ПРИМЕНЕНИЕ ТРИ(БЕНЗИЛФЕНИЛ)ФОСФОРОТИОНАТА В КАЧЕСТВЕ ПРОТИВОИЗНОСНОЙ ПРИСАДКИ К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ
APPLICATION OF TRI(BENZYLPHENYL) PHOSPHOROTHIONATE AS ANTI-WEAR ADDITIVE FOR LUBRICATING OILS

Изобретение относится к области машиностроения и производства смазочных материалов и может быть использовано для введения в моторные, трансмиссионные, индустриальные масла и пластичные смазки на основе углеводородных масел, преимущественно применяемые при высоких температурах.
Из уровня техники известно использование в качестве противоизносных присадок трифенилфосфоротионатов, триарилфосфоротионатов (например, индустриальная смазка Tactic EMV Stamina ЕР 2 компании Shell) и триалкилфосфоротионатов. Данные присадки уступают заявляемому решению по влиянию на антифрикционные и противоизносные свойства смазочных масел.
Трифенил- и триарилфосфоротионаты значительно повышают противоизносные свойства, но слабо снижают коэффициент трения в контактах скольжения и качения с проскальзыванием. Триалкилфосфоротионаты, содержащие углеводородные радикалы с 2…6 атомами углерода (от этильных до гексильных, включая изомерные), по эффективности не превосходят диалкилдитиофосфаты, например товарные присадки ДФ-11 и ПФ-4. Триалкилфосфоротионаты, содержащие углеводородные радикалы с 7 и более атомами углерода (от гептильных до нонадецильных), значительно снижают коэффициент трения, но ограниченно повышают противоизносные свойства.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении противоизносных свойства смазочных масел.
Указанный технический результат достигается применением в качестве противоизносной присадки к смазочным маслам три(бензилфенил)фосфоротионата, который выражается формулой (I):
Из уровня техники применение три(бензилфенил)фосфоротионата в качестве противоизносной присадки к смазочным маслам не выявлено.
Согласно полученным авторами экспериментальным данным три(бензилфенил)фосфоротионаты превосходят по влиянию на противоизносные свойства трифенил-, трибензил-, триалкил- и триалкилфенилфосфоротионаты. Это обусловлено оптимальным сочетанием размеров углеводородных радикалов, характерных для алкильных радикалов, содержащих 8 и более атомов углерода, с прочностью и температурной стойкостью адсорбированного слоя присадки, характерными для триарилфосфоротионатов.
Для определения эффективности заявляемого решения в области повышения антифрикционных свойств использовали композиции, содержащие трибензилфенилфосфоротионат, трифенилфосфоротионат, трибензилфосфоротионат, триоктилфосфоротионат, смесь трибензилфосфоротионата с триоктилфосфоротионатом.
Композицию приготавливали следующим образом.
3
Три(бензилфенил)фосфоротионат синтезировали путем алкилирования фенола бензиловым спиртом в присутствии концентрированной ортофосфорной кислоты при температуре 180…190°С в течение 5 часов, с последующим отделением кислоты, взаимодействием бензилфенола с гидроксидом калия и взаимодействием полученного бензилфенолята с тиофосфорилом хлористым (ClPS) в среде толуола.
Трифенилфосфоротионат синтезировали путем взаимодействия фенолята калия с тиофосфорилом хлористым в среде толуола.
Трибензилфосфоротионат синтезировали путем взаимодействия бензилового спирта с металлическим натрием в среде толуола при температуре 80…90°С в течение 6 часов и последующим взаимодействием полученного бензилата натрия с тиофосфорилом хлористым.
Триоктилфосфоротионат синтезировали путем взаимодействия н-октилового спирта (октанола-1) с металлическим калием в среде н-гексана при температуре 30…40°С с последующим удалением остатков калия, отгона н-гексана, экстракцией октилата калия толуолом при температуре 90°С и взаимодействием октилата калия с тиофосфорилом хлористым.
Пример 1. Готовят композицию растворением три(бензилфенил)фосфоротионата в масле И-20А в концентрации 2% масс.
Для сравнения приготовили 4 композиции.
Пример 2. Готовят композицию растворением трифенилфосфоротионата в масле И-20А в концентрации 2% масс.
Пример 3. Готовят композицию растворением трибензилфосфоротионата в масле И-20А в концентрации 2% масс.
Пример 4. Готовят композицию растворением триоктилфосфоротионата в масле И-20А в концентрации 2% масс.
Пример 5. Готовят композицию растворением в масле И-20А трибензилфосфоротионата в концентрации 1% масс. и триоктилфосфоротионата в концентрации 1% масс.
Трибологические характеристики полученных растворов вариантов композиции и масла И-20А сравнивают путем измерения на машине трения ИИ 5018 коэффициентов трения при различных значениях температуры в модельном узле трения скольжения «ролик-колодка» при смазывании данными растворами.
2
-1
a
В таблице приведены результаты испытаний узла трения скольжения. Условия испытаний: диаметр ролика 90 мм, ширина площадки 1,7 мм, длина площади 18,6 мм, площадь контакта 31,6 мм, материал ролика и колодки - сталь 15, исходная шероховатость поверхности R = 0,1, скорость вращения ролика 200 мин, сила прижатия 1000 Н, контактное давление 31,6 МПа, начальная температура образцов 25°С.
Результаты испытаний композиций приведены в таблице 1.
Исходное масло И-20А значительно уступает по антифрикционным свойствам всем композициям. При температуре 95…100°С в условиях испытаний происходит задир.
Композиция 1, содержащая в своем составе заявляемое вещество, значительно превосходит масло И-20А по антифрикционным свойствам.
Композиция 2 уступает композиции 1 по антифрикционным свойствам, в особенности, при температурах выше 120°С.
Композиция 3 превосходит композицию 2 по антифрикционным свойствам, но уступает композиции 1
Композиция 4 имеет приблизительно равные с композицией 1 антифрикционные свойства при температурах до 70°С, но значительно уступает ей в области более высоких температур.
Композиция 5 имеет промежуточные антифрикционные свойства между композициями 3 и 4.
Таким образом, наиболее высокие антифрикционные свойства имеет композиция 1.
Для определения эффективности заявляемого решения в области повышения противоизносных свойств использовали композиции, содержащие три(бензилфенил)фосфоротионат, трифенилфосфоротионат, трибензилфосфоротионат, триоктилфосфоротионат, смесь трибензилфосфоротионата с триоктилфосфоротионатом, растворенные в трансмиссионном масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90.
Композицию приготавливали следующим образом.
Пример 6. Готовят композицию растворением три(бензилфенил)фосфоротионата в масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90b концентрации 2% масс.
Для сравнения приготовили 4 композиции.
Пример 7. Готовят композицию растворением трифенилфосфоротионата в масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90 в концентрации 2% масс.
Пример 8. Готовят композицию растворением трибензилфосфоротионата в масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90 в концентрации 2% масс.
Пример 9. Готовят композицию растворением триоктилфосфоротионата в масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90 в концентрации 2% масс.
Пример 10. Готовят композицию растворением в масле Лукойл ТМ-5 SAE 75W90 трибензилфосфоротионата в концентрации 1% масс. и триоктилфосфоротионата в концентрации 1% масс.
Противоизносные свойства полученных композиций сравнивали при испытаниях по ГОСТ 9490-75 п. 3.9. на машине трения ЧМТ-1.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Наименьший диаметр пятна износа получен в случае композиции 6, содержащей присадку, соответствующую заявляемому решению.
Таким образом, введение три(бензилфенил)фосфоротионата в противоизносные присадки улучшает противоизносные свойства смазочных масел и может найти применение для введения в моторные, трансмиссионные, индустриальные масла и пластичные смазки.