СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГУЩАЮЩЕЙ ПРИСАДКИ К МОТОРНЫМ МАСЛАМ Российский патент 1997 года по МПК C10M145/04 C10N20/02 

Изобретение относится к производству загущающих присадок к моторным маслам, в частности присадок на основе полимера винилбутилового эфира.

Известно использование в качестве загущающей присадки к моторным маслам гидрированных сополимеров стирола или алкилстиролов с бутадиеном или изопреном (Вязкостные присадки и загущенные масла. Каплан С.З. Радзевенчук И.Ф. Л. Химия, 1982). Эти присадки имеют высокую загущающую способность, однако достаточно дороги, так как в способ их получения кроме полимеризации входит дополнительная стадия гидрирования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения полимера винилбутилового эфира, который может быть использован в качестве загущающей присадки к моторным маслам, путем катионной полимеризации винилбутилового эфира в масле с использованием в качестве катализатора гексагидрата хлорида железа (журнал прикладной химии, т.XXIV, N 10, с. 1063).

Указанный полимер вводится в масло в количестве до 10% при этом индекс вязкости масла не превышает 120, что является недостаточным. Согласно техническим требованиям на загущающую присадку, выданным Электрогорским научно-исследовательским институтом нефтепереработки, и соответствующим импортным образцам присадок "Шеллвис-50" и "Лубризол-4701B" при дозировке присадки 3% масло должно иметь индекс вязкости не менее 130. При этом стойкость к механической деструкции должна быть не более 5,0, а термическая стабильность не более 6,0.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение присадки к моторным маслам, обладающей высокой загущающей способностью и стойкостью к термическим и механическим воздействием в процессах эксплуатации масла. При этом новый способ получения присадки достаточно технологичен и не требует высоких энергозатрат.

Предлагается способ получения загущающей присадки к моторным маслам путем катионной полимеризации винилбутилового эфира в присутствии катализатора
алюминийсесквиэтилхлорида при его массовом соотношении с мономером (0,3^oC0,5): 100, в среде растворителя-углеводорода фракции C₅, C₆ при температуре 20^oC50^oC. Из готового полимеризата растворитель отгоняется и заменяется на минеральное масло.

Предпочтительно при полимеризации использовать растворитель дополнительно содержащий минеральное масло при массовом соотношении его и углеводорода от 5:95 до 99:1.

Отличиями предлагаемого способа от прототипа является использование в качестве катализатора алюминийсесквиэтилхлорида, проведение процесса в среде растворителя углеводорода фракции C₅, C₆ при температуре 20-50^oC, а также предпочтительное использование в составе растворителя минерального масла.

По заявляемому способу получают полимер винилбутилового эфира с характеристикой вязкостью в толуоле 0,5-1,0 дл/г и узким молекулярно-массовым распределением. Полидисперсность составляет 2,0-2,6. Как известно, образцы с более узким молекулярно-массовым распределением менее подвержены механической деструкции (Каплан С.З. Радзевенчук И.Ф. Вязкостные присадки и загущенные масла. Ленинград. Химия, 1982, с. 54).

Полимер с характеристической вязкостью в толуоле 0,5-1,0 дл/г представляет собой пасту с очень высокой липкостью и вязкостью, что не позволяет перерабатывать его на стандартном оборудовании.

По заявляемому способу предпочтительным является осуществление процесса полимеризации в растворителе, представляющем собой смесь углеводородов фракций C₅, C₆ и минерального масла, например И12А, И20А и др. Полученный при этом полимеризат после введения в него стоппера (например аммиака) и антиоксидата (агидрол-2, нафтам-2 и др.) направляется на отгонку растворителя под вакуумом при повышенной температуре с предварительным введение масла до концентрации полимера 30-35% Получается товарный продукт, который разбавляется у потребителя до 2-3% тем же типом масла. Все это позволяет резко сократить энергозатраты на отгонку растворителя, снизить тепловую нагрузку на полимер и получить продукт, который может легко транспортироваться насосами без применения ручного труда.

Полученный продукт при использовании его в производстве моторных масел обеспечивает хорошую загущающую способность, стойкостью к термическим и механическим воздействиям в процессе эксплуатации масла в форсированных карбюраторных двигателях.

Эффективность способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В реактор с мешалкой и рубашкой для охлаждения загружаются, мас.ч:
Винилбутиловый эфир 50
Гексан 50
Смесь перемешивается 10 мин и устанавливается ее температура 20^oC. В реактор в условиях, исключающих попадание влаги и кислорода воздуха, при интенсивном перемешивании вводят охлажденный до 20^o с 10% гексановый раствор гомогенного катализатора алюминийсесквиэтилхлорида в количестве 0,3 мас.ч. катализатора на 100 мас.ч. винилбутилового эфира таким образом, чтобы температура в реакторе не превышала 50^oC. В течение 1 ч процесс полимеризации заканчивается при конверсии мономеров 100%
В полимеризат вводится стоппер-газообразный аммиак в количестве 5 моль на 1 моль катализатора и антиоксидат агидол-2 в количестве 0,4 мас.ч. на полимер.

После этого в полимеризат вводится минеральное масло И20А в таком количестве, чтобы после удаления растворителя концентрация поливинилбутилового эфира в масле составляла 30%
Полученная смесь направляется на отгонку гексана при температуре 100^oC под вакуумом 0,5 ата.

Свойства полученного раствора поливинилбутилового эфира приведены в таблице.

Пример 2. В реактор с мешалкой, помещенный в криостат с охлаждающей жидкостью, загружается, мас.ч.

Винилбутиловый эфир 50
Минеральное масло И20А 50
Смесь перемешивается 10 мин и устанавливается ее температура 20-50^oC. В реактор в условиях, исключающих попадание влаги и кислорода воздуха, при интенсивном перемешивании вводят охлажденный до 20-30^oC 10% изопентановый раствор гомогенного катализатора алюминийсесквиэтилхлорида в количестве 0,4 мас.ч. катализатора на 100 мас.ч. мономера, таким образом, чтобы температура в реакторе составляла 20-50^oC. В течение 1 ч процесс полимеризации заканчивается при конверсии мономеров, близкой к 100%
В полимеризат подается стоппер газообразный аммиак в количестве до 5 моль на 1 моль катализатора и затем антиоксидат агидол-2 в количестве 0,3 мас. ч. на 100 мас.ч. полимера. Полученный полимеризат направляется на дегазацию при температуре 100^oC под вакуумом 0,5 ата для удаления изопентана. Раствор разбавляется маслом до 30% Свойства раствора приведены в таблице.

Пример 3. В реактор с мешалкой, снабженный рубашкой для охлаждения загружают, мас.ч.

Винилбутиловый эфир 50
Изопентан 353 Минеральное масло И20А 15
Смесь перемешивается 10 мин, устанавливается температура 20±50^oC.

В реактор в условиях, исключающих попадание влаги и кислорода воздуха, при интенсивном перемешивании вводят охлажденный до 20-30^oC 10% раствор гомогенного катализатора алюминийсесквиэтилхлорида в изопентане в количестве 0,5 мас. ч. алюминийсесквиэтилхлорида на 100 мас.ч. винилбутилового эфира таким образом, чтобы температура в реакторе не превышала 20-50^oC.

В течение 1,2 ч процесс полимеризации завершается при конверсии мономеров, близкой к 100% В полимеризат вводится стоппер газообразный аммиак в количестве 5 моль на 1 моль катализатора и антиоксидант агидол-2 в количестве 0,3% на полимер. Из полимеризата при температуре 100^oC и давлении 0,5 ати отгоняется изопентан с добавлением масла И20А до концентрации полимера в масле 30%
Пример 4. В реактор с мешалкой, оборудованный рубашкой для охлаждения загружают, мас.ч.

Винилбутиловый эфир 50
Нефрас А 45
Минеральные масла И20А 5
Смесь перемешивают в течение 10 мин и устанавливают температуру 20-50^oC. В реактор в условиях, исключающих попадания влаги и кислорода воздуха, вводят охлажденный до 20-30^oC раствор гомогенного катализатора алюминийсесквиэтилхлорида в виде 10% раствора в нефрасе в количестве 0,4 мас.ч. на 100 мас.ч. мономера. Таким образом, чтобы температура полимеризации не превышала 20-50^oC. В течение часа проводят полимеризацию до конверсии мономера, близкий к 100% В полимеризат вводят стоппер (газообразный аммиак) в количестве 5 моль на 1 моль катализатора и антиоксидант агидол-2 в количестве 0,4% считая на полимер, и направляют его на отгонку нефраса А, при температуре 100^oC и давлении 0,5 ати с добавлением масла до концентрации полимера в нем 30%
Свойства полученного продукта приведены в таблице.

Присадку получают путем катионной полимеризации винилбутилового эфира в присутствии алюминийсесквиэтилхлорида при его массовом соотношении с мономером (0,3-0,5: 100) и в среде растворителя - углеводорода фракции C₅, C₆ при температуре 20-50^oC. Растворитель может дополнительно содержать минеральное масло при массовом соотношении его с углеводородом от 5:95 до 99:1. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения загущающей присадки к моторным маслам путем катионной полимеризации винилбутилового эфира в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют алюминийсесквиэтилхлорид при его массовом соотношении к мономеру 0,3 0,5 100 и процесс проводят в среде растворителя углеводорода фракции C₅, C₆ при температуре 20 - 50^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растворитель дополнительно содержит минеральное масло при массовом соотношении его к углеводороду от 5 95 до 99 1.