Основа синтетического смазочного масла

Авторы патента:

Мамарасулова Зухра Владимировна (RU)

Владельцы патента RU 2361904:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" (RU)

Использование: для получения авиационных сложноэфирных масел. Сущность: основа синтетического смазочного масла содержит 33-50% мас. продукта этерификации пентаэритрита смесью валериановой и капроновой кислот, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3, и остальное до 100% мас. продукта этерификации ди-триметилолпропана смесью валериановой и капроновой кислот, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3. Технический результат - улучшение низкотемпературных свойств масла и использование доступного и недорогого сырья. 3 табл.

Изобретение относится к составам базового синтетического масла, а именно к основе синтетического смазочного масла, содержащей смесь сложных эфиров пентаэритрита (ПЭ) и ди-триметилолпропана (ди-ТМП) на основе смеси валериановой (C₅) и капроновой (С₆) кислот, и может быть использовано для получения авиационных сложноэфирных масел.

В мировой практике базовое синтетическое масло готовят на основе продукта этерификации пентаэритрита смесью индивидуальных монокарбоновых кислот С₅-С₁₀, взятых в различных массовых долях [Yaffe Roberta Pat 4216100 US, aug, 5, 1980]. Недостатком заявленного способа получения основы синтетического масла является использование дорогих и труднодоступных монокарбоновых кислот с нечетным числом углеродных атомов: энантовой (С₇) - до 30% и пеларгоновой (C₉) - до 20%.

Сложные эфиры пентаэритрита на основе низших монокарбоновых кислот (валериановой и капроновой), несмотря на низкую температуру застывания, не рассматриваются как потенциальные базовые синтетические масла вследствие низкой вязкости при 100°С (около 4 мм²/с), недостаточно высокого индекса вязкости (примерно 120) и неудовлетворительных смазочных свойств [М.М.Куковицкий, Р.Н.Хайруллина, Т.А.Исмагилов, ТА. Иванова. // НТИС «Нефтепереработка и нефтехимия». - 1986. - №11. - C.18-20].

С другой стороны, известны сложные эфиры ди-триметилолпропана (ди-ТМП) и низших монокарбоновых кислот, обладающие высокой термической, термоокислительной и гидролитической стабильностью, хорошими смазочными свойствами и низкой температурой застывания. Наличие в молекуле спирта простой эфирной связи обеспечивает пологую вязкостно-температурную зависимость получаемых сложных эфиров (высокий индекс вязкости). Вместе с тем сложные эфиры ди-ТМП и низших монокарбоновых кислот (масляной, С₄, и валериановой, C₅) характеризуются сравнительно высокой вязкостью при 100°С и чрезмерно высокой вязкостью в области низких температур (таблица 1) [Virgil W. Gash, Pat 3681440 US, aug. 1, 1972]. Вследствие указанных недостатков они не могут быть использованы в качестве основы синтетического смазочного масла для авиационных ГТД.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является основа синтетических смазочных масел (например 36/1, Б3-В, Л3-240) - «Эфир-2», предназначенных для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), работающих в широком интервале температур в различных режимах трения при высоких нагрузках. Для получения «Эфира-2» применялись сложные эфиры пентаэритрита и фракции синтетических жирных кислот СЖК (С₅-C₉) [Куковицкий М.М. и др. // Нефтеперарботка и нефтехимия. - 1978. - №9. - С.8-9]. Фракцию СЖК (С₅-С₉) в нашей стране получали окислением нефтяных парафинов. Фракция имела примерно следующий состав кислот (% мас.): масляная (3,8), валериановая (15,4), капроновая (28,6), энантовая (24,1), каприловая (15,8), пеларгоновая (8,7), каприновая (3,0), ундекановая (0,6). [Куковицкий М.М: автореф. дис. на соскание ученой степени к.т.н.: Свердловск: Уральский филиал АН СССР, Ин-т химии. - 1968. - С.19.]

В 2002 г. по экологическим причинам производство СЖК (C₅-C₉) было остановлено, вследствие этого сложноэфирные масла на указанной основе отечественного производства в настоящее время не вырабатывают.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение сырьевой базы для получения основы синтетического смазочного масла, не уступающего по основным физико-химическим показателям «Эфиру-2», на основе сложных эфиров пентаэритрита и ди-триметилолпропана и доступных низкомолекулярных монокарбоновых кислот.

Поставленная задача достигается тем, что основа синтетического смазочного масла, представляющая собой смесь продуктов этерификации многоатомных спиртов, включающая продукт этерификации пентаэритрита смесью монокарбоновых кислот, согласно изобретению качестве продукта этерификации содержит продукт этерификации пентаэритрита смесью валериановой и капроновой кислот, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3, и дополнительно содержит продукт этерификации ди-триметилолпропана смесью валериановой и капроновой кислот в том же мольном соотношении при следующем соотношении компонентов, мас.%:

продукт этерификации пентаэритрита смесью
валериановой и капроновой кислот	33-50
продукт этерификации ди-триметилолпропана
смесью валериановой и капроновой кислот	остальное до 100%

Предлагаемый состав основы синтетического смазочного масла позволяет получить основу путем смешения сложных эфиров пентаэритрита и смеси валериановой и капроновой кислот, и сложных эфиров ди-триметилолпропана с теми же кислотами, которая соответствует основным физико-химическим требованиям, предъявляемым к основе сложноэфирного масла Б-3В («Эфир-2»), а по отдельным показателям превосходит его, используя доступное и недорогое сырье, и может быть использована для получения авиационных сложноэфирных масел.

Все сложные эфиры, использованные для получения основы синтетического смазочного масла, получают по известной технологии. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка и обратным холодильником, загружают расчетное количество неопентилполиолов и монокарбоновых кислот. Монокарбоновые кислоты используют с 20%-ным избытком. Реакцию проводят без катализатора в течение 12 ч при температуре 180°С. Удаление реакционной воды осуществляют с помощью азеотропного агента - о-ксилола. После окончания реакции о-ксилол и избыток кислот отгоняют под вакуумом. Удаление остатков кислот производят с помощью анионита АВ-17-8 чс при температуре (60-80)°С в течение 6 ч. Количество анионита составляет (5-10) % от массы продукта (в зависимости от кислотного числа продукта после вакуумной отгонки). Выход очищенных продуктов составляет в среднем 97% от расчетного значения.

Свойства синтезированных эфиров ПЭ и ди-ТМП на основе смеси кислот С₅ и С₆, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3, используемых в качестве исходных компонентов для приготовления базового синтетического авиационного масла, приведены в таблице 2.

Образцы синтезированных эфиров смешивают в различных массовых соотношениях и выдерживают в течение 1 ч при температуре 60°С при постоянном перемешивании.

Примеры приготовления смесей сложных эфиров ПЭ и ди-ТМП на основе кислот С₅ и С₆, взятых в различных мольных соотношениях, для получения основы синтетического смазочного масла.

Пример 1. Образцы продуктов этерификации 1 и 2 смешивают в массовом соотношении 50:50 (1:1)и выдерживают в течение 1 ч при температуре 60°С при постоянном перемешивании. Свойства полученной смеси, приведенные в таблице 3, соответствуют требованиям, предъявляемым к «Эфиру-2» (прототип).

Пример 2. Образцы продуктов этерификации 3 и 4 смешивают в массовом соотношении 67:33 (2:1) в тех же условиях, что и в примере 1. Смесь не соответствует требованиям на «Эфир-2» (прототип) по значению вязкости при +100°С.

Пример 3. Образцы продуктов этерификации 3 и 4 смешивают в массовом соотношении 50:50 (1:1) аналогично примеру 1. Смесь соответствует всем требованиям на «Эфир-2» (прототип) и значительно превышает их по уровню низкотемпературной вязкости.

Пример 4. Образцы продуктов этерификации 3 и 4 смешивают в массовом соотношении 33:67 (1:2) в условиях, аналогичных примеру 1. Смесь характеризуется более высокими значениями вязкости во всем изученном температурном интервале, чем смесь, полученная в примере 3, но не выходит за пределы требований на «Эфир-2» (прототип).

Таким образом, заявляется основа синтетического смазочного масла, которая соответствует или превосходит требования, предъявляемые к основе сложноэфирного масла Б-3В - « Эфиру-2».

Таблица 1
Кислота	Кинематическая вязкость сложного эфира ди-ТМП, мм²/с, при температуре, °С
100	40	Минус 40
Масляная	5,76	34,60	20966
Валериановая	5,62	30,70	11366

Таблица 2
Образец	Многоатомный спирт	Соотношение кислот, моли (валериановая: капроновая)	Вязкость кинематическая, мм²/с, при температуре, °С	Индекс вязкости	Температура застывания, °С
+100	+40	- 40
1	ПЭ	1: 1	4,05	18,32	4942,9	212	<-60
2	Ди-ТМП	1: 1	6,19	34,50	20843.7	130	<-60
3	ПЭ	1:3	4,12	18,54	4484.7	125	<-60
4	Ди-ТМП	1:3	6,06	31,93	13589,7	139	<-60
Таблица 3
Пример	Соотношение продуктов этерификации, мас.%	Вязкость кинематическая, мм²/с, при температуре, °С	Индекс вязкости	Температура застывания, °С
+100	+40	- 40
1	50:50	4,99	25,04	7151,6	127	<-60
2*	67: 33	4,53	22,08	6128,7	120	<-60
3	50:50	4,95	23,12	7024,6	144	<-60
4	33:67	5,30	26,44	8959,2	138	<-60
«Эфир-2» - прототип	>4,85	Не норм.	<10600	Не норм.	<-60
* - пример вне заявленной области

Основа синтетического смазочного масла, представляющая собой смесь продуктов этерификации сложных спиртов, включающая продукт этерификации пентаэритрита смесью монокарбоновых кислот, отличающаяся тем, что в качестве продукта этерификации содержит продукт этерификации пентаэритрита смесью валериановой и капроновой кислот, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3 соответственно, и дополнительно содержит продукт этерификации ди-триметилолпропана смесью валериановой и капроновой кислот, взятых в мольном соотношении от 1:1 до 1:3 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

продукт этерификации пентаэритрита
смесью валериановой и капроновой кислот	33-50
продукт этерификации ди-триметилолпропана
смесью валериановой и капроновой кислот	остальное до 100

Похожие патенты:

Пластичная смазка // 2339683

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано в области машино- и приборостроения для смазки узлов трения машин и механизмов. .

Пластичная смазка // 2339682

Смазочное масло для редукторов летательных аппаратов // 2322481

Изобретение относится к составам смазочных масел, в частности к смазочному маслу для редукторов и тяжелонагруженных агрегатов трансмиссий летательной техники. .

Холодильная смазочная композиция, холодильная система, средство и способ ингибирования осаждения или удаления нежелательных осадков // 2238964

Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения качения // 2233313

Изобретение относится к области создания пластичных смазок, работоспособных в узлах трения качения в широком диапазоне нагрузок и скоростей, в интервале температур от минус 60 до плюс 200°С.

Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения скольжения // 2224010

Композиция, предназначенная для использования в испарительной компрессионной охлаждающей установке, испарительная компрессионная охлаждающая установка и способ смазки ее // 2177026

Синтетические сложные эфиры смесей жирных кислот и спиртов для получения гидравлического масла и гидравлическое масло на их основе // 2165408

Изобретение относится к синтетическим сложным эфирам смесей жирных кислот и спиртов для получения гидравлического масла. .

Смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением // 2136727

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металлов // 2118983

Изобретение относится к смазочным композициям для технологических целей, в частности к технологическим смазкам для операций холодной объемной штамповки металлов.

Смазочная композиция для силовых установок авиационной техники // 2387703

Изобретение относится к смазочным композициям для силовых установок авиационной техники, а именно для ГТД самолетов главных редукторов и тяжелонагруженных агрегатов трансмиссий и маслосистемы турбокомпрессора двигателя вертолетов

Смазочный состав // 2398009

Изобретение относится к составу смазочного масла, предназначенному для использования как универсальное моторно-редукторное масло для редукторов летательных аппаратов

Способ получения основы синтетического смазочного масла // 2434935

Изобретение относится к нефтехимии, а именно к способам получения основы синтетического смазочного масла, и может быть использовано для получения авиационных сложноэфирных масел

Функциональные жидкие композиции // 2441057

Композиция смазочного материала для металлообработки // 2451059

Холодильное масло и композиция рабочей жидкости для холодильника // 2454453

Холодильное масло и композиция рабочей жидкости для холодильника // 2523278

Настоящее изобретение относится к композиции рабочей жидкости для холодильной машины, при этом она содержит масло для холодильных машин, содержащее смесь по меньшей мере двух сложных эфиров, выбранных из группы сложных эфиров по меньшей мере одного многоатомного спирта, и жирной кислоты с содержанием C5-C9 жирной кислоты 50-100% мол., фторпропеновый хладагент и/или трифторйодметановый хладагент (варианты). Техническим результатом настоящего изобретения является получение масла для холодильных машин, имеющего достаточную термическую и химическую стабильность в присутствии фторпропенового хладагента и/или трифторйодметанового хладагента, в то же время имеющего достаточную совместимость с хладагентами. 2 н.п. ф-лы, 11 пр., 3 табл.

Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения качения // 2529461

Изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения качения на основе смеси синтетического углеводородного масла и сложного эфира пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9, содержащей комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, созданное на основе стеариновой кислоты, уксусной кислоты и гидрата окиси кальция, графит мелкодисперсный, фенил-альфа-нафтиламин, ионол, с примененным в качестве синтетического углеводородного масла полиальфаолефинового масла. При этом использовано полиальфаолефиновое масло с вязкостью 23-28 сСт при 100°С, при следующем соотношении компонентов в массовых долях: кислота стеариновая 7,0-16,0%; кислота уксусная 2,0-4,0%; гидрат окиси кальция 5,0-10,0%; графит мелкодисперсный 7,0-15,0%; фенил-альфа-нафтиламин 0,1-0,5%; ионол 0,3%; полиальфаолефиновое масло с вязкостью 23-28 сСт (при 100°С) 12,0-19,9%; сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции С5-С9 - остальное. Техническим результатом заявленного изобретения является получение пластичной смазки, обладающей улучшенными высокотемпературными свойствами, включающими снижение испаряемости при повышенных температурах и повышение температуры каплепадения указанной смазки. 2 табл.

Пластичная смазка для тяжелонагруженных подшипников качения с широким диапазоном рабочих температур // 2529854

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных подшипников, содержащей комплексное кальциевое мыло, включающее кальциевое мыло стеариновой кислоты и кальциевую соль уксусной кислоты, мелкодисперсный графит, антиокислитель аминного типа, антиокислитель фенольного типа, полиальфаолефиновое масло с кинематической вязкостью при 100°С не менее 10 мм2/с и сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9, при этом комплексное кальциевое мыло дополнительно включает кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты при соотношении масс кальциевого мыла стеариновой кислоты, кальциевого мыла 12-оксистеариновой кислоты и кальциевой соли уксусной кислоты 1:(0,2÷1,8):(0,1÷1,2), при следующем соотношении компонентов, мас.%: комплексное кальциевое мыло 7,0-15,0 мелкодисперсный графит 5,0-20,0 антиокислитель аминного типа 0,1-3,0 антиокислитель фенольного типа 0,1-3,0 полиальфаолефиновое масло с кинематической вязкостью при 100°С не менее 10 мм2/с 10,0-50,0 сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9 до 100 Техническим результатом настоящего изобретения является получение пластичной смазки для тяжелонагруженных подшипников качения с улучшенными низкотемпературными и высокотемпературными свойствами (с широким диапазоном рабочих температур), а также с улучшенными противоизносными и противозадирными характеристиками. 2 табл.

Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения скольжения // 2555710

Изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения скольжения на основе углеводородного масла, содержащей литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития), литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития), одновалентную окись меди, низкомолекулярный полиизобутилен, дифениламин, полиальфаолефиновое масло, а также сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9, при этом использовано полиальфаолефиновое масло с меньшей вязкостью и увеличено содержание окиси меди, так что составляющие смазку вещества берут в следующем соотношении компонентов в массовых долях: литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития) 3-10%; литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития) 5-12%; окись меди одновалентной 10,1-15,5%; низкомолекулярный полиизобутилен 1-5%; дифениламин 0,1-0,5%; полиальфаолефиновое масло с вязкостью 2,9-3,9 сСт при 100°C - 35-45%; сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9 - остальное. Техническим результатом изобретения является улучшение низкотемпературных свойств и повышение стабильности смазки при длительных нагрузках. 2 табл.