Эмульсол для приготовления водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости
Владельцы патента RU 2426772:
Литвиненко Анатолий Николаевич (RU)
Родионов Николай Степанович (RU)
Самохина Светлана Сергеевна (RU)
Климов Евгений Семёнович (RU)
Назаров Сергей Владимирович (RU)
Ревин Виктор Владимирович (RU)
Ягудин Дамир Ринатович (RU)
Использование: в машиностроительной промышленности, а именно в использующихся при механической обработке металлов водорастворимых смазочно-охлаждающих жидкостях (СОЖ). Сущность: эмульсол содержит, мас.%: олеиновая кислота 12-14, триэтаноламин 6-8, тетраборат этилендиаммония 6,5-9, базовая основа трансформаторного масла или масло трансформаторное - остальное. Технический результат - улучшение антикоррозионных и бактерицидных свойств эмульсолов, полученных на их основе водорастворимых СОЖ, и увеличение срока эксплуатации СОЖ. 2 табл., 1 ил.
Предполагаемое изобретение относится к области защиты от коррозии и биопоражения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) или смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Может быть использовано в машиностроительной промышленности, а именно в использующихся при механической обработке металлов водорастворимых смазочно-охлаждающих жидкостях (СОЖ).
Эффективным методом борьбы с коррозией обрабатываемых металлов и коммуникаций станков, а также с биопоражением используемых СОЖ, является применение в их составе эмульсолов, обладающих антикоррозионным и бактерицидным действием [1-3].
В машиностроении широко применяются различные эмульсолы, содержащие в своем составе различные антикоррозионные и бактерицидные добавки, например роль ингибитора коррозии выполняет нитрит натрия, тринатрийфосфат, а бактерицида - гексахлорофен [1, 2].
Главными недостатками эмульсолов и водорастворимых СОЖ, полученных на их основе, является высокая стоимость, токсичность, недостаточная эффективность использующихся при их приготовлении антикоррозионных и бактерицидных добавок и весьма ограниченный срок эксплуатации СОЖ.
Из известных эмульсолов наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является эмульсол следующего состава [2], мас.%:
| трансформаторное масло без присадок | 82,0-85,5 |
| триэтаноламин | 4,5-6,0 |
| олеиновая кислота | 10,0-12,0 |
Недостатками эмульсола [2] - прототипа является достаточно высокие коррозионность, биопоражаемость эмульсола и полученных на его основе водорастворимых СОЖ и ограниченный срок эксплуатации.
Предлагаемое изобретение решает задачу улучшения антикоррозионных и бактерицидных свойств эмульсолов, полученных на их основе водорастворимых СОЖ и увеличения срока эксплуатации СОЖ.
Поставленная задача достигается тем, что эмульсол для приготовления водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий олеиновую кислоту, триэтаноламин и базовую основу трансформаторного масла или масло трансформаторное, дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| олеиновая кислота | 12,0-14,0 |
| триэтаноламин | 6,0-8,0 |
| тетраборат этилендиаммония | 6,5-9,0 |
| базовая основа трансформаторного масла | |
| или масло трансформаторное | остальное |
Общим для прототипа и предлагаемого изобретения является использование в составе эмульсола олеиновой кислоты, триэтаноламина и базовой основы трансформаторного масла или масла трансформаторного.
Отличием предлагаемого изобретения от прототипа является то, что состав эмульсола прототипа дополнительно включает тетраборат этилендиаммония.
Олеиновая кислота и триэтаноламин, а также продукт их взаимодействия (олеат триэтаноламмония) являются эмульгаторами. Масло трансформаторное или базовая основа масла трансформаторного является смазывающим компонентом.
Тетраборат этилендиаммония является универсальной добавкой, улучшающей одновременно бактерицидные и антикоррозионные свойства СОЖ.
Возможность реализации изобретения заключается в получении тетрабората этилендиаммония и эмульсола для использования последнего в СОЖ.
Состав эмульсола готовят по технологии следующим образом:
1. В контактор-смеситель вводят базовую основу трансформаторного масла (половина от общего количества всего масла), затем при постоянном перемешивании в масло добавляют рассчитанное количество олеиновой кислоты. Смесь перемешивают в течение одного часа при температуре не выше 25°С.
2. В полученную смесь постепенно, небольшими порциями добавляют рассчитанное количество триэтаноламина и тетрабората этилендиаммония. Перемешивание длится в течение 2-3 часов при аналогичной температуре.
3. Затем водят оставшееся количество базовой основы трансформаторного масла, после чего полученную смесь перемешивают в течение одного часа.
Синтез тетрабората этилендиаммония проводится при комнатной температуре. Готовят насыщенный раствор борной кислоты. Для этого в 400 мл дистиллированной воды растворяют 136 г Н3ВО3. Затем маленькими порциями при интенсивном перемешивании добавляют 40 мл этилендиамина. Этилендиамин берется в избытке, поскольку образование нового соединения происходит в щелочной среде при рН 10. Борная кислота реагирует полностью с образованием соединения тетрабората этилендиаммония C2H14B4N2O9 (реакция экзотермическая).
Кристаллизация соединения проводится при комнатной температуре изотермическим испарением.
Выпавшую твердую фазу отфильтровывают через воронку Бюхнера и промывают несколькими порциями дистиллированной воды, высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. В итоге получают 70 г продукта.
Концентрация компонентов в эмульсоле обоснована экспериментально-теоретическими исследованиями. Содержание тетрабората этилендиаммония менее 6,5 мас.% не приводит к достижению задачи изобретения, а именно улучшению антикоррозионных и бактерицидных свойств. Более 9,0 мас.% приводит к нерациональному расходу компонентов и, как следствие, к удорожанию эмульсола.
По результатам исследований (табл.1) установлено, что лучшими с точки зрения, решения задачи изобретения, являются составы №5-№9. Влияние количества (мас.%) тетрабората этилендиаммония на бактерицидные и антикоррозионные свойства СОЖ показаны на на чертеже (графики: 1 - влияние на бактерицидные свойства; 2 - влияние на антикоррозионные свойства).
В табл.1 приведены приготовленные и испытанные составы эмульсолов.
| Таблица 1 | ||||
| Составы исследуемых эмульсолов | ||||
| № сост. | Содержание компонентов в составах, мас.% | |||
| олеиновая кислота | триэтаноламин | тетраборат этилендиаммония | базовая основа трансформаторного масла или масло трансформаторное | |
| 1 | 12,0 | 6,5 | 3,0 | 78,5 |
| 2 | 13,5 | 7,5 | 4,0 | 75,0 |
| 3 | 13,0 | 6,5 | 4,5 | 76,0 |
| 4 | 14,0 | 6,0 | 5,0 | 75,0 |
| 5 | 12,5 | 7,0 | 6,5 | 74,0 |
| 6 | 13,0 | 6,5 | 7,0 | 73,5 |
| 7 | 12,0 | 8,0 | 8,0 | 72 |
| 8 | 13,5 | 7,0 | 8,5 | 71 |
| 9 | 14,0 | 7,5 | 9,0 | 69,5 |
| 10 | 12,5 | 6,0 | 9,5 | 72 |
| 11 | 13,0 | 7,0 | 10,0 | 70 |
| 12 | 13,5 | 6,5 | 10,5 | 69,5 |
Бактерицидные свойства предложенного эмульсола исследовали по методике, изложенной в справочнике [3]. Опыты проводили следующим образом. В одну пробирку помещают 9 мл бывшей в употреблении СОЖ, представляющую собой 5 мас.% водную эмульсию из эмульсола, содержащего триэтаноламин. Во вторую пробирку помещают 9 мл бывшей в употреблении СОЖ, представляющей собой 5 мас.% водную эмульсию из эмульсола, содержащего тетраборат этилендиамония. Затем в обе пробирки добавляют по 1,0 мл индикатора - 0,5% водного раствора 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого (ТТХ). Содержимое пробирок тщательно перемешивают. Пробирки помещают в термостат и выдерживают при температуре 30±5°С в течение времени, необходимого для появления характерной окраски в испытуемых СОЖ (1-5 суток). Оценивают визуально наличие и интенсивность окраски СОЖ и определяют балл микробиологического поражения эмульсии. В результате испытаний было выяснено, что по истечении испытательного срока СОЖ, приготовленная из эмульсола-прототипа, имеет предельный балл биопоражения по V-бальной шкале от 0 до IV, что говорит о непригодности СОЖ к дальнейшей эксплуатации. СОЖ, приготовленная из эмульсола, содержащего тетраборат этилендиамония, имеет 0 баллов, то есть данная СОЖ длительное время пригодна для эксплуатации.
Антикоррозионные свойства предложенного эмульсола оценивали по методике, изложенной в справочнике [3], следующим образом. На бумажный фильтр диаметром 50 мм, помещенный в чашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят 2±0,1 г чугунной стружки. В мерную пипетку отбирают 2 мл свежей СОЖ, представляющей собой водную 5 мас.% эмульсию из эмульсола, и равномерно смачивают стружку на фильтре. Чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают 2 часа при комнатной температуре, исключая попадание прямых солнечных лучей. Затем фильтр вынимают из чашки Петри, удаляют стружку, а фильтр просушивают при комнатной температуре. После этого по характеру и количеству пятен на фильтре или по их отсутствию оценивают балл коррозии. Испытания проводят параллельно в двух чашках Петри. Балл коррозии оценивают у СОЖ, приготовленной в первом случае из эмульсола прототипа, во втором - с содержанием тетрабората этилендиаммония. В результате проведенных испытаний установлено, что СОЖ, приготовленная из прототипа, имеет III балл коррозии (по V-бальной шкале от 0 до IV баллов), что соответствует умеренной степени коррозии. СОЖ, содержащая в составе тетраборат этилендиаммония, имеет балл, равный 0, что соответствует отсутствию коррозии.
По результатам проведенных анализов (табл.2) установлено, что предлагаемый состав эмульсола для приготовления СОЖ и СОТС, приготовленных на их основе решают задачу предлагаемого изобретения, а именно срок эксплуатации СОЖ увеличивается в 2-3 раза, а также улучшаются антибактериальные и антикоррозионные свойства приготовленных на основе предлагаемого эмульсола СОЖ или СОТС.
Сравнительные данные по срокам эксплуатации СОЖ на основе предлагаемого эмульсола приведены в табл.2.
| Таблица 2 | ||
| Сравнительные характеристики эмульсолов и СОЖ на их основе. | ||
| Характеристики | Эмульсол - прототип [2] и СОЖ на его основе | Предлагаемый эмульсол и СОЖ на его основе |
| Антикоррозионные свойства | Испытание не выдержал | Испытание выдержал |
| Бактериологические свойства | Испытание не выдержал | Испытание выдержал |
| Усредненный срок эксплуатации СОЖ в средней климатической зоне | ||
| - зима | 2,0-3,0 месяца | 4,5-6,0 месяца |
| - лето | 1,5-2,0 месяца | 2,0-4,0 месяца |
Источники информации
1. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки металлов. Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.
2. Школьников В.М., Кузнецов Н.А. Масла, вырабатываемые предприятиями Миннефтехимпрома СССР. Каталог-справочник. - М.: ЦНИИТЭ нефт. хим., 1986. - С.48 (прототип).
3. Энтелис С.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1995. - 496 с.
Эмульсол для приготовления водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий олеиновую кислоту, триэтаноламин и базовую основу трансформаторного масла или масла трансформаторного, отличающийся тем, что эмульсол дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| олеиновая кислота | 12,0-14,0 |
| триэтаноламин | 6,0-8,0 |
| тетраборат этилендиаммония | 6,5-9,0 |
| базовая основа трансформаторного масла | |
| или масло трансформаторное | остальное |
