Основа смазочного масла

Изобретение относится к области смазочных материалов и может быть использовано для получения смазочных композиций высокотемпературной основы масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей современной авиации.

Из всех требований к качеству смазочных масел для авиационных газотурбинных двигателей наиболее важным является требование его высокой термостабильности, характеризующей способность масла сохранять на необходимом уровне физико-химические и эксплуатационные свойства при длительной работе в двигателе. В двигателях V-VI поколений уровень рабочих температур масла может достигать 240-250°C.

В настоящее время применяется масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) - синтетическое высокостабильное масло на основе эфиров пентаэритрита и жирных кислот С5-С9. Рабочий диапазон температур от минус 60 до 225°C. Масло ПТС-225 (прототип) на основе эфиров пентаэритрита и жирных кислот с использованием сложного комплекса различных присадок не предназначено для длительного использования при температуре 240°C, что связано с недостаточной термоокислительной стабильностью самой основы масла при такой высокой температуре.

Задачей изобретения является расширение сырьевой базы для получения основы синтетического смазочного масла, по термоокислительной стабильности превосходящим ПТС-225. Предлагаемый состав позволяет получить основу смазочного масла путем смешения сложных эфиров пентаэритрита и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноата, которая может быть использована для получения авиационных сложноэфирных масел.

Технический результат достигается тем, что основа смазочного масла состоит из продуктов этерификации пентаэритрита смесью жирных кислот С₅, С₇, C₈, С₁₀, взятых в массовом соотношении 18:61:12:9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат, при этом содержание 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноата составляет 5-40% масс.

Основным отличительным признаком является улучшение значений термоокислительной стабильности по сравнению с прототипом.

Свойства основ смазочных масел представлены ниже. Образцы сложных эфиров смешивают в различном массовом соотношении (5-40%), выдерживают в течение 1 ч при температуре 60°C при постоянном перемешивании.

Экспериментальная часть

Качественные показатели и структуры синтезированных соединений подтверждали современными хроматографическими и спектральными методами (ГХ-МС, элементный анализ, ИК- и ЯМР-спектроскопия). Масс-спектры получены на хромато-масс-спектрометре ThermoFinnigan DSQ с использованием капиллярной колонки ВРХ-5 30×0.32 при энергии ионизирующих электронов 70 эВ. Элементный анализ выполнен на элементном анализаторе Euro Vector 3000 ЕА с использованием в качестве стандарта L-цистина. ИК спектры записаны на спектрометре Shimadzu IRAffinity-1 на приставке НВПО. Спектры ЯМР ¹Н, ¹³С регистрировали на спектрометре Jeol JNM ЕСХ-400 (рабочая частота 400 МГц) в CDCl₃.

Термоокислительную стабильность образцов в тонком слое исследовали методом дифференциальной сканирующей калориметрии высокого давления (ДСК ВД) на приборе DSC 204 HP Phoenix фирмы GmbH (Германия) по ASTM Е2009 (test method В) на алюминиевых тиглях в среде кислорода (35 атм., поток 50 мл/мин) и динамическом режиме (от 70 до 300°C со скоростью 10°C/мин.).

Получение 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноата

Смесь 14 г (0.066 моль) 7-этил-1,3,5-адамантантриола, 70 мл масляной кислоты, 25 мл петролейного эфира и 0.29 мл трифторметансульфокислоты нагревают при кипении при интенсивном перемешивании до окончания отделения воды (примерно 16 ч). Реакционную смесь охлаждают, разбавляют 200 мл толуола, промывают 5%-ным водным раствором КОН, затем водой до нейтральной среды, сушат над сульфатом натрия. Растворитель упаривают в вакууме, остаток очищают вакуумной перегонкой, собирая фракцию с т. кип. 155-156°C (0.0081 торр). Масса 19 г, выход 68%. Т. кип. 159-160°C (0.0093 торр). ИК спектр, ν, см^-1: 1734 (С=O). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 0.82 т (3H, J=7.56 Гц, CH₃), 0.91 т (9Н, J=7.32 Гц, СН₃), 1.32 кв (2Н, J=7.56 Гц, СН₂), 1.52-1.62 м (6Н, CH₂Ad), 1.79 с (6Н, CH₂Ad), 2.11-2.20 м (6Н, СН₂), 2.43-2.49 м (6Н, СН₂). Спектр ЯМР¹³С, δ, м.д.: 7.5 (СН₃), 13.7 (СН₃), 18.6 (СН₂), 34.4 (СН₂), 36.8 (С), 37.4 (СН₂), 43.7 (СН₂), 43.9 (СН₂), 79.9 (С), 172.8 (С). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 422 [М⁺] (<1), 333 (8), 204 (36), 175 (60), 133 (54), 70 (100), 42 (98). Найдено, %: С 68.27; Н 9.11. С₂₄Н₃₈O₆. Вычислено, %: С 68.22; Н 9.06.

Пример 1.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 51 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 2.7 г (5% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 2.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 48.5 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 5.4 г (10% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 3.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 45.9 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 8.1 г (15% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 4.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 43.2 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 10.8 г (20% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 5.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 40.5 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 13.5 г (25% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 6.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 37.8 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 16.2 г (30% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 7.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 35.1 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 18.9 г (35% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.

Пример 8.

Продукт этерификации пентаэритрита смесью кислот С₅, С₇, С₈, С₁₀ в количестве 32.4 г и 7-этиладамантан-1,3,5-триилтрибутаноат в количестве 21.6 г (40% масс.) смешивают и выдерживают 1 ч при 60°C при постоянном перемешивании.