Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій
Продемонстрована можливість застосування ПАР рослинного походження в якості компонентів загусника уреатних мастил. Переамідуванням триацилгліцеридів ріпакової олії етилендіаміном в присутності каталізатору – трет-бутилату калію, синтезовано моноаміноаміди жирних кислот лінійної структури. Взаємодією...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/40 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1872008991860588544 |
|---|---|
| author | Papeikin, O.O. Bodachivska, L.Yu. Safronov, O.I. Venger, I.O. Venger, I.O. |
| author_facet | Papeikin, O.O. Bodachivska, L.Yu. Safronov, O.I. Venger, I.O. Venger, I.O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "O.O. Papeikin",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "L.Yu. Bodachivska",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "O.I. Safronov",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "I.O. Venger",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "I.O. Venger",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
}
] |
| author_sort | Papeikin, O.O. |
| baseUrl_str | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2021-12-10T12:30:12Z |
| description | Продемонстрована можливість застосування ПАР рослинного походження в якості компонентів загусника уреатних мастил. Переамідуванням триацилгліцеридів ріпакової олії етилендіаміном в присутності каталізатору – трет-бутилату калію, синтезовано моноаміноаміди жирних кислот лінійної структури. Взаємодією поліізоціанату з моноаміноамідами жирних кислот у мольному співвідношенні 1:2,5 у середовищі нафтової оливи, синтезовані уреатні тиксотропні системи, які характеризуються високим рівнем механічної та колоїдної стабільності. Їхній склад, хімічна будова встановлені комплексом спектрометричних методів аналізу. Методом дериватографічного аналізу встановлена верхня температурна межа застосування синтезованого уреатного мастила в діапазоні 150-200 ºС. Встановлено, що поєднання олеохімічних продуктів – полісечовинної дисперсної фази з пакетом трибологічно ефективного Етерол-10S та поліфункціонального додатку Фосфолідін – дозволяє отримати уреатні мастила з високою термічною стійкістю, ЕР властивостями, поліпшеними захисними і антиокиснювальними характеристиками. Застосування екологічно безпечних олеохімічних продуктів у складі загусника і додатків мастила покращує біорозщеплюваність розробленої мастильної композиції. Все це дозволяє рекомендувати розроблене уреатне мастило для використання в умовах підвищених токсиколого-екологічних вимог, навантажень і температур. |
| doi_str_mv | 10.15407/kataliz2020.29.084 |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:00Z |
| format | Article |
| fulltext |
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
84
УДК 665.765-404.9.033 2020
https://doi.org/10.15407/kataliz2020.29.084
Одержання уреатних мастил з використанням
продуктів трансформації олій
О.О. Папейкін, Л.Ю. Бодачівська, О.І. Сафронов, І.О. Венгер
Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України,
Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1; тел.: +38-(044)-292-73-37,
E-mail: papeikin@hotmail.com
Продемонстрована можливість застосування ПАР рослинного походження в якості
компонентів загусника уреатних мастил. Переамідуванням триацилгліцеридів ріпа-
кової олії етилендіаміном в присутності каталізатору – трет-бутилату калію, синте-
зовано моноаміноаміди жирних кислот лінійної структури. Взаємодією поліізоціа-
нату з моноаміноамідами жирних кислот у мольному співвідношенні 1:2,5 у сере-
довищі нафтової оливи, синтезовані уреатні тиксотропні системи, які характеризу-
ються високим рівнем механічної та колоїдної стабільності. Їхній склад, хімічна бу-
дова встановлені комплексом спектрометричних методів аналізу. Методом дерива-
тографічного аналізу встановлена верхня температурна межа застосування синтезо-
ваного уреатного мастила в діапазоні 150-200 ºС. Встановлено, що поєднання олео-
хімічних продуктів – полісечовинної дисперсної фази з пакетом трибологічно ефек-
тивного Етерол-10S та поліфункціонального додатку Фосфолідін – дозволяє отри-
мати уреатні мастила з високою термічною стійкістю, ЕР властивостями, поліпше-
ними захисними і антиокиснювальними характеристиками. Застосування екологіч-
но безпечних олеохімічних продуктів у складі загусника і додатків мастила покра-
щує біорозщеплюваність розробленої мастильної композиції. Все це дозволяє ре-
комендувати розроблене уреатне мастило для використання в умовах підвищених
токсиколого-екологічних вимог, навантажень і температур.
Ключові слова: уреатне мастило, моноаміноаміди жирних кислот, ріпакова олія, пакет олеоприсадок, три-
бологічні характеристики, біорозщеплюваність
Вступ
Не дивлячись на видатні досягнення в галузі маши-
нобудування, до цього часу близько 30 % виробленої
енергії витрачається на подолання тертя. З них понад
4,5 % енергії можна заощадити використанням якісних
мастильних матеріалів, серед яких важливе місце на-
лежить пластичним мастилам. Ефективні мастила до-
зволяють зменшити зношування поверхонь тертя,
спростити конструкцію та металоємність машин і ме-
ханізмів, і в такий спосіб подовжити термін їх викори-
стання, помітно скоротити простої і експлуатаційні
витрати на обслуговування техніки.
В свою чергу, розвиток сучасної техніки висуває
перед розробниками мастил щоразу жорсткіші вимоги
до їх показників якості. Мастила повинні витримувати
високі перегрівання, утримуватися на поверхнях при
значних швидкостях, не витікати з підшипників, воло-
діти високою водостійкістю, захищати металеві деталі
від корозії тощо. В той же час, сучасні мастила мають
закладатися на увесь термін роботи механізму без за-
міни та поповнення. Таким чином, застосування висо-
коякісних мастил призводить у кінцевому рахунку до
економії сировини, необхідної для їх виготовлення, в
першу чергу, базових олив та додатків. Через те, що
подовжується термін їх служби, потреба в мастилах
знижується. Разом з тим, зменшення потрапляння
складових мастила до навколишнього середовища та
споживання меншої кількості сировини є ефективним
методом захисту довкілля та збереження природних
ресурсів.
В останній час найбільш затребувані мастила пра-
цездатні в широкому температурному робочому діапа-
зоні та необхідним рівнем трибологічних і реологічних
характеристик, стійкі за високих температур та в при-
сутності вологи. Вищенаведеним вимогам у повній
мірі відповідають мастила на сечовинних або уреатних
загусниках [1].
Перша пропозиція використання в якості загусника
мастил полісечовини опублікована в 1954 році [2].
Причиною пошуку і розробки нового виду мастильно-
го матеріалу обумовлено відсутністю у ті часи хімічно-
і термічностійких загусників для силіконових олив.
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
85
Полісечовинні або уреатні мастила (УМ) виявилися
некорозійними, високоплавкими, хімічно- і термоста-
більними, з достатніми реологічними властивостями. З
того часу і по сьогодення спостерігається невпинна
зацікавленість до цього типу пластичних тиксотропних
колоїдних систем.
Зараз загусником УМ, як правило, слугують висо-
комолекулярні продукти взаємодії ізоціанатів з аміна-
ми, що містять у своєму складі 2 або 4 сечовинні групи
–NH–CO–NH–. Вони характеризуються термічною і
хімічною стійкістю, а також загущувальною здатністю
до нафтових та синтетичних дисперсійних середовищ.
На основі ди- або тетрасечовини можна одержати мас-
тила, придатні до експлуатації в екстремальних умовах
за високих температур та навантажень. УМ не втрача-
ють своїх властивостей у контакті з водою, нафтопро-
дуктами, агресивними та миючими речовинами. Тобто
там, де у більшості випадків традиційні багатоцільові
мастила малоефективні чи взагалі непридатні. З іншого
боку, УМ ненабагато дорожчі відповідних мастил,
одержаних на одних й тих самих дисперсійних середо-
вищах. Саме цим пояснюється достатньо висока частка
УМ в загальному балансі використання мастил у про-
мислово розвинутих країнах світу. Станом на 2017 р.
частка УМ в загальному обсязі світового виробництва
мастил становила 5,93% і складала приблизно 70 тис. т
[3]. І, якщо в Північній Америці частка цих мастил
становить 6,88%, в Європі – 5,86%, в Китаї – 4,3%, то в
Японії – 29,17%. Японія – єдина країна, де цим масти-
лам приділяється належна увага, та вони знайшли ши-
роке застосування в промисловості. Важливо відміти-
ти, що спостерігається постійно зростаючий обсяг
виробництва УМ на фоні зниження загального світово-
го тоннажу мастил.
В Україні перші зразки УМ розроблені ще у 80-х
роках ХХ століття [4], але широкого розповсюдження
не набули, що пояснюється недостатньою обізнаністю
потенційних споживачів з можливостями цього уніка-
льного виду мастильних матеріалів.
Для виготовлення УМ використовують аміни різ-
ної природи з вмістом у вуглеводневому ланцюгу до
20 атомів карбону та 2,4-толуілендіізоціанат (ТДІ) або
4,4'-дифенілметандіізоціанат (МДІ). В Україні ці про-
дукти не виробляються, але імпортуються для одер-
жання широкого спектру хімічної продукції. Водно-
час, вітчизняна промисловість є потужним виробни-
ком олій та тваринних жирів – перспективної сиро-
винної бази для синтезу органічних олеохімічних ре-
човин різноманітного призначення замість імпортова-
них нафтохімічних. В ІБОНХ ім. В.П. Кухаря НАН
України розроблені технології комплексного викорис-
тання і переробки олій на біосинтетичні поверхнево-
активні речовини (ПАР) – гідроксокислоти, аміноамі-
ди, імідазоліни, сульфани вищих жирних кислот тощо,
які можуть використовуватися як поліфунціональні
додатки [5, 6].
Таким чином, мета нашої роботи – олеохімічний
синтез ПАР, що містять первинну аміногрупу, вигото-
влення на їх основі сечовинної дисперсної фази УМ та
дослідження властивостей одержаних тиксотропних
систем.
Експериментальна частина
Синтез аміноаміду проводили за методикою амі-
дування олій діамінами [7]. Використано ріпакову олію
та етилендіамін (ЕДА). Як каталізатор використано
трет-бутилат калію (ТБК). Реакцію проводили за моль-
ного співвідношення олія:діамін:ТБК рівного 1:3,1:0,01.
Амідування проводили за наступною методикою. В
реактор завантажували розрахункову кількість олії та
діаміну. Піднімали температуру до 60 ºС та додавали
каталізатор. Момент додавання каталізатору вважали
початком реакції. Після додавання каталізатору реак-
ційну суміш перемішували та витримували за цієї тем-
ператури впродовж 6 годин.
Для виділення з дисперсії цільового продукту спо-
чатку під вакуумом відганяли надлишковий діамін.
Потім утворену реакційну суміш відмивали від каталі-
затора та гліцерину, який утворився, трет-бутиловим
спиртом. Продукт доосушували до постійної маси і
отримували моноаміноаміди жирних кислот (МАЖК).
Перебіг реакції контролювали за зміною концентрації
діаміну потенціометричним титруванням соляною
кислотою в 2-пропанолі в присутності бромфенілового
синього індикатора. Встановлено, що зменшення амін-
ного числа вказує на перебіг основної реакції з утво-
ренням МАЖК.
Для одержання сечовинного загусника УМ викори-
стано так званий «сирий» МДІ (crude MDI) або поліізо-
ціанат (ПІЦ). Це в’язка рідина коричневого кольору з
характерним запахом. В табл.1 наведені деякі фізико-
хімічні характеристики ПІЦ.
Усі зразки УМ виготовлені на базовій нафтовій
оливі, що містить 72,0 % мас. парафіно-нафтенових
вуглеводнів, 21,6 % легкої і 4,7 % середньої ароматики,
а також 1,7 % смол та з в’язкістю за 100 ºC 21,4 мм2/с,
за наступною технологією. Готували окремі розчини
ПІЦ та МАЖК у мольному співвідношенні 1:2,5 в
нафтовій оливі, з концентрацією дисперсної фази 18 %
мас. Нагрівали їх до 70 ºС та змішували в реакторі,
обладнаним обігрівом і перемішуючим пристроєм.
Суспензію, що утворилась, нагрівали до 150 ºС і ви-
тримували 30 хв. Зразок охолоджували до 20 ºС і гомо-
генізували на лабораторній трьохвалковій перетироч-
ній машині [8].
Таблиця 1. Властивості ПІЦ
Назва показника Значення показника
Вміст NCO, % 32
В’язкість за 25 ºС, МПа·с 200
Густина за 25 ºС, кг/м3 1,22
Кислотність (as HCL), % <0,05
Температура спалаху, ºС >170
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
86
Будову синтезованих речовин аналізували за
допомогою ІЧ-спектрометрії. ІЧ-спектри запису-
вали у тонкій плівці на ІЧ-спектрометрі з перетво-
ренням Фур'є Vertex 70 фірми Bruker (США). Тер-
мічні властивості УМ досліджували в статичній
атмосфері повітря за допомогою дериватографа Q-
1500D (Угорщина) з комп’ютерною реєстрацією
даних. Параметри реєстрації термограми: наважка –
106,8 мг; нагрівання від 20 до 1000 °С, швидкість
нагрівання 10 °С/хв.
Показники температури крапання та колоїдної
стабільності УМ визначали за ISO 2176 та ГОСТ
7142. Механічну стабільність (МС) УМ оцінювали
за зміною показника пенетрації після тривалого пе-
ремішування (Р2 - Р1=∆Р). Згідно з ASTM D 217
мастила руйнуються у стандартній мішалці від пене-
трометра. Р1 визначають після 60, а Р2 - після 100 000
подвійних ходів. Зміна стану консистенції мастила в
ході тривалого перемішування характеризує схиль-
ність або стійкість мастила до тиксотропного руйну-
вання. Стабільність зразків мастил до окиснення
оцінювали за зміною кислотного числа після трива-
лої термічної обробки згідно з ГОСТ 5734, а їхні
трибологічні характеристики - навантаження крити-
чне (Рк) та навантаження зварювання (Рз) визначали
на чотирикульковій машині тертя за ГОСТ 9490.
Результати досліджень та їх обговорення
Узагальнену схему реакції амідування триацилглі-
церидів олій діамінами з одержанням МАЖК можна
представити наступним чином:
За фізичним станом МАЖК – парафіно- або масти-
лоподібні речовини коричневого кольору, добре роз-
чинні в етиловому і ізопропиловому спиртах, частково
– у воді, гасі і п-ксилолі, не розчиняються в гексані та
ізооктані.
ІЧ-спектри ріпакової олії та синтезованого моно-
аміноаміду її кислот наведено на рисунку 1. Під час
реакції амідування ріпакової олії відбувається замі-
щення карбонільної групи естеру карбонільною гру-
пою аміду. Так, в ІЧ-спектрах основного продукту
інтенсивна смуга поглинання за 1740 та 1160 см-1,
властива валентним коливанням С=О-груп гліцери-
дів, зникає.
Рис. 1. ІЧ-спектри ріпакової олії (1) та моноаміноаміду її
кислот (2)
В той же час реєструються нові смуги валентних коли-
вань С=О-груп амідів за 1640 см-1, NH групи за
3295 см-1, та деформаційних коливань N–H зв’язків за
1550 cм–1, що вказує на утворення основного продукту.
Відсутність в ІЧ-спектрах смуги поглинання С=N
зв’язку при 1605 см-1, притаманної імідазолінам, вказує
на утворення виключно лінійного МАЖК.
ПІЦ, використаний нами для синтезу сечовинного
загусника, являє собою суміш різних продуктів і міс-
тить в середньому 55 % МДІ (переважно 2,4'-и 4,4'-
ізомери), 25 % триізоціанатів та 20 % поліізоціанатів.
Розміщення ізоціанатних груп в молекулі МДІ
впливає на реакційну здатність ізоціанату. В 4,4'- і в
2,2'-МДІ дві ізоціанатні групи еквівалентні, однак в
2,4'-МДІ вони володіють різною реакційною здатніс-
тю. Група в положенні 4 приблизно в 4 рази більш
реакційноздатна, ніж група в положенні 2.
Перебіг процесу взаємодії ПІЦ з МАЖК проходить
за схемою:
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
87
У порівнянні з класичною дисечовиною у даному ви-
падку в молекулі загусника збільшується кількість
сечовинних груп, що на думку деяких дослідників [9],
позитивно впливає на змащувальні властивості УМ і
експлуатаційні характеристики системи в цілому.
На рис.2 представлені ІЧ-спектри УМ та його окре-
мих компонентів. Ізоціанатні групи N=C=O ПІЦ відпо-
відають асиметричним валентним коливанням в облас-
ті 2280-2230 см-1. Як зазначалося вище, для МАЖК
характерні валентні коливання NH групи за 3295 см-1
,
С=О-груп амідів за 1640 см-1 та деформаційних коли-
вань N–H зв’язків за 1550 cм–1. На спектрі УМ ця смуга
відсутня зовсім, що свідчить про взаємодію ізоціанату
з МАЖК та утворення сечовинного загусника за наве-
деною вище схемою.
Відомо, що усі мастила чутливі до високої темпера-
тури, що провокує топлення загусника, розрідження
мастила з втратою межі міцності або, навпаки, термоз-
міцнення, а також термоокиснювальну деструкцію
молекул дисперсійного середовища. Очевидно, що
високотемпературні мастила повинні характеризувати-
ся високим рівнем термічної стійкості.
Основними показниками термічних властивостей
мастил з точки зору стабільності дисперсної фази є
температура крапання, а також максимальна робоча
температура. Температура крапання – це температура,
за якої мастило із пластичного твердого переходить у
рідкий стан. За температурою крапання мастил можна
судити про природу загусника, на основі якого вигото-
влене мастило, а поза тим, ґрунтуючись на цій інфор-
мації, прогнозувати можливі області застосування, за
умови, що відома природа дисперсійного середовища
мастила. Як випливає з результатів досліджень
(табл.2), температура крапання синтезованого мастила
перевищує 230 ºС, що вказує на належність даної тик-
сотропної системи до високотемпературної.
Для визначення верхньої температурної межі засто-
сування УМ адаптовано метод дериватографічного
аналізу, що базується на одночасному вимірюванні
маси та ентальпії матеріалу під час його нагрівання.
Рис. 2. ІЧ-спектри УМ (3) та його складових ПІЦ (1), МАЖК (2)
Дериватографія є комбінацією двох найбільш роз-
повсюджених термографічних методів: диференціаль-
ного термічного аналізу (ДТА) та термогравіметрично-
го аналізу (ТГА) [10], і дозволяє визначити температу-
ри, за яких відбуваються фізико-хімічні перетворення в
загуснику. Під час дериватографічного аналізу зразка
мастила одночасно записують криві: ДТА, термограві-
метрії (ТГ) та диференціальної термогравіметрії (ДТГ).
На кривих ТГ синтезованого мастила початкова го-
ризонтальна ділянка до 200 оС свідчить про його висо-
ку стійкість до термоперетворень (рис.3). Лише за до-
сягнення 300 ºС спостерігається вертикальний уступ на
кривій, що вказує на інтенсивний хімічний розпад дис-
персійного середовища мастила. На кривих ДТА спо-
стерігається два екзотермічні ефекти в температурному
інтервалі 350-550 ºС, які характеризують інтенсивну
термоокиснювальну деструкцію дисперсійного сере-
довища та сечовинного загусника.
Отримані результати за даною методикою дають
можливість визначити верхню температурну межу
застосування УМ, виготовлених на базовій нафтовій
оливі, в інтервалі 150-200 ºС. Зі зміною дисперсійного
середовища верхня температурна межа може зміщува-
тися в ту чи іншу сторону.
Рис.3. Дериватограма УМ: 1 – ДТА, 2 – ДТГ, 3 – ТГ
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
88
Таблиця 2. Властивості синтезованого УМ
Найменування показника,
одиниця виміру
Метод випробову-
вання
Значення показника
Пенетрація за 25 оС, мм·10-1, з перемішуванням:
- 60 подвійних тактів
- 100000 подвійних тактів
- ΔР
ASTM D 217
270
302
32
Температура крапання, оС ISO 2176 245
Колоїдна стабільність, % ГОСТ 7142 4,0
Приріст кислотного числа (120 оС, 6 год,), мг КОН/г ГОСТ 5734 0,29
Трибологічні характеристики на ЧКМ, Н
- Рк
- Рз
ГОСТ 9490
657
1568
Крива ТГ на рис.3 свідчить про 100 %-ву втрату ма-
си мастилом при нагріванні до 600 ºС. Золи, на відміну
від мильних мастил, УМ не утворює. Це вигідно виріз-
няє його при експлуатації в умовах високих темпера-
тур, оскільки на поверхнях тертя виключається утво-
рення нагару та відкладення шламів, а значить збільшу-
ється термін їх експлуатації.
В табл. 2 наведено дані про механічну стабільність
синтезованої тиксотропної системи. Треба відмітити,
що МС – один з найважливіших параметрів оцінки
експлуатаційних властивостей антифрикційних мас-
тил. Стійке до механічного руйнування мастило сут-
тєво не змінює структуру, не розріджується і не виті-
кає з вузла тертя – чим подовжує термін його експлуа-
тації. Різниця Р2 - Р1=∆Р оцінює МС мастил наступним
чином: при ∆Р<30 – МС відмінна; при ∆Р=30-60 –
добра; при ∆Р=61-100 – задовільна; при ∆Р>100 – не-
задовільна [11]. Можна констатувати, що МС одержа-
ного нами УМ є доволі високою.
Само по собі наявність полісечовини у якості загус-
ника не є однозначною гарантією високої працездатно-
сті мастил. Їхні властивості виявляються тільки в зба-
лансованих композиціях оптимального складу з пра-
вильно підібраними базовими оливами, додатками та
наповнювачами.
Мастила, які здатні працювати за високих наванта-
жень, повинні мати значення навантаження зварюван-
ня визначене на чотирьохкульковій машині тертя не
менше ніж 2450 Н та позначаються як ЕР (extreme
pressure). Для надання мастильній композиції ЕР влас-
тивостей та покращення захисних характеристик до
складу розробленого нами мастила із загусником на
основі продукту взаємодії ПІЦ з МАЖК введено роз-
роблені функціональні ПАР-додатки на основі продук-
тів трансформації жирних кислот олій та фосфоліпіду
– побічного продукту від очищення олій:
- «Присадка Етерол–S» (ТУ У 20.5-03563790-
015:2016) - сульфурований етиловий естер вищих жир-
них кислот ріпакової олії з масовою часткою сульфуру
10% мас., протизадирний і протизношувальний дода-
ток;
- «Присадка Фосфолідін» (ТУ У 24.6-03563790-
104:2011) - продукт конденсації фосфатидного концен-
трату з N,N'-біс(2-гідроксиетил)-етилендіаміном, під-
вищує захисні, протизношувальні й антиокислювальні
властивості мастил.
В табл. 3 наведено результати порівняльних дослі-
джень властивостей синтезованого УМ та товарного
мастила Маспол (ТУ У 00149943.489-97) виробництва
ВАТ «Азмол», що призначене для застосування у вуз-
лах тертя технологічного обладнання в діапазоні тем-
ператур від -20 до +150 °С. До складу мастила Маспол
входить нафтова базова олива, сечовинний загусник,
пакет багатофункціональних додатків у складі протиз-
ношувальної присадки та інгібітора окиснення.
Як свідчать дані табл. 3, застосування у якості ком-
понента загусника продукту взаємодії ПІЦ з МАЖК
ріпакової олії та ЕДА разом з ПАР-додатками – Есте-
рол–10S і Фосфолідін, дозволило одержати мастильну
композицію з високими термічними, антиокиснюваль-
ними, об’ємно-механічними та екологічними характе-
ристиками.
Завдяки інгібуючій дії загусника та присадки Фос-
фолідін, УМ виявилося стійким до дії кисню. За при-
ростом кислотного числа за високих температур воно
переважає антиокиснювальні властивості мастила
Маспол, що містить у своєму складі інгібітор окиснен-
ня. Крім того, застосування присадки Фосфолідін до-
зволило покращити протизношувальні властивості УМ
у порівнянні з мастилом Маспол за показником Рк на
цілу ступінь навантажувального ряду. Водночас, уве-
дення до складу УМ сульфанів Етерол-10S рослинного
походження дозволило підвищити протизадирні влас-
тивості (Рз) майже на 1000 Н за одночасного забезпе-
чення антикорозійного захисту і позбавлення неприє-
много запаху, притаманного більшості сульфурвміс-
них додатків, та надати йому ЕР властивостей.
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
89
Таблиця 3. Порівняльні властивості розробленого УМ та товарного мастила Маспол
Найменування показника,
одиниця виміру
Метод випробову-
вання
Значення показників для мастил
Маспол УМ
Пенетрація за 25 оС, мм·10-1,
з перемішуванням
- 60 подвійних тактів
- 100000 подвійних. тактів
- ΔР
ASTM D 217
270
342
72
272
310
38
Температура крапання, оС ISO 2176 228 245
Колоїдна стабільність, % ГОСТ 7142 10,0 4,5
Приріст кислотного числа (120 оС, 6 год,),
мг КОН/г
ГОСТ 5734 0,22 0,14
Трибологічні характеристики на ЧКМ, Н
- Рк
- Рз
ГОСТ 9490
921
1568
980
2450
Біорозщеплюваність, % CECL33-A-93 29,8 36,7
За результатами досліджень механічної стабільнос-
ті УМ за зміною показника пенетрації після тривалого
механічного руйнування, застосування у складі загус-
ника продукту взаємодії ПІЦ з МАЖК призводить до
покращення механічної стабільності – ΔР розроблено-
го мастила у порівнянні з мастилом Маспол виявилася
значно меншою. Це дозволяє прогнозувати тривалу
стабільність нового мастила у вузлах тертя без
розм’якшення та витікання.
Нарешті, за екологічними характеристиками, ви-
значеними за ДСТУ 4247:2003 «Нафтопродукти. Ме-
тод визначення біорозщеплюваності (CECL 33-A-93,
NEQ)», розроблене мастило також переважає товар-
ний аналог – показник біорозщеплюваності підвищу-
ється на 7 %.
Узагальнюючи отримані результати порівняльних
досліджень, можна констатувати, що УМ з додатками
на основі олеохімічних продуктів може застосовувати-
ся як високотемпературне антифрикційне мастило в
умовах високих навантажень та у широкому темпера-
турному діапазоні.
Висновки
1. Амідуванням триацилгліцеридів ріпакової олії
етилендіаміном синтезовано моноаміноаміди лінійної
структури. Спектральними методами аналізу доведено
їх склад і хімічну будову. Доведена відсутність у складі
продуктів реакції імідазолінів.
2. Показана можливість застосування моноаміноамі-
дів рослинного походження для синтезу сечовинного
загусника. Одержані уреатні мастила характеризують-
ся високим рівнем механічної та колоїдної стабільнос-
ті. Їхня верхня температурна межа застосування, вста-
новлена методом дериватографічного аналізу, сягає
150-200 ºС.
3. Встановлено, що введення до складу уреатного
мастила ефективного поліфункціонального пакету
ПАР-додатків, покращує змащувальні та антиокисню-
вальні характеристики пластичного мастила.
4. Доведено, що завдяки застосуванню у складі мас-
тила екологічно безпечних компонентів покращується
біорозщеплюваність мастильної композиції, що є важ-
ливим фактором у захисті довкілля.
Література
1. Ищук Ю.Л. Состав, структура и свойства
пластичных смазок. Киев, 1996. 516.
2. Brannen C.G., Brimstrum L.C., Swaken E.A.
Substituted ureas as grease thickeners. NLGI Spokesman.
1954. 18. 8-13.
3. 2017 NLGI Lubricating Grease Production Survey.
2018. 30.
4. Никишина З.М., Бутовец В.В., Лендьел И.В.,
Страшенко М.Я. Высокотемпературные
полимочевинные смазки. ХТТМ. 1987. 4. 12-14.
5. Bodachivskyi Iu., Pop G. Synthesis of functional
compounds and materials from biolipids. International
Conference on Organic Synthesis, BOS 2016 (Balticum
Organicum Syntheticum): Abstract Book (Riga, July 3-6
2016). Riga, 2016. 47.
6. Bodachivskyi Yu.S., Pop G.S. Synthesis and structure
of sulfur-containing antifriction additives for lubricants.
Каталіз та нафтохімія. 2014. 23. 15-23.
7. Сафронов О.І., Папейкін О.О., Венгер І.О., Бодачів-
ська Л.Ю. Дослідження каталітичної дії трет-бутилату
калію в реакціях амідування ацилгліцеридів ріпакової
олії. Наукові вісті КПІ. 2019. 4. 83-88. DOI:
https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.4.180743.
8. Железний Л.В. Особливості синтезу уреатних тик-
сотроп-них систем. Український хімічний журнал.
2016. 82 (12). 117-122.
9. Hurley, S., Cann, P. M. Starved Lubrication of EHL
Contacts – Relationship to Bulk Grease Properties. NLGI
Spokesman. 2000. 64 (2). 15-32.
10. Пименова Л.Н. Термография. Методические ука-
зания. Томск, 2005. 19.
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
90
11. Кламанн Д. Смазки и родственные продукты.
Синтез, свойства, применение, международные стан-
дарты. Москва, 1988. 488
References
1. Ishhuk Ju.L. Sostav, struktura i svojstva plastichnyh
smazok. Kiev, 1996. 516. [in Russian].
2. Brannen C.G., Brimstrum L.C., Swaken E.A.
Substituted ureas as grease thickeners. NLGI Spokesman.
1954. 18. 8-13.
3. 2017 NLGI Lubricating Grease Production Survey.
2018. 30.
4. Nikishina Z.M., Butovec V.V., Lend'el I.V.,
Strashenko M.Ja. Vysokotemperaturnye polimochevinnye
smazki. HTTM. 1987. 4. 12-14. [in Russian].
5. Bodachivskyi Iu., Pop G. Synthesis of functional
compounds and materials from biolipids. International
Conference on Organic Synthesis, BOS 2016 (Balticum
Organicum Syntheticum): Abstract Book (Riga, July 3-6
2016). Riga, 2016. 47.
6. Bodachivskyi Yu.S., Pop G.S. Synthesis and structure
of sulfur-containing antifriction additives for lubricants.
Kataliz ta naftohimia. 2014. 23. 15-23.
7. Safronov O.I., Papeikin O.O., Venher I.O.,
Bodachivska L.Iu. Doslidzhennia katalitychnoi dii tret-
butylatu kaliiu v reaktsiiakh amiduvannia atsylhlitserydiv
ripakovoi olii. Naukovi visti KPI. 2019. 4. 83-88. DOI:
https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.4.180743. [in
Ukrainian].
8. Zheleznyi L.V. Osoblyvosti syntezu ureatnykh
tyksotropnykh system. Ukrainskyi khimichnyi zhurnal.
2016. 82 (12). 117-122. [in Ukrainian].
9. Hurley, S., Cann, P. M. Starved Lubrication of EHL
Contacts - Relationship to Bulk Grease Properties. NLGI
Spokesman. 2000. 64 (2). 15-32.
10. Pimenova L.N. Termografija. Metodicheskie
ukazanija. Tomsk, 2005. 19. [in Russian].
11. Klamann D. Smazki i rodstvennye produkty. Sintez,
svojstva, primenenie, mezhdunarodnye standarty. Moskva,
1988. 488. [in Russian].
Надійшла до редакції 03.02.2020 р.
Каталіз та нафтохімія, 2020, № 29
91
Obtaining of urea greases based on
transformation products of vegetable oils
O.O. Papeikin, L.Yu. Bodachivska, O.I. Safronov, I.O. Venger
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the NAS of Ukraine,
1, Murmanska Str., 02094 Kyiv, Ukraine, Tel.: + 38- (044) -292-73-37,
E-mail: papeikin@hotmail.com
The possibility of using surfactants of vegetable origin as components of a thickener of
urea greases has been demonstrated. The transamidation of rapeseed oil with ethylenedi-
amine in the presence of a potassium tert-butylate catalyst synthesized the linear fatty acid
monoaminoamides. The interaction of polyisocyanate with fatty acid monoaminoamides
in a 1:2,5 molar ratio in a petroleum medium has synthesized urea thixotropic systems
characterized of high levels of mechanical and colloidal stability. Their composition and
chemical structure was set by spectrometric methods of analysis. Derivatographic analysis
has established the upper temperature limit for the use of synthesized urea grease in the
range of 150-200 ºC. It is established that the combination of oleochemical products -
polyurea dispersed phase with a package of tribologically effective Eterol-10S and poly-
functional additive Phospholidine - allows to obtain urea greases with high thermal stabi-
lity, EP properties, improved protective and antioxidant properties. The use of environ-
mentally friendly oleochemical products in the composition of the thickener and grease
additives improves the biodegradability of the developed grease composition. All this al-
lows to recommend the developed urea grease for use in conditions of high toxicological
and ecological requirements, loads and temperatures.
Keywords: ureа grease, fatty acid monoaminoamides, rapeseed oil, oleoadditive package, tribological
characteristics, biodegradability.
|
| id | oai:katalizorgua:article-40 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:00Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | katalizorgua/ad/86627c14ce82bc9b4f37a554194e00ad.pdf |
| spelling | oai:katalizorgua:article-402021-12-10T12:30:12Z Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій Obtaining of urea greases based on transformation products of vegetable oils Papeikin, O.O. Bodachivska, L.Yu. Safronov, O.I. Venger, I.O. Venger, I.O. ureа grease, fatty acid monoaminoamides, rapeseed oil, oleoadditive package, tribological characteristics, biodegradability. уреатне мастило, моноаміноаміди жирних кислот, ріпакова олія, пакет олеоприсадок трибологічні характеристики, біорозщеплюваність Продемонстрована можливість застосування ПАР рослинного походження в якості компонентів загусника уреатних мастил. Переамідуванням триацилгліцеридів ріпакової олії етилендіаміном в присутності каталізатору – трет-бутилату калію, синтезовано моноаміноаміди жирних кислот лінійної структури. Взаємодією поліізоціанату з моноаміноамідами жирних кислот у мольному співвідношенні 1:2,5 у середовищі нафтової оливи, синтезовані уреатні тиксотропні системи, які характеризуються високим рівнем механічної та колоїдної стабільності. Їхній склад, хімічна будова встановлені комплексом спектрометричних методів аналізу. Методом дериватографічного аналізу встановлена верхня температурна межа застосування синтезованого уреатного мастила в діапазоні 150-200 ºС. Встановлено, що поєднання олеохімічних продуктів – полісечовинної дисперсної фази з пакетом трибологічно ефективного Етерол-10S та поліфункціонального додатку Фосфолідін – дозволяє отримати уреатні мастила з високою термічною стійкістю, ЕР властивостями, поліпшеними захисними і антиокиснювальними характеристиками. Застосування екологічно безпечних олеохімічних продуктів у складі загусника і додатків мастила покращує біорозщеплюваність розробленої мастильної композиції. Все це дозволяє рекомендувати розроблене уреатне мастило для використання в умовах підвищених токсиколого-екологічних вимог, навантажень і температур. The possibility of using surfactants of vegetable origin as components of a thickener of urea greases has been demonstrated. The transamidation of rapeseed oil with ethylenediamine in the presence of a potassium tert-butylate catalyst synthesized the linear fatty acid monoaminoamides. The interaction of polyisocyanate with fatty acid monoaminoamides in a 1:2,5 molar ratio in a petroleum medium has synthesized urea thixotropic systems characterized of high levels of mechanical and colloidal stability. Their composition and chemical structure was set by spectrometric methods of analysis. Derivatographic analysis has established the upper temperature limit for the use of synthesized urea grease in the range of 150-200 °C. It is established that the combination of oleochemical products - polyurea dispersed phase with a package of tribologically effective Eterol-10S and polyfunctional additive Phospholidine - allows to obtain urea greases with high thermal stability, EP properties, improved protective and antioxidant properties. The use of environmentally friendly oleochemical products in the composition of the thickener and grease additives improves the biodegradability of the developed grease composition. All this allows to recommend the developed urea grease for use in conditions of high toxicological and ecological requirements, loads and temperatures. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2020-02-24 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/40 10.15407/kataliz2020.29.084 Catalysis and petrochemistry; No. 29 (2020): Catalysis and petrochemistry; 84-91 Каталіз та нафтохімія; № 29 (2020): Каталіз та нафтохімія; 84-91 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2020.29 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/40/30 |
| spellingShingle | уреатне мастило моноаміноаміди жирних кислот ріпакова олія пакет олеоприсадок трибологічні характеристики біорозщеплюваність Papeikin, O.O. Bodachivska, L.Yu. Safronov, O.I. Venger, I.O. Venger, I.O. Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title | Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title_alt | Obtaining of urea greases based on transformation products of vegetable oils |
| title_full | Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title_fullStr | Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title_full_unstemmed | Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title_short | Одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| title_sort | одержання уреатних мастил з використанням продуктів трансформації олій |
| topic | уреатне мастило моноаміноаміди жирних кислот ріпакова олія пакет олеоприсадок трибологічні характеристики біорозщеплюваність |
| topic_facet | ureа grease fatty acid monoaminoamides rapeseed oil oleoadditive package tribological characteristics biodegradability. уреатне мастило моноаміноаміди жирних кислот ріпакова олія пакет олеоприсадок трибологічні характеристики біорозщеплюваність |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/40 |
| work_keys_str_mv | AT papeikinoo oderžannâureatnihmastilzvikoristannâmproduktívtransformacííolíj AT bodachivskalyu oderžannâureatnihmastilzvikoristannâmproduktívtransformacííolíj AT safronovoi oderžannâureatnihmastilzvikoristannâmproduktívtransformacííolíj AT vengerio oderžannâureatnihmastilzvikoristannâmproduktívtransformacííolíj AT vengerio oderžannâureatnihmastilzvikoristannâmproduktívtransformacííolíj AT papeikinoo obtainingofureagreasesbasedontransformationproductsofvegetableoils AT bodachivskalyu obtainingofureagreasesbasedontransformationproductsofvegetableoils AT safronovoi obtainingofureagreasesbasedontransformationproductsofvegetableoils AT vengerio obtainingofureagreasesbasedontransformationproductsofvegetableoils AT vengerio obtainingofureagreasesbasedontransformationproductsofvegetableoils |