Олигоуретаны в качестве присадок к смазочным маслам Советский патент 1991 года по МПК C08G18/83 C10M149/14 

Изобретение относится к олигоурета- нам с концевыми кетонными группами, которые могут быть использованы в качестве присадок к смазочным маслам, например, к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) для штамповки деталей из стальных и латунных лент.

Цель изобретения - снижение вязкости присадок, улучшение смазочных свойств и повышение стабильности олигоуретанов с концевыми кетонными группами.

Для получения олигоуретанов используют следующие соединения: 2,4-толуиленди- изоцианат, гексаметилендиизоц анат, диацетоновый спирт, а-олигодиметилси- локсандиолы, имеющие следующие характеристики: содержание гидроксильных групп 0,9-0,93%, мол. м, 3700-3800, содержание влаги менее 0,01%. кислотное число 0,02 мг КОН/г, полиоксипропилендиолы

(Лапролы) марок Д-10 и Д-20, мол. м. 1000 и 2000, содержание влаги 0,06 и 0,05%, содержание гидроксильных групп 3,2 и 1,64%, кислотное число 0,02 и 0,015 мг КОН/г, вязкости при комнатной температуре 1,48 и 3,33 П соответственно.

В качестве смазочно-охлаждающих жидкостей используют полиэтилсилоксано- вую жидкость марки ПЭС-5. Состав СОЖ - 100% ПЭС-5 (Базовая СОЖ).

П р и м е р 1. В трехгорловую колбу, снабженную механической мешалкой, отводом для соединения с вакуумной системой и термометром, загружают, мае.ч.; жидкий гидроксилсодержащий диметилсилоксано- вый каучук 1000; 2,4-толуилендиизоцианат 8,08, и ведут процесс при 50 ± 5°С и интенсивном перемешивании в течении 20 ч до половинного превращения NCO-групп. Затем к реакционной смеси добавляют 2,32

О

ю го ю о о

мае.ч. диацетонового спирта (эквивалентное количество) и смесь перемешивают в течение 5 ч при 60 ± 5°С до полного исчезновения NCO-rpynn. Полученный полиуретан имеет мол.м. 4430, плотность 1,111, г/см3, содержание концевых кетонных групп 1,27%, вязкость 75 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает на 3%. Растворяется в полиэтоксисилоксане.

П р и м е р 2, Повторяют процесс, описанный в примере 1, применяя, мае.ч,: жидкий гидроксилсодержащий диметил- силоксаноаый каучук 1000; reiсаметилен- диизоцианат 7,80; диацетоновый спирт 2,32 (эквивалентное количество). Полученный полиуретан имеет мол. м. 4300, плотность 1,1110, г/см3, содержание концевых кетонных групп 1,30%, вязкость 66 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает на 3%. растворяется в полиэтоксисилоксане.

П р и м е р 3. Повторяют процесс, описанный в примере 1, применяя, мае.ч.: поли- оксипропилендиол (мол.м. 2000) 1000; 2,4,-толуилендиизоцианата 174; диацетоновый спирт 116 (эквивалентное количество). Полученный полиуретан имеет мол. м. 2450, плотностоь 1,0108 г/см , содержание концевых кетонных групп 2,30%, вязкость 68 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает на 3%. Растворяется в полизток- сисилоксане.

П р и м е р 4, Повторяют процесс, описанный s примере 10 применяя, мае.ч.: по- пиоксмпропилендиол (мол.м. 1000) 1000; 2,4-толуилендиизоцианат 348; диацетоновый спирт 116 (эквивалентное количество). Полученный полиуретан имеет моп. м. 1450, плотность 1,0110 г/см3, содержани-з концевых кетонных групп 3,86%, вязкоегь 153 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает на 3%. Растворяется в полиэтоксисилоксане.

П р и м е р 5. Повторяют процесс, описанный в примере 3, применяя, мас.ч.: поли- оксипропилеидиол (мол.м. 2000) 1000; 2,4-толуилендиизоцианат 174. К полученному 11744 мас.ч. макродиизоцианата вводят 110 мас.ч. диацетонового спирта из расчета соотношения модифицирующая добавка (диацетоновый спирт); макродиизоцианат, равного 1,9:1 (моль), т.е. недостаток модифицирующей добавки. Полученный полиуретан имеет мол.м. 2400, плотность 1,0109 г/см3, содержание концевых кетонных групп 2,25%, вязкость 70 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает в 3 раза (дошла до 210 П). Дело в том, что при недостатке модифицирующей добавки остаются свободные изоцианагные группы, которые

при хранении реагируют с влагой воздуха, образуя мочевинные группы и резко увели чивая вязкость олигомера.

П р и м е р 6. Повторяют процесс, описанный в примере 3, применяя, мас.ч.: поли- оксипропилендиол (мол.м. 2000) 1000; 2,4-толуилендиизоцианат 174, К полученному 1174 мас.ч.макродиизоцианату добавляют 122 мас.ч. диацетонового спирта из

0 расчета соотношения модифицирующая до- .бавка (диацетоновый спирт); макродиизоцианат, равного 2,1:1 (моль), т.е. избыток модифицирующей добавки. Полученный полиуретан имеет мол.м, 2450, плотность

5 1.0107 г/см3, содержание концевых кетонных групп 2,35%; вязкость 50 П. При хранении в течение 30 сут вязкость возрастает на 60% (дошла до 80 П). Дело в том, что при избытке модифицирующей добавки после

0 синтеза он остается в свободном виде. При хранении он мигрирует из олигомера, повышая вязкость.

Строение и структура полученных соединений подтверждается анализом их ИК- и

5 ЯМР-спектров, определением элементного состава олигомеров. В ИК-спектрах имеются частоты в области, характерные для ке- тонНых групп, полосы в областях 1736-1700, 1600-1500 и 3000-3250 см4, характерные

0 для уретановых групп. В ЯМР-спектрах имеются характерные химсдвиги протонов: в области 3,65 м.д., характерные N-H связи уретановых групп, в области 2,1 м.д,, характерные изолированной СНз-С 0 группе.

5 Предлагаемые олигоуретаны с кетонны- ми группами испытаны в качестве компонентов к полисилоксановым маслам. Наряду с хорошей растворимостью и высокими смазочными свойствами, предлагае0 мые полиуретаны обладают повышенной стабильностью, пониженной вязкостью и высокими противоизностными свойствами. Испытания показывают, что при добавлении 1-10 мас.% полиуретанов к полисилок5 сановым маслам, применяемым на заводах s в качестве СОЖ при штамповке из латунных лент, стойкость инструмента штампа повышается в три раза, инструмент не нагревается и тем самым в 3 раза уменьшается брак

0 деталей, вызванный температурными изме- . нениями линейных размеров.

Испытание опигоуретанов с кетонными группами в смеси с базовым полисилоксановым маслом на машине трения МИ-1М по

5 определению противоизносных свойств.

Испытанию подвергают образцы из стали (Ст. 45) и латуни (Л63), Трение образцов происходит в режиме, комбинированного трения-качения с 20%-ным проскальзыванием и возвратно-поступательным движением со скоростью 20 двойных ходов/мин при нагрузке между парой трений 100 кг, Износ определяют взвешиванием стального образца до и после процесса трения. Время испытания 1ч,5

Таким образом, оптимальное введение в полисилоксановую жидкость 4-6% полиуретанов с кетонными группами в 3-6 раз уменьшают износ образцов.

Сравнение характеристик полученных 10 олигомеров с характеристиками известных олигомеров представлены в табл.1 и 2.

Из сопоставления данных табл.1 и 2 видно, что предлагаемые олигоуретаны ха0-C-CHfC(CHsVO-C-NH-R,СН,

9

-NH-C-0-R-O-C-NH-R,-NH-C-C(CH3)fCHfC-0 СН,

где RI- ЧСНг )б ;

R--CH-CHf o-CH-CHz H

СН,

сн.

рактеризуются низкой вязкостью, улучшен- 15 -Оснгснго-снгсн2-о- сн2сн-о т-сн7-сн

ными смазочными свойствами и повышенной стабильностью.

Формула изобретения Олигоуретаны общей формулы

сн, .

- Si-0I

сна

СН, I

-Si

сн,

СН,

СН,

20

m + n 14-31: k 49-50,

0-C-CHfC(CHsVO-C-NH-R,СН,

9

-NH-C-0-R-O-C-NH-R,-NH-C-C(CH3)fCHfC-0 СН,

где RI- ЧСНг )б ;

R--CH-CHf o-CH-CHz H

СН,

сн.

о-снгсн2-о- сн2сн-о т-сн7-сн

сн, .

Si-0I

сна

СН, I

-Si

сн,

СН,

СН,

20

m + n 14-31: k 49-50,

в качестве присадок к смазочным маслам.

Изобретение относится к олигоурета- нам(ОУ)с концевыми кетонными группами, которые могут быть использованы в качестве присадок к смазочным маслам. Снижение вязкости, улучшение смазочных свойств и повышение стабильности ОУ достигается за счет использования их с концевыми кетонными группами общей формулы: ЧV 9 Q -CHfC(CH3VO-C-W-R,-NH-C-0-R-0-C- ; l-Rr CHjO -Wl-C-aCHjIfCHfC O гае R,--(CH2}6 СНч 5 Uf к-сн-сиГ о-сн-снг ГоснгспГо-сн2сн2-о - з 3Г г vi I mi - -оЗптсн сн сн. сн, сн, I 3 - Si-0- I СИ, И5 -Si сн. m + n 14-31; К 49-50. При использовании соединения в качестве присадок ОУ берут от 1 до 7% от массы смазочных масел. 2 табл. сл С

Диматилсилоксаиовый каучук - 2,(ТДИ-+ диацеТаблица

Таблица 2