КОНЦЕНТРАТ ЗАЩИТНОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M133/08 C10M129/04 C10M159/08 C10M137/04 C10N30/12 

Изобретение относится к водоразбавляемым (водорастворимым, водоэмульгируемым или вододиспергируемым) защитным смазочным материалам.

Известно большое количество водоразбавляемых эмульсолов и концентратов СОТС, содержащих в своем составе нефтяные или синтетические сульфонаты натрия, минеральные масла, олеиновую кислоту или синтетические жирные кислоты различных фракций, нитрит натрия, неионогенные ПАВ-полигликоли, неонолы, лапролы, синтанолы, воду и т.д. (НГЛ-205, НГЛ-205Р, Укринол-1,3, Укринол-11, Аквол-6, Автокат и др.) [1]
Наличие во многих СОТС сульфонатов и масел приводит к их быстрому поражению бактериями, к появлению запаха сероводорода, необходимости частой замены СОТС, трудности их утилизации и пр. Наличие хлорсодержащих или серу, хлорсодержащих противоизносных присадок, таких как хлорпарафины, Хлореф-40, продукты хлорсульфидирования, а также нитрита натрия, в качестве ингибитора коррозии, приводит, в конечном итоге, к образованию микроорганизмов, полихлордифенилов, полихлордибензодиоксинов, нитрозаминов. Диоксины и нитрозамины высокотоксичные, канцерогенные вещества с плохой биоразлагаемостью, способностью накапливаться в организме, вызывать острые отравления, рак, кожные дерматиты и т.п.

Поэтому ведущие фирмы мира по производству СОТС (Кастрол, Хехст Германия, Эссо, Шелл США, Англия и др.) ведут разработку и внедрение новых типов СОТС под лозунгом: "без сульфонатов, без масла, без хлора, без нитрита натрия".

Известен состав, содержащий алифатические спирты различного типа и триэтаноламин по патенту [2]
Известным является состав [3] мас.

концентрат водный
аналога раствор Триэтаноламин 20-32 1,0-5,0 Хлористый каль- ций 10-13 0,5-2,0 Нитрит натрия 5-6 0,25-1,0 Спирты (гли- церин) 5-3,5 0,25-0,5 Фосфорно- кислый натрий 30-13 1,5-2,0 Неионогенные ПАВ (ОП-7 или ОП-10) 0,5-3,2 0,025-2,0 Вода остальное до 100
Для проведения сравнительных испытаний был приготовлен концентрат приведенного состава. Недостатком этого продукта является наличие канцерогенного нитрита натрия и дефицитного глицерина, а так же низкая противокоррозионная и защитная эффективность.

Задачей изобретения является создание водоразбавляемого ингибированного защитного смазочного материала, дающего опалесцирующие коллоидные растворы в воде, не содержащие минерального масла, сульфонатов, хлорорганических веществ и нитрита натрия, базирующегося на отечественном сырье России.

Задача достигается созданием концентрата защитного смазочного материала следующего состава, мас. Триэтаноламин 0,5-5,0
Диоксановые спирты (оксали) 1,0-5,0
Борные эфиры диок- сановых спиртов 20-30
Соапстоки расти-
тельных масел и живот- ных жиров 10-30
Продукт взаимодейст-
вия триэтаноламина с
моноалкил (С₁₀-С₂₀)
фосфорной и/или диалкил
(С₈-С₁₀) фосфорной кис-
лотой и с моноэфиром
малеиновой кислоты
комплексы: АФ, ДАФ,
АФ ДАФ или продукт взаи-
модействия триэтаноламина
с диалкилдитиофосфорной
кислотой или ее цинковой
соли и с моноэфиром малеино-
вой кислоты или с дибензил-,
или алкенилянтарным ан-
гидридом комплексы ДФК-1
и ДФК-2, или продукт взаимо-
действия триэтаноламина с
оксиэтилендифосфоновой
кислотой и сульфатом цинка комплекс ОЭДФ 2-20 Вода до 100
Концентрат может дополнительно содержать, мас. Бактерицид 1-3 Краситель 0,05-0,1 Отдушка 0,5-1,0
В качестве бактерицидных присадок проверены полисепт (метацид) полигексаметилен гуанид гидрохлорид и другие известные бактерицидные присадки Вазин ТУ 6094735-80, Формацид ТУ 6-095064-83, Камцид ТУ 38.101.1081-86, Тетрацид ТУ 6-09-5281-86 и другие.

Диоксановые спирты (оксали) отходы производства изопреновых каучуков ТУ 38.103429-83. Содержат триолы (С₆Н₁₄О₃), 2,6-дигидропираны и другие соединения.

Смесь триэтаноламина, диоксановых спиртов, бактерицидных присадок, красителей, отдушки представляет таким образом базовую композицию, входящую в состав известных аналогов.

Отличительными компонентами настоящего патента являются: борные эфиры диоксановых спиртов 20-30% на композицию без воды. Борные эфиры диоксановых спиртов получают этерификацией борной кислоты с диоксановыми спиртами по общепринятой технологии (смешение, температура 80-105^оС, удаление воды). Основными продуктами этерификации являются бораты. Молекулярная масса эфиров 370-380, содержание кислорода 30-35% плотность 1,146-1,147 г/см³, показатель преломления n_D²⁰ 1,4720-1,4723.

Вместо получаемых борных эфиров диоксановых спиртов возможно использование готовых борных эфиров продукта "АКВАБОР" ТУ 301-03-119-92. Согласно указанному ТУ "АКВАБОР" содержит до 30 мас. воды при содержании бора не менее 2,3% и кинематической вязкости при 20^оС не более 3,0.

В качестве жировых компонентов выбраны соапстоки ТУ 10-0402-80-91, 10-30 мас. на композицию без учета воды на основной активный компонент. Соапстоки представляют собой отходы производства масложировых комбинатов, образующиеся при рафинировании растительных масел подсолнечного, соевого, рапсового, кореандрового, хлопкового и др. и животных жиров. Соапстоки представляют из себя мазеобразную водожировую композицию с рН 7-9, состоящую из 50 мас. воды и 50 мас. жировой основы: 25 мас. глицеридов и 25 мас. мыл предельных и непредельных жирных кислот.

В качестве отличительных компонентов, выполняющих роль ингибиторов коррозии, антифрикционных и противоизносных присадок использованы продукты взаимодействия триэтаноламина с моноалкил (С₁₀-С₂₀) фосфорной и/или диалкил (С₈-С₁₀) фосфорными кислотами и с моноэфиром малеиновой кислоты, или с дибензил- или алкенилянтарным ангидридом, или диалкилдитиофосфорной кислотой, или ее цинковой солью, или с оксиэтилендифосфоновой кислотой и сульфатом цинка. В качестве моноэфира используется продукт взаимодействия малеинового ангидрида с оксиэтилированными алкилфенолами неонол АФ 9/12 ТУ 38.105.625-87 или с оксиэтилированными спиртами синтанол ДС-10 ТУ 6-14-577-88. Комплексы получают при взаимодействии компонентов при температуре 60-100^оС, перемешивании 2-4 ч.

Технология приготовления концентрата защитного смазочного материала.

Технология проводится в три стадии на примере приготовления комплекса ДАФ.

1. Приготовление комплекса ДАФ.

В аппарат с перемешивающим устройством и рубашкой объемом 500 л загружают 96 кг неонола АФ 9/12 и 13 кг малеинового ангидрида, смесь нагревают до температуры 60-80^оС при перемешивании в течение часа. После чего в нее добавляют 44 кг диалкилфосфорной кислоты и через 30-40 мин добавляют 47 кг триэтаноламина. Получают 200 кг комплекса ДАФ средней молекулярной массы 1326.

2. В аппарат с перемешивающим механизмом и рубашкой объемом 1000 л загружают 320 кг диоксановых спиртов и 50 кг борной кислоты. Смесь нагревают в течение 4 ч до температуры 90-100^оС. В результате этерификации получают 370 кг смеси: избыточных диоксановых спиртов около 10 кг, борных эфиров диоксановых спиртов 300 кг и воды около 60 кг.

3. В аппарат с перемешивающим механизмом и рубашкой объемом 2000 л при перемешивании и температуре 50-80^оС загружают 200 кг комплекса ДАФ из первой мешалки, 10 кг диоксановых спиртов, 300 кг борных эфиров диоксановых спиртов, после чего при перемешивании загружают 200 кг соапстоков. Спустя 20-30 мин загружают 20 кг триэтаноламина и 40 кг водного раствора метацида с добавлением 0,1 кг отдушки и 0,1 кг красителя. После перемешивания в течение 1-го часа готовый продукт в количестве 1000 кг сливают в тару и анализируют на соответствие ТУ.

Примеры рецептурного состава концентрата защитного смазочного материала представлены в табл. 1.

Сравнительные испытания аналога, товарного продукта Аквахон и концентрата защитного смазочного материала представлены в табл. 2.

Испытания проведены в одинаковой (типичной концентрации 5 мас. продукта на "жесткую воду" по ГОСТ 6243-75 стандартизированными и исследовательскими методами. Как видно из данных табл. 2, состав концентрата защитного смазочного материала, предлагаемый по настоящему патенту, превосходит выбранные аналоги, особенно по противокоррозионным и защитным свойствам.

Обобщенные результаты испытаний на станках (стендах) и в производственных условиях концентрата защитного смазочного материала показали, что он может использоваться как:
безмасляные, универсальные, рабочеконсервационные смазочно-охлаждающие технологические средства (СОСТ) в концентрации 3-10 мас. на воду для обработки металлов резанием на операциях: точение, сверление, фрезерование, шлифование, хонингование и последующей консервацией металлоизделий на межоперационный период;
добавки в существующий ассортимент водоразбавляемых СОТС непосредственно на металлообрабатывающих заводах в концентрации 10-20% для улучшения их качества;
использование в концентрации 20-100 на некоторых операциях обработки металлов давлением;
использование в концентрации 0,1-5 мас. в воде в качестве моюще-консервационной жидкости на машиностроительных заводах, а также при уходе за автомобилями и сельскохозяйственной техникой;
использование в качестве моюще-дезинфицирующего средства (МДС) или в качестве основного компонента МДС на металлургических и машиностроительных заводах для промывки и дезинфекции систем хранения, подачи и циркуляции СОТС, гидравлических систем, систем утилизации и пр.

Станочно-стендовые и натурные испытания всех заявленных композиций подтверждают их преимущества перед аналогами и универсальность областей их применения.

Концентрат защитного смазочного материала содержит, мас. триэтанорамин 0,5 5,0; диоксановые спирты 1 5; борные эфиры диоксановых спиртов 20 30; соапстоки растительных масел и животных жиров 10 20; продукт взаимодействия триэтаноламина (ТАА) с моноэфиром малеиновой кислоты (МЭМК) и с моноалкил C₁₀-C₂₀ и/или диалкил C₈-C₁₀ фосфорной кислотами или продукт взаимодействия ТЭА с МЭМК или с дибензил- или алкенилянтарным ангидридом и с диалкилдитиофосфорной кислотой или ее цинковой солью, или продукт взаимодействия ТЭА с оксиэтилидендифосфоновой кислотой и сульфатом цинка 2 20; вода до 100. Концентрат может дополнительно содержать, мас. бактерицид 1 3; краситель 0,05 0,1; отдушка 0,5 1,0. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. КОНЦЕНТРАТ ЗАЩИТНОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА, содержащий воду, триэтаноламин и спирты, отличающийся тем, что он в качестве спиртов содержит диоксановые спирты и дополнительно содержит борные эфиры диоксановых спиртов, соапстоки растительных масел и животных жиров, продукт взаимодействия триэтаноламина с моноалкил-С₁₀ С₂₀-фосфорной и/или диалкил-С₈ С₁₀-фосфорной кислотами и с моноэфиром малеиновой кислоты или продукт взаимодействия триэтаноламина с диалкилдитиофосфорной кислотой или ее цинковой солью и с моноэфиром малеиновой кислоты или с дибензил-, или алкенилянтарным ангидридом, или продукт взаимодействия триэтаноламина с оксиэтилидендифосфоновой кислотой и сульфатом цинка при следующем соотношении компонентов, мас.

Триэтаноламин 0,5-5,0
Диоксановые спирты 1-5
Борные эфиры диоксановых спиртов 20-30
Соапстоки растительных масел и животных жиров 10-20
Указанный продукт взаимодействия 2-20
Вода До 100
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, мас.

Бактерицид 1-3
Краситель 0,05-0,1
Отдушка 0,5-1,0