Разработка смазочных материалов на основе оксиэтилированных биоразлагаемых олигомеров и многофункциональных гетероциклических присадок

• Автор: Кузнецов, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Литературный обзор
1Л Смазочные материалы на основе возобновляемого сырья
1Л Л Методы и технологии изготовления биопродуктов в энергетике
1Л .2 Смазочные материалы на основе растительных триглицеридов
и других природных соединений
1Л .3 Биоразлагаемость смазочных материалов
на минеральной и синтетической основе
1.2 Ассортимент выпускаемых отечественных и
импортных серо- и азотсодержащих присадок
1.2 Л Антиокислительные зольные и беззольные присадки
1.2.2 Моюще-диспергирующие присадки
1.2.3 Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел
1.3 Новые разработки в синтезе присадок для смазочных материалов
2 Экспериментальная часть
2.1 Характеристика исходных веществ
2.2 Методы исследования оксиэтилированных олигомеров,
присадок и смазочных материалов
3 Результаты и их обсуждение
3.1 Получение и изучение свойств смазочных материалов
на основе биоразлагаемых олигомеров
3.2 Разработка и исследование влияния добавок гетероциклических присадок на технологические и эксплуатационные свойства
смазочных материалов
3.2.1 Имидазолины
3.2.2 Тритионы
3.3 Пакеты гетероциклических присадок и смазочные материалы
на их основе
Выводы
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Разработка и внедрение биоразлагаемых смазочных материалов (СМ) является перспективным направлением развития мировой нефтехимии. Ведущая роль в решении этой проблемы принадлежит биоресурсам - растительным маслам, в особенности рапсовому маслу и продуктам его переэтерификации, являющихся приемлемой альтернативой нефтяному сырью для производства смазочных материалов. Мировое производство рапсового масла неуклонно расширяется и достигло в 2011 году 43 млн. т., из которых около 10% используется для производства биотоплива и не более 1% для изготовления биоразлагаемых смазочных материалов.
Другая существенная проблема - возрастающие с каждым годом требования по повышению эксплуатационных свойств СМ. Для достижения хороших свойств в состав синтетических и минеральных масел, смазок, масляных и водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) вводят присадки или «пакеты» присадок, которые могут включать несколько десятков компонентов. Используемые присадки к СМ значительно улучшают их стойкость к окислению и коррозии, низкотемпературные и противоизносные свойства, а также вязкостно-температурные характеристики. Присадки способны придавать смазочные маслам моюще-диспергирующие, противозадирные и эмульгирующие свойства, которыми они не обладают изначально. Потребность присадок в России составляет около 30000 т/год. В настоящее время большая часть высококачественных присадок, применяемых для получения эффективных смазочных материалов, которые эксплуатируются в современных машинах и механизмах, закупаются за рубежом. Несмотря на проводимые исследования, до сих пор остаются нерешенными вопросы, связанные с синтезом высокоэффективных присадок на основе доступных и дешевых реагентов и катализаторов.
В связи с изложенным разработка новых биоразлагаемых смазочных материалов на основе оксиэтилированных производных триглицеридов
рапсового масла, превосходящих по эксплуатационным свойствам существующие нефтесодержащие и синтетические аналоги, а также поиск и разработка новых доступных методов синтеза полифункциональных серо- и азотсодержащих присадок является актуальной задачей.
Цель работы. Создание альтернативных высокоэффективных смазочных материалов на основе биоразлагаемых олигомеров, представляющих собой оксиэтилированные эфиры кислот рапсового масла, и гетероциклических присадок для минеральных и синтетических СМ многофункционального назначения - замещенных бициклических имидазолинов и 1,2-дитиол-З-тионов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка перспективного для промышленного внедрения метода получения эфиров кислот рапсового масла путем его этерификации полиэтиленгликолями и окисью этилена с изучением физико-химических и эксплуатационных свойств эфиров с созданием эффективных на их основе СМ и СОЖ;
- разработка метода синтеза и получение бициклических имидазолинов взаимодействием жирных кислот и моноэфиров дикарбоновых кислот с полиэтиленполиаминами;
поиск высокоактивных катализаторов процесса конденсации карбонильных соединений с элементарной серой в мягких условиях и получение данным способом соединений тритионового ряда;
- создание на основе бициклических имидазолинов и замещенных тритионов высокоэффективных пакетов присадок с противоизносными, противозадирными, моющими и антиокислительными свойствами к СМ различного назначения.
Научная новизна.
1. Впервые на основе полученных эфиров кислот рапсового масла с различной степенью оксиэтилирования разработаны составы для водосмешиваемой СОЖ и антиадгезионного технологического средства.
Реакция алкенилянтарного ангидрида с индивидуальными ПЭПА - ДЭТА, ТЭТА, ТЭПА и ПЭТА проходит гладко с образованием соответствующих алкенилсукцинимидов с высокими выходами продуктов - от 97 до 99%.
Серосодержащие производные пространственно-загущенных фенолов перспективны как эффективные присадки полифункционального действия к смазочным маслам, улучшающие их антиокислительные, противоизносные и противозадирные свойства. В работе [76] было проведено алкилирование фенола олигоизобутилена и олигопипериленов в неполярных растворителях в присутствии каталитических количеств Ка[А1С14]. Модификацию алкилированных олигопиперилинов фенола и 2,6-дитрет.-бутил-фенола элементарной серой вели в неполярных растворителях (октан) в течение 8 ч. при температуре 130°С и эквивалентном соотношении веществ:
сн3 сн3

~СНгСН=СН-СНСН2-£ н-сн2-сн~ +
он он
сн3 т сн3
I I I
~сн2-сн-сн2-сн-сн2-сн-сн2-сн~
(8),
+ Э:
~СН-СН=СН-СНСН2-С,Н-СН2-СН~ + Б;
СНз СНз х

Показано, что синтезированные серосодержащие производные фенолов имеют хорошие антиокислительные, противоизносные и противозадирные