СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НЕГОРЮЧЕЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
LUBRICANT COMPOSITION OF NONCOMBUSTIBLE WORKING FLUID FOR AVIATION EQUIPMENT

Изобретение относится к созданию взрывопожаробезопасной рабочей (гидравлической) жидкости, предназначенной для использования в гидравлических системах авиации, авиационных приборов, в частности самолетов с повышенными стабильными свойствами в широком температурном интервале от минусовых температур до плюсовых температур, в частности до 150°C.
К авиационным рабочим жидкостям предъявляются жесткие требования: они должны быть огнестойки, термически и термоокислительно стабильны, не вызывать повреждения и износ металлических деталей, контактирующих с жидкостью, за счет аэрозионной активности жидкости.
Известна авиационная взрывопожаробезопасная рабочая жидкость для гидросистем самолетов, имеющая состав, мас.% (US 3976585, 1976):
Эпоксидное соединение
0,1-10,0
Полиалкилметакрилат
2,0-20,0
Вода
0,2
Дибутилфенилфосфат
До 100
В качестве эпоксидного соединения используют алкил-3,4-эпоксициклогексан.
3
Указанная композиция имеет высокую огнестойкость. Недостатком этой композиции является низкая термическая стабильность: жидкость выдерживает без ухудшения свойств 200 ч термостатирования при 125°C; свыше 200 ч кислотное число повышается до 0,5 мг КОН, г, коррозия меди достигает 0,4 мг/см.
Кроме того, недостатком этой композиции является ее высокая эрозионная активность, о чем свидетельствует низкое значение удельной проводимости.
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.
Из MX 2007005385, 09.07.2007 известны функциональные жидкости, применяемые в авиационных гидравлических системах и состоящие из 50% триалкилфосфата (50-75%), и как минимум одного соединения арила (5-20%); типичный состав ее следующий - около 60% трибутилфосфата, около 10% триизобутилфосфата и 10% изопропилатного нафталина, и от 10 до 20% присадок, таких как присадка, улучшающая индекс вязкости (поли(бутил)гексилметакрилат), антиокислитель Ионол, антиокислитель 1,3,5-триметил1-2,4,6-трис(3,5-ди-третбутилгидроксифенил)бензол; диоктилдифениламин, 1,2-ди(фенилтио)этан, медный ингибитор коррозии, 2-этилгексилэпоксициклогексилкарбоксилат MCS-1562 и другие присадки. Данный состав является пожаробезопасным, но очень сложен по составу и приготовлению из-за входящих в его состав множества разных присадок. Состав не обладает стабильными характеристиками в широком интервале температур от минусовых (от минус 60°C) до плюсовых (до плюс 150°C).
Технической задачей заявленного изобретения является получение смазочной композиции негорючей рабочей (гидравлической) жидкости с повышенной взрывопожаробезопасностью для авиационной техники, обеспечивающей стабильную работу гидравлических систем в интервале температур от минус 60°C до плюс 150°C, с улучшенными другими свойствами.
Поставленная техническая задача достигается тем, что 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 заявленной 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).
В таблице 1 указаны нормативные документы для компонентов, используемых в составе смазочной композиции негорючей рабочей жидкости для авиации (авиационных приборов) по изобретению.
В таблице 2 представлен пример смазочной композиции по изобретению. В таблице 3 представлены основные характеристики базовой смеси на основе эфиров фосфорной кислоты, используемой в составе смазочной композиции негорючей рабочей жидкости по изобретению.
В таблице 4 представлены основные свойства смазочной композиции негорючей рабочей жидкости по изобретению.
Смазочную композицию негорючей рабочей (гидравлический жидкости) по изобретению готовят следующим образом.
Для приготовления основы загружают в мешалку в заданном соотношении в любой последовательности компоненты: трибутилфосфат, дибутилфенилфосфат, триизобутилфосфат. Смесь нагревают до 60-80°C и перемешивают при этой температуре до полного смешения компонентов.
К полученной базовой смеси при нагревании добавляют расчетное количество загустителя - полибутилметакрилата. Смесь основы с загустителем перемешивают при нагревании.
В приготовленную загущенную основу вводят расчетные количества эпоксидной смолы, ХромоксанаБ,Агидола-1, стабилизатора Ирганокс 1010FF, ингибитор Ирганокс L57, 1.2.3-Бензотриазол, ингибитор Амино О, краситель.
Полученную смесь перемешивают при нагревании, охлаждают. Как следует из представленных данных, смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиации (авиационных приборов) обладает повышенной пожаровзрывобезопасностью, обеспечивает стабильную работу в интервале температур от минус 60°C до плюс 150°C, с перегревом до плюс 150°C; с улучшенными антикоррозионными, антиэррозионными, антиокислительными, антигидролизными и вязкостными свойствами.
Указанные свойства обеспечиваются за счет экспериментально подобранного качественно-количественного сочетания комбинации смеси определенных эфиров фосфорной кислоты (при их определенных соотношениях) с определенными присадками, что в совокупности обеспечивает получение синергитического эффекта и позволяет расширить область работоспособности рабочей жидкости при использовании ее в авиации.
Таблица 1
Компоненты:
Нормативная документация
Базовая смесь эфиров фосфорной кислоты:
ТУ 0253-005-07548712-2010
а) трибутилфосфат
ТУ 2435-305-05763458-2001
б) дибутилфенилфосфат
ТУ 2435-305-05763458-2004
в) триизобутилфосфат
ТУ 2435-437-057634-58-2010
Присадки:
- полибутилметакрилат молекулярной массой 5000-6500
СТП 019950-401-016-81
- Эпоксидная смола циклоалифатическая марки УП-632 или марки ARALDITE-CY-179-1 СН
ТУ 38.402-62-114-90 с изм.1-2Сертификат фирмы HUNTSMAN
Ингибитор окисления Агидол 1. (-2,6-дитретбутилпаракрезол)
ТУ 38.5901237-90 изм.2
Ингибитор окисления Ирганокс 1010FF. (тетраксис-3 (3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил) пропионат) пентаэритритола
Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Ингибитор окисления. Ирганокс L-57. (продукт реакции N-фенилбензиламина с 2,4,4-триметилпентеном).
Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Ингибитор коррозии. Хромоксан Б. (перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктенсульфонат калия)
ТУ 6-00-0209321-26-89 изм.1
Ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол
ТУ 6-09-1297-87 изм.1-5
Пассиватор металла. Амино 0. (2-(8-гептадеценил)-4,5-дигидро-1Н-имидазол-1-этанол)
Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый
ТУ 6-14-118-80 изм.1-3
Таблица 2
№ п/п
Наименование компонентов
Нормативный документ
Содержание,  мас.%
1
2
3
4
Базовая смесь эфиров фосфорной кислоты (БСЭФ) или Базовая смесь состава:
ТУ 0253-005-07548712-2010
До 100До 100
1.
а) трибутилфосфат
ТУ 2435-305-05763458-01
70,0±3,0
б) дибутилфенилфосфат
ТУ 2493-370-05763458-2004
22,0±3,0
в) триизобутилфосфат
ТУ 2435-437-05763458-2010
8,0±1,0
2.
Полибутилметакрилат М.в. 5000
СТП 019950-401-016-81
7,5±1,5
3.
Эпоксидная смола марки ARALDITE-CY 179-1 СН
сертификат фирмы HUNTSMAN
6,3±0,2
4.
Поверхностно-активное вещество Хромоксан (марка Б)
ТУ 6-00-0209321-26-89, изм.1
0,08±0,02
5.
Присадка антиокислительная «Агидол-1»
ТУ 38.5901237-90, изм.2
0,3±0,05
6.
Присадка Irganox 1010 FF
сертификат фирмы BASF
0,5±0,05
7.
Присадка окисления Irganox L-57
сертификат фирмы BASF
0,5±0,05
8.
1,2,3-бензотриазол чистый
ТУ 6-09-1291-87 изм.1-5
0,01±0,002
9.
Ингибитор коррозии Amine 0
сертификат фирмы BASF
0,01±0,002
10.
Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый
ТУ 6-14-118-80 изм.1-3
0,001 (сверх 100)
Таблица 3
Наименование показателей
Свойства
2. Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с при температуре, в пределах:
50°C
2,0-3,0
ГОСТ 33
минус 60°C
300-400
3. Плотность при 20°C, г/см<sup>3</sup>, в пределах
0,9900-0,9950
ГОСТ 3900
4. Кислотное число, мг КОН/г на 1 г
ГОСТ 5985
масла, не более
0,007
5. Массовая доля воды, % не более
0,05
ГОСТ 2477
не нормируется
или 14870 раздел 2
Таблица 4
Наименование показателя
Значение показателя
Примечание
1
2
3
1. Внешний вид
Прозрачная жидкость от фиолетового до синего цвета
По п.7.3 настоящего стандарта
2. Плотность при 20°C, г/см<sup>3</sup>
1,02
ГОСТ 3900
не более
не нормируется
ASTM D 4052 или ASTM D 4052-09
3.Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с:
ГОСТ 33 или ASTM D 445
- при 50°C, не менее
8,5
- при минус 60°C, не более
4200
4. Температура застывания, °C, не выше
минус 65
ГОСТ 20287
не нормируется
ASTM D 97
5. Кислотное число, мг
ГОСТ 5985 или
КОН/г на 1 г масла, не более
0,08
ГОСТ 11362
не нормируется
ASTM D 664
6. Содержание водорастворимых кислот и щелочей
отсутствие
ГОСТ 6307
7. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже
155
ГОСТ 4333 метод А
не нормируется
ASTM D 92
Таблица 4 (продолжение.)
8. Термоокислительная стабильность при температуре плюс (150±1)°C в течение 100 ч:
ГОСТ 20944 с дополнением по п.7.4. настоящего стандарта
а) вязкость кинематическая после окисления, мм<sup>2</sup>/с, не более:
- при 50°C
10,5
- при минус 60°C
5000
б) кислотное число после окисления, мг КОН/г,
не более
0,15
в) весовой показатель коррозии, мг/см<sup>2</sup> поверхности каждого металла, не более:
±0,1
- медь M1;
- сталь 30ХГСА;
- алюминий Д16;
- бронза БрАж-9-4
9. Массовая доля воды, %, не более
0,1
ГОСТ 2477 или ГОСТ 14870, раздел 2
10. Чистота жидкости по ГОСТ 17216, не грубее
10 класса
ОСТ 1.41144 с добавлением по п.7.5. настоящего стандарта или ASTM 4898
11. Смазочные свойства на четырехшариковой машине трения при нагрузке 196 Н и температуре 20°C:
ГОСТ 9490 или ASTM D4172
- диаметр пятна износа, мм
не нормируется
12. Удельная электрическая проводимость, мкСм/м, не менее
40
По п.7.6. настоящего стандарта
13. Массовая доля эпоксидных смол, %, не менее
0,7
по ГОСТ 12497 с дополнением по п.7.7. настоящего стандарта
14. Массовая концентрация кальция, %, не более
0,0002
ASTM D 4628
15. Массовая концентрация натрия, %, не более
0,0011
ASTM D 5863-00