ЗАЩИТНЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2012 года по МПК C10M167/00 C09D5/08 C23F11/00 C10N30/12 C10N50/02 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно к защитным смазочным материалам, представляющим собой пленкообразующие ингибированные составы, предназначенные для консервации металлоконструкций из черных и цветных металлов авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

Алкилбензолсульфонат кальция 3,0-15,0 Соль окисленных твердых   нефтяных углеводородов и алкибензолсульфоната щелочноземельного металла 10,0-30,0 Твердые нефтяные углеводороды 4,0-15,0 Алкилфеноламинная смола 1,0-18,0 Касторовое масло 1,5-8,0 Алкилсалицилат кальция 0,1-1,0 Органический растворитель до 100

(Патент РФ №2123031, кл. С10М 167/00, 1998 г.).

Недостатком этого материала является то, что он не обеспечивает достаточной эффективности при защите от коррозии в агрессивных средах по отношению к черным и цветным металлам.

Известен также защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

Алкилбензолсульфонат щелочноземельного металла 15,0-35,0 Высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀ 0,5-7,0 Твердые нефтяные углеводороды 1,0-6,0 Алкилфенол фр. C₈-C₁₂ 1,0-5,0 Пленкообразователь 5,0-30,0 Антистатическая добавка 0,1-1,0 Бензотриазол 0,1-0,6 2,2'-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол) 0,1-1,0 Окисленные твердые углеводороды 0,5-10,0 Органический растворитель до 100

(Патент РФ №2148621, кл. С10М 163/00, 2003 г.).

Недостатком этого материала является то, что он плохо растекается по металлической поверхности, не вытесняет агрессивный электролит с металла, не проникает в микрозазоры и трещины, а также не пропитывает ржавчину.

Общим недостатком этих составов является их неэффективность в присутствии плесневых грибов и бактерий, что приводит к повреждению целостности защитной пленки и появлению коррозионных повреждений металла в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому является защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

Алкилбензолсульфонат кальция 15,0-25,0 Высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀ 1,0-6,0 Твердые нефтяные углеводороды 1,0-4,0 Алкилфенол фр. C₈-C₁₂ 1,0-5,0 Пленкообразователь 20,0-30,0 Антистатическая добавка 0,1-1,0 Бензотриазол 0,1-0,8 2,2¹-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол) 1,5-2,5 Этилцеллозольв 0,5-1,0 Органический растворитель до 100

(Патент РФ №2260618, кл. С10М 129/16, 2005 г.).

Недостатком этого состава является то, что требуемый уровень защитных свойств достигается только при толщине пленки не менее 100 мкм и имеет защитную пленку с сильным отлипом, что способствует налипанию пыли при хранении и эксплуатации металлоконструкций.

Задача предлагаемого изобретения - создание защитного смазочного материала, обеспечивающего высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, получение сухой защитной пленки для исключения налипания на нее частиц пыли и грязи, а также возможность проведения консервации влажной металлической поверхности за счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита.

Поставленная задача решается разработанным защитным смазочным материалом, содержащим алкилбензолсульфонат кальция, высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀, сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, алкилфенол C₈-C₁₂, пленкообразователь, в качестве которого используют смолу нефтеполимерную лакокрасочную, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также органический растворитель ксилол и нефрас, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкилбензолсульфонат кальция 6,0-10,0 Высшие алифатические амины фр. С_]7-С₂₀ 4,0-8,0 Сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и   термоэластопласта бутадиенстирольного   в соотношении 9:1 3,0-4,0 Алкилфенол С₈-С₁₂ 2,5-4,5 Смола нефтеполимерная лакокрасочная 28,0-32,0 Термопласт бутадиенстирольный 1,5-2,0 Ксилол 22,0-30,0 Нефрас до 100

Заявленный состав отличается тем, что дополнительно содержит сплав церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также в качестве пленкообразователя содержит смолу нефтеполимерную лакокрасочную. Отличием заявленного технического решения также является заявленное соотношение компонентов.

Указанные отличия позволяют получить высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм. а также получить сухую защитную пленку, что исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, провоцирующих возникновение коррозионных очагов. За счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита предлагаемым составом возможно проводить консервацию влажной металлической поверхности в процессе эксплуатации авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Кроме того, авторами изобретения установлено, что используемая в качестве пленкообразователя смола нефтеполимерная лакокрасочная в заявленной концентрации полностью подавляет рост плесневых грибов и бактерий, то есть дополнительно является и биоцидной присадкой.

Авторами также установлено, что оптимальное соотношение компонентов твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного составляет 9:1. Как оказалось, соотношение компонентов в сплаве 9,0:0,5 не улучшает показатель «липкость» пленки, а при соотношении 9,0:2,0 сплав теряет способность диспергирования в ксилоле.

Состав и назначение компонентов, образующих заявляемое вещество.

Алкилбензолсульфонат кальция используют в качестве маслорастворимого ингибитора коррозии донорного действия, например С-150 (ТУ38.101685-84) или КНД (ТУ38.1011283-89, изм. 1, 2).

Высшие алифатические амины фр. C₁₇-C₂₀ используют в качестве ингибитора коррозии акцепторного действия, например рофамин (по паспорту поставщика) или флотамин технический (ТУ6-36-1044808-361-89, изм. 1, 2).

Для повышения эластичности пленки продукта, что особенно важно в условиях сильных вибрационных нагрузок и большого перепада температур, заявленный состав содержит термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера О₁, изм.2, 3, 4), который представляет собой продукт сополимеризации бутадиена со стиролом в растворе в присутствии литийорганического катализатора.

Сплав твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют как загущающий компонент и как компонент, обеспечивающий получение более сухой пленки с высоким уровнем защитных свойств, при меньшей ее толщине, что позволяет снизить расход состава на 1 м² покрываемой поверхности и делает его экономически выгодным при применении.

Для приготовления сплава твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют церезин М75 или церезин М80 по ГОСТ 2488-79, изм. 1, 2 и термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера O₁ изм.2, 3, 4).

Сплав изготавливается следующим образом: расчетное количество церезина загружают в аппарат и расплавляют при перемешивании до 80°С. В расплавленный церезин добавляют часть термоэластопласта бутадиенстирольного (в соотношении 9 частей церезина и 1 часть термоэластопласта бутадиенстирольного). Смесь постепенно нагревают при постоянном перемешивании до 210°С и выдерживают при этой температуре 0,5 часа.

В качестве пленкообразователя наиболее подходящим является смола нефтеполимерная лакокрасочная (ТУ 38.10916-79, изм. 1-19), которая способствует образованию не только прочной пленки продукта, но и обладает высокими биоцидными свойствами. Смола нефтеполимерная лакокрасочная представляет собой продукт полимеризации стирола и ненасыщенных соединений фракций C₈-C₉ пиролизных смол.

Используемый в композиции алкилфенол фр. С₈-С₁₂ (ТУ 38.601-07-40-98) или нонилфенол (ТУ 38.602-09-20-91) с одной стороны выполняют функцию пластификаторов, что обуславливает формирование более однородной и эластичной пленки, с другой стороны в заявленной композиции они способствуют более быстрому схватыванию пленки продукта, то есть является «сиккативом» по отношению к смоле нефтеполимерной лакокрасчной.

В составе для лучшего диспергирования всех заявленных компонентов используются два органических растворителя ксилол (ГОСТ 9410-78) и нефрас С4 155/200 (ГОСТ 3134-78, изм. 1-4).

Изготовление заявленного защитного материала осуществляется по нижеследующей технологии:

- приготовление сплава церезина с термопластом бутадиенстирольным в соотношении 9:1 в отдельном аппарате;

- термомеханическое диспергирование смолы нефтеполимерной лакокрасочной в ксилоле при температуре 80-90°С в течение 1-2 часов;

- постепенное добавление при этой температуре сплава и продолжение термомеханического диспергирования в течение1-2 часов до получения однородной массы;

- затем поочередно загружают высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀ (например, рофамин), алкилбензолсульфонат кальция (например, КНД) и продолжают термомеханическое диспергирование при температуре 80-90°С в течение 2-3 часов до окончания вспенивания, далее добавляют алкилфенол фр. C₈-C₁₂ (или нонилфенол) и при этой температуре продолжают перемешивание в течение 0,5 часа;

- далее подъем температуры до 110-115°С и продолжение термомеханического диспергирования в течение 1-1,5 часа;

- снижение температуры смеси до 80-90°С, добавление половины расчетного количества нефраса и расчетное количество термоэластопласта бутадиенстирольного. При этой температуре смесь перемешивают до полного растворения термоэластопласта бутадиенстирольного;

- охлаждение смеси до 50-60°С, разбавление и подача в реакционную смесь порциями оставшегося нефраса до получения требуемой вязкости;

- охлаждение продукта до 30-40°С и гомогенизация путем 1-кратной циркуляции через шестеренчатый насос;

- фильтрация продукта через металлическую сетку со стороной ячейки 200 мкм.

По описанной технологии были приготовлены следующие образцы защитных смазочных материалов (таблица 1).

У изготовленных образцов оценивали защитные свойства в камере соляного тумана (ГОСТ 9.054-75, метод 3), защитные свойства при постоянном погружении в морскую воду (ГОСТ 9.054-75, метод 4), грибостойкость (ГОСТ 9.052, метод 4), способность вытеснять воду с поверхности металла, продолжительность высыхания «от пыли» через 4 часа по сравнению с аналогом (таблица 2).

Способность вытеснять воду с поверхности металла - этот показатель характеризует способность защитного смазочного материала вытеснять воду с металлической поверхности. Определение проводят путем измерения диаметра (мм) стального диска, освобожденного от налитой на него воды каплей продукта. При этом фиксируют: d₁ - максимальный диаметр части стального отшлифованного диска, освобожденный от дистиллированной воды каплей продукта; d₂ - диаметр обезвоженного участка спустя 5 мин после вытеснения продукта; d₃ - диаметр участка, не смачиваемого водой после удаления продукта (смывание струей воды) - «эффект последействия» (Богданова Т.И., Шехтер Ю.Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии. М.: Химия, 1984, с.95).

Определения продолжительности высыхания «от пыли» проводят следующим образом: на зачищенную и обезжиренную металлическую пластинку методом окунания наносят предлагаемый защитный состав, с помощью крючка подвешивают вертикально и выдерживают на воздухе при температуре 18-23°С.Через 4 часа пластинку устанавливают горизонтально и на поверхность бросают кусочек ваты массой 0.1 г с высоты 10 см. Вата должна удаляться с поверхности при сдувании. (Оценка результатов: выдерживает или не выдерживает).

Из данных этой таблицы следует, что поставленная задача настоящего изобретения выполнена. Заявляемый состав имеет высокий уровень защитных свойств по отношении к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах (в камере соляного тумана и при постоянном погружении в электролит) при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, обладает биоцидными свойствами в присутствии плесневых грибов и бактерий, эффективно вытесняет воду, а также за счет получения сухой защитной пленки исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, которые провоцируют возникновение коррозионных очагов.

Составы предлагаемого изобретения Наименование компонентов Содержание компонентов, мас.% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Алкилбензолсульфонат кальция 6,0 8,0 10,0 6,0 8,0 10,0 6,0 8,0 10,0 6,0 8,0 10,0 Рофамин 4,0 6,0 8,0 - - - 4.0 6,0 8,0 - - - Флотамин - - - 4,0 6,0 8,0 - - - 4,0 6,0 8,0 Сплав церезина и термопласта бутадиенстирольного 3,0 3,5 4,0 3,0 3,5 4,0 3,0 3,5 4,0 3,0 3,5 4,0 Нонилфенол 2,5 3,5 4,5 2,5 3,5 4,5 - - - - - - Алкилфенол фр.С₈-С_]2 - - - - - - 2,5 3,5 4,5 2,5 3,5 4,5 Смола нефтеполимерная лакокрасочная 28,0 30,0 32,0 28,0 30,0 32,0 28,0 30,0 32,0 28,0 30,0 32,0 Термопласт бутадиенстирольный 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 Ксилол 22,0 26,0 30,0 22,0 26,0 30,0 22,0 26,0 30,0 22,0 26,0 30,0 Нефрас до 100

Свойства приготовленных образцов Аналог (Толщина пленки 100 мкм) Значение показателей для композиций по примерам при толщине защитной пленки 50 мкм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. Защитные свойства в камере соляного тумана, время до начала коррозии, час, (ГОСТ 9.054, метод 3):
- ст.(марки 10)
-Al(АК-6)
- Cu (М-1)                                                                                                                                   750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 200 210 200 220 210 200 220 210 200 210 220 210 200 2. Защитные свойства при постоянном погружении в электролит, время до начала коррозии, час (ГОСТ 9.054, метод 4):
- ст. (марки 10)
- Al (АК-6)
- Cu (М-1)                                                                                                                                                             700 730 720 730 700 720 710 700 710 710 700 720 700 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1150 1200 200 210 220 210 200 200 220 200 200 200 210 200 210 3. Биоцидные свойства. Стойкость к плесневым грибам (ГОСТ 9.052, метод 4) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4. Диаметр вытесненной воды с поверхности металла, мм, d₁/d₂/d₃ 40/50/50 70/70/70 70/75/75 70/75/75 75/80/80 75/80/80 70/80/80 70/75/75 73/78/78 71/74/74 73/78/78 70/76/76 76/80/80 5. Определения продолжительности высыхания «от пыли» через 4 часа. не выдерж. выдерживает

Использование: для консервации металлоконструкций из черных и цветных металлов авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники. Сущность: материал содержит в мас.%: алкилбензолсульфонат кальция 6-10, высшие алифатические амины фр. C₁₇-С₂₀ 4-8, сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1 3-4, алкилфенол C₈-C₁₂ 2,5-4,5, смола нефтеполимерная лакокрасочная 28-32, термопласт бутадиенстирольный 1,5-2,0, ксилол 22-30, нефрас до 100. Технический результат - улучшение защитных свойств по отношении к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, исключение налипания частиц пыли и грязи. 2 табл.

Защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:
Алкилбензолсульфонат кальция 6,0-10,0 Высшие алифатические амины фр. C₁₇-C₂₀ 4,0-8,0 Сплав твердого нефтяного углеводорода церезина   и термоэластопласта бутадиенстирольного   в соотношении 9:1 3,0-4,0 Алкилфенол C₈-C₁₂ 2,5-4,5 Смола нефтеполимерная лакокрасочная 28,0-32,0 Термопласт бутадиенстирольный 1,5-2,0 Ксилол 22,0-30,0 Нефрас до 100