Динонилоксидиметилсилоксан в качестве вязкостной присадки к смазочным маслам

 

Использование: в химии кремнийорганических веществ. Сущность изобретения: продукт: C₉H₁₉O{(CH₃)₂SiO}₁₅C₉H₁₉, выход 96%, вязкость при +25 и (-53)°С - 14 и 900 мм²/с, Т, застыв, -65°С, Т, вспышки 220°С., содержание кремния 5% . Реагент 1: (CH₃)₂SiCl₂. Реагент 2: вода. Реагент 3: C₉H₁₉OH. Условия реакции: ксилол, едкий калий, 150°С. 1 табл.

Изобретение относится к новому химическому соединению, конкретно динонилоксидиметилсилоксану формулы I С₉Н₁₉O[(CH₃)₂SiO]₁₅C₉H₁₉ которое может быть использовано в качестве вязкостной присадки к смазочным маслам.

В качестве вязкостных присадок к маслам используют полимеры сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот и одноатомных спиртов С₆-С₁₆, поливинилацетат, поливинилхлорид, этилцеллюлоза, поливиниловые эфиры высокомолекулярных жирных кислот (I). Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому соединению является полиизобутилен (2).

Однако общим недостатком всех перечисленных традиционных полимерных присадок, в частности полиизобутилена, является их склонность к термической и механической деструкции, что приводит к снижению вязкости масла и потере функциональных свойств присадки. Уменьшение вязкости масел способствует увеличению трения и износу металлических частей двигателя, в результате чего механизмы преждевременно выходят из строя.

Поэтому свойства вязкостных присадок должны быть такими, чтобы вязкость легированного ими масла при низких температурах не была бы слишком высокой и мало изменялась при длительной работе двигателя. Для этого присадка должна обладать достаточной стойкостью к механической и термоокислительной деструкции.

Целью изобретения является улучшение вязкостных свойств смазочных масел.

Поставленная цель достигается синтезом нового химического соединения - динонилоксидиметилсилоксана, обладающего наряду с вязкостными свойствами и термомеханической устойчивостью.

Предлагаемое соединение получено известным способом, путем взаимодействия диметилсилоксана с нониловым спиртом при 150^оС в щелочной среде.

П р и м е р. К бензольному раствору 129 г (1 г ˙моля) (СН₃)₂SiCl₂ при комнатной температуре медленно подают 16,5 г (0,9 г-моля) воды. Затем смесь постепенно нагревают до 80^оС и выдерживают в течение 2 ч для удаления выделяющегося хлористого водорода. По окончании реакции продукт нагревают до 140-150^оС в вакууме 1-2 мм рт.ст.

К 112,5 г полученного силоксана добавляют 37,5 г нонилового спирта, 15 мл ксилола и 0,75 г КОН. Температуру смеси поднимают постепенно до 150^оС и выдерживают в течение 3 ч.

Затем смесь охлаждают, фильтруют, отгоняют азеотроп ксилол-вода и вакуумируют.

Целевой продукт получают с 96%-ным выходом в виде бесцветной маслянистой жидкости с т.кип. 308^оС, вязкостью 14 мм²/с (25^оС) и 900 мм²/c -55^оС. Т.застыв. минус 65^оС, т.вспышки 220^оС, содержание кремния 5%. Мол.м. 1420.

Целевой продукт хорошо растворяется в минеральных маслах и органических растворителях.

Строение синтезированного соединения подтверждено методами ИК- и ПМР-спектроскопии.

В ИК-спектре обнаружена полоса поглощения 1053-1042 см^-1, приписываемая валентному колебанию связи Si-O в группе Si-O-C. Валентные колебания связи С-О приписываются частоте 1163-1149 см^-1; сильная полоса поглощения 800 см^-1 принадлежит группам >Si(CH₃)₂, а полоса поглощения около 700 см^-1 приписывается колебаниям связи Si-C.

Валентные колебания связи Si-О проявляются в сильном поглощении в области 1055-1025 см^-1, что характерно для линейного метилсилоксана. Поглощение, характерное для связи Si-O-Si, наблюдается в области 1096 и 1025 см^-1 и соответствует высокомолекулярному метилсилоксану.

В ПМР-спектре предлагаемого соединения проявляются триплетные сигналы оксиметиленовых протонов (-ОСН₂-)нони- локсизаместителей при 3,6 и 3,7 м.д. Узкие мультиплеты метиленовых протонов нонильного радикала проявляются при 1,1-1,2 м.д. В области сильных полей (0,83-0,87 м.д.) имеется слабо разрешенный триплет концевых метильных групп с δ= 0,87 м.д. Кроме указанных сигналов в ПМР-спектре этого соединения имеется плохо разрешенный триплет протоков Si-OCH₂ c δ= 3,1 м.д.

Интегральные интенсивности сигналов соответствуют сделанному отнесению.

Для оценки эффективности были изучены вязкостно-температурные, низкотемпературные и термомеханические свойства смазочного масла, содержащего различные концентрации синтезированного соединения.

Как видно из данных таблицы с увеличением концентрации присадки от 0,5 до 3% индекс вязкости масла М-8 возрастает до 110. Дальнейшее повышение концентрации не приводит к заметному росту этого показателя. Поэтому состав, содержащий 3% синтезированного соединения, принят за оптимальный.

Механическую деструкцию образцов определяли на ультразвуковом диспергаторе УЗ ДН-1 (10).

Уменьшение вязкости для соединения при действии ультразвуком в течение 1 ч составляет 0,4%, а для известного - 30,2%.

Термическую деструкцию масел определяли путем термической обработки образцов в течение 12 ч при 200^оС (II). Как видно из приведенных данных, падение вязкости в результате термообработки для предлагаемого состава является минимальным (0,2-0,8), в то время как для известного состава составляет 15-17%.

Исследование термической стабильности соединения I в сравнении с полиизобутиленом проводилось также методом дериватографии. Дериватограммы были сняты на дериватографе системы Паулик, Паулик-Эрдеи в интервале температур 20-500^оС в среде воздуха.

Максимальная скорость деструкции наблюдается в области 400-430^оС (потеря массы составляет 30-35% ); для полиизобутилена потеря массы при 370^оС составляет 75%.

Важным преимуществом соединения I по сравнению с известным является способность улучшать низкотемпературные свойства масла. Так, с 1% соединения температура застывания масла равна минус 16^оС, с 3% - минус 18^оС.

Таким образом, синтезированное соединение эффективно улучшает вязкостные свойства масла и отличается высокой термомеханической устойчивостью.

Формула изобретения

Динонилоксидиметилсилоксан формулы C₉H₁₉O [(CH₃)₂SiO]₁₅ C₉H₁₉ в качестве вязкостной присадки к смазочным маслам.

РИСУНКИ

Рисунок 1