Способ получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам

Способ получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕЙ ПРИСАДКИ К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ путем взаимодействия хлорангидрида кислоты фосфора с олефином при нагревании с использованием нейтрализации , отличающийся тем, что, с целью повьшения противоизносньк и противозадирных свойств присадки, в качестве хлоран идрида кислоты фосфора используют хлорокись фосфора, и процесс ведут в присутствии параформа при мольном соотношении хлорокиси фосфора, олефина и параформа 1:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3500699/23-04 (22) 15.10.82 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) А.И.Балин, Т.Н.Веретенова и Л.М.Каштан (53) 547.26 118.07(088.8) (56) 1.Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам . М,, "Химия", 1972, с..121.

2. Патент США Ф 3232883, кл. 252-32.5, опублик. 1966. (54)(57) 1.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕЙ ПРИСАДКИ К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАИ путем взаимодействия хлорангидрида кислоты фосфора с олефином при нагревании с использованием нейтрализации, отличающийся тем, что, с целью повышения проти„„SU„„1130571 А воизносных и противозадирных свойств присадки, в качестве хлоранГидрида кислоты фосфора используют хлорокись фосфора, и процесс ведут в присутствии параформа при мольном соотношении хлорокиси фосфора, олефина и параформа 1:(1,5-3) :(2,5-4) с разбав- . лением реакционной массы органическим растворителем и кипячением ее с последующей нейтрализацией полученного продукта при комнатной температуре.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю.шийся тем, что взаимодействие хлорокиси фосфата с олефином и параформом ведут при повышении температу- I ры от комнатной до 105 С в течение

1-3 ч.

1130571 2

Изобретение относится к химии фосфорорганиченных соединений, а именно к усовершенствованному способу получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам. 5

Известно использование в качестве противоизносной фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам трикрезилфосфата fl), Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам, заключающийся в том, что треххлористый фосфор подвергают взаимодействию с гептилфенолом и хлорированным полизобутилео ном при нагревании до 200 С с последующим гидролизом реакционной смеси о водяным паром при 150-160 С и обработкой продукта гидролиза окисью при

130-140 С (2).

Однако фосфорсодержащая присадка, полученная известным способом, абла25 дает недостаточно высокими противоизносными и противоэадирными свойствами.

Целью изобретения является повышение противозадирных и противоизносных свойств.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам, заключающимся в том, что хлорокись фосфора подвергают взаимо- 35 действию с олефином и параформом при их мольном соотношении 1:(1,5-3): (2,5-4), при нагревании с разбавлением реакционной массы органическим растворителем и кипячением ее с по- 40 следующей нейтрализацией полученного продукта при комнатной температуре.

Процесс взаимодействия хлорокиси фосфора с олефином и параформом желательно вести при повышении температу-45 ры от комнатной до 105 С в течение

1-3 ч, Способ получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам заключается в проведении процесса в 50

4 этапа.

Первый этап состоит в смешении . компонентов при повьппении температуры от комнатной до 105 С в течение о

1-3 ч. При этом первоначально проис- 55 ходит саморазогрев реакционной массы

::(ва счет выделения тепла в результате экзотермической реакции) и выделение основного количества хлористого водорода. Верхний предел температуры ограничен температурой хлорокиси фосфора (105 С ). При более высокой

0 температуре резко увеличивается укос хлорокиси фосфора с выделяющимся хлористым водородом. Нижний предел ограничен температурой окружающей среды.

Время выдержки 1-2 ч ограничено следующим: слишком быстрое ведение процесса (менее I ч) приводит к повышенному уносу хлорокиси фосфора с хлористым водородом. Большая продолжительность (более 3 ч) приводит к неоправданной затяжке процесса и получению более темного продукта.

Второй этап состоит в кипячении реакционной массы с растворителем бензин,бензол, толуол для удаления остатков хлористого водорода. При этом температура кипения зависит от использованного растворителя, время колеблется от 0,5 до 1 ч. Кипячение заканчивают после прекращения выделения хлористого водорода, Третий этап состоит в частичной нейтрализации кислого продукта реакции водным щелочным агентом с последующим обезвоживанием кипячением реакционной массы. Вода отгоняется

/ азеотропом с растворителем. В качестве водного раствора щелочного агента используют 20-25Х-ный водный аммиак, водный раствор углекислого натрия и т.п.

Четвертый этап состоит в фильтра- ции раствора фосфорсодержащей присадки в растворителе и в последующей отгонке растворителя при повьппенной температуре (100-125 С) и остаточном о давлении 0,1-0,3 атм.

Проведение процесса получения фосфорсодержащей присадки из хлорокиси фосфора, олефинов и параформа в 4 этапа позволяет получать готовую присадку с высоким выходом 90-98 в пересчете на использованный олефин и 70-97Х в пересчете на использованную хлорокись фосфора

В результате проведения процесса по предлагаемому способу получают фосфорсодержащую.присадку, представляющую собой легкоподвижную прозрачную жидкость темно-коричневого цвета, имеющую вязкость при 50 С 30 — 55 сСт, содержание фосфора 3,1-4,3Х содержание хлора 1,7-2,4Х, содержание азота 0-2,3Х. При использовании более

1305

1О!

25

35

-45

50 м

55 з I низкомолекулярных олефинов (крекингдистиллят фракций 140-180 С, геко сен-1) получают продукты с высокой вязкостью.

Исходные компоненты могут быть использованы в следующем мольном соотношении хлорокись фосфора:олефин-.параформ 1:(1,5-3):(2,5-4). Соотношение хлорокиси фосфора и олефинов 1:1,5 — 3 обусловлено тем, что при меньшем количестве олефинов яяороиись фосфора используется ие лностью, при большем — происходит ,разбавление готового продукта избытком олефинов. Количество параформа непосредственно связано с количеством олефинов. При меньшем его количестве происходит неполное использование олефинов, а при большем — избыток параформа выпадает в осадок.

Пример 1. В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником с ловушкой для кбнденсата„ помещают олефины — крекинг-дистиллят фракции 240-320 С (йодное число о

100 r I /100 r) в количестве 127 r (1/2 моль), параформ в количестве

25 г (5/6 моль) и хлорокись фосфора в количестве 51 r (1/3 моля). Соотношение хлорокись:олефин:параформ равно 1:1,5:2,5. Температура в течение 0,6 ч поднимается от 20 до

72 С. Затем реакционную массу нагрео вают до 80 С и выдерживают при 80о

85 С в течение 0,5 ч, после чего нао гревают до 100 С и выдерживают при

100-105 С еще 0,5 ч. Реакционную массу охлаждают, добавляют 100 мл бензина "Галоша" и кипятят при 88-112 С до прекращения выделения хлористого водорода (около 0,5 ч), который поглощается водой в поглотительной склянке. После охлаждения реакционной массы добавляют 12 г углекислого нат рия и 15 мл воды. Реакционная масса о саморазогревается до 66 С, после чего ее нагревают до кипения и при о

87-112 С удаляют воду азеотропом с бензИном около 0,5 ч . Бензиновый раствор охлаждают, фильтруют и отгоняют бензин при 100-115 С и остаточно о давлении 0,3 атм.

В результате получают 171 г (выход 93,7Х по использованному олефину и 70Х по использованной хлорокиси фосфора), представляющего собой однородную прозрачную жидкость темно7l .4 коричневого цвета с вязкостью при

50 С 51 сСт, кислотным числом 63 мг

КОН/г, содержанием фосфора 4,2Х, хлора 2,47.

Пример 2, Установка и синтез ведутся аналогично примеру I.

Загружают хлорокись фосфора, олефины фракции 240-320 С, параформ в количествах 51 г (1/3 моль), 173,2 г

2/3 моль и 30 r (I моль) соответственно при соотношении I:2:3 . Температура в течение 0,5 ч поднимается о до 64 С. Реакционную смесь выдерживают при 80-85 С 0,5 ч, при 100-105 Со о

0,5 ч, растворитель — 100 мл бензина, Проводят обработку реакционной массы

30 мл 25Х-ного водного аммиака, обеэо воживание — при 85-115 С в течение

0,5 ч. Отгон бензина — при 100 †1 С о и остаточном давлении 0,3 атм.

В результате получают 228 г продукта (выход по использованному .олефину 97,2Х, по использованной хлорокиси фосфора 967), представляющего собой жидкость темно-коричневого. цвета с вязкостью при 50 С 40 сСт, кисо лотным числом 82 мг КОН/r, содержанием фосфора 4,37, хлора 2,37., азота 1,8Х.

Пример 3. Установка и синтез ведутся аналогично примеру 1.

Загружают хлорокись фосфора, олефины фракции 240-320 С и параформ в количествах 51 r (1/3 моль), 254 r (1 моль) и 40 г (1/3 моль) соответственно при соотношении 1:3!4 . Температура в течение 1,5 ч поднимается до 60 С. Реакционную смесь выдеро живают при 80-85 С 1 ч при 100- о

105 С вЂ” 0,5 ч. Растворитель — 100 мл толуола. Проводят обработку реакционной массы смесью 1 г углекислого натрия и 30 мл 25Х-ного водного аммиака.

Последующее обезвоживание — при 100117 С в течение 0 5 ч. Отгон толуоо

Э ла - при 110-120 С и остаточном давлении 0,1 атм, В результате получают 320 r продукта(выход по использованному олефину 98Х, по использованной хлорокиси фосфора 97Х ), представляющего собой жидкость темно-коричневого а цвета с вязкостью при 50 С 36 сСт, кислотным числом 69 мг КОН/г, содержанием фосфора З,IХ, хлора 1,7Х, азота 2,4Х.

П.р и м е р 4. Установка и синтез ведутся аналогично примеру 1.

1130571

Загружают хлорокись фосфора, олефины — фракция крекинг-дистиллята о

140-180 С (йодное число 194 г

I /100 г) и параформ в количествах

51 r (I/3 моль), 65.,5 г (I/2 моль) и 30 г (1 моль) соответственно при соотношении 1:I 5:3, Температура в течение 0,5 ч поднимается до 70 С. а

Реакционную смесь выдерживают при

80-85 С 0,5 ч, при 100-105 С - 0,5 ч. о о 10

Растворитель — 100 мл бензола. Проводят обработку .реакционной массы

30 мл 25Х-ного водного аммиака. Последующее обезвоживание — при 8090 С в течение 1 ч. Отгон бензола— о о при 80-90 С и остаточном давлении

0,3 атм.

В результате получают 117 г продукта (выход на использованный олефин 92,2, на использованную хлорокись фосфора 73%) представляющего собой жидкость темно-коричневого а цвета с вязкостью при 50 С 223 сСт, кислотным числом 123 мг КОН/г, содержанием фосфора 6,4, хлора 2,9, 25 азота 2,8, Пример 5. Установка и синтез ведутся аналогично примеру 1.

Загружают хлорокись фосфора, олефины — фракция крекинг-дистилля-! та 180-240 С (йодное число 158 г

I /100 r) и параформ в количествах

51 г (1/3 моль), 80 г (1/2 моль) и

30 г {! моль) соответственно при соотношении 1:1,5:3 . Температура ЗЗ в течение 0,4 ч поднимается до 75 С.

Реакционную смесь выдерживают при

80-85 С 0,5 ч, при 100-105 С вЂ” 0,5 ч.

Растворитель — 100 мл бензина. Проводят обработку реакционной массы смесью 12 r углекислого натрия и

15 мл воды, Последующее обезвоживание — при 88-1!2 С в течение 0,5 ч. о о

Отгон бензина — при 100-115 С и остаточном давлении 0,2 атм. В резуль- 45 тате получают 137 г продукта (выход на использованный олефин 96,8, .на использованную хлорокись фосфора

78,7 ), представляющего собой жидкость темно-коричневого цвета с вязкостью при 50 С 135 сСт, кислотным числом 107 мг КОН/r содержанием фосфора 5,9, хлора 2,1Х.

Пример 6. Установка и синтез ведутся аналогично примеру 1.

Загружают хлорокись фосфора, гексен-1 и параформ в количествах 5) r (1/3 моль), 28 г (1/3 моль) и 30 г (1 моль) соответственно при соотношении 1 .1:3 . Температура в течение о

0,3 ч поднимается до 70 С. Реакционную смесь выдерживают при 80-85 С о

0,4 ч, при 100-105 С вЂ” 0,3 ч. Раствоо ритель — 100 мл бензола. Проводят обработку реакционной массы 30 мл

25 -ного водного аммиака. Последую- щее обезвоживание — при 80-90 С в а течение 1 ч, Отгон бензола — при 90-.

100 С и остаточном давлении 0,3 атм. о

В результате получают-80,6 г продукra (выход на использованный гексен 90Х, на использованную хлорокись фосфора 70%), преДставляющего собой высоковязкую жидкость темно-коричневого цвета с кислотным числом 186 мг

КОН/г, содержанием фосфора 8,9, хлора 4 IХ азота 3 3 .

В табл. 1 приведены основные физико-химические показатели фосфорсодержащих присадок, полученных по примерам 1-6.

В табл.2 — противозадирные и противоизносные показатели растворов присадок в масле минеральном И-12А в сравнении с известной присадкой и с трикрезилфосфатом. Испытания проводят на четырехшариковой машине трения при концентрации 1,3, -10 и

50 в минеральном масле И-I2A.

Как видно из данных табл.2, фосфорсодержащие присадки, полученные по примерам 1-3, обладают значительно более высокими противозадирными и противоизносными свойствами, чем известный продукт и трикрезилфосфат.

Таким образом, предлагаемый способ получения фосфорсодержащей присадки к смазочным материалам позволяет повысить ее противозадирные и противоизносные свойства.

l130571

):) о

I e Ф ж

1 Ф

Г)) cd

Ц о

I о

N ОЪ С Ъ

cO % с) I 1

1 1

I 1

I 1

I 1 м

1 о л I

cd ) 1

I l l л

СМ

Ch л

СЧ о

0О л

00 л () С Ъ л

С Ъ

CV л с"Ъ л )

Ch л

СО ао о

vo ои

)4

Ccl g I«

)c: ао

)Р М U с Ъ

СЧ

СЧ о л ь

В

В 1 о ) I

Г I о )» о 5

I ):» & л

РЪ

О

СЧ (О1 ь л

О1

CV

Р4

О1

1. 1

М Й

> Р

):()» )э

О Р, Я Ol Ф

I л ) 11

Ф) I 1

М) I

1 (Ю) r

cd I

A

) о

))1

cd

С4

1 о о

Р 8 о и

5 &

): 5

1 !

1

1

I

1

1

I

1.у

А Ю

5 аФо

Э Ц Э о о о c o л л л л л °

Р Л С Ъ СЕ О

ОЪ Ch ) оо о л л о о

Ch Ch

1Л . Р

I

<3)

1

)

)

1

1

l0

1130571

Таблица 2

Показатели четырехшариковой машины трения

200 29,7

0,59

0,46

47,6

100

237

126

299

62,7

0,39

200

400

89,1

0 35

200

95,4

0,.33

100

447

0,58

200

32,9

224

34,2

0,57

0,56

126

335

500

0,38

188

88,1

135 5.

299

708

100

0 35

188

29,0

0 59

33,1

200

0,56

100

224

56,2

0,49

335

0,41

75,3

9,38

188

400

100

88,1

141

26,0

0,71

9,69

168

28,5

224

31,4

0,65

282

44,0

0 55

160

0,63

27,1

160,71

29,2

0 61

100

160

40,1

0,60 щЦЯПИ Заказ 9514/21 Тираж 380 . Подписное

Филиал ППП "Патеит", г. Ужгород,ул.Проектная, 4

Продукт по примеру

По известному способу

Трикрезилфосфат

Концентрация в масле

И-12A % критич, кгс

P сварив, кгс

Индекс задира

Р износа, MM