Эмульсол для приготовления водосмешиваемой смазочно- охлаждающей жидкости

 

Использование: в машиностроительной промышленности, а именно в использующихся при механической обработке металлов водосмешиваемых СОЖ. Сущность: эмульсол, состоящий из следующих компонентов, мас.%: масло И-20 А 70,0 - 74,0; талловое масло 19,0 - 23,0; сода каустическая 3,5 - 4,5; этиленгликоль остальное, дополнительно содержит универсальную добавку, представляющую собой нейтрализованный продукт взаимодействия этерифицированной смеси ди- и триметилолмочевины с солью фосфорной кислоты в количестве 4,0 - 10,0 мас.%. Технический результат - получение СОЖ, обладающих выраженными антикоррозионными и бактерицидными свойствами.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и обеззараживания. Может быть использовано в машиностроительной промышленности, а именно в использующихся при механической обработке металлов водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей.

Эффективным методом борьбы с коррозией обрабатываемых металлов и коммуникаций станков, а также с биопоражением используемых СОЖ является применение добавок, обладающих антикоррозионным и бактерицидным действием.

Из литературы (1. Топлива и смазочные материалы. Рынок продукции: Каталог/Коллектив составителей.-М.: Машиностроение, 1994. С. 107-115).

2. Бердичевский Е. Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник.-М.: Машиностроение, 1984. С. 74-85) известно, что для приготовления СОЖ широко используют эмульсолы Аквол-15, Аквол-16, Аквол-18, СИНХО-6, МХО-67, Укринол-1, содержащие в своем составе различные улучшающие добавки, например нитрит натрия.

В составе эмульгирующих композиций роль антикоррозионных добавок выполняют следующие соединения: борсодержащий эфир триэтаноламина и/или этиленгликоля и жирных кислот и продукт конденсации декагидрата тетрабората натрия с этиленгликолем (А. с. 43940 НРБ. Опубл. 30.09.88).

В вышеприведенной литературе 1 и 2 указано, что к эмульгирующим композициям, в состав которых входят только бактерицидные добавки, относятся такие как РИЗОЛ, Карбамол-C1, эмульцид ЭГТ, эмульцид ЭТ-2, эмульсол ЭТ-2ГХФ (бактерицид - гексахлорофен).

Существуют композиции, в состав которых введены как антикоррозионные, так и бактерицидные добавки. Например, эмульсол ИХП-45Э, в котором роль ингибитора коррозии выполняет нитрит натрия, а бактерицида - гексахлорофен (Бердичевский Е. Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник. -М.: Машиностроение, 1984. С. 82). Известен эмульсол марки ЭТ-2ГХФ, также содержащий в качестве бактерицидной присадки гексахлорофен.

Наиболее близким (прототип) к предлагаемому нами эмульсолу является эмульцид ЭТ-2 (Бердичевский Е. Г. Смазочно- охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник.-М.: Машиностроение, 1984, с. 81-83), представляющий собой коллоидный раствор связанных и свободных кислот таллового масла и масляного асидола в минеральном масле вязкостью 17-23 мм/с при 50^oC, стабилизированный водой и спиртом.

Основными недостатками улучшающих добавок к эмульгирующим композициям является их монофункциональность, высокая токсичность. К тому же нерастворимость в воде такой добавки, как гексахлорофен, создает трудности при использовании ее на производстве.

Задача изобретения - придание водосмешиваемым СОЖ на основе эмульсолов антикоррозионных и бактерицидных свойств.

Поставленную цель достигают путем введения в состав эмульсола, содержащего следующие компоненты, мас.%: 1. масло И - 20А вязкостью при 50^oC 17- 23 мм²/с - 70 - 74 2. талловое масло - 19 - 23 3. 30-32% (мас.) водный раствор каустической соды - 3,5 - 4,5 4. этиленгликоль - остальное антикоррозионно-бактерицидной добавки в количестве 4,0-10,0 мас.% в расчете на 100% вышеуказанного состава.

Добавку получают следующим образом: 1) вначале конденсацией карбамида и формальдегида получают смесь ди- и триметилолмочевины; 2) затем данную смесь этерифицируют избытком алифатического спирта, получая алкилолметилолмочевину. В качестве алифатического спирта используют метанол, или этанол, или пропанол, или изопропанол, или нормальный бутанол, или изо-бутанол; 3) после этого осуществляют фосфонилирование алкилолметилолмочевины солью фосфорной кислоты. В качестве соли фосфорной кислоты используют диаммонийфосфат, или динатрийфосфат, или дикалийфосфат; 4) по окончании фосфонилирования образовавшуюся продуктовую смесь нейтрализуют, выпавший осадок фильтруют под вакуумом и сушат при комнатной температуре. Продукт представляет собой белый порошок, хорошо растворимый в воде, не растворимый в спиртах и углеводородах, имеющий температурный интервал плавления 80-90^oC.

В следующих примерах показаны способы получения добавки и эмульсола, а также примеры использования последнего в смазочно- охлаждающих жидкостях. Определены бактерицидные и антикоррозионные свойства СОЖ, приготовленных на основе предлагаемого эмульсола.

Пример 1. Синтез антикоррозионно-бактерицидной добавки.

В реакционную колбу с мешалкой и обратным холодильником загружаются 10 мл 70% (мас.) раствора карбамида и 40 мл 37% (мас.) формалина, нагревают до кипения, выдерживают 40 минут, затем вводят 100 мл н-бутанола и выдерживают 7 часов. После выдержки смесь охлаждают до 40 - 45^oC, вводят 60 мл нагретого до 20-30^oC 50% (мас.) раствора соли динатрийфосфата. После 4 часов смесь охлаждают, отделяют на делительной воронке спирт и в водорастворимый (нижний) слой добавляют 100 мл 15% (мас.) водного раствора каустической соды. Выпавший хлопьевидный осадок фильтруют под вакуумом и сушат при комнатной температуре до постоянного веса. В итоге получают 40 грамм продукта - антикоррозионно-бактерицидной добавки. Структура вещества однозначно не установлена.

Пример 2. Приготовление эмульсола.

1. В 70,0 г масла И-20А при непрерывном перемешивании добавляют 21,0 г таллового масла. Полученную смесь перемешивают в течение 60 минут при температуре 205^oC.

2. Затем в полученную по п. 1 смесь постепенно, небольшими порциями добавляют 4,0 г 31,0%-ного водного раствора каустической соды. Эту стадию проводят при непрерывном перемешивании при температуре 25+5^oC. После окончания дозировки раствора каустической соды полученную смесь перемешивают в течение 20 - 30 минут.

3. Смесь постепенно нагревают (при перемешивании) до 75 - 80^oC. При данной температуре происходит растворение эмульгатора в масле И-20А и удаление (выпаривание) воды. При температуре 75 - 80^oC перемешивание осуществляют в течение 60 минут.

4. По окончании стадии по п.3 полученный раствор эмульгатора в масле И-20А охлаждают до 60^oC (при перемешивании) и в него постепенно добавляют 5,0 г этиленгликоля, играющего роль стабилизатора. Полученную смесь перемешивают 20 - 30 минут до полного растворения этиленгликоля.

5. Затем смесь охлаждают до 205^oC при непрерывном перемешивании, и постепенно вводят в нее 10,0 г антикоррозионно-бактерицидной добавки, по окончании дозировки которой смесь перемешивают 30 - 60 минут.

Пример 3. Определение бактерицидных свойств СОЖ, приготовленных из предлагаемого эмульсола с антикоррозионно-бактерицидной добавкой проводили по методике (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / Под общей ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера.-2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1995. 496 с.). В опытах использовали эмульсол, приготовленный по примеру 2.

В одну пробирку помещают 9 мл зараженной бывшей в употреблении СОЖ, представляющей собой 5%-ный (мас.) водную эмульсию из эмульсола, не содержащего антикоррозионно-бактерицидную добавку. Во вторую пробирку помещают 9 мл бывшей в употреблении СОЖ, представляющей собой 5%-ную (мас.) водную эмульсию из эмульсола, содержащего антикоррозионно-бактерицидную добавку. Затем в обе пробирки добавляют по 1,0 мл индикатора - 0,5% (мас.) водного раствора 2,3,5 - трифенилтетразолия хлористого (ТТХ). Содержимое пробирок тщательно перемешивают, пробирки помещают в термостат и выдерживают при температуре 305^oC в течение времени, необходимого для появления характерной окраски в испытуемых СОЖ (1-5 суток). Оценивают визуально наличие и интенсивность окраски СОЖ и определяют балл микробиологического поражения эмульсии. В результате испытаний было выяснено, что по истечении испытательного срока СОЖ, приготовленная из эмульсола без антикоррозионно-бактерицидной добавки, имела предельный IV-й балл биопоражения по V-балльной шкале от 0 до IV, что говорит о непригодности СОЖ к дальнейшей эксплуатации. СОЖ, приготовленная из эмульсола с антикоррозионно-бактерицидной добавкой, имела 0 - I балл, т.е. данная СОЖ пригодна к эксплуатации.

Антикоррозионные свойства СОЖ, приготовленных из эмульсола с универсальной добавкой, оценивали по методике, изложенной в (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / Под общей ред. С. Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера.-2-е изд., пере- раб. и доп. М.: Машиностроение, 1995. 496 с. Дубровский Ю.С., Румянцева Т.А., Чугай Г.Н. Эксплуатационные свойства водосмешиваемых смазочно-охлаждающих технологических средств.-К.: УкpHИИНТИ Госплана УССР, 1991, вып.2. 64 с.).

Пример 4. Определение антикоррозионных свойств СОЖ, приготовленных из эмульсола с антикоррозионно-бактерицидной добавкой.

На бумажный фильтр диаметром 50 мм, помещенный в чашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят 2 + 0,1 г чугунной стружки. В мерную пипетку отбирают 2 мл свежей СОЖ, представляющей собой водную 5%-ную (мас.) эмульсию из эмульсола, и равномерно смачивают стружку на фильтре. Чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают 2 часа при комнатной температуре, исключая попадание прямых солнечных лучей. Затем фильтр вынимают из чашки Петри, удаляют стружку, а фильтр просушивают при комнатной температуре. После этого по характеру и количеству пятен на фильтре или по их отсутствию оценивают балл коррозии. Испытания проводят параллельно в двух чашках Петри. Балл коррозии оценивали у СОЖ, приготовленных из эмульсолов, содержащих и не содержащих универсальную добавку. В результате проведенных испытаний было выяснено, что СОЖ, приготовленная из эмульсола без универсальной добавки, имела балл коррозии III (по V-балльной шкале от 0 до IV баллов), что соответствует умеренной степени коррозии. СОЖ, приготовленная на основе эмульсола с универсальной добавкой, имела балл, равный 0, что соответствует отсутствию коррозии.

Таким образом показано, что приготовленные СОЖ на основе предлагаемого эмульсола обладают выраженными антикоррозионными и бактерицидными свойствами.

Формула изобретения

Эмульсол для приготовления водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий масло И-20А, талловое масло, соду каустическую и этиленгликоль, отличающийся тем, что состав эмульсола, содержащий, мас.%:
Масло И-20А - 70,0-74,0
Талловое масло - 19,0-23,0
Сода каустическая - 3,5-4,5
Этиленгликоль - Остальное
дополнительно содержит антикоррозионную и бактерицидную добавку, представляющую собой нейтрализованный продукт взаимодействия этерифицированной смеси ди- и триметилолмочевины с солью фосфорной кислоты в количестве 4,0-10,0 мас.% в расчете на 100% вышеуказанного состава.