Смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиационной техники

Смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиационной техники

Реферат

Изобретение относится к созданию взрывопожаробезопасной рабочей (гидравлической) жидкости, предназначенной для использования в гидравлических системах авиации, авиационных приборов, в частности самолетов с повышенными стабильными свойствами в широком температурном интервале от минусовых температур до плюсовых температур, в частности до 150°C.

К авиационным рабочим жидкостям предъявляются жесткие требования: они должны быть огнестойки, термически и термоокислительно стабильны, не вызывать повреждения и износ металлических деталей, контактирующих с жидкостью, за счет аэрозионной активности жидкости.

Известна авиационная взрывопожаробезопасная рабочая жидкость для гидросистем самолетов, имеющая состав, мас.% (US 3976585, 1976):

Эпоксидное соединение	0,1-10,0
Полиалкилметакрилат	2,0-20,0
Вода	0,2
Дибутилфенилфосфат	До 100

В качестве эпоксидного соединения используют алкил-3,4-эпоксициклогексан.

Указанная композиция имеет высокую огнестойкость. Недостатком этой композиции является низкая термическая стабильность: жидкость выдерживает без ухудшения свойств 200 ч термостатирования при 125°C; свыше 200 ч кислотное число повышается до 0,5 мг КОН, г, коррозия меди достигает 0,4 мг/см³.

Кроме того, недостатком этой композиции является ее высокая эрозионная активность, о чем свидетельствует низкое значение удельной проводимости.

Из US 4076642, 1978 известна рабочая жидкость для гидросистем самолетов, имеющая состав: эпоксидное соединение - 0,1-0,5 мас.%, полиалкилметакрилат - 2,0-20.0 мас.%, вода, дибутилфенилфосфат до 100%.

В качестве эпоксидного соединения используют 2-этилгексил-5,6-эпокси-1,4-этиленциклогексан-2-карбоксилат. Недостатком ее является: низкая термическая стабильность и высокая эрозионная активность. Указанные недостатки ограничивают срок службы жидкости, а также агрегатов гидравлической системы, контактирующих с жидкостью.

ИЗ RU 2009185, 15.03.1994 известна другая рабочая жидкость, используемая в гидравлических системах самолетов, которая содержит, мас.%: эпоксидное соединение (смолу УП-632) - 0,5-5,0, полибутилметакрилат - 5,0-7,5, 4-трифторметилперфтор-3,6-диоксаоктансульфонат калия 0,05-0,2, антрахиноновый краситель 0,0015-0,0025, дибутилфенилфосфат остальное.

Указанная рабочая жидкость не обеспечивает работоспособность в широком диапазоне температур от минусовых (от минус 60°C) до плюсовых температур порядка 150°C и стабильность основных ее характеристик в процессе эксплуатации.

Из MX 2007005385, 09.07.2007 известны функциональные жидкости, применяемые в авиационных гидравлических системах и состоящие из 50% триалкилфосфата (50-75%), и как минимум одного соединения арила (5-20%); типичный состав ее следующий - около 60% трибутилфосфата, около 10% триизобутилфосфата и 10% изопропилатного нафталина, и от 10 до 20% присадок, таких как присадка, улучшающая индекс вязкости (поли(бутил)гексилметакрилат), антиокислитель Ионол, антиокислитель 1,3,5-триметил1-2,4,6-трис(3,5-ди-третбутилгидроксифенил)бензол; диоктилдифениламин, 1,2-ди(фенилтио)этан, медный ингибитор коррозии, 2-этилгексилэпоксициклогексилкарбоксилат MCS-1562 и другие присадки. Данный состав является пожаробезопасным, но очень сложен по составу и приготовлению из-за входящих в его состав множества разных присадок. Состав не обладает стабильными характеристиками в широком интервале температур от минусовых (от минус 60°C) до плюсовых (до плюс 150°C).

Технической задачей заявленного изобретения является получение смазочной композиции негорючей рабочей (гидравлической) жидкости с повышенной взрывопожаробезопасностью для авиационной техники, обеспечивающей стабильную работу гидравлических систем в интервале температур от минус 60°C до плюс 150°C, с улучшенными другими свойствами.

Поставленная техническая задача достигается тем, что смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиации содержит базовую основу на основе смеси эфиров фосфорной кислоты, содержащей 67,0-73,0 мас.% трибутилфосфата, 19,0-25,0 мас.% дибутилфенилфосфата и 7,0-9,0 мас.% триизобутилфосфата, загущающую присадку полибутилметакрилат с молекулярной массой 5000-6500, эпоксидную смолу, антиокислительную присадку Агидол 1 2,6-ди-третбутилпаракрезол, антикоррозионную присадку Хромоксан Б перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктенсульфонат калия, стабилизирующую присадку Ирганокс 1010FF тетракис (3-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил)пропионат)пентаэритритола, ингибитор окисления Ирганокс L57 продукт реакции N-фенилбензиламина с 2,4,4-триметилпентеном, ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол, пассиватор металла Амино О 2-(8-гептадеценил)-4,5-дигидро-1Н-имидазол-1-этанол, краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:

загущающая присадка
полибутилметакрилат с мол. массой 5000-6500	6,0-9,0
эпоксидная смола	6,1-6,5
вышеуказанная присадка Хромоксан Б	0,06-0,1
вышеуказанная присадка Агидол 1	0,025-0,35
стабилизирующая присадка Ирганокс 1010FF	0,45-0,55
ингибитор окисления Ирганокс L 57	0,45-0,55
ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол	0,008-0,012
вышеуказанный пассиватор Амино О	0,008-0,012
указанная базовая смесь эфиров фосфорной
кислоты	остальное до 100%
вышеуказанный краситель	0,0008-0,0012
(свыше 100%)

В заявленной композиции в качестве эпоксидной смолы используют эпоксидные смолы (диэпоксиды) типа эпоксидной смолы Аральдит-СУ 179-1 СН или ERa-4221 (фирма Юнион Карбай), в частности эпоксидное соединение 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилат (US 4206067, 03.06.1980; RU 2167921, 27.05.2001); в качестве антикоррозионной присадки Хромоксан Б используют соли фторсодержащей бета-кетокислоты по ТУ 6-00-02-09321-26-89 (RU 2005718, 15.01.1984).

В таблице 1 указаны нормативные документы для компонентов, используемых в составе смазочной композиции негорючей рабочей жидкости для авиации (авиационных приборов) по изобретению.

В таблице 2 представлен пример смазочной композиции по изобретению. В таблице 3 представлены основные характеристики базовой смеси на основе эфиров фосфорной кислоты, используемой в составе смазочной композиции негорючей рабочей жидкости по изобретению.

В таблице 4 представлены основные свойства смазочной композиции негорючей рабочей жидкости по изобретению.

Смазочную композицию негорючей рабочей (гидравлический жидкости) по изобретению готовят следующим образом.

Для приготовления основы загружают в мешалку в заданном соотношении в любой последовательности компоненты: трибутилфосфат, дибутилфенилфосфат, триизобутилфосфат. Смесь нагревают до 60-80°C и перемешивают при этой температуре до полного смешения компонентов.

К полученной базовой смеси при нагревании добавляют расчетное количество загустителя - полибутилметакрилата. Смесь основы с загустителем перемешивают при нагревании.

В приготовленную загущенную основу вводят расчетные количества эпоксидной смолы, ХромоксанаБ,Агидола-1, стабилизатора Ирганокс 1010FF, ингибитор Ирганокс L57, 1.2.3-Бензотриазол, ингибитор Амино О, краситель.

Полученную смесь перемешивают при нагревании, охлаждают. Как следует из представленных данных, смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиации (авиационных приборов) обладает повышенной пожаровзрывобезопасностью, обеспечивает стабильную работу в интервале температур от минус 60°C до плюс 150°C, с перегревом до плюс 150°C; с улучшенными антикоррозионными, антиэррозионными, антиокислительными, антигидролизными и вязкостными свойствами.

Указанные свойства обеспечиваются за счет экспериментально подобранного качественно-количественного сочетания комбинации смеси определенных эфиров фосфорной кислоты (при их определенных соотношениях) с определенными присадками, что в совокупности обеспечивает получение синергитического эффекта и позволяет расширить область работоспособности рабочей жидкости при использовании ее в авиации.

Таблица 1
Компоненты:	Нормативная документация
Базовая смесь эфиров фосфорной кислоты:	ТУ 0253-005-07548712-2010
а) трибутилфосфат	ТУ 2435-305-05763458-2001
б) дибутилфенилфосфат	ТУ 2435-305-05763458-2004
в) триизобутилфосфат	ТУ 2435-437-057634-58-2010
Присадки:
- полибутилметакрилат молекулярной массой 5000-6500	СТП 019950-401-016-81
- Эпоксидная смола циклоалифатическая марки УП-632 или марки ARALDITE-CY-179-1 СН	ТУ 38.402-62-114-90 с изм.1-2Сертификат фирмы HUNTSMAN
Ингибитор окисления Агидол 1. (-2,6-дитретбутилпаракрезол)	ТУ 38.5901237-90 изм.2
Ингибитор окисления Ирганокс 1010FF. (тетраксис-3 (3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил) пропионат) пентаэритритола	Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Ингибитор окисления. Ирганокс L-57. (продукт реакции N-фенилбензиламина с 2,4,4-триметилпентеном).	Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Ингибитор коррозии. Хромоксан Б. (перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктенсульфонат калия)	ТУ 6-00-0209321-26-89 изм.1
Ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол	ТУ 6-09-1297-87 изм.1-5
Пассиватор металла. Амино 0. (2-(8-гептадеценил)-4,5-дигидро-1Н-имидазол-1-этанол)	Сертификат фирмы BASF СЕ (ciba) Германия
Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый	ТУ 6-14-118-80 изм.1-3

Таблица 2
№ п/п	Наименование компонентов	Нормативный документ	Содержание, мас.%
1	2	3	4
	Базовая смесь эфиров фосфорной кислоты (БСЭФ) или Базовая смесь состава:	ТУ 0253-005-07548712-2010	До 100 До 100
1.	а) трибутилфосфат	ТУ 2435-305-05763458-01	70,0±3,0
	б) дибутилфенилфосфат	ТУ 2493-370-05763458-2004	22,0±3,0
	в) триизобутилфосфат	ТУ 2435-437-05763458-2010	8,0±1,0
2.	Полибутилметакрилат М.в. 5000	СТП 019950-401-016-81	7,5±1,5
3.	Эпоксидная смола марки ARALDITE-CY 179-1 СН	сертификат фирмы HUNTSMAN	6,3±0,2
4.	Поверхностно-активное вещество Хромоксан (марка Б)	ТУ 6-00-0209321-26-89, изм.1	0,08±0,02
5.	Присадка антиокислительная «Агидол-1»	ТУ 38.5901237-90, изм.2	0,3±0,05
6.	Присадка Irganox 1010 FF	сертификат фирмы BASF	0,5±0,05
7.	Присадка окисления Irganox L-57	сертификат фирмы BASF	0,5±0,05
8.	1,2,3-бензотриазол чистый	ТУ 6-09-1291-87 изм.1-5	0,01±0,002
9.	Ингибитор коррозии Amine 0	сертификат фирмы BASF	0,01±0,002
10.	Краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый	ТУ 6-14-118-80 изм.1-3	0,001 (сверх 100)

Таблица 3
Наименование показателей	Свойства
2. Вязкость кинематическая, мм2/с при температуре, в пределах:
50°C	2,0-3,0	ГОСТ 33
минус 60°C	300-400
3. Плотность при 20°C, г/см3, в пределах	0,9900-0,9950	ГОСТ 3900
4. Кислотное число, мг КОН/г на 1 г		ГОСТ 5985
масла, не более	0,007
5. Массовая доля воды, % не более	0,05	ГОСТ 2477
	не нормируется	или 14870 раздел 2

Таблица 4
Наименование показателя	Значение показателя	Примечание
1	2	3
1. Внешний вид	Прозрачная жидкость от фиолетового до синего цвета	По п.7.3 настоящего стандарта
2. Плотность при 20°C, г/см3	1,02	ГОСТ 3900
не более	не нормируется	ASTM D 4052 или ASTM D 4052-09
3.Вязкость кинематическая, мм2/с:		ГОСТ 33 или ASTM D 445
- при 50°C, не менее	8,5
- при минус 60°C, не более	4200
4. Температура застывания, °C, не выше	минус 65	ГОСТ 20287
не нормируется	ASTM D 97
5. Кислотное число, мг		ГОСТ 5985 или
КОН/г на 1 г масла, не более	0,08	ГОСТ 11362
	не нормируется	ASTM D 664
6. Содержание водорастворимых кислот и щелочей	отсутствие	ГОСТ 6307
7. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже	155	ГОСТ 4333 метод А
не нормируется	ASTM D 92

Таблица 4 (продолжение.)
8. Термоокислительная стабильность при температуре плюс (150±1)°C в течение 100 ч:		ГОСТ 20944 с дополнением по п.7.4. настоящего стандарта
а) вязкость кинематическая после окисления, мм2/с, не более:
- при 50°C	10,5
- при минус 60°C	5000
б) кислотное число после окисления, мг КОН/г,
не более	0,15
в) весовой показатель коррозии, мг/см2 поверхности каждого металла, не более:	±0,1
- медь M1;
- сталь 30ХГСА;
- алюминий Д16;
- бронза БрАж-9-4
9. Массовая доля воды, %, не более	0,1	ГОСТ 2477 или ГОСТ 14870, раздел 2
10. Чистота жидкости по ГОСТ 17216, не грубее	10 класса	ОСТ 1.41144 с добавлением по п.7.5. настоящего стандарта или ASTM 4898
11. Смазочные свойства на четырехшариковой машине трения при нагрузке 196 Н и температуре 20°C:		ГОСТ 9490 или ASTM D4172
- диаметр пятна износа, мм	не нормируется
12. Удельная электрическая проводимость, мкСм/м, не менее	40	По п.7.6. настоящего стандарта
13. Массовая доля эпоксидных смол, %, не менее	0,7	по ГОСТ 12497 с дополнением по п.7.7. настоящего стандарта
14. Массовая концентрация кальция, %, не более	0,0002	ASTM D 4628
15. Массовая концентрация натрия, %, не более	0,0011	ASTM D 5863-00

Смазочная композиция негорючей рабочей жидкости для авиации, содержащая базовую основу на основе смеси эфиров фосфорной кислоты, содержащей 67,0-73,0 мас.% трибутилфосфата, 19,0-25,0 мас.% дибутилфенилфосфата и 7,0-9,0 мас.% триизобутилфосфата, загущающую присадку полибутилметакрилат с молекулярной массой 5000-6500, эпоксидную смолу, антиокислительную присадку Агидол 1 2,6-дитретбутилпаракрезол, антикоррозионную присадку Хромоксан Б перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктенсульфонат калия, стабилизирующую присадку Ирганокс 1010 FF тетракис(3-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил)пропионат)пентаэритритола, ингибитор окисления Ирганокс L57 продукт реакции N-фенилбензиламина с 2,4,4-триметилпентеном, ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол, пассиватор металла Амино О 2-(8-гептадеценил)-4,5-дигидро-1Н-имидазол-1-этанол, краситель органический жирорастворимый фиолетовый антрахиноновый при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:

загущающая присадка полибутилметакрилат	6,0-9,0
эпоксидная смола	6,1-6,5
вышеуказанная присадка Хромоксан Б	0,06-0,1
вышеуказанная присадка Агидол 1	0,025-0,35
вышеуказанная стабилизирующая присадка Ирганокс
1010 FF	0,45-0,55
вышеуказанный ингибитор окисления Ирганокс L57	0,45-0,55
ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол	0,008-0,012
пассиватор металла Амино О	0,008-0,012
указанная базовая смесь эфиров фосфорной кислоты	остальное
до 100%
краситель органический жирорастворимый	0,0008-0,0012
фиолетовый антрахиноновый	(свыше 100%)