СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ПРИСАДКИ К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF ANTIOXIDANT ADDITIVE TO LUBRICATING OILS

Изобретение относится к синтезу антиокислительных присадок для синтетических смазочных масел, приборных масел, резинотехнических смесей и других органических материалов, склонных к окислению.
Известен способ получения антиокислительной присадки к смазочным маслам путем алкилирования ароматических аминов олефинами в присутствии шарикового алюмосиликатного катализатора при температуре 140-160°C и давлении 8-10 атм. В качестве олефинов используют диизобутилен, диизобутиленовую фракцию полимердистиллата, тримеры, тетрамеры и пентамеры пропилена и олефины с прямой цепью, получаемые при термическом крекинге мягких и твердых парафинов. В качестве ароматических аминов используют дифениламин, N-фенил-α-нафтиламин (RU №2346029, C10M 133/06, C07C 211/43, C10N 30/10, 10.02.2009).
К недостаткам известного способа относятся сложность технологии и большая себестоимость по сравнению с предлагаемым методом.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению антиокислительной присадки к смазочным маслам является способ, включающий взаимодействие моноэфира дикарбоновой кислоты с полиэтиленполиамином в растворителе (ксилоле) в присутствии катализатора катионообменной смолы КУ-2 в количестве 20% от взятого моноэфира ("Присадки к маслам". М.: "Химия", 1968, с.113-115). К недостаткам известного способа относятся большое количество катализатора, используемого при синтезе, а также повышенная температура (температура кипения ксилола 138-144°C).
Задача предлагаемого изобретения - разработка упрощенного способа получения антиокислительной присадки к смазочным маслам за счет уменьшенного использования катализатора и понижения температуры процесса.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение способа получения антиокислительных присадок, за счет снижения количества катализатора и температуры, улучшение эксплутационных свойств присадок за счет снижения кислотного числа окисленного смазочного масла, повышение смазывающих и моюще-диспергирующих свойств базового масла.
Технический результат достигается способом получения антиокислительной присадки к смазочным маслам, включающим взаимодействие моноэфиров дикарбоновых кислот с полиэтиленполиамином в присутствии катализатора, согласно изобретению взаимодействие с полиэтиленполиамином проводят совместно с моноэфиром дикарбоновой кислоты на основе полиэтиленгликоля и моноэфиром той же кислоты на основе жирного спирта при температуре 120-125°C, а в качестве катализатора используют смесь из катионообменной смолы КУ-2 с едким калием в соотношении 1:1, взятом в количестве 1,5-2,0 мас.% от общего количества моноэфиров.
Сущность изобретения заключается в следующем способе получения антиокислительной присадки к смазочным маслам. Вначале по известной методике получают моноэфиры дикарбоновых кислот в присутствии щелочного катализатора - едкого калия, в количестве 0,5-1,0 мас.% от реакционной массы и стабилизатора - гидрохинона, в количестве 0,2 мас.% от реакционной массы. Мольное соотношение кислоты и спирта или кислоты и полиэтиленгликоля 1:1, температура синтеза 110-120°C и давление 1 атм.
Затем путем взаимодействия ранее полученных моноэфиров с полиэтиленполиаминами в присутствии смешанного катализатора, содержащего катионит КУ-2 и едкий калий в соотношении 1:1, в количестве 2 мас.% от реакционной массы получают бициклические имидазолины. Мольное соотношение эфиров и полиэтиленполиамина 1:1:1, температура синтеза 120-125°C и давление 1 атм.
2
2
9
2
2
2
8
6
4
2
5
11
8
17
Для получения антиокислительной присадки использовали следующие вещества: полиэтиленгликоль ПЭГ 400 HO(CHCHO)H (ТУ 2483-007-71150986-2006); гидроксид калия KOH (ГОСТ 9285-78 Калия гидрат окиси); янтарная кислота COOH-(CH)-COOH (ГОСТ 6341-75); себациновая кислота COOH-(CH)-COOH (ГОСТ 6-02-1091-83); тетраэтиленпентаамин (ТУ 6-09-05-804-78); катионит КУ 2 (ГОСТ 20298-74); гидрохинон СН(ОН) (ГОСТ 19627-74); амиловый спирт СНОН (ТУ 6-09-3467-79), октиловый спирт CHOH (ТУ 6-09-3506-78).
Пример 1. Получение антиокислительной присадки - бис(2-амилпропионат-2'-полиоксипропионатимидазолин-1-ил-3-метиламин)
а) Для получения первого моноэфира в реактор загружают 300 г ксилола, 118 г янтарной кислоты, в качестве катализатора - едкий калий в количестве 1,0 мас.% от реакционной массы, стабилизатор - гидрохинон в количестве 0,2 мас.% от реакционной массы и нагревают при перемешивании до растворения кислоты, катализатора и стабилизатора. После этого повышают температуру смеси до 110°C и подают 88 г амилового спирта. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перегоняют в вакууме. Полученный продукт - амилсукцинат.
б) Для получения второго моноэфира в реактор загружают 300 г ксилола, 118 г янтарной кислоты, в качестве катализатора - едкий калий в количестве 1,0 мас.% от реакционной массы, стабилизатор - гидрохинон в количестве 0,2 мас.% от реакционной массы и нагревают при перемешивании до растворения кислоты, катализатора и стабилизатора. После этого повышают температуру смеси до 120°C и подают полиэтиленгликоль из расчета 1 моль гликоля на 1 моль кислоты. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перегоняют в вакууме. Полученный продукт - оксиэтилированная янтарная кислота (моноэфир).
Для получения бициклических имидазолинов в реактор загружают растворитель - ксилол (1000 г), и полученные моноэфиры - амилсукцинат, оксиэтилированную янтарную кислоту, в мольном соотношении 1:1, катализатор, содержащий катионит КУ-2 и едкий калий в соотношении 1:1, в количестве 1,5 мас.% от массы моноэфиров и нагревают при перемешивании до растворения эфиров и катализатора. После этого повышают температуру смеси до 120°C и подают тетраэтиленпентаамин в мольном соотношении тетраэтиленпентаамина и моноэфиров 1:1:1. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перекристаллизовывают из н-гептана. Выход полученного продукта бис(2-амилпропионат-2'-полиоксипропионатимидазолин-1-ил-3-метиламин) составляет 90 мас.% (Присадка 1).
Пример 2. Способ осуществляли аналогично примеру 1. При получении первого моноэфира использовали октиловый спирт. Выход полученного продукта (бис(2-октилпропионат-2'-полиоксипропионатимидазолин-1-ил-3-метиламин) составляет 88 мас.% (Присадка 2).
Пример 3. Получение антиокислительной присадки - бис(2-амилпеларгонат-2'-полиоксипеларгонатимидазолин-1-ил-3-метиламин)
а) Для получения первого моноэфира в реактор загружают 350 г ксилола, загружают 202 г себациновой кислоты, в качестве катализатора - едкий калий в количестве 0,5-1,0 мас.% от реакционной массы, стабилизатор - гидрохинон в количестве 0,2 мас.% от реакционной массы и нагревают при перемешивании до растворения кислоты, катализатора и стабилизатора. После этого повышают температуру смеси до 110°C и подают 88 г амилового спирта из расчета 1 моль спирта на 1 моль кислоты. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перегоняют в вакууме. Полученный продукт - амилсебацинат.
б) Для получения второго моноэфира в реактор загружают 350 г ксилола, 202 г себациновой кислоты, в качестве катализатора - едкий калий в количестве 0,5-1,0 мас.% от реакционной массы, стабилизатор - гидрохинон в количестве 0,2 мас.% от реакционной массы и нагревают при перемешивании до растворения кислоты, катализатора и стабилизатора. После этого повышают температуру смеси до 120°C и подают полиэтиленгликоль из расчета 1 моль гликоля на 1 моль кислоты. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перегоняют в вакууме. Полученный продукт - оксиэтилированная себациновая кислота (моноэфир).
Для получения бициклических имидазолинов в реактор подают растворитель - ксилол (1000 г), амилсебацинат, оксиэтилированную себациновую кислоту в мольном соотношении 1:1, загружают катализатор, содержащий катионит КУ-2 и едкий калий в со отношении 1:1, в количестве 2 мас.% от массы моноэфиров и нагревают при перемешивании до растворения эфиров и катализатора. После этого повышают температуру смеси до 125°C и подают тетраэтиленпентаамин в мольном соотношении тетраэтиленпентаамина и моноэфиров 1:1:1. После охлаждения реакционной смеси продукт реакции отфильтровывают и перекристаллизовывают из н-гептана. Выход полученного продукта бис(2-амилпеларгонат-2'-полиоксипеларгонатимидазолин-1-ил-3-метиламин) составляет 95 мас.% (Присадка 3).
Пример 4. Способ осуществляли аналогично примеру 2. При получении первого моноэфира использовали октиловый спирт. Выход полученного продукта (бис(2-октилпеларгонат-2'-полиоксипеларгонатимидазолин-1-ил-3-метиламин) составляет 91 мас.% (Присадка 4).
Результаты испытания полученных присадок приведены в таблице.
Результаты испытания смазочного масла
Количество присадки, мас.%
Кислотное число после окисления, мг KOH/г
Смазывающие свойства на ЧШМ
Моющие свойства по ПЗВ, баллы
P<sub>к</sub>, кН
Р<sub>с</sub>, кН
Исходное смазочное масло
Отсутствует
1,45
0,50
1,60
4
Исходное смазочное масло + присадка бис(дидецилимидазолин-1-ил-3-метиламин), полученная по прототипу
2
0,66
-
-
-
Исходное смазочное масло + присадка 1
2
0,31
0,60
2,00
1
Исходное смазочное масло + присадка 2
2
0,39
0,70
2,82
2
Исходное смазочное масло + присадка 3
2
0,18
0,89
2,44
1
Исходное смазочное масло + присадка 4
2
0,22
0,75
3,00
3
Из таблицы следует, что полученные присадки обладают улучшенными антиокислительными свойствами по сравнению с прототипом: уменьшается кислотное число (с 0,66 до 0,18-0,39 мг KOH/г). Полученные присадки также улучшают смазывающие и моющие свойства исходного масла - см. таблицу.
Для испытания присадок применялось масло индустриальное И-20А ГОСТ 20799-88.
Условия опыта окисления смазочного масла осуществляли по ГОСТ 18136-72 «Масла. Метод определения стабильности против окисления в универсальном аппарате». Условия определения смазывающих свойств осуществляли по ГОСТ 9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине».
Условия определения моющих свойств по ГОСТ 5726-53 «Масла смазочные с присадками. Метод определения моющих свойств».