ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНАЯ РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ
EXPLOSION- AND FIRE-SAFE WORKING FLUID

Изобретение относится к созданию взрывопожаробезопасной рабочей жидкости, предназначенной для использования в гидравлических системах авиационной техники (в частности - пассажирских самолетов), предъявляющих особые требования к огнестойкости применяемых гидравлических жидкостей.
Из US 4076642, 1978 известна рабочая жидкость для гидросистем самолетов, имеющая состав: эпоксидное соединение - 0,1-0,5 мас.%, полиалкилметакрилат - 2,0-20.0 мас.%, вода, дибутилфенилфосфат до 100%.
В качестве эпоксидного соединения используют 2-этилгексил-5,6-эпокси-1,4-этиленциклогексан-2-карбоксилат. Недостатком ее является: низкая термическая стабильность и высокая эрозионная активность. Указанные недостатки ограничивают срок службы жидкости, а также агрегатов гидравлической системы, контактирующих с жидкостью.
ИЗ RU 2009185, 15.03.1994 известна другая рабочая жидкость, используемая в гидравлических системах самолетов, которая содержит, мас.%: эпоксидное соединение (смолу УП-632) - 0,5-5,0, полибутилметакрилат - 5,0-7,5, 4-трифторметилперфтор-3,6-диоксаоктансульфонат калия 0,05-0,2, антрахиноновый краситель 0,0015-0,0025, дибутилфенилфосфат остальное.
Указанная рабочая жидкость не обеспечивает работоспособность в широком диапазоне температур от минусовых (от минус 60°C) до плюсовых температур порядка 150°C и стабильность основных ее характеристик в процессе эксплуатации.
Наиболее близкой к предложенной является смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиации содержит базовую основу на основе смеси эфиров фосфорной кислоты, содержащей 67,0-73,0 мас.% трибутилфосфата, 19,0-25,0 мас.% дибутилфенилфосфата и 7,0-9,0 мас.% триизобутилфосфата, загущающую присадку полибутилметакрилат с молекулярной массой 5000-6500, эпоксидную смолу, антиокислительную присадку Агидол 1 2,6-ди-третбутилпаракрезол, антикоррозионную присадку Хромоксан Б перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктенсульфонат калия, стабилизирующую присадку Ирганокс 1010FF тетракис (3-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил)пропионат)пентаэритритола, ингибитор окисления Ирганокс L57 продукт реакции N-фенилбензиламина с 2,4,4-триметилпентеном, ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол, пассиватор металла Амино О 2-(8-гептадеценил)-4,5-дигидро-1Н-имидазол-1-этанол, краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
загущающая присадка полибутилметакрилат с мол. массой 5000-6500
6,0-9,0
эпоксидная смола
6,1-6,5
вышеуказанная присадка Хромоксан Б
0,06-0,1
вышеуказанная присадка Агидол 1
0,025-0,35
стабилизирующая присадка Ирганокс 1010FF
0,45-0,55
ингибитор окисления Ирганокс L 57
0,45-0,55
ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол
0,008-0,012
вышеуказанный пассиватор Амино О
0,008-0,012
указанная базовая смесь эфиров фосфорной кислоты
остальное до 100%
вышеуказанный краситель
0,0008-0,0012 (свыше 100%)
В известной композиции в качестве эпоксидной смолы используют эпоксидные смолы (диэпоксиды) типа эпоксидной смолы Аральдит-СУ 179-1 СН или ERa-4221 (фирма Юнион Карбай), в частности эпоксидное соединение 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилат (US 4206067, 03.06.1980; RU 2167921, 27.05.2001); в качестве антикоррозионной присадки Хромоксан Б используют соли фторсодержащей бета-кетокислоты по ТУ 6-00-02-09321-26-89 (RU 2005718, 15.01.1984).
Задачей изобретения является получение взрывопожаробезопасной рабочей жидкости с улучшенной термоокислительной и гидролитической способностью, а также смазочной способностью.
Технический результат заключается в повышении термоокислительной стабильности, смазочных свойств и гидролитической устойчивости рабочей жидкости.
Технический результат достигается тем, что во взрывопожаробезопасной рабочей жидкости, содержащей смесь эфиров фосфорной кислоты, включающую трибутилфосфат, дибутилфенилфосфат и триизобутилфосфат, и присадки полибутилметакрилат, эпоксидное соединение 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексил карбоксилат, антиэрозионную присадку, ингибиторы окисления, в том числе 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол, 1,2,3-бензотриазол и краситель, согласно изобретению смесь эфиров фосфорной кислоты дополнительно включает триксиленилфосфат, в качестве антиэрозионной присадки жидкость содержит 4-трифторметилперфтор-3,6-диоксаоктансульфонат калия, а в качестве ингибиторов окисления дополнительно содержит пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат и алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
полибутилметакрилат
7,0-11,0
эпоксидное соединение
2,0-5,0
4-трифторметилперфтор-3,6-диоксаоктансульфонат калия
0,06-0,14
2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол
0,4-1,0
пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат
0,25-0,75
алкилированный фенил-альфа-нафтиламин
0,8-1,2
1,2,3-бензотриазол
0,005-0,015
краситель
0,001-0,005
смесь эфиров фосфорной кислоты
до 100,
при соотношении эфиров фосфорной кислоты в смеси, мас.%:
трибутилфосфат
70,0-80,0
дибутилфенилфосфат
4,0-10,0
триизобутилфосфат
10,0-20,0
триксиленилфосфат
4,0-10,0
В таблице 1 приведены характеристики используемых сырьевых компонентов для приготовления рабочей жидкости.
Таблица 1.
№
Наименование
Марка
Нормативный документ
1
Трибутилфосфат
Трибутилфосфат технический
ТУ 2435-305-05763458-2001
2
Дибутилфенилфосфат
Дибутилфенилфосфат
ТУ 2493-370-05763458-2004
3
Триизобутилфосфат
Триизобутилфосфат
ТУ 2435-437-05763458-2010
4
Трикслиленилфосфат
Масло Reolube OMTI
Сертификат поставщика (импорт)
5
Полибутилметакрилат
Полибутилметакрилат
СТП 019950-401-016 с изм.1-3
6
3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексил карбоксилат
Эпоксидная смола ERL-4221
Сертификат поставщика (импорт)
7
4-трифторметилперфтор-3,6-диоксаоктансульфонат калия
Поверхностно-активное вещество Хромоксан
ТУ 6-00-020932-26-89 с изм.1
8
2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол
Присадка Агидол-1
ТУ 38.5901237-90 с изм.1-8
9
Пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат
Присадка Агидол-110
ТУ 2492-447-05742686-2006
10
Алкилированный фенил-альфа-
Присадка ФАД
СТП 0199-50-401-035
нафтиламин
11
1,2,3-бензотриазол
1,2,3-Бензотриазол чистый
ТУ 6-09-1291-87 с изм.1-5
12
Краситель
Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый
ТУ 6-14-118-80 с изм.1-3
Предложенную взрывопожаробезопасную рабочую жидкость приготавливали следующим образом.
В аппарат с перемешивающим устройством, оборудованный рубашкой с паровым подогревом, загружали в заданном соотношении в любой последовательности компоненты: базовой смеси эфиров фосфорной кислоты. Смесь нагревали до 60-80°C и перемешивали при этой температуре до полного смешения компонентов. К полученной базовой смеси при постоянном перемешивании и нагреве добавляли расчетное количество загустителя - полибутилметакрилата. Смесь основы с загустителем перемешивали при температуре 70-90°C. В приготовленную загущенную основу вводили расчетные количества присадок в любой последовательности. Полученную смесь перемешивают при нагревании, охлаждают.
Приготовление образца в соответствии с ближайшим аналогом осуществляли по схожей технологии.
В таблице 2 приведены составы приготовленных образцов рабочей жидкости.
Таблица 2.
Наименование компонентов
Состав взрывопожаробезопасной рабочей жидкости, масс.%
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Образец по RU 2476586
Полибутилметакрилат
7,4
8,65
10,7
9,8
Эпоксидная смола ERL-4221
2,0
2,5
5,0
-
Эпоксидная смола ARALDITE-CY 179-1 СН
-
-
-
6,3
Поверхностно-активное вещество Хромоксан
0,06
0,08
0,14
0,08
Присадка Агидол-1
0,4
0,5
1,0
0,3
Присадка Агидол-110
0,25
0,3
0,75
-
Стабилизирующая присадка Ирганокс 1010 FF
-
-
-
0,5
Присадка ФАД
0,8
0,9
1,2
-
Ингибитор окисления Ирганокс L-57
-
-
-
0,5
1,2,3-Бензотриазол чистый
0,005
0,008
0,015
0,008
Пассиватор Амино О
-
-
-
0,01
Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый
0,002
0,001
0,003
0,001
Базовая смесь эфиров фосфорной кислоты (БСЭФ):
До 100
Трибутилфосфат технический
70,0
73,0
76,0
70,0
Дибутилфенилфосфат
4,0
7,0
10,0
22,0
Триизобутилфосфат
20,0
15,0
10,0
8,0
Масло Reolube OMTI
6,0
5,0
4,0
-
В таблице 3 приведены свойства приготовленных образцов предложенной рабочей жидкости и образца рабочей жидкости в соответствии с ближайшим аналогом.
Таблица 3.
Наименование показателя
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Образец по RU 2476586
1. Плотность при 20°С, г/см<sup>3</sup>
1,0012
1,0019
1,0087
1,01
2. Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с:
при 50°C
8,8
8,95
9,4
8,99
при минус 60°C
3415
3050
2897
3240
5. Кислотное число, мг КОН на 1 г масла
0,001
0,006
0,03
0,03
8.Термоокислительная стабильность при температуре плюс (150±1)°C, 300 ч.
- вязкость кинемат. после окисления, мм<sup>2</sup>/c
при 50°C
9,35
9,29
9,51
9,47
при минус 60°C
3642
3180
2990
4080
- кислотное число после окисления, мг КОН на 1 г
0,008
0,016
0,034
0,031
- весовой показатель коррозии, мг/см<sup>2</sup> поверхности каждого металла
медь M1
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
-0,03
сталь 30ХГСА
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
0,01
алюминий Д-16
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
-0,02
бронза БРАЖ-9-4
Отсутствие
Отсутствие
Отсутствие
0,01
- показатель фильтруемости
0,97
0,94
0,96
0,54
11. Смазочные свойства диаметр пятна износа, мм
0,37
0,46
0,55
0,64
12. Удельная электрическая проводимость, мкСм\м
41
44
52
41
15. Гидролитическая устойчивость:
- внешний вид
Однородная, прозрачная
Однородная, прозрачная
Однородная, прозрачная
Однородная, прозрачная
жидкость без осадка и смол
жидкость без осадка и смол
жидкость без осадка и смол
жидкость без осадка и смол
- изменение кислотного числа, мг КОН/1 г
+0,315
+0,224
+0,108
+0,59
- реакция водного слоя по индикатору
нейтральная
нейтральная
нейтральная
кислая
- показатель коррозии меди M1, мг/см<sup>3</sup>
0
0
0
0,31
- изменение кин. вязкости при температуре 50°C
-2,75
-2,11
-1,59
-2,55
Из приведенных в таблице 3 данных видно, что предложенная рабочая жидкость превосходит рабочую жидкость по ближайшему аналогу по термоокислительной стабильности (кинематическая вязкость при минус 60°C, весовой показатель коррозии, показатель фильтруемости), по смазочным свойствам и по гидролитической устойчивости (изменение кислотного числа, реакция водного слоя по индикатору и показатель коррозии меди).