Способ получения смазочных масел

О П И С А Н И Е 365899ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова соеетоиик Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ Зависимый от патентаМ. Кл. С 10 пт 5/18 С 10 тп 3/24Заявлено 10,.1971 ( 1621569/23-4) Приоритет 18.11.1970,Р 2007245, 1, ФРГ Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Мииистрое СССРУДК 621.892,28(088.8) Опубликовано 08,.1973. Бюллетень6Дата опубликования описания 9,111,1973 Авторы изобретения Иностр а нцы Дитрих Эрдманн, Истван Намений, Бруно Хампель и Вернер Херберт(Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма Мерк Патент ГмбхЗаявитель СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНЪХ МАСЕЛ Известен способ получения смазочных масел на основе перфторполиэфиров. Масла на основе перфторополиэфиров имеют высокую стойкость к высоким нагрузкам, в частности, они стойки к действию многих химических реагентов. Однако если эти масла соприкасаются с очень агрессивными веществами, например с трехфтористым бором, тиотетрафторидом или гексафторидом урана, они обнаруживают явления разложения, которые отрицательно влияют на их смазывающую способность.Для повышения химической стабильности перфторполиэфиры обрабатывают гексафтори. дом урана с последующим выделением целевого продукта известным способом.Обработку гексафторидом урана проводят при температуре от 0 до 100 С (предпочтительно в области между комнатной температурой и температурой около 85 С)В качестве исходных материалов для изготовления химически стойких смазочных масел используются торговые масла на основе перфторполиэфиров. Особенно пригодными исходными продуктами для получения смазочных масел оказались полимеры окисей перфторалкилена, алкиленовые группы которых содержат 1 - 4 атома углерода. Предпочтительными исходными маслами являются полимеры окисей перфторэтилена и перфторпропилена смол. весом от 1000 до 4000, которые имеюттемпературу кипения от 70 до 300 С при дав 5 лениях между 0,1 до 0,5 млт рт, ст. и имеютпри 20 С кинем атическую вязкость между20 и 300 сст. В качестве исходных масел могут применяться также смеси названных перфторполиэфиров.10 Для обработки 1 вес. ч. масла на основеперфторполиэфира применяют преимущественно от 0,01 до 10 вес. ч. гексафторида урана.Обработанное таким образом смазочное15 масло оказывается стойким против очень агрессивных соединений фтора.Если предъявляются узко ограниченные требования к конечному продукту, например, относительно давления пара, вязкости и т. д.,20 обработанное масло может дополнительно разделяться обычным образом, например дистилляцией, на более узкие фракции,Общим вариантом осуществления способаявляется такой вариант, когда гексафторид25 урана пропускают через наполненный перфторполиэфиром сосуд, При специальном варианте газообразный гексафторид урана приего собственном давлении впускают в масло5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 через расположенное ниже поверхности перфторполиэфира отверстие. Целесообразно, чтобы впускное отверстие находилось в расположенном как можно ниже месте реакционного сосуда для лучшего распределения газа впускное отверстие выполнено в виде ситчатой пластины или фритты, Реакционная смесь во время пропускания газа может дополнительно перемешиваться.При другом специальном варианте осуществления этого способа газообразный гексафторид урана всасывается маслом на основе перфторполиэфира. Применяемое при этом пониженное давление зависит от температуры гексафторида урана и от высоты слоя масла над отверстием для впуска газа, В соответствии с этими переменными давление может изменяться между 1 и 700 ял рт. ст например, работают при комнатной температуре и при высоте наполнения масла около 30 сл и давлении 25 ям рт. ст. Благодаря дополнительному пер емешиванию создается более интенсивный контакт между перфторполиэфиром и гексафторидом урана,Другим общим вариантом является обработка масел на основе перфторполиэфира гексафторидом урана противоточным методом. Для этого, например, масло на основе перфторполиэфира пропускают сверху через насадочную колонну, снизу пропускают гексафторид урана. В зависимости от вида и размера насадки можно регулировать скорость пропускания и величину соприкасающейся с гексафторидом урана поверхности масла. При специальном варианте осуществления этого способа применяют тонкопленочный реактор, в котором текущее вниз масло вращающимся очистителем распределяется равномерной тонкой пленкой по поверхности реакционного сосуда. При этих способах с работой по противоточному принципу гексафторид урана может также или нагнетаться в реакционный сосудили засасываться, При работающей по противоточному способу аппаратуре выгодно, чтобы один или несколько компонентов, участвующих в реакции, могли циркулировать; это обеспечивает наиболее экономичное использование гексафторида урана,Если масло на основе перфторполиэфира обрабатывают газообразным гексафторидом урана, продолжительность обработки зависит от введенного количества и от качества масла на основе перфторполиэфира и составляет, например, при,использовании 1000 г перфторполиэфира торгового качества от 15 чан до 8 час. При этом расход гексафторида урана составляет обычно 30 - 300 г/час, преимущественно от 50 до 150 г/час.Оказалось выгодным во время обработки перфторполиэфира гексафторидом урана предотвращать доступ воздуха и особенно влаги (влага вызывает гидролиз гексафторида урана, выделяется фтористый водород, который оказывает сильное корродирующее действие на применяемую аппаратуру) При обработке масла на основе перфторполиэфира газообразным гексафторидом урана можно подавать последний разбавленным, например, в смеси с сухим инертным газом, таким как азот, аргон или гелий, В таких смесях доля гексафторида урана составляет обычно 1 - 95 цо, преимущественно 5 - 607 о.Если масло на основе перфторполиэфира обрабатывается при повышенной температуре, обогрев может быть осуществлен различными способами. При пропускании гексафторида урана через масло наиболее целесообразно нагревать реакционный сосуд и при хорошем перемешнвании передавать тепло маслу Разумеется, предварительно нагретый гексафторид урана может также вводиться в холодное масло или засасываться маслом. При работе по противоточному принципу колонна может нагреваться, например, нагревательной рубашкой; но можно с таким же успехом подавать предварительно нагретое до температуры реакции масло или направлять в противоположном направлении предварительно нагретый гексафторид урана. Возможность нагревания одного или обоих компонентов, участвующих в реакции, перед подачей в реакционное пространство используют преимущественно в том случае, если компонент или компоненты реакции циркулируют. При другом общем варианте осуществления способа изобретения масло на основе перфторполиэфира реагирует в закрытом реакционном сосуде с гексафторидом урана, Самым простым способом осуществления этого варианта является тот, при котором в наполненный перфторполиэфиром реакционный сосуд вводят тонко раздрооленный твердый гексафторид урана, закрывают сосуд и перемешивают или встряхивают его до тех пор, пока не достигается желаемая степень превращения. При этом целесообразно применять гермет ческие реакционные сосуды, в которых можно работать при повышенной температуре, например, выше температуры сублимации гексафторида урана (50 С). Особенно выгодно применение автоклава для встряхивания из коррозионностойкого материала При этом весовое отношение масла на основе перфторполиэфира к гексафториду урана может изменяться в широких пределах; оно зависит в основном от качества введенного перфторполиэфира и составляет обычно от 100: 1 до 1:1. Продолжительность обработки составляет от 15 чин до 24 час, преимущественно от 1 до 5 час, При повышенной температуре обычно достаточно более короткое время обргботки, чтобы получить масло, которое после отделения осажденных при этом и/или превращенных в летучие продукты компонентов, а также имеющегося в данном случае избыточного гексафторида урана, удовлетворяет требованиям при применении для смазки быстроходных частей машин, в которых оно подвержено действию гексафторида урана.55 60 65 При обработке масел на основе перфторполиэфира гексафторидом урана обычно осаждается окрашенный в светлый цвет мелкокристаллический,или аморфный продукт; если обработка происходит при повышенной темпер атуре, подобный матери ал осаждается лишь после охлаждения. Отделение происходит обычным образом, например фильтрованием, причем последнее может производиться при давлении или отсасыванием конечного продукта. Целесообразным оказалось применение фильтров из неорганического материала, например, фильтров из стекловолокна или фильтрующих слоев из других инертных материалов, например, двуокиси кремния или окисей алюминия.Фильтрующий материал должен хорошо очищаться и быть абсолютно сухим. Отделение может производиться также перегонкой, причем одновременно может происходить разделение дистиллята на различные фракции, свойства которых изменяются в более узких пределах; такая перегонка обычно производится при пониженном давлении, преимущественно при давлении ниже 1 мм рт. ст.Удаление имеющегося избыточного гексафторида урана производится стандартными методами, например, пропусканием инертного газа, такого как азот или аргон, и/или нагреванием, и/или дегазацией при пониженном давлении. Если избыточный гексафторид урана удаляют пропусканием инертного газа, конечный продукт в случае необходимости может затем подвергаться дегазации нагреванием и/или применением пониженного давления. Если вместе с твердыми продуктами образуются летучие продукты, последние при работе с газообразным гексафторидом урана обычно частично удаляются с гексафторидом урана. Оставшиеся летучие продукты реакции удаляются при отдувке избыточного гексафторида урана, а также при заключительной дегазации и/или перегонке конечного продукта.Стойкие против агрессивных веществ смазочные масла, полученные по предлагаемому способу, имеют мол. вес от 1000 до 4000, преимущественно от 1800 до 2600, плотность их от 1,7 до 2,1 г/смз, преимущественно от 1,8 до 2,0 г/с.яз, вязкость составляет 20 - 300 сст, преимущественно 30 - 100 сст при 20 С, давление паров масла составляет 10 - ф - 10 -мм, рт. ст, при 20 С.Полученные смазочные масла при применении их в подшипниках быстроходных машин даже после продолжительного срока службы в присутствии гексафторида урана не обнаруживают никаких нежелательных изменений.Пример 1. Через 200 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена, мол. вес которого от 1000 до 4000, температура кипения 190 - 290 С при 0,3 - 0,4 мм рт. ст. и вязкость около 250 сст при 20 С, загруженного в ко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 лонку длиной 30 см (диаметр 5,0 см) с впускным отверстием для газов в основании, пропускают гексафторид урана при комнатной температуре и давлении 25 лл рт, ст. в течение 2 час при отсутствии воздуха и влаги. Затем масло фильтруют под давлением и повторяют обработку гексафторидом урана. После повторного отфильтровывания в течение 1 час через масло пропускают сухой азот и масло затем в течение 1 час подвергают дегазации при 100 С и давлении 0,3 я,я рт. ст.Пример 2. В описанной в примере 1 аппаратуре через 100 г перфторполиэфира, который состоит в основном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена, мол. вес которого 1000 - 4000, температура кипения 80 - 210 С при давлении 0,3 - 0,4,ялг рт. ст, и с вязкостью около 35 сст при 20 С пропускают гексафторид урана при 85 С и давлении 25 мм рт. ст. при отсутствии воздуха и влаги. Затем гексафторид урана отдувают пропусканием сухого азота и масло после охлаждения фильтруют через фильтр, работающий под давлением. Эта последовательность обработки повторяется еще раз и затем масло подвергают дегазацпи при 100 С и давлении 0,3,ил рт. ст.При м е р 3. Из 481 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена с мол, весом 1000 - 4000, температурой кипения 80 в 2 С при давлении 0,3 - 0,4,ил рт. ст., с вязкостью около 35 сст при 20 С, отгоняют на колонке Вигро при 0,5 лм рт. ст. фракцию, выкипающую при 80 - 140 С, Через остаток (36 г бесцветного прозрачного масла) при комнатной температуре в течение 2 час при 25 мм рт. ст. пропускают гексафторид урана со скоростью около 130 г(час. При этом осаждаются белые хлопья, которые удаляют фильтрованием. Обработку гексафторидом урана повторяют еще два раза до прекращения образования хлопьев. Затем избыточный гексафторид урана удаляют пропусканием сухого аргона в течение получаса и масло подвергают дегазации в течение 2 час при 80 С и 0,1 мм рт, ст. Получают стойкое против агрессивных веществ смазочное масло с мол. весом 2150 - 2250, плотностью 1,90 г/ял и показателем преломления п: 1,2960, Давление пара при 20 С составляет 8 Х 10 - 6,и.и рт. ст. и вязкость при 20 С - 57,8 сст. При мер 4. Через 200 г подготовленного перегонкой (как в примере 3) масла на основе перфторполиэфпра пропускают при отсутствии влаги и воздуха в течение 2 час при 85 С гексафторид ур ана со скоростью 100 г/час. После охлаждения в масле осаждаются белые хлопья, которые удаляют отсасыванием, Обработку повторяют еще два раза при 85 С. После прекращения осаждения хлопьев избыточный гексафторид урана вытесняют пропусканием сухого азота в течение365899 Предмет из о брет ения Составитель Л, Иванова Техред Т. МироноваРедактор К. Шанаурова Корректор Н. Стельмах Заказ 430/12 Изд. Ко 11 О Тираж 551 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открьпий прп Совете Министров СССРМосква, 7 К-З 5, Раушская наб., д. 45 Типография, пр. Сапунова, 2 1 час и затем масло подвергают дегазацип при 80 С и 0,5 гмм рт. ст. Полученное масло имеет такие же свойства, как продукт, изготовленный по примеру 3,35 мл этого масла заливают в подшипник быстродействующей машины, в котором оно подвержено действию гексафторида урана; после 24 час службы при 40000 об/мин в масле не заметно никаких нежелательных изменений,П р и м е р 5, В автоклав объемом 500 мл вводят в абсолютно сухой атмосфере при температуре 5 С 500 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена с мол, весом 1000 - 4000, температурой кипения 190 - 290 С при 0,3 - 0,4 мм рт. ст, и вязкостью около 250 сст при 20 С, и 220 г гексафторида урана. Автоклав закрывают, находящийся над загрузкой воздух вытесняют сухим азотом и автоклав герметизируют. В течение 1 - 1/2 час при продолжительном встряхивании 1100 качаний в минуту) автоклав медленно нагревают до 70 С и встряхивают при этой температуре 2 час. При этом давление повышают приблизительно на 3 с(тм. Зачем охлаждают авток 1 ав при дальнейшем встряхивании, причем давление снова снижают почти до нормального, открывают сосуд и фильтруют содержимое под давлением. Фильтрат перегоняют в атмосфере азота при 0,1 мм рт. ст причем отдельно выделяют фракцию, выкипающую при 170 - 250 С. Продукт имеет плотность 1,88 г/мл и вязкость 185 сст при 20 С.П р и м е р 6. Через наполненную кольцами Рашига (диаметр 2 мм) колонну длиной 150 см и диаметром 3 см, в которую непрерывно подают гексафторид урана снизу вверх со скоростью 200 г/час, пропускают из капельной воронки со скоростью 150 мл/час масло на 5 основе перфторполиэфира, которое состоит восновном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена с мол.весом 1000 в 40, температурой кипения 80 - 210 С при 0,3 - 0,4 мм рт, ст. и вязкостью 10 при 20 С около 35 сст. При этом колоннанагревается снаружи до 50 - 55 С. Стекающее вниз через стеклянную фритту Ст 1 масло сооирают при отсутствии воздуха си влаги и е 1 це раз направляют через колонну. Затем масло 15 охлаждают, еще раз фильтруют и дегазируютпри 80 С и О,1 мм рт. ст. в течение 1 час.При испытании этого масла по способу, описанному в примере 4, оно показывает такие же свойства, как масло, полученное по примеру 4.20 1. Способ получения смазочных масел на ос 25 иове перфторполиэфиров, отличающийся тем,что, с целью повышения химической стабильности масел, перфторполиэфиры обрабатываютгсксафторидом урана с последующим выделением целевого продукта известным способом,ЗО 2. Способ по п, 1, отличающийся тем, чтообработку гексафторидом урана проводят при0 - 100 С.3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийсятем, чтов качестве перфторполиэфиров используют по 35 лимеры окисей перфторалкилена, алкиленовыегруппы которых содержат 1 - 4 атома углерода,