Способ получения присадки к смазочным материалам

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 38389 А СПУБЛ(9) ( 59/08 ТЕНИЯ ЗОБ ПИСА К ПАТЕ ых роа ше- .онГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт механики металлополимерныхсистем АН БССР (ЗО) и Дивелопмент Продактс Инк (03)(73) Институт механики металлополимернсистем АН БССР (ЯО) и Дивелопмент Пдактс Инк (03)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИСАДКИ КСМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ Изобретение относится к способам получения присадок к смазочным материалам и может быть использовано в машино- и приборостроении,Целью изобретения является улуч ние триботехнических и противокоррози ных свойств присадки.Поставленная цель достигается тем, что в способе получения присадки к смазочным материалам путем очистки сырого шерстя- ного жира, согласно изобретению сырой шерстяной жир подвергают термообработ(57) Сущность изобретения: для получения присадки к смазочным материалам сырой шерстяной жир подвергают термообработке в инертной среде при 150-200 С в течение 8-10 ч. Затем термообработанный жир смешивают с полярным органическим растворителем при 80-100 С, охлаждают смесь до температуры минус (20-30)ОС, Выпавший осадок отделяют и растворяют его в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре с последующей промывкой раствора водой. Воду отделяют, высушивают раствор силикагелем и проводят хроматографическую очистку раствора с выделением присадки. Для повышения выхода присадки термообработку проводят в присутствии жирной кислоты или смеси а жирных кислот при соотношении шерстя-, ной жир: жирная кислота или смесь кислот 3:0,2-1 мас.ч. при барботировании азота через реакционную смесь, 1 з.п.ф-лы, 2 табл. ке в инертной среде, при 150-200 С в течение 8-10 ч полученный продукт обрабатывают полярным неводным растворителем при 80-100 С до полного растворения с последующим охлаждением смеси до температуры минус 20 - минус 30 С, отделяют выпавший осадок и растворяют его в непа-лярнам органическом растворителе при комнатной температуре, промывают полученный раствор водой, отделяют воду, э раствор высушивают силикагелем и подвергают хроматографической очистке с после 1838389дующим удалением растворителя. С цельюувеличения выходй присадки термообработку шерстяного жира в инертной средеосуществляют в присутствии жирной кислоты или смеси жирных кислот, причем на 3 5мас,ч, жира берут 0,2-1,0 мас,ч. жирной кислоты или смеси кислот.Сущность изобретения заключается вследующем.Шерстяной жир получают преимущественно как побочный продукт при первичной.обработке шерсти (промыванием водой вцентрифугах). Сырой шерстяной жир, выделенный иэ промывных вод, содержит, кромевоска, свободные жирные кислоты, глицерины, белки, слизи, красящие вещества, минеральные примеси и др,Химический состав шерстяного жираочень сложен и полностью не изучен. Основные его компоненты разделяют на смесь 20сложных эфиров жирных кислот и высшихалифатических и циклических (в основномпредставители стеринов - холестерин, изо-,холестерин, оксихолестерин, метахолестерин и др.) спиртов и смесь указанных 25спиртов в чистом (неэтерифицированном)виде со свободными жирными кислотами инекоторым количеством низкомолекулярных кислот.Шерстяной жир имеет следующие физико-химические свойства:Плотность при 15 С,кг/м 932-945Температура, Сплавления 31-43, 35застывания 30-40Число омыления 77-130Йодное число 15-29Присутствие в шерстяном жире свободных низкомолекулярных и высших жирных 40кислот при длительном контакте с металлами вызывает их коррозию. Корродирующеедействие присадок на основе шерстяногожира усугубляется еще и тем, что он обладает высокой гигроскопичностью и способен 45поглощать до 3000 воды, так как, кроме водорастворимых низкомолекулярных летучихкислот, он содержит и низшие алифатическиеспирты, которые также растворяются в водеи способны поглощать ее из воздуха, 50Как известно, наличие воды приводит кснижению несущей способности смазочныхслоев и, как следствие, снижению противозадирных и противоизносных свойств.Для устранения указанных недостатков 55в способе проводят дополнительную обработку шерстяного жира, обеспечивающуюобразование водонерастворимых сложныхэфиров и удаление из него тех компонентовсмеси, которые приводят к перечисленным отрицательным качествам смазки. Кроме того, способ позволяет увеличить выход готового продукта по сравнению с тем случаем, если бы было осуществлено простое удаление ненужных компонентов из состава шерстяного жира.В способе осуществляют реакцию этерификации находящихся в составе шерстяного жира свободных спиртов и свободных жирных кислот путем его термообработки при 150 - 200 С в присутствии дополнительно введенной жирной кислоты или смеси жирных кислот, При этом, кроме водорастворимых низших спиртов, этерификации подвергаются и одноатомные гидроароматические спирты-стерины, Для предотвращения реакции окисления продуктов в процессе синтеза через реакционную смесь непрерывно барботируют азот. Полученные таким образом сложные эфиры жирных кислот обладают очень высокими смазочными свойствами, Для удаления непрореагировавших компонентов шерстяного жира (избыток жирных кислот, минеральные примеси, красящие вещества) полученный после этерификации продукт подвергают дальнейшей обработке. Вначале его растворяют в полярном неводном растворителе при 80-100 ОС, что обеспечивает полное растворение всех компонентов смеси (при комнатной температуре продукт растворяется не полностью). Если на данной стадии процесса использовать неполярный органический растворитель, то в нем будут растворяться все компоненты смеси, в том числе и сложные эфиры стеринов и высших жирных кислот, В таком случае дальнейшее разделение компонентов станет невозможным. После тщательного перемешивания продукта в полярном растворителе раствор подвергают глубокому охлаждению до температуры минус 20-30 С, При этом сложные эфиры(стеринов и низших спиртов) выпадают в осадок (при комнатной температуре и выше, значительная часть эфиров остается в растворе), который отделяют и растворяют в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре, а полученный раствор промывают водой. При этом происходит полное удаление (растворение в воде) полярного орГанического растворителя и возможно присутствующих минеральных солей. После отстаивания смеси водную часть раствора удаляют декантацией, а оставшуюся часть (раствор в неполярном органическом растворителе) обрабатывают гранулированным силикагелем для полного обезвоживания и подвергают хроматографической очистке. После пропускания через хроматографическую колонку заполненную, 1838389например, силохромом или окисью алюминия,происходит очистка раствора от красителей и других побочных, продуктов.После удаления растворителя, например, отгонкой, получают готовый продукт- присадку, состоящую из смеси сложных эфиров, спиртов и жирных кислот.Присадка, получаемая по данному способу, представляет собой вязкую массужелтовато-серого цвета с плотностью 0,750-0,900 г/смз. При температуре 45 Ф 5 С продукт просветляется.Для реализации способа использованы следующие материалы.Шерстяной жир (ОСТ 17 - 449-84), диметилформамид (ГОСТ 20289-741. ацетон ( ГОСТ 2603-71), гексэн (ТУ 6-09- 3375-78), бензин (ГОСТ 1012 - 72), ацетонитрил (ТУ 6 - 09-3534-74), стеариновая кислота (ГОСТ 9419-60), олеин (смесь олеиновой, линолевой, пальмитиновой кислот по ГОСТ 7580- 65), окись алюминия, силохром (ТУ 6-09-17-146-78), вазелиновое масло (ГОСТ 3164 - 78), индустриальное масло И - 20 А (ГОСТ 20792-75).Технологические параметры осуществления способа приведены в табл. 1.Полученные образцы присадки вводят в количестве 1,5 мэс,% в вазелиновое и индустриальное масла.Коэффициент трения измеряют на машине трения СМЦ - 2 по схеме вал-частичный вкладыш на паре трения сталь-бронза при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 10 МПэ.Нагрузочную способность смазок с присадками оценивают на паре трения сталь- сталь по схеме: вращающийся ролик со сферической поверхностью - неподвижный цилиндрический ролик, Смазку подают в зону трения непрерывно путем погружения части ролика в ванночку. Скорость вращения цилиндрического ролика в процессе испытаний равна 500 об/мин. Исходная шероховатость поверхностей роликов составляет 0,600 - 0,630 мкм. Нагрузку на пару трения увеличивают ступенчато через 0,1 МПэ. При достижении предела работоспособности смазочного слоя по нагрузке происходит задир пары трения, что сопровождается резким возрастанием коэффициента трения. После этого испытания смазки прекращали. Противокоррозиомные свойства смазок с полученными присадками оценивают при 140 С (ГОСТ 20502 - 75), контролируя изменение массы свинцовых пластин после 50 ч ис-,ытэний.Результаты испытаний смазочных составов приведены в табл, 2, 5 101520 Анализ полученных эксплуатационных характеристик всех образцов смазок показывает(табл, 2), что присадки, полученные в условиях заниженных значений технологических режимов реализации способа, не обеспечивают повышения качества смаэок. Так, например, при введении в ваэелиновое и индустриальное масла присадок чо примерам 1-3 значения коэффициента трения и нагрузочной способности смазок находятся практически на одном уровне с этими же параметрами для смазок, содержащих присадку-по способу-прототипу, а противокорроэианные свойства смазок оказываются значительно ниже,При реализации способа в пределах заявляемых значений технологических режимов(примеры 4 - 7) введение соответствующих присадок обеспечивает снижение коэффициента трения с 0,018 (для присадки-прототипа) до 0,008-0,010, повышения нагруэочной способности смазочных слоев с 15 - 16 МПа до 28 - 30 МПа и повышение противокоррозион ных свойств (по показателю снижения потери массы свинцовой пластинки) с 8 г/м до 4,6 - 5,1 г/м .Превышение значений технологическихрежимов реализации способа над заявляе мыми приводит к существенному снижениюконтролируемых параметров по отношению к оптимальным режимам, хотя по отношению к способу-прототипу показатели коэффициента трения и нагрузочной способности 35 смазок остаются несколько лучше. Однакопротивокоррозионные свойства смазок с присадками по примерам 8 - 9 (запредельные режимы в сторону увеличения технологических параметров) оказываются даже ниже, 40 чем для способа-прототипа, Кроме того, притермообрэботке шерстяного жира в присутствии 0,2-1,0 мас.% жирной кислоты (в данном случае используют стеариновую кислоту) выход высококачественной присадки увеличивается с 75% (пример 10, табл. 1) до 85 - 89% (примеры 4 - 7). Введение в шерстяной жир до стадии его термообработки жирной кислоты выше 1 мас.% практически не влияет на объем выхода присадки (пример 8-9) и, следова тельно, нецелесообразно.Обработка шерстяного жира без дополнительного введения жирной кислоты (пример 10) при соблюдении прочих условий способа позволяет получить присадку с вы сокими эксплуатационными свойствами,Однако при этом теряется 25% ценного сырья.Исключение из технологического процесса получения присадки стадии сушки продукта силикэгелвм ( пример 11, табл,3), либо стадии хроматогрэфической очистки1838389 Таблица 1 Технологические параметры осуществления способа Пример осуществленияспособа Время термообработки шерстяного жира, ч(пример 12", табл, 1) приводит к снижениюэксплуатационных характеристик смазок,содержащих указанные присадки (составы11 и 12, табл. 2).Таким образом, использование способа 5при получении присадки к смазочным маслам приводит к снижению коэффициентатрения в 1,3-2,3 раза, повышению противозадирнык свойств смазки в 1,7-1,9 раза ипротивокоррозионных свойств - в 1,6-1,7 10раза, расширяет возможности переработки .природного сырья с высоким процентом использования,Формула изобретения1. Способ получения присадки к смазочным материалам путем очистки сырогошерстяного жира, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения триботехнических ипротивокоррозионных свойств присадки,сырой шерстяной жир подвергают термообработке в инертной среде при 150-200 С в Соотношение Температура шерстяного термоображира и жир- ботки шер 3:.0 ( стеариновая ) 3: 0,1 (олеиновая) 3. 0,2 (стеариновая ) 3: 0,5(олеиновая ) 3: 1,0(стеариновая ) 3: 1,0(олеи течение 8-10 ч с последующей обработкой термообработанного жира полярным органическим растворителем при 80-100 С, охлаждением смеси до температуры минус (20-30) С, отделением выпавшего осадка и растворением его в неполярном органическом растворителе при комнатной температуре с последующей промывкой полученного раствора водой, отделением воды, высушиванием раствора силикагелем, хроматографической очисткой раствора и выделением присадки.2. Способ по и, 1, о л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода присадки, термообработку проводят в присутствии жирной кислоты или смеси жирных кислот при соотношении шерстяной жир: жирная кислота или смесь кислот, мас,ч 3:0,2-1 при барботировании азота через реакционную смесь. Температура Выход проохлаждения дукта, % по раствора про- отношению к дукта в по- исходному1838389 10 Продолжение табл. 1 Пример осуществленияспособа Выход продукта, ф, по Температура охлаждения Время Температура термообработки шерСоотношение шерстяного жира и жирной кислоты,мас. ч,соответствен термообработки-25 170 новая Таблица 2При реализации способа отсутствует стадия обработки продукта гранулированнымсиликагелем.При реализации способа отсутствует стадия хроматографической очистки растворапродукта в неполярном органическом растворителе.1838389 12 Продолжение табл. 2 оставитель Л,Иванохред М.Моргентал дак орректор И.Шмакова изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина Заказ 2904 Тираж ВНИИПИ Государственного коми 113035, МоскПодписноета по изобретениям и открытиям при ГКН