PL177484B1

PL177484B1 - Sposób wytwarzania dodatku poprawiającego wskaźnik lepkości płynów hydraulicznych

Info

Publication number: PL177484B1
Application number: PL94303277A
Authority: PL
Inventors: Robert H. Gore; Bridget M. Stevens
Original assignee: Rohm & Haas
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1999-11-30
Also published as: JPH0762372A; CZ96194A3; HU9401126D0; EP0635560A2; EP0635560A3; US6712991B2; CA2121705A1; ZA942760B; CA2121705C; US20020123583A1; PL303277A1; HUT69298A

Abstract

1. Sposób wytwarzania dodatku poprawiajacego wskaznik lepkosci plynów hydraulicz- nych, znamienny tym, ze ogrzewa sie do temperatury reakcji od okolo 75 do okolo 100°C mieszanine reakcyjna, która zawiera od okolo 55 do okolo 99,5% wag. jednego lub kilku pierwszych monomerów wybranych z grupy obejmujacej (met)akrylany (C8 -C1 5 )alkilu i ich mieszaniny, od okolo 0,5 do okolo 45% wag. jednego lub kilku drugich monomerów wy- branych z grupy obejmujacej (met)akrylany (C1 -C7 )alkilu, (met)akrylany (C1 6 -C2 4 )alkilu i ich mieszaniny, skuteczna ilosc inicjatora polimeryzacji i rozcienczalnik weglowodorowy, i utrzymuje sie mieszanine reakcyjna w temperaturze reakcji przez okres niezbedny do zaj- scia kopolimeryzacji monomerów, po czym ewentualnie do wytworzonego kopolimeru dodaje sie od okolo 25 do okolo 250 czesci wagowych rozcienczalnika weglowodorowego na 100 czesci wagowych kopolimeru. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dodatku poprawiającego wskaźnik lepkości płynów hydraulicznych.

Układy hydrauliczne, np. układy, w których pracujące szybkoobrotowe, wysokociśnieniowe pompy narażone są na znaczne wahania temperatury, mogą narzucać bardzo ostre wymagania odnośnie płynów hydraulicznych.

Znane są dodatki poprawiające właściwości, np. wskaźnik lepkości, węglowodorowych olejów bazowych stosowanych w płynach hydraulicznych. Dodatki poprawiające wskaźnik lepkości zmniejszają wpływ zmian temperatury na lepkość płynu. W opisie patentowym brytyjskim nr 1 172 697 ujawniono poprawiające wskaźnik lepkości kopolimery uzyskane z mieszaniny zawierającej do 50% wag. „łatwo polimeryzujących” monoetylenowo nienasyconych monomerów, np. styrenu, metakrylanu tert-butylu, metakrylanu metylu i ich mieszanin oraz co najmniej 50% wag. „trudno polimeryzujących” monoetylenowo nienasyconych monomerów, np. metakrylanu laurylu. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 112 509 ujawniono sposób wytwarzania kopolimeru polimetakrylan metylu-kometakrylan laurylu) stosowano w płynach hydraulicznych i kompozycjach olejów smarowych jako środek poprawiający wskaźnik lepkości. Sposób obejmuje ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej monomerów i inicjatora polimeryzacji do temperatury od 93,3 do 148,9°C.

Oleje parafinowe wykazują skłonność do żelowania w niskich temperaturach na skutek uporządkowania cząsteczek wosku w oleju. W przypadku pewnych układów hydraulicznych, np. w urządzeniach ruchomych, temperatura rozruchu może wynosić znacznie poniżej -17,8°C, wobec czego bardzo ważne jest, aby płyn hydrauliczny w układzie pozostawał w stanie płynnym w występujących niskich temperaturach. Wysokosprawne kompozycje płynów hydraulicznych do zastosowań, w których rozruch następuje w niskich temperaturach, zazwyczaj zawierają oprócz dodatku poprawiającego wskaźnik lepkości, depresator, poprawiający niskotemperaturową płynność płynu hydraulicznego.

Oprócz kilku korzystnych skutków znane poli(met)akrylany alkilu poprawiające wskaźnik lepkości mogą również nadawać co najmniej jedną niekorzystna cechę zawierającym je płynom hydraulicznym. Płyny hydrauliczne zawierające takie dodatki wykazują w czasie stosowania skłonność do tworzenia emulsji z wilgocią z otoczenia. W przypadku zemulgowanych płynów następuje pogorszenie właściwości użytkowych takich jak smarowność, odporność korozyjna, właściwości niskotemperaturowe i ściśliwość. Na dodatek stwierdzono, że obecność niewielkich ilości wody w płynach hydraulicznych wywiera niekorzystny wpływ na filtrowalność. Spadek filtrowalności może doprowadzić do zatkania się filtrów układu hydraulicznego.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dodatku poprawiającego wskaźnik lepkości płynu hydraulicznego, którym jest odpowiedni kopolimer, ewentualnie z dodatkiem węglowodorowego rozcieńczalnika. Sposób polega na tym, że ogrzewa się do temperatury reakcji od około 75 do około 100°C mieszaninę reakcyjnćą która zawiera od około 55 do około 99,5% wag. jednego lub kilku pierwszych monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C_g-C₁₅)alkilu i ich mieszaniny, od około 0,5 do około 45% wag. jednego lub kilku drugich monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C,-C₇)alkilu, (met)jkrylany (C,1-C₂₄) alkilu i ich mieszaniny, skuteczną ilość inicjatora polimeryzacji i rozcieńczalnik węglowodorowy, i utrzymuje się mieszaninę reakcyjną w temperaturze reakcji przez okres niezbędny do zajścia kopolimeryzacji monomerów, po czym ewentualnie do wytworzonego kopolimeru dodaje się od około 25 do około 250 części wagowych rozcieńczalnika węglowodorowego na 100 części wagowych kopolimeru.

Kopolimery wytworzone sposobem według wynalazku poprawiają wskaźnik lepkości płynów hydraulicznych, do których zostały dodane, zapewniając równocześnie lepszą demulgowalność i filtrowalność w porównaniu z dodatkami poprawiającymi wskaźnik lepkości wytworzonymi znanymi sposobami.

Korzystnie pierwszym monomerem jest metakrylan laurylu.

Jako drugie monomery korzystnie stosuje się: (1) metakrylan butylu i/lub metakrylan metylu; albo (2) mieszaninę metakrylanu butylu i jednego lub kilku (met)akrylanów (C₁₆-C2₆)alkilu, albo (3) mieszaninę metakrylanu metylu i jednego lub kilku (met)akrylanów

177 484 (C_I6-C2₄)alkiiu, albo (4) mieszaninę metakrylanu butylu, metakrylanu metylu i jednego albo więcej (met)akrylanów (Cn-Cojalkilu.

W użytym znaczeniu określenie „kopolimer” oznacza polimer zawierający więcej niż jeden rodzaj merów i obejmuje np. kopolimery, terpolimery i tetrapolimery.

Kopolimer wytworzony sposobem według wynalazku może np. zawierać od około 55 do około 99,5% wag. merów, z których każdy określony jest wzorem strukturalnym 1, w którym w każdym przypadku R, oznacza niezależnie atom wodoru lub metyl, a korzystnie R, oznacza metyl, a R2 w każdym przypadku wybrany jest niezależnie z grupy obejmującej (Cg-Ci^alkil; oraz od 0,5 do około 45% wag. merów wybranych z grupy obejmującej mery o wzorach strukturalnych 2, 3 lub 4, określonych poniżej i ich mieszaniny.

W użytym znaczeniu „(Cg-C^alki!” oznacza dowolną grupę alkilowa o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, zawierającą 8 - 15 atomów węgla, np. oktyl, nonyl, decyl, izodecyl, undecyl, lauryl, tridecyl, mirystyl lub pentadecyl. Korzystnie R2 oznacza (C₁₀-Cn)alkil. Jeszcze korzystniej R2 wybrany jest z grupy obejmującej izodecyl, lauryl, tridecyl, mirystyl, pentadecyl i ich mieszaniny.

Kopolimer wytworzony sposobem według wynalazku zawiera od około 0 do około 45% wag. merów o wzorze strukturalnym 2, w którym w każdym przypadku R, oznacza niezależnie atom wodoru lub metyl, a R^w każdym przypadku niezależnie oznacza n-butyl, izobutyl lub tert-butyl.

Korzystnie kopolimer zawiera od około 0 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 3, w którym w każdym przypadku R5 oznacza niezależnie atom wodoru lub metyl, a korzystnie R5 oznacza metyl.

Korzystnie kopolimer zawiera od około 0 do około 35% wag. merów o wzorze strukturalnym 4, w którym w każdym przypadku R₇ oznacza niezależnie atom wodoru lub metyl, a korzystnie R7 oznacza metyl, natomiast Rg w każdym przypadku jest niezależnie wybrany z grupy obejmującej grupy (C₁1-C₂2)aikiiowe.

W użytym znaczeniu „(C,i-C₂₄)alkil” oznacza dowolną grupę alkilową o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, zawierającą 16-24 atomy węgla, np. stearyl, heptadecyl, cetyl, nonadecyl lub ejkozyl. Korzystnie Rg stanowi (Cn-C2o)alkil. Jeszcze korzystniej Rg wybrany jest z grupy obejmującej stearyl, cetyl, ejkozyl i ich mieszaniny.

Liczbowo średni ciężar cząsteczkowy kopolimeru wytworzonego sposobem według wynalazku, oznaczony np. metodą chromatografii żelowej, wynosi od około 15 000 do około 120 000, jeszcze korzystniej od około 20 000 do około 100 000, a najkorzystniej od około 25 000 do około 75 000.

Wagowo średni ciężar cząsteczkowy kopolimeru wytworzonego sposobem według wynalazku, oznaczony np. metodą chromatografii żelowej, wynosi od około 25 000 do około 225 000, jeszcze korzystniej od około 37 500 do około 225 000, a najkorzystniej od około 50 000 do około 200 000.

W korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od około 55 do około 99,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1 i od około 0,5 do około 45% wag. merów o wzorze strukturalnym 2. Jeszcze korzystniej kopolimer zawiera od około 60 do około 90% wag. merów o wzorze strukturalnym 1 i od około 10 do około 40% wag. merów o wzorze strukturalnym 2. Szczególnie korzystnie kopolimer zawiera od około 70 do około g5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1 i od około 15 do około 30% wag. merów o wzorze strukturalnym 2.

W drugim korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od około 55 do około 98,5°/o wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 0,5 do około 44% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 1 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 3. Jeszcze korzystniej kopolimer zawiera od około 60 do około g7,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 10 do około 37,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 2,5 do około 17% wag. merów o wzorze strukturalnym 3. Szczególnie korzystnie kopolimer zawiera od około 70 do około 80°/o wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 15 do około 25% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 5 do około 15% wag. merów o wzorze strukturalnym 3.

177 484

W trzecim korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od około 55 do około 97% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 0,5 do około 42,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 2,5 do około 35% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Jeszcze korzystniej kopolimer zawiera od około 60 do około 85% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 10 do około 35% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 5 do około 25% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Szczególnie korzystnie kopolimer zawiera od około 65 do około 75% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 15 do około 25% wag. merów o wzorze strukturalnym 2 i od około 10 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 4.

W czwartym korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od około 55 do około 96% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 0,5 do około 41,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 2, od około 1 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około

2,5 do około 35% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Jeszcze korzystniej kopolimer zawiera od około 55 do około 82,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 10 do około 37,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 2, od około 2,5 do około 17% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około 5 do około 25% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Szczególnie korzystnie kopolimer zawiera od około 55 do około 70% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 15 do około 30% wag. merów o wzorze strukturalnym 2, od około 5 do około 15% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około 10 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 4.

W piątym korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od ponad około 90 do około 99,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1 i od około 0,5 do około 10% wag. merów o wzorze strukturalnym 3. Jeszcze korzystniej kopolimer, zawiera od około 92 do około 97,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1 i od około 2,5 do około 8% wag. merów o wzorze strukturalnym 3.

W szóstym korzystnym wykonaniu kopolimer zawiera od około 55 do około 96,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 1 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około 2,5 do około 35% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Jeszcze korzystniej kopolimer zawiera od około 60 do około 92,5% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 2,5 do około 17% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około 5 do około 25% wag. merów o wzorze strukturalnym 4. Szczególnie korzystnie kopolimer zawiera od około 70 do około 85% wag. merów o wzorze strukturalnym 1, od około 5 do około 15% wag. merów o wzorze strukturalnym 3 i od około 10 do około 20% wag. merów o wzorze strukturalnym 4.

W korzystnym wykonaniu mery o wzorze strukturalnym 1 pochodzą od jednego lub kilku monomerów w postaci (met)akrylanu (C₈-Cn)alkilu, a jeszcze korzystniej od jednego lub kilku monomerów w postaci metakrylanu (C₈-C₁₅)alkilu.

W użytym znaczeniu określenie „monomer w postaci (met)akrylanu (Cg-C^alkilu” oznacza ester alkilowy kwasu (met)akrylowego zawierający grupę alkilową o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, zawierającą od 8 di 15 atomów węgla. Do odpowiednich monomerów w postaci (met)akrylanów (Cs-C^alkilu należy np. metakrylan oktylu, metakrylan nonylu, metakrylan decylu, metakrylan izodecylu, metakrylan undecylu, metakrylan laurylu, akrylan laurylu, metakrylan tridecylu, metakrylan mirystylu, metakrylan pentadecylu i ich mieszaniny, np. metakrylan laurylo-mirystylu i metakrylan dodecylo-pentadecylu.

W korzystnym wykonaniu w kopolimerze mery o wzorze strukturalnym 2 pochodzą od jednego lub kilku monomerów w postaci (met)akrylanu (C₄)alkilu, a jeszcze korzystniej od jednego lub kilku monomerów w postaci metakrylanu (C4)alkilu.

W użytym znaczeniu „monomer w postaci metakrylanu (C4)alkilu” jest synonimem określenia „metakrylan butylu” i oznacza ester alkilowy kwasu (metakrylowego zawierający grupę alkilową, o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, o 4 atomach węgla, taki jak np. akrylan n-butylu, metakrylan n-butylu, metakrylan izobutylu i metakrylan tert-butylu.

W korzystnym wykonaniu w kopolimerze mery o wzorze strukturalnym 3 pochodzą od monomeru w postaci akrylanu metylu i/lub metakrylanu metylu, a jeszcze korzystniej od monomeru w postaci metakrylanu metylu.

177 484

W korzystnym wykonaniu mery o wzorze strukturalnym 4 pochodzą od jednego lub kilku monomerów w postaci (met)akrylanu (C,₆-C₂₄)alkilu, a jeszcze korzystniej od jednego lub kilku monomerów w postaci metakrylanu (C₁₆-C2₄)alkilu.

W użytym znaczeniu określenie „monomer w postaci (met)akrylanu (C₁₆-C₂₄)alkilu” oznacza ester alkilowy kwasu (met)akrylowego z grupą alkilowa o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, zawierającą od 66 do 24 atomów węgla. Do odpowiednich monomerów w postaci (met)akrylanów (Ci^Jalkilu należy np. akrylan stearylu, metakrylan stearylu, metakrylan cetylu, metakrylan heptadecylu, metakrylan nondecylu, metakrylan ejkozylu i ich mieszaniny, np. metakrylan cetylo-stearylu i metakrylan cetylo-ejkozylu.

Sposobem według wynalazku kopolimery można wytwarzać w wolnorodnikowo inicjowanej polimeryzacji monomerów w postaci (met)akrylanów alkilu, przy czym użyte określenie „(met)akrylan alkilu” odnosi się do akrylanów alkilu, metakrylanów alkilu i ich mieszanin. Również ukryte określenie „kwas (met)akrylowy” odnosi się do kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego i ich mieszanin. Dostępne w handlu monomery w postaci (met)akrylanów alkilu mogą stanowić i zazwyczaj stanowią mieszaniny estrów. Mieszaniny takie zazwyczaj określa się, również w opisie, stosując skrótową wersję nazw tych estrów, które przeważają w mieszaninie, np. jako „metakrylan cetylo-ejkozylu”, „metakrylan cetylostearylu” i „metakrylan dodecylo-pentadecylu”.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku mieszaninę reakcyjną złożoną z rozcieńczalnika, odpowiednich monomerów w postaci (met)akrylanów alkilu w odpowiednich względnych ilościach i skuteczną ilość inicjatora polimeryzacji załadowuje się do reaktora. Korzystnie reaktor wyposażony jest w mieszadło, termometr, chłodnicę zwrotną i przewód dozujący.

Przydatność sposobu według wynalazku nie ogranicza się do wytwarzania wyżej opisanych korzystnych składów kopolimerów, gdyż sposób umożliwia również wytworzenie znanych kopolimerów, np. kopolimeru polimetakrylan laurylu/metakrylan metylu) o ulepszonych właściwościach demulgujących.

Mieszanina reakcyjna zawiera od około 55 do około 99,5% wag. jednego lub kilku pierwszych monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C_s-C_l5)alkilu i ich mieszaniny i od około 0,5 do około 45% wag. jednego lub kilku drugich monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C,-C₇)alkilu i (met)akrylany (C^^Jalkilu.

W użytym znacżeniu określenie „(met)akrylany (C,-C₇)alkilu odnosi się do estrów alkilowych kwasu (met)akrylowego zawierających grupę alkilową o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu, o 6-7 atomach węgla, i obejmuje np. metakrylan metylu, akrylan etylu, metakrylan propylu, akrylan butylu, metakrylan pentylu, akrylan heksylu i metakrylan heptylu.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku monomery w mieszaninie reakcyjnej dobiera się tak, aby uzyskać kopolimer według jednego z wyżej wymienionych korzystnych wykonań.

Rozcieńczalnikiem może być obojętny węglowodór, a korzystnie węglowodory olej smarowy, kompatybilny lub identyczny z olejem bazowym, w którym stosuje się następnie dodatek. Mieszanina reakcyjna może np. zawierać od około 65 do około 400 części wag. rozcieńczalnika na 600 części wag. całości monomerów, a jeszcze korzystniej od około 50 do około 200 części wag. rozcieńczalnika na 600 części wag. całości monomerów. W użytym znaczeniu „całość monomerów” oznacza całkowitą ilość wszystkich monomerów w mieszaninie reakcyjnej.

Do odpowiednich inicjatorów polimeryzacji należą te inicjatory, które dysocjują przy względnie łagodnym ogrzewaniu, to znaczy w temperaturze od około 600°C, z wytworzeniem wolnych rodników.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku inicjator polimeryzacji stanowi inicjator o okresie półtrwania poniżej około 30 minut w przewidzianej temperaturze reakcji. Korzystne są te inicjatory polimeryzacji, których okres półtrwania w około 600°C wynosi od około ł do około 680 minut, np. 2,2'-azobis(2-metylobutanonitryl), 2,2'-azobis(2,4dimetylopentanonitryl), ł,6'-ażobis(cykloheksanokarbonitryl), nadoktanian tert-butylu i ich mieszaniny. Jeszcze korzystniej inicjator polimeryzacji wybrany jest z grupy obejmującej

177 484

2,2'-azobis(2-metylobutanonitryl), 2,2'-azobis(2,4-dimetylopentanonitryl), 1,1'-azobis (cykloheksanokarbonitryl) i ich mieszaniny. Szczególnie korzystne są inicjatory polimeryzacji o okresie półtrwania od około 5 do około 30 minut w około 90°C, takie jak 2,2'-azobis(2-metylobutanonitryl) i 2,2'-azobis(2,4-dimetylopentynonitryl).

Mieszanina reakcyjna korzystnie zawiera od około 0,05 do około 2,0 części wag. inicjatora polimeryzacji na 100 części wag. całości monomerów, a jeszcze korzystniej od około 0,1 do około 1,0 części wag. inicjatora polimeryzacji na 100 części wag. całości monomerów.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku mieszanina reakcyjna zawiera środek przenoszący łańcuch. Do odpowiednich środków przenoszących łańcuchu należą powszechnie stosowane środki, takie jak merkaptan dodecylu i merkaptan etylu. Merkaptan dodecylu jest korzystnym środkiem przenoszącym łańcuch. Ilość stosowanego środka przenoszącego łańcuch dobiera się, w znany sposób, biorąc pod uwagę wymaganą masę cząsteczkową wytwarzanego polimeru. Mieszanina reakcyjna zawiera zazwyczaj od około 0,05 do około 1,9 części wag. środka przenoszącego łańcuch na 100 części wag. całości monomerów, a jeszcze korzystniej od około 0,1 do około 0,8 części wag. środka przenoszącego łańcuch na 100 części wag. całości monomerów.

Mieszaninę reakcyjna zazwyczaj załadowuje się do reaktora i ogrzewa z mieszaniem, korzystnie w atmosferze gazu obojętnego, np. azotu, do temperatury w pierwszym zakresie temperatur reakcji. Granice pierwszego zakresu temperatur reakcyjnych dobiera się uwzględniając wybrany inicjator, przy czym zakres ten obejmuje te temperatury, w których następuje szybka dysocjacja wybranego inicjatora, a jego górna granica wynosi około 100°C; zakres ten obejmuje temperatury np. od około 75 do około 100°C. W korzystnym wykonaniu pierwszy zakres temperatur wynosi od około 75 do około 95°C. Mieszaninę zazwyczaj utrzymuje się następnie w temperaturze w pierwszym zakresie temperatur reakcji mieszając ją przez okres czasu zapewniający zajście kopolimeryzacji monomerów w mieszaninie reakcyjnej, np. przez okres od około 2 do około 12 godzin.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku mieszaninę reakcyjną ogrzewa się załadowując pierwszą porcję mieszaniny reakcyjnej do reaktora; ogrzewając pierwszą porcję mieszaniny reakcyjnej; oraz dodając resztę mieszaniny reakcyjnej do reaktora z regulowaną szybkością z kontynuowaniem ogrzewania.

W korzystnym wykonaniu według wynalazku na początku część, np. od około 25 do około 60% mieszaniny reakcyjnej załadowuje się do reaktora i ogrzewa do temperatury w pierwszym zakresie temperatur reakcji. Następnie do reaktora wprowadza się przy stałym mieszaniu resztę mieszaniny reakcyjnej utrzymując mieszaninę w temperaturze w pierwszym zakresie temperatur reakcji przez okres od około 30 do około 180 minut. Po zakończeniu dodawania mieszaniny reakcyjnej mieszaninę utrzymuje się w temperaturze w pierwszym zakresie temperatur reakcji prowadząc obróbkę przez czas do około 4 godzin.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku drugą porcję inicjatora w ilości od około 0,05 do około 1,0 części wag. na 100 części wag. całości monomerów dodaje się do mieszaniny reakcyjnej po okresie obróbki.

W jednym z korzystnych wykonań sposobu według wynalazku drugą porcję inicjatora dodaje się do mieszaniny reakcyjnej z zasadniczo stałą szybkością w ciągu około 30-180 minut, utrzymując mieszaninę reakcyjną w temperaturze w drugim zakresie temperatur reakcji, przy czym drugi zakres temperatur reakcji obejmuje temperatury do około 100°C, np. od około 75 do około 100°C, a korzystnie od około 75 do około 95°C, tak aby zapewnić szybką dysocjację dodanego inicjatora.

W innym korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku drugą porcję inicjatora polimeryzacji dodaje się wprowadzając periodycznie części drugiej porcji inicjatora do reaktora, utrzymując równocześnie mieszaninę reakcyjną w temperaturze w drugim zakresie temperatur reakcji, przy czym drugi zakres temperatur reakcji obejmuje temperatury do około 100°C, np. od około 75 do około 100°C, a korzystnie od około 75 do około 95°C, tak aby zapewnić szybką dysocjację dodanego inicjatora.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku drugą porcję inicjatora stanowi ten sam inicjator, co w wyjściowej mieszaninie reakcyjnej, a zakresy temperatur, pierwszy i

177 484 drugi, są identyczne. Alternatywnie skład drugiej proporcji inicjatora może różnić się od inicjatora obecnego w wyjściowej mieszaninie reakcyjnej, a w tym rozwiązaniu, w którym części inicjatora -wprowadza się periodycznie do reaktora, składy poszczególnych części mogą różnić się między sobą. Odpowiedni drugi zakres temperatur reakcji utrzymywanych po dodaniu każdej części inicjatora dobiera się uwzględniając odpowiednie okresy półtrwania każdej z dodanych porcji inicjatora w sposób opisany powyżej.

Aby doprowadzić reakcję polimeryzacji do końca, mieszaninę reakcyjną korzystnie utrzymuje się w temperaturze w drugim zakresie temperatur reakcji przez okres od około 30 do około 180 minut po zakończeniu dodawania drugiej porcji inicjatora polimeryzacji.

W korzystnym wykonaniu sposobu według wynalazku drugą porcję inicjatora polimeryzacji, to znaczy drugą ilość stanowiącą od około 0,1 do około 1,0 części wag. inicjatora na 100 części wag. monomerów, dodaje się do mieszaniny reakcyjnej w etapie, w którym utrzymuje się mieszaninę reakcyjną w temperaturze reakcji. Tak np. drugą porcję inicjatora można wprowadzić do mieszaniny reakcyjnej z zasadniczo stałą szybkością, lub w postaci szeregu odrębnych części. Korzystnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w temperaturze reakcji przez okres od około 30 minut do około 4 godzin przed dodaniem drugiej porcji inicjatora, a następnie utrzymuje się w temperaturze od około 75 do około 100°C przez okres od około 30 minut do około 4 godzin po dodaniu drugiej porcji inicjatora.

Jako produkt reakcji uzyskuje się lepki roztwór kopolimeru w rozcieńczalniku.

Każdy z wyżej opisanych kopolimerów można łączyć z olejem bazowym, np. z parafinowym obojętnym olejem rozpuszczalnikowym w dogodny sposób, np. dodając kopolimer do oleju bazowego, otrzymując roztwór dodatku w oleju bazowym, tak aby uzyskać kompozycję płynu hydraulicznego o wymaganych właściwościach lepkościowych.

Korzystnie płyn hydrauliczny zawiera od około 2 do około 20 części wag. kopolimeru poprawiającego wskaźnik lepkości na 100 części wag. oleju bazowego.

Korzystnie kopolimer dodaje się do oleju bazowego w postaci względnie stężonego roztworu w rozcieńczalniku, np. roztworu około 100 części wag. kopolimeru w około 25 - 250 częściach wag. rozcieńczalnika węglowodorowego stosowanego w wyżej opisanym procesie polimeryzacji.

Płyn hydrauliczny może zawierać oprócz kopolimeru wytworzonego sposobem według wynalazku poprawiającego wskaźnik lepkości inne zwykłe dodatki, np. antyutleniacze i dodatki przeciwzużyciowe.

Poniższe przykłady ilustrują różne rozwiązania według wynalazku.

Przykład I. Mieszaninę reakcyjna wytworzono łącząc 1046,15 g (85 części wag.) metakrylanu laurylo-mirystylu (100%, 97,5% czystości), 180 g (15 części wag.) metakrylanu butylu, 1,32 g (0,11 części wag.) inicjatora polimeryzacji (2,2'-azobis(2metylobutanonitrylu)), 9 g (0,75 części wag.) środka przenoszącego łańcuch (merkaptanu dodecylu) i 1,92 g (0,16 części wag.) oleju parafinowego (oleju 100N).

Do 2-litrowego reaktora wyposażonego w termometr, regulator temperatury, mieszadło, wkraplacz, wlot gazu do przedmuchiwania i chłodnicę zwrotną chłodzoną wodą z wylotem gazu do przedmuchiwania, załadowano 13,8 g (1,15 części wag.) oleju parafinowego, po czym reaktor przedmuchano azotem.

Do reaktora przedmuchanego azotem załadowano część (około 30% wag.) mieszaniny reakcyjnej i reaktor ogrzano. Po osiągnięciu temperatury 95°C do reaktora dodano resztę mieszaniny reakcyjnej ze stałą szybkością w ciągu 60 minut. W czasie dodawania mieszaniny utrzymywano temperaturę wsadu 95°C. Po załadowaniu całości mieszaniny reakcyjnej wsad mieszano w temperaturze 95°C przez 30 minut.

Po 30-minutowej obróbce do reaktora dodano pierwszą porcję mieszaniny inicjatora (1,32 g (0,11 części wag.) 2,2'-azobis(2-metylobutanonitrylu)) i 60 g (5 części wag.) oleju parafinowego) i temperaturę 95°C utrzymywano przez kolejne 30 minut. Następnie do mieszaniny dodano dwie kolejne porcje inicjatora w odstępach 30-minutowych, w których utrzymywano temperaturę 95 °C.

Po 30 minutach od dodania ostatniej porcji inicjatora do reaktora załadowano 163,85 g (13,65 części wag.) oleju parafinowego w celu rozcieńczenia mieszaniny produktu.

177 484

Wyżej opisanym sposobem uzyskano 1595,5 g roztworu polimeru o zawartości suchej masy polimeru 72,86/o wag. przy konwersji monomerów 96,g7%, o lepkości kinematycznej (oznaczanej zgodnie z ASTM D-445) 7,63 x KrWs'¹ w 100°C oraz o wskaźniku stabilności przy ścinaniu (shear stability index, SSl) (oznaczony zgodnie z ASTM D-2603) 6,5.

Przykład II. Postępowano w sposób opisany w przykładzie I, z tym, że jako inicjator polimeryzacji zastosowano 2,2'-azobis(2,4-dimetyiopentanonitryl), reakcję prowadzono w 120°C, a nie w 95°C oraz dodano 10Θ,48 g (15,46 części wag.) oleju uzyskując mieszaninę produktu o zawartości suchej masy polimeru 73,43% przy konwersji monomerów 99,0%, o lepkości kinematycznej 7,03 x 104m2p¹ i SSI 5,9.

Przykład III. Postępowano w sposób opisany w przykładzie I, z tym, że jako inicjator polimeryzacji zastosowano 1,1'-azobis(cykioheksanokarbonitryi), reakcję prowadzono w 120°C, a nie w 95°C oraz dodano 100^ g (15,46 części wag.) oleju uzyskując mieszaninę produktu o zawartości suchej masy polimeru 70,6% przy konwersji monomerów 95,1%, o lepkości kinematycznej 5,69 x 104m²s·' i SSI 5,5.

P r z y k ł a dIV.Postępownno wsposóbopisnny wprzykładae I, z tym, ee jkko inicjator polimeryzacji zastosowano nadoktanian tert-butylu, reakcję prowadzono w 120°C, a nie w 95°C, dodatkowy inicjator wprowadzano do reaktora w sposób ciągły, a nie porcjami (po pierwszym 30-minutPwym okresie obróbki w temperaturze reakcji strumień 1,70 g (0,17 części wag.) nadoktanianu tert-butylu w 150 g (15,0 częściach wag.) oleju dodawano ze stałą szybkością w ciągu 60 minut, a następnie mieszaninę utrzymywano w temperaturze reakcji przez 30 minut) oraz dodano 135,19 g (13,5 części wag.) oleju uzyskując mieszaninę produktu o zawartości suchej masy polimeru 72,7g% przy konwersji monomerów 9g,95%, o lepkości kinematycznej 7,49 x 10'⁴m²s’’ i SSI g,5.

Przykłady V - XVI. Każdy z kopolimerów z przykładów V - XVI wytworzono sposobem opisanym powyżej w przykładzie I, z tym że zastosowano różne inicjatprn oraz różne były temperatury reakcji.

Względne składy monomerów w mieszaninach reakcyjnych, sposoby polimeryzacji przy wytwarzaniu każdego z polimerów z przykładów V - XVI oraz zawartości suchej masy w odpowiednich produktach reakcji zestawiono poniżej w tabeli 1.

W tabeli monomery określono następującymi skrótami: metakrylan metylu (MMA) metakrylan butylu (BMA) meta^lkn laurylo-mirnstnlu (LMMA) i metakrylan stearylu (SMA).

Numery przykładów podane w kolumnie „Sposób” w tabeli 1 określają który z wyżej opisanych sposobów wykorzystano do wytwarzania każdego z odpowiednich kopolimerów; w szczególności:

Przykład I - 2,2'-iZkobis(2-menilobuanpnυtnil) , 95°C;

Przykład II - 2,2'-;z<obis(2,4-diytetylopenianonίrryl) , 8^0^c^C;

Przykładni - 1,1'-azobis(cyklohkkannokarbonirzyϊ), 120°C;

Przykład IV - nadoktanian tert-butylu, 120°C.

Tabela 1

Kopolimer	Sposób	Sucha masa	LMMA/BMA/
(przykład nr)	(przykład nr)	polimeru (%)	MMA/SMA (% wag)
1	2	3	4
I	I	72,8ó	85/15/0/Θ
Π	II	73,43	85/15/0/Θ
ΙΠ	ΠΙ	70,6	85/15/0/Θ
IV	IV	7ż,78	85/15/0/Θ

1ΊΊ 484 ciąg dalszy tabeli 1

1	2	3	4
V	III	72,20	80/20/0/0
VI	III	71,25	75/25/0/0
VII	III	72,72	70/30/0/0
VIII	IV	69,47	65/35/0/0
IX	III	73,01	65/35/0/0
X	I	73,66	75/25/0/0
XI	I	70,18	70/15/0/15
XII	I	75,25	60/15/10/15
XIII	I	74,96	75/0/10/15
XIV	I	74,21	70/0/15/15
XV	ΠΙ	73,13	94,8/0/5,2/0
XVI	m	74,13	100/0/0/0

Przykłady XVII, XVIII i XIX (przykład porównawczy).

Kopolimery o znanym składzie (85% wag. LMMA/15% wag. MMA) wytworzono sposobami opisanymi odpowiednio w przykładach III, I i II. Dane zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Skład	Sposób	LMMA/MMA
(przykład nr)	(przykład nr)	(% wag.)
XVII	I	85/15
XVIII	II	85/15
XIX	III	85/15

Przykłady XX - XXII. Kopolimery o składzie 70% wag. LMMA/15% wag. MMA/15% wag. SMA wytworzono sposobem opisanym w przykładzie IV z tą różnicą, że zastosowano różne ilości środka przenoszącego łańcuch (merkaptanu dodecylu). Użyte ilości środka przenoszącego łańcuch (CTA), wyrażone w częściach wag. środka przenoszącego łańcuch na 100 części wag. łącznej ilości monomerów LMMA, MMA i SMA (części wag. CTA/100 części wag. monomerów), liczbowo średnie ciężary cząsteczkowe (Mw_n) i wagowo średnie ciężary cząsteczkowe (Mw,) dla każdego z kopolimerów z przykładów XX - XXII podano poniżej w tabeli 3. Ciężary cząsteczkowe oznaczano metodą chromatografii żelowej stosując polimetakrylan metylu) jako wzorzec.

177 484

Tabel a 3

Przykład nr	CTA (części wag. CTA/100części wag.) monomerów	MW„	MW_w
XX	0,25	1,8 x 10⁵	6,64 x 104
XXI	0,475	9,7 x 104	4,35 x 10⁴
XXII	0,75	5,1 x 104	2,22 x 104

Przykład XXIII. Płyny hydrauliczne zawierające każdą z odpowiednich kompozycji z przykładów I - XIX scharakteryzowano na podstawie wskaźnika lepkości, demulgowalności, lepkości kinematycznej w niskich temperaturach i filtrowalności.

Próbki do pomiarów wskaźnika lepkości przygotowano dodając taką ilość (około 10% wag.) jednej z kompozycji z przykładów I - XIX do oleju hydraulicznego (Sun HPO 100), aby uzyskać lepkość kinematyczną 1,075 x 1(0⁵m²s- w 100°C. Wskaźnik lepkości każdej z próbek oznaczano zgodnie z metodą ASTM D 2270-74 porównując odpowiednie lepkości kinematyczne w 40 i 100°C. Uzyskane wyniki podano w tabeli 4 jako VI.

Próbki do pomiarów demulgowalności przygotowano dodając 10 części wag. jednej z odpowiednich kompozycji z przykładów I - XIX do 90 części wag. oleju hydraulicznego (Sun HPO 100). Demulgowalność każdej z próbek oznaczano zgodnie z metodą ASTM D 1401. 40 ml próbki emulgowano z 40 ml wody destylowanej mieszając połączone ciecze w cylindrze miarowym. Rozdział emulsji na warstwę organiczną i wodną oceniano śledząc względne objętości warstwy oleju, wody i emulsji po ustaniu mieszania. Wyniki podano poniżej w tabeli 4 jako (ml oleju/ml wody/ml emulsji) zaobserwowane po 10 i 30 minutach po ustaniu mieszania.

Niskotemperaturowa lepkość kinematyczna jest miarą, zdolności płynu hydraulicznego do płynięcia w niskiej temperaturze. Próbki stosowane w pomiarach niskotemperaturowej lepkości kinematycznej przygotowano dodając takie ilości (około 7% wag.) odpowiedniego jednego z dodatków poprawiających wskaźnik lepkości z przykładów I - XIX do mieszanki oleju bazowego (mieszanki 65% wag. Shell HVI 60 i 35% wag. Shell MVIN 40), aby uzyskać lepkość kinematyczną 32 (±10%) mm2/s w 40°C. Lepkość kinematyczną każdej z próbek oznaczano zgodnie z metodą ASTM D 445 w -30°C (mieszanka oleju bazowego HVI 60/MVIN 40 jest ciałem stałym w -30°C). Wyniki podano poniżej w tabeli 4 jako KV w 30°C (m²s’’).

Próbki do pomiarów filtrowalności przygotowano dodając takie ilości (około 7% wag.) odpowiedniego jednego z dodatków poprawiających wskaźnik lepkości z przykładów I - XIX, odpowiadające ilościom stosowanym w próbkach przygotowanych do pomiarów niskotemperaturowej lepkości kinematycznej, do oleju bazowego (Shell HVI 60). Filtrowalność każdej z kompozycji płynu hydraulicznego oceniano zgodnie z metodą Centre European de Transmission Oleo Pnemuatique (CETOP) GB 15.01 D. Mierzono czas filtracji 1 litra każdej z odpowiednich próbek przez membranę zawierającą pory 1,2 pm przy podciśnieniu 8,84 x 104 Pa, przy czym różne partie stosowanego oleju bazowego HVI 60 wykazywały czasy filtracji od około 20 do około 25 minut. Wyniki podano poniżej w tabeli 4 jako czasy filtracji w minutach.

177 484

Tabela 4

Kompozycja (przykład nr)	VI	KV w -30°C m^s-¹	Czas filtracji (minuty)	Demulgowalność (ml oleju/ml wody/ml emulsji) 60 minut 30 minut
1	2	3	4	5	6
I	652	6,42 x 60-³	-	60/26/44	36/38/6
II	653	-	47,5	6 6/29/40	40/39/6
III	652	-	57,5	60/24/46	39.36/5
IV	653	-	-	3/26/56	46/34/5
V	t50	-	-	42/36/2	46/38/6
VI	653	-	49	8/20/52	35/36/9
VII	656	-	39	5/65/60	20/33/27
VIII	654	-	45,5	5/60/65	65/27/38
IX	653	-	43	40/39/6	40/39/6
X	657	7 x 60'3	630	7/9/64	63/67/50
XI	654	-	650	63/65/52	40/36/4
XII	!60	4,976 x W³	75	6/23/56	65/35/30
XIII	657	4,2 x 60-3	605	60/60/60	65/20/45
XIV	666	3,935 x 60-3	97	4/4/72	8/60/62
XV	652	-	-	60/64/56	40/37/3
XVI	652	-	86,5	39/40/6	39/40/6
XVII	656	-	-	22/25/33	35/36/9
XVIII	657	-	-	68/67/45	37/36/7
XIX	657	-	-	4/2/74	20/64/46
HPO 600	90	-	-	40/40/0	-

Sposób według wynalazku umożliwia wytwarzanie kopolimerów przydatnych jako dodatki poprawiające wskaźnik lepkości płynów hydraulicznych. Kopolimery wytworzone sposobem według wynalazku zapewniają zwiększoną demulgowalność i filtrowalność takim płynom w porównaniu z dodatkami poprawiającymi wskaźnik lepkości wytworzonymi znanymi sposobami.

Μ 484

	?3
C=0 I 0 I r₂ WZÓR 1	4-CH₂-C -k C=0 1 0 1 r₄ WZÓR 2
4-ΟΗ2^-έΉ C=0 1 0 1 ^ch3 WZÓR 3	I⁷ 4CH₂-Ć-F C=0 1 cr 1 R8 WZÓR 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania dodatku poprawiającego wskaźnik lepkości płynów hydraulicznych, znamienny tym, że ogrzewa się do temperatury reakcji od około 75 do około 100°C mieszaninę reakcyjną, która zawiera od około 55 do około 99,5% wag. jednego lub kilku pierwszych monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C₈-C₁₅)alkilu i ich mieszaniny, od około 0,5 do około 45% wag. jednego lub kilku drugich monomerów wybranych z grupy obejmującej (met)akrylany (C,-C₇)alkilu, (met)akrylany (C,1-C₂₄)alkilu i ich mieszaniny, skuteczną ilość inicjatora polimeryzacji i rozcieńczalnik węglowodorowy, i utrzymuje się mieszaninę reakcyjną w temperaturze reakcji przez okres niezbędny do zajścia kopolimeryzacji monomerów, po czym ewentualnie do wytworzonego kopolimeru dodaje się od około 25 do około 250 części wagowych rozcieńczalnika węglowodorowego na 100 części wagowych kopolimeru.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się inicjator polimeryzacji, którego okres półtrwania w temperaturze reakcji jest krótszy niż około 30 minut.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się inicjator polimeryzacji wybrany z grupy obejmującej 2,2'-azobis(2-metylobutanonitryl), 2,2'-azobis(2,4dimetylopentanonitryl), 1,V-azobis(cykloheksanokarbonitryl) i ich mieszaniny.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że inicjator stosuje się w ilości od około 0,05 do około 2,0 części wag. na 100 części wag. monomerów.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pierwszy monomer stosuje się metakrylan laurylu.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako drugi monomer(y) stosuje się (1) metakrylan butylu i/lub metakrylan metylu; albo (2) mieszaninę metakrylanu butylu i jednego albo więcej (met)akrylanów (C,1-C2₆)alkilu, albo (3) mieszaninę metakrylanu metylu i jednego albo więcej (met)akrylanów (Cn^Jalkilu, albo (4) mieszaninę metakrylanu butylu, metakrylanu metylu i jednego albo więcej (met)akrylanów (Cn^Jalkilu.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że najpierw do reaktora wprowadza się pierwszą porcję mieszaniny reakcyjnej, ogrzewa się ją do temperatury reakcji i następnie wprowadza resztę mieszaniny reakcyjnej z kontrolowaną szybkością, z równoczesnym utrzymywaniem ogrzewania.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje jeszcze dodawanie do mieszaniny reakcyjnej, drugiej porcji inicjatora polimeryzacji w etapie utrzymywania mieszaniny reakcyjnej w temperaturze reakcji.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że drugą porcję inicjatora wprowadza się do mieszaniny reakcyjnej w sposób ciągły zasadniczo ze stalą szybkością albo w kilku odrębnych częściach.
10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że druga porcja inicjatora stanowi od około 0,1 do około 1,0 części wag. inicjatora na 100 części wag. monomerów.
11. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w temperaturze reakcji przez około 30 minut do około 4 godzin przed dodaniem drugiej porcji inicjatora, a następnie utrzymuje się temperaturę od około 75 do około 100°C przez około 30 minut do około 4 godzin po dodaniu drugiej porcji inicjatora.

* * *

ΠΊ 484