Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Присадки к смазочным маслам (вопросы синтеза, исследования и применения присадок к маслам, топливам и полимерным материалам)

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.31 Mб
Скачать

Для реакции применялся свежеперегнанный хлоропрен н изобутилен чистотой 97—98%. Расход триэтилалюминия соот­ ветствовал 1% на растворитель, а соотношение триэтилалю­ миния и четыреххлористого титана 1:4 и 1:2.

В табл. 1 приведены условия и результаты некоторых опытов сополимеризации изобутилена с хлоропреном.

Исследования показали, что при низких температурах (от —10 до —50°С) не проиходит сополимеризации изобути­ лена с хлоропреном. В этом случае образуется полиизобу­ тилен. Указанное подтверждается отсутствием в полимерах хлора (определение по методу Степанова), а также резуль­ татами инфракрасного спектрального анализа.

Положительные результаты сополимеризации были полу­ чены при более высоких температурах—0°С и выше. В этих условиях получаются сополимеры с молекулярным весом 2000—6000. Более высокое содержание хлора в сополимере (2,7%) достигается при температуре—7°С. При этом катали­ затор добавлялся к растворителю—изооктану—при темпера­ туре 20°С, а мономеры подавались в реактор при 0°С, после чего температура снижалась до—7°С; при этой температуре производилось дополнительное перемешивание реакционной смеси.

I Строение полученного в присутствии катализатора Циг­ лера—Натта сополимера изобутилена с хлоропреном было определено при помощи инфракрасной спектроскопии. .

Мы полагаем, что сополимер изобутилена с хлоропреном содержит двойные связи и имеет следующее строение:

—СН2-С Н -С Н 2-С Н 2-СН=СС1-СН2—СН2-С Н -С Н 2

При сравнении спектра сополимера изобутилена с хло­ ропреном (рис. 1) со спектром полиизобутилена (рис. 2), полученного в присутствии металлоорганического катализа­ тора, в области полос поглощения от 2000 см~1ао 700см~1у можно видеть, что спектры полностью совпадают за исклю­ чением полосы 1650 см~х слабой интенсивности, которую можно отнести к колебаниям связи С=С.

При рассмотрении спектра сополимера в области 2800— 3350 см~1 (рис. 3) видно, что в этой области присутствуют только полосы колебаний групп—СН2—и СН3—.

Полоса, характеризующая валентные колебания -СН2 груп­ пы, должна проявлятся в области 3000—31С0 см~*, однако в спектре сополимера она в этой области отсутствует. Таким образом, можно заключить, что в полимере таких групп нет, а двойная связь имеется в цепи полимера.

Ш

Наличие хлора в сополимере было обнаружено в области -частот 650—700 см~1. Определение по методу Степанова и элементарный анализ сополимера показали наличие в нем 2,7% хлора. Кроме того, двойная связь в сополимере слу­ жит доказательством того, что здесь имеет место реакция сополимеризации изобутилена с хлоропреном в присутствии катализатора Циглера—Натта.

Рис. 1.

Рис. 2.

 

На рис. 3 и 4 приведены графики

спекторов в

области

полос поглощения 3100—2800 см -1 для

полученных

в при­

сутствии катализатора Циглера—Натта полиизобутилена и сополимера изобутилена с хлоропреном. На основании спект­ ров в этой области было выяснено количество—СН2— и —СН3 групп в полимерах.

В спектре указанного сополимера, как и в спектре полиизобутилена, интенсивности полос колебаний групп —СН2— и —СН3 равны и на одну группу—СН3 приходится^ две группы—СН2—. В данном случае мы видим подтверж­ дение структуры основной цепи полимеров и сополимеров, полученных в присутствии металлоорганического катализа­ тора. Структура эта характеризуется меньшей разветвлен­ ностью молекул по сравнению с молекулами соответствующих полимеров и сополимеров, полученных в присутствии га­ лоидных катализаторов [2, 3].

С целью получения многофункциональной присадки со­ полимер изобутилена с хлоропреном, имеющий молекуляр­ ный вес 2000, обрабатывался 10% пятисернистого фосфора

112

при температуре 120—150°С в растворе ксилола (200%). Полученный продукт имел молекулярный вес вдвое боль­ ший по сравнению с молекулярным весом исходного сопо­ лимера и содержал в своем составе 2,7% хлора, 6,5—7% серы и 1,5—2% фосфора.

ном при добавлении в количестве 3 и 5% увеличивает вяз­ кость при 100°С масла АС-6 от 6,8 соответственно до 7,99

190—8

113

Соотношение мо-

Раствори­

Катализатор

Температу­

Выход, %

триэтилалюсоотношение три-

номеровгнзобути-

тель—изо­

лена и хлоропрена,

октан,

% на

миний, % на

этилалюминня и

ра реакции,

на смесь

вес

смесь

моно­

.раствори-.

четыреххлор.

 

мономеров

 

меров

тель

титана, мол.

 

 

Т а б л и ц а Д

Мол. вес . Содержание хлора, 96]

80:20

200

1

1:4

- 5 0

81

22000

0.15

80:20

200

1

1:4

- 2 0

80

13400

0,20

80:20

200

1

1:4

—10

80

10600

0.20

80:20

200

1

1:4

0 /+ 7

82

2000

2,7

80:20

200

1

1:2

0

80

5300

0,97

80:20

200

1

1:1

0

50

6000

0,93

0:100

200

1

1:4

0/+20

70

нерастворимый

полимер

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2

 

 

Вязкостные

свойства

масла

 

Вязкостные свойства

масла

Наименование

Мол.

 

АС-6 с 3% присадки

 

АС-6 с 5% присадки

вязкость, сст

1соотнош.

вязкость, сст

 

|соотношение

продукта

вес

 

 

индекс

вязкостей

 

 

индекс

 

 

при

при

при

при

вязкостей при

 

 

вязкости

при 50 и

вязкости

 

 

50°С

100°С

 

100°С

50°С

100°С

 

| 50 и 100°С

Сополимер изобутилена с хло-

2000

43,87

7,99

65,6

5,49

45,84

8,5.

,73,2

5,40

ропреном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сополимер изобутилена с хло-

4000

44,09

8,3

75,8

5,34

50.82

9,14

85,7

5,55

ропреном, обработанный пя­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тисернистым фосфором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и 8,5 сст, а индекс вязкости—от 57 до 65,6 и 73,2, то до­ бавление к этому маслу 3 и 5% сополимера, обработанного пятисернистым фосфором, увеличивает вязкость при 100°С до 8,3 и 9,14 сст, а индекс вязкости до 75,8 и 85,7 (табл. 2).

В результате исследования было выяснено, что обрабо­ танный пятисернистым фосфором сополимер изобутилена с хлоропреном обладает и другими функциональными свойст­ вами: при добавлении 3% его к маслу Д-11 он увеличивает термоокислительную стабильность этого масла от 29 до 110

мин,

моющие свойства улучшает от 5—6 до 1—1,5 балла,

а коэффициент лакообразования снижает до 0,07.

Таким, образом,

в результате проведенного исследования

нами

синтезирован

не описанный в литературе сополимер

изобутилена с хлоропреном, изучено, его строение и пока­ зано положительное влияние на вязкостные свойства масел. Сополимер изобутилена с хлоропреном, обработанный пятнсернистым фосфором, обладает хорошей термостабильностыо и моющими свойствами.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

 

1. К у л и е в

А. М.,

С а д ы х о в

3. А., Л ев ши на

А.

М.

АНХ,

1962, .№ 3.

А. М.,

С а д ы х о в

3. А.,

Ле в ш и н а А.

М.,

Веде -

2. К у л и е в

н е е в а Л. Я. .Уч. зап. Азгосушшерситета

им. С. М. Ки р о в а ' ,

сер.

хим. паук', 2, 1964, 27.

 

 

 

 

 

 

сферном давлении, но из-за высокой температуры процесса наблюдается коррозия аппаратуры.

Жидкофазный гидролиз хлористых алкилов обычно осу­ ществляется при температуре 100—200°С и соответствующем давлении. В качестве омыляющих средств при этом реко­ мендуется едкий натрий и едкий калий в виде водных рас­ творов различной концентрации. Для создания наилучших условий контакта хлоридов с омыляющими средствами при­ менялась эмульгатор-олеиновая кислота или водораствори­ мые соли сульфокислот.

По приведенным литературным данным [6] гидролиз амилхлоридов с целью получения амилового спирта в про­ мышленных условиях проводится в присутствии олеата нат­ рия и водного раствора едкого натра. Олеат натрия дей­ ствует как эмульгатор, кроме того, он может вступать в реакцию с амилхлоридами, образуя амилолеат,.который за­ тем гидролизуется водным раствором едкого натра. Реакция эта выражена следующими уравнениями:

Na-олеат

а) C6HnCl+NaOH--------- - C5HnOH-fNaCl б) CeHjjCl+Na-олеат------►С5НП олеат+NaCl в) СЬНП олеат+NaOH—►C5HnOH-f Na-олеат

Эмульгатор отделяется от продуктов реакции и вновь ис­ пользуется при омылении амилхлоридов.

Гидролиз хлорированного парафина проводился нами в условиях, аналогичных гидролизу амилхлоридов. Хлориро­ ванный парафин нагревали с 10%-ным раствором щелочи при температуре 190—200°С в течение нескольких часов.

В качестве эмульгатора к хлорированному парафину до­ бавляли 10% олеиновой или стеариновой кислоты. Содер­ жание спиртов' в полученной смеси определялось количест­ вом гидроксильной группы.

С целью увеличения выхода полученных жирных спиртов гидролиз хлорированного парафина проводился в различных условиях при изменении соотношения взятых реагентов, температуры и давления.

Продукт гидролиза после промывки водой до нейтраль­ ной реакции подвергался вакуумной перегонке с отбором фракции 180°—240&С (0,5 мм pm. cm,). Эта фракция по температуре кипения соответствовала жирным спиртам сос­ тава С20—С24 [2]. Полученная фракция, а также остаток от перегонки были проанализированы. В них определялось со­ держание гидроксильной группы, хлора и йодное число.

117

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1

 

Условия гидролиза

Расход реагентов при

Выход

Анализ продуктов гид-

 

 

Про-

гидролизе,

%

продук­

 

релиза

 

Наименование продукта

Темпера­

дол-

Улл 110 %-нын

Олеи­

тов гид­

 

 

Йод­

Давле­ жи-

ролиза на Содержа­ Содержа­

 

тура, °С

ние, атм тель-

водный

новая

хлорпа-

ние ОН,

ние хло­

ное

 

 

ность,

 

кис­

рафин, %

%

ра, %

число

 

 

я

 

лота

 

 

 

 

Продукт

гидролиза

хлорпа-

190—200

12—14

20

100

12 0

10

65,0

2,8

рафина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продукт,

гидролиза

хлорпа-

220—230

14—18

18

10 0

12 0

10

79,0

2,9

рафина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продукт

гидролиза

хлорпа-

240-250

18 -20

20 .

100

120

, 10

79,0

2,9

рафина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фракция

180—240°С (0,5 мм

230-240

14-18

18

100

120

10

50,0

3,6

pm. cm.),

выделен, из

продук­

 

 

 

 

 

 

 

 

та гидролиза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остаток

после

удаления

из 230-240

14-18

18

100

120

10

30,0

4,5

продукта

гидролиза

фракции

 

 

 

 

 

 

 

 

180—240°С (0,5 мм pm. cm.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фракция

180—240°С (0,5 мм

190-200

12—14

20

100

120

10

45,0

2,5

pm. cm.),..выделен, из продукта

 

 

 

 

 

 

 

 

.гидролиза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остаток после

удаления

из

190-200

12-14

20

100

120

10

23,0

2,5

продукта

гидролиза

фракции

 

 

 

 

 

 

 

 

180—240°С (0,5 мм pm. cm.)]

0,5

10 ,0

.2,3' 14,5

отст. 11.0

отст. 12,15

отст, 11,7

0,8 10,5

1 1 .2

Условия проведения гидролиза, а также результаты ана­ лиза полученных продуктов приведены в табл. 1. Из этих данных видно, что содержание гидроксильной группы в продукте гидролиза хлорпарафина, выделенной из него

фракции 180—240°С (0,5 мм pm. cm.), а также

в отстатке

от вакуумной перегонки продуктов гидролиза,

одного по­

рядка. Теоретическое значение содержания гидроксильных групп для спиртов, имеющих состав С20—С24, колеблется в среднем от 4 до 5%.

Полученные жирные спирты былй использованы в ка­ честве сырья для получения фосфор- и серасодержащих присадок. Реакция взаимодействия продуктов гидролиза с пятисернистым фосфором проводилась в трехгорлой колбе с механической мешалкой и обратным холодильником. К про­ дукту гидролиза, нагретого до 90°С, порциями подавался пятисернистый фосфор в количестве 25% на взятый продукт гидролиза. После подачи последнего смесь нагревалась при интенсивном перемешивании при температуре 125—130°С в течение 3—4 ч. По истечении данного времени продукт от­ делялся от непрореагировавшего пятисернистого фосфора и подвергался омылению гидратом окиси бария. Омыление проводилось при температуре 120— 125°С до получения про­ дукта, имеющего щелочную реакцию.

Реакция взаимодействия жирных спиртов с пятисернис­ тым фосфором и омыление полученного продукта гидра­ том окиси бария проводится в растворе веретенного масла (15—20% на продукт гидролиза). Полученная бариевая соль диалкилдитиофосфата после отделения от избытка гидрата окиси бария анализировалась.

Реакция взаимодействия пятисернистого фосфора с жир­ ными спиртами и омыления полученного продукта гидратом окиси бария протекают по следующим схемам.

2К О Н +РД ------►R° \ p f " S

 

 

R Q / ' Ч

н

R ° .\P/ ' S

+Ва(ОН)2—

-RO

/ Г Ч

* > < ® в %

RCT XSH

 

RCK x S - B a - s x XRQ

В табл. 2 приведены результаты физико-химического анализа синтезированных соединений, полученных взаимо­ действием пятисернистого фосфора с продуктом гидролиза и их бариевых солей.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

 

 

 

Содержание,

%

Кислотн.

Наименование

продукта

золы

фосфора

серы

число,

мг

КОН

 

 

 

Продукт

гидролиза,

обработанный

 

3.6

7,8

30,0

P2S5

гидролиза,

обработанный

 

Продукт

 

2.3

 

_

PaS5 и Ва(ОН).,

обработанная

12 ,0

6.0

Фракция

180—240°С,

_

3.0

7,5

28,0

P2S5

 

 

Фракция 180—240°С (0,5 мм рт.ст.),

11,9

 

5,8

 

 

обработанная P2S5 и Ва(ОН)3

2,0

 

Таким образом, из продуктов гидролиза

хлорпарафина

путем

обработки

их пятисернистым

фосфором и гидратом

окиси бария получается фосфор-, сера- и барийсодержащая присадка! Эта присадка была предварительно исследована на термическую и химическую стабильность.

Термическая стабильность была определена по методу Папок, а химическая по методу ВТИ при температуре 160°С.

Для испытания было взято масло Д-11

в смеси с 1,0 и

1,5%

этой присадки (табл. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3

 

 

 

 

Термическ.

Анализ

масла, окис­

 

 

 

 

ленного по методу

 

Наименование продукта

стабиль­

ВТИ при температуре

 

ность по ме­

160°С в

течение 14 я

 

 

 

 

тоду

Папок,

Осадок,

Кислотное

 

 

 

 

 

мин

число, мг

 

 

 

 

 

 

%

КОН

 

 

 

 

 

 

 

Масло

Д-11

продукт гидролиза

 

23

0,45

1,50

Масло Д-11 + 1%

 

 

 

 

хлорпарафина, обработ. P2S5 и

 

78

0.0008

0.345

Ва(ОН)2

 

этого продукта

 

Масло

Д-11 + 1,5%

 

90

0.001

0.360

Масло Д-11+1,0% фракц. 180—240°С

 

 

 

 

(0,5 мм pm. cm.),

обработ. P2S5 и

 

75

отст.

0.320

Ва(ОН)2

 

 

 

Масло Д-11-f 1,0% присадки ЛАНИ-317

61,0

0.0040

0.370

Масло Д-11- fl %

присадки ДФ-11

60,0

0.0040

0.658

Масло Д-11 + 1 %

присадки ИНХП-21

 

90

0,0050

0,50

Для сравнения приведены также результаты

предвари­

тельных испытаний антиокислительных присадок

ИНХП-21,

ДФ-11 и ЛАНИ-317.

что

полученный диалкилди-

Из данных таблицы видно,

тиофосфат бария, синтезированный на основе жирных спир­

120

Соседние файлы в папке книги