Противозадирные и противоизносные присадки к маслам, работающим при высоких давлениях
Владельцы патента RU 2434936:
УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИИ И КАТАЛИЗА РАН (RU)
Сущность: композиция присадок к смазочным маслам включает серусодержащие органические соединения и 0,06-0,14% мас. смеси 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов формулы (1). В качестве серусодержащих присадок используют ДФ-11, ОТП, сульфидированные α-олефины фракции С18-С26. Технический результат - повышение противоизносных и противозадирных свойств. 1 табл.
где n=1 (50%), n=2 (30%), n=3 (15%), n=4 (5%)
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 С16-С28 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).
Известна присадка к смазочным маслам [Патент РФ №2156789. Бюл. №27 (2000)], которую получают взаимодействием элементарной серы со смесью олигомеров пропилена фракции С12-С21, синтетических жирных кислот фракции C10-C16 и диэтиленгликоля при 150-170°С.
Недостатком присадки является большой ее расход при добавлении к маслам, достигающий 20-50%.
Задача изобретения - получение серусодержащих присадок, обладающих повышенными противозадирными и противоизносными свойствами при меньшем их расходе.
Это достигается тем, что в серусодержащее органическое соединение вводят смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов 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 (50%), n=2 (30%), n=3 (15%), n=4 (5%).
Смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов общей формулы (1) получают каталитическим циклоприсоединением избытка диоктилсульфоксида к фуллерену[60] [А.Р.Туктаров, А.Р.Ахметов, M.Pudas, А.Г.Ибрагимов, У.М.Джемилев. ЖОрХ, 43 (12), 2007, 1870-1871].
Проведение перемешивания при более высокой температуре, например 100°С, нецелесообразно, что связано с дополнительными энергозатратами. При меньшей температуре, например 20°С, происходит растворение 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (1) в серусодержащих органических соединениях за более длительное время.
Применение смеси 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 20-40% (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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (1), нагревают до 60°С и перемешивают 4 часа. 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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (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 таблицы 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 | Рс, кгс | ОПИ | |||
| присадки | Р | S | Zn | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1. Сульфидированные тетрамеры пропилена (ОТП) + смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофен-1-оксидов (1) | 5 | - | 0,918 | - | 112 | 631 | 86 |
| 2. Сульфидированные α-олефины фракции С18-С26 + смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофен-1-оксидов (1) | 5 | - | 1,005 | - | 112 | 708 | 89 |
| 3. ДФ-11 + смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофен-1-оксидов (1) | 3 | 0,141 | 0,291 | 0,141 | 100 | 501 | 82 |
| 4. Сульфидированные α-олефины фракции C18-C26 + смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофен-1-оксидов (1) | 7 | - | 1,407 | - | 112 | 794 | 89 |
| 5. Сульфидированные α-олефины фракции C18-C26 + смесь 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофен-1-оксидов (1) | 3 | - | 0,603 | - | 100 | 501 | 82 |
| 6. Сульфидированные тетрамеры пропилена (ОТП) | 40 | - | 7,2 | - | 100 | 596 | 72 |
| 7. Сульфидированные α-олефины фракции C18-C26 | 25 | - | 7,5 | - | 100 | 631 | 86 |
| 8. ДФ-11 | 20 | 0,940 | 1,941 | 0,992 | 100 | 447 | 72 |
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 2,5-дигептил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофен-1-оксидов (1) в количестве 0,06-0,14 мас.%, предпочтительно 0,1 мас.%
, где n=1 (50%), n=2 (30%), n=3 (15%), n=4 (5%).
