Присадка к смазочным материалам

 

Изобретение относится к составам смазочных материалов и использованию веществ в качестве компонентов смазочных композиций и предназначено для улучшения антифрикционных и противоизносных свойств масел двигателей внутреннего сгорания, агрегатов и узлов трансмиссии и ходовой части машин. В сравнении с прототипом предлагаемый состав присадки к смазочным материалам позволяет улучшить антифрикционные и противоизносные свойства соответственно в 1,01 - 1,09 и 1,33 - 1,50 раза, снизить коррозионную активность масла с присадкой в 1,09 - 1,13 раза, обеспечить стабильность щелочного числа при общем его увеличении в 1,58 - 1,74 раза. Улучшение трибологических характеристик смазочного материала и его антиокислительных свойств достигается за счет того, что присадка представляет собой продукт взаимодействия ненасыщенной карбоновой кислоты с аммонийной группой и спиртовым раствором галогена. 3 табл.

Изобретение относится к составам смазочных материалов, использованию веществ в качестве компонентов смазочных композиций, предназначено для улучшения антифрикционных, противоизносных и антиокислительных свойств масел двигателей внутреннего сгорания, агрегатов и узлов трансмиссии и ходовой части машин.

Известно, что введение в моторное масло олеиновой кислоты улучшает его антифрикционные и противоизносные свойства. В свободном состоянии олеиновая кислота усиливает коррозионную активность масла [1].

Известна антифрикционная маслорастворимая присадка для двигателей внутреннего сгорания (Некрасов С.С. и др. "Автомобильный транспорт", 1989, N 5, с. 37). Недостаток данной присадки заключается в том, что максимальных значений антифрикционные и противоизносные свойства достигают при различных ее концентрациях в базовом масле. Кроме того, при высоких нагрузках снижаются ее трибологические свойства.

Одним из основных ингибиторов процесса окисления в щелочной среде является йод (Григорьев Б.П. и др. Трибология и надежность машин: Сб. научн. статей. - М.: Наука, 1990, с. 133-143).

Введение йода в кристаллической форме [2] приводит к увеличению коррозионной активности среды, причем его соединение с аммонийной группой ведет к образованию взрывоопасных продуктов.

Наиболее близким к предложенному является известный состав присадки [3] на основе олеиновой кислоты и аммонийной группы, представленной в виде аммиака безводного.

Недостатком данной присадки являются недостаточные трибологические характеристики и низкая антиокислительная стабильность.

Целью изобретения является улучшение антифрикционных, противоизносных и антиокислительных свойств смазочных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что присадка к смазочным материалам содержит продукт взаимодействия олеиновой кислоты, аммиака безводного и спиртового раствора йода, представляющий смесь нейтрализованной олеиновой кислоты, амида и этилового эфира олеиновой кислоты и олеата йода при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: Безводный аммиак (на 100% олеиновой кислоты) - 2-6 Йод (спиртовой 5%-ный раствор) - 0,5-3 Олеиновая кислота - 100 В результате взаимодействия этих двух компонентов в карбоксильной группе -COOH гидроксил OH частично замещен в амидогруппу NH₂ с образованием смеси, состоящей из нейтрализованной олеиновой кислоты и амида олеиновой кислоты с общей формулой R-CONH₂ и этилового эфира данной кислоты с общей формулой R-COO-C₂H₅ согласно схеме: Использование спиртового раствора йода обеспечивает существование йодид-иона по схеме 31₂ + 6OH^- = 51^- + IO^-₃ + 3H₂O, что в органической фазе облегчает переход в форму комплекса соли и метамолекулярного йода (Mel · l₂).

Активная способность йода образовывать метамолекулярные соединения обеспечивает улучшение антифрикционных и противоизносных свойств смазочных материалов.

При соотношении до 6% аммиака на 100% олеиновой кислоты продукт взаимодействия, согласно прототипу, представляет собой смесь олеиновой кислоты и амида олеиновой кислоты, создающих щелочную среду, обеспечивающую активное ингибирование йодид-ионами процессов окисления и полимеризация в смазочных материалах.

Йодид-ион разлагает перекиси до устойчивых продуктов, возвращаясь сам в состояние устойчивой молекулы по схеме: R-OOH+2I^- ⇆ RO+I₂, и RO^-+H₂O ⇆ ROH+OH^- .

Кроме этого, происходит устранение свободных радикалов согласно схеме рекомбинации, а также возможно взаимодействие йода с углеводородным радикалом с образованием галоидопроизводных.

Таким образом обеспечивается улучшение антиокислительных свойств смазочных материалов.

Данная присадка соответствует критерию "новизна", т.к. имеет отличие от прототипа - присадки к минеральным маслам [3]. Таким отличием являются использование в качестве галогена йода в виде спиртного раствора, который обеспечивает повышение антифрикционных, противоизносных и антиокислительных свойств смазочного материала. Это достигается использованием в качестве присадки взаимодействия олеиновой кислоты и аммиака в присутствии спиртового раствора йода, представляющего смесь нейтрализованной олеиновой кислоты, амида олеиновой кислоты с общей формулой R-CONH₂ и этилового эфира олеиновой кислоты с общей формулой R-COO-C₂H₅, в котором йод существует в форме йодид-иона и комплекса соли олеиновой кислоты, представляющей олеат йода.

Применение продукта взаимодействия олеиновой кислоты, аммиака и спиртового раствора йода улучшает антифрикционные, противоизносные и антиокислительные свойства.

Перечисленное выше ранее не известно, и эти свойства не вытекают из свойств как олеиновой кислоты и аммиака, так и йода в виде спиртового раствора. Следовательно, имеет место появление у нового объекта нового свойства в результате добавления к известному объекту известной части.

Это обстоятельство свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Концентрация раствора йода спиртового при синтезе присадки в указанных границах обусловлена тем, что при введении менее 0,5 мас.% улучшения трибологических и антиокислительных свойств по отношению к прототипу не наблюдается. При концентрации более 3,0 мас.% возникает вероятность образования кристаллического йода с дальнейшим превращением его во взрывоопасный йодид аммония.

Результаты лабораторных испытаний показали, что предлагаемое техническое решение позволяет снизить коррозионную активность присадки по сравнению с прототипом (в 1,04 - 1,13 раза), улучшить антифрикционные (в 1,01 - 1,09 раза) и противоизносные (в 1,33 - 1,5 раза) свойства. Также предлагаемый вариант присадки обладает более высокой антиокислительной стойкостью: по щелочному числу в 1,58 - 1,74 раза и по вязкости в 1,07 - 1,09 раза.

Таким образом, происходит улучшение эксплуатационных свойств товарных смазочных материалов.

Полученная присадка при добавлении в минеральное масло хорошо растворяется в нем и не выпадает в осадок с течением времени. При нагревании масла с присадкой ядовитых испарений не наблюдается.

Сравнительные данные об антифрикционных, противоизносных и антиоксилительных свойствах предлагаемого технического решения.

Образцы присадки оценивали лабораторными методами. Испытания на антифрикционные и противоизносные свойства производили на машине трения СМТ-1 по схеме "ролик-сегмент", обеспечивающей контакт по линии при нагрузке 1471,5 Н и частоте вращения 500 мин^-1. В качестве материалов пары трения взяты СЧ-24 (ролик) и фрагмент второго компрессионного кольца двигателя ЗМЗ-53 из серого чугуна с пластинчатым графиком (сегмент). Антифрикционные свойства оценивали по изменению момента трения Мт. Противоизносные свойства оценивали весовым методом с помощью весов ВЛР-200 с точностью измерения до 10^-4 г. Время испытания - 60 мин.

Уровень коррозионной активности определяли в соответствии с ГОСТ 20502-75 (метод Б) на приборе АП-1 по изменению массы пластин. В качестве материала, подвергающегося испытанию, использовали образцы сталеалюминиевого вкладыша двигателя ЗМЗ-53.

Испытание антиоксилительных свойств проводили в соответствии с ГОСТ 18136-72 на приборе ТСМ в течение 6 ч в присутствии медного катализатора. Щелочное число определяли по ГОСТ 17362-71.

Вязкость образцов смазочных композиций до и после испытания определяли в соответствии с ГОСТ 33-82.

Примеры составов по табл. 1 готовят следующим образом. В олеиновую кислоту вводят йод в виде спиртового 5%-ного раствора, затем смесь нагревают до 100 - 110^oC и проводят ее барботирование (продувку) безводным аммиаком в течение 30 - 40 мин.

В качестве спиртового раствора йода используют 5%-ный раствор йода в этиловом спирте (P.74.614.28) производства фармацевтической промышленности.

Полученную присадку растворяют в минеральном масле. Испытываемые составы добавляют в количестве 1 мас.% в моторное масло M-8B₁ для всех испытаний. Растворимость хорошая. Выпадения в осадок не наблюдается. Антагонистического проявления в отношении трибологических характеристик нет.

Результаты лабораторных испытаний показали (табл. 2 и 3), что предлагаемый состав присадки позволяет снизить коррозионную активность присадки по сравнению с прототипом (в 1,04 - 1,13 раза), улучшить антифрикционные (в 1,01 - 1,09 раза) и противоизносные (в 1,33 - 1,5 раза) свойства. Также предлагаемый вариант присадки обладает более высокой антиокислительной стойкостью: по щелочному числу в 1,58 - 1,74 раза и по вязкости в 1,07 - 1,09 раза.

Формула изобретения

Присадка к смазочным материалам на основе нейтрализованной олеиновой кислоты, отличающаяся тем, что она представляет собой продукт взаимодействия олеиновой кислоты, безводного аммиака и спиртового 5%-ного раствора йода при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Безводный аммиак - 2 - 6
Спиртовой 5%-ный раствор йода - 0,5 - 3,0
Олеиновая кислота - 100

РИСУНКИ

Рисунок 1