу "Глірапсол" і/або сульфідовану до вмісту сірки в межах 0,2-2,5 % мас. гліцеролізовану ріпакову оливу "Глірапсол-nS", а також хімічно з ними зв'язаний малеїновий ангідрид та присадку "трифенілфосфін-сульфід (ТФФ-S) + бензотриазол (БТА)". UA 87852 U (12) UA 87852 U UA 87852 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до мастильних матеріалів, зокрема до мастильних композицій на основі хімічно-модифікованих технічних рослинних олив. Відома мастильна композиція [2] на основі ріпакової оливи сульфідованоі (РОС-n) із вмістом хімічно-зв'язаних сульфідних груп в межах n=1-20 % мас. в суміші із мінеральними базовими оливами та з новими протизадирними присадками трифенілфосфітом (ТФФ) і бензотриазолом (БТА). Відома мастильна композиція [3] на основі ріпакової оливи сульфідованоі РОС-n із вмістом: сульфідних груп в межах n=1-10 % мас, а також хімічно конденсованого з ацильними залишками триацилгліцеридів оливи малеїнового ангідриду; згаданою вже протизношувальнопротизадирною присадкою є композиція [4] на основі ТФФ - БТА. Недоліками згаданих мастильних композицій є: - недостатні антифрикційні властивості в парах тертя сталь-сталь; - несприятливі в'язкісно-температурні характеристики, які виявляються в екстремальній різниці в'язкостей за температур ν40 і ν100 (ν40≈230÷300, ν100≈30÷40 сСт); прямі лінії цих характеристик в логарифмічних координатах lgν=lgT (метод Убелодде-Вальтера) [1] мають дуже низькі значення коефіцієнта m даної залежності, тоді як для якісних мінеральних олив (індустріальних, нафтенових) коефіцієнт m=3,0÷3,7. Причиною згаданих недоліків є недосконалість структури рослинних олив, (якщо їх розглядати як базові оливи) і, зокрема, ріпакової. Така недосконалість криється в гліцериновій компоненті триацилгліцеридів олив, а саме: - в надзвичайній "щільності" розміщення трьох високомолекулярних складноефірних груп в гліцерині; - в наявності термодинамічно не стійкої групи похідної від вторинного гідроксилу (ОН) гліцерину (яка "затиснута" між двома ефірними групами від первинних гідроксилів). В основу корисної моделі поставлено задачу дослідження методів хімічної модифікації ріпакової оливи з метою суттєвого покращення властивостей оливи як базової для мастильних композицій. Нами запропонований і розроблений метод гліцеролізу рослинних (і, в першу чергу, ріпакової) олив, який полягає у взаємодії триацилгліцеридно-ефірних груп із гліцерином за певних умов. При цьому має місце перерозподіл ефірних груп серед гідроксилів гліцерину: - ефірні групи своєрідно "розріджуються", тобто триацил-ефіри перетворюються в ді-ацили та моно-ацили; - певною мірою звільняються від ефірної структури вторинні (центральні) гідроксили гліцерина. Тобто в перебігу гліцеролізу має місце утворення суміші моно- і ді-ацильних ефірних груп (таку суміш ми назвали "Глірапсол" від терміну "гліцеролізована ріпакова олива") за схемою: O O CH2 O C O R CH2 O C R' CH2 O O O C R'' HO + CH2 CH2 O HO CH CH2 OH HO CH2 CH2 O O каталізатор t0, pH>7 O C O R CH2 + O C R'' O C O R CH2 O O C R' + CH2 OH O O O CH2 + CH CH CH2 40 O OH OH C O R CH2 + OH CH2 O CH2 OH O C R' Як видно, гліцероліз веде: до "розрідження" ефірних груп в гліцериновій компоненті, вони стають енергетично стабільнішими та до виникнення певної кількості вільних гідроксильних груп ОН , які підвищують полярність і поляризованість змащувального середовища в парах тертя. Отже, "Глірапсол" - нова базова олива, яка має переваги перед самою ріпаковою і сульфідованою ріпаковою оливами: - вона має позитивні функціональні характеристики: tcп=357 °C; tзaм=-17,7 °C, кислотне число - 4,61, в'язкість ν40=38,3 cCт, ν100=3 сСт; 1 UA 87852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - вона має добрі розчинні властивості і добре суміщуються (змішується) зі всіма відомими мінеральними базовими оливами; зі всіма присадками, в т.ч. і запропонованою нами SPNприсадкою [4]; - вона показує задовільні триботехнічні характеристики, зокрема пляма зношування на чотирикульовій машині тертя (ЧКМТ) dзн=0,67, коефіцієнт тертя f=0,043 по ГОСТ 9490-75; - вона добре сульфідується в межах робочого вмісту сульфідних груп n=1,0÷10,0 % мас, хоча за високого вмісту Sn=5÷10 % мас. сульфідована олива "Глірапсол" (яку називаємо "Глірапсол-nS") виявляє досить несприятливу в'язкісно-температурну залежність, таку як і сульфітована ріпакова олива РОС-6 - РОС-8, коефіцієнт т графічної залежності lgν=lgT - в межах 1,8-2,8; - олива "Глірапсол" добре змішується із сульфідованими оливами: "Глірапсол-nS" і РОС-n (частіше мова йде про РОС-6), що важливо з точки зору використання її в процесах компаундування - створення мастильних композицій. Крім цього виробництво і використання олив "Глірапсол" і "Глірапсол-nS" сприяють вирішенню актуальної в Україні проблеми розширення сировинної бази паливно-мастильних матеріалів, зокрема, за рахунок такої поновлювальної сировини як ріпакова олива. Стосовно вирішення проблеми підвищення змащувальних характеристик не тільки даної мастильної композиції, а і багатьох інших на основі хімічно-модифікованих технічних рослинних олив (і в першу чергу, ріпакової), то нами встановлено, що цю проблему можна вирішувати з допомогою малеїнового ангідриду [3]. Використання саме малеїнового ангідриду засновано на його здатності вступати в реакції конденсації (типу реакцій Дільса-Альдера) із ненасиченими ацильними залишками молекул триацил-, ді- і моно-ацилів гліцеридів олив. Крім того, малеїновий ангідрид конденсується з молекулами олив ще і за рахунок сульфідних чи дисульфідних груп сульфідованих олив: РОС-6 [2] та "Глірапсол-nS", покращуючи їх експлуатаційні характеристики. Звертаємо увагу на важливу обставину: випробуваннями, проведеними нами, доказано ще раз (перший раз був описаний в патенті України № 59420, що малеїновий ангідрид в композиціях їх новими базовими оливами на основі ріпакової чи інших рослинних олив чинить виключно сприятливий вплив на якість композицій, покращуючи триботехнічні і, зокрема, антифрикційні їх показники (плями зношування dзн, коефіцієнт тертя f тощо). Загальновідомо, що самі базові оливи, взагалі, і на основі рослинних олив, зокрема, виявляють помірну якість за триботехнічними показниками. Наприклад, - "Глірапсол": dзн=0,55; f=0,056; - "Глірапсол"-2S: dзн=0,62; f=0,068. Конденсація цих олив із малеїновим ангідридом вмістом 1,5 % значно покращує значення dзн і f: - "Глірапсол": dзн=0,36 мм; f=0,043; - "Глірапсол"-2S: dзн=0,40 мм; f=0,046. Ще одне суттєве питання вирішували ми при створенні даної мастильної композиції, а саме: вибір ефективних протизношувально-протизадирних присадок. Відомою високоякісною універсальною S-P-N-присадкою є діалкіл-дитіо-фосфат цинку (ДАДТФ-Zn) [4]. Вона відмінно зарекомендувала себе в складі нашої композиції, але вона не виробляється в Україні (ми використовували польський "Акорокс"). Для нас представляв практичний інтерес створення P-Nприсадки шляхом хімічної модифікації розробленої нами раніше [2] присадки на основі трифенілфосфіну (ТФФ, (С6Н5)з Р), бензотриазолу (БТА) і сульфітованої ріпакової оливи (РОСn). Модифікація даної присадки (ТФФ-БТА-POC-n) запропонована нами, базується на чітко  вираженій властивості ТФФ: вступати в реакцію із сульфуром S x з утворенням нової сполуки трифенілфосфін-сульфіду (ТФФ-S), який, власне, і є головною компонентою нової присадки. Мастильну композицію нової S-P-N-присадки отримують наступним чином: в 100 г глірапсолу (чи глірапсолу-IS) розчиняють 1,3 г ТФФ при перемішуванні і нагріванні до 110 °C, потім при 135-140 °C вносять 0,4 г розмолотого сульфуру ( S ) і нагрівають до повного x розчинення і потім ще 0,5 год. при 150 °C; при 110 °C вносять 0,5 г БТА, розчиняють і при 110 °C нагрівають ще 0,5год. В 100 г базової оливи міститься 2,2 г присадки ТФФ-S+BTA (C≈2,15 % мac.). (C6H5)3P+So x t S o (C6H5)3P TФФ S (а також (С6Н5)3Р TФФ 2 S UA 87852 U 5 10 15 20 Випробування на чотирикульовій машині тертя (ЧКМТ) низки створених нами композицій "Глірапсол-nS-MaP-N" як з присадкою ТФФ-S + БТА, так і традиційною присадкою ДАДТФ-Zn показали, що за своїм триботехнічним впливом вона не поступається кращій S-P-N-присадці ДАДТФ-Zn. Поставлена задача вирішується тим, що мастильна композиція "Глірапсол-nS-MaPN" на основі хімічно-модифікованих технічних рослинних олив (і, в першу чергу, ріпакової) або сумішей її з базовими мінеральними оливами в якості базової оливи використовується гліцеролізована ріпакова олива "Глірапсол" чи інша гліцеролізована олива або (і) сульфідована до вмісту сірки в межах 0,2÷2,5 % мас. гліцеролізована ріпакова олива "Глірапсол-nS", а також хімічно з ними зв'язаний малеїновий ангідрид та нова присадка "трифеніл-фосфін-сульфід ТФФS і бензотриазол БТА", при наступному співвідношенні компонентів композиції (в мас. % в межах від - до) "Глірапсол" або (і) 25÷92,5 "Глірапсол-nS" (n-0,2÷2,5 %) малеїновий ангідрид 0,5÷5,5 присадка-SPN "ТФФ-S+BTA" 0,25÷2,5 мінеральна олива типу індустріальних (наприклад, 1решта. 20) або нафтенових (наприклад № 5350) Приклади: 1. Композиція 1. глірапсол 100 г. малеїновий ангідрид 2,0 г. присадка ТФФ-S+BTA 2,2 г. Розчиняють при перемішуванні в 100 г глірапсолу 1,3 г ТТФ при 100-110 °C, потім при 135140 °C вносять 0,4 г розмолого сульфуру ( S ) і нагрівають до повного розчинення, а потім ще x 0,5 год. при 150 °C; далі при 110 °C вносять 0,5 г БТА і нагрівають ще 0,5 год. Потім при 110 °C вносять 2,0 г малеїнового ангідриду і нагрівають ще 50-60 хв. 2. Композиція 2. глірапсол 25 г глірапсол-2S 25 г малеїновий ангідрид 2,0 г присадка ТФФ-S+BTA 2,2 г мінеральна олива І-20А 50 г. 3. Композиція 3. глірапсол 25 г глірапсол-2S 25 г малеїновий ангідрид 2,0 г присадка ДАДТФ-Zn 2,2 г "Акорокс" мінеральна олива І-20А 50 г. 4. Композиція 4. глірапсол 25 г глірапсол-2S 25 г малеїновий ангідрид 2,0 г присадка ТФФ-S+BTA 2,2 г нафтенова олива № 5350 50 г. 5. Композиція 5. глірапсол 50 г. малеїновий ангідрид 0,51 г. присадка ТФФ-S+BTA 2,6 г. мінеральна олива І-20А 50 г. 6. Композиція 6. глірапсол 50 г малеїновий ангідрид 5,9 г присадка ТФФ-S+BTA 1,8 г мінеральна олива І-20А 50 г. 7. Композиція 7. глірапсол 50 г 3 UA 87852 U малеїновий ангідрид 2,0 г присадка ТФФ-S+BTA 0,25 г мінеральна олива І-20А 50 г. 8. Композиція 8 - патент № 18077А, (Україна). ріпакова олива 89,9 г сірка 6г дифенілтіомочевина 1,5 г трифенілфосфін 1,3 г бензотриазол 1,3 г. 9. Композиція 9 [патент України № 59420] ріпакова олива 20,5 г сірка 6г малеїновий ангідрид 2,5 г трифенілфосфін 0,5 г бензотриазол 0,5 г. Фізико-механічні характеристики мастильних композицій приведені в таблиці. Таблиця Номер композиції 1 Діаметр плями зносу, 0,37 dзн, мм Коефіцієнт тертя, f 0,045 Критичне навантаження, 800 Ркр, Н Кінематична в'язкість, ν сСт при 40 °C 38,6 100 °C 8,6 2 3 4 5 Найменування показника 6 7 8 9 0,4 0,50 0,4 0,36 0,38 0,42 0,59 0,5 0,044 0,046 0,047 0,06 0,04 0,043 0,09 0,04 820 790 830 625 810 805 530 490 82 12,17 81 12,0 80 13,73 34,9 6,92 35,2 7,1 34,85 7,0 299,2 34,6 290 33,0 5 10 Як видно з таблиці заявлена мастильна композиція за антифрикційним ефектом і технічними характеристиками перевищує сульфідовану ріпакову оливу з присадками трифенілфосфіном і бензотриазолом. Джерела інформації: 1. Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. - М.: Химия, 1998. - 488 с. 2. Патент № 18077А (Україна), МКИ С10М 1/28, С10М 1/18. Мастильна композиція. 3. Патент № 59420 від 15.05.2000 р. МПК С10М 1/28; МПК С10М 1/18. Мастильна композиція. 4. Нифантьев Э.Е. Химия фосфорорганических соединений. - Изд-во МГУ, 1971. - С. 350. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Мастильна композиція на основі суміші хімічно-модифікованих технічних рослинних олив (і, в першу чергу, ріпакової) з мінеральними оливами, яка відрізняється тим, що як базову оливу мастильна композиція містить гліцеролізовану ріпакову оливу "Глірапсол" і/або сульфідовану до вмісту сірки в межах 0,2-2,5 % мас. гліцеролізовану ріпакову оливу "Глірапсол-nS", а також хімічно з ними зв'язаний малеїновий ангідрид та присадку "трифенілфосфін-сульфід (ТФФ-S) + бензотриазол (БТА)", при наступному співвідношенні компонентів композиції (мас. %): "Глірапсол" і/або "Глірапсол-nS" 25-92,5 (n-0,2-2,5 %) малеїновий ангідрид 0,5-5,5 присадка-SPN "ТФФ-S+БТА" 0,25-2,5 мінеральна олива без присадок типу індустріальних (наприклад решта. І-20А) або нафтенових (наприклад № 5350) 4 UA 87852 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5