Функциональная жидкость Советский патент 1992 года по МПК C10M135/20 C10N30/06 

Изобретение относится к функциональным жидкостям из ряда смазочных материалов, гидравлических жидкостей и жидкостей для обработки металлов, содержащим простые тиоэфиры.

Известно, что в функциональные жидкости добавляют в общем различные добавки для улучшения их эксплуатационных свойств. Так как, например, смазочным маслам для передачи больших усилий необходима высокая нагрузочная способность, к ним добавляют противозадирные и противоизносные присадки, такие как диалкилди- тиофосфаты цинка.

Известно использование простых тиоэ- фиров формулы R-S-CH2-CH(OH)-CH2-S-R в качестве присадок, к смазочным материалам.

Наиболее близкими к предлагаемым по технической сути являются функциональные жидкости на основе базового масла, содержащие 0,1-1% противоизносно-про- тивозадирных присадок, представляющих

собой простой тиоэфир формулы -CH(CH2SH) или RXCH2CH(OH), Х О, R - линейный алкил , разветвленный алкил .

Известные присадки недостаточно снижают износ.

Целью изобретения является повышение противозадирных и противоизносных свойств.

Цель достигается тем, что функциональная жидкость на основе базового масла, содержащая простой тиоэфир, в качестве последнего содержит соединение формулы

UrS-CHr H-CKrd-dHjHjE-CHrS- (1) №OK

где R,R2 - одинаковые или различные трет(С4-С7)-алкил, .-S-S-, -S-CH2-CH2-S-, в количестве 0,5-1,5 мас.% в расчете на функциональную жидкость.

Получение функциональной жидкости осуществляется известным образом.

со

с

Ч ел

О

Ьь

ы

К

W

В качестве промежуточного продукта для получения присадок использован простой алкилтиаглицидиловый эфир, полученный следующим образом:

,0(2)

R-S-CHrCH-CHi / L

0

Особенно предпочтительно для этого взаимодействия применение катализатора переноса фаз, как, например, тетрабутиламмонийхло- рида.

Простые алкилтиаглицидиловые эфиры формулы 2 затем можно вводить во взаимодействие, например, с гидросульфидом натрия с получением соединения формулы 3. Образовавшиеся после присоединения сероводорода к соединениям формулы 2 меркаптаны можно переводить, например, с помощью диметилсульфоксида, в соединения формулы 4, Присоединение соединений типа формулы 2 к 1,2-димеркаптозтанудэет соединение формулы 5.

В качестве базового масла наряду с минеральными маслами пригодны, например, поли- cr-олефины, смазки на основе сложных эфиров, фосфаты, гликоли, полигликоли и полиалкиленгликоли,

Соединения формулы 1 хорошо растворимы в смазочных материалах, поэтому они особенно пригодны в качестве добавок, например, к смазочным маслам и смазкам и приводят к улучшению противоизносных и противозадирных свойств. Кроме этого, соединения обладают антиокислительным и антикоррозионным действием по отношению к меди.

Присутствие соединений формулы 1 в смазочных материалах позволяет частично заменять золообразующие добавки, такие как цинковые соединения или фосфорсодержащие добавки, особенно дитиофосфа- ты цинка. Цинк и его соединения и также фосфор и его соединения в качестве составной части добавки, применяемой в смазочном масле для бензиновых двигателей, должны быть ограничены в количестве или предпочтительно полностью ликвидированы ввиду возможной дезактивации катализатора выхлопных газов, подключенного после бензинового двигателя.

Композиции согласно изобретению пригодны для применения в качестве составов смазочных масел для двигателей внутреннего сгорания в общем, для дизельных двигателей в особенности и для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

особенно предпочтительно. Имеются в виду карбюраторные двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием и воз- вратно-поступательным движением

поршня.

Смазочные материалы могут содержать дополнительно другие присадки, которые добавляются для того, чтобы дополнительно улучшать основные свойства смазочных материалов; к ним относятся: антиоксиданты, пассмваторы металлов, ингибиторы коррозии, присадки, улучшающие индекс вязкости, снижающие температуру застывания, диспергаторы, детергенты, а также другие

добавки,противоизносные и противозздир- ные присадки.

Нижеприведенные примеры поясняют изобретение. Части и проценты при этом относятся к мае., если не указано ничего

другого.

П р и м е р 1. Получение:

(3)

цНд -S-CHrCH-CM-CHrCHонон

-СНг $-%Нд Схема реакции

2%Н9-ННГСН- СНг+Ш(ЗОШгОН

fY

I п СП(1

iHtO jp-|tC1}H9 -CH2 CK1он

-снг)г$+маон.

В четырехгорлой колбе к 50 мл (0,268 моль) технического 30%-ного щелочного раствора гидросульфида натрия - разбавлен с помощью 25 мл воды - при перемешивании прикапывают 73,1 г (0,5 моль) трет-бутилглицидилового тиоэфира (длительность добавления примерно 1 ч). Выдерживают путем охлаждения при 40-50°С

нагревающуюся при этом реакционную смесь. Затем дополнительно перемешивают при 50-60°С еще 1 ч и контролируют конец реакции по исчезновению пятна простого глицидилтиоэфира в тонкослойной хроматограмме. Обработку осуществляют путем разделения фаз.

Органическая фаза представляет собой продукт реакции. Ее дополнительно промывают примерно 20 мл разбавленного рас

твора бикарбоната натрия и после четкого разделения фаз фильтруют через целит и высушивают. Выход: 77,6 г 95% от теории: желтого цвета вязкая жидкость, показатель преломления: п20о я 1,5261. Т.кип. 180°С/0,5мбэр.

Пример 2. Получение:

он

(%НГ$-СНГМНЖГН1

Схема реакциип

,-,

i:2%HrHHrCH-CVHS-CR2(%нг3-снг

-СНГ$Н

он

-k-CH2-S-GHr)7

В двугорлой колбе 1,8 г (0,2 моль) 1,2-ди- меркаптоэтана и 0,5 мл раствора метилата натрия (30%-ный в метаноле) нагревают до 60°С, удаляют нагревательную баню и в течение 45 минут при перемешивании и при 60-70°С прикапывают 61,4 (0,42 моль) трет- бутилглицидилового простого тиоэфира (экзотермическая реакция). По окончании добавления смесь дополнительно перемешивают еще 30 мин примерно при 60°С и на ротационном испарителе в вакууме удаляют летучие вещества. Обработку осуществляют аналогично примеру 1.

Выход: 100% от теории; бесцветная жидкость. Показатель преломления:

п20о:1,5391.

Пример 3. Получение:

ОН (%Rr$-Crlrk4ttr CHrl

(5)

Схема реакции

ОН

2 н9 енгсмгади$ о

он

lyjltcHV VCH-CHr

36 г (0,5 моль). Соединения трет-СдНд-З- -CHa-CH(CH)-CH2-SH, 31,2 г (0,4 моль)диме- тилсульфоксида и 150 мл толуола объединяют в реакционном сосуде и при перемешивании при кипячении с обратным холодильником в течение 4-х часов удаляют 1,7 мл реакционной воды. Затем при нормальном давлении отгоняют примерно 100 мл толуола с диме- тилсульфоксидом, органическую фазу смешивают с 50 мл толуола, промывают водным раствором гидрокарбоната натрия и затем водой, после чего высушивают и концентрируют. Выход: 34 7 г 96,7% от теории, желтая жидкость, п °о: 1,5450

Пример 4. Тест на защиту от износа. Полученные согласно примерам 1-3 соединения 3,4 и 5. каждое, примешивают к не содержащему дитиофосфат цинка моторно- 5 му маслу SAE-класса 10W-30 (основа IS ОУС32-минерального масла) с названием AARG 45 в концентрации 1 мас.% и образцы подвергают тесту с толкателем клапана и кулачком (Сап и Тарре - тест (С + Т)).

10 Краткое описание метода испытания С+Т. В закрытой камере вращают кулачок из чугуна, закаленный индукционным нагревом до 550-580 HV (твердость по Виккерсу), против нагруженного рессооой толкателя из

15 цементированной стали с твердостью 800- 850 HV. Камеру заполняют вплоть до середины оси кулачка испытуемым маслом. Благодаря встроенным нагревательным стержням масло нагревается до 100°С. По20 еле достижения заданной температуры пиковое усилие на кулачке устанавливают при 100 Н и испытание начинают при числе оборотов кулачка 1500 в мин. Спустя час времени пробега измеряют износ. Если суммарный из25 нос острия кулачка и толкателя меньше, чем 0,25 мм. то пиковое усилие повышается на 100 Н и тест продолжается при увеличенной силе нз кулачок следующий час до тех пор. пока износ не достигнет величины более чем 0,25 мм или

30 пиковое усилие достигнет 2000 Н.

Результат указывается в виде аварийных ступеней каскада, или, если не было обнаружено никакого износа, регистриру- ются как выше 2000. В табл.1 представлены

35 установленные значения, причем повышенное численное значение (в Н) обозначает улучшенную износостойкость.

Пример 5. Тест на стабилизацию против окисления.

40

Соединения, полученные согласно примерам 1 и 2 (добавки 3 и 4), подвергают TFOUT-тесту. Этот тест представляет собой модифицированный вариант теста окисле45 ния во вращающейся бомбе для минеральных масел (RBOT) (ASTMD 2272). При TFOUT-тесте испытуемое масло (1,5 г) в стакане, который находится в стальном сосуде (бомбе), в присутствии 2% воды, жидкой

50 окисленной нитрированной фракции моторного бензина в качестве катализатора (4%- ная исходная концентрация) и жидкого нафталата металла в качестве дополнительного катализатора (4%-ная исходная кон55 центрация) подвергают при давлении кислорода 6,3 бар (90 пси) (объем кислорода 65 мл). Бомба вращается в наклонном положении со скоростью 100 об/мин в ванне с жидкостью при 160°С. Наклонное положение и вращение вызывают пленкообрэзное

распределение масла на поверхности корпуса стеклянного сосуда.

Спустя известное время индукции масло при этих условиях начинает окисляться. Окисление вызывает расход кислорода, который отчетливо виден по четкому падению давления. Время вплоть до начала, так называемое время индукции, берется в качестве меры для стабильности к окислению.

В качестве испытуемого масла служит двигательное масло на основе минерального масла ISOVG32, содержащее композицию: добавку 01оа 4140 С (Orogll), и улучшающую индекс вязкости присадку (олефиновый сополимер). Вязкость соответствует 15W-50 и содержание дитиофосфата цинка в присадке соответствует содержанию 0,067% цинка иО.Об% фосфора в масле.

Приведенные в табл.2 результаты обозначают время (мин) вплоть до излома в диаграмме давление-время.

Увеличение времени соответствует хорошей эффективности стабилизатора.

Пример 6. Тест на совместимость с уплотняющими материалами.

Испытывают по методу фольксвагена VW-Scal-тест, P-VW 3334 при 150°С и продолжительности теста 96 ч. Оценочным параметром является изменение модуля 1/3 (при удлинении на 1/3), изменение прочности к растрескиванию и изменение удлинения при разрыве.

Испытание тест-материала типа FKM (фтор-каучук) в двигательном масле, содержащем либо соединение формулы 3, либо соединение формулы 4, не сообщает никакого заметного изменения состояния уплотнений относительно удлинения при разрыве и изменения напряжения при растяжении по сравнению с моторным маслом без добавки соединений формулы 3 и 4,

Пример 7. Тест на коррозионное поведение по отношению к меди.

Используют Fetter СЕСЫ)2-А-78-тест. Через 36 ч определяют потери веса медных подшипников в присутствии соединений формулы 3 и формулы 4 в масле, а также проводя испытание в не содержащем фосфора, и в содержащем фосфор (Р 0,06%) масле Значения весовых потерь менее, чем

25 мг. Таким образом, удовлетворяют требованиям классов ССМС G1, G2 и G3.

Пример 8. Тест на защиту от износа при высоком давлении.

Проверку на пригодность в качестве добавки для защиты от износа проводят по стандартному методу ASTMD-2783-81 путем применения четырехшариковой машины фирмы Шелл. В качестве базового масла

применяют минеральное масло Solvent Neutral 150, к которому добавляют соединения формулы 3. Определяют нагрузку сваривания WL(Weld Load) в кг, при которой шарики свариваются в течение менее 10 с.

Полученные результаты приведены 8 табл.3.

Результат показывает, что при условии высокого давления, которые встречаются при металлообработке, соединение формулы 3 способствует значительной стабилизации масла.

Пример 9. Сравнительный тест и защиту от износа.

Согласно примеру 8 в испытуемом

масле растворяют по 1 % нижеследующих соединений, а полученные смеси подвергают испытанию на 4-шариковой машине: A:/ so-C8Hi7-0-CH2-CH(OH}-S-/2 (пример 12 патента СН-А-628329) IV:/t-C4Hg-S-CH2

-СН(ОН)-5-4 (пример 3).

Результаты приведены в табл.4. Формула изобретения Функциональная жидкость из ряда смазочных материалов, гидравлических жидкостей и жидкостей для обработки металле на основе базового масла, содержащая г)ро- стой тиоэфир, отличающаяся тем, что. с целью повышения противозадирных противоизносных свойств, жидкость в каче

стве простого тиоэфира содержит соедине ние общей формулы

RrMfyHp -Q-CHrjK-CM- Ri

ОНОН

где RI, R2 - одинаковые или различные, тре

(С4-С)-элкил;

Q- -S, -S-S-, -S-CH2-CH2-S-,

в количестве 0,5-1,5 мае. % в расчете нафу кциональную жидкость.

Таблица 1

Использование: в качестве смазочных материалов, гидравлических жидкостей и жидкостей для обработки металлов. Сущность изобретения: жидкость содержит базовое масло и 0,5-1,5% простого тиоэфира формулы Ri-S-CH2-CH(OH)-CH2-Q-CH2- -CH(OH)-CH2-S-R2, где Ri,Ra - одинаковые или различные трет (d-C) алкил; Q-S-, -S-S-, -S-CH2-CH2-S-. Простой тиоэфир улучшает противозадирные и противоизносные свойства. 4 табл.

Таблица 1

Таблица 3

Таблица А