Смазочная композиция
Изобретение относится к области производства смазочных материалов для различного рода машин и механизмов. Сущность: смазочная композиция содержит 5-100 мас.% сополимера α-олефина, имеющего длину цепи С6-С10, и диалкил(С4-С12) фумарата, имеющего вязкость при 100°С, равную или больше 100 сСт, и при необходимости 0-95 мас.% базового смазочного компонента. Последний может быть выбран из группы, включающей моторные масла, индустриальные масла, жидкости для гидравлических систем, пластичные смазки, трансмиссионные масла, редукторные масла. Предпочтительно композиция содержит в мас.%: 5-35 сополимера, 65-95 базового смазочного компонента и 0-15 присадок. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области производства смазочных материалов для различного рода машин и механизмов.
Известно, что улучшение эксплуатационных свойств смазочных материалов достигается использованием присадок разного назначения из многих классов органических соединений. В промышленности получил признание достаточно узкий круг соединений, т.к. помимо эффективности присадки она должна быть доступна по сырью и технологическому оборудованию при производстве: синтез не должен сопровождаться образованием вредных отходов, процесс получения присадки желательно проводить в мягких режимах, максимально снижающих риск возникновения аварийной ситуации.
Известно использование различных полимерных добавок для улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов.
Известна вязкостная присадка для гидравлических и трансмиссионных жидкостей, содержащая 0,1-20% маслорастворимого гомополимера моноолефинов, например, α-олефинов С4-С8 и 0,5-10% N- содержащего сложного эфира сополимера, который получают сополимеризацией двух мономеров: α-олефина или винилового ароматического мономера и α, β-ненасыщенной карбоновой кислоты или ее сложного эфира (патент США 4594378, 1986).
Известна также присадка к смазочным маслам и топливам, понижающих температуру застывания и улучшающая их прокачиваемость, представляющая собой сополимер трех мономеров, этилена, ненасыщенного эфира монокарбоновой кислоты С4-С20 и ненасыщенного соединения С4-С30, выбранного из группы олефинов, ненасыщенных карбоновых кислот или их эфиров (патент США 3467597, 1969).
Известны композиции минерального масла с добавлением таких соединений, как сополимеры этилена, винилацетата и диалкил(С8-С18)фумарата (патент США 3304261, 1967), сополимер этилена с диалкил(С1-С4) фумаратом (патент США 3694176, 1972).
Однако известные технические решения не позволяют достигнуть высокого уровня комплекса эксплуатационных свойств масел, т. к. известные присадки улучшаются только отдельные характеристики масел. Организация производства сополимеров с использованием этилена требует специального автоклавного оборудования, а сам процесс сополимеризации проводится при высоких давлениях и температурах (до 1500 ат и 210°С).
Наиболее близким техническим решением к заявленному является композиция, которая используется как смазочный материал или добавка и представляет собой продукт реакции при температуре 180-350°С α-олефинов C12-С34 с диалкил(С4-C20) фумаратом (патент США 5176841, 1993). Смазочный материал с таким сополимером не обладает необходимым комплексом свойств, т.к. сополимер имеет низкую вязкость, которая составляет 5,59- 24,6 сСт при 100°С.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание смазочной композиции, обеспечивающей достижение высоких характеристик одновременно по вязкостным свойствам, отсутствие деструкции, по противоизносным и противозадирным свойствам, с использованием доступных продуктов, получаемых по простой технологии.
Поставленная задача решается тем, что смазочная композиция содержит сополимер α-олефина с длиной цепи С6-С10 и диалкил(С4- С12) фумарата с вязкостью при 100°С, равной или больше 100 сСт, и, при необходимости, базовый смазочный компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сополимер 5-100
базовый смазочный компонент 0-95
Композиция предпочтительно содержит 5-35 мас.% сополимера, 65-95 мас.% базового смазочного компонента и 0-15 мас.% присадок.
Базовый смазочный компонент может быть выбран из группы, включающей моторные масла, индустриальные масла, жидкости для гидравлических систем, пластичные смазки, трансмиссионные масла, редукторные масла.
Предлагаемое решение имеет следующие преимущества:
1. Смазочная композиция обладает необходимым комплексом свойств за счет высокой вязкости используемого сополимера (100-4000 сСт при 100°С).
2. Получение применяемого сополимера основано на доступном промышленном сырье и проводится на стандартном оборудовании без избыточного давления при невысоких температурах 70-150°С по безотходной технологии с использованием простого способа удаления непрореагировавшего олефина и летучих из товарного продукта с последующим возвратом их на повторное использование.
Применение с этих позиций в качестве олефиновой компоненты гексена-1, октена-1 или их смеси, особенно гексена-1, является предпочтительным (В.В.Моисеев, Ю.В.Перина “Синтетические каучуки России и материалы для их производства”, справочник, Воронеж, 2001, с.49). В заявленном изобретении могут быть использованы наряду с индивидуальными α-олефинами и смеси α-олефинов, и различные фракции α-олефинов С6-С10.
Спиртами в диэфире фумаровой кислоты могут быть как линейные, так и разветвленные спирты, содержащие от 4 до 12 атомов углерода, и смеси спиртов. Наиболее предпочтительными являются бутиловый и 2-этилгексиловый спирты.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Получение сополимеров олефинов (С6-С10) и диалкил (С4-С12) фумаратов.
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и мешалкой, помещают 340 г (1 мол) ди-(2-этилгексил)фумарата (ДЭГФ), 112 г (1 мол) октена-1 и 6,78 г (1,5% на сумму мономеров) перекиси бензоила. Реакционную массу выдерживают при температуре 110-140°С до полного исчерпания ди-(2-этилгексил)фумарата по анализу методом ГЖХ. Затем из реакционной массы удаляют остаточный октен-1 под вакуумом водоструйного насоса (200-300 мм рт.ст.).
Готовый сополимер октена-1 с ДЭГФ (продукт МС-2) имеет следующие показатели:
Содержание связанного ДЭГФ, мас.% - 66
Содержание свободного ДЭГФ, мас.% - 0,05
Содержание свободного октена-1 - отсутствие
Кинематическая вязкость при 100°С, сСт- 213,5 Аналогично готовят сополимер гексена-1, децена-1 и диалкилфумаратов с различной длиной цепи. В таблице 1 приведены характеристики полученных продуктов.
Пример 2
Готовят смазочную композицию на основе базового минерального масла И-40 и сополимеров олефинов (С6-С10) путем смешения компонентов при температуре 70-80°С.
В таблице 2 приведены результаты испытаний полученных композиций в сравнении с базовым маслом и известной присадкой по вязкости и трибологическим характеристикам на четырехшариковой машине трения (ГОСТ 8290-75).
Как видно из таблицы 2, композиции по изобретению (№3-13) намного превосходят по свойствам исходное базовое масло (№1) и известную композицию (№2).
Композиции согласно изобретению могут дополнительно содержать известные присадки для улучшения потребительских характеристик масла, например, депрессаторы, сукцинимидные диспергаторы, тиофосфаты, алкилсалицилаты, гидрированные полиолефины, эфиры дикарбоновых кислот, антиокислительные, антикоррозионные присадки.
Так, добавление к композиции №5 (табл.2) депрессаторов типа полиалкилметакрилата, например, присадки ПМА “Д” в концентрации 2%, противоизносной присадки типа Англамол-99 в концентрации 6,5-8% позволяет снизить температуру застывания композиции масла с минус 15°С до минус 37°С.
| Таблица 1 Характеристика сополимеров олефинов с диалкилфумаратами (ДАФ). | ||||||
| Продукт | Олефин | Радикалы в ДАФ | Характеристика готового продукта. | |||
| Содержание ДАФ,% | Содержание свободного олефина | Вязкость при 100°С, сСт | ||||
| связанного | свободного | |||||
| МС-1 | гексен-1 | дибутил | 51 | отс. | отс. | 193 |
| МС-2 | октен-1 | ди(2-этил-гексил) | 66 | 0,05 | отс. | 213,5 |
| МС-3 | децен-1 | диизобутил | 75 | отс. | отс. | 260 |
| МС-4 | октен-1 | C4-Cl2 | 60 | 0,01 | отс. | 281 |
| МС-5 | октен-1 | дибутил | 65 | 0,01 | отс. | 282 |
| МС-6 | гексен-1 | дибутил | 55 | отс. | отс. | 2300 |
| +октен-1 | ||||||
| (1:1 мол) |
| Таблица 2 Свойства масел в зависимости от состава композиции | ||||||
| №№пп | Состав композиции | Вязкость при 100°С, сСт | Трибологические характеристики на ЧШМ трения | |||
| И3 | Рс, кг | Рк, кг | Ди | |||
| 1. | И-40 исходное | 7,64 | 25,0 | 133 | 53 | 0,98 |
| 2. | И-40+10%сополимера додецена-1 с дибутилфумаратом (прототип) | 7,8 | 25,5 | 134 | 53 | 0,98 |
| 3. | И-40+10%МС-2 | 9,15 | 28,0 | 143 | 57 | 0,84 |
| 4. | И-40 + 20% МС-2 | 11,2 | 29,5 | 159 | 58 | 0,79 |
| 5. | И-40 + 30% МС-2 | 14,3 | 31,8 | 178 | 60 | 0,72 |
| 6. | И-40 + 35% МС-2 | 15,9 | 34,0 | 199 | 63 | 0,61 |
| 7. | И-40+10%МС-1 | 30,1 | 36,0 | 180 | 65 | 0,41 |
| 8. | И-40+10%МС-3 | 9,4 | 28,9 | 146 | 58 | 0,80 |
| 9. | И-40+10%МС-4 | 9,5 | 28,1 | 143 | 59 | 0,49 |
| 10. | И-40 + 90% МС-2 | 21,0 | 34,0 | 195 | 68 | 0,49 |
| 11. | И-40+10%МС-5 | 9,5 | 28,0 | 142 | 58 | 0,79 |
| 12. | И-40 + 10% МС-6 | 25,0 | 34,0 | 175 | 59 | 0,4 |
| 13. | 100% МС-2 | 213,5 | 35,0 | 210 | 70 | 0,38 |
1. Смазочная композиция, содержащая сополимер α-олефина с длиной цепи С6-С10 и диалкил(С4-С12) фумарата с вязкостью при 100°С, равной или больше 100 сСт, и при необходимости базовый смазочный компонент при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Сополимер 5-100
Базовый смазочный компонент 0-95
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит 5-35 маc.% сополимера, 65-95 маc.% базового смазочного компонента и 0-15 маc.% присадок.
3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что базовый смазочный компонент выбран из группы, включающей моторные масла, индустриальные масла, жидкости для гидравлических систем, пластичные смазки, трансмиссионные масла, редукторные масла.
