СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОЙ ПРИСАДКИ ДЛЯ СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 2002 года по МПК C10M177/00 C10M129/40 C10N30/06 

Изобретение относится к способам получения антифрикционных присадок к смазочным композициям и может быть широко использовано для повышения износостойкости деталей узлов трения машин и механизмов, смазываемых углеводородным маслом.

Известен способ получения антифрикционной присадки для смазочных композиций, включающий введение окиси меди в органическую кислоту, ее растворение и получение раствора (а. с. 1807074 А1, С 10 М 129/40, 1993 г., ССCР).

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в расширении арсенала технических средств для способа получения антифрикционной присадки к смазочным композициям.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа получения антифрикционной присадки для смазочных композиций, заключается в реализации указанной выше задачи - расширение арсенала технических средств.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе получения антифрикционной присадки для смазочных композиций, включающем введение окиси меди в органическую кислоту, ее растворение и получение раствора, согласно изобретению в качестве окиси меди используют окись одновалентной меди, а растворение осуществляют с концентрацией окиси одновалентной меди 0,4-20 мас.% одновременно с ее диспергированием в органической кислоте и получением суспензии. Диспергирование осуществляют при критерии перемешивания Rе_м= 10000-600000, пропуская суспензию через гидродинамический аппарат в течение 30-600 мин, при 50-160^oC. Причем при диспергировании в суспензию вводят воздух или инертный газ, затем полученный раствор смешивают с минеральным маслом.

В качестве органической кислоты используют олеиновую, или нафтеновую, или синтетические жирные кислоты фракции С₆-C₁₇.

Сопоставительный анализ заявляемого способа получения антифрикционной присадки для смазочных композиций с прототипом показывает, что заявляемый способ имеет общие признаки с прототипом:
- вводят окись меди в органическую кислоту;
- растворяют;
- получают раствор.

Заявляемый способ получения антифрикционной присадки для смазочных композиций отличается от прототипа новыми признаками:
- в качестве окиси меди используют окись одновалентной меди;
- растворение осуществляют с концентрацией окиси одновалентной меди 0,4-20 мас. % одновременно с ее диспергированием в органической кислоте и получением суспензии;
- диспергирование осуществляют при критерии перемешивания Rе_м=10000-600000;
- пропускают суспензию через гидродинамический аппарат в течение 30-600 мин, при 50-160^oС;
- при диспергировании в суспензию вводят воздух или инертный газ;
- полученный раствор смешивают с минеральным маслом;
- в качестве органической кислоты используют олеиновую, или нафтеновую, или синтетические жирные кислоты фракции C₆-C₁₇.

Из приведенного перечня признаков заявляемого способа получения антифрикционной присадки для смазочных композиций и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи заявки.

Новый технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств для способа получения антифрикционной присадки для смазочных композиций.

Предлагаемый способ получения антифрикционной присадки для смазочных композиций промышленно применим, т.к. может быть использован в строительстве, промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства, где используются машины и механизмы.

Техническое решение заявляемого объекта соответствует критерию "новизна", т. к. он неизвестен из уровня техники на дату подачи заявки. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемого технического решения и их влияние на получение требуемого технического результата.

Техническое решение заявляемого объекта соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с их отличительными признаками, и не обнаружена известность влияния отличительных признаков на получаемый технический результат.

Ниже приводятся примеры способа получения антифрикционной присадки для смазочных композиций. Использовали 55 разных органических кислот. Поскольку полученные данные и зависимости являются практически одинаковыми, то приводятся полученные экспериментальные данные только трех органических кислот (олеиновой, нафтеновой и синтетических жирных кислот фракции С₆-С₁₇).

Пример 1. Синтез олеата меди из окиси одновалентной меди (закиси меди) и олеиновой кислоты проводили в емкости. Емкость посредством трубопровода соединили с гидродинамическим аппаратом (ГДА) с электроприводом. В указанную емкость последовательно загружали олеиновую кислоту и закись меди и проводили перемешивание, пропуская олеиновую кислоту и закись меди через гидродинамический аппарат (ГДА). Процесс вели при температуре: 30^oС, 50^oС, 100^oС, 160^oС и 180^oС, которая достигается за счет разогрева жидкости в ГДА. Концентрацию закиси меди использовали, мас.%: 0,2; 0,3; 0,4; 2; 5; 8; 10; 15; 18; 20; 22; 24; 26; 30. Процесс вели при критерии перемешивания - Rе_м: 5000; 8000; 10000; 50000; 100000; 150000; 200000; 250000; 300000; 400000; 450000; 500000; 550000; 600000; 650000; 700000. Диспергирование и растворение проводили в течение, (мин.): 10; 20; 30; 50; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550; 600; 650; 700 и 750. При диспергировании и растворении в суспензию вводили воздух или инертный газ. При диспергировании и растворении в суспензию не вводили воздух или инертный газ.

Пример 2. Синтез олеата меди из окиси одновалентной меди (закиси меди) и нафтеновой кислоты проводили в емкости. Емкость посредством трубопровода соединили с гидродинамическим аппаратом (ГДА) с электроприводом. В указанную емкость последовательно загружали кислоту и закись меди и проводили перемешивание, пропуская олеиновую кислоту и закись меди через гидродинамический аппарат (ГДА). Процесс вели при температуре: 30^oС, 50^oС, 100^oС, 160^oС и 180^oС, которая достигается за счет разогрева жидкости в ГДА.

Концентрацию закиси меди использовали, мас.%: 0,2; 0,3; 0,4; 2; 5; 8; 10; 15; 18; 20; 22; 24; 26; 30. Процесс вели при критерии перемешивания - Rе_м: 5000; 8000; 10000; 50000; 100000; 150000; 200000; 250000; 300000; 400000; 450000; 500000; 550000 600000; 650000; 700000. Диспергирование и растворение проводили в течение, (мин.): 10; 20; 30; 50; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 550; 600; 650; 700 и 750. При диспергировании и растворении в суспензию вводили воздух или инертный газ. При диспергировании и растворении в суспензию не вводили воздух или инертный газ.

Пример 3. Синтез олеата меди из окиси одновалентной меди (закиси меди) и синтетических жирных кислот фракции С₆-C₁₇ проводили в емкости. Емкость посредством трубопровода соединили с гидродинамическим аппаратом (ГДА) с электроприводом. В указанную емкость последовательно загружали олеиновую кислоту и закись меди и проводили перемешивание, пропуская кислоту и закись меди через гидродинамический аппарат (ГДА). Процесс вели при температуре: 30^oС, 50^oС, 100^oС, 160^oС и 180^oС, которая достигается за счет разогрева жидкости в ГДА. Концентрацию закиси меди использовали, мас.%: 0,2; 0,3; 0,4; 2; 5; 8; 10; 15; 18; 20; 22; 24; 26; 30. Процесс вели при критерии перемешивания - Rе_м: 5000; 8000; 10000; 50000; 100000; 150000; 200000; 250000; 300000; 400000; 450000; 500000; 550000; 600000; 650000; 700000. Диспергирование и растворение проводили в течение, (мин.): 10; 20; 30; 50; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450, 500; 550; 600; 650; 700 и 750. При диспергировании и растворении в суспензию вводили воздух или инертный газ. При диспергировании и растворении в суспензию не вводили воздух или инертный газ.

Проведенные эксперименты позволяют сделать следующие выводы и обобщения. При содержании закиси меди менее 0,4 мас.% не достигается образование требуемого минимального количества основного компонента в присадке - органической соли меди, которое должно быть не менее 2 мас.% в пересчете на соль меди. Так, для кислоты, имеющей наибольшую молекулярную массу - олеиновой, при загрузке в емкость закиси меди в количестве 0,4 мас.% образуется 2 мас.% олеата меди. Для всех других исследуемых органических кислот, поскольку они имеют молекулярную массу меньше олеиновой кислоты, образуется менее 2 мас.% соли меди. Таким образом, минимальное количество окиси одновалентной меди, равное 0,4 мас.%, обусловлено рецептурными факторами. Верхний предел содержания закиси меди, равный 20 мас.%, обусловлен допустимым пределом вязкости смеси. Допустимая вязкость смеси не должна превышать 300 спз. (300 10^-3 Па с), что обеспечивается максимально допустимой концентрацией одновалентной меди 20 мас.%. При содержании закиси меди, как установлено экспериментально, сверх 20 мас.%, вязкость смеси превышает допустимые пределы для всех исследуемых органических кислот. Таким образом, оптимальная концентрация одновалентной меди равна 0,4-20 мас.%.

Условия диспергирования суспензии закиси меди характеризуются безразмерным критерием Рейнольдса (Rе_м). Для указанной суспензии существует оптимальный критерий Рейнольдса для растворения, перемешивания и диспергирования.

С одной стороны, критерий Rе_м должен быть таким, чтобы обеспечить диспергирование всей твердой фазы суспензии, а с другой стороны, должны быть оптимальные энергозатраты на процесс перемешивания и диспергирования.

Полученные экспериментальные данные сведены в таблицу.

Допустимый уровень рентабельности достигается при энергозатратах до 0,3 кВт на один килограмм продукции.

Как видно из полученных экспериментальных данных, оптимальным значением критерия Рейнольдса для диспергирования и перемешивания является интервал 10000-600000. Из полученных экспериментальных данных наглядно видно, что при критерии перемешивания Rе_м менее 10000 не происходит диспергирование основной массы закиси меди. При критерии перемешивания Rе_м=10000 происходит диспергирование приемлемого количества закиси меди при минимальных энергозатратах. При критерии перемешивания Rе_м=600000 происходит диспергирование всей закиси меди при приемлемых энергозатратах. При критерии перемешивания Rе_м более 600000 осуществляются неоправданно высокие энергозатраты.

Зависимость количества прореагировавшей окиси меди (I) от времени и температуры диспергирования приведены на чертеже.

Из приведенных экспериментальных данных наглядно видно, что при времени диспергирования и растворения, меньшем 30 мин не успевает пройти в полном объеме реакция между закисью меди и органической кислотой, при времени диспергирования и растворения более 600 мин происходит резкое снижение производительности процесса и неоправданное увеличение энергозатрат, т.к. реакция между органической кислотой и закисью меди в течение указанного времени проходит в полном объеме. Таким образом, оптимальное время растворения и диспергирования - 30-600 мин.

Из приведенных экспериментальных данных наглядно видно, что оптимальной температурой растворения и диспергирования является температура 50-160^oC. Температурные пределы установлены экспериментально - при температуре меньшей, чем 50^oC реакция образования солей меди идет недопустимо медленно, что не обеспечивает приемлемую производительность процесса. При температуре процесса большей, чем 160^oC наблюдается высокий процент испарения жидкой фазы раствора, кроме того, температура, большая 160^oC неприемлема из соображений пожарной безопасности процесса.

Процесс диспергирования и образования олеатов меди вели при оптимальной температуре 50-160^oC, одновременно вдувая в суспензию воздух или инертный газ, что необходимо для удаления паров воды из суспензии. Вода образуется при реакции органической кислоты с закисью меди. При вдувании воздуха часть олеата меди 1 переходит (окисляется) в олеат меди 2, таким образом, при подаче инертного газа в присадке образуется в основном олеат одновалентной меди, а при подаче воздуха образуется смесь олеата одно- и двухвалентной меди. Подавая воздух или инертный газ можно менять соотношение между содержанием в присадке соли одновалентной меди и соли двухвалентной меди.

Полученный раствор присадки разбавляют минеральным маслом для исключения застывания смеси после его охлаждения. Количество минерального масла подбирают индивидуально, в зависимости от количества олеата меди в растворе.

Таким образом, заявляемое техническое решение "Способ получения антифрикционной присадки для смазочных композиций" обеспечивает достижение поставленной задачи и получение нового технического результата.

Использование: в получении антифрикционных присадок к смазочным композициям для повышения износостойкости деталей узлов трения машин и механизмов, смазываемых углеводородным маслом. Присадку получают введением окиси одновалентной меди в органическую кислоту. Растворение осуществляют при концентрации окиси одновалентной меди 0,4-20 мас.% одновременно с ее диспергированием в органической кислоте и получением суспензии. Диспергирование осуществляют при критерии перемешивания Re_м=10000-600000, пропуская суспензию через гидродинамический аппарат в течение 30-600 мин, при 50-160^oС. При диспергировании в суспензию вводят воздух или инертный газ, затем полученный раствор смешивают с минеральным маслом. В качестве органической кислоты используют олеиновую, или нафтеновую, или синтетические жирные кислоты фракции С₆-С₁₇. Технический результат - расширение арсенала технических средств для способа получения антифрикционной присадки к смазочным композициям. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ получения антифрикционной присадки для смазочных композиций, включающий введение окиси меди в органическую кислоту, ее растворение и получение раствора, отличающийся тем, что в качестве окиси меди используют окись одновалентной меди, которую вводят в концентрации 0,4-20 мас.% и одновременно осуществляют растворение и диспергирование в органической кислоте с получением суспензии, при этом диспергирование осуществляют при критерии перемешивания Re_м=10000-600000, пропуская суспензию через гидродинамический аппарат в течение 30-600 мин, при 50-160^oС, причем при диспергировании в суспензию вводят воздух или инертный газ, затем полученный раствор смешивают с минеральным маслом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органической кислоты используют олеиновую, или нафтеновую, или синтетические жирные кислоты фракции С₆-С₁₇.