CC BY
38
OH
2 N +2 CH.O + NH-(CH2)„- NH2
C12H25
-2H2 O
УДК547. 562.4:547.233
ДИАМИНОСОДЕРЖАЩИЕ АЛКИЛФЕНОЛЯТНЫЕ ПРИСАДКИ
К МОТОРНЫМ МАСЛАМ
Э.А.Нагиева, А.К.Кязим-заде, Х.Н.Мамедьярова, А.А.Гадиров, С.И.Насирова
Институт химии присадок им. А.М.Кулиева НАНАзербайджана
aki05@mail.ru Поступила в редакцию 17.12.2014
Приведены результаты по синтезу и исследованию диаминосодержащих алкилфенолятных присадок, представляющих собой кальциевые соли продуктов конденсации додецилфенола с формальдегидом и этилендиамином (или гексаметилендиамином) - присадки AKi-1 и AKi-4 соответственно. Показано, что увеличение углеводородных групп, удлиняющих расстояние между атомами азота в алкилфенолятных присадках, ведет к ослаблению функциональных свойств присадки. Получен карбонатированный вариант присадки AKi-1 - присадка AKi-5. С применением присадки AKi-5 разработано моторное масло М-8В, отвечающее предъявленным требованиям.
Ключевые слова: додецилфенол, формальдегид, этилендиамин, гексаметилендиамин, присадка, моторное масло.
Введение
В состав большей части современных смазочных масел входят алкилфенолятные присадки, обеспечивающие их антиокислительные, антикоррозионные и моющие свойства. С учетом этого фактора чрезвычайную актуальность приобретает целенаправленный синтез новых типов алкилфенолятных присадок, превосходящих по своим свойствам промышленные образцы.
В настоящей статье приведены результаты синтеза и исследования диамино-содержащих алкилфенолятных присадок к минеральным маслам и установлена зависимость между расположением аминогруппы в 1.2-вицинальном и 1.6-терминальном положениях и их эффективностью. Полученные присадки представляют собой кальциевые соли продуктов конденсации додецилфенола с формальдегидом и этилендиамином (присадка AKi-1) или гексаметилендиамином (присадка AKi-4).
Экспериментальная часть
Процесс получения присадок состоит из следующих стадий: конденсации доде-цилфенола с формальдегидом и этилендиа-мином (гексаметилендиамином), нейтрализации продуктов конденсации гидрокси-дом кальция, сушки и фугования (отделение механических примесей).
-CH2-NH-(CH2)„-NH-CH2
+ Ca(OH)2 -2И2 O
C12H25
C12H25
O
К
г
C12H25
Ca
CH-NMCH^- N^CR,-
O ?
C12H25
п = 2; 6 .
Конденсация проводилась в масле И-12А при 70-800С с этилендиамином в течение 2.5-3 ч, с гексаметилендиамином - в течение 1.5-2 ч. Продукты конденсации нейтрализовывали гидроксидом кальция при 80-850С в течение 4 ч. Далее проводили сушку продуктов нейтрализации при 1200С в течение 2 ч и фугование для отделения присадки от механических примесей.
Строение соединений подтверждено ИК-спектроскопией. ИК-спектры синтезиро-
68
ДИАМИНОСОДЕРЖАЩИЕ АЛКИЛФЕНОЛЯТНЫЕ ПРИСАДКИ
ванных соединений сняты на спектрометре "Nikolet is 10" в области 400-4000 см-1.
В ИК-спектрах присутствуют полосы поглощения, свидетельствующие о наличии валентных колебаний NH-групп (3307, 3354, 3473 см-1), деформационных колебаний NH-групп (826, 831 см-1), CN-связи (1179, 1180 см-1), полосы поглощения 1,2,4-замещенных бензолов наблюдаются в областях (823, 824, 882, 888 см-1).
Полосы поглощения валентных колебаний вторичной аминогруппы NH и ОН-
Функциональные свойства присадок исследовались в масле М-8 стандартными методами: антикоррозионные свойства по ГОСТ 20502-75, антиокислительные свойства по ГОСТ 11063-77, моющие свойства по ГОСТ 5726-2013.
Обсуждение результатов
Как видно из данных табл. 1, опытные присадки АЮ-1 и АЫ-4 обладают хорошими антикоррозионными и моющими свойствами и по этим показателям превос-
Одним из путей улучшения эксплуатационных свойств алкилфенолятных при-
группы в конденсированном продукте перекрывают друг друга широкой интенсивной полосой с центрами 3316 и 3320 см-1. Однако после нейтрализации конденсированного продукта гидроксидом кальция эта полоса исчезает, что говорит об образовании соли.
В табл. 1 представлены физико-химические и функциональные свойства полученных присадок АШ-1 и АШ-4 в сравнении с известными товарными присадками ЦИАТИМ-339 (сульфидалкилфенолят Ва) и АСК (алкилсалицилат кальция).
ходят сравниваемые с ними присадки АСК и ЦИАТИМ-339.
Присадка АЮ-1, в которой аминогруппы расположены одна по отношению к другой в 1.2-положении, по антикоррозионным свойствам превосходит присадку АЫ-4, в которой аминогруппы расположены в 1.6-положении одна относительно другой. Это, по-видимому, связано с тем, что диаминные группы в положении 1.2 придают присадке более высокие адсорбционные свойства. садок является повышение щелочности. Щелочное число является одним из наиболее
Таблица 1. Физико-химические и функциональные свойства присадок
Щелочное число, мг КОН/г Вязкость кинематическая, мм2/с при 1000С Концентрация присадки в масле, % Масло М-8 с присадкой
Присадки Зольность сульфатная, % коррозион-ность на пластинках из свинца, г/м2 стабильность по индукционному периоду осадкообразования (ИПО), 30 ч, осадок, % моющие свойства по ПЗВ, балл
Масло М-8 - - 7.5 - 180.5 4.5 5.5-6.0
AKi-1 120.6 10.4 72.2 3 7.6 0.8
5 4.2 0.56 0.5
AKi-1 124.4 10.7 75.5 3 7.0 0.90
5 3.8 0.62 0.5
AKi-4 91.6 7.2 120.4 3 16.2 1.05
5 8.5 0.84 0.5
AKi-4 95.4 7.3 121.2 3 19.4 1.3
5 9.2 1.0 0.5
AKi-5 180.4 15.4 84.4 3 3.2 0.4
5 2.5 0.2 0-0.5
AKi-5 176.6 15.2 83.2 3 3.0 0.38
5 1.5 0.18 0-0.5
ЦИАТИМ-339 42.0 10.3 - 5 60.4 5.2 1.0
АСК 56.4 7.5 - 5 35.0 0.8 0.5-1.0
АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ № 2 2015
важных показателей нейтрализующей способности как масел [3], так и отдельных детергентов, что в свою очередь приводит к повышению антикоррозионных, антиокислительных и моющих свойств присадки.
Как известно, карбонатация присадок улучшает эксплутационные характеристики солей. С целью повышения этих свойств у присадки АК-1 был получен ее карбона-тированный вариант - присадка АО-5 и исследованы её качества.
Условия карбонатации присадки АК-5: гидроксид кальция - 60% (на алкил-фенол);
температура карбонатации - 850С; время подачи диоксида углерода - 4 ч; в качестве промотора использовали 5% глицерина (на алкилфенол). Предполагаемая формула присадки АЮ-5:
-Ca-
[^p-CR-NH-CH2-CH -NH-CH-
C12H25 C12H25
CaCO3 Ca(OH) ■ n
Физико-химические и функциональные свойства присадки AKi-5 приведены также в табл. 1.
Как видно, присадка обладает высокими эксплуатационными свойствами. Хорошие эксплуатационные свойства присадки AKi-5 позволили использовать ее в составе моторного масла М-8В.
Данные табл. 2 показывают, что масло М-8В по эксплуатационным свойствам соответствует нормам стандартов (ГОСТ 1054178) и не уступает по этим показателям аналогу масла М-8В - маслу фирмы Shell.
Таблица 2. Физико-химические и функциональные свойства опытного масла М-8В с присадкой АКТ-5
Наименование показателя ГОСТ 10541-78 (норма) Опытное масло М-8В c присадкой AKI-5 Масло фирмы Shell Х-100 (соответствует маслу М-8В)
вязкость кинематическая при 1000С, мм2/с 8±0.5 8.45 8.8
индекс вязкости, не менее 93 93 102
температура вспышки, определенная в открытом тигле, 0С, не ниже 200 200 241
температура застывания, 0С, не выше минус 25 минус 25 минус 9
щелочное число, мг КОН на 1г масла, не менее 4.0 6.2 4.0
зольность сульфатная, %, не более 0.95 0.94 0.6
коррозионность на пластинках из свинца, г/м2, не более 10 отс. отс.
моющие свойства по ПЗВ, баллы, не более 0.5 0.5 0.5
стабильность по индукционному периоду осадкообразования (ИПО), выдерживает 30 30 30
O
O
Таким образом, применение присадки АК-5 в составе масла М-8В позволило улучшить эксплуатационные свойства моторного масла и довести его до уровня зарубежного аналога.
Список литературы
1. Селезнева И.Е., Левин А.Я., Трофимова Г.Л., Иванова О.В., Будановская Г.А. Новая сверхщелочная алкилфенольная присадка к мотор-
ным маслам // Химия и технология топлив и масел. 2009. № 4. С. 10-12.
2. Кравцов М.А., Ковалев А.А., Свинцов Н.И. Повышение качества малотоннажных смазочных материалов и присадок // Химия и технология топлив и масел. 1989. № 4. С. 8.
3. Лашхи В.Л., Лейметер Т., Шор Г.И., Фалько-вич М.И. Щелочное число как показатель совместимости присадок к моторным маслам // Химия и технология топлив и масел. 2001. № 5. С. 49-51.
70
AHAMHHOCOflEP^A^HE AnKHHOEHOn^THHE nPHCAflKH
MOTOR YAGLARINA DiAMiNTORKlBLi ALKlLFENOLYAT A§QARLARI
E.O.Nagiyeva, O.K.Kazimzada, X.N.Mamm3dyarova, O.O.Qadirov, S.i.Nasirova
Maqalada diamin tarkibli dodesilfenolun formaldehid va etilendiaminla (va ya heksametilendiaminla) kondensla§ma mahsulunun kalsium duzlanndan ibarat AKi-1 va AKi-4 alkilfenolyat a§qarlarinin sintezi va naticalari verilmi§dir. Tadqiqatlar gostarir ki, alkilfenolyat a§qarlannda azot atomlann arasindaki karbohidrogenlar artdiqca onlarin funksional xassalari zaiflayir. AKi-1 a§qarinin karbonatla§mi§ varianti olan AKi-5 a§qarin alinmasi da gostarilir. AKi-5 a§qari istar fardi, istarsa da motor yagi kompozisiyasi tarkibinda yuksak funksional xassalara malikdir. Bela ki, AKi-5 a§qarinin tatbiqi ila muasir standartlara cavab veran yuksak istismar xassalarina malik M-8B motor yagi i§lanib hazirlanmi§dir.
Agar sozlar: dodesilfenol, formaldehid, etilendiamin, heksametilendiamin, a§qar, motor yagi.
DIAMINE-CONTAINING ALKYLPHENOLATE ADDITIVES TO MOTOR OIL
E.A.Nagiyeva, A.K.Kazimzadeh, X.N.Mammadyarova, A.A.Gadirov, S.I.Nasirova
In the results on synthesis and research of diamine-containing alkylphenolate additives representing calcium salt products condensation of dodecylphenol with formaldehyde and ethylenediamine (or hexamethylenediamine) - AKI-1 and AKI-4 additives respectively are cited. It is shown that the increase in carbohydrogen groups extending the distance between nitrogen atoms in alkylphenolate additives leads to weakening of functional properties of additives. Carbonate variant of AKI-1 additive and AKI-5 additive has also been obtained. By applying AKI-5 additive motor oil M-8B has been developed that meets the requirements of standards.
Keywords: dodecylphenol, formaldehyde, ethylenediamine, hexamethylenediamine, additive, motor oil.
A3EPEAH#^AHCKHH XHMHHECKHH ^YPHAH № 2 2015
