Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Разработка смазочных материалов на основе оксиэтилированных биоразлагаемых олигомеров и многофункциональных гетероциклических присадок

Диссертация: Разработка смазочных материалов на основе оксиэтилированных биоразлагаемых олигомеров и многофункциональных гетероциклических присадок
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

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… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Смазочные материалы на основе возобновляемого сырья
      • 1. 1. 1. Методы и технологии изготовления биопродуктов в энергетике
      • 1. 1. 2. Смазочные материалы на основе растительных триглицеридов и других природных соединений
      • 1. 1. 3. Биоразлагаемость смазочных материалов на минеральной и синтетической основе
    • 1. 2. Ассортимент выпускаемых отечественных и импортных серо- и азотсодержащих присадок
      • 1. 2. 1. Антиокислительные зольные и беззольные присадки
      • 1. 2. 2. Моюще-диспергирующие присадки
      • 1. 2. 3. Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел
    • 1. 3. Новые разработки в синтезе присадок для смазочных материалов
  • 2. Экспериментальная часть
    • 2. 1. Характеристика исходных веществ
    • 2. 2. Методы исследования оксиэтилированных олигомеров, присадок и смазочных материалов
  • 3. Результаты и их обсуждение
    • 3. 1. Получение и изучение свойств смазочных материалов на основе биоразлагаемых олигомеров
    • 3. 2. Разработка и исследование влияния добавок гетероциклических присадок на технологические и эксплуатационные свойства смазочных материалов
      • 3. 2. 1. Имидазолины
      • 3. 2. 2. Тритионы
    • 3. 3. Пакеты гетероциклических присадок и смазочные материалы на их основе
  • Выводы

Разработка смазочных материалов на основе оксиэтилированных биоразлагаемых олигомеров и многофункциональных гетероциклических присадок (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

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 30 000 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 серои 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-З-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 полиэтиленполиаминамипоиск 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 полиэтиленполнаминов, показана возможность их применения в качестве многофункциональных присадок.

3. Разработан способ синтеза с высокими выходами 1,2-дитиол-З-тионов путем взаимодействия расплава элементной серы с метакриловой кислотой и ее эфирами с применением в качестве катализаторов Ы-замещенных триазолов и 1,3-дифенилгуанидина.

4. Показана эффективность совместного применения бис-имидазолинов и замещенных 1,2-дитиол-З-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-ЗМ, 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, клапанахмасляной СОЖ, применяемой при обработке резанием черных металлов, на операциях резьбонарезания и сверлениямоторного 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 К8А-202М» и «Смазочноохлаждающая 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 опубликовано 19 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 ХУП-Х1Х Российских молодежных научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2007;2009), IV Международной конференции — школе по химии и физикохимии олигомеров «0лигомеры-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.

выводы.

1. Разработан метод синтеза и исследованы кинетические параметры реакций получения оксиэтилированных эфиров кислот рапсового маслабиоразлагаемых олигомеров, обладающих высокими смазывающими и поверхностно-активными свойствами. Показана эффективность их применения в качестве средства от налипания брызг металла при сварке, а также основы для водосмешиваемого смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), превосходящие по эксплуатационным свойствам нефтесодержащие и синтетические аналоги.

2. Осуществлен синтез восьми новых замещенных бициклических имидазолинов — полифункциональных присадок повышающих антиокислительные, моющие, антикоррозионные и смазывающие свойства смазочных материалов (СМ) и СОЖ.

3. Каталитической реакцией элементной серы с метакриловой кислотой и ее эфирами синтезированы три новых замещенных 1,2-дитиол-З-тиона, повышающих противоизносные, противозадирные и диспергирующие свойства СМ, показана их высокая эффективность в качестве присадок многофункционального назначения.

4. На основе полученных имидазолинов и тритионов разработаны три пакета присадок, обеспечивающих высокие технологические и эксплуатационные свойства водосмешиваемых и масляных смазочно-охлаждающих жидкостей, автомобильных трансмиссионных и моторных масел.

5. По результатам работы внедрены в производство присадки, СМ и СОТС: на ООО «Инструментально-механический завод «Евростар» (г. Новочебоксарск) — «Средство технологическое К8А-202М» на основе биоразлагаемого олигомера П-2−13 (выпущено 21,5 тонны за 2011 год) и «Смазочно-охлаждающая жидкость «Сэйвор» на основе биоразлагаемого олигомера П-9 и пакета присадок ПП-1 (выпущено 28,2 тонны за 2011 год) — на ООО «Научно-производственное предприятие «ЭКОРУСОЙЛ» (г.

Чебоксары) — дизельное моторное масло М10Г2К на основе пакета присадок ПП-З (выпущено 120 тонн за 2011 год), а также проведены испытания автомобильного трансмисионного масла на основе СМ-ЗМ и масляного СОТС на основе СМ-2. Общий экономический эффект от внедрения разработанных нами продуктов составил 2,6 млн. рублей за 2011 год.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В. В. Энергетические плантации / В. В. Алексеев, М. Я. Лямин, Н. А. Рустамов. — М.: Изд. дом «Городец», 2004. — 607 с.
  2. П. П. Возобновляемая энергетика: сегодня реальность, завтра — необходимость / П. П. Безруких. — М.: Лесная страна, 2007. — 120 с.
  3. , В. Г. Биотопливо / В. Г. Дебабов. М.: Лесная страна, 2008. -85 с.
  4. Пат. № 6 979 426 США, МПК7 В 01 J 008/08- В 01 J 008/18. Biodiesel production unit / Freedman В.- заявитель и патентообладатель Уильяме Интэнэшнл Ко (США). № 2 005 147 956/04- заявл. 11.11.03- опубл. 27.12.05, Бюл. № 12 (II ч.). — 5 с.
  5. Пат. 6 897 328 США, МПК7 CI IB 3/00- CI 1С 3/00- С07С 051/43. Process for deacidifying natural fats and oils / Peter S. К.- заявитель и патентообладатель Фирма «Копи Теле» (США). № 2 007 145 696/05- заявл. 01.12.05- опубл. 24.05.07, Бюл. № 9 (I ч.). — 2 с.
  6. Пат. 2 151 788 Российская Федерация, МПК7 С 11 С 3/02, С 11 С 3/06. Рафинирование масляных композиций / Брейвик X.- заявитель и патентообладатель Норск Хюдро А. С. (Норвегия). № 2 007 145 301/04- заявл. 08.12.05- опубл. 27.08.07, Бюл. № 2 (I ч.). -4 с.
  7. Chisti Y. Biodizel from microalgae / Y. Chist. Biotechnology Advances, 2007. — 306 p.
  8. Battersby N.S. The interpretation of CEC L-33-T-82 biodegradability test data Original Research Article Chemosphere / N. S. Battersby, P. A. Fieldwick, T. Ablitt, S. A. Lee, G. R. Moys. Issue, 1994. — 800 p.
  9. И. Г. Растительные и животные жиры — сырье для приготовления товарных смазочных материалов / И. Г. Фукс. М.: Лесная страна, 1992.-39 с.
  10. А. Ю. Смазочные материалы как источник экологической опасности / А. Ю. Евдокимов. ML: ЦНИИТЭИМС, 1992. — 248с.
  11. В. В. Тенденции использования биологических смазочных материалов / В. В. Стрельцов. М.: Изд. дом «Городец», 2009. — 69 с.
  12. N. S. СЕС- L-33-T-82 Biodegradability of Two- Stroke Cycle Outboard engine Oils in Water (Formerly). Original Research Article Chemosphere / N. S. Battersby, T. Ablitt, S. A. Lee, G. R. Moys. Issue, 1995. -715 p.
  13. Fieldwick P. A. OECD 301-B Modified Sturm procedures within ASTM D-5864−00 Standard Test Method for Determining Aerobic Aquatic Biodegradation of Lubricants (originally published in 1995) / P. A. Fieldwick, G. R. Moys. -Issue, 1995.-505 p.
  14. G. Проектирование web смазочные матералы / G. Wilidege, B. Bergert // Hochleistungs — Schmeirstoffe. 2004 (http://www.addinol.de)
  15. . С. Проектирование web горюче-смазочные материалы / Б. С. Анисимов, Л. А. Коробкова // Trans-oil. 2005 (http://www.trans-oil.ru)
  16. Y. Проектирование web высокоэффективные смазочные матералы / Y. Rudolf, D. Herrman // Schmeirstoffe. 2005 (http://www.bechem.com)
  17. Г. В. Производство смазочных материалов / Г. В. Ротермель, Д. А. Десятков, М. В. Механошина. М.: Изд. дом «Городец», 2005. — 57 с.
  18. Н. А. Синтез анионных и катионных ПАВ для применения в нефтяной промышленности / Н. А. Петров. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. -154 с.
  19. Ю. В. Методы исследования качества воды водоемов. / Ю. В. Новиков, К. О. Ласточкина, 3. Н. Болдина. М.: Медицина, 1990. — 400 с.
  20. Н. Поверхностно-активные вещества на основе окиси этилена / Н. Шенфельд. М.: Химия, 1982. — 752 с.
  21. Mausner M. Biodegradation Test Methods / M. Mausner, J. J. Benedict. -J. Am Oil Cherrists Soc, 1969. 432 p.
  22. Benedict J. J. Subcommittee on Biodegradation Test Methods / J. J. Benedict, M. Mausner. J. Am Oil Cherrists Soc, 1965. — 986 p.
  23. Wolf A. Methods Biodegradations im Vasser / A. Wolf. -Bundesgesetzblatt, 1961. 546 p.
  24. И. В. Топлива и смазочные материалы / И. В. Чулков, Н. И. Чулков. М.: Политехника, 1996. — 302 с.
  25. Н. И. Топлива, масла и технические жидкости: Справочник / Н. И. Итинская, Н. А. Кузнецов. М.: Агропромиздат, 1987. — 400 с.
  26. А. В. Топливо и смазочные материалы / А. В. Кузнецов. М.: Колосс, 2004. — 235 с.
  27. А. Б. Новые зарубежные присадки к моторным маслам / А. Б. Виппер, С. Э. Крейн, Д. А. Гайснер. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1967. — 412 с.
  28. А. М. Присадки к смазочным маслам / А. М. Кулиев. М.: Химия, 1964.-562 с.
  29. Нидерланды). № 2 006 101 723/04- заявл. 13.05.04- опубл. 27.04.10, Бюл. № 19(1 ч.).-3с.
  30. И. И. Синтез противоизносной присадки к дизельным топливам на основе рапсового масла и н-бутилового эфира: афтореферат дис. на соискание ученой степени канд. хим. наук: 02.00.13/ Сидрачева Ирина Ириковна. Уфа, 2009. — 24 с.
  31. Р. Н. Синтез амидов алкилянтарной кислоты /Р. Н. Загидуллин, С. Н. Кургаева, В. А. Идрисова. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. -45 с.
  32. Р. 3. Исследование антиокислительной активности функционилизированных фенолами и серой олигомеров олефинов и диенов / Р. 3. Биглова, Р. Р. Сырлыбаева, Р. Ф. Талипов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. -35 с.
  33. А.Н. Присадка к смазочным материалам и композиция ее содержащая / А. Н. Чурзин, А. Б. Догадин // РЖХим. 2006. 02−19П.223П.
  34. Э.Г. Метиленоксиаминопроизводные 1-прорилентиогептана в качестве антимикробных присадок к смазочным маслам / Э. Г. Мамедбейли // Нефтехимия. 2009. — № 6. — С. 532−536.
  35. Т. П. Многофункциональная присадка / Т. П. Терновая // РЖХим. 2007. — 03−19П.239П.
  36. С. А. Пакет присадок к смазочным маслам / С. А. Зиненко, И. А. Гришина // РЖХим. 2007. — 01−19П.229П.
  37. Н. В. Композиция присадок к моторным маслам / Н. В. Корзун //РЖХим. 2007. — 12−19П.233П.
  38. Е. Р. Присадка к дизельным топливам / Е. Р. Магорил // РЖХим. 2006. — 13−19П.225П.
  39. Л. А. Модификация поверхностного натяжения СОЖ присадками из полифункциональных производных органических кислот / Л. А. Солоненко // Фундаментальные исследования. 2008. — № 7. С. 84−87.
  40. Е. А. Сероазотсодержащие присадки для технологических смазок / Е. А. Никитин, В. Е. Емельянов // РЖХим. 2007. 11−19П.236П.
  41. Л. А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии / Л. А. Казицина., Н. Б. Куплетская. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. — 240 с.
  42. С. С. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии / С. С. Воюцкий. М.: Химия, 1974. — 512 с.
  43. Н. Неионогенные моющие средства продукты присоединения окиси этилена / Н. Шенфельд. М.: Химия, 1965. — 488 с.
  44. С.А. Определение гидрофильно-липофильного баланса ПАВ на основе растительных масел и полиэтиленгликолей / С. А. Кузнецов, Н. И. Кольцов // Вестник Чувашского университета. 2006. — № 2. — С. 30−33.
  45. Я. И. Курс физической химии / Я. И. Герасимов. М.: Химия, 1973. — 624 с.
  46. Е. Т. Кинетика гомогенных химических реакций: учеб. пособие для хим. спец. вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. / Е. Т. Денисов. М.: Высш. шк., 1988. — 391 с.
  47. О. С. Общая химия. Направление и скорость химических процессов. Строение вещества: учебное пособие / О. С. Зайцев. М.: Высш. шк., 1983. — 248 с.
  48. С. Количественный органический анализ по функциональным группам / С. Сиггиа., Хана Дж. М.: Химия, 1983. — 256 с.
  49. С.А. Идентификация продуктов реакции переэтерификации триглицеридов полиэтиленгликолями методом молекулярной рефракции / С. А. Кузнецов, Н. И. Кольцов // Бутлеровские сообщения. 2006. — № 5. — С.65−66.
  50. Г. В. Лабораторный практикум по химии и технологии основного органического и нефтехимического синтеза / Г. В. Одабашян. М.: Химия, 1982.-240 с.
  51. Баженова JL Н. Количественный элементарный анализ органических соединений / Jl. Н. Баженова. Екатеринбург: Изд-во БКИ, 2008. — 353 с.
  52. К. И. Аналитическая хроматография / К. И. Сакодынский, В. В. Бражников, С. А. Волков. М.: Химия, 1993. — 464 с.
  53. Пат. 2 319 696 Российская Федерация, МПК7 С 07 D 233/22. Цис -2,4,5-триарил-имидазолины / Хейли Г. Д.- заявитель и патентообладатель Ф. Хоффман-Ля Рош АГ (Китай). № 2 006 100 730/04- заявл. 08.06.04- опубл. 20.03.08, Бюл. № 11 (III ч.). — 5 с.
  54. Пат. 2 408 593 Российская Федерация, МПК7 С 07 D 403/06. Новые цис-имидазолины / Хейли Г. Д.- заявитель и патентообладатель Ф. Хоффман-Ля Рош АГ (Китай). № 2 007 101 275/04- заявл. 08.06.05- опубл. 10.01.11, Бюл. № 24 (I ч.). — 3 с.
  55. Пат. 2 230 083 Российская Федерация, МПК7 С 08 L 95/00. Адгезионная присадка и способ ее получения / Аванесова X. М.- заявитель и патентообладатель Аванесова Ханна Мееровна. № 2 002 132 585/04- заявл. 05.12.02- опубл. 10.06.04, Бюл. № 19 (III ч.). — 5 с.
  56. О. В. Способы переэтерификации жиросодержащего сырья методом алкоголиза / О. В. Черваков, Т. Г. Филиппинская // Вопросы химии и химической технологии. 2009. — № 4. — С. 72−79.
  57. Г. Растительное сырье для получения ГСМ и энергетическая безопасность Республики Молдова / Г. Дука, А. Крачун // Probleme Energetici Regionale. 2007. — № 1. — С. 11−20.
  58. О. Л. Исследование свойств технических материалов, синтезированных с экологически чистого сырья рапсового масла / О. Л. Савьяк, Б. Л. Литвин // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2010. — № 3. — С. 49−51.
  59. Е. В. Физико-химические и каталитические свойства титаносиликатов / Е. В. Капустина, Р. А. Козловский // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2004. — № 14. — С. 21−26.
  60. ИЗ. Reaction of alcohols with a-oxides in the presence of layered double catalysts / M. V. Zvereva, M. G. Makarov, А. E. Kapustin // React. Kinet. Catal. Letters. 1998. — № 2. — P. 349−354.
  61. Г. M. Химическая кинетика и катализ / Г. М. Панченков., В. П. Лебедев. М.: Изд-во МГУ, 1961.- 529 с.
  62. С.А. Биоразлагаемые смазочные материалы на основе оксиэтилированных глицеридов / С. А. Кузнецов, А. В. Литвинов, Н. И. Кольцов // Химическая технология. 2011. — № 9. — С. 568−573.
  63. С. Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / С. Г. Энтелис., Э. М. Берлинер. -М.: Машиностроение, 1995. 496 с.
  64. М. Г. Реакции серы с органическими соединениями. Под ред. М. Г. Воронкова / М. Г. Воронков, А. С. Вязанкин, Э. Н. Дерягина. -Новосибирск: Изд-во «Наука», 1979. 358 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!