Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 7
1.1 Смазочные материалы на основе возобновляемого сырья 7
1.1.1 Методы и технологии изготовления биопродуктов в энергетике 7
1.1.2 Смазочные материалы на основе растительных триглицеридов и других природных соединений 14
1.1.3 Биоразлагаемость смазочных материалов на минеральной и синтетической основе 16
1.2 Ассортимент выпускаемых отечественных и импортных серо- и азотсодержащих присадок 21
1.2.1 Антиокислительные зольные и беззольные присадки 21
1.2.2 Моюще-диспергирующие присадки 24
1.2.3 Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел 29
1.3 Новые разработки в синтезе присадок для смазочных материалов 31
2 Экспериментальная часть 48
2.1 Характеристика исходных веществ 48
2.2 Методы исследования оксиэтилированных олигомеров, присадок и смазочных материалов 54
3 Результаты и их обсуждение 60
3.1 Получение и изучение свойств смазочных материалов а основе биоразлагаемых олигомеров 62
3.2 Разработка и исследование влияния добавок гетероциклических присадок на технологические и эксплуатационные свойства смазочных материалов 78
3.2.1 Имидазолины 78
3.2.2 Тритионы 88
3.3 Пакеты гетероциклических присадок и смазочные материалы на их основе 95
Выводы 102
Литература 104
- Методы и технологии изготовления биопродуктов в энергетике
- Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел
- Методы исследования оксиэтилированных олигомеров, присадок и смазочных материалов
- Разработка и исследование влияния добавок гетероциклических присадок на технологические и эксплуатационные свойства смазочных материалов
Введение к работе
Актуальность темы. Разработка и внедрение биоразлагаемых смазочных материалов (СМ) является перспективным направлением развития мировой нефтехимии. Ведущая роль в решении этой проблемы принадлежит биоресурсам – растительным маслам, в особенности рапсовому маслу и продуктам его переэтерификации, являющихся приемлемой альтернативой нефтяному сырью для производства смазочных материалов. Мировое производство рапсового масла неуклонно расширяется и достигло в 2011 году 43 млн. т., из которых около 10% используется для производства биотоплива и не более 1% для изготовления биоразлагаемых смазочных материалов.
Другая существенная проблема – возрастающие с каждым годом требования по повышению эксплуатационных свойств СМ. Для достижения хороших свойств в состав синтетических и минеральных масел, смазок, масляных и водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) вводят присадки или «пакеты» присадок, которые могут включать несколько десятков компонентов. Используемые присадки к СМ значительно улучшают их стойкость к окислению и коррозии, низкотемпературные и противоизносные свойства, а также вязкостно-температурные характеристики. Присадки способны придавать смазочные маслам моюще-диспергирующие, противозадирные и эмульгирующие свойства, которыми они не обладают изначально. Потребность присадок в России составляет около 30000 т/год. В настоящее время большая часть высококачественных присадок, применяемых для получения эффективных смазочных материалов, которые эксплуатируются в современных машинах и механизмах, закупаются за рубежом. Несмотря на проводимые исследования, до сих пор остаются нерешенными вопросы, связанные с синтезом высокоэффективных присадок на основе доступных и дешевых реагентов и катализаторов.
В связи с изложенным разработка новых биоразлагаемых смазочных материалов на основе оксиэтилированных производных триглицеридов рапсового масла, превосходящих по эксплуатационным свойствам существующие нефтесодержащие и синтетические аналоги, а также поиск и разработка новых доступных методов синтеза полифункциональных серо- и азотсодержащих присадок является актуальной задачей.
Цель работы. Создание альтернативных высокоэффективных смазочных материалов на основе биоразлагаемых олигомеров, представляющих собой оксиэтилированные эфиры кислот рапсового масла, и гетероциклических присадок для минеральных и синтетических СМ многофункционального назначения – замещенных бициклических имидазолинов и 1,2-дитиол-3-тионов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка перспективного для промышленного внедрения метода получения эфиров кислот рапсового масла путем его этерификации полиэтиленгликолями и окисью этилена с изучением физико-химических и эксплуатационных свойств эфиров с созданием эффективных на их основе СМ и СОЖ;
- разработка метода синтеза и получение бициклических имидазолинов взаимодействием жирных кислот и моноэфиров дикарбоновых кислот с полиэтиленполиаминами;
- поиск высокоактивных катализаторов процесса конденсации карбонильных соединений с элементарной серой в мягких условиях и получение данным способом соединений тритионового ряда;
- создание на основе бициклических имидазолинов и замещенных тритионов высокоэффективных пакетов присадок с противоизносными, противозадирными, моющими и антиокислительными свойствами к СМ различного назначения.
Научная новизна.
1. Впервые на основе полученных эфиров кислот рапсового масла с различной степенью оксиэтилирования разработаны составы для водосмешиваемой СОЖ и антиадгезионного технологического средства.
2. Получено 8 новых бис-имидазолинов на основе моноэфиров дикарбоновых кислот и полиэтиленполиаминов, показана возможность их применения в качестве многофункциональных присадок.
3. Разработан способ синтеза с высокими выходами 1,2-дитиол-3-тионов путем взаимодействия расплава элементной серы с метакриловой кислотой и ее эфирами с применением в качестве катализаторов N-замещенных триазолов и 1,3-дифенилгуанидина.
4. Показана эффективность совместного применения бис-имидазолинов и замещенных 1,2-дитиол-3-тионов в виде композиций присадок, обеспечивающих высокие антиокислительные, смазывающие, антикоррозионные, моющее-диспергирующие свойства для смазочных масел и СОЖ.
Практическая значимость работы состоит в том, что:
- Разработанные биоразлагаемые олигомеры нашли применение в качестве синтетической основы водосмешиваемой СОЖ и антиадгезионного вспомогательного средства для различных видов сварки.
- На основе бициклических имидазолинов и тритионовых производных были созданы три пакета присадок (ПП-1, ПП-2, ПП-3) и четыре эффективных смазочных материала СМ-1, СМ-2, СМ-3 и СМ-3М, предназначенных для использования в качестве: водосмешиваемой СОЖ для лезвийной и абразивной обработке черных и цветных металлов, а также для применения в качестве смазочного и антикоррозионного вещества в гидропрессах, охлаждающего средства для сварочных станов и профилирующих машин, смазки в насосах высокого давления, сепараторах, клапанах; масляной СОЖ, применяемой при обработке резанием черных металлов, на операциях резьбонарезания и сверления; моторного и трансмиссионного масел для автотракторной техники.
- Разработанные олигомеры, СМ и пакеты присадок испытаны и внедрены: на ООО «Инструментально-механический завод «Евростар» (г. Новочебоксарск) – «Средство технологическое KSA-202M» и «Смазочно-охлаждающая жидкость «Сэйвор»; на ООО «Научно-производственное предприятие «ЭКОРУСОЙЛ» (г. Чебоксары) – дизельное моторное масло М10Г2К, трансмиссионное масло (аналог ТАД-17и) и масляная СОЖ (аналог СОЖ МР-7). Экономический эффект от внедрения составляет 2,6 млн. рублей в год.
Публикации. По теме диссертации опубликовано19 работ, в том числе 11 статей, из них 4 в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, тезисы 7 докладов, 1 патент на изобретения.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XVII-XIX Российских молодежных научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2007-2009), IV Международной конференции - школе по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2011» (Казань, 2011).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (глава 1), экспериментальной части (глава 2), результатов экспериментов и их обсуждения (глава 3), выводов и приложения. Материал диссертации изложен на 124 страницах компьютерного набора (формат А 4), включает 46 таблиц, 13 рисунков и список цитируемой литературы из 117 наименований.
Методы и технологии изготовления биопродуктов в энергетике
Известен способ [23] производства биотоплива для дизельных автотракторных двигателей, который предусматривает нейтрализацию жирных кислот рапсового масла 20%-ным раствором едкого калия, который добавляют в количестве 0,25% от объема масла. Очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно и получают топливо.
Разработан способ [24] получения компонентов жидкого биодизельного топлива из возобновляемого сырья растительного происхождения переэтерификацией растительных масел путем алкоголиза. Способ предусматривает введение в реактор с ферромагнитными частицами растительного масла и раствора гидроксида калия в метиловом спирте с воздействием вращающегося электромагнитного поля, создающего вихревой слой ферромагнитных частиц на реакционную массу. Изобретение [24] позволяет интенсифицировать реакцию алкоголиза и создавать экономичные непрерывные технологии получения компонентов биодизельного топлива.
Из масел природного происхождения способом гидрообработки также возможно получение углеводородов - парафинов нормального строения, идентичных нефтяным, которые можно использовать в качестве добавок к обычным и биологическим дизельным топливам или в качестве смазочных материалов.
Известны способы [25, 26] гидрообработки масел природного происхождения, в результате которых получается смесь парафинов нормального строения. Такие способы осуществляются в присутствии катализаторов типа Со/Mo или Ni/Mo при повышенных температурах (330-450С) и давлениях (более 2,0 МПа) в один или два этапа. В результате образуются н-парафины, которые могут использоваться в качестве добавок к обычным нефтяным дизельным топливам. Полученные н-парафины обладают высокими значениями цетановых чисел (более 70), но плохими температурными свойствами (ТПЛ 20С). В работах [27-33] предлагаются способы получения биопродуктов из промышленных отходов, отходов пищевой промышленности, животных жиров и морских водорослей заключающиеся в подготовке сырья, нагревании с последующей обработкой и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом и добавлением гетерогенного кислотного или щелочного катализатора. Данные способы позволяют получать биопродукты с высоким выходом. Получаемые биопродукты могут применяться в качестве различных видов топлива, альтернативных нефтяным, в частности как биодизель, пригодный для использования в зимних условиях.
В настоящее время наблюдается все возрастающий интерес к альтернативным смазочным материалам на основе возобновляемых источников сырья.
Известно изобретение [34] относящееся к способу переработки биомассы дерева в виде топливной щепы с получением биомасел и древесного угля. Способ включает сушку, пиролиз биомассы дерева, прокалку древесного угля, отбор биомасел из парогазов пиролиза и угля в одном модуле, отвод образующейся парогазовой смеси летучих продуктов пиролиза. Способ позволяет повысить уровень утилизации отходов древесины с получением биомасел.
Известна смазочная композиция [35], содержащая: (А) 1 триглицеридов сои, рапса, подсолнечного, хлопкового, кукурузного, пальмового, касторового масел формулы R1C(0)OCH2CHOC(0)R2CH2OC(0)R3, где R,_3 алифатические углеводородные группы С7.2з; (Б) диспергатор, снижающий температуру застывания - алкилированный полистирол или полиалкилированный акрилат; (В) антиоксидант формулы C6H4NH(R4)(R5) , где R = Н, алкил, арил, арил-алкил и при Rp арил, R5 =Н или R4 может быть C6H5R6, R6- арил, алкил, арил-алкил. Смазочная композиция состоит из 34 частей растительного масла, 2 частей алкилированного полистирола и 30 частей синтетического эфира.
Известна жидкость [36] на основе растительного рапсового масла, содержая 0,5-1% многофункциональной присадки «Валена», которая может найти применение как рабочая жидкость для гидравлических систем сельскохозяйственной техники. На машине трения типа МТУ - 01 был исследован процесс изнашивания образца при трении скольжения. Цилиндрические образцы были изготовлены из чугуна СЧ 21. В качестве контробразца применялся диск из стали 15Х с термообработкой до твердости HRC 56-63. Сочетание образцов и контробразца позволило получить пару трения чугун - сталь, соответствующую таким деталям гидрораспределителя, как корпус и золотник. Испытания проводили в течение двух часов с частотой вращения 650 мин под нагрузкой 300 Н. В ходе исследований фиксировали износ образцов, температуру смазочной среды, коэффициент трения (табл. 2.).
Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел
Для создания СМ, соответствующих современным требованиям качества необходимы эффективные присадки различного назначения. В большинстве случаев присадки как для различных видов топлив [59-63], так и для масел представляют собой не индивидуальные соединения, а композиции или пакеты присадок. Ниже представлены некоторые новейшие разработки в области получения присадок к СМ.
В работе [64] предлагается способ получения серусодержащих противозадирных и противоизносных присадок к маслам взаимодействием непредельных углеводородов с элементной серой при повышенной температуре в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве непредельных углеводородов используют 4-метил-2,4-дифенилпент-1-ен и сульфидирование осуществляют в присутствии 0,01-0,05% катализатора меламина в течение 6 ч при температуре 130-135С и мольном соотношении олефинхера, равном 1,0:5.
Полимеры формулы (3), содержащие сложноэфирные группы, предлагается применять в качестве противоусталостных присадок к смазочным материалам: где R означает водород или метил, R1 означает неразветвленный или разветвленный алкильный остаток с 1-6 атомами углерода, R2 и R3 соответственно независимо друг от друга означают водород или группу формулы -COOR , в которой R означает водород или алкильную группу с 1-6 атомами углерода [65].
Известен способ [66] получения экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-Г-(3 -тиа)циклопентана, который заключается во взаимодействии 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонана с триэтилалюминием в присутствии катализатора цирконацендихлорида в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 4 ч с последующим добавлением к реакционной массе элементарной серы (S8), взятой в эквимольном по отношению к AlEt-з количестве и перемешиванием при температуре 80С в течение 5-7 часов. Технический результат - разработан способ получения нового соединения, которое может найти применение в тонком органическом синтезе, производстве высокоэффективных противозадирных и противоизносных присадок к маслам. Известны способы [67-70] получения 1-(]Ч[,]\Г-диметиламинометил)-1,2,4-триазольной соли О-(н-бутил)-О-(3,4,5-тритиатрицикло[5.2.1.02,6]дец-8-илметил)дитиофосфорной кислоты формулы (4) и ее производных которые могут найти применение в качестве присадок к смазочным маслам, заключающийся в том, что 1-(М,Тч[-диметиламинометил)-1,2,4-триазол или его производные взаимодействуют с эквимольным количеством О-(н-бутил)-0-(3,4,5-тритиатрицикло[5.2.1.02,6]дец-8-илметил)дитиофосфорной кислоты в среде толуола или другого растворителя при температуре 80-100С в течение 2-4 ч. Технический результат - создание способа получения беззольной присадки к смазочньм маслам, работающим при высоких давлениях, в частности присадки для масел с улучшенными противозадирными свойствами.
Известны способы [71-73] получения композиций противозадирных и противоизносных присадок к маслам, работающим при высоких давлениях или в качестве присадок для смазок холодной объемной штамповки металлов на основе сульфидированных а-олефинов. Композиции присадок содержат серосодержащие присадки и смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро(60)циклопропан}карбоксилатов формулы (5) или их производных (5), где n=l(8%), n=2 (24%), n=3 (44%), n=4 (24%) в количестве 0,06-0,14 мас.%. Серосодержащие присадки выбраны из ряда сульфидированных а-олефинов фракции Cig-C26, осерненных тетрамеров пропилена (присадка ОТП), ДФ-11. Технический результат - повышение противоизносных и противозадирных свойств масел при снижении расхода присадок.
В работе [74] получены серосодержащие присадки путем взаимодействия а-олефинов с элементной серой при повышенной температуре в присутствии азотсодержащего катализатора 2-[(гидроксиметил)амино]-1-этанол в количестве 0,05-0,10 мас.% по отношению к а-олефинам фракции Сю-С12. Технический результат -повышение выхода серосодержащих присадок и упрощение технологии процесса.
В работе [75] рассмотрено получение имидов алкенилянтарной кислоты на основе индивидуальных полиэтиленполиаминов и их смесей. Имиды алкенилянтарной кислоты представляют интерес в качестве сукцинимидных присадок, обладающих диспергирующим и моющим действием. Реакцию между янтарным ангидридом и олефинами (С28+) осуществляли в присутствии инициаторов радикальных процессов при 170-175С в течение 4 ч.:
Для получения имида на основе алкенилянтарного ангидрида и полиаминов в реактор загружали полиэтиленполиамин (ПЭПА) и дозировали раствор алкенилянтарного ангидрида. Реакционную вели при 140С и при постоянном перемешивании в течение 4ч.: о о
Реакция алкенилянтарного ангидрида с индивидуальными ПЭПА - ДЭТА, ТЭТА, ТЭПА и ПЭГА проходит гладко с образованием соответствующих алкенилсукцинимидов с высокими выходами продуктов - от 97 до 99%. Серосодержащие производные пространственно-загущенных фенолов перспективны как эффективные присадки полифункционального действия к смазочным маслам, улучшающие их антиокислительные, противоизносные и противозадирные свойства. В работе [76] было проведено алкилирование фенола олигоизобутилена и олигопипериленов в неполярных растворителях в присутствии каталитических количеств Na[AlCU]. Модификацию алкилированных олигопиперилинов фенола и 2,6-дитрет.-бутил-фенола элементарной серой вели в неполярных растворителях (октан) в течение 8 ч. при температуре 130С и эквивалентном соотношении веществ: СН3 сн3 on Показано, что синтезированные серосодержащие производные фенолов имеют хорошие антиокислительные, противоизносные и противозадирные свойства и могут быть использованы в качестве эффективных присадок к смазочным маслам.
Известен способ [77] получения высокощелочной алкилфенольной присадки к смазочным маслам, заключающийся в взаимодействии при 100-200С С8-С2о - алкилфенола с элементарной серой и гидроксидом кальция (или оксидом кальция) в присутствии С2-С4 - алкиленгликоля, сульфатного стабилизатора и модифицированного борной кислоты основания Манниха, получаемого конденсацией алкилфенолов с аммиаком и формальдегидом, взятом в отношении алкилфенол : модифицированное основание Манниха, равном 1:0,01-0,3; с последующей обработкой продукта взаимодействия диоксидом углерода. В качестве сульфонатного стабилизатора используют нейтральный или среднещелочной сульфонат кальция или осерненный С8-С20 - алкилфенолят кальция.
Методы исследования оксиэтилированных олигомеров, присадок и смазочных материалов
Для изготовления технологических средств, определения их эксплуатационных свойств и биоразлагаемости применялись синтезированные эфиры без отделения от непрореагировавшего масла и образовавшихся моно- и диглицеридов и глицерина, т.к. последние представляют собой хорошие смазочные присадки и не влияют на биоразлагаемость товарных продуктов. Причем реакции оксиэтилирования проводили до определенной степени, определяемой выходом основного продукта - эфира, обеспечивающего требуемые эмульгирующие свойства и водорастворимость готового продукта. Варьируя степень оксиэтилирования и содержание эфира, можно получать самые различные продукты: от аналогов минеральных консервационных материалов и пластичных смазок до эмульгаторов пищевых продуктов и косметических средств. Описанный одностадийный метод синтеза стал основой для разработки промышленной технологии получения оксиэтилированных СОТС [115], обеспечивающей замкнутый цикл и отсутствие отходов и отличающийся высокой производительностью, малой энергоемкостью, простотой используемого оборудования и экологической безопасностью. Наиболее подходящим для создания индивидуального смазочного материала (водосмешиваемого СОТС) или применения в качестве многофункциональной присадки (смазочного агента, эмульгатора) является продукт на основе эфира Э9 с содержанием последнего 65-70% (условно названный продуктом П9). Продукт П9 обладает исключительно высокими трибологическими характеристиками, в числе которых: критическая нагрузка (Рк), характеризующая способность смазочного материала предотвращать быстрое изнашивание трущихся поверхностей; нагрузка сваривания (Рс), характеризующая предельную работоспособность смазочного материала; показатель износа (Ди), определяющийся как средняя величина диаметра пятен износа нижних шариков при испытаниях в течение 1 ч с постоянной нагрузкой, меньшей критической. В табл. 26 приведены сравнительные характеристики смазывающей способности эмульсий различных водосмешиваемых СОТС [116] и водного раствора П9.
Из данных табл. 26 видно, что 2%-ный раствор П9 превосходит по всем показателям более концентрированные эмульсии СОТС как отечественного, так и импортного производства. Эффективность смазочного средства на основе П9, в первую очередь, может быть связана с присутствием в его составе определенного количества рапсового масла, обладающего наилучшими смазывающими свойствами среди растительных масел и значительно превосходящего по смазывающим свойствам любое из минеральных масел, входящих в рецептуры СОТС, а также глицерина, моно-и диглицеридов, образующихся в процессе переэтерификации триглицеридов и, безусловно, положительно влияющих на трибологические характеристики продукта П9.
Для продукта П9 и его 3%-ного раствора в дистиллированной воде были определены кинематическая вязкость при различных температурах, поверхностное натяжение (а) при комнатной температуре и температура застывания (Т3), результаты исследований которых приведены в табл.27.
Как видно из табл. 27, продукт П9 и его водный раствор обладают хорошими реологическими свойствами и смачивающей способностью. Также установлено, что продукт П9 не вызывает коррозию меди и серого чугуна. Все это указывает на возможность его использования в качестве эффективной многофункциональной присадки и индивидуального смазочного средства.
Еще одной важной областью применения полученных эфиров может стать использование их в качестве защитных средств против налипания брызг металла при сварке. Разбрызгивание расплавленного металла во время ручной дуговой сварки и сварки в среде инертных газов приводит к ухудшению внешнего вида и эксплуатационных свойств готовой металлоконструкции. Нами были проведены испытания по обработке водными растворами продуктов на основе оксиэтилированных эфиров свариваемых металлических поверхностей с целью предотвращения налипания на последние брызг металла при различных видах сварки. Наиболее эффективными в применении для этих целей оказались 8-17%-ные водные эмульсии смеси продуктов на основе эфиров Э2, Э6 и Э13 (условно обозначенной П-2-13), взятых в определенном соотношении. Соотношение продуктов и содержание в них соответствующих эфиров были подобраны так, чтобы конечная смесь П-2-13 была способна образовывать устойчивые прямые эмульсии. Эти эмульсии наносились тонким слоем на поверхность стальных пластин (сталь Ст20) непосредственно перед нанесением на них сварного шва. Размер пластин составлял 50x50 см, общая длина сварного шва - 25-30 см. Результаты исследования поверхностей пластин, необработанной и обработанной водной 10%-ной эмульсией смеси П2-13, приведены на рис. 7 и 8.
Данные рис. 7 и 8 показывают, что эмульсия П2-13 заметно улучшает качество сварных швов. Количество налипших брызг на обработанной эмульсией поверхности пластины составило 10-15% от количества налипших брызг на необработанной эмульсией пластине. Причем, на обработанной эмульсией пластине сварной шов не имеет прерываний по своей длине. Кроме того, эмульсия П2-13 эффективно обезжиривают обрабатываемые поверхности за счет хороших моющих свойств, создает временную защиту от коррозии, что в конечном итоге минимизирует временные и денежные затраты на окончательную обработку металлических поверхностей. В настоящее время на ООО «Инструментально-механический завод «Евростар» выпускается разработанный нами продукт П2-13 под маркой «Средство технологическое KSA-202M» (ТУ 9141-002-71033606-2010), уже успевший зарекомендовать себя в качестве альтернативной замены таких известных зарубежных марок подобных средств, как Binzel-спрей, Dusofix-паста, Metallotion Protec СЕ 15L.
Растительные масла и их производные значительно превосходят нефтепродукты по экологическим свойствам и токсикологическому воздействию на организм человека. Экологическое сравнение может быть оценено по их растворимости в воде, биораспаду (биологическому разложению), химическому (ХПК) и биологическому (БПК) поглощению кислорода, соотношению ХПК/БПК (табл. 28) [111].
Разработка и исследование влияния добавок гетероциклических присадок на технологические и эксплуатационные свойства смазочных материалов
Пакет присадок ПП-1 представляет собой стабильную при хранении коричневую вязкую жидкость с кинематической вязкостью 360-380 мм2/с (50С). Пакеты присадок ПП-2 и ПП-3 представляют собой стабильные при хранении темно-коричневые вязкие маслянистые жидкости с кинематической вязкостью 600-700 мм2/с (50С). В дальнейшем ПП были использованы для изготовления СМ. Водосмешиваемое СОТС (СМ-1) было изготовлено на основе продукта П9 с добавлением 21,5% пакета присадок ПП-1 и 6,5% продукта П13 для стабилизации микроэмульсионной системы концентрата СОТС. Для применения индустриального масла И-20А в качестве масляного СОТС (СМ-2) в него вводили 5,5-6,0% пакета присадок ПП-2, для применения в качестве моторного масла (СМ-3) - 7,5-12,5% (в зависимости от группы масла) пакета присадок ПП-3 с повышенным содержанием присадки 3, для применения в качестве трансмиссионного масла (СМ-ЗМ) -8% ПП-3 с повышенным содержанием присадки 11 (не считая загущающих и антипенных компонентов).
Полученные СМ успешно прошли лабораторные и технологические испытания в научно-исследовательской лаборатории ООО «Научно-производственное предприятие «ЭКОРУСОЙЛ». Для СМ-1 и СМ-2 были проведены сравнительные исследования на динамометрическом стенде при сверлении стали и алюминия (диаметр сверла 6,9 мм, глубина сверления 235 мм). Для сравнения с СМ-1 (2%-ный раствор) применялось водосмешиваемая СОЖ Shell Adrana CG 2801 (3%-ная эмульсия), для сравнения с СМ-2 -масляная СОЖ МР-7 (производства «ПЗС смазок и СОЖ», ТУ 0258-114-00148843-2005). На стенде исследовалась зависимость крутящего момента (М) от скорости резания (N) при подаче СМ в зону обработки в виде свободно падающей струи с расходом 1 л/мин. Результаты представлены на рис. 11-13. M ч по /\к А 100 / v . 90 _ / х
Зависимости крутящего момента от скорости резания при сверлении стали 40Х и использовании: 1- СМ-1 (2%-ный водный раствор); 2 - СОЖ Shell Adrana CG 2801 (3%-ная водная эмульсия)
Зависимости крутящего момента от скорости резания при сверлении сплава АК6М2 и использовании: 1- СМ-1 (2%-ный водный раствор); 2 - СОЖ Shell Adrana CG 2801 (3%-ная водная эмульсия)
Из данных рис. 11-12 следует, что значения крутящего момента для 2%-ого раствора СОТС СМ-1 при обработке стали практически совпадает, а при обработке алюминиевого сплава ниже значений крутящего момента для 3%-ной эмульсии СОЖ Shell Adrana CG 2801 на соответствующих операциях. Это говорит о превосходстве смазочных свойств СМ-1 над импортной СОЖ. м 20 100
Зависимости крутящего момента от скорости резания при сверлении сплава АК6М2 и использовании: 1- СМ-2; 2 - СОЖ МР-7
СМ-2 имеет меньшие значения крутящего момента масляной СОЖ МР-7 (рис. 13), кривая не имеет ярко выраженных экстремумов, что свидетельствует об одинаково хороших смазочных свойствах при любых скоростях резания. С технологической точки зрения, СОТС СМ-1 может служить альтернативной заменой СОЖ Shell Adrana CG 2801, используемой в тяжелых операциях металлообработки, в т.ч. при обработке высоколегированных сталей высокой прочности, а СОТС СМ-2 с успехом заменить применяемые в промышленности масляные СОЖ. В табл. 43 и 44 приводятся физико-химические характеристики испытываемых СОТС.
Принимая во внимание данные рис. 11-12 по смазочным свойствам и оценивая сравнительные данные табл. 43-44 по физико-химическим показателям, можно с уверенностью утверждать, что предлагаемые нами СОТС полностью заменяют выпускаемые аналоги, обладая пониженной себестоимостью, а водосмешиваемое СМ-1, превосходит все известные аналоги по биоразлагаемости. В настоящее время ООО «Инструментально-механический завод «Евростар» выпускает СОТС СМ-1 под маркой «Смазочно-охлаждающая жидкость «Сэйвор» (ТУ 2483-001-71033606-2010), уже успевшие зарекомендовать себя в качестве альтернативной замены таких известных отечественных и зарубежных марок СОЖ, как Велс-1М, Укринол ЇМ, Техмол, Аквол, Автокат-40Ф, Макрокул, Ратак, Блазокут. Также проведены испытания СМ-2 в качестве замены СОЖ МР-7. Получены положительные результаты, зафиксированные актами испытаний.
ООО «Научно-производственное предприятие «ЭКОРУСОЙЛ» (г. Чебоксары) приступило к производству пробных партий дизельных моторных масел на основе пакета присадок ПП-3. Сравнительные характеристики одного из них - СМ-3 и дизельного моторного масла М10Г2К приведены в табл. 45. Проведены испытания модернизированного за счет увеличенного содержания противоизносных присадок смазочного материала СМ-ЗМ в качестве альтернативной замены трансмиссионному маслу ТАД-17и. Сравнительная характеристики СМ-ЗМ и трансмиссионного масла ТАД-17и приведены в табл. 46.
