Присадка к консервационным смазочным маслам и консервационное смазочное масло, ее содержащее

Использование: для долговременной защиты от коррозии металлических изделий. Сущность: присадка к консервационным смазочным маслам содержит, мас.%: амид эфира алкенилянтарной кислоты R²HNC(O)CH₂CH(R¹)C(O)O(CH₂CH₂O)_nH, где R² - С₁₀-С₂₀, R¹ - C₁₂-C₁₄, n=1-3, 31-45, магниевую соль моноамида малеиновой кислоты общей формулы

[R¹R²NC(O)CH=CHCOO]₂Mg, где R¹=-C₁₁H₂₃,

3-33, отработанное синтетическое компрессорное масло с температурой застывания не выше минус 26°С и вязкостью при 40°С не более 60 мм²/с 18-55 и антиокислительную присадку 2-6. Консервационное смазочное масло на основе минерального масла содержит 6-20 мас.% присадки вышеуказанного состава. Технический результат - повышение защитных и водовытесняющих свойств и коллоидной стабильности после воздействия положительных и отрицательных температур. 2 н.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к защитным смазочным материалам, в частности к консервационным смазкам, предназначенным для долговременной защиты от коррозии наружных и внутренних поверхностей изделий машиностроения, проката, полуфабрикатов и запасных частей из черных металлов и их сплавов, хранящихся под навесом или в упаковке.

На поверхности металла в реальной атмосфере окружающей среды образуется пленка влаги, в которой растворяются коррозионно-агрессивные агенты атмосферы - диоксид серы, хлориды, оксиды азота, сероводород - и образуются электролиты, способствующие интенсивному развитию коррозионных процессов. Поэтому одним из основных требований к консервационным защитным составам является способность быстро и эффективно вытеснять с поверхности металла растворы электролита и препятствовать их реадсорбции.

Качество защитного покрытия зависит от способа нанесения. Наиболее однородное покрытие создается при нанесении состава путем распыления его в электрическом поле. Для этого защитные составы должны иметь удельное объемное сопротивление в пределах 10⁶-10⁷ Ом·см. Базовые масла, на которых готовятся рабочие растворы защитных присадок, имеют удельное объемное сопротивление в пределах 10¹⁰-10¹² Ом·см. Для снижения удельного объемного сопротивления в рабочих растворах необходимо присутствие присадок, способных к переносу заряженных частиц в электрическом поле и, как следствие, снижающих удельное объемное сопротивление. Кроме того, присадки должны обеспечивать соответствие рабочих растворов требованиям по защитному эффекту, быстродействию, а также не должны обладать резким запахом.

Известна присадка АКОР-1Б для консервационного масла (Патент РФ 2136723, МКИ 6 С 10 М 141/08, опубл. 10.09.99), содержащая, мас.%: имид алкенилянтарной кислоты и мочевины (сукцинимид мочевины) 5-10; сульфонат кальция 10-20; нитрованное масло остальное.

Недостатком рабочего раствора данной присадки является высокое удельное объемное сопротивление, что делает невозможным его нанесение электростатическим способом на поверхность металла.

Наиболее близким аналогом изобретения является присадка к консервационным смазочным маслам (Патент РФ 2199577, МКИ 7 C 10 M 141/06, опубл. 27.02.03), имеющая следующий состав, мас.%: амид эфира алкенилянтарной кислоты R²HNC(О)CH₂CH(R^l)C(О)О(CH₂CH₂О)_nH 30-80; сульфосодержащая присадка, представляющая собой соль щелочноземельного металла (кальция) и нефтяной (органической) сульфокислоты 2-27; высшие α-олефины фракции C₁₂-С₃₀ 8-53; антиокислительная присадка 1-3.

Присадку используют в консервационном масле в количестве 5-35 мас.%.

Недостатком присадки является низкая коллоидная стабильность рабочих растворов на ее основе при транспортировке и хранении в условиях переменного воздействия положительных и отрицательных температур.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка присадки к консервационным смазочным маслам, а также консервационного смазочного масла с высокой коллоидной стабильностью при циклическом воздействии положительных и отрицательных температур для нанесения в электрическом поле, обладающего удельным объемным сопротивлением не выше 10⁶ Ом·см, высокими защитными и водовытесняющими свойствами.

Поставленная задача решается разработкой присадки к консервационным смазочным маслам, включающей амид эфира алкенилянтарной кислоты R²HNC(O)CH₂CH(R¹)C(O)O(CH₂CH₂O)_nH, где R² - С₁₀-С₂₀, R¹ - С₁₂-С₁₄, n=1-3, органическую соль щелочноземельного металла, антиокислительную присадку. Причем в качестве органической соли щелочноземельного металла она содержит магниевую соль моноамида малеиновой кислоты общей формулы: [R¹R²NC(O)CH=CHCOO]₂Mg,

где R¹=-C₁₁H₂₃,

и дополнительно отработанное синтетическое компрессорное масло с температурой застывания не выше -26°С и вязкостью при 40°С не более 60 мм²/с при следующем соотношении компонентов, мас.%: амид эфира алкенилянтарной кислоты R²NH-С(O)-СН₂-CH(R¹)-С(O)-O(CH₂CH₂O)_nH 31-45, магниевая соль моноамида малеиновой кислоты формулы [R¹R²N-С(O)-СН=СН-COO]₂Mg 3-33, отработанное синтетическое компрессорное масло 18-55, антиокислительная присадка 2-6.

Задача решается также разработкой консервационного смазочного масла, которое содержит 6-20 мас.% присадки вышеуказанного состава.

В табл.1 представлены составы образцов предлагаемой присадки, в табл.2 - физико-химические показатели амида эфира алкенилянтарной кислоты.

Предлагаемую присадку готовят путем смешения амида эфира алкенилянтарной кислоты, магнийсодержащей добавки, отработанного синтетического масла и антиокислительной присадки при температуре 70-80°С в течение 1 часа. Составы образцов предлагаемой присадки к консервационным смазочным маслам представлены в табл.1.

Получение амида эфира алкенилянтарной кислоты описано в патенте РФ 2199577, физико-химические свойства представлены в табл.2.

Магниевую соль моноамида малеиновой кислоты получают путем взаимодействия моноамида малеиновой кислоты с оксидом магния в эквимолярном соотношении при 100°С в течение 3 часов. Полученный продукт представляет собой вязкую массу светло-коричневого цвета с плотностью 1,034 г/см³ и щелочным числом 70-90 мг КОН/г.

В качестве отработанного синтетического компрессорного масла могут быть использованы масла на основе полиальфаолефинов, например масла серии Neste Kompressori S (Компрессори С), CETUS РАО, сополимеров этиленоксида и пропиленоксида, например Madrella oil с температурой застывания не выше -26°С, вязкостью при 40°С не более 60 мм²/с, не вступающие в химическое взаимодействие с компонентами состава.

В качестве антиокислительной присадки используют присадку Агидол-1 и Агидол-2 по ГОСТ 10894-64.

Рабочее консервационное смазочное масло готовят разведением присадки в базовом масле при 60-70°С. В качестве базового масла могут использоваться минеральное масло И-12А по ГОСТ 20799-88 и трансформаторное масло по ГОСТ 10121-76, составы и свойства рабочего консервационного смазочного масла представлены в таблицах 3, 4.

Для доказательства соответствия заявляемой присадки к консервационным смазочным маслам и консервационного смазочного масла критерию "промышленная применимость" приводим примеры их приготовления.

Пример приготовления присадки (пример 1, табл.1). В реактор, снабженный мешалкой, последовательно загружают 72 г (36%) амида алкенилянтарной кислоты, 18 г (9%) магниевой соли моноамида малеиновой кислоты и 106 г (53%) отработанного синтетического масла. Температуру доводят до 70°С и загружают 4 г (2%) антиокислительной присадки. Смесь выдерживают при температуре 70-80°С в течение 1 часа.

Примеры 2-5 получают аналогично примеру 1, варьируя содержание компонентов.

Пример получения рабочего консервационного смазочного масла (пример 1, табл.3). В реактор с мешалкой загружают 34 г (17%) полученной присадки и 166 г (83%) индустриального масла И-12А. Полученную смесь перемешивают при 60-70°С в течение 1 часа.

Примеры 2-6 получают аналогично примеру 1.

Защитные свойства предлагаемых образцов смазочного масла испытывают в термовлагокамере Г4 и при погружении в морскую воду в соответствии с ГОСТ 9.054-75. Защитные свойства в условиях щелевой коррозии оценивают следующим образом. Испытуемый продукт наносят на две стальные пластины методом окунания. Пластины соединяют специальными струбцинами так, чтобы между ними образовалась щель не более 1 мм, пластины помещают в эксикатор с водой при температуре 40°С на 20 суток. Степень коррозионного поражения определяют визуально.

Скорость вытеснения агрессивного электролита оценивают электрохимическим методом по скорости коррозии, измеренной методом поляризационного сопротивления с помощью двухэлектродного коррозиметра типа "Коратер". Оценочным показателем служит коэффициент торможения коррозии, определяемый как отношение скорости коррозии электрода при погружении в раствор HBr и скорости коррозии электрода после вытеснения HBr испытуемым составом. Время до стабилизации коррозионного тока, т.е. установление равновесия в процессе вытеснения электролита с поверхности стального датчика, характеризует быстродействие испытуемого состава.

Водовытеснение оценивают по максимальному диаметру пятна поверхности стального диска, освобожденного от воды каплей исследуемого смазочного масла.

Удельное объемное сопротивление образцов консервационного смазочного масла измеряют с помощью тераомметра типа Е6-13А.

Коллоидную стабильность оценивают по объему осадка в мерных цилиндрах после воздействия низких и высоких температур в течение 5 циклов (1 цикл: 5 суток при -20°С и 5 суток при 20°С). В рабочих консервационных смазочных маслах допускается образование осадка не более 20 об.%.

Результаты испытаний представлены в таблице 4. Из данных таблицы видно, что предлагаемые образцы консервационного смазочного масла за 2-5 минут обеспечивают уменьшение скорости коррозии в 1000-1800 раз, т.е. обладают высоким быстродействием. Образцы также проявляют высокую способность к водовытеснению, о чем свидетельствуют размеры диаметра пятна металла, освобожденного каплей испытуемого состава. Составы проявляют эффект последействия, о чем свидетельствует показатель d₃, характеризующий размер поверхности металла, не смачиваемой водой после удаления испытуемого состава. Защитные противокоррозионные свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к защитным материалам данного назначения. В отличие от прототипа коллоидная стабильность консервационного масла остается высокая и после 5 циклов воздействия положительных и отрицательных температур, объем осадка составляет 0,2-0,7 об.% против 20 об.% для прототипа.

Таблица 1
Составы образцов предлагаемой присадки к консервационным смазочным маслам
№ примеров	Содержание компонентов, мас.%
амид эфира алкенилянтарной кислоты R2HNC(O)CH2CH(R1)C(O)O(CH2СН2O)nН R1 - C12-C14	отработанное синтетическое компрессорное масло	магниевая соль моноамида малеиновой кислоты	антиокислительная присадка
1	36(R2 - С10-С14, n=2)	53*	9	2
2	45(R2 - C10-C14, n=2)	50**	3	2
3	42(R2 - C17-C20, n=3)	18*	33	6
4	31(R2 - С10-С14, n=2)	55**	12	2
5	40 (R2 - C17-C20, n=1)	53*	5	2
* отработанное компрессорное масло на основе сополимера этиленоксида и пропиленоксида ** отработанное компрессорное масло на основе полиальфаолефинов

Таблица 2
Физико-химические показатели амида эфира алкенилянтарной кислоты
№ п/п	Наименование показателей	Показатель	Метод определения
1.	Вязкость при 40°С, сСт, в пределах	40-44	ГОСТ 33-82
2.	Удельная плотность при 20°С, г/см3, в пределах	0.925-0.989
3.	Кислотное число, мг КОН/г, в пределах	10-30	ГОСТ 11362-76

Таблица 3
Состав образцов предлагаемого консервационного смазочного масла
Компонент	Содержание компонентов в образцах, мас.%
1	2	3	4	5	6
Присадка по примеру 1	17	-	-	-	-	-
Присадка по примеру 2	-	18	-	-	-	-
Присадка по примеру 3	-	-	6	-	-	-
Присадка по примеру 4	-	-	-	16.5	-	-
Присадка по примеру 5	-	-	-	-	20	10
Минеральное масло: И-12А	83	82	-	83,5	80	-
Трансформаторное	-	-	94	-	-	90

Таблица 4
Результаты испытаний предлагаемого консервационного смазочного масла
Характеристика	Составы образцов консервационного масла
1	2	3	4	5	6	Прототип
1. Защитные свойства по ГОСТ 9.054-75, время до появления первых признаков коррозии	75	77	71	75	79	73	71
1.1. В термовлагокамере, сутки
1.2. При погружении в морскую воду, сутки сталь	4	4	4	4	4	4	4
чугун	3	3	2,5	3	3	3	3
1.3. При вытеснении HBr,% коррозионного поражения за 4 часа	0	0	0,2	0	0	0,1	0,1
1.4. Защитные свойства при щелевой коррозии, % коррозии в щели через 20 суток	0	0	0,2	0	0	0,1	0,1
1.5. Коэффициент торможения скорости коррозии при вытеснении HBr	1600	1800	1300	1550	1800	1500	1550
1.6. Время стабилизации коррозионного тока (быстродействие), мин	2	2	5	2	2	3	3
2. Водовытеснение, мм d1	90	88	78	90	90	88	86
d2	75	78	68	77	76	76	72
d3 (последействие)	81	82	74	82	80	84	81
3. Удельное объемное сопротивление при 25°С, МОм	38	41	45	26	32	43	40
4. Коллоидная стабильность осадка, об.%, после пяти циклов воздействия температур от -20°С до +20°С	0,5	0.3	0,7	0,2	0,4	0,3	20

1. Присадка к консервационным смазочным маслам, включающая амид эфира алкенилянтарной кислоты R²HNC(O)CH₂СН(R¹)C(O)O(СН₂СН₂О)_nH, где R² - С₁₀-С₂₀, R¹ - C₁₂-C₁₄, n=1-3, органическую соль щелочноземельного металла, антиокислительную присадку, отличающаяся тем, что в качестве органической соли щелочноземельного металла она содержит магниевую соль моноамида малеиновой кислоты общей формулы:

[R¹R²NC(O)CH=CHCOO]₂Mg,

где R¹= -C₁₁H₂₃;

и дополнительно отработанное синтетическое компрессорное масло с температурой застывания не выше минус 26°С и вязкостью при 40°С не более 60 мм²/с при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Амид эфира алкенилянтарной кислоты формулы
R2HNC(O)СН2CH(R1)С(O)O(СН2СН2O)nH	31-45
Магниевая соль моноамида малеиновой кислоты формулы
[R1R2NC(O)СН=CHCOO]2Mg	3-33
Отработанное синтетическое компрессорное масло	18-55
Антиокислительная присадка	2-6

2. Консервационное смазочное масло на основе минерального масла, отличающееся тем, что содержит 6-20 мас.% присадки по п.1.