Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно к защитным смазочным материалам, представляющим собой пленкообразующие ингибированные составы, предназначенные для консервации металлоконструкций из черных и цветных металлов авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

(Патент РФ №2123031, кл. С10М 167/00, 1998 г.).

Недостатком этого материала является то, что он не обеспечивает достаточной эффективности при защите от коррозии в агрессивных средах по отношению к черным и цветным металлам.

Известен также защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

(Патент РФ №2148621, кл. С10М 163/00, 2003 г.).

Недостатком этого материала является то, что он плохо растекается по металлической поверхности, не вытесняет агрессивный электролит с металла, не проникает в микрозазоры и трещины, а также не пропитывает ржавчину.

Общим недостатком этих составов является их неэффективность в присутствии плесневых грибов и бактерий, что приводит к повреждению целостности защитной пленки и появлению коррозионных повреждений металла в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому является защитный смазочный материал, содержащий, мас.%:

(Патент РФ №2260618, кл. С10М 129/16, 2005 г.).

Недостатком этого состава является то, что требуемый уровень защитных свойств достигается только при толщине пленки не менее 100 мкм и имеет защитную пленку с сильным отлипом, что способствует налипанию пыли при хранении и эксплуатации металлоконструкций.

Задача предлагаемого изобретения - создание защитного смазочного материала, обеспечивающего высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, получение сухой защитной пленки для исключения налипания на нее частиц пыли и грязи, а также возможность проведения консервации влажной металлической поверхности за счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита.

Поставленная задача решается разработанным защитным смазочным материалом, содержащим алкилбензолсульфонат кальция, высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀, сплав твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, алкилфенол C₈-C₁₂, пленкообразователь, в качестве которого используют смолу нефтеполимерную лакокрасочную, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также органический растворитель ксилол и нефрас, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Заявленный состав отличается тем, что дополнительно содержит сплав церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного в соотношении 9:1, термоэластопласт бутадиенстирольный, а также в качестве пленкообразователя содержит смолу нефтеполимерную лакокрасочную. Отличием заявленного технического решения также является заявленное соотношение компонентов.

Указанные отличия позволяют получить высокий уровень защитных свойств по отношению к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм. а также получить сухую защитную пленку, что исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, провоцирующих возникновение коррозионных очагов. За счет эффективного вытеснения воды и агрессивного электролита предлагаемым составом возможно проводить консервацию влажной металлической поверхности в процессе эксплуатации авиационной, космической, автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Кроме того, авторами изобретения установлено, что используемая в качестве пленкообразователя смола нефтеполимерная лакокрасочная в заявленной концентрации полностью подавляет рост плесневых грибов и бактерий, то есть дополнительно является и биоцидной присадкой.

Авторами также установлено, что оптимальное соотношение компонентов твердого нефтяного углеводорода церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного составляет 9:1. Как оказалось, соотношение компонентов в сплаве 9,0:0,5 не улучшает показатель «липкость» пленки, а при соотношении 9,0:2,0 сплав теряет способность диспергирования в ксилоле.

Состав и назначение компонентов, образующих заявляемое вещество.

Алкилбензолсульфонат кальция используют в качестве маслорастворимого ингибитора коррозии донорного действия, например С-150 (ТУ38.101685-84) или КНД (ТУ38.1011283-89, изм. 1, 2).

Высшие алифатические амины фр. C₁₇-C₂₀ используют в качестве ингибитора коррозии акцепторного действия, например рофамин (по паспорту поставщика) или флотамин технический (ТУ6-36-1044808-361-89, изм. 1, 2).

Для повышения эластичности пленки продукта, что особенно важно в условиях сильных вибрационных нагрузок и большого перепада температур, заявленный состав содержит термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера О₁, изм.2, 3, 4), который представляет собой продукт сополимеризации бутадиена со стиролом в растворе в присутствии литийорганического катализатора.

Сплав твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют как загущающий компонент и как компонент, обеспечивающий получение более сухой пленки с высоким уровнем защитных свойств, при меньшей ее толщине, что позволяет снизить расход состава на 1 м² покрываемой поверхности и делает его экономически выгодным при применении.

Для приготовления сплава твердого нефтяного углеводорода - церезина и термоэластопласта бутадиенстирольного используют церезин М75 или церезин М80 по ГОСТ 2488-79, изм. 1, 2 и термоэластопласт бутадиенстрольный ДСТ-30-01 (ТУ 38.103267-99 литера А, изм.1) или ДСТ-30Р-01 (ТУ 38.40327-98 литера O₁ изм.2, 3, 4).

Сплав изготавливается следующим образом: расчетное количество церезина загружают в аппарат и расплавляют при перемешивании до 80°С. В расплавленный церезин добавляют часть термоэластопласта бутадиенстирольного (в соотношении 9 частей церезина и 1 часть термоэластопласта бутадиенстирольного). Смесь постепенно нагревают при постоянном перемешивании до 210°С и выдерживают при этой температуре 0,5 часа.

В качестве пленкообразователя наиболее подходящим является смола нефтеполимерная лакокрасочная (ТУ 38.10916-79, изм. 1-19), которая способствует образованию не только прочной пленки продукта, но и обладает высокими биоцидными свойствами. Смола нефтеполимерная лакокрасочная представляет собой продукт полимеризации стирола и ненасыщенных соединений фракций C₈-C₉ пиролизных смол.

Используемый в композиции алкилфенол фр. С₈-С₁₂ (ТУ 38.601-07-40-98) или нонилфенол (ТУ 38.602-09-20-91) с одной стороны выполняют функцию пластификаторов, что обуславливает формирование более однородной и эластичной пленки, с другой стороны в заявленной композиции они способствуют более быстрому схватыванию пленки продукта, то есть является «сиккативом» по отношению к смоле нефтеполимерной лакокрасчной.

В составе для лучшего диспергирования всех заявленных компонентов используются два органических растворителя ксилол (ГОСТ 9410-78) и нефрас С4 155/200 (ГОСТ 3134-78, изм. 1-4).

Изготовление заявленного защитного материала осуществляется по нижеследующей технологии:

- приготовление сплава церезина с термопластом бутадиенстирольным в соотношении 9:1 в отдельном аппарате;

- термомеханическое диспергирование смолы нефтеполимерной лакокрасочной в ксилоле при температуре 80-90°С в течение 1-2 часов;

- постепенное добавление при этой температуре сплава и продолжение термомеханического диспергирования в течение1-2 часов до получения однородной массы;

- затем поочередно загружают высшие алифатические амины фр. С₁₇-С₂₀ (например, рофамин), алкилбензолсульфонат кальция (например, КНД) и продолжают термомеханическое диспергирование при температуре 80-90°С в течение 2-3 часов до окончания вспенивания, далее добавляют алкилфенол фр. C₈-C₁₂ (или нонилфенол) и при этой температуре продолжают перемешивание в течение 0,5 часа;

- далее подъем температуры до 110-115°С и продолжение термомеханического диспергирования в течение 1-1,5 часа;

- снижение температуры смеси до 80-90°С, добавление половины расчетного количества нефраса и расчетное количество термоэластопласта бутадиенстирольного. При этой температуре смесь перемешивают до полного растворения термоэластопласта бутадиенстирольного;

- охлаждение смеси до 50-60°С, разбавление и подача в реакционную смесь порциями оставшегося нефраса до получения требуемой вязкости;

- охлаждение продукта до 30-40°С и гомогенизация путем 1-кратной циркуляции через шестеренчатый насос;

- фильтрация продукта через металлическую сетку со стороной ячейки 200 мкм.

По описанной технологии были приготовлены следующие образцы защитных смазочных материалов (таблица 1).

У изготовленных образцов оценивали защитные свойства в камере соляного тумана (ГОСТ 9.054-75, метод 3), защитные свойства при постоянном погружении в морскую воду (ГОСТ 9.054-75, метод 4), грибостойкость (ГОСТ 9.052, метод 4), способность вытеснять воду с поверхности металла, продолжительность высыхания «от пыли» через 4 часа по сравнению с аналогом (таблица 2).

Способность вытеснять воду с поверхности металла - этот показатель характеризует способность защитного смазочного материала вытеснять воду с металлической поверхности. Определение проводят путем измерения диаметра (мм) стального диска, освобожденного от налитой на него воды каплей продукта. При этом фиксируют: d₁ - максимальный диаметр части стального отшлифованного диска, освобожденный от дистиллированной воды каплей продукта; d₂ - диаметр обезвоженного участка спустя 5 мин после вытеснения продукта; d₃ - диаметр участка, не смачиваемого водой после удаления продукта (смывание струей воды) - «эффект последействия» (Богданова Т.И., Шехтер Ю.Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии. М.: Химия, 1984, с.95).

Определения продолжительности высыхания «от пыли» проводят следующим образом: на зачищенную и обезжиренную металлическую пластинку методом окунания наносят предлагаемый защитный состав, с помощью крючка подвешивают вертикально и выдерживают на воздухе при температуре 18-23°С.Через 4 часа пластинку устанавливают горизонтально и на поверхность бросают кусочек ваты массой 0.1 г с высоты 10 см. Вата должна удаляться с поверхности при сдувании. (Оценка результатов: выдерживает или не выдерживает).

Из данных этой таблицы следует, что поставленная задача настоящего изобретения выполнена. Заявляемый состав имеет высокий уровень защитных свойств по отношении к черным и цветным металлам в коррозионно-агрессивных средах (в камере соляного тумана и при постоянном погружении в электролит) при значительном уменьшении толщины пленки до 50 мкм, обладает биоцидными свойствами в присутствии плесневых грибов и бактерий, эффективно вытесняет воду, а также за счет получения сухой защитной пленки исключает налипание на нее частиц пыли и грязи, которые провоцируют возникновение коррозионных очагов.