книги / Присадки к смазочным маслам (вопросы синтеза, исследования и применения присадок к маслам, топливам и полимерным материалам)

Печатается по постановлению. Редакционно-издательского совета Академии наук Азербайджанской ССР

Редакционная коллегия:

А. М. КУЛИЕВ (ответственный редактор), И. И. НАМАЗОВ, И. М. ОРУДЖЕВА, Ф. Г. СУЛЕЙМАНОВА, А. М. ЛЕВШИНА, К. И. САДЫХОВ,.

Г. А. ЗЕИНАЛОВА

2-5-3

21-67 М

А.М. КУЛИЕВ, Г. А. ЗЕЙНАЛОВА, Э. Б. КЕРИМОВА,

А.М. АГАКИШИЕВА, Ф. Г. СУЛЕЙМАНОВА, Р. М. БАБАЕВ

СИНТЕЗ ПРОТИВООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ПРИСАДКИ ИНХП-21

Одним из важных свойств, характеризующих эксплуата­ ционные свойства смазочных масел, является их стабиль­ ность против окисления. Улучшение стабильности смазочных масел достигается добавлением к ним фосфорсодержащих органических соединений.

t Большинство фосфорсодержащих соединений, применя­ емых в качестве противоокислительных присадок, получается при взаимодействии пятисернистого фосфора или треххло­ ристого фосфора с алкилфенолами, тиофенолами, аминами, спиртами и с другими соединениями, содержащими актив­ ный водород. К такому типу соединений относятся противоокислительные присадки ДФ-11, бНИИНП-354, ЛАНИ—317 и ряд других.

Нами была получена эффективная противоокислительная присадка, содержащая в своем составе фосфор, серу и азот, путем конденсации алкилфенола с формальдегидом и аммиа­ ком с последующей обработкой продуктов конденсации пя­ тисернистым фосфором и гидратом окиси бария (присадка ИНХП-21).

Как известно, фенол энергично взаимодействует с фор­ мальдегидом в присутствии катализаторов (кислот и щело­ чей), при этом направление реакции в значительной степени зависит от характера катализатора [1, 2, 3, 4, 5]. При кон­ денсации фенола с формальдегидом в присутствии водного раствора аммиака механизм реакции еще более осложняется тем, чтр аммиак может не только служить катализатором конденсации, но и участвовать в реакции.

3

Предполагается, что в этом случае реакция протекает по следующей схеме:

В общем виде уравнение реакции можно изобразить так:

На основании литературных данных нами была проведена конденсация алкилфенолов с формальдегидом в присутствии аммиака. Бутилфенол, формальдегид и водный раствор ам­ миака в молярном соотношении загружали в колбу, снаб­ женную обратным холодильником и мешалкой. Смесь нагре­ вали до 90°С в течение 30 — 40 мин. Продукт конденсации алкилфенола с фомальдегидом и аммиаком после отделения от нижнего водного слоя промывался водой до нейтральной реакции и подвергался вакуумной перегонке для отгона не вошедшего в реакцию алкилфенола. При конденсации алкил­ фенолов с формальдегидом и аммиаком наряду с продукта­ ми, содержащими азот, получается и продукт конденсации алкилфенола с формальдегидом.

Для отделения от побочных продуктов синтеза азотсо­ держащего продукта, последний, после вакуумной перегонки, растворяли в эфире и через реакционную смесь пропус­ кали газообразный хлористый водород. При этом полу­ чалась солянокислая соль аминосоединения, которая вы­ падала из раствора в виде осадка. Осадок отфильтировы-

4

вали и в растворе бензола разлагали щелочью. Полученный продукт промывали водой до нейтральной реакции. После отгонки растворителя и просушивания полученный продукт анализировали. Анализ продуктов конденсации алкилфенолов с формальдегидом и аммиаком приводится в табл. 1.

или вторичной формы в продуктах конденсации бутилфенола с формальдегидом и аммиаком было изучено снятием ин­ фракрасных спектров поглощения на ИКС-14 и UR-10.

Для продукта конденсации бутилфенола с формальдеги­ дом и аммиаком спектральным методом было установлено наличие вторичных аминогрупп.

В дальнейшем для получения фосфор-, сера- и азот­ содержащих соединений продукт конденсации бутилфенола с формальдегидом и аммиаком подвергался обработке пяти­ сернистым фосфором. Реакция взаимодействия продукта конденсации с пятисернистым фосфором проводилась при температуре 130—135°С в течение 3 ч. Пятисернистый фос­ фор был взят в количестве 40% на продукт конденсации (согласно уравнению реакции).

Продукт конденсации, обработанный пятисернистый фос­ фором, растворялся в бензоле, отфильтровывался от избытка пятисернистого фосфора и анализировался.

Результаты анализа приведены ниже.

Молекулярный вес —895; содержание в %: азота — 2,75; фосфора—7,40; серы—18,0; углерода—60,78; водорода — 8,4.

Было выяснено, что синтезированные азот-, фосфор-, серасодержащие соединения в маслах растворяются плохо.

5

По-видимому, это связано с тем, что используемые для синтеза алкилфенолы имеют короткие боковые цепи.

Для получения растворимых в маслах соединений вместо бутилфенола был использован алкилфеиол, вырабатываемый химической промышленностью. В реакционную емкость за­ гружался алкилфеиол, 37—40%-ный водный раствор фор­ мальдегида, а также 20—25%-ный водный раствор аммиака. Смесь алкилфенола, формалина и аммиака бралась в соот­ ношении соответственно: алкилфенола—100; формалина—30; водного раствора аммиака—30.

Вреакционной емкости при механическом перемешивании

итемпературе 92—9б°С данная смесь подвергалась конден­ сации' до достижения: коэффициента рефракции при 20°С, равного 1,5140—1,5160. Продукт конденсации после отстоя отделялся от водного слоя и подвергался сушке под ваку­ умом. Затем он обрабатывался пятисернистым фосфором (2096) при температуре. 90 —130°С в растворе масла разбавителя веретенного-2 (30—50% на продукт конденсации).

Полученный фосфор-, сера- и азотсодержащий продукт конденсации омыляется гидратом окиси бария (25—35%) при температуре ПО—130°С. После омыления реакционная мас­ са подвергается центрифугированию или фильтрации с целью отделения механических примесей.

Готовая присадка- ИНХП-21 имеет зольность, равную 15—18%, содержит: фосфора—2,2—3,0%; серы—3,0—3,6%; азота —2,0—3,0%.

Присадка ИНХП-21 прошла ряд испытаний как в лабо­ раторных, так и стендовых условиях.

Оценивалась термическая стабильность по методу Папок, осадок и кислотное число после окисления по методу ВТИ, а также коррозионная агрессивность по ужесточенному ме­ тоду с катализатором—нафтенатом меди.

В табл*. 2 приводятся результаты оценки этой присад­ ки причем для сравнения даются также аналогичные пока­ затели оптимальных концентраций известных зарубежных и отечественных антиокислительных присадок (Сантолюб-493, ДФ-11, ЛАНИ-317).

Из этой таблицы видно, что масло Д-11 в смеси с 1% присадки ИНХП-21 обладает высокими антикоррозийными свойствами, а также более стабильна против окисления

втонком слое при оценке по методу Папок.

Всвязи с тем, что обычно антиокислительные присадки применяются в композиции с моющими, было оценено влия­

Эта оценка была необходима также потому, что в про­ цессе многочисленных моторных испытаний новых компози­ ций выявилась термическая нестойкость таких отечественных и зарубежных антиокислителей, как ДФ-11, Сантолюб-493. Разлагаясь при повышенных температурах, эти антиокисли­ тели давали кислую реакцию и вызывали коррозию деталей из спецсплавов.

Испытания проводились с 10% сульфонатной присадки СБ-3 на масле Д-11. Щелочность образца оценивалась ме­ тодом потенциометрического титрования при обычной тем­ пературе, затем при 150, 200, 250 и 300°С.

В табл. 3 приведены результаты этих испытаний. По данным этой таблицы видно, что присадка ИНХП-21 по термической стойкости превосходит все известные антиокис­ лители, которые уже при температуре >200°С разлагаются и дают кислую реакцию.

Результаты проведенных испытаний показали, что при­ менение присадки ИНХП-21 позволяет получить композиции присадок для масел группы Б, В и Г, равноценные по мо­ торным качествам эталонным образцам при существенном снижении концентрации основных компонентов в них по сравнению с ранее принятыми композициями.

7

А.М. КУЛИЕВ, Г. А. ЗЕЙНАЛОВА, С. И. МЕХРАЛИЕВА,

А.Е. МУШАИЛОВ, Ф. Г. СУЛЕЙМАНОВА. И. И. ЭЛЬОВИЧ

СИНТЕЗ ПРОТИВОИЗНОСНОЙ ПРИСАДКИ

инхп-зо

Для нормальной работы механизмов, особенно при боль­ ших нагрузках на трущиеся детали, необходимо, чтобы масло обладало высокой маслянистостью и способностью образовывать на металле прочную масляную пленку, пред­ отвращая, таким образом, износ и заедание трущихся поверхностей.

Маслянистость и способность масла создавать прочную масляную пленку с целью повышения его антизадирных и антиизносных свойств может быть достигнута при помощи присадок.

Многие органические вещества, содержащие серу, хлор, фосфор или кислород, добавленные к маслам, резко увели­ чивают смазывающие свойства масел, т. е. облегчают соз­ дание масляного слоя на поверхности металла, увеличивают прочность масляной пленки, что в конечном счете улучшает работоспособность трущихся деталей.

Нами были получены соединения, содержащие серу и хлор путем обработки стирола хлоридами серы. Известно, что при действии на непредельные углеводороды хлоридовсеры получаются сера- и хлорсодержащие соединения.

При действии на стирол двухлористой серы, к группе —СН=СН2 присоединяются хлор и сера и образуется сое­ динение, имеющее следующую формулу:

СН=СН2

| | + SCI, —► \ /

9

Полученные хлор- и серасодержащие соединения впер­ вые были использованы нами в 'качестве противоизносной

присадки.

Реакция взаимодействия с хлоридами серы осуществля­ лась в реакционной мешалке, снабженной перемешивающим устройством и термометром. Проводилась она при темпера­ туре 40=С. Двухлористая сера (30—35%) подавалась при этой температуре в течение 2 я.

После подачи всего количества двухлористой £еры смесь при той же температуре дополнительно перемешивалась 30—40 мин. Затем продукт реакции подвергался нейтрали­ зации гидратом окиси бария при температуре 110 — 120°С. Гидрата окиси бария было взято 3—5% на осерненный про­ дукт.

Полученное соединение было испытано нами в качестве антиизносной и антизадирной присадки для моторных и трансмиссионных масел. Полученная присадка названа нами ИНХП-30.

Присадка ИНХП-30 содержит серы 10—12%; хлора—20— 22%; молекулярный вес ее равен 310—320.

Эта присадка была испытана в лабораторных условиях как в чистом виде, так и в различных композициях с дру­ гими присадками. Во всех случаях добавление 1—3% при­ садки ИНХП-30 к маслам эффективно улучшает противоизносные свойства моторных масел, а также противозадирные и противоизносные свойства трансмиссионных масел. Добав­ ление ее к моторным маслам в составе композиций приса­ док снижает износы основных деталей двигателей.

Так, например, при стендовых испытаниях двигателя ЯАЗ-204 в течение 14Э я композиция присадок, содержащая в качестве антиизносного компонента ИНХП-30, обеспечила меньший износ деталей, чем та же композиция с присадкой Л3-23к.

М