ДИОЛИГОАЛКИЛТИОФОСФИНАТ ЦИНКА НА ОСНОВЕ СООЛИГОМЕРА ГЕКСЕНА-1 СО СТИРОЛОМ

Гамидова Д.Ш.

Кандидат химических наук, доцент, Институт химии присадок им. академика А.М.Кулиева НАН Азербайджана

ДИОЛИГОАЛКИЛТИОФОСФИНАТ ЦИНКА НА ОСНОВЕ СООЛИГОМЕРА ГЕКСЕНА-1 СО СТИРОЛОМ

Аннотация

В данном сообщении приведены результаты синтеза и исследования цинковой соли диолигоалкенилтиофосфиновой кислоты на основе соолигомера гексена-1 со стиролом в качестве полифункциональной присадки, обладающей дополнительно противоизносными характеристиками.

Ключевые слова: гексен-1, стирол, соолигомер, дитиофосфиновая кислота, полифункциональные присадки.

Hamidova J.Sh.

PhD in Chemistry, associate professor, Azerbaijan National Academy of Sciences, Academician A.M. Guliyev Institute of Chemistry of Additives

ZINK-DIOLIGOALKYLTHIOFOSPHINATE ON THE BASE OF COOLIGOMER OF HEXENE-1 WITH STYRENE

Abstract

In article are given the results of synthesis and investigations of Zink salt of dioliqoalkylthiophosphine asid on the base of cooligomer of hexene-1 with styrene as polyfunctional polymeric additives, having additional anti-wear characteristics.

Keywords: hexene-1, styrene, cooligomer, dithiophosphine asid, polyfunctional additives.

В составе смазочных масел используют различные полимерные соединения с целью улучшения их эксплуатационных характеристик. Использование полимерных соединений в качестве присадок объясняется тем, что они по химическому составу близки к нефтяным маслам и хорошо растворяются в них, не летучи, легко поддаются функционализации и т.д.    Однако большинство полимерных соединений не многофунк-циональны, т.е. улучшают лишь вязкостно-температурные свойства нефтяных масел. С целью придания им свойства полифункциональных присадок они подвергаются функционализацию [1-2].

В данном сообщении приводятся результаты исследований по получению полимерной присадки тиофосфинатного типа функционализацией соолигомера гексена-1 со стиролом и исследованию их функциональных свойств. Функционализацию проводили реакцией указанного соолигомера с низкомолекулярными соединениями, содержащими такие активные элементы как фосфор, серу и металл.

Соолигомеры гексена-1 со стиролом получены по известному методу путем катионной соолигомеризации исходных мономеров в присутствии катализатора AlCl₃ в среде гексана при температуре 20-22 ^оС [3]:

Полученные соолигомеры имели молекулярную массу порядка 800-1000 с содержанием стирольных звеньев 20-25% (масс.). В зависимости от условий соолигомеризации выход составляет 83-96%; кинематическая вязкость при температуре 100 ^оС – 40-60 мм²/с.

Полученный соолигомер служил исходным сырьем для синтеза зольной полифункциональной присадки.

С этой целью указанный соолигомер был подвергнут фосфоросернению с пентасульфидом фосфора (P₂S₅) по известной методике [4] и полученная диполиалкенилдитиофосфиновая кислота сначала подвергнута гидролизу водой или водяным паром, а потом нейтрализацию. Во время гидролиза дитиофосфиновая превращается гидролитически более устойчивую тиофосфиновую.

Реакция нейтрализации имеет свою специфику, и проводится различными путями с целью синтеза присадок с заданными эксплуатационными характеристиками.

В качестве нейтрализующего реагента мы выбрали оксид цинка (ZnO), с целью придания присадке тиофосфинатного типа дополнительно противоизносные свойства, которые связаны электронной структурой цинка.

Нейтрализация кислых продуктов фосфоросернения проводится в присутствии промоторов, содержащих подвижные атомы водорода. В нашем случае в качестве промоторов были выбраны этиловый спирт и нонилфенол. Схематически эта реакция будет выглядеть следующим образом:

где R_n  –  соолигомер гексена-1 со стиролом

С целью, увеличения щелочного числа полученной присадки во время процесса нейтрализации через реакционную смесь пропускают карбон диоксид (CO₂) (карбонатация).

Полученная Zn-соль диолигоалкенилтиофосфиновой кислоты представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета, которая хорошо растворяется в алифатических и ароматических углеводородах, а также в минеральных маслах. Физико-химические характеристики этой соли приводятся в табл. 1.

Таблица 1 - Физико-химические характеристики Zn-соли диолигоалкенилтиофосфиновой кислоты

Наименование показателей	Фактические данные
Молекулярная масса Кинематическая вязкость  при 100oC,мм2/сек Щелочное число, мгKOH/г Содержание элементов, % :        цинка        фосфора        серы Сульфатная зола, %	1800 – 2200 90 – 125 100-114 9,0 – 9,8 1,6 – 1,8 1,9 – 2,1 15,0 – 16,8

Структура синтезированного соединения изучена методом ИК-спектроскопии. Наличие в ИК-спектре полосы поглощения 720 см^-1 характеризует (CH₂)_n (n≤4) группы, а 1650 см^-1 – ароматическое кольцо.

Эксплуатационные характеристики полученной соли изучены в минеральном масле М-6 в сравнении с Mg-солью диолигоалкенил-тиофосфиновой кислоты [5]. Результаты исследований приводятся в табл. 2

Таблица 2 - Эксплуатационные характеристики Zn-соли диолигоалкенилтиофосфиновой кислоты

Показатели	Zn-соль диолигоалкенилтиофосфиновой кислоты	Mg-соль диолигоалкенил-тиофосфиновой кислоты
Кинематическая вязкость  при 100oC,мм2/сек	90 – 125	80 – 120
Масло М-6 + 5% присадка
Щелочное число, мгKOH/г	5,0 – 5,7	5,1 – 5,8
Коррозия (на свинце), г/м2 (по ГОСТу  20502-75)	отсутствует	отсутствует
Моющие свойства по методу ПЗВ, баллы (по  ГОСТу 5226-83)	0 – 0,5	0 – 0,5
Индекс вязкости	93 – 95	93 – 95
Цвет	коричневый	коричневый
Диаметр износа, dиз., мм	0,42 – 0,45	противоизнос-ными свойствами не обладает
Критическая нагрузка, H	850 – 950

Как видно из данных табл.2, в отличие от Mg-соли диолигоалкенил-тиофосфиновой кислоты Zn-соль сохраняя, противокоррозионные, детергентно-диспергирующие и загущающие свойства, дополнительно обладает противоизносными характеристиками.

Таким образом, при получении полифункциональных присадок тиофосфинатного типа, на стадии нейтрализации используя оксид цинка можно получить тиофосфинат и также с противоизносными свойствами.