ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 1998 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M105/44 C10M129/10 C10M145/04 C10N40/08 

Изобретение относится к получению огнестойкой гидравлической жидкости на основе сложных эфиров фосфорной кислоты, которая может быть применена в системах натяжения комплекса подводного устьевого оборудования для бурения морских скважин на нефть и газ с плавучих полупогружных буровых установок, а также при эксплуатации гидравлических механизмов общепромышленного назначения.

Гидравлические жидкости, применяемые для специальных целей, например в системах натяжения комплекса бурового оборудования для бурения морских скважин с плавучих полупогружных буровых установок, должны иметь низкую температуру застывания, плоскую вязкостно-температурную кривую, в результате чего ее можно эксплуатировать в широком интервале температур, низкую коррозионную агрессивность и токсичность, высокую огнестойкость, хорошие смазывающие свойства.

Из эфиров фосфорной кислоты широкое применение в качестве основы гидравлических жидкостей нашли триарилфосфаты, отличающиеся высокой огнестойкостью, термоокислительной и гидролитической стабильностью, низкой токсичностью, слабой коррозионной активностью и имеющие хорошие смазывающие свойства [1].

Однако гидравлические жидкости на основе триарилфосфатов имеют плохие вязкостно-температурные свойства и могут эксплуатироваться только при положительных температурах. Для специальных целей, особенно в авиации, применяются гидравлические жидкости, в которых в качестве фосфатной основы используются алкиларилфосфаты или смеси триарилфосфатов с триалкилфосфатами.

Известна [2] гидравлическая жидкость, в состав которой входят, мас.%: до 50 смеси трикрезил- и триксиленилфосфата; 5-20 40%-ного раствора полиалкилметакрилата в ди-(2-этилгексил)себацинате; 0,01 - 0,5 ингибитора коррозии - алкилянтарной кислоты; 0,0005 - 0,005 противопенной присадки и до 100 триалкилфосфата - трибутилфосфата.

Такая жидкость имеет низкую температуру застывания (-62^oC), высокий индекс вязкости, невысокую вязкость при низких температурах (1550 сСт при -54^oC). Наряду с вышеуказанными достоинствами эта жидкость имеет также целый ряд недостатков, а именно:
трикрезил- и триксиленилфосфаты - вещества довольно токсичные, особенно, если в них присутствуют орто-изомеры, к тому же их производство не обеспечено широкой сырьевой базой;
низкая вязкость при положительных температурах (10,22 сСт при 38^oC; 3,4 сСт при 99^oC);
низкая температура вспышки в открытом тигле (171^oC);
применяемые в качестве вязкостной присадки полиалкилметакрилаты не обладают достаточной стойкостью к термической деструкции;
недостаточно высокая совместимость с эластомерами.

Такая жидкость не может быть применена в системах натяжения комплекса подводного устьевого оборудования для бурения морских скважин на нефть и газ, особенно на морях с резким континентальным климатом (из-за низких значений вязкости при положительных температурах).

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Эта цель решается использованием в качестве основы гидравлической жидкости смеси эфиров фосфорной кислоты, содержащей в мас.%: 55 - 64,5 ди(2-этилгексил) фенилфосфата; 35 - 40 (n-третбутилфенил) дифенилфосфата; 0,5-5 трибутилфосфата.

Для придания вязкостных свойств в фосфатную основу вводят полимер винилбутилового эфира с молекулярным весом 9000 - 12000, например Винипол ВБ-2, в количестве 3,8 - 4,8 мас.%.

Для улучшения термической, окислительной и гидролитической стабильности в жидкость вводят 0,1 - 0,3 мас.% 2,6-дитретбутил-4-метилфенола, известного под названием ионол.

В состав жидкости вводится также дезактиватор металлов - бензотриазол в количестве 0,01 - 0,02 мас.%, который также усиливает действие ионола. Жидкость содержит противопенную присадку - полиметилсилоксан в количестве 0,001 - 0,005 мас.% и краситель - Родамин 6 Ж в количестве 0,0001 - 0,0005 мас.%.

Ди-(2-этилгексил) фенилфосфат отличается низкой температурой застывания, высокой гидролитической стабильностью, хорошими вязкостно-температурными свойствами, низкой токсичностью, а также хорошо растворяет вязкостную присадку винипол ВБ-2, которая плохо растворима в триарилфосфатах.

(п-Третбутилфенил) дифенилфосфат имеет высокую термическую и гидролитическую стабильность, высокую огнестойкость и низкую токсичность.

Трибутилфосфат способствует растворению вязкостной присадки в фосфатной основе, к тому же он в отличие от других эфиров фосфорной кислоты отличается малой вязкостью при низких температурах, низкой температурой застывания и высоким индексом вязкости. Свойства эфиров фосфорной кислоты, используемых в качестве компонентов основы гидравлической жидкости, представлены в табл. 1.

В качестве вязкостной присадки используют полимер винилбутилового эфира, выпускаемый отечественной промышленностью под наименованием "Винипол ВБ-2", который в отличие от полиалкилметакрилатов более стабилен к механической и термической деструкции.

Для улучшения стабильности загущенной основы к термической деструкции в жидкость вводится 2,6-дитретбутил-4-метилфенол (ионол), который известен также как антиокислительная присадка к гидрожидкостям на нефтяной и синтетической основе.

Влияние присадок на термическую стабильность загущенной основы показано в табл. 2.

Бензотриазол вводится в жидкость в качестве антикоррозионной присадки, но, кроме того, он также повышает термостабильность жидкости, проявляя при этом синергический эффект в смеси с ионолом.

В качестве противопенной присадки используется полиметилсилоксан (ПМС-200 А) в количестве 0,001 - 0,005 мас.%.

Введение в загущенную фосфатную основу ионола, бензотриазола и полиметилсилоксана существенно повышает ее стабильность к окислению, что отражено в табл. 3.

Пример 1. Технический ди-(2-этилгексил) фенилфосфат предварительно очищают от натриевых солей фосфорорганических кислот, так как последние способствуют образованию пены в жидкости.

В реактор с мешалкой и термометром загружают 645 г ди-(2-этилгексил)фенилфосфата, 350 г (п-третбутилфенил) дифенилфосфата и 5 г трибутилфосфата. К полученной смеси эфиров фосфорной кислоты с вязкостью 8,4 сСт при 50^oC при постоянном перемешивании и температуре 50 - 60^oC загружают 40 г винипола ВБ-2; 2 г ионола; 0,2 г бензотриазола; 0,05 г полиметилсилоксана ПМС-200А и перемешивают до полного растворения присадок.

После фильтрации от механических примесей получают маслянистую жидкость с вязкостью 18,9 сСт при температуре 50^oC и 6900 сСт при -30^oC, температурой застывания -50^oC, плотностью при 20^oC 1,042 г/см³ и температурой вспышки в открытом тигле 220^oC.

Пример 2. Жидкость, приготовленная аналогично примеру 1 из 575 г ди-(2-этилгексил) фенилфосфата, 400 г (п-третбутилфенил) дифенилфосфата, 25 г трибутилфосфата, 50 г винипола ВБ-2, 3,0 г ионола; 0,15 г бензотриазола и 0,01 г полиметилсилоксана, характеризуется следующими показателями:
вязкость, сСт: при 98,9^oC - 6,52; при 50^oC - 20,5; при -30^oC - 6100;
температура застывания -52^oC;
плотность при 20^oC 1,046 г/см³;
температура вспышки в открытом тигле 212^oC.

Пример 3. Жидкость готовят аналогично примеру 1 из 550 г ди-(2-этилгексил) фенилфосфата, 50 г трибутилфосфата, 400 г (п-третбутилфенил)-дифенилфосфата, 43 г винипола ВБ-2, 2,5 г ионола, 0,2 г бензотриазола, 0,05 г полиметилсилоксана и 0,005 г красителя Родамина 6ж.

Полученная жидкость характеризуется показателями, представленными в табл. 4.

Как видно из табл. 4, гидравлическая жидкость согласно изобретению отличается от жидкости прототипа более высокой огнестойкостью, более высокой вязкостью при положительных температурах и лучшей совместимостью с эластомерами.

В отличие от товарной зарубежной жидкости "Pydraul 29-E-LT" жидкость согласно изобретению отличается более высокой температурой самовоспламенения, что характеризует ее как более огнестойкую.

Кроме того, жидкость согласно изобретению в отличие от жидкости "Pydraul 29-E-LT" имеет более низкую температуру застывания, более низкую вязкость при пониженных температурах, лучше совместима с эластомерами, менее токсична и обладает лучшими смазывающими свойствами.

Сущность изобретения: гидравлическая жидкость содержит, мас.%: полимер винилбутилового эфира (мол. масса 9000 - 12000) 3,8 - 4,8; 2,6-ди-трет-бутил-4 метилфенол 0,2 - 0,3; дезактиватор металла-бензотриазол 0,01 - 0,02, противопенную присадку-полиметилсилоксан 0,001 - 0,005; краситель-родамин 6Ж 0,0005 - 0,001 и основа остальное до 100. Последняя представляет собой смесь, содержащую, мас.%: ди-(2-этилгексил) фенилфосфат 55 - 64,5; (пара-трет-бутилфенил) дифенилфосфата 35 - 40 и трибутилфосфат 0,5 - 5. 1 з.п.ф-лы, 4 табл.

1. Гидравлическая жидкость на основе сложных эфиров фосфорной кислоты, содержащая дезактиватор металла, вязкостную, противопенную присадки и краситель, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств жидкости, в качестве основы использованы смесь, содержащая, мас.%: 55 - 64,5 ди-(2-этилгексил) фенилфосфата; 35 - 40 (n-трет-бутилфенил) дифенилфосфата, 0,5 - 5,0 трибутилфосфата; в качестве вязкостной присадки жидкость содержит полимер винилбутилового эфира, имеющий мол.м. 9000 - 12000, и дополнительно содержит 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вязкостная присадка - 3,8 - 4,8
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,2 - 0,3
Дезактиватор металла - 0,01 - 0,02
Противопенная присадка - 0,001 - 0,005
Краситель - 0,0005 - 0,001
Основа - До 100
2. Жидкость по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дезактиватора металла содержит бензотриазол, в качестве противопенной присадки - полиметилсилоксан и в качестве красителя - родамин 6 ж.