Способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов
METHOD OF OBTAINING OIL-SOLUBLE CORROSION INHIBITOR FOR TREATING BLACK METALS

Способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов
Изобретение относится к области нефтехимического синтеза, в частности к способу получения ингибитора атмосферной коррозии, ингибитор  может быть использован для долговременной консервации металлоконструкций и изделий из черных металлов, для создания рабоче-консервационных масел, где требуется одновременное обеспечение высоких антикоррозионных, антиокислительных  и противоизносных свойств.
Известен способ получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов смешением  продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(1-2) соответственно - 20-40 мас.% и растворитель до 100 мас.%. В качестве растительного масла при синтезе продукта используют подсолнечное, кокосовое, льняное или соевое масло, в качестве растворителя в ингибитор вводят низкозастывающие фракции углеводородов (RU 2207402). Данный ингибитор защищает металлы от коррозии в водно-нефтяных сероводородсодержащих средах, но не эффективен при защите черных металлов от атмосферной коррозии.
0
Известны способы получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов получаемые смешением продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-0,7) соответственно - 10-16 мас.% и растворитель - минеральное масло до 100 мас.% (RU 2263160);  30-40 мас.% и растворитель – композиция АКОР  до 100 мас.% (RU 2303080); 17-25%, бензотриазол (5-15 мас.%) и растворитель - минеральное масло до 100 мас.% (RU 2303081).  Недостатками  данных ингибиторов является то, что все они требуют высокой температуры синтеза (180-200С) в результате чего наблюдается ухудшение качества конечного продукта за счет частичного его разложения и образования побочных продуктов. Кроме того ингибиторы  могут обеспечивать высокую защиту от коррозии в  условиях солевого тумана только при высоких концентрациях – 10- 26 мас.%.
Известен способ получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов смешением продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:2:2 соответственно - 9-18 мас.% и растворитель (минеральное масло, фракции углеводородов или растительное масло) до 100 мас.%. (RU 2283898).
0
Недостатком  данного ингибитора является высокая температура синтеза (180-200С) в результате чего наблюдается ухудшение качества конечного продукта за счет частичного его разложения и образования побочных продуктов. Для обеспечения высоких значений противокоррозионной активности в  условиях солевого тумана данный ингибитор требует высоких концентраций – 9-18 мас.%.
Известен  двустадийный способ синтеза  присадок маслам для систем на основе  борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом (EP2302023, EP2460870, US20080261838, WO2004033605).  Мольное соотношение  диэтаноламина и растительного масла при этом составляло (1-2,5):1, а содержание бора в конечном продукте было в предлах 0,8-1,0%. Данный продукт выпускает промышленным образом под торговой маркой Vanlube-289 (R.T. Vanderbilt Holding Company, Inc.). Также известно, что борированный (0,8-1,0 мас.%) продукт взаимодействия растительного масла и диэтаноламина при мольном соотношении 1: (1-2,5) - Vanlube-289, представляющий из себя смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, проявляет синергизм противоизносного действия в присутствии дитиофосфата цинка при весовом соотношении от 1:9 до 9:1 (EP2302023, EP2460870, US20080261838, WO2004033605).
При обработке черных металлов известные составы могут обеспечивать высокую защиту от коррозии черных металлов, но только при высоких концентрациях – 20- 25мас.%.  Основным назначением известных составов является их использование в качестве модификаторов трения и противоизносных присадок к моторным маслам.
Задача изобретения - разработка способа получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов, обеспечивающих высокие противокоррозионные свойства при низком содержании ингибитора в базовом масле.
Технический результат- получение эффективного маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов, обеспечивающих высокие противокоррозионные свойства при низком содержании ингибитора коррозии в базовом масле.
Для решения поставленной задачи заявляется способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов путем взаимодействия борированного растительного масла с  избытком диэтаноламина  с получением реагента, содержащего смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, с последующим его  смешением с растворителем, при этом реагент предварительно смешивают с диалкилдитиофосфатом цинка, взятом при весовом соотношении от 1:1,2 до 6:1 к весу реагента, и выдерживают при нагревании до температуры не более 45°С с получением реакционной массы, в качестве растворителя берут минеральное масло, а полученную реакционную массу вводят в количестве 3-6 мас.%  в минеральное масло с образованием маслорастворимого ингибитора.
Диалкилдитиофосфат цинка (Zn-ДАДТФ) имеет общую формулу:
1
2
5
где R и R - алкильныe радикалы. Основными химическими реакциями при получении Zn-ДАДТФ являются реакция между пятисернистым фосфором (PS) и одним или более спиртом с образованием ДАДТФ-кислоты с последующей ее нейтрализацией окисью цинка:
Обработку черных металлов ведут  нанесением на обрабатываемую поверхность слоя маслорастворимого ингибитора, полученного заявляемым способом. Обработку поверхности ведут любыми известными способами, например, окунанием, нанесением слоя с использованием любых пригодных для этих целей инструментов и т.п. способами.
Реагент, представляющий собой смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, получают путем взаимодействия борированного (бора- не менее 0,8 масс.%)  растительного масла и диэтаноламина, предпочтительно при мольном соотношении 1: 2.
В качестве растворителя (базового масла) используют любое пригодное для этих целей минеральное масло.
-1
-1
Неожиданным образом заявителем было обнаружено, что обработка черных металлов составом, представляющим собой смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, предварительно смешанным  при нагревании с диалкилдитиофосфатом цинка, взятом при весовом соотношении от 1:1,2 до 6:1 к весу смеси борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, позволяет  получить реакционную массу, растворяя которую в минеральном масле в заданном количестве и нанесением полученного состава на поверхность черных металлов, проявляется синергизм противокорррозионного  действия. На основании ИК-Фурье спектров смесей диалкилдитиофосфата  цинка и  борированного (бора- не менее 0,8 масс.%) продукта  взаимодействия растительного масла и диэтаноламина при указанном количественном соотношении, нами установлено, что в этих условиях протекает комплексообразование дитиофосфата цинка с борированным  диэтаноламидом жирных кислот, что проявляется в снижении интенсивности полосы поглощения «Амид-I» при 1652 сми появлении новой интенсивной  полосы поглощения при 1582 см, отнесенной нами к «Амид-I» координированного через атом кислорода диэтаноламида жирных кислот к атому цинка.
Отличие предлагаемого технического решения состоит в способе получения маслорастворимого ингибитора коррозии черных металлов за счет комплексообразования диалкилдитиофосфата цинка с борированным (бора- не менее 0,8 масс.%) продуктом взаимодействия растительного масла и диэтаноламином взятыми в  заявленном соотношении. Указанное отличие позволяет неожиданно резко снизить концентрацию комплексного ингибитора коррозии в минеральном масле  при сохранении  высокого противокоррозионного действия конечного продукта. Полученный результат является неожиданным, так как о синергизме противокоррозионного действия диалкилдитиофосфата цинка с борированным продуктом взаимодействия растительного масла и диэтаноламином ранее известно не было, а  противокоррозионное действие продукта  взаимодействия растительного масла и диэтаноламином в других известных решениях требует использование значительно более высоких концентраций (более 20 масс.%) в минеральном масле. Ранее известные составы при обработке черных металлов в области концентраций до  20 масс.% не обладают заметным противокоррозионным действием.
Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.
Для  осуществления заявляемого способа в качестве минерального масла использовано  трансформаторное масло ГК, характеристики которого приведены в таблице 2.  В качестве реагента, содержащего смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, использована  присадка марки  Vanlube-289, характеристики которой приведены в таблице 3. В качестве раствора диалкилдитиофосфата цинка в минеральном масле использована Присадка ДФ-11к, характеристики которой  приведены в Таблице 1.
В реактор, снабженный мешалкой,  загружают Присадку ДФ-11к (раствор диалкилдитиофосфата цинка в минеральном масле) и присадку  Vanlube-289 в заданном соотношении. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 40-45°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 1,0-1,5 ч до образования однородной реакционной массы, представляющий собой комплексный ингибитор. В трансформаторное масло ГК, взятом в количестве 94-97 масс.%, при температуре 40-45°С, вводят 3-6 масс.% полученной реакционной массы с образованием  маслорастворимого ингибитора коррозии. Смесь перемешивают в течение 1 часа при указанной температуре.
Стальные пластины (Ст.10) обрабатывали маслорастворимым ингибитором коррозии путем его нанесения на поверхность и помещали в камеру солевого тумана Ascott-120xp при  5%-ном растворе NaCl и  температуре 45°С, после чего определяли противокоррозионную эффективность.
Примеры №1-№5 (примеры по изобретению) изготовления составов маслорастворимого ингибитора коррозии черных металлов,  приведены в таблице 4. Примеры №№ 6,7 (контрольные примеры изготовления составов маслорастворимого ингибитора коррозии), получены за заявляемыми пределами соотношений, изготавливали аналогично заявляемым составам.
Для изготовления составов по примерам № 1-6 использован диалкилдитофосфат цинка (Zn-ДАДТФ) формулы:
4
8
4
8
который был получен с использованием изо-бутилового, 2-этилгексанола и додецилового спиртов.  Например, для диалкил (C-C) дитиофосфат цинка присадка представляет собой раствор в минеральном масле продукта, полученного на основе изобутилового и 2-этилгексилового спиртов. В промышленности (Zn-ДАДТФ) выпускают под торговыми марками диалкил (C-C) дитиофосфат цинка: присадки ДФ-11 ТУ 38.5901254-90; ЦДДФ ТУ 38.301-29-51-90; ЦД-7 ТУ 0257-010-11246224-98 и др. Присадка ДФ-11к представляет собой 85% раствор в минеральном масле  с содержанием цинка 7-9% мас.%. Примечание: в качестве Zn-ДАДТФ на 2-этилгексаноле и изобутиловом спирте использовали товарную присадку ДФ-11к, остальные Zn-ДАДТФ синтезировали известными методами.
Как видно из результатов, приведенных в таблице 4, увеличение  заявленного соотношения борированного продукта взаимодействия растительного масла и диэтаноламина к диалкилдитиофосфатом цинка более, чем  1:1,2 (за пределами заявленного соотношения), приводит к резкому снижению противоррозионного действия получаемого ингибитора, а уменьшение заявленного соотношения менее, чем  6:1 (за пределами заявленного соотношения) не приводит к увеличению противоррозионного действия  черных металлов в условиях солевого тумана.
Заявляемый способ позволяет получить маслорастворимый ингибитор коррозии, который может быть использован в качестве рабоче-консервационных масел, где требуется одновременное обеспечение высоких антикоррозионных, антиокислительных  и противоизносных свойств для долговременной консервации оборудования в различных отраслях промышленности, обеспечивая высокую эффективность защиты от коррозии черных металлов за счет повышения  качества ингибирования поверхности черных металлов. Повышение качества выражается в обеспечении  высоких антикоррозионных, антиокислительных  и противоизносных свойств, проявляющихся  в условиях воздействия соляного тумана, т.е. в условиях хранения изделий из черных металлов в агрессивной среде. Кроме того, заявляемый способ позволяет  упростить технологический процесс за счет снижения энергетических затрат и продолжительности процесса синтеза ингибитора.