Способ получения серосодержащих присадок к смазочным маслам
Владельцы патента RU 2484126:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)
Настоящее изобретение относится к способам получения серосодержащих присадок к смазочным маслам, характеризующимся взаимодействием расплава серы с метакриловой кислотой в мольном соотношении 3:1 при температуре 208-212°С и атмосферном давлении 1 атм (варианты). Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение способа получения противоизносных и противозадирных присадок и снижение токсичности. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, конкретно к присадкам, улучшающим смазочные свойства нефтяных и синтетических масел и смазочных материалов на основе этих масел.
Известен способ получения композиции противоизносных и противозадирных присадок, содержащих серосодержащие присадки и смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан} карбоксилатов формулы (1) в количестве 0,06-0,14 мас.%. Серосодержащие присадки выбраны из ряда сульфидированных α-олефинов фракции C18-C26, осерненных тетрамеров пропилена (присадка ОТП), ДФ-11. RU №2418042, С10М 135/00, С10М 125/02, C10N 30/06, 10.05.2011.
К недостаткам известного способа относятся сложность технологии и большая себестоимость полученных присадок.
Известен способ получения серосодержащих органических соединений, которые могут быть использованы при изготовлении присадок к смазочным маслам. Серосодержащие соединения получают взаимодействием норборнена, эндо- или экзодициклопентадиена с элементарной серой в присутствии 0,5-2,0% от массы указанных соединений катализатора - N(диметиламинометилен)-бензотриазола и процесс проводят при 125-130°С. Изобретение позволяет повысить выход целевого продукта до 85-89,9%. RU №2177477, C07D 341/00, С10М 135/34, 27.12.2001.
К недостаткам известного способа относится специфичность и большая себестоимость реагентов и катализатора.
Известен способ получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты путем этерификации смеси, содержащей амид метакриловой кислоты, воду, серную кислоту и, по меньшей мере, один алканол, которые могут применятся в качестве присадок к маслам для бурения. RU 2009125685, С07С 67/10, 31.08.2007.
К недостаткам известного способа относится сложность технологии и большая себестоимость.
Известен способ получения присадок к смазочным маслам путем взаимодействия эфиров метакриловой кислоты с серой при температуре 160-180°С (Вестник Чувашского университета, 2009, №2, с.48-51).
К недостаткам известного способа относится двухстадийный синтез: на первой стадии синтезируют эфиры метакриловой кислоты путем ее взаимодействия с октиловым спиртом (реакция (1)) и этаноламином (реакция (2)) при нормальном давлении в присутствии катализаторов и стабилизатора, предотвращающего полимеризацию получаемых соединений; на второй стадии осуществляют взаимодействие полученных эфиров с серой в соотношении 1:5 при 160-180°С до тех пор, пока прореагирует вся сера. Полученные таким образом тритионы имеют меньшую растворимость в индустриальных маслах и более высокую себестоимость за счет применения в способе октилового спирта и этаноламина и большего количества серы.
Известен способ получения присадок к смазочным маслам на основе цимола и серы, заключающийся в нагревании ароматического углеводорода (цимол) при температуре 180-200°С в присутствии катализатора хинолина в количестве 0,0085 моль на моль цимола и 1,5 моля серы. "Присадки к маслам" под редакцией С.Э.Крейна и др. изд. "Химия" М., 1968, с.150.
К недостаткам известного способа относятся ограниченная растворимость полученного тритиона в нефтяном масле и недостаточные смазочные свойства известен способ получения присадок к смазочным маслам путем взаимодействия олефиновых соединений с серой и сероводородом при температуре 100-200°С и повышенном давлении, патент США 4119550 А, 10.10.1978.
К недостаткам известного способа относится сложность технологического процесса, требующего применения повышенного давления и применения опасного токсичного исходного вещества - сероводорода, из-за которого образуются меркаптаны, придающие получаемой серосодержащей присадке сильный запах, из-за чего возникает необходимость в дополнительной очистке полученной присадки для придания последней требуемых органолептических свойств.
Задача предлагаемого изобретения - разработка упрощенного способа получения серосодержащих присадок к смазочным маслам, а также расширение ассортимента присадок данного назначения.
Техническим результатом является упрощение способа получения серосодержащих присадок и снижение токсичности.
Поставленная задача решается двумя вариантами способа.
По первому варианту способ получения серосодержащих присадок к смазочным маслам характеризуется взаимодействием расплава серы с метакриловой кислотой в мольном соотношении 3:1 при температуре 208-212°С и атмосферном давлении.
По второму варианту способ получения серосодержащих присадок к смазочным маслам характеризуется взаимодействием расплава серы с метакриловой кислотой в мольном соотношении 3:1 при температуре 208-212°С и атмосферном давлении в присутствии серной кислоты в количестве 10 масс.% от количества метакриловой кислоты.
Сущность изобретения заключается в следующем способе получения серосодержащих противоизносных и противозадирных присадок к смазочным маслам. Путем постепенного добавления метакриловой кислоты в расплав серы получают 4-алкил замещенный тритион. Добавление в реакционную массу серной кислоты в количестве 10% от количества метакриловой кислоты приводит к получению 4-ацилзамещенного тритиона. Мольное соотношение метакриловой кислоты и серы 1:3, температура синтеза 208-212°С и давлении 1 атм. Реакции осуществлялись в течение 2 часов без растворителя.
Для получения серосодержащих противоизносных и противозадирных присадок использовали следующие вещества: метакриловая кислота (ТУ 6-02-59-89); серная кислота улучшенная (ГОСТ 2184-77); сера молотая (ГОСТ 127.5-93).
Пример 1. Получение противоизносной и противозадирной присадки - 4-метилтритиона (Формула 1).
Для получения 4-метилтритиона в реактор загружали 4 г мелко растертой серы, нагревали до 208°С, затем по каплям прибавляли 3 г метакриловой кислоты. Спустя 2 часа смесь охлаждали до комнатной температуры и вливали, тщательно перемешивая, 10 мл дихлорметана и отфильтровывали. В фильтрат для осаждения тритиона добавляли 10 мл этанола и давали отстояться. Остаток вновь отфильтровывали и промывали бензолом. Выход полученного продукта - 4-метилтритиона составляет 70 масс.%. (Присадка 1)
Формула (1)
Пример 2. Получение серосодержашей противоизносной и противозадирной присадки - тритион-4-карбоновой кислоты (Формула 2).
Для получения тритион-4-карбоновой кислоты в реактор загружали 4 г мелко растертой серы, нагревали до 212°С, затем по каплям прибавляли 3 г метакриловой кислоты, после чего по каплям прибавляли 0,3 г серной кислоты. Спустя 2 часа смесь охлаждали до комнатной температуры и вливали, тщательно перемешивая, 10 мл дихлорметана и отфильтровывали. В фильтрат для осаждения тритиона добавляли 10 мл этанола и давали отстояться. Остаток вновь отфильтровывали и промывали бензолом. Выход полученного продукта - тритион-4-карбоновой кислоты составляет 78 масс %. (Присадка 2)
Формула (2)
Результаты испытания полученных присадок приведены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Количество присадки, % масс. | Смазывающие свойства на ЧШМ | ||
| Критическая нагрузка (Рк), кН | Нагрузка сваривания (Рс), кН | ||
| Исходное смазочное масло | отсутствует | 0,39 | 1,10 |
| Исходное смазочное масло + присадка 1 | 0,5 | 0,59 | 3,20 |
| Исходное смазочное масло + присадка 2 | 0,5 | 0,50 | 2,90 |
Из таблицы следует, что полученные по упрощенной технологии присадки обладают хорошими смазывающими свойствами и расширяют ассортимент присадок данного назначения. Условия определения смазывающих свойств осуществляли по ГОСТ 9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине».
1. Способ получения серосодержащих присадок к смазочным маслам, характеризующийся взаимодействием расплава серы с метакриловой кислотой в мольном соотношении 3:1 при температуре 208-212°С и атмосферном давлении 1 атм.
2. Способ получения серосодержащих присадок к смазочным маслам, характеризующийся взаимодействием расплава серы с метакриловой кислотой в мольном соотношении 3:1 при температуре 208-212°С и атмосферном давлении 1 атм в присутствии серной кислоты в количестве 10 мас.% от количества метакриловой кислоты.
