СОСТАВ ДЛЯ РАЗМОРАЖИВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам для размораживания металлических трущихся поверхностей, например замковых механизмов, стеклоочистителей транспортных средств, эксплуатируемых при низких температурах.

Известны различные составы для размораживания, например, a.c. SU №1673585, кл. С09К 3/18, 1991 г; патент GB №1422887, кл. С09К 3/18, 1976 г.; патент RU №2052484, кл. С09К 3/18, публ. 20.01.96 г.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является известный состав по патенту RU №2052484, предназначенный для размораживания металлических поверхностей и представляющий собой жидкость, состоящую из спирта или смеси спиртов, смазочного компонента, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии.

В известном составе в качестве смазочного компонента используют растительное масло, например касторовое, персиковое; в качестве ингибитора коррозии - калиевые соли органических кислот С₂-С₉. Состав содержит также эфир, альдегид и воду.

Существенными недостатками известного состава являются:

значительная затратная часть состава по ингибитору коррозии, что обусловлено, в частности, наличием в известном составе альдегида и воды;

кратковременность защитного эффекта при размораживании металлических поверхностей, что снижает эксплуатационную надежность состава особенно при использовании на трущихся металлических поверхностях, например замковых соединений. Объясняется это тем, что при напряженной работе трущихся поверхностей в процессе размораживания, а также вследствие избытка воды, образующейся, в том числе при размораживании, снижается адгезионная устойчивость масляной пленки растительного масла к металлическим поверхностям. В результате происходит повторное замораживание замковых соединений, требующих дополнительных затрат состава на размораживание.

Задача изобретения состояла в создании состава для размораживания, характеризующегося улучшенными эксплуатационными свойствами по пролонгирующему воздействию размораживающего эффекта на металлические поверхности и по коррозионно-защитным свойствам.

Для решения поставленной технической задачи предложен состав для размораживания, содержащий спирт или смесь спиртов, смазочный компонент, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии, в котором согласно изобретению в состав дополнительно содержит дисперсный порошок политетрафторэтилена, неионогенное поверхностно-активное вещество, гидроокись щелочного металла, а в качестве смазочного компонента используют жидкие сополимеры (C₁₄-C₁₆)альфа-олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000, при следующем соотношении мас.% компонентов:

жидкие сополимеры0.5-3.5ингибитор коррозии0.01-0.1политетрафторэтилен0.5-3.5неионогенное ПАВ0.001-0.015гидроокись щелочного металла0.006-0.04спирт или смесь спиртовостальное

Согласно изобретению а качестве растворимого в полярных растворителях ингибитора коррозии используют соединения формулы (I) или формулы (II):

где R-Н; R-С₂Н₃(COOH)₂; R-C₃H₅(СООН)₂

где R₁-СОН; R₂-Na; H,

Согласно изобретению в качестве соединения формулы (I) используют 2-меркаптобензотиазол.

Согласно изобретению порошок политетрафторэтилена имеет дисперсность частиц 1·10⁴-5·10⁴Å.

Согласно изобретению в качестве гидроокиси щелочного металла используют натр едкий или кали едкое.

Согласно изобретению в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества используют фторлифатический эфир

Согласно изобретению состав дополнительно содержит отдушку в количестве 0.01-0.03 мас.%

Согласно изобретению в качестве спирта используют изопропанол, гликоль, метанол, этанол, изоамиловый спирт.

При реализации заявляемого технического решения обеспечивается создание состава с улучшенными эксплуатационными свойствами по пролонгирующему воздействию размораживающего эффекта на металлические поверхности, работающих, в том числе, в режиме напряженного трения, характерного для обледенелых замковых соединений. Эффективность пролонгирующего размораживания при использовании заявляемого состава объясняется повышением времени защиты от повторного замораживания обработанных поверхностей за счет:

эффективной смазывающей способности используемого в составе жидкого сополимера к металлам и их оксидам;

снижения усилий трения трущихся поверхностей при размораживании вследствие наличия в составе дисперсного порошка политетрафторэтилена, что повышает адгезионную устойчивость образующейся масляной пленки на размораживаемых поверхностях;

улучшения проникающей способности состава при размораживании к обрабатываемым поверхностям вследствие наличия в составе фторалифатического эфира, относящегося к неионогенным ПАВ.

Наличие в заявляемом составе ингибитора коррозии в виде соединений формулы (I) или формулы (II) повышает эффективность коррозионно-защитных свойств состава при их низкой затратной части, а наличие в составе гидроокиси щелочного металла интенсифицирует процесс размораживания и улучшает свойства спиртового раствора состава с повышением антикоррозионного эффекта.

При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению и реализующих вышеописанный результат по пролонгирующему воздействию размораживающего эффекта на металлические поверхности и по коррозионно-защитным свойствам

Приведенный анализ известного уровня техники свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна», «изобретательский уровень».

Заявляемое техническое решение может быть промышленно реализовано в качестве готового к применению продукта, предназначенного для размораживания при низких температурах эксплуатации металлических поверхностей, например замковых механизмов и стеклоочистителей транспортных средств.

Сущность изобретения поясняется рекомендациями относительно выбора сырьевых компонентов для изготовления состава для размораживания, примерами конкретных составов и результатами испытаний заявляемого состава и известного.

Для изготовления состава для размораживания используют готовые к применению товарные продукты:

спирты: изопропанол, гликоль, метанол, этанол, изоамиловый спирт, предпочтительно использование наиболее доступного продукта - изопропанола - ГОСТ 9805;

политетрафторэтилен (техническое наименование фторопласт-4, фторлон-4). Используют сыпучий дисперсный порошок политетрафторэтилена - торговый препарат Томфлон, дисперсность частиц 1·10⁴-5·10⁴Å, удельная плотность 2,2 г/см³, рабочие температуры эксплуатации от +260°С до минус 260°С. Дисперсность частиц данного продукта наиболее оптимальна для условий эксплуатации в режиме трущихся поверхностей;

смазочный компонент в виде жидких сополимеров (С₁₄-С₁₆)альфа - олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000, относящегося к синтетическим смазочным материалам на основе жидких полиэфиров, имеющего плотность при 20°С - 0,953 г/см³, вязкость - 734 (мм²/с). Данный продукт выпускается фирмой Akzo Nobel (US) под торговой маркой Ketjenlube 135 (KL-135).

Указанный продукт относится к классу сложных полиэфиров, для полимерной структуры которых характерна «двойная гребнеобразность», при этом основная цепь полимера построена из атомов углерода, углеводородные и сложноэфирные группы располагаются в боковых цепях. При межмолекулярном взаимодействии сложноэфирных групп формируется жидкая пространственная сетчатая структура сополимера, что обуславливает высокую смазывающую способность его и эффективное сродство с металлами и их оксидами;

Растворимые в полярных растворителях (вода, спирт) ингибиторы коррозии, предпочтительно соединения меркаптобензотиазола формулы (I) или имидозолина формулы (II).

Предпочтительно для изготовления состава используют наименее токсичный и наиболее доступный химический компонент: 2-меркаптобензотиазол (C₇H₅NS₂), в частности препарат торговой марки Perkacit МВТ, изготовитель Akzo Nobel Chemicals-Deventer (NL).

При варианте использования компонента формулы II (производные имидозолина) используют препарат Amine О- фирма Ciba Specialty Chemical, СН.

Использование для приготовления заявляемого по изобретению состава ингибиторов коррозии формул (I) или (II) уменьшает затратную часть состава по данному компоненту;

неионогенное поверхностно-активное вещество, предпочтительно фторлифатический эфир, например торговый препарат Novec tm FC 4430-спецификация фирмы «ЗМ», Russia;

химический продукт- гидроокись щелочного металла, предпочтительно натр едкий технический (NaOH) - ГОСТ 2263-79

отдушку, предпочтительно, наиболее доступный торговый препарат Orange AR 28327- спецификация фирмы «CPL Aromas », Великобритания;

При реализации изобретения возможно использование и других компонентов, в том числе различных красителей, например эозин.

Заявляемая композиция состава для размораживания при заданном мас.% содержании в составе компонентов обеспечивает комплексное действие их на физикохимические процессы, происходящие при размораживании трущихся металлических поверхностей с пролонгированной защитой их от повторного замораживания.

Уменьшение мас.% содержания в составе жидких сополимеров, ингибитора коррозии, политетрафторэтилена и неионогенного ПАВ:

снижает эксплуатационную надежность состава по эффективности защиты металлических поверхностей от повторного замораживания, особенно при использовании на трущихся металлических поверхностях;

ухудшает коррозионно-защитные свойства состава.

Увеличение мас.% содержания компонентов в составе повышает затратную часть по его приготовлению.

Приготовление состава для размораживания осуществляется путем компаундирования компонентов в тарированном металлическом реакторе, оборудованным низкоскоростной мешалкой и водяным обогревом. Процесс компаундирования компонентов производят при температуре 20-30°С в течение 20-40 мин.

При приготовлении состава предварительно приготавливают:

суспензию - дисперсный порошок политетрафторэтилена, неионогенный ПАВ, предпочтительно фторлифатический эфир и жидкий сополимер;

спиртовой раствор с натром едким (или кали едкое) и ингибитор коррозии, предпочтительно 2-меркалтобензотиазол (C₇H₅NS₂). В качестве спирта используют, в частности, изопропанол. В спиртовой раствор добавляют отдушку, краситель. Количество спирта для приготовления раствора определяется оператором с учетом растворимости вводимых в него компонентов.

Предварительно подготовленную суспензию и спиртовой раствор при работающей мешалке закачивают в реактор, в котором находится спирт (изопропанол), не использованный для приготовления указанного спиртового раствора.

После завершения процесса компаундирования готовый продукт перекачивают в расходные емкости дозатора, из которых он расфасовывается во флаконы дозирующими установками.

Для проведения сравнительных испытаний заявляемого по изобретению состава для размораживания и известного состава были приготовлены композиции их по примерам 1 и 2 (заявляемый состав) и пример 3 (известный состав).

Для приготовления известного состава для размораживания (пример 3) были использованы готовые к применению продукты, в том числе: касторовое масло, уксусный альдегид (СН₃СНО), уксусноэтиловый эфир (этилацетат), калий ацетат (СН₃CO₂К).

Пример 1

Жидкие сополимеры - 2 мас.%; 2-меркаптобензотиазол (C₇H₅NS₂) - 0.05 мас.%, политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·10⁴Å - 2 мас.%; фторлифатический эфир - 0,001 мас.%, натр едкий - 0.01 мас.%; изопропанол - остальное.

Пример 2

Жидкие сополимеры - 2 мас.%; калий ацетат (СН₃CO₂К) - 0.09 мас.%, политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·10⁴Å - 2 мас.%; фторлифатический эфир - 0,001 мас.%; кали едкое - 0.02 мас.%; изопропанол - остальное

Пример 3

Касторовое масло - 5.0 мас.%; уксусный альдегид (СН₃СНО) - 4.5 мас.%; уксусноэтиловый эфир (этилацетат)- -3.8 мас.%; калий ацетат (СН₃СО₂К) - 0.27 мас.%, изопропанол-76.25 мас.%, вода - остальное.

При проведении сравнительных испытаний заявляемого по изобретению состава для размораживания и известного состава проводилась оценка их эксплуатационной надежности с учетом эффективности размораживания металлических поверхностей и защиты их от повторного замораживания. Оценку составов проводили по следующей методике.

Металлические пластины с высверленными отверстиями закрепляли в штативах. К пластинам в зоне отверстий примораживали металлические цилиндры (груз заданной массы) и с диаметром их, превышающим диаметр отверстий. Процесс примораживания производили в криокамере при температуре минус 15-20°С в течение 30-40 мин с использованием воды для смачивания пластин и цилиндров. Затем в отверстия пластин (без выемки штативов из криокамеры) заливали составы для размораживания по примерам 1-3. По времени удержания грузов на пластинах оценивалась эффективность составов по размораживающей способности. Затем к металлическим пластинам повторно примораживали грузы и оценивали защитную эффективность составов при размораживании металлических поверхностей.

Испытания составов по примерам 1-3 показали следующие результаты:

Время отрыва примороженного груза с металлической платины: пример 1 - 15 сек; пример 2 - 20 сек, пример 3 - 30 сек;

Время повторного примораживания груза к металлической пластине: примеры 1, 2 - 1 час; пример 3 - 30 мин;

Стабильность состава при хранении (минус 20°С): пример 1 - 5 сут (нет помутнения); пример 3-2 сут (помутнение состава).

Таким образом, приведенные испытания свидетельствуют, что заявляемый по изобретению состав имеет повышенную проникающую способность при размораживании к обрабатываемым поверхностям, более эффективен по смазывающей способности, что повышает защитный эффект состава при размораживании металлических поверхностей. Приведенные испытания также свидетельствуют о целесообразности использования в качестве растворимого в полярных растворителях ингибитора коррозии - соединений формулы (I) или формулы (II), снижающих затраты на приготовление состава.

Изобретение относится к составу для размораживания, содержащему спирт или смесь спиртов, смазочный компонент, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии и дополнительно дисперсный порошок политетрафторэтилена, неионогенное поверхностно-активное вещество, гидроокись щелочного металла. В качестве смазочного компонента используют жидкие сополимеры (С₁₄-С₁₆) альфа-олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000. При этом соотношение компонентов в составе следующее: жидкие сополимеры - 0.5-3.5 мас.%; ингибитор коррозии - 0.01-0.1 мас.%; политетрафторэтилен - 0.5-3.5 мас.%; неионогенное ПАВ - 0.001-0.015 мас.%; гидроокись щелочного металла - 0.006-0.04 мас.%; спирт или смесь спиртов - остальное. Технический результат - состав с повышенной проникающей способностью при размораживании к обрабатываемым поверхностям, более эффективный по смазывающей способности и пролонгирующему действию размораживающего эффекта на металлические поверхности. 7 з.п. ф-лы.

1. Состав для размораживания, содержащий спирт или смесь спиртов, смазочный компонент, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит дисперсный порошок политетрафторэтилена, неионогенное поверхностно-активное вещество, гидроокись щелочного металла, а в качестве смазочного компонента используют жидкие сополимеры (С₁₄-С₁₆) альфа-олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкие сополимеры0,5-3,5ингибитор коррозии0,01-0,1политетрафторэтилен0,5-3,5неионогенное ПАВ0,001-0,015гидроокись щелочного металла0,006-0,04спирт или смесь спиртовостальное

где R-Н; R-С₂Н₃(COOH)₂; R-C₃H₅(СООН)₂

где R₁-СОН; R₂-Na; H,