СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ Советский патент 1973 года по МПК C10M125/18 

I

Известен способ получения смазочных масел на основе перфторполиэфвров. Масла на основе перфторополиэфиров имеют высокую стойкость к высоким нагрузкам, в частности, они стойки к действию многих химических реагентов. Однако если эти масла соприкасаются с очень агрессивными веществами, например с трехфтористым бором, тиотетрафторидом или гексафторидом урана, они обна,руживают явления разложения, которые от1рицательно влияют на их смазывающую способность.

Для повышения химической стабильности перфторполиэфиры обрабатывают гексафторидом урана с последующим выделением целевого продукта известным способом.

Обработку гексафторидом урана проводят при температуре от О до 100°С (предпочтительно в области между комнатной температурой и температурой около 85°С)В качестве исходных материалов для изготовления химически стойких смазочных масел используются торговые масла на основе перфторполиэфиров. Особенно пригодными исходными продуктами для получения смазочных масел оказались полимеры окисей перфторалкилена, алкиленовые группы которых содержат 1-4 чтома углерода. Предпочтительными

исходными маслами являются полимеры окисей перфторэтилена и перфторпропилена с мол. весом от 1000 до 4000, которые имеют температуру кипения от 70 до 300° С при давлениях между 0,1 до 0,5 мм рт. ст. и имеют при 20° С кинематическую вязкость между 20 и 300 ест. В качестве исходных масел могут применяться также смеси названных перфторполиэфиров.

Для обработки 1 вес. ч. масла на основе перфторполиэфира применяют преимущественно от 0,01 до 10 вес. ч. гексафторида урана. Обработанное таким образом смазочное

масло оказывается стойким против очень агрессивных соединений фтора.

Если предъявляются узко ограниченные требования к конечному продукту, например, относительно давления пара, вязкости и т. д.,

обработанное масло может дополнительно разделяться обычным образом, например дистилляцией, на более узкие фракции.

Общим вариантом осуществления способа является такой вариант, когда гексафторид

урана пропускают через наполненный перфторполиэф фом сосуд. При специальном варианте газообразный гексафторид урана при его собственном давлении впускают в масло

через расположенное ниже новерхности перфторполиэфира отверстие. Целесообразно, чтобы впускное отверстие находилось в расположенном как можно ниже месте реакционного сосуда для лучшего распределения газа впускное отверстие выполнено в виде ситчатой пластины или фритты. Реакционная смесь во время пропускания газа может дополнительно перемешиваться.

При другом специальном варианте осуществления этого способа газообразный гексафторид урана всасывается маслом на основе перфторполиэфира. Применяемое при этом пониженное давление зависит от температуры гексафторида урана и от высоты слоя масла над отверстием для впуска газа. В соответствии с этими переменными давление может изменяться между 1 и 700 мм рт. ст., например, работают при комнатной температуре « при высоте наполнения масла около 30 см и давлении 25 мм рт. ст. Благодаря дополнительному перемешиванию создается более интенсивный контакт между перфторполиэфиром и гексафторидом урана.

Другим обшпм вариантом является обработка масел на основе перфторполиэфира гексафторидом урана противоточным методом. Для этого, например, масло на основе перфторпол.иэфира пропускают сверху через насадочную колонну, снизу пропускают гексафторид урана- В зависимости от вида и размера насадки можно регулировать скорость пропускания и величину соприкасающейся с гексафторидом урана поверхности масла. При специальном варианте осуществления этого способа применяют тонкопленочный реактор, в котором текущее вниз масло вращающимся очистителем распределяется равномерной тонкой пленкой по поверхности реакционного сосуда. При этих способах с работой по противоточпому принципу гексафторид урана может или нагнетаться в реакционный сосуд, ,или засасываться. При работающей по противоточному способу аппаратуре выгодпо, чтобы один или несколько компонентов, участвующих в реакции, могли циркулировать; это обеспечивает наиболее экономичное использование гексафторида урана.

Если масло на основе перфторполиэфира обрабатывают газообразным гексафторидом урана, продолжительность обработки зависит от введенного количества и от качества масла на основе перфтО|рполиэфира и составляет, папример, при,использовании 1000 г,перфторполиэфира торгового качества от 15 мин до 8 час. При этом расход гексафторида урана составляет обычно 30-300 г/час, преимущественно от 50 до 150 г/час.

Оказалось выгодным во время обработки перфторполиэфира гексафторидом урана предотвращать доступ воздуха и особенно влаги (влага вызывает гидролиз гексафторида урана, выделяется фтористый водород, который оказывает сильное корродирующее действие на применяемую аппаратуру)При обработке масла на основе перфторполиэфира газообразным гексафторидом урана можно подавать последний разбавленным, например, в смеси с сухим инертным газом, та5 КИМ как азот, аргон или гелий. В таких смесях доля гексафторида урана составляет обычно 1-95%, преимущественно 5-60%.

Если масло на основе перфторполиэфира обрабатывается при повыщепной температуре,

10 обогрев может быть осуществлен различными способами. При пропускании гексафторида урана через масло наиболее целесообразно нагревать реакционный сосуд и при хорощем перемешивании передавать тепло маслу- Разумеется, предварительно нагретый гексафторид урана может также вводиться в холодное масло или засасываться маслом. .При работе по противоточному принципу колонна может нагреваться, например, пагревательной рубашкой;

0 но можно с таким же успехом подавать предварительно нагретое до температуры реакции масло или направлять в противоположном направлении предварительно нагретый гексафторид урана. Возможность нагревания одного или обоих компонентов, участвующих в реакции, перед подачей в реакционное пространство используют нреимущественно в том случае, если компонент или компоненты реакции циркулируют.

При другом общем варианте осуществления способа изобретения масло на основе перфторполиэфира реагирует в закрытом реакционном сосуде с гексафторидом урана. Самы.м простым способом осуществления этого варианта является тот, при котором в наполненный перфторполиэфиром реакционный сосуд вводят тонко раздробленный твердый гексафторид урана, закрывают сосуд и перемешивают или

0 встряхивают его до тех пор, пока не достигается желаемая степень нревращения. При этом целесообразно применять герметические реакционные сосуды, в которых можно работать ири повышенной температуре, например, выше

5 температуры сублимации гексафторида урана (56° С). Особенно выгодно применение автоклава для встряхиваиня из коррозионностойкого материала- При этом весовое отношение масла на основе перфторполиэфира к гекса0 фториду урапа может изменяться в широких пределах; оно зависит в основном от качества введенного перфторполиэфира и составляет обычно от 100 : 1 до I ; 1. Продолжительность обработки составляет от 15 мин до 24 час,

5 преимущественно от 1 до 5 час. При повышенной темнературе обычно достаточно более короткое время обработки, чтобы получить масло, которое после отделения осажденных при этом и/или превращенных в летучие продукты компонентов, а также имеющегося в данном случае избыточного гексафторида урана, удовлетворяет требованиям при применении для смазки быстроходных частей машин, в которых оно подвержено действию гексафторида урана.

При обработке масел на основе нерфторполиэфира гексафторидом урана обычно осаждается окрашенный в светлый цвет мелкокристаллический или аморфный продукт; если обработка происходит при повышенной температуре, подобный материал осаждается лишь после охлаждения. Отделение происходит обычным образом, например фильтрованием, причем последнее может производиться при давлении или отсасыванием конечного продукта. Целесообразным оказалось применение фильтров из неорганического материала, например, фильтров из стекловолокна или фильтрующих слоев из других инертных материалов, например, двуокиси кремния или окисей алюминия.

Фильтрующий материал должен хорошо очищаться и быть абсолютно сухим- Отделение может производиться также перегонкой, причем одновременно может происходить разделение дистиллята на различные фракции, свойства которых изменяются в более узких пределах; такая перегонка обычно производится при пониженном давлении, преимущественно при давлении ниже 1 мм рт. ст.

Удаление имеющегося избыточного гексафторида урана производится стандартными методами, например, пропусканием инертного газа, такого как азот или аргон, и/ил,и нагреванием, и/или дегазацией при пониженном давлении. Если избыточный гексафторид урана удаляют пропусканием инертного газа, конечный продукт в случае необходимости может затем подвергаться дегазации нагреванием и/или применением пониженного давления. Если вместе с твердыми продуктами образуются летучие продукты, последние при работе с газообразным гексафторидом урана обычно частично удаляются с гексафторидом урана. Оставшиеся летучие продукты реакции удаляются при отдувке избыточного гексафторида урана, а также при заключительной дегазации и/или перегонке конечного продукта.

Стойкие против агрессивных веществ смазочные масла, полученные но предлагаемому способу, имеют мол. вес от 1000 до 4000, преимущественно от 1800 до 2600, плотность их от 1,7 до 2,1 , преимущественно от 1,8 до 2,0 г/смА, вязкость составляет 20-300 ест, преимущественно 30-100 ест при 20° С, давление паров масла составляет мм. рт. ст. при 20° с.

Полученные смазочные масла при применении их в подщипниках быстроходных машин даже после продолжительного срока в присутствии гексафторида урана не обнаруживают никаких нежелательных измененийПрим ер 1. Через 200 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена, мол. вес которого от 1000 до 4000, температура кипения 190-290° С при 0,3-0,4 мм рт. ст. и вязкость около 250 ест при 20° С, загруженного в колонку длиной 30 см (диаметр 5,0 см) с впускным отверстием для газов в основании, пропускают гексафторид урана при комнатной температуре и давлении 25 мм рт. ст. в течение 2 час при отсутствии воздуха и влаги. Затем масло фильтруют под давлением и повторяют обработку гексафторидом урана. После повторного отфильтровывания в течение 1 час через масло пропускают сухой азот и

масло затем в течение 1 час подвергают дегазации при 100° С и давлен и 0,3 мм рт. ст. При м е р 2. В описанной в примере 1 аппаратуре через 100 г перфторполиэфира, который состоит в основном из полимера окисей

перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена, мол. вес которого 1000-4000, температура кипения 80-210° С при давлении 0,3-0,4 мм рт. ст. и с вязкостью около 35 ест при 20° С пропускают гексафторид урана при

85°С и давлении 25 мм рт. ст. при отсутствии воздуха и влаги. Затем гексафторид урана отдувают пропусканием сухого азота и масло после охлаждения фильтруют через фильтр, работающий под давлением. Эта последовательность обработки повторяется еще раз и затем масло подвергают дегазации при 100° С и давлении 0,3 мм рт. ст.

Пример 3. Из 481 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из

полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена с мол. весом 1000- 4000, температурой кипения 80-210°С при давлении 0,3-0,4 мм рт. ст., с вязкостью около 35 сет при 20°С, отгоняют на колонке Вигро

при 0,5 мм рт. ст. фракцию, выкипающую при 80-140° С. Через остаток (316 г бесцветного прозрачного масла) при комнатной температуре в течение 2 час при 25 мм рт. ст. пропускают гексафторид урана со скоростью

около 130 г/час. При этом осаждаются белые хлопья, которые удаляют фильтрованием. Обработку гексафторидом урана повторяют еще два раза до прекращения образования хлопьев. Затем избыточный гексафторид

урана удаляют пропусканием сухого аргона в течение получаса и масло подвергают дегазации в течение 2 час при 80° С и 0,1 мм рт. ст. Получают стойкое против агрессивных веществ смазочное масло с мол. весом 2150-

2250, плотностью 1,90 г/лгл и ноказателем преломления п : 1,2960. Давление пара при 20° С составляет 8Х10 6 мм. рт. ст. и вязкость при 20° С - 57,8 ест.

Пример 4. Через 200 г подготовленного перегонкой (как в примере 3) масла на основе перфторполиэфира пропускают при отсутствии влаги и воздуха в течение 2 час при 85°С гексафторид урана со скоростью

100 г/час. После охлаждения в масле осаждаются белые хлопья, которые удаляют отсасыванием. Обработку повторяют еще два раза при 85° С. После прекращения осаладения хлопьев избыточный гексафторид урана вытесняют пропусканием сухого азота в течение

1час ,и затем масло подвергают дегазации при 80° С и 0,5 мм рт. ст. Полученное масло имеет такие же свойства, как продукт, изготовленный по примеру 3.

35 мл этого масла заливают в подшипник быстродействуюш,ей машины, в котором оно иодверл ено действию гексафторида урана; после 24 час службы при 40000 об/мин в масле не заметно никаких нежелательных изменений.

Пример 5. В автоклав объемом 500 мл вводят в абсолютно сухой атмосфере нри температуре 5° С 500 г масла на основе перфторполиэфира, которое состоит в основном из полимера окисей перфторэтилепа и полимера ок-исей перфторпропилена с мол. весом 1000- 4000, температурой кипения 190-290° С при 0,3-0,4 мм рт. ст. и вязкостью около 250 ест при 20° С, и 220 г гексафторида урана. Автоклав закрывают, находяшийся над загрузкой воздух вытесняют сухим азотом и автоклав герметизируют. В течение 1 -1/2 час при продолжительном встряхивании (100 качаний в минуту) автоклав медленно нагревают до 70°С и встряхивают при этой температуре

2час. При этом давление повышают приблизительно на 3 атм. Затем охлаждают автоклав при дальнейшем встряхивании, причем давление снова снижают ночти до нормального, открывают сосуд и фильтруют содержимое под давлением. Фильтрат перегоняют в атмосфере азота при 0,1 мм рт. ст., причем отдельно выделяют фракцию, выкипающую при 170- 250° С. Продукт имеет плотность 1,88 г/мл и вязкость 185 ест прн 20° С.

Пример 6. Через наполпенную кольцами Рашига (диаметр 2 мм) колонну длиной 150 еж

и диаметром 3 см, в которую непрерывно подают гексафторид урапа снизу вверх со скоростью 200 г/час, пропускают из капельной воронки со скоростью 150 мл/час масло на основе перфторполиэфира, которое состоит в основпом из полимера окисей перфторэтилена и полимера окисей перфторпропилена с мол. весом 1000-4000, температурой кипения 80-210° С при 0,3-0,4 мм рт. ст. и вязкостью

при 20° С около 35 ест. При этом колонна нагревается снаружи до 50-55° С. Стекающее вниз через стеклянную фритту G 1 масло собирают при отсутствии воздуха ,и влаги и еще раз направляют через колонну. Затем масло

охлаждают, еще раз фильтруют и дегазируют при 80° С и 0,1 мм рт. ст. в течение 1 час.

При испытании этого масла по способу, описанному в примере 4, оно показывает такие же свойства, как масло, полученное по примеру 4.

Предмет изобретения

1. Способ получения смазочных масел на осиове перфторполпзфиров, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стабильности масел, перфторполиэфиры обрабатывают гексафторидом урана с последующим выделением целевого продукта известным способом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку гексафторидом урана проводят при О-100°С.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийсятеы, что в качестве перфторполиэфиров используют полимеры окисей перфторалкилена, алкиленовые группы которых содержат 1-4 атома углерода.