автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Стабилизация суспензии дисульфида молибдена в индустриальных маслах с помощью поверхностно-активных веществ

Г i U VH

1 'i НОЯ 1905

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ Й.М. ГУБКИНА

На празах рукописи

ВЛАСОВА Елена Алексеевна

УДК 665.404.004.86

СТАЗИЛИЗЛЩЯ СУСПЕНЗИИ ДОСУЛЬФЩД МОЖБДЕНА ' В ИЩУСТРйАЛШИ МАСЛАХ С ПОМОЩЬЮ ПОВШЖОСТНО-АКТИВШХ ВНЦЕСТЗ

05.17.07 - Химическая технология топлива и газа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических нэуу.

Москва 1Э35

Работа выложена в Государственной Академии нефти и газа ш. И.Н.ГубкЕка.

Нзучнь'в руководители

Официальные оппоненты

Ведущая организация

т- кандидат технических наук, доцент Холодов Б.П.

- кандидат химических наук, с.н.с. Фалькович М.И.

- доктор химических.наук, профессор Мещеряхоз C.B. доктор технических, наук

Буяновский И. А. - Средневолжский ¡институт переработки нефти

Завита состоится специализисованного Со!

Sï^q^J 1995 Г. В >вета £ 103.04.01 по ;

/I

час. на заседании

по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Государственной Академии нефти и газа им. K.M.Губкина (117917 Москва, Ленинский пр., 65, ГАНГ

Автореферат разослан " с*? " — jSSS

г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат^технических наук

Е.А.Ыасдозская

Актуальность работы.

Повышение производительности станковГ прокатных станов, маши ■ н механизмов, надежность и долговечность их работа зависят от качества применяемого смазочного материала. Улучшение эксплуатацион-'ных свойств масел для промшленного оборудования еозмоянс, главным образом, за счет из: легирования присадками и их композициями. К категории легированных относятся суспензионные масла, которые благодаря содержанию порошков твердых добааок обладает высокими смазочными свойствами, работоспособностью при повкшеньлх. те«дературах (180-200°С) ж др". Однако, невысокие агрегативная устойчивость и се-'дЕментгдконнзя стабильность ограничивают широкое применение суспензионных масел. Указанная проблема потребовала изучить условия и разработать метода, обеспечивающие высокую стабильность суспензий порошков твердых добавок в индустриальных маслах.

Цель и задачи исследования,

' Исследсзать возможность стабилизации суспензий дисульфида молибдена в индустриальных маслах с помощью различных поверхностно-активных веществ. Разработать и сформулировать научно- обоснованные »принципы подбора присадок-стабилизаторов для обеспечения высокого уроЁня агрегативнсй устойчивости и сэдаментационной стабильности суспензионных масел. Создать и внедрить в производство "суспензионное масло для сушильно- ширильных текстильных машин.

Задачи,работы:

- изучение стабилкзирувдего дейстзия ПАВ различной химической структуры в суспензиях дисульфида молибдена в индустриальных маслах; разработка принципов подбора химических соединений, используемых з качестве стабилизаторов суспензий;

- изучение возможности повышения агрегативной устойчивости я седашентацйонной стабильности путем химического модифицирования поверхности частиц твердой добавки в суспензионных маслах;

- изучаете влияния присадок-стабилизаторов на триботехюгческиз сзойства смазочных композиций;

-. разработка рецептуры и технологии получения суспензионного масла для текстильного оборудования;

- эксплуатационные испытания суспензионного масла.

Научная новизна работа.

Исследовано влияние различных химических соединений, действующи по адсорбционному, электростатическому и хемосорбиконному механизму на агрэгативнуэ устойчивость и седимевтационнув стабильность суспензий дисульфида молибдена. в индустриальных маслах.

Установлено, что наиболее эффективный из стабилизаторов, действуэдих по адсорбционному механизму - сульфонат - имеет величину адсорбции; 0,25 г стабилизатора на 100 г пороги-га дисульфида молибдена. Из впервые исследованных диэфиров наилучшими стабилизирующими свойствами обладает то соединение, в котором отаоиение длин спиртового радикала и радикала кислотного остатка близко к единице. . . Из хромовых комплексов, обладаицих электростатическим действием, большее стабилизирующее действие в суспензии проявляет хромовый комплекс алкилсалшдаловой кислоты.

Впервые разработан способ регулирования стабильности суспензий MoS2 химическим модифицированием поверхности частиц твердой добавки путем нитрования суспензионного масла на стабильность системы.

Практические результаты работы.

Подобрана наиболее эффективная товарная присадка для создания суспензионного масла с MoS2 - СБ-3.

Предложен способ повышения ^стабильности суспензий HoS£ путем нитрования.

Показано, что суспензионные масла недостаточно -стабильны при хранении, поэтому целесообразно производить концентраты суспензионных масел состава - индустриальное масло + 1,5-3,02 Macc.MoS2 и разбавлять их' маслом до необходимой концентрации твердой добавки непосредственно перед употреблением.

Разработано и внедрено суспензионное масло ИШ-20у для су-шильно - ширильных текстильных машин. УтверадеЕЫ отраслевые ТУ 0253-001-00473453-54.

Апробация работа. Отдельные результаты работы докладывались на конференциях "Развитие теоретических основ тммотолсгии" (Днепропетровск, 1992 г), VIII Научно- технической конференции (Челябинск, 1893 г), "Современное состояние производства и -применение смазочных материалов" (Фергана, 1994 г.). По результатам работа вышло 5 публикаций.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, кишащих таблиц и рисунков, выводов, списка литература и приложений.

Содержание работа.

В первой главе приведен литературный обзор, посвященный проблемам стабилизации суспензий порошсоз твердых добавок з различных углеводородных "средах. Рассмотрено влияние природы дисперсной Фазы и дисперсионной среда на стабильность суспензий, а тангге различных ПАЗ, которые могут быть использована как стабилизаторы.

Бо второй главе обоснован выбор сырья и присадок-стабялизато-ров. Даны метода исследования образцов суспензионных масел.

В качестзе базовых масел выбрано индустриальное И-Т-А-460 (ГОСТ 174794-84) и остаточный компонент (СТЛ 5.16-90), для приготовления модальных композиций - бе лоз зязкое (ТУ 33.1011176-33). Б качестве твердей добавки применялся дисульфид молибдена марки ЛМ-1 (ТУ-4819133-75).

Для повышения агрегативной устойчивости и седаментацяонЕсй стабильности использовалась различные химические соединения, механизм дейстзия которых может быть различен:

- адсорбционного действия . - моодие присадки СБ-3 (ГОСТ 10534-78), С-150 (ТУ 38101685- 84) ж ряд других; ;

- специально синтезированные простые я сложные эфира. Получены этерификацией стеариновой, глугаровой, азелзшовой кислот спиртами децяловым, тетрадециловым, глицерином и др.

- электростатического действия - хромовые комплекса алкалса-лициловой кислоты и синтетических жирных кислот.

Описан способ приготовления суспензий, заключающийся в нагреве базового масла до температура 8С°С при постоянном перемешивании, дальнейшем ввода навесок порошка твердой добавки и присадки-стабилизатора, выдерживании при перемешивания в течение 30 минут.

Определение стабильности суспензий осуществлялось фотояодори-метрическим методом на фотоэлектроколориметре КОК-2. За показатель стабильности принято отношение оптических плотностей суспензий после и до воздействия силового поля центрифуги, выраженное в процентах.

Исследовано распределение частиц порошка Мо32 по высоте цилин-

дра, что моделирует поведение суспензии ври хранены и дает представление о возможности смазочного материала обеспечивать необходимый уровень триботехнических свойств. Для этого цилиндр высотой 0,5 м и диаметром 0,05 м заполнялся суспензионным маслом, через определенное время с разной высоты цилиндра отбирались пробы суспензии на доведенные до постоянного веса фильтра, осадок после отделения масла и промывки доводился до постоянного веса, после чего рассчитывалась концентрация WoS2.

Расчет скорости седиментации порошка -дисульфида молибдена, по фракциям производился по закону Стокса: • '

2 ( Рч ~ Рж ) S. г2

и ---2-5.- , где

9

u - скорость осаадения, м/с

рч, рж - плотность соответственно частиц и жидкой фазы, кг/м3 S - ускорение свободного падения, м/с2 i) - динамическая вязкость жидкой фазы, Па-с г - радаус твердой частицы, м.

По адсорбции ШВ дисульфидом молибдена оценивался механизм стабилизации его суспензий; Растворы присадки в нзооктане (в' концентрации от 0 до 2% масс.) в количестве 10 мл а навеску Мо5г загружали в герметизированные пробирки, выдергивали 240 часов при 20°С, вскрывали и определяли по калибровочной кривой с помощью, интерферометра концентрацию ШВ в растворе. Величину адсорбции вычисляли то формуле Г = V(C0 - С) / lí , где V - объем раствора, к3

С0 - концентрация раствора до адсорбции, г / 100 г. С - концентрация раствора послэ адсорбции, г / 100 г М - масса адсорбента, кг. ' -

Для изученкя возобновляемости композиций во времени, что дает, представление о возможности восстановления суспензионных масел после хранения, образцы-суспензионных масел выдерживала при комнатной температуре в течение определенного срока (10, 20, 30, 60.суток). Образовавшийся осадок дисульфида молибдена переводили во взвезенное состояние перемешиванием в течение 30 минут и затем определяли показатель стабильности суспензии.

Триботехническиэ свойства суспензионных масел оценивали на чэ-тырехшариковой машина трения в соответствии с ГОСТ 9490-75. N Третья глава посвящена определению оптимальной концентрации твердой добавки в суспензиях MoS2 в индустриальных маслах и влиянии ряда ШВ, и способов их введения в систему на агрегативнув устойчивость и седкменташоннуэ стабильность суспензионных масел.

Эксплуатационные свойства суспензионных масел находятся в прямой зависимости от агрэгативной устойчивости к седиментацяонной стабильности системы, которые в свою очередь определяются размерами , частиц и концентрацией порошка твердой добавки.Из литературных источников иззесгно, что оптимальный размер частиц ультрадасперсных порошкоз лежат в пределах 3-5 мкм.

Для определения оптимальной концентрации твердой добавки в суспензионном масле исследовались смазочные свойства изучаемых систем (рис.1). Видно, что оптимальные концентрации MoS2 ;в И-Т-А-460 я остаточном кошснен-гз - 1,5 - о,OS масс., т. е. обеспечивается уровень триботехнических свойств'суспензионных масел, при соответствующей агрегагизной устойчивости и седаентационной стабильности. Однако, из pie.2 следует, что стабильность системы при таких концентрациях, твердой добавки нэ превышает 25%, гак как велика вероятность столкновения частиц и образования из них агрегатов, которые легче и 'быстрее выпадают в осадок.

Исследование кинетики процесса осавдения частиц порошка МоБгиз масла при 20°С и 100°0 показало, что оно не мокет обеспечить высоких смазочных свойств композиции, поскольку при температуре 20°С концентрация - твердой добазки в верхней пробе масла составила лшь 0,13% масс., а при 100°С- 0,1%. Средняя скорость.осавдения порошка Mos, составляет при 20 и 100сС соответственно 3,2-Ю-7 м/с и 2,1 - Ю м/с. Эти данные плохо согласуются с рассчитанной (по закону Стокса) скорость?) седиментации порошка McS2, где не учитывается взаимодейстЕиа частиц полидисперсного порошка твердой добавки. В реальных же условиях имеет место коагуляция частиц рйзной дисперсности, приводящая к образованию более крупных частиц с большей скорость®' осаждения. При сравнении расчетных и экспериментальных скоростей осакдения частиц можно косвенно судить о степени агрегирования частиц дисульфида молибдена в суспензпоЕном масле. Так

Рис. 4 Зависимость смазочных'свойств суспензионных масел от концентрации дисульфида молибдена: а - в масле И-Т-А-460 б - в остаточном компоненте..

5

е о о

2 «

£ чз 0!. I-о

л

ч «

СЗ я я ¡с о С

8 1,9 2,1} 3,3 - , . Концентрация Мо32", % масс.

Рис. 2. Зависимость показателя стабильности суспензионных ыасгл от концентрация дисульфида молибдена:

1 - И-Т-А-460

2 - остаточный компонент

приведенные выше значения средних скоростей осаздения порошка ио5г _ соответствуют скоростям осаждения частиц размером около 7 мюа, в то время как размер частиц пороика Ыо52 марки ДМ-1 (92$) равен 5 мкм. Следовательно, з реальной системе произошло укрупнение частиц твердо! добавки до среднего размера 7 мкм.

Поскольку нефтяное масло не способно предотвратить агрегирование частиц Но32, то для повышения агрегамшной устойчивости и седа-менташонной стабильности, а, следовательно, и обеспечения высокого .урозня триботехнических сзойстз суспензионных масел в ни необходимо вводить поверхностно - активные вещества - стабилизатора суспензий. • .

Для приданий суспензиям МоБ.. в нефтяных маслах агрегатизной

устойчивости н седиментационной стабильности использовали выпускаемые промышленность» детергенты другого назначения: моициэ, моще-диспергирукше присадки, а также хромовые комплексы различных кислот. Товарные детергенты, обладая поверхностно- активным действием препятствуют оседанию продуктов окисления масел на поверхности трения. В суспензионных маслах порошок твердой добавки - это частицы иной природы, неаели продукты окисления масел и износа поверхностей трения, поэтому однозначно переносить действие мопдего аффекта детергентов в моторных маслах на индустриальные суспензионные масла было бы не правомочно.

• Чтобы оценить способность молекул мовдих присадок изменять поверхностные свойства частиц порошка MoS2, была изучена равновесная адсорбция алкилбензолсулъфэната магния на дисульфида молибдена из раствора б изооктане (0-2% масс.), подтвердившая, что имеет место, адсорбционный механизм стабилизации порошка KoS2 в Еефтяяом масле этими соединениями.

О преобладании адсорбционного механизма свидетельствует экстремальный характер кривых зависимостей показателя стабильности суспензий MoS£ в масле, от концентрации присадок. Рис.За иллюстрирует полиэкстршальную зависимость стабильности дисперсии McS2 от концентрации присадки C-15Q, вызнанную, очевидао, слоеным цостадий-ным разрушением ассоциатов в системе, созданием адсорбционных слоев на поверхности твердой частицы и'последующи образованием вторичных мицелляршх структур.

Присадка С-150, наиболее эффективная, повышает стабильность суспензии на 2Ь% при концентрации'3% масс.

Для повышения эффективности действия стабилизаторов суспензий в масле К-Т-А-460 в систему ввели*дкоктилсебащшат (ДОС),' который, как иззестно, из. ряда работ, усиливает функциональное действие некоторых поверхностно- активных присадок. Положительное влияние диоктилсебацшата на стабильность "суспензий с присадками проявилось в концентрации 1% масс. (рис. ,4в). Б композиции с присадками 1Ш-1 и С-150 ДОС ЕсвьЕзет стабильность на 10%. Причина - сильные мекмолекулярныэ взаимодействия между компонентами масла,, в первую очередь ароматическими углеводородами и смолистыми веществами,, и молекулами слокаого эфира, что облегчает доступ молекул детергента

I

Рис.3 Пяияпяе' приладок на показатель стабильности суспензии МоЙ^ (370 в масле И-Т-А-460. а - при температуре 20°С б - при температуре 100°С 1-Днепрол, 2-Ш-1, 3-Хром-2, 4-.С-15СЧ 5-СБ-Э, б-АБС Мд

- 60

з.

л «

N <4

Л 4)

50

40

€в К о к

30

го

' Концентрация ДОС, % масс.

\>1

- 30

х л •=;

к:

й ь

ей

Р) Л)

м

а

40

30

го

ю

1 г. з

Концентрации ДОС, % месс.

Рис.£ Влияние ДОС на показатель стабильности смазочных композиций (И-Т-Л-460 + 3% МоЙ^ + 3% присадки), а - при температуре 20®С II - при температуре ЮО^С

I - Днепрол, 2 - ПМ-1, 3 - СГ150, Л - Хром-2, : 5 - без присадки

к поверхности твердой частици. Это положение иллюстрируется данными, полученными с образцами, пригстовлеными на Селом вязком масле (табл.1).

ДОС в деароматизированном .масле не стабилизирует суспензию, однако добавление сложного эфира в композиции с детергентом и хрсмовтг комплексом повышает эффективность действия присадок. Из -полученных дзнеых видно, что в случае с остаточным-компонентом этот эйект усиливается.

Для ряда композиций исследовали способность присадок стабили-

•Таблица 1

Влияние присадок на стабильность суспензий, приготовленных-на " различных нефтяных маслах.- - .

Суспензия Показатель стабильности суспензии, %

в маслэ И-Т-А-460 в белом вязком

Масло + ЗЖоБг 24 14

Масло + ЗЖ1о32+- 1%Д0С . 47 15 .

Наело + ЗакЙ2+3%С-'150" 37' .17

Масло + ЗгМоБ2+ ЗЕСром-2 30 21

Масло + 32Мо32+ 13Д0С + ЗХС-150 58 25

Масло + ЗИоЗг+ ЗЩХЗ + 3%Хром-2 62 . 30 '

зирозать суспензию при повышенных температурах. Результаты этих исследований представлены на рис .Зек и .46: о увеличением температуры' стабильность композиций снижается за счет сникения вязкости дисперсионной. среды и разрушений коллоидных- мишллярянх структур в объеме масла, возможна также десорбция молекул присадки с поверхности ЫоБ„. Для Хрсм-2и Ш-1 наблюдается повышение показателя стабильности в интервале их концентраций 1,5 - 3% при температуре 100°С по сравнения с 20°С. Очевидно, при повышенных .температурах активнее происходит диссоциация молекул, на ионы, которые взаимодействуют с поверхность» частиц твердой добавки, сильнее. происходит олэсфин-

зация частиц Ио32.

Для обеспечения необходимого уровня стабильности суспензионных масел важен не только грамотный подбор присадок-стабилизаторов, но и технология их введения в систему.

Технологии приготовления масел с 1,5% масс. МоЭ2 опробовали на двух сульфонатнкх присадках: СБ-3 и опытном образце АБС М£.

Для обеспечения более полного контакта между поверхностью твердой частицы и молекулами присадки, а также преодоления шщелл яркой энергии сбязл, смесь подвергали термообработке при температуре 65°С в течение 10, 60 и 120 минут.

Стабильность масла после введения в него концентрата, подвергнутого термообработке в течение 10 мин, была наибольшей. Снижение стабильности у образцов с бошвм временем термообработка концентрата Мо5г с СБ-3 может вызываться процессом переформировани?. мкцел-лярных структур молекул присадки ббз участия твердых частиц Мо32 в их составе. Исследовали оптимальные условия введения концентрата в масло, изменяя температуру смешения с маслом.

Анализ стабильности суспензий, приготовленных тремя способами (рис.5 а и б), показал," общие закономерности в поведении СБ-3 к АБС Щ как стабилизаторов системы. Термообработка концентрата МоБг с присадкой изменила характер зависимости показателя стабильности масла от концентрации присадки: полиэкстремальный характер кривых мокет вызываться по стадийным разрушением ассоциатов и последующим образованием вторичных мицеллярнкх структур. При концентрациях. О -1% масс. СБ-3 з суспензии молекулы присадки, адсорбировавшиеся на поверхности твердых частиц в процессе термообработки, не десорбиру-ются на стадии приготовления образца, и стабильность системы возрастает. При концентрациях. 1 - 2%-масс. присадки показатель стабильности уменьшается и при концентрации 2% масс-, не превышает уровня стабильности суспензии без присадок. При термообработке концентрата система получает определенную порцию энергии, которая хотя и распределяется между ессошгатаыи ПАВ, недостаточна для преодаления мицеллярной энергии связи в случае повышенного содержания ПАВ. Следует отметить, что при концентрации СБ-3 2% масс, минимум показателя стабильности ' не зависит от способа приготовления суспензионного масла. Увеличение содержания присадки в масле до 3%

Рис. ¿¡"Зависимость показателя стабильности суспензии

■ (.остаточный компонент + 1,5% Mos,) от концентрации. — . ' '

- • присадок,СБ-3 (а),и АБС Mg,(б). •'.'*,. ^ i

I- приготовление;:суси9нзии..нри'20°с В"Точешш,^30.-мш1.; . .2- приготовлениечзусаеизии;при.нагрева от 20 до ВО С в точение 30 шт.; 3- приготовление суспензии при 80°С в течете 30 мин. ■

масс, повышает стабильность за счет того, что при дальнейшем возрастании количества никеля в система начинается формирование вторичных шцеллярных структур, которые могут захватывать в сзою структуру частицы Мо32. Вторичная структура - конгломерация ыицелл в виде - лент, жгутов, глобул и проч. - игуаэг решаядуа роль в мекмицэлдярной солюбилизации (включение частиц ыэдду объединениями мицелл) и в даспергирувдам эффекте (стабилизация в ыеаяицаллтрном пространстве болев крупных- частиц МоБг).

Для сульфоната бария при любом способе введения концентрата стабильность дисперсии выше, чем при ранее. принятой технологий в среднем, на 15%.

В случае с АБС % изменение технологии приготовления суспензионного масла не влияет на эффективность стабилизирующего действия присадки, сохраняя прежний максимум стабильности (485) при концент-' ращи присадки 2% масс. (рис. 5 6).

•. Очевидно, при введении концентрата ЫоБг и АБС % в масло -различными способами имееют место те кз процессы, что и в случае с СБ-3. Некоторые смещения экстремумов кривых в сторону меньших концентраций присадки, а также изменение абсолютных значений показате- . ля стабильности могут вызываться влиянием катиона металла. Последний может оказывать влияние на форму адсорбированной частицами МоБг оболочки, на прочность связи между молекулами присадки и поверхностью твердой частицы, а такге на массовую концентрацию присадки, при которой начинается формирование мяцелляршх структур. Некоторая размытость пиков на этих кривых обязана изменению результирующих величин процесса адсорбции молекул присадки на поверхности ЫоЗг и формирования вторичных структур.

Для всех смазочных материалов чрезвычайно важной является стабильность свойств во времена. В супекзиошых маслах важна не только фазозая устойчивость (устойчивость по отасзенив к расслоению), но и . быстрое восстановление суспензии. '

Исследование стабильности суспензий ео времени (табл. 2) показало, что она не меняется при всех способах приготовления, что очень важно при длительном хранения и транспортировке масал. Это вызвано тем, что скорость оса*аения частиц в суспензионном масле со стабилизатором значительно снижается и концентрация их по высоте

Таблица 2.

Изменение■стабильности суспензионных масал во времени.

Состав суспензии Стабильность, %

после цргтото вления через

ю дн. зо да. бо да.

Остаточный компонент+1, БШс^-М %СЗ

ранее принятый метод 28 29 27 27

способ-1* 42 41 43 41

способ 2 47 47 48 48

способ 3 35 34 34 35

Остаточный компонент+1,5%,МоЗг+1%АБС

ранее принятый метод 22 23 24 23

снбсоб 1 43 42 42 44

способ 2 45 45 44 43

способ 3 30 31 29 31

*-нумерация способов приготовления по рис. 5. слоя распределяется более равномерно, что видно на примере процесса осакдения порошка Мо32 из объема масла образца (остаточный компонент + 1,5% МоБ2 + 2% АБС Щ). Агрегирование частиц МоБг не происходит в той степени, которое имеет место в отсутствие стабилизатора, что обуславливает более низкие средние скорости седиментации порошка МоБг (1,7 И О-7 м/с при 20°С, 0,Э-10~5 м/с при 100°С).

Таким образом, введение в систему сульфонатнкх присадок позволяет успешно удеркквать частицы дисульфида молибдена в объеме масла и поддерживать стабильность суспензионного масла на хорошем уровне.

Среда большого числа химических соединений, обладающих стабилизирующими свойствами, значительную роль отводят соединениям эфирного типа, однако, в научно-технической литературе отсутствуют данные по влиянию структуры эфкров на свойства суспензионных масел, в том числе и на их стабильность. Эфиры вводили з суспензии МоБ2 в масле в концентрации 1,58-масс. (табл. 3). Как следует из таблицы 3, более эффективно стабилизирует суспензии МоБ2 в масле диэфиры по сравнению с моноэфирами и эфграми пентаэритрита и стеариновой кис-

лоты, причем проявляется влияние химического состава молекул диэфи-ров на стабильность суспензии: среда даэфиров, полученных из тетра-децилового спирта, глутаровой и азелаиновой кислот, лучший - диэфир тетрадацилового спирта и азалаиновой кислота; из дазфяров деци-лового спирта, глутаровой и азелаиновой кислот, лучший - диэфир де-цилового спирта "и глутаровой кислоты, т.е. более эффективно то соединение, в молекуле которого соблюдается соответствие длины спиртового радикала длине радикала кзслотеого остатка.

Зависимость показателя стабильности суспензии от отношения молекулярных масс спиртовых радикалов и радикалов кислотных остатков ■

Таблица 3

Стабильность суспензий дисульфида молибдена б масле ИТА-460.

Суспензия ЙГА-480 + 1,52MgS2 4 присадка Концентрация присадки, %. Стабильность, .%

1 г 3

Еез присадки 1. (OL) ( 10 ^ 74 ОООС^, - 1,5 40,0 70,0

* 74 С00С14Нг9 1,5 58,0

у COOC.qH., 3. «2L),( ,СГг1 * 3N соос,^, 1,5 72,5

- , соос. 4. (СН_)_( //0 5. С.-IL С {' 1,5 1,5 50,0 53,0

6- W''.-«, А, 7. стеарат пентаэритрита .1,5 1,5 44,0 , 46,2

.8. 1 моль пентаэритрита + + 2 моль стеариновой кислота 1.5 50,0

9. 1 моль пентазоитшта + + 3 моль стариковой кислоты 1,5 52,9

ПрсАэяезнгб табл.3.

1 2 3

10. 1 моль пенаэтатрита + + 4 моль стеариновой кислоты 1,5 31,03

11."смесь эфироз стеаткновой кислоты С,,-С„ 15 2э 12. моностеарат глицерина 1,5 v 1,5 .53,0 53,0

13. дистеарат глицерина 1,5 43,0

эфиров проиллюстрировала (рис. 6), что максимальный показатель стабильности -для данного ряда даэфиров. наблюдается при

отношении длин радзщзлоз близкому к единице. . .

Р

о о

X

л

4

5

о

аЗ Е-О

л в» v

Е-<

о) со со к о

Рис. S Зависимость показателя стабильности от ' относенйя молекулярных масс спиртового(Мс) и кислотного Ш„) радикалов.

Соединения пентазрктрита и стеариновой кислоты незначительно (до ю») улучшают стабильность суспензии, а присадки а 10 (нумерация пс табл. 3) даке ее снижает. Прг-знэ, по-видимому, в том, что зфиры пентззритрита из-за симметричности молекулы обладают меньшей полярностью, чем другие эфиры.

Мокно предполагать, что сорбция эфироз на поверхности частицы дисульфида молибдена происходит по атому кислородз группы =С=0,

обладавдей, как известно, слабым отрицательным индукционным статическим эффектом -и "сильным отрицательным динамическим эффектом смещения (электрсмерным эффектом). Бфиры пеЕтаэритрита проявляют элек-троЕсакцепторные свойства, что, очевидно, связано с. особенностями его химического строения.* Возможно подвижный электроны группы =С=0 в этом соединении оттянуты на общий положительный полис диполя, которым может являться центральный атом углерода,

'Для трах присадок было исследовано влияние их концентрации Еа стабильность 1,55 суспензий дисульфида молибдена в маслах ИТА-460 и остаточном компоненте (рис. 7).

9,5 1,0 1,5 2,0 2,5

■Концентрация присадок, % масс.

Рис.? Влияние концентрации стеаратов глицерина на показатель стабильности суспензии (остаточный кск:снент + 1,5$ .

X • г» с ТГТ* ■1 - , - д1,1 .

\

Полученные концентрационные кривые к«зют экстремальный ■ характер.' Интервал оптимальных' концентраций, для СпН35СС0С1 лежит мевду 0,7 и 1,3% масс., для МЕГ -1,2 + 1,755 масс, и для ДСГ

- 1,7 + 2,2% масс. Меньшая стабильность суспензий в области меньших концентраций обязана недостаточно прочному слов, который создается присадкой на поверхности частиц твердой добавки, в области больших концентраций мщеллообразованием самой присадки, что затрудняет ее переход в адсорбированную фазу.

Как ухе отмечалось, об эффективности присадки следует судить и по устойчивости стабильности суспензии во Бремени (табл. 4, 5).

Таблица 4

- Изменение стабильности суспензии (И-Т-А-450+1,5% Мо5г) во времени.

Образец Бремя после приготовления, да. Показатель стабильности, %

1 0 40

2 2*> 38

3 90*> 39

4 90**) 43

*) - перемешивание суспензии при 20°С в течение 30 мин.

**) - перемешивание суспензии при 80°С в течение зо' мин.

Таблица 5

Изменение стабильности суспензии (И-Т-А-460+1,5S MoS2) с присадкой O^Hjg- COO.- C^Hgg во времени.

Концентрация присадки, % масс. Показатель стабильности, % после N дней

N=0 N=90*! N=90**}

0,5 58 50 43

1.0 69 40 40

1.5 44 34 34

2,0 40 - 31 31

3,0 38 26 2S

Из таблиц 4 и-5 видно, что в то время как свойства суспензии, без присадок полностью восстанавливается при перемешивании, независимо от термического воздействия, свойства суспензии И-Т-А-450 +1,5% MoSa с присадкой С17й35С00С14Нгд с течением времени нэ восстанавливается, причем термическая обработка при перемешивании сказывается отрицательно. Устойчивость системы при оптимальной концентрации присадка 'через 90 двэй на 15% никз, чем свежеприготовленного образца, изменений такого порядка не наблюдается в суспензии без присадки. Очевидно, по силе адсорбции на поверхности твердой частицы естественные ШВы масла более превосходят даэфар.

Это явилось предпосылкой для разработки нового направления в стабилизации суспензий MoS2 - химического модифицирования пороша HoS2 путем создания прочных хедасорбциоЕных слоев для обеспечения более полной ее олеофшшзацли, чему посвящеда четвертая глава работы. .

, Влияние химического модифицирования поверхности частиц MoS2 на агрегатовну;о устойчивость и седамвнтациокуа стабильность суспензионных масел изучали путем нитрования последних.

Суспензионное масло брали с таким расчетом, чтобы в конечном •продукте на 10-15S нитрованного масла приходилось 1,5-2'Ж масс. MoS2.

Процесс нитрования суспензионных масел включал: смешение исходного (суспензионного) масдз с азотной кислотой; медленное нагревание при интенсивном пэремепааяии с последующей выдержкой реакционней "смеси при температуре 70 75°С; отстой масла от отработанной азотной кислоты и разделение компонентов (нитрование с отстоем) или медленное нагревание до 120~!25°С для разложения отработанной азотной кислоты (нитрование с разложением); нейтрализация кислого нитрованного масла ( промывка водой; обработка высокощелочной или среднещелочной присадками С-150, С-300; вшаризание воды).

Микроскопическое исследование поверхности MoS2, выделенного из нитрованных концентратов, показало, что в процессе нитрования происходит сглаживание углов и поверхности твердой добазки, причем «фракционный состав тзердых частиц изменения практически не подвергается и лежит в пределах от 1 до 7 мкм.

На основе полученных нитрозапгпс продуктов и концентратов были

приготовлены образцы суспензионных масел. '

Анализ стабильности -суспензионных масел, иллюстрируемый рис.8, показал, что их стабильность растет пропорционально росту концентрации нятрозанных продуктов.

-- «О

о о

5 50

N0 О!

О

ч 40 з>

д)

2

о 10

20

5 10 13

Концентрация нитрованных продуктов в базсЕон масле, % масс.

?у.с. В: Влияние нитрозаиных продуктов ка

стабильность масла (И-Т-А-460 -г 1,5% Мо25 -.

1 - нитрованное масло,

2 - нитрованное суспензионное касло.

Введение в масло й-Т-А-450 нитрованных концентратов суспензионных масел позволяет на 8-10% .повысить стабильность готового суспензионного масла то сравнений с маслом, стабилизированным нитрованным продуктом.

В пятой глазе приведены данные по трнботехническим свойствам

суспензионных масел с исследованными з работа присадками-стабилиза-

%

О

торами. Показано, что введение стабилизаторов на ухудшает смазочные свойства суспензионных масел при концентрации в них ЫбЗг 1,53,08 масс., а в случае с сульфонатной присадкой СБ-3 даже повышает. Подученные композиции мохн<£,рассматривать как концентраты, поскольку для смазки оборудования, для которого предназначалось масло, концентрация твердой добавки не долина превышать 0,3-0,63! масс. Использование концентратов представляется более оправданным/ так как позволяет расширить ассортимент суспензионных насел непосредственно •на каста потребления,- где он шкет разбавляться маслом до уровня содержания гзердой добавки, обеспечивавшего необходимый запас три-ботехнических сзсйств.

На.основании результатов исследований стабильности суспензионных масел и их триботехвических сзойств разработана и предложена к внедрения смазочная композиция ИПп-20у (остаточный компонент + 0,53 масс. Мо32 + 1% масс. СБ-3). Эта композиция прошла промышленные •испытания на АООТ "Трехгорная мануфактура" в отделочном производстве на сушильно-ширальной. машине "С070" фирмы ЕШех и аппрэтурно-отделочной линии (ШМ2а), где она использовалась для смазывания напрэвляадих цепей данного оборудования.

По сравнению с ранее применяемым до этого маслом й-50 ИЦл-20у имеет следующие преимущества: облегчен пуск машин; в' течение всего срока испытаний направлявшие цепей остаются покрытыми слоем масла (0,2 т); сникэны потери масла на 20«; увеличен срок работы оборудования между плановыми смазками в 3 раза.

Ка разработанное' суспензионное масло Щи-20у. для суишфно - -ширильных текстильных машин утверждены отраслевые ТУ 0253-001-0047343Э-Э4.

эгзода.

1.Проведено исследование агрегатнвной устойчивости и седимен-тациокной стабильности порошка дисульфида молибдена в индустриальных маслах и влияния на них стабилизаторов, действующа по адсорбционному и- электростатическому механизмам длях разработки суспензионного масла с высокими смззочеыми свойствами.

2. Изучено влияние концентрации порошка дисульфида молибдена на смазочные свойства ж стабильность суспензионных масел. Показано, что содержание дисульфида молибдена в индустриальных маслах для реализации высоких смазочных свойств должно быть 1,5-3,0% масс. Стабильность суспензии, в этом случае не превышает 253, из-за агрегирования частиц твердой добавки, позышащей скорость их выпадения из объема масла по сравнению с расчетной в 2 раза.. Наиболзе эффективный стабилизатор суспензионного масла, присадка СБ-3 действующий по адсорбционному механизму, уменьшает. скорость осаждения частиц Мо32 на порядок. \

■ 3. Для стабилизации дисульфида молибдена з индустриальных маслах исследованы эфяры различных спиртов и кислот. Установлено, 'что -наибольшим стабидизирунцим действием обладает диэфяр тетрадецилового спирта и гзелаиновой кислоты, в составе молекулы которого соотношение длин спиртового радикала и радикала кислотного остатка близко к единице.

4. Обращено внимание на важность неизменности показателя стабильности суспензий дисульфида молибдена в индустриальных маслах во Бремени. Показано, что товарные сульфонатные детергенты позволяют сохранять этот показатель на уроЕне свежеприготовленного образца (250л) в течение 90 суток, з то- время как эфйры, имея первоначальное значение показателя стабильности 70%, уже через 1 сутки снижают его до 25%.

5.Впервые установлена возможность регулирования стабильности суспензий химическим модифицированием поверхности дисульфида молибдена путем нитрования суспензионных масел при 70°С и дальнейшей нейтрализацией высокошелочными присадками, что приводит к измбнененшо рельефа поверхности (сглакизанию углов) частиц твердой добавки.

6. Показано, что поскольку суспензионные масла недостаточно

стабильны при хранении, то целесообразно производить концентраты суспензионных масел .состава (индустриальное масло + 1,5-3,055 масс. МоЗг) -и разбазлять их маслом до необходимой концентрации твердой добавки непосредственно перед употреблением.

7. Разработано и внедрено'' суспензионное масло ИЦп-20у, стабилизированное мощей присакой СЗ-З для сушнлъно - ширильных текстильных машин, которое проало эксплуатационные испытания на АООТ "Трехгориая мануфактура". Утверадеш отраслевые " ТУ 0253-001-00473459-94. Производство наела организовано на ЫШЗ.

Список публикаций.

1. Гусева Е.О., Симанзкенкова Е.А., Овчинникова В.В. Стабилизация дисперсий дисульфида молибдена в маслах. Тезисы докладов научно-технической конференции "Развитие теоретических осноз химмотологии", Днепропетровск, 1S92 г.

2. Холодов Б.П., Власова Е.А., Назаров A.B. Стабилизация суспензий MoS2 в индустриальных маслах. Тезисы докладов VIII Научно- технической коз^еренща 25-27 мая, Челябинск, Г993 г.

. з. Холодов Б.П.,-Власова Е.А., Назаров A.B. Стабилизация суспензионных масел с дисульфидом молибдена, Нефтепеработка и нефтехимия, » 10, 1993, С. -21-23.

- 4. Власова Е.А., Холодов Б.П., Назаров A.B. Получение стабильных дасперсий MqS2 в индустриальном масле. Тезисы докладов конференции "Современное состояние. производства и применения смазочных материалов", 4-S октября, Фергана, 1994 г.

5.Холодов Б.П., Назаров A.B., Власова Е.А, Влияние-способа приготовления суспензионных масел на их стабильность, ХТТМ, jet,

1995, с- 12-14. - . ' „

Заказ Píi £ • i^ioOm.

Типогсв^л издательства "Нгфть и га У"