Противоизносная композиция к смазочным материалам
ANTI-WEAR COMPOSITION FOR LUBRICANT MATERIALS

Изобретение относится к области машиностроения, металлообработки и производства смазочных материалов, композиция может быть использована для введения в индустриальные масла, смазочно-охлаждающие технологические среды, пластичные смазки и другие смазочные материалы. Из уровня техники известна композиция смазочных материалов, содержащая базовое масло, олеиламид и один или более простых эфиров, а также, один или несколько нитрилов (патент РФ 2394876, МПК С10М 141/06, С10М 133/24, опубл. 20.07.2010). Данная композиция значительно уступает заявляемому решению по влиянию на противоизносные свойства в связи низкой противоизносной эффективностью амидов одноосновных алифатических кислот, в том числе, олеиновой и низкими противоизносными свойствами других, входящих в композицию компонентов. Совместное синергическое действие малоэффективных компонентов не позволяет добиться противоизносных свойств, сопоставимых с наиболее распространенными товарными противоизносными присадками, например, диалкилдитиофосфатами цинка.
Также из уровня техники известна металлосодержащая маслорастворимая композиция для смазочных материалов, содержащая соль металлов органических кислот, соли металлов неорганических кислот, алифатический спирт, ароматический амин, эпоксидную смолу, полимер сукцинимида, иминозамещенный индолин (патент РФ 2277579, МПК С10М 141/06, опубл. 10.06.2006). Данная композиция уступает заявляемому решению по влиянию на противоизносные свойства в связи с отсутствием в ее составе эффективных противоизносных компонентов.
3
16
Наиболее близким по составу к заявляемому решению является смазочная композиция (патент РФ 2277578, МПК С10М 141/06, опубл. 10.06.2006), содержащая аква-диоксо-(салицилальдегидбензоилгидразонато-N,O) молибден(VI), алкиловый (С-С) эфир молочной кислоты и диоктиловый эфир фталевой кислоты.
Недостатками данной композиции являются более низкие, чем у заявляемого решения, противоизносные свойства. Входящее в состав композиции комплексное соединение молибдена(VI) активно адсорбируется на поверхности металлов, но имеет недостаточно высокие противоизносные свойства вследствие отсутствия в составе достаточно длинных углеводородных радикалов, придающих комплексным соединениям поверхностно-активные свойства. Эфиры молочной и фталевой кислот имеют поверхностно-активные свойства на границе смазочного масла и металла, но имеют недостаточное противоизносное действие вследствие слабой адсорбции на поверхности металла.
Задачей изобретения является создание противоизносной композиции на основе азотсодержащего органического соединения, повышающей трибометрические характеристики индустриальных масел, смазочно-охлаждающих технологических сред, пластичных смазок и других смазочных материалов.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении противоизносных свойств смазочных материалов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что противоизносная композиция к смазочным материалам на основе азотсодержащего органического соединения, согласно изобретению, содержит сложные эфиры этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУК) с одним или несколькими одноатомными спиртами, содержащими 7 и более атомов углерода, при мольном соотношении спирта и этилендиаминтетрауксусной кислоты от 2:1 до 4:1, и алифатические амины при мольном соотношении амина и сложного эфира этилендиаминтетрауксусной кислоты от 0:1 до 1:1.
Согласно полученным авторами экспериментальным данным, сложные эфиры (ЭДТУК) и алифатических или ароматических спиртов, содержащих не менее 7 атомов углерода, при введении в смазочные масла и технологические смазки на органических основах, в значительно большей степени увеличивают противоизносные свойства смазочных материалов, чем другие известные азот- и кислородсодержащие соединения. В ряде случаев, например, при введении в экспандерные масла и смазочные масла на диэфирных основах, заявляемая композиция превосходит по эффективности диалкилдитиофосфаты цинка и триарилфосфоротионаты. Данный эффект, вероятнее всего, обусловлен оптимальным сочетанием адсорбционной активности остатка этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУК) с достаточной длиной углеводородных радикалов, удерживающих молекулы базового масла на поверхности адсорбированного слоя эфира.
Введение в композицию алифатических аминов в мольном соотношении 1:1 с эфиром ЭДТУК необходимо в случае эфиров ЭДТУК с алифатическими спиртами, содержащими менее 12 атомов углерода и эфиров с бензиловым спиртом. Данные эфиры нерастворимы в углеводородных маслах в технически значимых концентрациях. Введение алифатических аминов в соотношении менее 1 моля амина на 1 моль эфира ЭДТУК в ряде случаев целесообразно для и усиления противоизносных свойств эфиров за счет устранения их коррозионного действия.
Использование в композиции эфиров, содержащих менее 2 молей спирта на 1 моль ЭДТУК нецелесообразно вследствие повышения коррозионной активности эфиров, резко снижающей их противоизносное действие.
Использование в композиции алифатических аминов в количестве, превышающем 1 моль амина на 1 моль эфира ЭДТУК нецелесообразно вследствие достижения полной нейтрализации кислотных групп при данном соотношении и снижении адсорбции эфира на металлических поверхностях при избытке амина.
Композицию приготавливали следующим образом.
Эфиры ЭДТУК со спиртами получали путем взаимодействия смеси ЭДТУК с гексадеканолом-1, октанолом-1 и бензиловым спиртом, взятыми в соотношениях 1,5; 2; 2,5; 3 и 3,5 моля на 1 моль ЭДТУК при добавлении концентрированной о-фосфорной кислоты в количестве 20…25% от объема смеси реагентов и нагревании до 110…130°С.
Оптимальный состав эфиров ЭДТУК, обеспечивающий наиболее высокие противоизносные свойства, определяли при испытаниях композиций 1-5 в сравнении с исходным экспандерным маслом Волгол ЕР-1.
Пример 1. Готовят композицию смешиванием 4% масс. гексадецилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 1,5:1 в экспандерном масле Волгол ЕР-1.
Пример 2. Готовят композицию смешиванием 4% масс. гексадецилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2:1 в экспандерном масле Волгол ЕР-1.
Пример 3. Готовят композицию смешиванием 4% масс. гексадецилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в экспандерном масле Волгол ЕР-1.
Пример 4. Готовят композицию смешиванием 4% масс. гексадецилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 3:1 в экспандерном масле Волгол ЕР-1.
Пример 5. Готовят композицию смешиванием 4% масс. гексадецилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 3,5:1 в экспандерном масле Волгол ЕР-1.
Противоизносные свойства полученных композиций сравнивали при испытаниях по ГОСТ 9490-75 п. 3.9. на машине трения ЧМТ-1 при осевой нагрузке 396 Н. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Как видно из представленных в таблице 1 результатов, максимальное противоизносное воздействие на экспандерное масло, содержащее минеральное масло и поверхностно-активные вещества (эмульгаторы), оказывают эфиры при соотношении спирта и ЭДТУК 2,5:1. Диапазон соотношений при котором проявляется противоизносное воздействие составляет от 2:1 до 3,5:1. При меньшем или большем соотношении спирта и ЭДТУК противоизносное воздействие не проявляется.
Оптимальный состав эфиров ЭДТУК с н-октиловым спиртом (октанолом-1), обеспечивающий наиболее высокие противоизносные свойства при введении в углеводородные масла, определяли при испытаниях композиций 6-8 в сравнении с исходным индустриальным маслом И-20А.
Пример 6. Готовят композицию смешиванием 4% масс. октилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 1,5:1 в масле И-20А.
Пример 7. Готовят композицию смешиванием 4% масс. октилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А.
Пример 8. Готовят композицию смешиванием 4% масс. октилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 3,5:1 в масле И-20А.
Противоизносные свойства полученных композиций сравнивали при испытаниях по ГОСТ 9490-75 п. 3.9. на машине трения ЧМТ-1 при осевой нагрузке 198 Н. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Как видно из данных, представленных в таблице 2, для эфиров ЭДТУК и алифатического спирта, содержащего 8 атомов углерода, максимальные противоизносные свойства также проявляются при мольном соотношении спирта и ЭДТУК 2,5:1.
Оптимальное соотношение алифатических аминов и нерастворимых в масле эфиров ЭДТУК с бензиловым спиртом при мольном соотношении спирта и ЭДТУК 2,5:1, обеспечивающее наиболее высокие противоизносные свойства при введении в углеводородные масла, определяли при испытаниях композиций 9-13 в сравнении с исходным индустриальным маслом И-20А.
Пример 9. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,052% масс. диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 0,1:1.
Пример 10. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,13% масс. диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 0,25:1.
Пример 11. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,052% масс. диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 0,1:1.
Пример 12. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,26% масс, диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 0,5:1.
Пример 13. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,39% масс. диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 0,75:1.
Пример 14. Готовят композицию смешиванием 4% масс. бензилового эфира ЭДТУК с мольным соотношением спирта и ЭДТУК 2,5:1 в масле И-20А при добавлении 0,52% масс. диэтиламина, что соответствует мольному соотношению диэтиламина и эфира ЭДТУК 1:1.
Противоизносные свойства полученных композиций сравнивали при испытаниях по ГОСТ 9490-75 п. 3.9. на машине трения ЧМТ-1 при осевой нагрузке 198 Н. Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Как видно из данных, представленных в таблице 3, максимальное противоизносное действие композиции проявляется при минимальном содержании диэтиламина, обеспечивающем растворимость эфира ЭДТУК в масле. При повышении содержания амина противоизносное действие ослабевает и при мольном соотношении с эфиром выше, чем 1:1, практически не проявляется. При малых содержаниях амина противоизносное действие снижается вследствие ухудшения растворимости бензилового эфира ЭДТУК в масле.
Таким образом, противоизносные свойства композиции проявляются при мольном соотношении спирта и ЭДТУК в составе эфира от 2:1 до 4:1 и при мольном соотношении алифатического амина и эфира ЭДТУК от 0:1 до 1:1. В данном диапазоне оптимальный состав композиции может изменяться в зависимости от молекулярной массы и структуры спирта, а также в зависимости от состава смазочного материала.
Полученная композиция улучшает противоизносные свойства смазочных масел и технологических смазок и может найти применение для введения в индустриальные масла, технологические смазки, смазочно-охлаждающие технологические среды, а также, в пластичные смазки.