Защитный смазочный материал
Владельцы патента RU 2454454:
Открытое акционерное общество "Нефтяная Компания "Роснефть"-Московский завод "Нефтепродукт" (ОАО "НК "Роснефть"-МЗ "Нефтепродукт") (RU)
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП") (RU)
Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ФГУП ГосНИИ ГА) (RU)
Использование: для консервации металлоконструкций из черных и цветных металлов авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники. Сущность: материал содержит в мас.%: алкилбензолсульфонат кальция 6-10, высшие алифатические амины фр. C17-С20 4-8, сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1 3-4, алкилфенол C8-C12 2,5-4,5, смола нефтеполимерная лакокрасочная 28-32, термопласт бутадиенстирольный 1,5-2,0, ксилол 22-30, нефрас до 100. Технический результат - улучшение защитных свойств по отношении к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, исключение налипания частиц пыли и грязи. 2 табл.
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно к защитным смазочным материалам, представляющим собой пленкообразующие ингибированные составы, предназначенные для консервации металлоконструкций из черных и цветных металлов авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.
Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:
Алкилбензолсульфонат кальция | 3,0-15,0 |
Соль окисленных твердых | |
нефтяных углеводородов и алкибензолсульфоната щелочноземельного металла | 10,0-30,0 |
Твердые нефтяные углеводороды | 4,0-15,0 |
Алкилфеноламинная смола | 1,0-18,0 |
Касторовое масло | 1,5-8,0 |
Алкилсалицилат кальция | 0,1-1,0 |
Органический растворитель | до 100 |
(Патент РФ №2123031, кл. С10М 167/00, 1998 г.).
Недостатком этого материала является то, что он не обеспечивает достаточной эффективности при защите от коррозии в агрессивных средах по отношению к черным и цветным металлам.
Известен также защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:
Алкилбензолсульфонат щелочноземельного металла | 15,0-35,0 |
Высшие алифатические амины фр. С17-С20 | 0,5-7,0 |
Твердые нефтяные углеводороды | 1,0-6,0 |
Алкилфенол фр. C8-C12 | 1,0-5,0 |
Пленкообразователь | 5,0-30,0 |
Антистатическая добавка | 0,1-1,0 |
Бензотриазол | 0,1-0,6 |
2,2'-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол) | 0,1-1,0 |
Окисленные твердые углеводороды | 0,5-10,0 |
Органический растворитель | до 100 |
(Патент РФ №2148621, кл. С10М 163/00, 2003 г.).
Недостатком этого материала является то, что он плохо растекается по металлической поверхности, не вытесняет агрессивный электролит с металла, не проникает в микрозазоры и трещины, а также не пропитывает ржавчину.
Общим недостатком этих составов является их неэффективность в присутствии плесневых грибов и бактерий, что приводит к повреждению целостности защитной пленки и появлению коррозионных повреждений металла в процессе эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемому является защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:
Алкилбензолсульфонат кальция | 15,0-25,0 |
Высшие алифатические амины фр. С17-С20 | 1,0-6,0 |
Твердые нефтяные углеводороды | 1,0-4,0 |
Алкилфенол фр. C8-C12 | 1,0-5,0 |
Пленкообразователь | 20,0-30,0 |
Антистатическая добавка | 0,1-1,0 |
Бензотриазол | 0,1-0,8 |
2,21-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол) | 1,5-2,5 |
Этилцеллозольв | 0,5-1,0 |
Органический растворитель | до 100 |
(Патент РФ №2260618, кл. С10М 129/16, 2005 г.).
Недостатком этого состава является то, что требуемый уровень защитных свойств достигается только при толщине пленки не менее 100 мкм и имеет защитную пленку с сильным отлипом, что способствует налипанию пыли при хранении и эксплуатации металлоконструкций.
Задача предлагаемого изобретения - создание защитного смазочного материала, обеспечивающего высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, получение сухой защитной пленки для исключения налипания на нее частиц пыли и грязи, а также возможность проведения консервации влажной металлической поверхности за счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита.
Поставленная задача решается разработанным защитным смазочным материалом, содержащим алкилбензолсульфонат кальция, высшие алифатические амины фр. С17-С20, сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, алкилфенол C8-C12, пленкообразователь, в качестве которого используют смолу нефтеполимерную лакокрасочную, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также органический растворитель ксилол и нефрас, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алкилбензолсульфонат кальция | 6,0-10,0 |
Высшие алифатические амины фр. С]7-С20 | 4,0-8,0 |
Сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и | |
термоэластопласта бутадиенстирольного | |
в соотношении 9:1 | 3,0-4,0 |
Алкилфенол С8-С12 | 2,5-4,5 |
Смола нефтеполимерная лакокрасочная | 28,0-32,0 |
Термопласт бутадиенстирольный | 1,5-2,0 |
Ксилол | 22,0-30,0 |
Нефрас | до 100 |
Заявленный состав отличается тем, что дополнительно содержит сплав церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также в качестве пленкообразователя содержит смолу нефтеполимерную лакокрасочную. Отличием заявленного технического решения также является заявленное соотношение компонентов.
Указанные отличия позволяют получить высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм. а также получить сухую защитную пленку, что исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, провоцирующих возникновение коррозионных очагов. За счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита предлагаемым составом возможно проводить консервацию влажной металлической поверхности в процессе эксплуатации авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.
Кроме того, авторами изобретения установлено, что используемая в качестве пленкообразователя смола нефтеполимерная лакокрасочная в заявленной концентрации полностью подавляет рост плесневых грибов и бактерий, то есть дополнительно является и биоцидной присадкой.
Авторами также установлено, что оптимальное соотношение компонентов твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного составляет 9:1. Как оказалось, соотношение компонентов в сплаве 9,0:0,5 не улучшает показатель «липкость» пленки, а при соотношении 9,0:2,0 сплав теряет способность диспергирования в ксилоле.
Состав и назначение компонентов, образующих заявляемое вещество.
Алкилбензолсульфонат кальция используют в качестве маслорастворимого ингибитора коррозии донорного действия, например С-150 (ТУ38.101685-84) или КНД (ТУ38.1011283-89, изм. 1, 2).
Высшие алифатические амины фр. C17-C20 используют в качестве ингибитора коррозии акцепторного действия, например рофамин (по паспорту поставщика) или флотамин технический (ТУ6-36-1044808-361-89, изм. 1, 2).
Для повышения эластичности пленки продукта, что особенно важно в условиях сильных вибрационных нагрузок и большого перепада температур, заявленный состав содержит термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера О1, изм.2, 3, 4), который представляет собой продукт сополимеризации бутадиена со стиролом в растворе в присутствии литийорганического катализатора.
Сплав твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют как загущающий компонент и как компонент, обеспечивающий получение более сухой пленки с высоким уровнем защитных свойств, при меньшей ее толщине, что позволяет снизить расход состава на 1 м2 покрываемой поверхности и делает его экономически выгодным при применении.
Для приготовления сплава твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют церезин М75 или церезин М80 по ГОСТ 2488-79, изм. 1, 2 и термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера O1 изм.2, 3, 4).
Сплав изготавливается следующим образом: расчетное количество церезина загружают в аппарат и расплавляют при перемешивании до 80°С. В расплавленный церезин добавляют часть термоэластопласта бутадиенстирольного (в соотношении 9 частей церезина и 1 часть термоэластопласта бутадиенстирольного). Смесь постепенно нагревают при постоянном перемешивании до 210°С и выдерживают при этой температуре 0,5 часа.
В качестве пленкообразователя наиболее подходящим является смола нефтеполимерная лакокрасочная (ТУ 38.10916-79, изм. 1-19), которая способствует образованию не только прочной пленки продукта, но и обладает высокими биоцидными свойствами. Смола нефтеполимерная лакокрасочная представляет собой продукт полимеризации стирола и ненасыщенных соединений фракций C8-C9 пиролизных смол.
Используемый в композиции алкилфенол фр. С8-С12 (ТУ 38.601-07-40-98) или нонилфенол (ТУ 38.602-09-20-91) с одной стороны выполняют функцию пластификаторов, что обуславливает формирование более однородной и эластичной пленки, с другой стороны в заявленной композиции они способствуют более быстрому схватыванию пленки продукта, то есть является «сиккативом» по отношению к смоле нефтеполимерной лакокрасчной.
В составе для лучшего диспергирования всех заявленных компонентов используются два органических растворителя ксилол (ГОСТ 9410-78) и нефрас С4 155/200 (ГОСТ 3134-78, изм. 1-4).
Изготовление заявленного защитного материала осуществляется по нижеследующей технологии:
- приготовление сплава церезина с термопластом бутадиенстирольным в соотношении 9:1 в отдельном аппарате;
- термомеханическое диспергирование смолы нефтеполимерной лакокрасочной в ксилоле при температуре 80-90°С в течение 1-2 часов;
- постепенное добавление при этой температуре сплава и продолжение термомеханического диспергирования в течение1-2 часов до получения однородной массы;
- затем поочередно загружают высшие алифатические амины фр. С17-С20 (например, рофамин), алкилбензолсульфонат кальция (например, КНД) и продолжают термомеханическое диспергирование при температуре 80-90°С в течение 2-3 часов до окончания вспенивания, далее добавляют алкилфенол фр. C8-C12 (или нонилфенол) и при этой температуре продолжают перемешивание в течение 0,5 часа;
- далее подъем температуры до 110-115°С и продолжение термомеханического диспергирования в течение 1-1,5 часа;
- снижение температуры смеси до 80-90°С, добавление половины расчетного количества нефраса и расчетное количество термоэластопласта бутадиенстирольного. При этой температуре смесь перемешивают до полного растворения термоэластопласта бутадиенстирольного;
- охлаждение смеси до 50-60°С, разбавление и подача в реакционную смесь порциями оставшегося нефраса до получения требуемой вязкости;
- охлаждение продукта до 30-40°С и гомогенизация путем 1-кратной циркуляции через шестеренчатый насос;
- фильтрация продукта через металлическую сетку со стороной ячейки 200 мкм.
По описанной технологии были приготовлены следующие образцы защитных смазочных материалов (таблица 1).
У изготовленных образцов оценивали защитные свойства в камере соляного тумана (ГОСТ 9.054-75, метод 3), защитные свойства при постоянном погружении в морскую воду (ГОСТ 9.054-75, метод 4), грибостойкость (ГОСТ 9.052, метод 4), способность вытеснять воду с поверхности металла, продолжительность высыхания «от пыли» через 4 часа по сравнению с аналогом (таблица 2).
Способность вытеснять воду с поверхности металла - этот показатель характеризует способность защитного смазочного материала вытеснять воду с металлической поверхности. Определение проводят путем измерения диаметра (мм) стального диска, освобожденного от налитой на него воды каплей продукта. При этом фиксируют: d1 - максимальный диаметр части стального отшлифованного диска, освобожденный от дистиллированной воды каплей продукта; d2 - диаметр обезвоженного участка спустя 5 мин после вытеснения продукта; d3 - диаметр участка, не смачиваемого водой после удаления продукта (смывание струей воды) - «эффект последействия» (Богданова Т.И., Шехтер Ю.Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии. М.: Химия, 1984, с.95).
Определения продолжительности высыхания «от пыли» проводят следующим образом: на зачищенную и обезжиренную металлическую пластинку методом окунания наносят предлагаемый защитный состав, с помощью крючка подвешивают вертикально и выдерживают на воздухе при температуре 18-23°С.Через 4 часа пластинку устанавливают горизонтально и на поверхность бросают кусочек ваты массой 0.1 г с высоты 10 см. Вата должна удаляться с поверхности при сдувании. (Оценка результатов: выдерживает или не выдерживает).
Из данных этой таблицы следует, что поставленная задача настоящего изобретения выполнена. Заявляемый состав имеет высокий уровень защитных свойств по отношении к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах (в камере соляного тумана и при постоянном погружении в электролит) при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, обладает биоцидными свойствами в присутствии плесневых грибов и бактерий, эффективно вытесняет воду, а также за счет получения сухой защитной пленки исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, которые провоцируют возникновение коррозионных очагов.
Составы предлагаемого изобретения | ||||||||||||
Наименование компонентов | Содержание компонентов, мас.% | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
Алкилбензолсульфонат кальция | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 |
Рофамин | 4,0 | 6,0 | 8,0 | - | - | - | 4.0 | 6,0 | 8,0 | - | - | - |
Флотамин | - | - | - | 4,0 | 6,0 | 8,0 | - | - | - | 4,0 | 6,0 | 8,0 |
Сплав церезина и термопласта бутадиенстирольного | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
Нонилфенол | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | - | - | - | - | - | - |
Алкилфенол фр.С8-С]2 | - | - | - | - | - | - | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 |
Смола нефтеполимерная лакокрасочная | 28,0 | 30,0 | 32,0 | 28,0 | 30,0 | 32,0 | 28,0 | 30,0 | 32,0 | 28,0 | 30,0 | 32,0 |
Термопласт бутадиенстирольный | 1,5 | 1,7 | 2,0 | 1,5 | 1,7 | 2,0 | 1,5 | 1,7 | 2,0 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
Ксилол | 22,0 | 26,0 | 30,0 | 22,0 | 26,0 | 30,0 | 22,0 | 26,0 | 30,0 | 22,0 | 26,0 | 30,0 |
Нефрас | до 100 |
Свойства приготовленных образцов | Аналог (Толщина пленки 100 мкм) | Значение показателей для композиций по примерам при толщине защитной пленки 50 мкм | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
1. Защитные свойства в камере соляного тумана, время до начала коррозии, час, (ГОСТ 9.054, метод 3): - ст.(марки 10) -Al(АК-6) - Cu (М-1) |
|||||||||||||
750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | 750 | |
1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | |
200 | 210 | 200 | 220 | 210 | 200 | 220 | 210 | 200 | 210 | 220 | 210 | 200 | |
2. Защитные свойства при постоянном погружении в электролит, время до начала коррозии, час (ГОСТ 9.054, метод 4): - ст. (марки 10) - Al (АК-6) - Cu (М-1) |
|||||||||||||
700 | 730 | 720 | 730 | 700 | 720 | 710 | 700 | 710 | 710 | 700 | 720 | 700 | |
1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1150 | 1200 | |
200 | 210 | 220 | 210 | 200 | 200 | 220 | 200 | 200 | 200 | 210 | 200 | 210 | |
3. Биоцидные свойства. Стойкость к плесневым грибам (ГОСТ 9.052, метод 4) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
4. Диаметр вытесненной воды с поверхности металла, мм, d1/d2/d3 | 40/50/50 | 70/70/70 | 70/75/75 | 70/75/75 | 75/80/80 | 75/80/80 | 70/80/80 | 70/75/75 | 73/78/78 | 71/74/74 | 73/78/78 | 70/76/76 | 76/80/80 |
5. Определения продолжительности высыхания «от пыли» через 4 часа. | не выдерж. | выдерживает |
Защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:
Алкилбензолсульфонат кальция | 6,0-10,0 |
Высшие алифатические амины фр. C17-C20 | 4,0-8,0 |
Сплав твердого нефтяного углеводорода церезина | |
и термоэластопласта бутадиенстирольного | |
в соотношении 9:1 | 3,0-4,0 |
Алкилфенол C8-C12 | 2,5-4,5 |
Смола нефтеполимерная лакокрасочная | 28,0-32,0 |
Термопласт бутадиенстирольный | 1,5-2,0 |
Ксилол | 22,0-30,0 |
Нефрас | до 100 |