Гидравлическая жидкость

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических респу6лик

ОП ИСАНИЕ Ещ)Ы

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительный к патенту— (22) ЗаявлЕно 11.02.75 (21) 2108223/23-04 (23) Приоритет — (32) 11.02.74 (51) М. Кл.

С 10 М 1/44

Госудорбтеенный комитет

СССР оо делам иэооретеннй и открытий (33) США (31) 441698

Опубликовано 05.08.79, Бюллетень №29 .Дата опубликования описания 07.08.79 (53) УДК

621,892.8 (088.8) Иностранцы

Теодор Алан Маролевски и Фред Джафф (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Стауффер Кемикал Компани" (США) (71) Заявитель (54) 1 ИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к составам функцио нальных жидкостей, обладающим способностью предотвращать и регулировать степень разрушения механических элементов, которые находятся в контакте с этими жидки и композициями, Известно много разнообразных функциональных жидкостей, которые используют для различных целей, например в качестве охлаждающих жидкос1ей для электронной аппаратуры, охладителей атомных реакторов, в качестве жидкостей для диффузионных вакуумных насосов, смазочных жидкостей, проводящих электрический ток, и гидравлических жидкостей, жидкостей, передаюгцих тепло, жидкостей для тепловых насосов, жидкостей, используемых 15 в холодильниках и в качестве фильтрующих сред, применяемых в системах кондиционирования воздуха.

При использовании многих функциональных жидкостей наблюдается разрушение жидкостей механических элементов, в частности элементов, выполненных Н3 металла, которые находятся в контакте с 3IHIIH жидкостями, что подтверждается уменьшением веса этих элементов, связанным с уносом частиц металла.

Разрушения, вызываемые функциональными жидкостями, вступающими в контакт с клапанами и другими элементами, связаны с износом или эрозией среды, которая находится в контакте с этими жидкостями в гидравлической системе. Эти разрушения вызывают .уменьшение механической прочности механических структурных элементов гидравлических систем,, таких, как насосы и клапаны, одновременно с изменением их геометрии. Подобные изменения в случае насосов снижают эффективность отка. чивания, а в случае клапанов могут привести к сложным срабатываниям, большой утечке и даже к возникновению аварийных условий.

Опасность таких разрушений требует проведения дорогостоящих и длительных преждевременных капитальных ремонтов механических частей. Кроме того, металл, удаляемый с металлических частей компонентов системы, которые находятся в контакте с функциональнымн жидкостями, загрязняет эти жидкости, вызы67915!

3 вает засорение фильтров и избыточное по olJloшению к нормальному режиму работы смещение фильтра и требует в связи с этим проведение преждевременной очистки и смены жидкостей в системе. Загрязнение частицами металла может также привести к изменениям физических и химических свойств функциональных жидкостей.

Наличие в жидкостях загрязнений в виде . частиц металла понижает их окислительную III стабильность, в результате чего значительно ухудшаются рабочие характеристики жидкостей.

Кроме того, загрязнение жидкостей частицами металла вызывает изменение вязкости, увеличение показателя кислотности, образование осад- !5 ков, уменьшение химической устойчивости и обесцвечивание.

Известна гидравлическая жидкость на основе минерального масла, содержащая аммониевую соль алкилфосфорной кислоты в количестве

0,01 — 5 вес.% (1).

Такая присадка сообщает гидравлической жидкости смазочные и фрикционные свойства.

Однако эта гидравлическая жидкость не предотвращает эрозии.

Целью изобретения является предотвращение эрозии поверхности металла.

Цель достигается тем, что гидравлическая жидкость, включающая минеральное масло и рисадку, дополнительно содержит эфир фосфорной кислоты и в качестве присадки — аммониевую соль фосфорной кислоты обшей формулы

20 с В

К вЂ” ъГ-К

35 ю и где R, R, R, и R — алкил, арияалкил и С> -Сзо 4п алкенил или R и R âìeñòå образуют кольцо или гетероцикл с кислородом, азотом или их смесью;

Х вЂ” кислород;

У и Y, — С, --Сде -алкокси, алкснилокси, 45

И

С, — Сз р -алк л, карбоалкоксиалкил, фенилапкил, фенокси и алкилфенокси;

m = 1 или 2, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Аммониевая соль фосфорной кислоты О, l -- 15

Минеральное масло 9,9 — 70

Эфир фосфорнои KHcJIQTbl До 100

Предпочтительные аммониевые соли фосфорных кислот:

Дифенилфосфат гексадецилтриметиламмония

Дифенилфосфи дидопецилдимезиламмония Дифенилфосфат дидецилтриметиламмопия

Дифенилфосфат диметилпропилдодециламмония

Дифенилфосфат додециламмония

Дифенилфосфат додециклобензилтриметиламмония

Дифенилфосфат нонилфенилтриметиламмония

Дифенилфосфат фенилдодециламмония

Дифенилфосфат аллилтрибутиламмония

Дифенилфосфат триметилгексадецениламмония

Фенилфосфат бис (додецилтриметиламмония)

Бис (додецилтриметиламмоний) фенилфосфат

Бис (октадецилтриметиламмоний) фенилфосфат

Бис (фенилдодецилдиметиламмоний) фенилфосфат

Диметилфосфат децилтриметиламмония

Метилфо сфат дидодецилдиметиламмония

Бис (дидодецилдиметиламмоний) метилфосфонат

Диметилфосфат додецилтриметиламмония

Дибензилфосфат додецилтриметиламмония

Метилфенилфосфат додецилтриметиламмония

Бис (нонилфенил) фосфат додецилтриметиламмония

Дифенилдитиофо сфат додецилтриметиламмония

Дифенилдитиофосфат диоктилметиламмония

Дифенилдитиофосфат фенилдодецилдиметиламмония

Диэтилдитиофосфат додецилтриметиламмония

Диэтилдитиофосфат фенилтриметиламмония

Диаллилфосфат додецилтриметиламмония

Дифенилфосфат додецилтриметиламмония

Ди-и-додецилфосфат дидодецилдиметиламмония

Ди- н- додецилфо сфат додецилтриметипаммония

Диоктилфосфат диоктилметиламмония

Диоктилфосфат триоктиламмония

Метилфенилфосфат фенилтриметиламмония

Мстилфенилфосфат бензилтриметиламмония

Метилфенилфосфат триметилгексадецениламмония

Этилфосфат бис (триоктиламмония)

Дифенилфосфат октадецилтриметиламмония

Дифенилфосфат тридецил риметиламмония

Дифенилфосфат гептадецилтримеэиламмония

Ди-н-бутилдитиофосфат нонилфенилтриметиламмония

Дибензилдитиофосфат бензилтриметиламмокия

Диметилфосфат гексадецилтриметиламмония

Дифенилфосфат триоктилметиламмония

Диметилфосфат гептадецилтриметиламмония

Дифенилфосфат трис- (н-тридецип) -метиламмония

Дифенилфосфат трис- (H-додецил) - метиламмония

Дифенилфосфат трис- (изооктил) -ме иламмсния б79!51

О

II

Б 1ОН210 — 4 3(p (gag50) 2 ур2 с I!

8 !7 16 21 1 И (С9Н19 Сб И 1 О ) 2 Р02

О !! / +

8 а 0ютт210 < 1KB> (ОН О) (Сц ) рО, 0 с !! ) +

1:11,0— - 4 CHg j6)H1gggHgp)2302 с 0

0 6 НЪ(CH50)(ъ) +

I Метилметилфосфонат трнэтилметиламмония

Дифенилфосфат 1,3,5-триметилпиридина

Дибутилфосфат И- метил, N- бутилпиперидина

СНэЪ, ИСнз 1(СьНьО) гРОг1г

Дифенилфосфат 2-этилгексилдиметилдодециламмония

Диэтилфосфат диметилэтилдодециламмония

Дибутилфосфат диметилбутилдодециламмония

Диметилфосфат гексадецилдиметнлэтиламмония

Дибутилфосфат . трис- (додецил) - бутиламмония

Метилоктилфосфонат тетраметиламмония

Метилоктнлфосфонат триметилбензиламмоння

Метилгексадецилфосфонат тетраметиламмоиия

Четвертичные аммонневые соли сложных диэфиров фосфорной кислоты, которые не содержат N-H-связи, могут быть получены известны ми методами.

Метнлгексадецилфосфонат бензилтриметиламмония

Метил-трет.-бутилфосфонат тетраметиламмоння

Метил-трет.-бутилфосфонат бензилтриметиламмония

Метилкарбометоксиметилфосфонат тетраметиламмония

Метилкарбометоксиметилфосфоиат бензнлтриметиламмония

Дифенилфосфонат триметил-трет.-октилфенил. аммония

Метилметилфосфонат триметил-трет.-октилфениламмония

Бис(ноннлфеннл) фосфат триметил-трет.-октилфениламмония

Бис (нонилфенил) фосфат тетраметиламмонил

Бис (нонилфеннл) фосфат бензилтриметиламмония

Композиции функциональных жидкостей, к которым добавлены аммониевые соли фосфор ной кислоты, называются ба эовыми растворами

Концентрацию этих солей в функциональных б79151 жидкостях меняют в зависимости ol конкретного назначения системы и вида функциональной. жидкости так, чтобы предотвратить и регулировать разрушение. Таким образом, установлено, что воздействие добавки, т.е. концентрация аммониевой фосфорной кислоты, необходимой для того, чIoáû предотвратить и регулировать разрушение, вызываемое базовым раствором, изменяется в соответствии с составом основного раствора или смеси используемых базовых растворов.

Так, например, для базовых растворов, используемых в гидравлических жидкостях согласно изобретению, концентрация аммониевых солей фосфорной кислоты составляет 0,01 — 15

15 вес.%, причем оптимальным значением концен1рации будет такое, при котором можно будет эффективно предотвращать и регулировать разрушение. Предпочтительное значение концентрации добавок 0,025 — 5,0 вес.%, а наиболее >Р . предпочтительное 0,1 — 0,5 вес.%. В связи с этим все композиции согласно изобретению включают функциональиую жидкость и предотвращающее разрушение количество аммониевой соли фосфорной кислот ы, i.å. соль аммония добавляют в количестве, достаточном для предотвращения и контролирования разрушения. Композиции .функциональных жидкостей в соответствии с изобретением получают путем добавления аммониевой соли фосфооной кислоэы к ба-3Р зовому раствору при перемещивании до получения жидкой композиции.

Композиции, полученные в соотвеглвии с изобретением, могут быль созданы на основе большого разнообразия базовых рас|воров. Однако. предпочтительнее композицию, сос авленную согласно изобретению, включаннцую аммониевую соль фосфорной кислоты, комбинировать с базовым раствором, коэорый является функциональной жидкостью на основе сложного 4р эфира фосфата. Базовый раствор включает, прежде всего, триалкилфосфаты в количестве

50 — 95 вес.%, предпоч1иэельно в количестве

60 — 90 вес.%. Оптимальных резуль1атов достигают при использовании таких триалкилфосфатов, в которых каждая из алкильных групп содержит 1 — 20, предпочти1ельно 3-12 атомов углерода. Алкильные группы имеют предпочтительно конфигурацию, соотве с1вуницую прямой цепи. Одиночный триалкилфосфаэ может содержать алкильную группу во всех трех положениях ,ипи может включа1ь смесь различных алькиль ных групп. Могут быль использованы и смеси различных триалкилфосфатов. Подходящими триалкилфосфатами, которые можно использовать в качестве базовых растворов, являются трипропилфосфаты, трибутилфосфа|ы, тригек<илфосфаты, эриоктилфосфа ы, трибу1илфосфаты, тригексилфосфаты, 1риоктилфосфа1ы, ди8 пропило ктилфо сфат ы, дибу илоксилфосфаты, дипронилгексилфосфаты, дигексилоктилфосфаты, дигексилпропилфосфат и пропилбучилоктилфосфат.

Триалкилфосфаты можно комбинировать с триарилфосфатами или смешанными алкиларилфосфатами. Предпочтительными эриарилфосфатами являются трикрезипфосфат, крезилдифенилфосфат, триксиленилфосфат, трет.-бутилфенилфенилфосфаты, этилфенилдикрезилфосфат или изопропилфенилфосфат, фенил-бис(4-и-метилбензилфенил) -фосфат, дифенилдецилфосфат, дифенилоктилфосфат, метилдифенилфосфат, бутилдикрезилфосфат и другие подобные им соединения. Предпочтительно используют базовый раствор, содержащий преимущественно триксиленилфосфат. Триарилфосфаты применяют в качесэве сгустителей для триалкилфосфатов. Их можно использовать в количестве

Π— 35 вес.%, предпочтительная концентрация триарилфосфатов 5 — 30% от веса композиции.

Для того, чтобы обеспечить требуемое значение вязкости, можно использовать стандартные полимерные сгустители или реагенты,улучшающие индекс вязкости (ИВ), которые смешивают со смесью триалкилфосфатных и триарилфосфатных соединений. Типичными сгустителями, которые можно при этом применять, являются полиакрилаты, полиметакрилаты, полиэтилен, окиси полипропилена, полиэфиры и подобные им соединения.

В качестве сгустителя предпочтительнее брать полиэфир, основанный на аэелаиновой кислоте и диоле, таком, как пропиленгликоль, и подобных им соединениях, концентрация которого составляет 3-20 вес.%.

Углеводородные масла, включающие минеральные масла, коэорые добывают из месторождений нефти, и искусственные углеводородные масла также являются подходящими базовыми растворами. Физические характеристики функциональных жидкосэей, полученных на основе минерального масла, выбираются на основании требований, связанных с системами, в которых будут использоваться эти жидкости, в связи с чем гидравлическая жидкость согласно изобретению включает в качестве базовых растворов природные масла, вязкость которых изменяется в широких пределах, так же как и оэдержание в них летучих компонентов, таких, как нафтеновое основание, парафиновое основание и смегцанные базовые расэворы на основе природного масла.

Жидкие композиции согласно изобретению при использовании их в качестве функциональных жидкос|ей могут содержать также кислотные акцепторы, красители, реагенты, понижаюшие темпермуру измерения, сгустители, антиокислители, предотврапгающие образование пеÄÄ=7915, ны реагенты, реагенты, улучшающие индекс вязкости, такие, как полиалкилакрилаты, полиалкилметакрилаты, полициклические полимеры, полиуретаны, окислы полиалкилена, и полиэфиры, смазочные реагенты, воду и другие соединения.

В композиции функциональной жидкости могут быть также включены комбинации антиокислителей и/или кислотных акцепторов, концентрация которых 0,1 — 5,0 вес.%, в частности !0 для эпоксидов и/или аминов. Установлено, что очень эффективной комбинацией является со. став, содержащий 3,4-эпоксициклогексилметил, 3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат и фенил-анафтиламин. t5

Ингибиторы коррозии, взятые в концентрации 0,001 — 0,5 вес.%, могут быть добавлены к смеси и тщательно перемешаны в ней. В композицию может быль так;.е введен и тщательно размешал в ней краситель в концентра- 20 ции 5 — 20 ч. на 1 млн, причем перемешивание осуществляют с|андартным способом. Могут быль также добавлены эффективные количества реагента, препятствующего пенсобразованию.

Гидравлические жидкости, полученные в соответствии с изобретением, могут йключать примерно до вес.% воды. Однако предпочтительное содержание воды в них менее 0,6 вес.%, а наиболее предпо пительное — менее 0,3 вес. ., .

Пример 1. Базовый раствор, -одержа- -30 щий 78,98 вес.% трибутилфосфата и 9,70 вес.с смешанных крсзил- и ксиленилфосфатов вязкостью 220 с пс Сейбол1у. при 38 С, смешивают с 9,00 вес.% сгус1и еля «а основе полиэфира. После этого K cxlE oil «рибавля;От и!зи перемешивании 1,0 вес.Я 3,4-эпоксипиклогексанкарбоксилата и 1.0 вес. фешш-а-Ital!IIIIIa trt»a, затем при тщательном леремел ивании

0,02 вес.% бензотриазола вмссзе со сгандарзным красителем и прсдо врашаю|диM пенсобра- 0 зование реаген см, взя|ыми в колпчессве 20 и 15 ч. на 1 млн, coot!re!et!re!It!0. Далес в смесь вводят IIpH перемешивании додецилтриметиламмонийдифенилфосфа1 в различных концентрациях, в том числе 0,1 и 0,3 вес.%. 45

Полученную lto вышеуказанной ме сдике композицию испы1ывают в ус ройсзве, содержащем заслонку клапана передней кромки самслета Боинг 737, которгяй иахсдьпся под давлением, создаваемым насосом с Осевым поршнем 50 системы Виккерс вмес|е с прилагаемым к не му оборудованием. Оценку свойств жидкости проводят по увеличению скорости ее утечки в клапане, когда он находи ся 3 закрьпом или нулевом положении. Результаты, полученные при добавлении к жидкости на основе сложного эфира фссфата дифе!пшфосфата додеш.птриметиламмсния, приведены в табл. !.

Результаты испыт аний свидетельствуют о том, что введение в гидравлическую жидкость, приготовленную на основе сложного эфира,фосфата, определенного количества дифенилфосфата додецилтриметиламмония предотвращает раэ. рушение гидравлических систем.

Пример 2. Испытание на эрозию проводят по примеру 1, используя жидкость, полученную на основе сложного эфира фосфата при добавлении 0,3 вес.% дифенилфосфата додецилтриметиламмония, При этом испытании концентрацию хлорированных растворителей постепенно повышали до окончательного содержания хлора 2000 ч. на млн.

Результаты испытаний приведены в табл. 2

Полученные результаты илл острируют прнгодн0сть щ1фснилфоссвата цсдепилтриметиламмонпя для предотвращения разрушений. наносимых гидравлической сис еме гидравлическими жидкосзями на основе фосфат-эфира. загрязНИШОГО ХЛОРОМ.

П и l Г1 е p . . 11спьпакие на эрозию Осуьцествляю1 с использованием гидравлической жидкости марки ВМЬ "-,! !--С для Itetatettt III tx аппара-св, приготовленной на Основе эфира

+c;I;а;а, загрязненной хлором. концентраш я которогс составляет 1000 ч, млн,причем хлор входи| в впдс 1,1,1-три Itnpatatta. После определения скэрссти эрозии к загрязненной жидкости добавляют порциями жидкость на основе фссфат-эфира, описан«ую в примере 1, содсржашу а 0,3 вес.Я дифенилфосфаза додецилтримезиламмония. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Полученные резул:Ia! t t свидетельствуют о иригодносзи добавки, содержащей днфенилфссфат додсцил1риметпламмсния для предотвращсния разрушения, вызываемого в гидразлиЧССКОИ СИСЗСМС ГИД!12Г>ЛПЧССКИхн! жИДКОСтЯМИ на основе фссфат-эфира, загрязненного хлором.

Пример 4. I!ptt проведении испытаний на эрозию, подобных тем, которые осуществляют в примере 1, к жидкости добавляют 0,3 вес% смешанных монс- н бис(додециламмоний)-метилфссфатов. Этп испытания свидетельствуют

О пригодности c retrtart«t ь Оно- и бис(дсдециламмснпй) метилфосфатов цля предотвращения разрушений, вызываемых жидкостями на основе эфира фосфата в гидравлических системах.

Проводимость гзред добавлением составляет

0021, а после добавления 0,24 мкОм/см.

П р н M е р 5. Готовят смесь, подобную той, которая была or!Iñàíà в примере 1. На основе этой смеси приготавливают две различные жидкости. Первая содержит 0,2 вес.% дифешшФОсфата дсдецклтриметиламмония, а вторая — 0,2 вес.% ди;|етллфосфата трноктилметилфосфонич. эта :кидксс1и проверяют на

679151

Отсутствует

7,0

0,021

2,0

0,1

0,10 0,29

0,3

0,0

Таблица 2

Полное хлора, 40 . (базовый уровень)

275 (в виде СН3СС I3

444 (в виде СНзСС1з)

938 (в виде СНэСС1з) 440

625

730

830

2000 (в виде СНэСС!э и

CFgCICClg F

910

Таблица 3

Процентное содер на основе фосфат

0,3 вес,% дифенил триметила ммония

6,0 температурную стабильность по методике, фирмы Боинг 311-С."Результаты даны в табл. 4.

Условия испытания: температура 121 С, продолжительность 168 ч, в качестве катализаторов присутствуют сталь, магний, сталь с покрытием из кадмия, медь и алюминий.

Эти испытания показывают, что жидкости, (илученные на основе дифенилфосфата додецилтриметиламмония, характеризуются большей температурной и окислительной стабильностью по сравнению с жидкостями, которые приготовлены на основе диметилфосфата триоктильютилфосфония.

Пример 6. В испытании на эрозию, которое проводят по методике, описанной в примере 1, установлено, что жидкость на основе нолифенильного эфира, содержащая смесь м- и п-пентафенилентетраоксидов и 0,2 вес.% бис(додецилбензилтриметиламмоний) фенилфосфата, будет оказывать меньшее разрушительное, воздействие на металл по сравнению с той же жидкостью, но не содержащей фосфоната бисаммония.

Пример 7. В испытании на эрозию, которое проводят по методике, описанной в примере 1, жидкость, включающая примерно 85% искусственного углеводородного масла, 15% триметилолпропантригептаноата и 0,2% дидодецилфосфата дидодецилдиметиламмония, меньше разрушает металл, чем такая же жидкость, не содержащая фосфата аммония.

Пример 8. В результате испытания на эрозию, которое проводят по методике, описанной в примере 1, установлено, что жидкость, содержащая приблизительно 50% алкилзамещен ного фосфат-эфира, 40% ароматического природного масла, 10% пентаэритритолтетрагептаноата и 0,2% диоктилфосфата нонилфенилтриметиламмония, меньше разрушает металл по сравнению с той же жидкостью, но не содержащей фосфата аммония.

Таблица 1

679151

14

Продолжение табл. 3

0,8

50

Таблица 4

Жидкость поБазовая смесь + 0,2 вес.% дифенилфосфа1а додецилтриметиламмония

+0,03

+0,10

Базовая смесь + 0,0 вес.% ди мет илфосфат à l риокт илметилфосфония

1,2

-0,42

+0,5

+0,3

+1,0

Х

l 2-m т

Составитель Л. Русанова

Техред М.Петко

Корректор M. Вигула

Редактор 3. Бородина

Тираж 609 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4428/55

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Требования стандарта к гидравлическим жидкостям марки ВМ$311 — С

Формула изобретения

Гидравлическая жидкость, содержащая минеральное масло и присадку, о т л и ч а ютц а я с я тем, ч1о, с целью предотвращения эрозии поверхности металла, жидкость дополнительно содержит эфир фосфорной кислоты и в качестве присадки — аммониевую соль фосфорной кислоты общей формулы ьч где R, R, R u R алкил, арилалкил и

С вЂ” Сзо алкенил или R u R вместе образуют кольцо или гетероцикл с кислородом, азотом или их смесью;

Х вЂ” кислород;

Y u Y — С, — Сзо-алкокси, алкенилокси, if

С1 — Сзо-алкил, карбоалкоксиалкил, фенилалкил, 3 фенокси и алкилфенокси;

m=1или2, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Аммониевая соль фосфорной

40 кислоты 0,1 — 15

Минеральное масло 9,9 — 70

Эфир фосфорной кислоты До 100

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3779928, кл. 252 — 78, 1973.