Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов

Способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов

Изобретение относится к области нефтехимического синтеза, в частности к способу получения ингибитора атмосферной коррозии, ингибитор может быть использован для долговременной консервации металлоконструкций и изделий из черных металлов, для создания рабоче-консервационных масел, где требуется одновременное обеспечение высоких антикоррозионных, антиокислительных и противоизносных свойств.

Известен способ получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов смешением продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(1-2) соответственно - 20-40 мас.% и растворитель до 100 мас.%. В качестве растительного масла при синтезе продукта используют подсолнечное, кокосовое, льняное или соевое масло, в качестве растворителя в ингибитор вводят низкозастывающие фракции углеводородов (RU 2207402). Данный ингибитор защищает металлы от коррозии в водно-нефтяных сероводородсодержащих средах, но не эффективен при защите черных металлов от атмосферной коррозии.

Известны способы получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов получаемые смешением продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:3:(0,5-0,7) соответственно - 10-16 мас.% и растворитель - минеральное масло до 100 мас.% (RU 2263160); 30-40 мас.% и растворитель – композиция АКОР до 100 мас.% (RU 2303080); 17-25%, бензотриазол (5-15 мас.%) и растворитель - минеральное масло до 100 мас.% (RU 2303081). Недостатками данных ингибиторов является то, что все они требуют высокой температуры синтеза (180-200⁰С) в результате чего наблюдается ухудшение качества конечного продукта за счет частичного его разложения и образования побочных продуктов. Кроме того ингибиторы могут обеспечивать высокую защиту от коррозии в условиях солевого тумана только при высоких концентрациях – 10- 26 мас.%.

Известен способ получения ингибитора коррозии для обработки черных металлов смешением продукта конденсации борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом при мольном соотношении реагентов 1:2:2 соответственно - 9-18 мас.% и растворитель (минеральное масло, фракции углеводородов или растительное масло) до 100 мас.%. (RU 2283898).

Недостатком данного ингибитора является высокая температура синтеза (180-200⁰С) в результате чего наблюдается ухудшение качества конечного продукта за счет частичного его разложения и образования побочных продуктов. Для обеспечения высоких значений противокоррозионной активности в условиях солевого тумана данный ингибитор требует высоких концентраций – 9-18 мас.%.

Известен двустадийный способ синтеза присадок маслам для систем на основе борной кислоты с диэтаноламином и растительным маслом (EP2302023, EP2460870, US20080261838, WO2004033605). Мольное соотношение диэтаноламина и растительного масла при этом составляло (1-2,5):1, а содержание бора в конечном продукте было в предлах 0,8-1,0%. Данный продукт выпускает промышленным образом под торговой маркой Vanlube-289 (R.T. Vanderbilt Holding Company, Inc.). Также известно, что борированный (0,8-1,0 мас.%) продукт взаимодействия растительного масла и диэтаноламина при мольном соотношении 1: (1-2,5) - Vanlube-289, представляющий из себя смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, проявляет синергизм противоизносного действия в присутствии дитиофосфата цинка при весовом соотношении от 1:9 до 9:1 (EP2302023, EP2460870, US20080261838, WO2004033605).

При обработке черных металлов известные составы могут обеспечивать высокую защиту от коррозии черных металлов, но только при высоких концентрациях – 20- 25мас.%. Основным назначением известных составов является их использование в качестве модификаторов трения и противоизносных присадок к моторным маслам.

Задача изобретения - разработка способа получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов, обеспечивающих высокие противокоррозионные свойства при низком содержании ингибитора в базовом масле.

Технический результат- получение эффективного маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов, обеспечивающих высокие противокоррозионные свойства при низком содержании ингибитора коррозии в базовом масле.

Для решения поставленной задачи заявляется способ получения маслорастворимого ингибитора коррозии для обработки черных металлов путем взаимодействия борированного растительного масла с избытком диэтаноламина с получением реагента, содержащего смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, с последующим его смешением с растворителем, при этом реагент предварительно смешивают с диалкилдитиофосфатом цинка, взятом при весовом соотношении от 1:1,2 до 6:1 к весу реагента, и выдерживают при нагревании до температуры не более 45°С с получением реакционной массы, в качестве растворителя берут минеральное масло, а полученную реакционную массу вводят в количестве 3-6 мас.% в минеральное масло с образованием маслорастворимого ингибитора.

Диалкилдитиофосфат цинка (Zn-ДАДТФ) имеет общую формулу:

где R и R₁ - алкильныe радикалы. Основными химическими реакциями при получении Zn-ДАДТФ являются реакция между пятисернистым фосфором (P₂S₅) и одним или более спиртом с образованием ДАДТФ-кислоты с последующей ее нейтрализацией окисью цинка:

Обработку черных металлов ведут нанесением на обрабатываемую поверхность слоя маслорастворимого ингибитора, полученного заявляемым способом. Обработку поверхности ведут любыми известными способами, например, окунанием, нанесением слоя с использованием любых пригодных для этих целей инструментов и т.п. способами.

Реагент, представляющий собой смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, получают путем взаимодействия борированного (бора- не менее 0,8 масс.%) растительного масла и диэтаноламина, предпочтительно при мольном соотношении 1: 2.

В качестве растворителя (базового масла) используют любое пригодное для этих целей минеральное масло.

Неожиданным образом заявителем было обнаружено, что обработка черных металлов составом, представляющим собой смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, предварительно смешанным при нагревании с диалкилдитиофосфатом цинка, взятом при весовом соотношении от 1:1,2 до 6:1 к весу смеси борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, позволяет получить реакционную массу, растворяя которую в минеральном масле в заданном количестве и нанесением полученного состава на поверхность черных металлов, проявляется синергизм противокорррозионного действия. На основании ИК-Фурье спектров смесей диалкилдитиофосфата цинка и борированного (бора- не менее 0,8 масс.%) продукта взаимодействия растительного масла и диэтаноламина при указанном количественном соотношении, нами установлено, что в этих условиях протекает комплексообразование дитиофосфата цинка с борированным диэтаноламидом жирных кислот, что проявляется в снижении интенсивности полосы поглощения «Амид-I» при 1652 см^-1 и появлении новой интенсивной полосы поглощения при 1582 см^-1, отнесенной нами к «Амид-I» координированного через атом кислорода диэтаноламида жирных кислот к атому цинка.

Отличие предлагаемого технического решения состоит в способе получения маслорастворимого ингибитора коррозии черных металлов за счет комплексообразования диалкилдитиофосфата цинка с борированным (бора- не менее 0,8 масс.%) продуктом взаимодействия растительного масла и диэтаноламином взятыми в заявленном соотношении. Указанное отличие позволяет неожиданно резко снизить концентрацию комплексного ингибитора коррозии в минеральном масле при сохранении высокого противокоррозионного действия конечного продукта. Полученный результат является неожиданным, так как о синергизме противокоррозионного действия диалкилдитиофосфата цинка с борированным продуктом взаимодействия растительного масла и диэтаноламином ранее известно не было, а противокоррозионное действие продукта взаимодействия растительного масла и диэтаноламином в других известных решениях требует использование значительно более высоких концентраций (более 20 масс.%) в минеральном масле. Ранее известные составы при обработке черных металлов в области концентраций до 20 масс.% не обладают заметным противокоррозионным действием.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Для осуществления заявляемого способа в качестве минерального масла использовано трансформаторное масло ГК, характеристики которого приведены в таблице 2. В качестве реагента, содержащего смесь борированных глицеридов и диэтаноламидов жирных кислот, использована присадка марки Vanlube-289, характеристики которой приведены в таблице 3. В качестве раствора диалкилдитиофосфата цинка в минеральном масле использована Присадка ДФ-11к, характеристики которой приведены в Таблице 1.

В реактор, снабженный мешалкой, загружают Присадку ДФ-11к (раствор диалкилдитиофосфата цинка в минеральном масле) и присадку Vanlube-289 в заданном соотношении. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 40-45°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 1,0-1,5 ч до образования однородной реакционной массы, представляющий собой комплексный ингибитор. В трансформаторное масло ГК, взятом в количестве 94-97 масс.%, при температуре 40-45°С, вводят 3-6 масс.% полученной реакционной массы с образованием маслорастворимого ингибитора коррозии. Смесь перемешивают в течение 1 часа при указанной температуре.

Стальные пластины (Ст.10) обрабатывали маслорастворимым ингибитором коррозии путем его нанесения на поверхность и помещали в камеру солевого тумана Ascott-120xp при 5%-ном растворе NaCl и температуре 45°С, после чего определяли противокоррозионную эффективность.

Примеры №1-№5 (примеры по изобретению) изготовления составов маслорастворимого ингибитора коррозии черных металлов, приведены в таблице 4. Примеры №№ 6,7 (контрольные примеры изготовления составов маслорастворимого ингибитора коррозии), получены за заявляемыми пределами соотношений, изготавливали аналогично заявляемым составам.

Для изготовления составов по примерам № 1-6 использован диалкилдитофосфат цинка (Zn-ДАДТФ) формулы:

который был получен с использованием изо-бутилового, 2-этилгексанола и додецилового спиртов. Например, для диалкил (C₄-C₈) дитиофосфат цинка присадка представляет собой раствор в минеральном масле продукта, полученного на основе изобутилового и 2-этилгексилового спиртов. В промышленности (Zn-ДАДТФ) выпускают под торговыми марками диалкил (C₄-C₈) дитиофосфат цинка: присадки ДФ-11 ТУ 38.5901254-90; ЦДДФ ТУ 38.301-29-51-90; ЦД-7 ТУ 0257-010-11246224-98 и др. Присадка ДФ-11к представляет собой 85% раствор в минеральном масле с содержанием цинка 7-9% мас.%. Примечание: в качестве Zn-ДАДТФ на 2-этилгексаноле и изобутиловом спирте использовали товарную присадку ДФ-11к, остальные Zn-ДАДТФ синтезировали известными методами.

Как видно из результатов, приведенных в таблице 4, увеличение заявленного соотношения борированного продукта взаимодействия растительного масла и диэтаноламина к диалкилдитиофосфатом цинка более, чем 1:1,2 (за пределами заявленного соотношения), приводит к резкому снижению противоррозионного действия получаемого ингибитора, а уменьшение заявленного соотношения менее, чем 6:1 (за пределами заявленного соотношения) не приводит к увеличению противоррозионного действия черных металлов в условиях солевого тумана.

Заявляемый способ позволяет получить маслорастворимый ингибитор коррозии, который может быть использован в качестве рабоче-консервационных масел, где требуется одновременное обеспечение высоких антикоррозионных, антиокислительных и противоизносных свойств для долговременной консервации оборудования в различных отраслях промышленности, обеспечивая высокую эффективность защиты от коррозии черных металлов за счет повышения качества ингибирования поверхности черных металлов. Повышение качества выражается в обеспечении высоких антикоррозионных, антиокислительных и противоизносных свойств, проявляющихся в условиях воздействия соляного тумана, т.е. в условиях хранения изделий из черных металлов в агрессивной среде. Кроме того, заявляемый способ позволяет упростить технологический процесс за счет снижения энергетических затрат и продолжительности процесса синтеза ингибитора.