PL124235B1 - Process for manufacturing copolymer viscous additive for lubricating oils - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dodatku lepkosciowego otrzymywanego przez kapolimery- zacje estrów kwasu metakrylowego i/lub akrylo¬ wego oraz styrenu w wyniku której otrzymuje sie kopolimer który znajduje zastosowanie w przemysle naftowym jako dodatek polepszajacy Wiskaznik lepkosci i obnizajacy temperature krzep¬ niecia mieszanin weglowodorowych np. olejów.Znane sa sposoby otrzymywania dodatków lep¬ kosciowych na bazie polimerów estrów kwasu metakrylowego i alkoholi o dlugosci lancucha Ci—C22 badz na bazie polimerów nienasyconych weglowodorów, przy czym w obu sposobach moz¬ na prowadzic tak polimeryzacje i stosowac taka baze surowcowa by otrzymywac polimery róz¬ nych monomerów czyli kopolimery. Dodatki lep¬ kosciowe typu polimetakrylanów wprowadzone do oleju podwyzszaja jego wskaznik lepkosci oraz obnizaja temperature krzepniecia, natomiast o- trzymarne na bazie weglowodorów nienasyconych tylko podwyzszaja wskaznik lepkosci bez efektu depresacyjnego. Polimeryzacje prowadzi sie w roz¬ puszczalniku weglowodorowym przy czym moze ona miec charakter polimeryzacji jonowej badz wolnorodnikowej w zaleznosci od stosowanych su¬ rowców i inicjatora.Najczesciej stosowanymi inicjatorami polimery¬ zacji jonowej sa zwiazki metaloorganiczne np. dwuetylochloroglin lub chlorek glinu i inne, na¬ tomiast inicjowanie polimeryzacji wolnorodniko- 10 15 90 wej realizowane jest przez stosowanie inicjato¬ ra nadtlenkowego np. nadtlenku benzoilu, kume- nu i inne lub azowego np. nitryl kwasu azodwu- izomaslowego. Temperature i czas polimeryzacji dobiera sie do charakteru polimeryzacji i sto¬ sowanego inicjatora, przy czym polimeryzacje jo¬ nowa prowadzi sie w nizszych temperaturach* —20°C do 20°C a wolnorodnikowa w wyzszych od 75 do 150°C. Piroces otrzymywania konczy o- peracja oddestylowania rozpuszczalnika i rozcien¬ czenia olejem polimeru, w przypadku stosowa¬ nia niskowrzacych rozpuszczalników a w przy¬ padku stosowania wysokowrzacych rozpuszczalni¬ ków stosuje sie tylko rozcienczenie olejem.Wedlug polskich opisów patentowych nr 56100, 46345 otrzymuje sie dodatek lepkosciowy typu po¬ limetakrylanów lub poliaikrylanów na drodze po¬ limeryzacji wolnorodinikowej estrów kwasu meta¬ krylowego lub akrylowego o ogólnym wzorze: CH2C/Ri/COOR2 gdzie: Ri=H! lub CH3, R2 = lancuch weglowodorowy o liczbie atomów wegla Cj do C22.Otrzymany tym sposobem dodatek podwyzsza wskaznik lepkosciowy i obniza temperature krzep¬ niecia oleju uszlachetnianego, charakteryzuje sie jiednak slaba odpornoscia na dzialanie sil scina¬ jacych. Slaba odpornosc na dzialanie sil scinaja¬ cych polimetaikrylanowych dodatków lepkoscio¬ wych ogranicza mozliwosci ich stosowania ze 124 235124 235 wzgledu na szybka utrate lepkosci oleju smaro¬ wego uszlachetnianego tym dodatkiem.Dlatego do uszlachetniania olejów sredniej i wysokiej klasy stosuje sie dodatki lepkosciowe otrzymywane na bazie olefin np. kopolimery ety- lenowo-propylenowe czy styrenowo-butadienowe, których wada jest miedzy innymi to, ze nie ob¬ nizaja temperatury krzepniecia i wymagaja wspo¬ magania depresatorami. Podwyzszenie odpornosci na dzialanie sil scinajacych polimetakrylanowego dodatku lepkosciowego mozna uzyskac przez pro¬ wadzenie procesu polimeryzacji wolnorodnikowej w duzej ilosci rozpuszczalnika.Wedlug autorów patentu ZSRR nr 378403 poli¬ meryzacje estrów kwasu metakrylowego lub a- krylowego o dlugosci rodnika alkoholu C7—C20 prowadzi sie w niskowrzacym rozpuszczalniku or¬ ganicznym (.benzen, toluen, ksylen itp...), który stosowany jest w ilosci 120—350% w stosunku do ilosci monomerów. Po filtracji roztworu poli¬ meru, oddestylowuje sie rozpuszczalnik pod próz¬ nia i rozciencza olejem uzyskujac dcdatek do o- trzymywania wysokoindeksowyclr i niskokrzepna- cych olejów praktycznie nie ulegajacy destruk¬ cji.Wada powyzszego rozwiazania jest stosowanie toksycznych rozpuszczalników w bardzo duzych ilosciach. Utrudnia to w sposób zasadniczy pro¬ wadzenie procesu w skali przemyslowej tym bar¬ dziej, ze rozpuszczalnik musi byc praktycznie cal¬ kowicie oddestylowany ze wzgledu na wysoka temperature zaplonu wymagana dla dodatków a usuwanie rozpuszczalnika z wysokoczasteczkowych substancji jakimi sa polimery wymaga stosowa¬ nia ostrego rezimu temperaturowego przy udzia¬ le bardzo sprawnych urzadzen. Ponadto stosowa¬ nie wysokich temperatur niekorzystnie odbija sie na wlasnosciach gotowego dodatku.Celem wynalazku jest uzyskanie dodatku o pod¬ wyzszonej odpornosci na dzialanie sil scinajacych "wykazujacego wlasnosci depresacyjhe i podwyz¬ szenie wskaznika lepkosci olejów, majacego kil¬ kakrotnie lepsza odpornosc na destrukcje mecha¬ niczna od typowego dodatku polimetakrylanowe¬ go- Cel ten osiagnieto przez zastosowanie i dobór bazy surowcowej skladajacej sie z monomerów o wzorze: ArCH:CH2 (I) oraz Cf^C/Ri/COORz (II) w których Ar ~ oznacza pierscien benzenowy, Rii=CH3 R2 lancuch weglowodorowy o ilosci ato¬ mów wegla 1 do 22. Monomery te poddaje sie kopolimeryzacji wolnorodnikowej prowadzonej w oleju jako rozpuszczalniku w temperaturze 75 do 95°C przez okres 5 do 10 godzin, inicjowanej nad- tlenkowym lub azowym inicjatorem w ilosci 0,01 do 1% wagowych w stosunku do wsadu.Ilosciowy sklad monomerów poddawanych ko¬ polimeryzacji przedstawia sie nastepujaco: 0,5 do 30% wagowych styrenu (I) i 70 do 99,51% wago¬ wych estrów kwasu metakrylowego (II), przy czym estry kwasu metakrylowego zawieraja 1 do 20% wagowych estru alkoholu metylowego i 80 do 99% wagowych estru alkoholu nasyconego jed- nowodorotlenowego o dlugosci lancucha Cg do 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 C22. Otrzymany kopolimer o lepkosci w 50°C 10.000 mPas przed wprowadzeniem do oleju usz¬ lachetnionego korzystnie jest rozcienczyc do niz¬ szej lepkosci olejem, co ulatwia manipulacje do¬ datkiem.Przyklad I. Do reaktora zawierajacego 2250 kg oleju wazelinowego o lepkosci 36,4 mm2/s w temperaturze 20°C i temperaturze krzepnie¬ cia —16°C, zawartosci sladowych ilosci weglowo¬ dorów aromatycznych i zawartosci 0,012% wago¬ wych siarki, wprowadza sie 300 kg styrenu, 410 kg metakrylanu metylu, 2050 kg estrów kwasu me¬ takrylowego wyzszych alkoholi, których sklad chromatograficzny przedstawia sie nastepujaco: e- stru alkoholu C10 — 15%, Cu — 3,0%, Ci2 — 10,5%, C13 — 11,5%, C14 — 18,0%, C15 — 10,5%, C16 — 13,5%, C18 — 28,5%, C2o — 2,0%, C22 — 1,0%. Zawartosc reaktora miesza sie i ogrzewa do temperatury 50°C, nastepnie wprowadza sie 20 kg nitrylu kwasu azodwuizomaslowego i ogrze¬ wa do temperatury 75°C. Proces kopolimeryzacji prowadzi sie w temperaturze 75 do 80°C przez okres 8- godzin mieszajac caly czas zawartosc reaktora.W wyniku kopolimeryzacji otrzymuje sie ko¬ polimer o lepkosci 58.300 mPas w 50°C, który rozciencza sie olejem o lepkosci 9,8 mm2/s w 100°C w stosunku 10 czesci wagowych kopoli¬ meru i 7 czesci wagowych oleju uzyskujac fi¬ nalny produkt o wlasnosciach: lepkosc w 50°C " 2650 mPas, liczba kwasowa 0,07 mgKOH/g, tem¬ peratura zaplonu 163°C (tygiel otwarty). Tak o- trzymany dodatek wprowadza sie do oleju o- trzymanego z zachowawczej przeróbki ropy, od- parafinowanego metoda rozpuszczalnikowa o wla¬ snosciach: wskaznik lepkosci 85,4, lepkosc w 50°C 33,91 mm2/s, lepkosc w 100°C 7,04 mm2/s, tem¬ peratura krzepniecia —16°C, uzyskujac nastepu¬ jace wyniki: Lp. 1. 2. 3. 4.Zawartosc dodatku badanego w oleju Olej bez dodatku Olej + 1% dodatku Olej + . 2% dodatku Olej + 5% dodatku Tempe¬ ratura krzep¬ niecia <°C) ^16 -^29 — — Wskaz¬ nik lepkosci 85,4 99,7 110,1 115,4 Odpor¬ nosc na scinanie 0 — — 11,3 €5 Badanie wedlug testu Diesla Injector Rig.Przyklad II. Do reaktora zawierajacego 2000 kg oleju wazelinowego o lepkosci 36,4 mm2/s w temperaturze 20°C i temperaturze krzepnie¬ cia —16°C, zawartosci sladowych ilosci weglowo¬ dorów aromatycznych i zawartosci 0,012% wa-124 235 gowych, wprowadza sie 270 kg styrenu, 450 kg metakirylanu metylu, 2200 kg estrów kwasu me¬ takrylowego wyzszych alkoholi o skladzie: estru alkoholu C10 — 1,5%, C12 — 15,5%, Ci4 — 29,5%, C16 — 23,8%, Ci8 — 28,5%, C20 — 3,0%. Zawar¬ tosc reaktora miesza sie i ogrzewa do tempe¬ ratury 50°C, wprowadza sie 21 kg nadtlenku, ban- zoilu i ogrzewa do temperatury 85°C. Proces ko¬ polimeryzacji prowadzi sie przez okres 8 godzin, mieszajac caly czas zawartosc reaktora.W wyniku kopolimeryzacji otrzymuje sie kopo- 10 6 limer o lepkosci w 50°C 78.400 mPas, który roz¬ ciencza sie olejem o lepkosci 9,8 mm2/s w tem¬ peraturze 100°C w stosunku 10 czesci wagowych kopolimeru i 7 czesci wagowych oleju uzyskujac finalny produkt o wlasnosciach: lepkosc 2800 mPas w 50°C, liczba kwasowa 0,6 mgKOH/g, tempe¬ ratura zaplonu 162°C (tygiel otwarty). Tak otrzy¬ many produkt — dodatek wprowadzono do oleju o wlasnosciach jak w przykladzie I uzyskujac nastepujace wyniki: Lp. 1. 2. 3. 4.Zawartosc dodatku badanego w oleju Olej bez dodatku Olej + 1% dodatku Olej + 2% dodatku Olej + 5% dodatku Tempe¬ ratura krzep¬ niecia <°C) —16 —30 .— — Wskaz¬ nik lepkosci 85,4 . 96,5 106,7 110,8 Odpor¬ nosc na scinanie 0 — — 10 15 Badanie wedlug testu Diesla Injector Rig. 25 30 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kopolimerowego dodat¬ ku lepkosciowego( do olejów smarowych wedlug znanego sposobu polimeryzacji wolnorodinikowej, w temperaturze 75°C do 95°C przez okres od 5 do 10 godzin, inicjowanej nadtlenkowym i/lub azowym inicjatorem w ilosci 0,01 do 1% wago¬ wy w stosunku do wsadu, znamienny tym, ze jako monomery poddawane kopolimeryzacji sto¬ suje sie 0,5 do 30% wagowych styrenu i 70 do 99,5% wagowych estrów kwasu metakrylowego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine estrów kwasu meta¬ krylowego zawierajaca 1% do 20% wagowych metakrylanu metylu i 80% do 90% wagowych metakrylanu nasyconego alkoholu jednowodoro- tlenowego o dlugosci lancucha Cg do C22- PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kopolimerowego dodat¬ ku lepkosciowego( do olejów smarowych wedlug znanego sposobu polimeryzacji wolnorodinikowej, w temperaturze 75°C do 95°C przez okres od 5 do 10 godzin, inicjowanej nadtlenkowym i/lub azowym inicjatorem w ilosci 0,01 do 1% wago¬ wy w stosunku do wsadu, znamienny tym, ze jako monomery poddawane kopolimeryzacji sto¬ suje sie 0,5 do 30% wagowych styrenu i 70 do 99,5% wagowych estrów kwasu metakrylowego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine estrów kwasu meta¬ krylowego zawierajaca 1% do 20% wagowych metakrylanu metylu i 80% do 90% wagowych metakrylanu nasyconego alkoholu jednowodoro- tlenowego o dlugosci lancucha Cg do C22- PL