Способ получения основы синтетического смазочного масла


 


Владельцы патента RU 2434935:

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЗАВОД ИМЕНИ ШАУМЯНА" (RU)
Мамарасулова Зухра Владимировна (RU)

Использование: для получения авиационных сложноэфирных масел. Сущность: основу синтетического смазочного масла получают этерификацией пентаэритрита смесью монокарбоновых кислот, в качестве которых используют смесь монокарбоновых кислот, состоящую из 6,5-10 мас.% изо-валериановой (i-C5), 23-30 мас.% валериановой (н-С5), 30-37 мас.%, энантовой (н-С7), 20-22 мас.% каприновой (н-C8) и 10-12 мас.% каприловой (н-С10). Технический результат - расширение сырьевой базы для получения основы синтетического смазочного масла, которая по физико-химическим характеристикам и эксплуатационным свойствам не уступает известному маслу. 4 табл.

 

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

Интерес к синтетическим маслам как материалам для смазывания подшипников турбин авиационных реактивных двигателей появился в пятидесятых годах в связи с развитием техники.

Современные газотурбинные двигатели (ГТД) характеризуются жесткими условиями работы: высокие температуры - до 200°С и выше; большие частоты вращения турбин - 12000-2000 мин-1; температура масла на входе в ГТД колеблется от +20°С до -60°С, а на выходе зависит от теплонапряженности двигателя. Поэтому масла, используемые для смазывания подшипников должны обладать следующими свойствами:

- надежное смазывание всех узлов трения и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах рабочих температур от -50 до 150°С и выше;

- пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до температуры - 50°С);

- повышенная термическая и термоокислитльная стабильность;

- не агрессивность по отношению к металлам, сплавам, резиновым изделиям, покрытиям.

Этим требованиям удовлетворяют сложные эфиры неопентиполиолов, в частности сложные эфиры пентаэритрита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения основы синтетических смазочных масел (например, 36/1, Б3-В, ЛЗ-240) - «Эфир-2», предназначенных для авиационных газотурбинных двигателей, работающих в широком интервале температур в различных режимах трения при высоких нагрузках [ТУ- 0253-012-56194358-2002]. Известный способ получения «Эфира-2» - прототип - заключается в том, что для этерификации пентаэритрита использовали фракцию синтетических жирных кислот СЖК (C59) [Куковицкий М.М. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 19. - №9. - С.8-9]. Но в 2002 г. производство по получению СЖК (C59) в нашей стране было остановлено. Таким образом, основа синтетического смазочного масла на основе указанной фракции в настоящее время не вырабатывают.

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

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения основы синтетического смазочного масла, представляющей собой продукт этерификации многоатомного спирта, путем этерификации пентаэритрита смесью монокарбоновых кислот, в качестве кислот берут смесь индивидуальных низкомолекулярных монокарбоновых кислот, состоящую из 6,5-10 мас.% изо-валериановой i-C5, 23-30 мас.% валериановой н-С5, 30-37 мас.% энантовой н-C7, 20-22 мас.% каприновой н-C8 и 10-12 мас.% каприловой н-С10.

Предлагаемый способ позволяет получить основу синтетического смазочного масла путем этерификации пентаэритрита смесью изо-валериановой (i-C5), валериановой (н-C5), энантовой (н-С7), каприновой (н-C8) и каприловой (н-С10) кислот, соответствующая основным физико-химическим требованиям, предъявляемым к основе - «Эфиру-2» - прототип, которая может быть использована для получения авиационных сложноэфирных масел, таких как Б-3В или ЛЗ-240.

При определении оптимального кислотного состава для этерификации пентаэритрита использовали разработанный нами метод оценки вклада индивидуальных кислот, который необходим для получения основы синтетического смазочного масла, удовлетворяющей всем нормативным требованиям.

Сущность метода заключается в изучении и оценке влияния кислот различного строения, присутствующих в одной молекуле, на физико-химические показатели несимметричных эфиров.

Процесс термического получения сложных эфиров пентаэритрита ведут по классической технологии - в среде ароматического углеводорода о-ксилола. Время процесса этерификации при использовании избытка кислот (20 мас.%) составляет 12 часов.

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. Кислотное число полученных продуктов не превышает 0,1 мг KOH/г.

Состав смесей кислот i-C5, н-С5, н-С7, н-C8, н-С10, взятых в различных массовых соотношениях, рассчитанных с помощью приведенного выше метода, и физико-химические свойства полученных базовых синтетических жидкостей на основе синтезированных сложных эфиров пентаэритрита приведены в таблице 1.

Трибологические свойства полученного базового синтетического масла (образец №3) на основе сложного эфира ПЭ и смеси кислот н- и i-C5, C6, C7, C8, C10 и базового синтетического авиационного масла «Эфир-2» - прототип можно сравнить по данным, приведенным в таблице 2. Испытания проводились на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 9490-75.

На основе полученного базового синтетического масла (образец №3) был приготовлен по традиционной рецептуре (0,5% ПОДА и 1,5% Каптакс) опытный образец авиационного синтетического масла «Б-3В». Трибологические характеристики приведены в таблице 3. Значения трибологических характеристик определяли на четырехшариковой машине трения согласно ТУ-0253-012-56194358-2002 на «Эфир-2».

Изменения основных физико-химических показателей опытного образца на основе полученного базового синтетического масла и авиационного синтетического масла «Б-3В» на основе «Эфира-2» - прототип после окисления приведены в таблице 4. Окисление проводили при температуре (200)°С в течение 50 часов.

Примеры получения основы синтетического смазочного масла.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка и обратным холодильником, загружают 24,16 г пентаэритрита (технический), 5,55 г (6,5 мас.%) изо-валериановой кислоты - химически чистое (Х.Ч.), 21,36 г (25 мас.%) валериановой кислоты (Х.Ч.), 31,61 г (37 мас.%) энантовой кислоты (Х.Ч.), 17,09 г (20% мас.) каприновой кислоты (Х.Ч.) и 9,82 г (11,5 мас.%) каприловой кислоты (Х.Ч.). Реакцию проводят без катализатора в течение 12 ч. при температуре 140°С в среде ароматического углеводорода о-ксилола с 20% избытком кислот. 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. Выход конечного продукта составляет 97%. Кислотное число полученного продукта (основы синтетического смазочного масла) менее 0,1 мг КОН/г. Свойства полученного продукта, приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Пример 2. Согласно методике, описанной в примере 1, в реакционную колбу загружают 24,24 г пентаэритрита, 6,80 г (8 мас.%) изо-валериановой кислоты, 21,26 г (25 мас.%) валериановой кислоты, 31,46 г (37 мас.%) энантовой кислоты, 17,00 г. (20 мас.%) каприновой кислоты и 8,50 г. (10 мас.%) каприловой кислоты. После соответствующей обработки получают конечный продукт с выходом 96,5% и кислотным числом менее 0,1 мг KOH/г. Свойства полученного продукта (основы синтетического смазочного масла), приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Пример 3. Согласно методике, описанной в примере 1, в реакционную колбу загружают 24,20 г пентаэритрита, 8,50 г (10 мас.%) изо-валериановой кислоты, 25,50 г (23 мас.%) валериановой кислоты, 25,50 г (35 мас.%) энантовой кислоты, 18,70 г (22 мас.%) каприновой кислоты и 8,5 г (10 мас.%) каприловой кислоты. После соответствующей обработки получают конечный продукт с выходом 97% и кислотным числом менее 0,1 мг KOH/г. Свойства полученного продукта (основы синтетического смазочного масла), приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Пример 4. Согласно методике, описанной в примере 1, в реакционную колбу загружают 24,52 г пентаэритрита, 8,52 г (10 мас.%) изо-валериановой кислоты, 23,88 г (28 мас.%) валериановой кислоты, 22,9 г (32 мас.%) энантовой кислоты, 17,06 г (20 мас.%) каприновой кислоты и 8,53 г (10 мас.%) каприловой кислоты. После соответствующей обработки получают конечного продукта с выходом 98% и кислотным числом менее 0,1 мг KOH/г. Свойства полученного эфира (основы синтетического смазочного масла), приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Пример 5. Согласно методике, описанной в примере 1, в реакционную колбу загружают 24,11 г пентаэритрита, 8,51 г (10 мас.%) изо-валериановой кислоты, 23,83 г (28 мас.%) валериановой кислоты, 25,53 г (30 мас.%) энантовой кислоты, 17,02 г (20 мас.%) каприновой кислоты и 10,22 г (10 мас.%) каприловой кислоты. После соответствующей обработки получают конечный продукт с выходом 98% и кислотным числом менее 0,1 мг KOH/г. Свойства полученного продукта (основы синтетического смазочного масла), приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Пример 6. Согласно методике, описанной в примере 1, в реакционную колбу загружают 23,71 г пентаэритрита, 8,81 г (10 мас.%) изо-валериановой кислоты, 26,65 г. (30 мас.%) валериановой кислоты, 26,65 г (30 мас.%) энантовой кислоты, 17,76 г (20 мас.%) каприновой кислоты и 8,81 г (10 мас.%) каприловой кислоты. После соответствующей обработки получают конечный продукт с выходом 98% и кислотным числом менее 0,1 мг КОН/г. Свойства полученной основы синтетического смазочного масла, приведенные в таблице 1, соответствуют требованиям, предъявляемым ТУ на «Эфир-2» (прототип).

Таким образом, заявленный способ позволяет получить основу синтетического смазочного масла, которая по всем измеренным физико-химическим характеристикам и эксплуатационным свойствам не уступает прототипу - «Эфир-2», используя доступное и недорогое сырье.

Таблица 1
Опытные образцы, № п/п Массовая доля кислоты в смеси кислот, масс.% Вязкость, мм2/с, при температуре, °С Температура застывания, °С
i-C5 н-C5 н-С7 н-C8 н-С10 +100 +40 -40
«Эфир-2» прототип ≥4,85 Не норм. ≤10600 ≤-60
(ТУ-0253-012-56194358-2002)
1 6,5 25 37 20 11,5 4,92 24,08 7400 <-60
2 8 25 37 20 10 4,86 23,70 8321 <-60
3 10 23 35 22 10 5,00 24,39 7140 <-60
4 10 28 32 20 10 4,96 23,49 7626 -60
5 10 28 30 20 12 4,95 23,46 8129 -60
6 10 30 30 20 10 4,87 22,84 7816 -62
Таблица 2
Опытные образцы Индекс задира Рсвар. Ркрит. Диаметр пятна износа, мм
Н кгс Н кгс
Эфир (образец №3) 28 1235 126 549 56 0,43
«Эфир-2» - прототип 28 1381 141 549 56 0,41
Таблица 3
Опытные образцы Индекс задира (расчетный) Рсвар. Ркрит. Диаметр пятна износа, мм
Н кгс Н кгс
Масло «Б-3В» на основе, полученного базового синтетического масла (образец №3) 45 2607 266 872 89 0,48
Масло «Б-3В» на основе «Эфира-2» - прототип 49 2452 250 872 89 0,47
Показатели по НТД (нормативно технический документ), при температуре (20±5)°С, (Ркрит), не мене 89
Таблица 4
Опытные образцы Кислотное число, мг KOH/г Кинематическая вязкость, мм2/с при 100°С Кинематическая вязкость, мм2/с при
-40°С
Содержание осадка не растворимого в осадке, % Коррозия пластин, г/м2
Исходное значение Оксидат Исходное значение Оксидат Исходное значение Оксидат Оксидат Al Сталь Cu
Масло «Б-3В» на основе полученного синтетического базового масла (образец №3) 4,4 0,4 5,1 5,34 10500 11904 0,11 Отс. Отс. Отс.
Масло «Б-3В» на основе «Эфира-2» - прототип 4,7 0,46 5,2 5,45 8848 9688 0,95 Отс. Отс. Отс.
Показатели по НТД (нормативно технический документ) 4,4-5,5 0,7-2,0 Не менее 5,0 Не более 6,0 Не более 12500 Не более 20000 Не нормируется, определять обязательно Не нормируется, определять обязательно

Способ получения основы синтетического смазочного масла, представляющей собой продукт этерификации многоатомного спирта, путем этерификации пентаэритрита смесью монокарбоновых кислот, отличающийся тем, что в качестве кислот берут смесь индивидуальных низкомолекулярных монокарбоновых кислот, состоящую из 6,5-10 мас.% изо-валериановой i-C5, 23-30 мас.% валериановой н-С5, 30-37 мас.% энантовой н-С7, 20-22 мас.% каприновой н-С8 и 10-12 мас.% каприловой н-С10.



 

Похожие патенты:

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

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

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано в области машино- и приборостроения для смазки узлов трения машин и механизмов. .
Изобретение относится к составам смазочных масел, в частности к смазочному маслу для редукторов и тяжелонагруженных агрегатов трансмиссий летательной техники. .

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.
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.
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.

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.
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.

Настоящее изобретение относится к маслу для холодильных машин, содержащему сложный эфир, полученный этерификацией только смеси многоатомного спирта и жирной кислоты, содержащей по меньшей мере одну жирную кислоту С4-С6 и по меньшей мере одну разветвленную жирную кислоту С7-С9, где молярное отношение по меньшей мере одной жирной кислоты С4-С6 и по меньшей мере одной разветвленной жирной кислоты С7-С9 в смеси жирных кислот составляет между 15:85 и 90:10, по меньшей мере одна жирная кислота С4-С6 включает 2-метилпропановую кислоту, и общее количество по меньшей мере одной жирной кислоты С4-С6 и разветвленной жирной кислоты С7-С9 в смеси жирных кислот составляет по меньшей мере 20 мольных %. Также настоящее изобретение относится к составам рабочего вещества для холодильных машин (варианты). Техническим результатом настоящего изобретения является получение масла для холодильных машин, которое дает возможность достижения высоких уровней по совместимости холодильного агента, смазывающей способности и низкотемпературной текучести. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 36 пр., 10 табл.
Наверх