Способ получения присадки к смазочным материалам

 

Сущность изобретения: для получения присадки к смазочным материалам сырой шерстяной жир подвергают термообработке в инертной среде при 150-200°С в течение 8-10 ч. Затем термообработанный жир смешивают с полярным органическим растворителем при 80-100°С, охлаждают смесь до температуры минус (20-30)°С. Выпавший осадок отделяют и растворяют его в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре с последующей промывкой раствора водой. Воду отделяют, высушивают раствор силикагелем и проводят хроматографическую очистку раствора с выделением присадки. Для повышения выхода присадки термообработку проводят в присутствии жирной кислоты или смеси жирных кислот при соотношении шерстя-; ной жир: жирная кислота или смесь кислот 3:0,2-1 мас.ч. при барботировании азота через реакционную смесь. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (!!) (и)з С 10. М 159/08

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) «

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4866599/04 (22) 17.07.90 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (SU) и Дивелопмент Продактс Инк (US) (72) Б.И.Купчинов, В.П.Паркалов, В.Г.Родненков, С.Ф.Ермаков, В.Г.Тищенко, Л.А.Саркисов, Ф.Е.Гуляев, В.Н.Кестельман, А.И.Свириденок (SU), Роберт Д.Браун и

Джозеф Xecc (US) (73) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (SU) и Дивелопмент Продактс Инк (US) (56) Патент ГДР

М 293365, кл. С 16 M 1/38, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 601304, кл. С 10 М 129/70, 1978.

Бел ькевич П.И. и др. Воск и его технические аналоги. Минск: Наука и техника, 1980, с. 14-16, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИСАДКИ К

СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Изобретение относится к способам получения присадок к смазочным материалам и может быть использовано в машино- и приборостроении.

Целью изобретения является улучшение триботехнических и противокоррозионных свойств присадки.

Поставленная цель достигаетс!! тем, что в способе получения присадки к смазочным материалам путем очистки сырого шерстя- ного жира, согласно изобретению сырой шерстяной жир подвергают термообработ(57) Сущность изобретения: для получения присадки к смазочным материалам сырой шерстяной жир подвергают термообработке в инертной среде при 150-200 С в течение 8-10 ч. Затем термообработанный жир смешивают с полярным орг »ническим растворителем при 80-100 С, охлаждают смесь до температуры минус (20-30) С. Выпавший осадок отделяют и растворяют его в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре с последующей промывкой раствора водой. Воду отделяют, высушивают раствор силикагелем и прово- ° дят хроматографическую очистку раствора с выделением присадки. Для повышения выхода присадки термообработку проводят в присутствии жирной кислоты или смеси .а жирных кислот при соотношении шерстя-,. ной жир: жирная кислота или смесь кислот

3:0,2-1 мас.ч. при барботировании азота через реакционную смесь. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. а (л а ке в инертной среде. при 150-200 С в тече- (л ние 8-10 ч полученный продукт обрабатыва- Q ют полярным неводным растворителем при с

80-100 С до полного растворения с последующим охлаждением смеси до температуры минус 20 — минус 30 С, отделяют выпавший осадок и растворяют его в неполярнам органическом растворителе при комнатной температуре, промывают пол. ученный раствор водой, отделяют воду, э раствор высушивают силикагелем и подвергают хроматографической очистке с после1838389 дующим удалением растворителя. С целью увеличения выхода присадки термообработку шерстяного жира в инертной среде осуществляют в присутствии жирной кислоты или смеси жирных кислот, причем на 3 мас,ч, жира берут 0,2-1,0 мас.ч. жирной кислоты или смеси кислот.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Шерстяной жир получают преимущественно как побочный продукт при первичной. обработке шерсти (промыванием водой в центрифугах). Сырой шерстяной жир, выделенный иэ промывных вод, содержит, кроме воска, свободные жирные кислоты, глицери- 15 ны, белки, слизи, красящие вещества, минеральные примеси и др.

Химический состав шерстяного жира очень сложен и полностью не изучен. Основные его компоненты разделяют на смесь 20 сложных эфиров жирных кислот и высших алифатических и циклических (в основном представители стеринов — холестерин, изо-, холестерин, оксихолестерин, метахолестерин и др.) спиртов и смесь указанных 25 спиртов в чистом (неэтерифицированном) виде со свободными жирными кислотами и некоторым количеством низкомолекулярных кислот.

Шерстяной жир имеет следующие физи- 30 ко-химические свойства:

Плотность при 15 С, кг/м 932-945

Температура, С плавления 31-43, 35 застывания 30-40

Число омыления 77-130

Йодное число 15-29

Присутствие в шерстяном жире свободных низкомолекулярных и высших жирных 40 кислот при длительном контакте с металлами вызывает их коррозию. Корродирующее действие присадок на основе шерстяного жира усугубляется еще и тем, что он обладает высокой гигроскопичностью и способен 4- > поглощать до 300 воды, так как, кроме водорастворимых низкомолекулярных летучих кислот, он содержит и низшие алифатические спирты, которые также растворяются в воде и способны поглощать ее из воздуха, 50

Как известно, наличие воды приводит к снижению несущей способности смазочных слоев и, как следствие, снижению противозадирных и противоизносных свойств.

Для устранения указанных недостатков 55 в способе проводят дополнительную обработку шерстяного жира, обеспечивающую образование водонерастворимых сложных эфиров и удаление из него тех компонентов смеси, которые приводят к перечисленным отрицательным качествам смазки. Кроме того, способ позволяет увеличить выход готового продукта по сравнению с тем случаем, если бы было осуществлено простое удаление ненужных компонентов из состава шерстяного жира.

В способе осуществляют реакцию этерификации находящихся в составе шерстяного жира свободных спиртов и свободных жирных кислот путем его термообработки при 150 — 200 С в присутствии дополнительно введенной жирной кислоты или смеси жирных кислот. При этом, кроме водорастворимых низших спиртов, этерификации подвергаются и одноатомные гидроароматические спирты-стерины, Для предотвращения реакции окисления продуктов в процессе синтеза через реакционную смесь непрерывно барботируют азот. Полученные таким образом сложные эфиры жирных кислот обладают очень высокими смазочными свойствами, Для удаления непрореагировавших компонентов шерстяного жира (избыток жирных кислот, минеральные примеси, красящие вещества) полученный после этерификации продукт подвергают дальнейшей обработке. Вначале его растворяют в полярном неводном растворителе при 80-100ОС, что обеспечивает полное растворение всех компонентов смеси (при комнатной температуре продукт растворяется не полностью). Если на данной стадии процесса использовать неполярный органический растворитель, то в нем будут растворяться все компоненты смеси, в том числе и сложные эфиры стеринов и высших жирных кислот, В таком случае дальнейшее разделение компонентов станет невозможным. После тщательного перемешивания продукта в полярном растворителе раствор подвергают глубокому охлаждению до температуры минус 20-30 С. При этом сложные эфиры (стеринов и низших спиртов) выпадают в осадок (при комнатной температуре и выше, значительная часть эфиров остается в растворе), который отделяют и растворяют в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре, а полученный раствор промывают водой. При этом происходит полное удаление (растворение в воде) полярного органического растворителя и возможно присутствующих минеральных солей. После отстаивания смеси водную часть раствора удаляют декантацией, а оставшуюся часть (раствор в неполярном органическом растворителе) обрабатывают гранулированным силикагелем для полного обезвоживания и подвергают хроматографической очистке. После пропускания через хроматографическую колонку заполненную, ) 1838389 например, силохромом или окисью алюминия,происходит очистка раствора от красителей и других побочных, продуктов.

После удаления растворителя, например, отгонкой, получают готовый продуктприсадку, состоящую из смеси сложных эфиров, спиртов и жирных кислот.

Присадка, получаемая по данному способу, представляет собой вязкую массужелтовато-серого цвета с плотностью

0,750-0,900 г/смз. При температуре 45Ф5 С продукт просветляется.

Для реализации способа использованы следующие материалы.

Шерстяной жир (ОСТ 17 — 449-84), диметилформамид (ГОСТ 20289-74). ацетон (ГОСТ 2603-71), гексэн (ТУ 6-09-3375 — 78), бензин (ГОСТ 1012 — 72), ацетонитрил (ТУ 6—

09-3534-74), стеариновая кислота (ГОСТ

9419 — 60), олеин (смесь олеиновой, линолевой, пальмитиновой кислот по ГОСТ 758065), окись алюминия, силохром (ТУ

6-09-17-146-78), вазелиновое масло (ГОСТ

3164 — 78), индустриальное масло И вЂ” 20А (ГОСТ 20792-75).

Технологические параметры осуществления способа приведены в табл. 1.

Полученные образцы присадки вводят в количестве 1,5 мэс.% в вазелиновое и индустриальное масла.

Коэффициент трения измеряют на машине трения СМЦ вЂ” 2 по схеме вал-частичный вкладыш на паре трения сталь-бронза при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 10 МПэ.

Нагрузочную способность смазок с присадками оценивают на паре трения стальсталь по схеме: вращающийся ролик со сферической поверхностью — неподвижный цилиндрический ролик. Смазку подают в зону трения непрерывно путем погружения. части ролика в ванночку. Скорость вращения цилиндрического ролика в процессе испытаний равна 500 об/мин. Исходная шероховатость поверхностей роликов составляет 0,600 — 0,630 мкм. Нагрузку на пару трения увеличивают ступенчато через 0,1

МПэ. При достижении предела работоспособности смазочного слоя по нагрузке происходит задир пары трения, что сопровождается резким возрастанием коэффициента трения. После этого испытания смазки прекращали.

Противокоррозиомные свойства смазок с полученными присадками оценивают при

140 С (ГОСТ 20502 — 75), контролируя изменение массы свинцовых пластин после 50 ч ис -.ытэний.

Результаты испытаний смазочных составов приведены в табл. 2, 5

Анализ полученных эксплуатационных характеристик всех образцов смазок показывает(табл, 2), что присадки, полученные в условиях заниженных значений. технологических режимов реализации способа, не обеспечивают повышения качества смаэок.

Так, например, при введении в ваэелиновое и индустриальное масла присадок чо примерам 1-3 значения коэффициента трения и нагрузочной способности смазок находятся практически на одном уровне с этими же параметрами для смазок, содержащих присадку-по способу-прототипу, а противокорроэионные свойства смазок оказываются значительно ниже.

При реализации способа в пределах заявляемых значений технологических режимов (примеры 4 — 7) введение соответствующих присадок обеспечивает снижение коэффициента трения с 0,018 (для присадки-прототипа) до 0,008-0,010, повышения нагруэочной способности смазочных слоев с 15 — 16 МПа до

28 — 30 МПа и повышение противокоррозион25 ных свойств (по показателю снижения потери массы свинцовой пластинки) с 8 г/м до

4,6 — 5,1 г/м .

Превышение значений технологических режимов реализации способа над заявляе30 мыми приводит к существенному снижению контролируемых параметров по отношению к оптимальным режимам, хотя по отношению к способу-прототипу показатели коэффициента трения и нагрузочной способности

35 смазок остаются несколько лучше. Однако противокоррозионные свойства смазок с присадками по примерам 8 — 9 (запредельные режимы в сторону увеличения технологических параметров) оказываются даже ниже, 40 чем для способа-прототипа, Кроме того, при термообработке шерстяного жира в присутствии 0,2-1,0 мас.% жирной кислоты (в данном случае используют стеариновую кислоту) выход высококачественной присадки увеличивается с 75% (пример 10, табл. 1) до 85 — 89% (примеры 4 —.7). Введение в шерстяной жир до стадии его термообработки жирной кислоты выше 1 мас.% практически не влияет на объем выхода присадки (пример 8-9) и, следова50 тельно, нецелесообразно.

Обработка шерстяного жира без дополнительного введения жирной кислоты (пример 10) при соблюдении прочих условий способа позволяет получить присадку с вы55 сокими эксплуатационными свойствами, Однако при этом теряется 25% ценного сырья.

Исключение из технологического процесса получения присадки стадии сушки продукта силикэгелвм (пример 11, табл.1), либо стадии хроматогрэфической очистки

1838389

Таблица 1

Технологические параметры осуществления способа

Пример осуществления способа

Время термообработки шерстяного жира, ч ной кислоты, мас. ч соответственстя ного жира, С лярном сырью растворителе, Ос но

140

+20

71,0

100% шерстяной жир

140

-10

72,5

150

-20

73,2

150

-20

85,0

170

-25

87,3

190

-25

88,5

200

-30

89,0 новая (пример 12, табл, 1) приводит к снижению эксплуатационных характеристик смазок, содержащих указанные присадки (составы

11 и 12, табл. 2).

Таким образом, использование способа 5 при получении присадки к смазочным маслам приводит к снижению коэффициента трения в 1,8-2,3 раза, повышению противозадирнык свойств смазки в 1,7-1,9 раза и противокоррозионных свойств — в 1,6-1,7 10 раза, расширяет возможности переработки . природного сырья с высоким процентом использования.

Формула изобретения

1. Способ получения присадки к смазоч- 15 ным материалам путем очистки сырого шерстяного жира, отличающийся тем, что, с целью улучшения триботехнических и противокоррозионных свойств присадки, сырой шерстяной жир подвергают термооб- 20 работке в инертной среде при 150-200 С в

Соотношение Температура шерстяного термоображира и жир- ботки шер3:.0 (стеариновая ) 3: 0,1 (олеиновая) 3: 0,2 (стеариновая ) 3: 0,5 (олеиновая ) 3: 1,0(стеариновая ) 3: 1,0 (олеитечение 8-10 ч с последующей обработкой термообработанного жира полярным органическим растворителем при 80-100 С, охлаждением смеси до температуры минус (20 30) С, отделением выпавшего осадка и растворением его в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре с последующей промывкой полученного раствора водой, отделением воды, высушиванием раствора силикагелем, хроматографической очисткой раствора и выделением присадки.

2. Способ по и. 1, о л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода присадки, термообработку проводят в присутствии жирной кислоты или смеси жирных кислот при соотношении шерстяной жир: жирная кислота или смесь кислот, мас,ч.>

3:0,2-1 при барботировании азота через реакционную смесь.

Температура Выход проохлаждения дукта, % по раствора про- отношению к дукта в по- исходному

1838389

Продолжение табл. 1

Пример осуществления способа

Выход продукта,;(, по

Температура охлаждения

Время

Температура термообра- ботки шерСоотношение шерстяного жира и жирной кислоты, мас. ч, соответствентермообра ботки раствора проотношению к исходному сырью дукта в полярном шерстяного жира, ч стя ного жира, С растворителе.

ОС но

3: 1,5 (стеариновая ) 3: 1,5(олеиновая ) 100 шерстя-40

88,8

220

88,4

-40

230

-25

75Я

170 ной жир

3: 1,0(олеиновая ) 3: 1,0 (олеи-25

90,1

170

12*

90,5

-25

170 новая

Таблица 2

* При реализации способа отсутствует стадия обработки продукта гранулированным силикагелем.

** При реализации способа отсутствует стадия хроматографической очистки раствора продукта в неполярном органическом растворителе.

1838389

Продолжение табл. 2

Составитель Л.Иванова

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2904 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5