Противозадирные и противоизносные присадки к маслам, работающим при высоких давлениях
Изобретение относится к противоизносным и противозадирным присадкам к смазочным маслам, содержащим производные фуллерена[60]. Сущность: присадки на основе серусодержащих органических соединений дополнительно содержат смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве 0,06-0,14 мас.%. Технический результат - повышение противоизносных и противозадирных свойств. 1 табл.
где n = 1 (65%), n = 2 (10%), n = 3 (25%).
Изобретение относится к противоизносным и противозадирным присадкам к маслам, а именно к присадкам, содержащим производные фуллерена [60], работающим при высоких давлениях.
Указанные присадки обладают повышенными противоизносными и противозадирными свойствами и используются в изготовлении технологических смазок для холодной объемной штамповки и высадки металла, трансмиссионных и редукторных масел.
Известна присадка [Патент РФ №2168536. Бюл. №16, 2001], которую получают взаимодействием α-олефинов фракции C16-C28 с серой при температуре 130-150°С в течение 3 ч в присутствии 0.1-0.9 мас.% по отношению к α-олефину катализаторов, в качестве которых используют моно-, или ди-, или триэтаноламин.
Недостатком присадки является большой ее расход, достигающий 10-25% (см. табл.1).
Известны присадки к смазочным маслам [Патент РФ №2177477. Бюл. №36, 2001], которые получают взаимодействием норборнена, эндо- или экзо-дициклопентадиена с элементной серой в присутствии 0.5-2.0% от массы указанных соединений катализатора - 1-(N,N-диметиламинометил)бензотриазола и процесс проводят при 125-130°С.
Недостатком способа является большой расход серусодержащих присадок при добавлении к маслам, достигающий 10-25% (см. табл.1).
Задачей изобретения было получение серусодержащих присадок, обладающих повышенными противозадирными и противоизносными свойствами.
Это достигается тем, что в серусодержащее органическое соединение вводят смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1) в количестве 0,06-0,14 мас.%, предпочтительно 0,1 мас.% при интенсивном перемешивании 4 ч и при температуре 60°С:
где n=1 (65%), n=2 (10%), n=3 (25%)
Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1) получают каталитическим циклоприсоединением избытка бензилметилсульфида к фуллерену[60] [А.Р.Туктаров, А.Р.Ахметов, M.Пудас, А.Г.Ибрагимов, У.М.Джемилев. ЖОрХ, 43(12), 2007, 1870-1871].
Проведение перемешивания при более высокой температуре, например 100°С, не целесообразно, что связано с дополнительными энергозатратами. При меньшей температуре, например 20°С, происходит растворение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в серусодержащих органических соединениях за более длительное время.
Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве больше 0.14 мас.% по отношению к серусодержащим органическим соединениям не приводит к существенному улучшению показателей (противозадирные, противоизносные свойства) присадки. Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) в количестве меньше 0.06 мас.% по отношению к серусодержащим органическим соединениям снижает показатели присадки.
Существенные отличия предлагаемого способа:
Известные серусодержащие присадки обеспечивают повышенные противозадирные, противоизносные свойства при добавлении к маслам в количестве 10-25% (см. табл.1). Предлагаемые присадки в отличие от известных обеспечивают повышенные противозадирные, противоизносные свойства при добавлении к маслам в количестве 3-7% (см. табл.1).
Способ поясняется следующими примерами:
ПРИМЕР 1. В термостатированный стеклянный реактор, снабженный механической мешалкой, дефлегматором и дозатором для подачи азота, загружают 99,9 г серусодержащей присадки сульфидированных тетрамеров пропилена (ОТП) и 0,100 г смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1), нагревают до 60°С и перемешивают 4 ч. Получено 100 г присадки, содержащей 18,364% серы.
ПРИМЕР 2. Проводят как пример 1, но к 99,9 г серусодержащей присадки сульфидированных α-олефинов добавляют 0,100 г смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). Получено 100 г присадки, содержащей 20,104% серы.
ПРИМЕР 3. Проводят как пример 1, но к 99,9 г присадки ДФ-11 добавляют 0,100 г смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). Получено 100 г присадки, содержащей, мас.%: S=9,709; Р=4,693; Zn=4,952.
ПРИМЕР 4. Проводят как пример 1, но к 99,860 г присадки сульфидированных α-олефинов добавляют 0,140 г смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). Получено 100 г присадки, содержащей 20,105% серы.
ПРИМЕР 5. Проводят как пример 1, но к 99,94 г присадки сульфидированных α-олефинов добавляют 0,06 г смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). Получено 100 г присадки, содержащей 20,102% серы.
Присадки, полученные согласно примерам 1-5, растворяли в индустриальном масле И-20А в количестве от 3 мас.% до 7 мас.% и сравнивали их свойства с известными присадками ДФ-11, ОТП, осерненными α-олефинами.
В примерах 6, 7, 8 приведены реологические свойства известных присадок в индустриальном масле И-20А.
Присадки испытывали по ГОСТу 9490-75 на четырехшариковой машине трения (ЧШМ). При испытании на ЧШМ использовали шарики по ГОСТу 3722-81 из стали марки ШХ-15 по ГОСТу 801-78 диаметром 12,7 мм, степень точности 20.
На четырехшариковой машине трения исследовали противозадирные свойства смазок. Оценочными показателями служили нагрузка сваривания (Рс), характеризующая предельную работоспособность смазочного материала в условиях испытания, критическая нагрузка (Рк), а также обобщенный показатель износа (ОПИ), определяющие способность смазочного материала предотвращать возникновение задира трущихся поверхностей.
Результаты представлены в табл.1. Как видно из данных табл.1, полученные в соответствии с изобретением новые составы присадок по сравнению с известными обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствами, хорошей совместимостью с индустриальными маслами.
| Таблица 1 | |||||||
| Присадки | Концентрация в масле И-20А, мас.% | Рк, КГС | Pc, КГС | ОПИ | |||
| присадки | Р | S | Zn | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1. Сульфидированные тетрамеры пропилена (ОТП) + смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) | 5 | - | 0,918 | - | 89 | 631 | 80,9 |
| 2. Сульфидированные α-олефины фракции C18-С26 + смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) | 5 | - | 1,005 | - | 89 | 562 | 77,0 |
| 3. ДФ-11 + смесь-2-фенил-3,4-фуллеро-[60]тетрагидротиофенов (1) | 3 | 0,141 | 0,291 | 0,141 | 100 | 501 | 72,9 |
| 4. Сульфидированные α-олефины фракции C18-С26 + смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) | 7 | - | 1,407 | - | 89 | 631 | 80,9 |
| 5. Сульфидированные α-олефины фракции C18-C26 + смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) | 3 | - | 0,603 | - | 79 | 316 | 52,1 |
| 6. Сульфидированные тетрамеры пропилена (ОТП) | 5 | - | 0,918 | - | 79 | 398 | 61,2 |
| 7. Сульфидированные α-олефины фракции C18-С26 | 5 | - | 1,005 | - | 79 | 251 | 40,6 |
| 8. ДФ-11 | 3 | 0,150 | 0,291 | 0,15 | 100 | 282 | 48,8 |
Противоизносные и противозадирные присадки к смазочным маслам, работающим при высоких давлениях, на основе серусодержащих органических соединений, отличающиеся тем, что для повышения противоизносных и противозадирных свойств, они дополнительно содержат смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве 0,06-0,14 мас.%, предпочтительно 0,1 мас.%
,
где n=1 (65%), n=2 (10%), n=3 (25%).
