RU2078125C1

RU2078125C1 - Lubricating composition

Info

Publication number: RU2078125C1
Application number: RU95110435A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Мельников; В.К. Савинков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АО Аспект"
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-04-27
Also published as: RU95110435A

Abstract

FIELD: chemistry of polymers. SUBSTANCE: proposed lubricant composition comprises 0.01-2.5 mass % of surfactant and hydrocarbon oil. EFFECT: improved lubrication. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к разработке смазочной композиции. The invention relates to the field of polymer chemistry, in particular to the development of a lubricating composition.

Смазочная композиция может найти применение в качестве моторных, трансмиссионных, индустриальных масел и др. Lubricating composition may find application as motor, transmission, industrial oils, etc.

Необходимый уровень трибологических (смазочных, противоизносных, противозадирных) свойств моторных и трансмиссионных смазочных масел в целом ряде случаев может быть достигнут только за счет добавления к ним противоизносных присадок (органических соединений, содержащих хлор, серу, фосфор и азот). В последнее время изучается возможность повышения уровня трибологических свойств смазочных материалов с помощью фторорганических соединений. The required level of tribological (lubricating, anti-wear, extreme pressure) properties of motor and transmission lubricating oils in a number of cases can be achieved only by adding anti-wear additives (organic compounds containing chlorine, sulfur, phosphorus and nitrogen) to them. Recently, the possibility of increasing the level of the tribological properties of lubricants using organofluorine compounds has been studied.

Например, известна композиция для смазки в виде политетрафторэтилена, введенного в смазочное масло. Ее недостатками являются низкая долговечность из-за явления седиментации, низкая адгезионная прочность на твердых поверхностях трения. Кроме того, такая композиция не может быть использована в системах с фильтрацией или очисткой масла методом центрифугирования, так как частицы политетрафторэтилена имеют тенденцию к агломерации. For example, a lubricant composition in the form of polytetrafluoroethylene incorporated in a lubricating oil is known. Its disadvantages are low durability due to the phenomenon of sedimentation, low adhesive strength on hard friction surfaces. In addition, such a composition cannot be used in systems with oil filtration or purification by centrifugation, since polytetrafluoroethylene particles tend to agglomerate.

Известна смазочная композиция на основе углеводородного (нефтяного) масла и фторорганического соединения общей формулы:
CF₃-(CF₂)_n-1-(CHR²)_m-NR¹Z
или
C_nF_2n+1-CF=CR²-CHR²-NR¹Z
или их смеси,
где n= 1-20; R²=H, C_mH_2m+1 (m=1-6); Z, R¹=H, Cm_2m+1 (m=1-6); C₆H₅, циклоалкил, содержащий от 3 до 10 атомов углерода, -CH₂ CHOHR. Однако эти композиции могут быть использованы только совместно с диспергирующим компонентом, который оказывает неблагоприятное влияние на их способность снижать износ.Known lubricating composition based on hydrocarbon (petroleum) oil and organofluorine compounds of the General formula:
CF ₃ - (CF ₂ ) _n-1 - (CHR ² ) _m -NR ¹ Z
or
C _n F _{2n + 1} -CF = CR ² -CHR ² -NR ¹ Z
or mixtures thereof,
where n = 1-20; R ² = H, C _m H _{2m + 1} (m = 1-6); Z, R ¹ = H, Cm _{2m + 1} (m = 1-6); C ₆ H ₅ , cycloalkyl containing from 3 to 10 carbon atoms, —CH ₂ CHOHR. However, these compositions can only be used in conjunction with a dispersing component, which adversely affects their ability to reduce wear.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является смазочная композиция, содержащая поверхностно-активное вещество (ПАВ) и углеводородное масло -прототип. При этом она содержит в качестве поверхностно-активного вещества одно из соединений общей формулы:
Cl(CF₂CFCl)_n-CF₂-COO*NH₃-R,
F(CF₂)_m-COO*NH₃-R,
где n=1-4, m=3-9.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a lubricating composition containing a surfactant and a hydrocarbon oil prototype. Moreover, it contains as a surfactant one of the compounds of the general formula:
Cl (CF ₂ CFCl) _n -CF ₂ -COO * NH ₃ -R,
F (CF ₂ ) _m —COO * NH ₃ —R,
where n = 1-4, m = 3-9.

R алкил C₃-C ₃₀ нормального или изостроения.R alkyl C ₃ -C ₃₀ normal or isostructure.

Недостатком этой смазочной композиции является недостаточно высокий уровень противоизносных свойств и высокая стоимость исходного сырья. The disadvantage of this lubricating composition is the insufficiently high level of antiwear properties and the high cost of the feedstock.

Целью изобретения является повышение противоизносных свойств при удешевлении смазочной композиции. The aim of the invention is to increase antiwear properties while reducing the cost of the lubricating composition.

В основу изобретения положена задача создать более дешевую смазочную композицию, которая обладала бы повышенными противоизносными свойствами. The basis of the invention is the task of creating a cheaper lubricant composition, which would have enhanced anti-wear properties.

Поставленная цель и задача решены тем, что смазочная композиция, содержащая поверхностно-активное вещество и углеводородное масло, согласно изобретению, в качестве поверхностно-активного вещества содержит одно из соединений общей формулы (I):
Z-R-Z^',
где
Z=-(O)C-CH₃, -R¹N(O)C-(CH₂)_n-NR³R²;
Z' -C(O)NH-(CH₂CH₂ NH)₃CH₂CH₂NH₃*OOC-COOH,
-C(O)NH-(CH₂CH₂NH)₃CH₂CH₂NH(O)C-COOH,
-C(O)NR¹-(CH₂)_nNR²R³H*OOC-COOH,
-C(O)NR¹-(CH₂)_n-NR²(O)C-COOH,
-C(O)NH-C₆H₄-NH₃*OOC-COOH,
-C(O)NH-C₆H₄-NH(O)C-COOH,

R двухвалентный алифатический радикал с числом атомов углерода 14 или более;
R¹, R², R³ H или одновалентный алифатический радикал с числом атомов углерода от 1 до 6;
n 2-6, при следующем соотношении компонентов, в мас.The goal and objective are solved in that the lubricating composition containing a surfactant and hydrocarbon oil, according to the invention, as a surfactant contains one of the compounds of General formula (I):
ZRZ ^' ,
Where
Z = - (O) C — CH ₃ , —R ¹ N (O) C— (CH ₂ ) _n —NR ³ R ² ;
Z'-C (O) NH- (CH ₂ CH ₂ NH) ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₃ * OOC-COOH,
-C (O) NH- (CH ₂ CH ₂ NH) ₃ CH ₂ CH ₂ NH (O) C-COOH,
-C (O) NR ¹ - (CH ₂ ) _n NR ² R ³ H * OOC-COOH,
-C (O) NR ¹ - (CH ₂ ) _n -NR ² (O) C-COOH,
-C (O) NH-C ₆ H ₄ -NH ₃ * OOC-COOH,
-C (O) NH-C ₆ H ₄ -NH (O) C-COOH,

R is a divalent aliphatic radical with a carbon number of 14 or more;
R ¹ , R ² , R ³ H or a monovalent aliphatic radical with the number of carbon atoms from 1 to 6;
n 2-6, in the following ratio of components, in wt.

Поверхностноактивное вещество общей формулы I 0,01 2,5
Углеводородное масло Остальное.Surfactant of the general formula I 0.01 2.5
Hydrocarbon Oil Else.

Предлагаемую композицию получают путем смешивания компонентов. Соединения формулы (I) представляют собой нейтральные (pH ≈ 7), вязкие продукты коричневатого цвета с плотностью 900 970 кг/м³. Их получают общепринятыми способами, например, конденсацией соответствующих кислот или их ангидридов с первичными, вторичными или третичными аминами при нагревании до температуры 150 175^oC [4]
В качестве углеводородного масла может быть использовано любое углеводородное масло (моторное, трансмиссионное, авиационное, нефтяное, синтетическое и др.).The proposed composition is obtained by mixing the components. The compounds of formula (I) are neutral (pH ≈ 7), viscous products of a brownish color with a density of 900 970 kg / m ³ . They are obtained by conventional methods, for example, by condensation of the corresponding acids or their anhydrides with primary, secondary or tertiary amines when heated to a temperature of 150 175 ^o C [4]
Any hydrocarbon oil (motor, transmission, aviation, petroleum, synthetic, etc.) can be used as hydrocarbon oil.

При содержании поверхностно-активного вещества общей формулы (I) в предлагаемой смазочной композиции менее 0,01 мас. противоизносный эффект смазочной композиции снижается, а при содержании поверхностно-активного вещества больше, чем 2,5 мас. чрезмерно повышается его расход при незначительном улучшении противоизносных свойств композиции и вязкость смазочной композиции. When the content of the surfactant of General formula (I) in the proposed lubricant composition is less than 0.01 wt. the anti-wear effect of the lubricant composition is reduced, and when the surfactant content is more than 2.5 wt. its consumption is excessively increased with a slight improvement in the antiwear properties of the composition and the viscosity of the lubricating composition.

Предлагаемая смазочная композиция обеспечивает получение на твердых трущихся поверхностях слоя хемосорбированных молекул, который изменяет энергетическое состояние (снижает свободную энергию) поверхности. Образующаяся пленка на контактной поверхности соприкасающихся металлических деталей позволяет снизить коэффициент трения, износ узлов трения и потери мощности на трение. The proposed lubricating composition provides a layer of chemisorbed molecules on solid friction surfaces, which changes the energy state (reduces free energy) of the surface. The resulting film on the contact surface of the contacting metal parts allows to reduce the coefficient of friction, wear of friction units and loss of friction power.

Важным достоинством смазочной композиции является ее нетоксичность (4 кл. опасности) и дешевизна (например, стоимость поверхностно-активного вещества по прототипу составляет 50 100 долл. США, а предлагаемого поверхностно-активного вещества 2-3 долл. США). An important advantage of the lubricating composition is its non-toxicity (4 cells of danger) and low cost (for example, the cost of a surfactant according to the prototype is 50 100 US dollars, and the proposed surfactant is 2-3 US dollars).

Cмазочная композиция может найти применение в следующих областях:
в двигателях внутреннего сгорания (карбюраторных и дизельных);
в редукторах, в коробках передач, ведущих мостах, раздаточных коробках;
в механизме рулевого управления;
для сельскохозяйственной техники (тракторы, комбайны);
в узлах трения паровых и газовых турбин и турбокомпрессоров с принудительной подачей жидкого смазочного материала;
в узлах трения рулевых машин морских и речных судов,
в узлах трения аммиачных и воздушных холодильных машин и т.п.The lubricating composition may find application in the following areas:
in internal combustion engines (carburetor and diesel);
in gearboxes, gearboxes, drive axles, transfer gearboxes;
in the steering gear;
for agricultural machinery (tractors, combines);
in friction units of steam and gas turbines and turbocompressors with forced supply of liquid lubricant;
in friction nodes of steering machines of sea and river vessels,
in friction units of ammonia and air refrigeration machines, etc.

для смазывания суппорта и направляющих станков, гидравлических аккумуляторов гидромоторов и др. гидравлических систем, сепараторов, зубчатых передач и т.п. for lubricating the caliper and guiding machines, hydraulic accumulators of hydraulic motors and other hydraulic systems, separators, gears, etc.

для смазывания цилиндров, клапанов, камер сжатия поршневых и ротационных компрессоров. for lubrication of cylinders, valves, compression chambers of reciprocating and rotary compressors.

Для лучшего понимания изобретения ниже приводятся конкретные примеры его осуществления, не исчерпывающие объем настоящего изобретения. For a better understanding of the invention, the following are specific examples of its implementation, not exhaustive of the scope of the present invention.

Рецептура предлагаемой смазочной композиции представлена в таблице. The formulation of the proposed lubricant composition is presented in the table.

Определение противоизносных свойств смазочной композиции было проведено на стандартной машине трения СМТ-1 по схеме трения "неподвижный диск - подвижный диск" (ГОСТ 11613-65). Determination of the anti-wear properties of the lubricant composition was carried out on a standard SMT-1 friction machine according to the "fixed disk - moving disk" friction scheme (GOST 11613-65).

Образцы подвергаемые износу, выполнены из стали марки Х18Н9Т, испытания проводили при линейной скорости движения образцов V=0,15 м/с и нагрузке 15 кГс/см². В качестве критерия оценки износостойкости принято время до достижения износа контактирующих поверхностей 0,13 мм. Показатель относительной износостойкости определяется как отношение времен износа контактирующих поверхностей до 0,13 мм, с покрытием предлагаемой смазочной композицией и чистым маслом. В качестве углеводородного масла использовали нефтяное масло МС-20 и синтетическое алкилнафталиновое масло МАС-35.The samples subjected to wear are made of steel grade X18H9T, the tests were carried out at a linear speed of movement of the samples V = 0.15 m / s and a load of 15 kG / cm ² . As a criterion for assessing wear resistance, the time taken to achieve wear of the contacting surfaces of 0.13 mm was taken. The relative wear resistance is defined as the ratio of the wear times of the contacting surfaces to 0.13 mm, coated with the proposed lubricating composition and clean oil. The hydrocarbon oil used was MC-20 petroleum oil and MAS-35 synthetic alkylnaphthalene oil.

Данные результатов испытаний относительной износостойкости представлены в таблице. The data of the results of tests of relative wear resistance are presented in the table.

Как следует из таблицы, пpименение пpедлагаемой смазочной композиции обеспечивает обpазование на контактиpующих повеpхностях пpочного антифpикционного модифициpующего слоя, котоpый способствует повышению износостойкости повеpхностей тpения на 10-30% по сpавнению с известной композицией, что позволяет пpодлить сpок службы узлов машин и механизмов и существенно упpостить их эксплуатацию. As follows from the table, the use of the proposed lubricant composition provides the formation on the contacting surfaces of a strong antifriction modifying layer, which contributes to an increase in the wear resistance of friction surfaces by 10-30% compared to the known composition, which allows to extend the service life of machine units and mechanisms and significantly .

Claims

A lubricating composition comprising petroleum oil or hydrocarbon oil and a surfactant, characterized in that the composition as a surfactant contains a compound of the general formula I
ZR Z ',
where Z CH ₃ C (O) -; R ³ R ² N (CH ₂ ) _n C (O) NR'-;
Z 'C (O) NH - (CH ₂ CH ₂ NH) ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₃ * OOC COOH, -C (O) NH (CH ₂ CH ₂ NH) ₃ CH ₂ CH ₂ NH (O) C COOH , -C (O) NR ¹ (CH ₂ ) _n NR ² R ³ H * OOC COOH, -C (O) NR ¹
(CH ₂ ) _n NR ² (O) C COOH, -C (O) NH - C ₆ H ₄ NH ₃ * OOC COOH, -C (O) NH C ₆ H ₄ - NH (O) C COOH,

R is an aliphatic radical with a carbon number of 14 or more;
R ¹ , R ² , R ³ hydrogen or an aliphatic radical with the number of carbon atoms from 1 to 6;
n 2 6,
in the following ratio of components, wt.

Surfactant of General Formula I 0.01 2.5
Petroleum oil or hydrocarbon oil