Алканоаты 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанолав качестве основы синтетическихсмазочных масел

Патент 819087

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

В. С. Алиев, M. А. Мамедьяров, Ф. Т.

M. С. Гусейнов и Г. Н. Гурб (72) Авторы изобретения

Ордена. Трудового Красного Знамени ин процессов им. акад. Ю. Г. Маме их (71) Заявитеяь (54) АЛКАНОАТЫ 2,2,6,6-ТЕТРАМЕТИЛОЛЦИКЛОГЕКСАНОЛА

В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ

МАСЕЛ

RC0Oa (. н ааок

Изобретение относится к области синтеза новых химических соединений конкретно алканоатов 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола в качестве основы синтетических смазочных масел.

Известны апканоаты 1,4-диметилолциклогексана общей формулы где R вЂ” радикалы изомасляной кислоты в товарной фракции синтетических жирных кислот С..- С (1, которые исследованы в качестве основы синте1S тических смазочных масел, Основы масел современной и перспективной техники должны обладать высоким уровнем вязкости и одновременно низкой температурой застывания. Однако известные эфиры, застывая при минус 50 и минус 39вС, обла.дают низким уровнем вязкости (например, вязкость при 100 С этих эфиров равна соответственно 2,4 и 4 0 сСт) и потому не отвечают требованиям, предъявляемым к основам синтетических смазочных масел.

Эти соединения обладают низкой термоокислительной стабильностью,так как содержат в спиртовой части молекулы Р -водородные атома по отношению к сложноэфирной группе.

В связи с этим указанные соединения легко могут окисляться под действием высокой температуры и кислорода. Кроме того, эти эфиры обладают небольшим молекулярным весом (284 и

400), поэтому могут легко испаряться в условиях эксплуатации их в качестве основы синтетических смазочных ма-. териалов.

Цель изобретения заключается в повышении уровня вязкости и в увеличе. нии термоокислитбльной стабильности известной основы синтетического смазочного масла.

819087

Указанные свойства определяется новой химической структурой апканоатов

2,2,6,б-тетраметилолциклогексанола формулы

ОМ, !

КСООНуС. CH IXOR

R - радикалы алифатичеСких монокар- 10

f боно-вых кислот С, - Со» R " Н, СОК.

СоединЫИйя с требуемыми свойствами получают зтерификацией многоатомного спирта, а именно 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола алифатиче скими монокарбоновыми кислотами С, - С.

Исходный, .спирт 2,2,6,б-тетраметилолциклогексанол получают взаимодействием товарных циклогексанола и параформа в щелочной среде.

Зтерификацию проводят с использованием спирта и кислот в соотношении 1:4,2-,1:8 соответственно. В качестве катализатора используют паратолуолсульфокислоту (ПТСК), взятую в количестве 1 вес.Х по отношению к общему весу реакционной массы. Реакцию проводят при 160-220 С до прекращеО ния выделения воды.

Выход апканоатов 2,2,6,6 "тетраметилолциклогексанола составляет

75-80% от. теории в расчете на взятый спирт. Полученные алканоаты представляют. собой бесцветную маслянистую жидкость с высокой температурой кипения.

Химический состав этих соединений доказывается элементным анализом, данные которого коррелируются с теоретическими вычисленными значениями, 40 а строение вЂ” методами ИК-и ПИР-спектроскопии. .,П -р.-и м e p 1. В трехгорлую колбу, снабженную термометром, механической мешалкой, холодильником и водоотделительной ловушкой, загружают 44 г (0,2 моль) 2,2,6,6-тетраметилолцихлогексанола, 74 г (0,84 моль) масляной кислоты и 1 2 г ПТСК. Этерификацию

d йроводят при 160-170 С в течение 2 ч.

По Истечении этого времени выделяет- 50 ся 14,5 r воды и процесс прекращается. Этерификат нейтрализуют 5Х-ным раствором КОН, промывают водой, сушат над Ка S0 и перегоняют под вакуумом.

Получают 82,8 r 2,2,6,6.",тетрамаслоата: тет аметилолциклогексанола, т. кип.

218-220 C/1 мм рт.- ст., 20- 1,4700, d = 1,0714.

Найдено,X: С 62,53; Н 9,05 ° Мол. вес, 503,05. "„ НЦ 09

Вычислено,X: С 62,40; Н 8,80. Мол. вес. 500.

Выход 80%.

Пример 2. 44 г(0,2моль)

2, 2, 6, 6-т етраметилолци кло гек санол а ! этерифицируют 141 r (1,6 моль) масля-.. ной кислоты в присутствии 1,8 г ПТСК.

Реакцию проводят при 160-170 С в течение 3 ч.По истечении этого времени вьщеляется теоретически рассчитанное количество воды (18.г). Температуру о реакционной массы повышают до 200 С и,отгоняют основную часть избытка масляной кислоты., Полученный этерификат нейтрализуют 5%-ным раствором

КОН, промывают водой, сушат над

Na2S0 и перегоняют под вакуумом.

Получают 90 г пентамаслоата 2,2,6,6тетраметилолциклогексанола, т.кип.

233-235оC/1.ìì рт.ст. р> 1 4685

1,0466.

Найдено, X С 62, 20; Н 9, 20. Мол. вес.573,5.

С gp go0 0

Вычислено,X: С 63,15; Н 8,77. Мол, вес. 570

Выход 79Х.

Суммарный выход этих продуктов со ставляет 75, 35Х.

Пример 3. 44 г 0,,2 моль

2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола этерифицируют 33» 7 r (О, 84 моль ) валериановой кислоты в присутствии 1,4.

ПТСК. Реакцию проводят при 180-190 С в течение 2 ч. По истечении этого времени выделяется 14,5 г воды и процесс прекращается. Этерификат ней" трализуют 5Х-ным раствором КОН, промывают Bpp,ой,, c1»mcLT над Na

87 r 2,2,б,б-тетравалерата тетраметилциклогексанола, т. кип. 238-240 С/l мм рт.ст., n о = 1,4710, = 1,0590.

Найдено,X: С 64,21; Н 10,0. Мол-. вес, 554,6

СЭОН5 09

Вычислено,X: С 64,75; Н 9,35. Мол. вес. 556.

Выход 78%

Прим е р 4.. 44 r (0,2 моль)

2,2,б,б-тетраметилолциклогексанола этерифицируют 163,5 r (1,6 моль ) валериановой кислоты в присутствии

2 г ПТСК. Реакцию проводят при 180-

190 С в течение 3 ч. По истечении

5 81 этого времени выделяется теоретически рассчитанное количество воды (I8 r). Температуру реакционной массы повышают до 210 С и отгоняют основную часть избытка валериановой кислоты. Этерификат нейтрализуют 5Х-ным раствором К0Н, промывают водой, сушат над Na S04 H перегоняют над вакуумом.

Получают 100 r пентавалерата 2,2,6,6- тетраметилолциклогексанола, т.кип.

250-253 С/I мм рт.ст., и о 1,4б80, d2o = 1,0480.. Э

Найдено, : С 66, 11; Н 9,65. Мол. вес 642,8.

С 3 - Нб001

Вычислено, Х: С 65,62; Н 9,:37. Мол. вес 640.

Выход 78Х.

Суммарный выход этих продуктов в расчете на взятый 2,2,6,6-тетрамети. лолциклогексанол составляет 78,1Х

1Т р и м е р 5. 44 г (О 2 моль)

2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола этерифицируют 97,5 r (0,84 моль) капроновой кислоты в присутствии 1,4 г

ПТСК. Реакцию проводят при 200-210 С

0 в течение 2 ч. По истечении этого времени выделяется 14,6 г воды и про цесс прекращается. Этерификат нейтрализуют 5Х-ным раствором КОН, промы.вают водой, сушат над Ма25О и. пере- . гоняют под вакуумом. Получают 96,7 г

2,2,6,6-тетракапроата тетраметилолциклогексанола т. кип. 263-265оС/1 мм рт.ст.,>z = 1 4680, с1д = 1,0361.

Найдено,X: С 66,4; Й 10,24. Мол, вес 614,.1.

С34НбОО 9

Вычислено,Х: С бб,бб; Н 9,80.Мол. вес.612.

Выход 76,1 .

П р и и е р 6. 44 г (0,2 моль)

2,2,6,б-тетракапроата тетраметилолэтерифицируют 185,6 г (1,6 моль) капроновой кислоты в присутствий, 2,3 r ПТСК. Реакцию проводят при

200-2 ИГС в течение -3 ч. По истечении этого времени выделяется теоретически рассчитанное количество воды (18 r} . Температуру реакционной массы повышают до 220 С и отгоняют основную.часть избытка кислоты. Зтерификат нейтрализуют 5Х-ным раствором КОН, промывают. водой, сушат над

Ма 504 и перегоняют под вакуумом.

Получают 109,4 r пентакапроата 2,2, б,б-тетраметилолциклогексанола,9087 6

-г кип. 274-276 С/1 мм рт.ст.

-4.р - 1,4660 dP - 1,022-7. .Найдено,X: С 67,64; Н 10,41. Мол; . вес. 709.

Вычислено, X: Н 9,86; С 67,60.Мол. вес 710.

Вязкостно-температурные свойства синтезированных соединений приводятся в табл. ) °

Данные табл. 1 показывают,что алкаиоаты 2,2,6,6-тетраметилолцнклогексанала обладают более высоким уров нем вязкости (6,81-10,9 сбт при

100 С), чем апкаиоаты I 4-диметилелциклогексана (2,4-4,0 сСт). Это объясняется их более высоким молекулярным весом (500-710)..

Апканоаты 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола, обладая более высо20 ким уровнем вязкости, имеют почти одинаковую температуру застывания (минус. 40-50 С с алканоатами 1,4о диметилолциклогексана (минус 39 и минус 50 С), что объясняется о

2З большей разветвленностью их структу» ры за счет расположения четырех слоиноэфириых групп в 2,6-гем-положениях, Одной сложно эфирной группы в про» странственно затрудненном положении

30 1-циклогексанового кольца..

Исследованные соединения обла4ают также высокой температурой вспышки. (236-27У С).

Алканоаты 2,2,6, 6-тетраметилолциклогексанола были испытаны на испа" ряемость (ГОСТ 20354-74), а также . на термоокислительную стабильность в тонком слое (ГОСТ 9352-60) и в объеме (ГОСТ 5566-70) . Результаты этих испытаний приводятся в табл.2.

Как видно иэ табл.2, исследованные соединения обладают незначнтель ной испаряемостью (не более 0,9 вес.Х), достаточно стабильны при окислении в тонком слое. При окис ленин в объеме отсутствуют осадки в бензоле и изооктане, а также

$O коррозия на алюйниевом сплаве AK-.4 и стали HK-15. Высокая термоокисли.тельная стабильность штих соединений вырезается также в незначительном увеличении кислотных сеа 0,1

S5 0,9 мг КОН/r и вязкости при 100 С после окисления.

8! 9087

|с1

|Г| О - М

cv сч сч О C»3 C) и

C»i C»3 С 4

Ю Ю л »»

М Ю

С3 О, л л

Ф О

Ю Ю а М

1 л

I »

0j V

",О (-| с

»О

О1 с | л

М л О сч

М I I л !

С | I

Ю с»1

3вЂ”

iО CO с 1 ф сч

Ю ф ф л

Ю л

О Ю

I м л

Ю Ю

Ю сч м .со

О Ю сч

Ю О » о сч

I сО 1 сч !

М»О и ф

3 вЂ” О б М л л

О М с»| О

Ц л ° \ сО

C»I О сО л л

Ю ф л со

Ю л л о О с4 л л л а Ю

О Ch

CO л л

О Ю I

1 Ю

1 - I с

3 &»

cd. |0 о о

E» E I

|0 Clj о о

1 (, л

Э Ф I

&4 Ф 1

) c>

3f й

О с| о

g I

u I с| 1 вЂ” вЂ” 1

1 л

»0 1

Ю ф

Ю о 5

E е о л 34 л с3 О

2 ь В

Ю Ю сЧ Ю Ю О

|с

i I 1 I 1 1

819087

Таблипа 2

100 исх

ИспаГОСТ 9352-60

Алканоат 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола.

Вязкость при 100 С сСт ряемость, вес.%

Тмин К макс

11,3

0,041

0,003

1,80 7,66

0 5

0,86 11,90

0,1

11,7

2,10 8,46

0,021

0,9

l0,7

1,30 1,86

0,10 8,20

0,4

19 0

0,9

10,6

11 20

0,60

0,6

Пентакапроат

П р и м е ч а н и е. При испытании в соответствии с ГОСТ 5566-70 осадки в бензоле и изооктане отсутствуют1 коррозия на сплаве АК4 и стали ШХ-15 отсутст-, вует. где R - радияалы алифатических монокарбоновых кислот С4- С !

К - Ни СОК, в качестве осйовы синтетических смазочных масел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рапанорт И.Б. и др. Нефтехимия, 1964, 4, 916.

Формула изобретения

Алканоаты 2,2,6,6-тетраметилолциклогексанола общей формулы, OR рСОО Н,С СЕ ОСО1

RCOOH С, СИ дOCOR

Составитель Е. Уткина

Редактор Е.Хорина Техред T.Ìàòî÷êà Корректор О. Билак

Эаказ 8792/32 Тираж 446 Подписное "

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Тетрамаслоат

Пентамаслоат

Тетравалерат

Пентавалерат

Тетракапроат

0,001

0,260

0,830

Кислотное число, мг КОН/

/г