Патент на изобретение №2295560

(54) ТОРМОЗНАЯ ЖИДКОСТЬ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам тормозных жидкостей, используемых в гидроприводах тормозов и сцеплений автомобилей, и к способам их получения. Сущность: тормозная жидкость содержит в мас.%: поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров 38-45, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля 2-7, ионол 0,3-0,6, бензотриазол 0,05-0,50, морфолин 0,05-0,30, пластификатор 4-7, полипропиленгликоль со средней молекулярной массой 500 2-5, монобутиловый эфир трипропиленгликоля до 100. Жидкость получают путем смешения поликонденсата борной кислоты с полипропиленгликолем и раствором присадок: ионола, пластификатора, бензотриазола и морфолина в моноалкиловых эфирах полиалкиленгликолей. Поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров получают этерификацией из реакционной смеси, включающей 14-16 мас.% борной кислоты, 11-20 мас.% ди- (или три-) этиленгликоля, 60-70 мас.% моноэтилового эфира диэтиленгликоля, 0,05-3,00 мас.% N-метилдиэтаноламина, 1-15 мас.% монобутилового эфира трипропиленгликоля. Кроме того, в реакционную смесь могут дополнительно вводить 0,15-0,30 мас.% насыщенного водного раствора едкого натра. Технический результат – улучшение низкотемпературных свойств, повышение антикоррозионных свойств и стабильности при хранении и эксплуатации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к составам тормозных жидкостей, используемых в гидроприводах тормозов и сцеплений автомобилей, и к способам их получения.

Для гарантированной и безопасной работы тормозов в экстремальных рабочих и климатических условиях тормозные жидкости (ТЖ) должны длительно выдерживать высокие механические и термические нагрузки, обеспечивать защиту от износа, коррозии и образования отложений, нарушающих нормальную работу тормозной системы. Серьезную опасность для работы тормозов представляет образование в жидкости при высокотемпературных режимах эксплуатации пузырьков пара из-за низкой температуры кипения самой жидкости и наличия в ней воды.

Наибольшее значение в качестве основы современных тормозных жидкостей приобрели композиции на основе органических эфиров борной кислоты. Бораты характеризуются достаточно высокой температурой кипения, хорошими смазочными свойствами, высокой термоокислительной стойкостью. Они не разрушают резину и обладают антикоррозионными свойствами. Легкая гидролизуемость борных эфиров позволяет связывать свободную воду и предотвращать негативные последствия ее влияния.

В зависимости от фактических характеристик в соответствии с требованиями международных стандартов по безопасности FM USS 116 а тормозные жидкости подразделяют на классы ДОТ-3, ДОТ-4 и ДОТ-5. Температура кипения «сухой» жидкости для классов ДОТ-3, ДОТ-4 и ДОТ-5, °С, составляет соответственно: не менее 205, 230 и 260, температура кипения «увлажненной» жидкости, содержащей 3,5% воды, °С, – не менее 140, 155 и 180, кинематическая вязкость при минус 40°С, мм²/с, – не более 1500, 1800 и 900, вязкость при 100°С, мм²/с, – не менее 2,0, 2,0 и 1,5, вязкость при 50°С, мм²/с, для всех типов – не менее 5.

Известна тормозная жидкость и способ ее получения (патент РФ №2124043, опубл. 27.12.98). Тормозная жидкость содержит эфиры борной кислоты и моноалкиловых эфиров полиалкиленгликолей общей формулы B[O(R¹CHCH₂O]_nR]₃, где R=СН₃ или С₂Н₅, R¹=H или СН₃, n – целое число 3-6, моноалкиловые эфиры полиалкиленгликолей общей формулы R²(OCH₂CHR¹)_mОН, где R² – алкильный радикал С₃-С₅, m – число 2-3, буферный компонент на основе бората щелочного металла, антиокислительную и антикоррозионную присадки – дифенилолпропан, толлилтриазол, бензотриазол при следующем соотношении компонентов, мас.%: эфиры борной кислоты – 40-89, моноалкиловые эфиры полиалкиленгликоля – 10-54, буферный компонент – 0,5-5,0, антикоррозионная присадка – 0,01-0,20. Тормозную жидкость получают взаимодействием оксида алкилена с метиловым или этиловым спиртом в присутствии щелочного катализатора. После оксиалкилирования спирта из полученной смеси простых эфиров гликолей отгоняют низкомолекулярные компоненты. Остающуюся смесь метиловых (или этиловых) эфиров полиалкиленгликолей подвергают взаимодействию с борсодержащим реагентом. В качестве борсодержащего реагента используют борную кислоту, борный ангидрид или триметилборат. Образующуюся смесь борных эфиров после отгонки легкокипящих компонентов смешивают с моноалкиловыми эфирами полиалкиленгликолей, содержащими в качестве заместителя алкильные радикалы от С₃ до C₅. Свойства получаемой тормозной жидкости соответствуют требованиям спецификации ДОТ-4.

Недостатком описанного способа получения тормозной жидкости является то, что процесс получения ТЖ помимо этерификации борной кислоты оксиалкилированными спиртами дополнительно включает стадию оксиалкилирования спиртов, в результате которой образуется смесь продуктов неопределенного состава. Известная жидкость, кроме того, характеризуется высокой вязкостью при минус 40°С (1437 мм²/с).

Наиболее близкой к предлагаемому составу и способу получения является тормозная жидкость по патенту РФ 2176664 (опубл. 10.12.2001 г.). Известная жидкость содержит смесь боратов гликолей и их моноэтиловых эфиров, (43-48) мас.%, полипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, (10-14) мас.%, морфолин, (0,5-0,9) мас.%, бензотриазол, (0,0-0,1) мас.%, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля – до 100 мас.%. Жидкость отличается тем, что в качестве смеси боратов содержит борные эфиры смеси гликолей и их моноэтиловых эфиров следующего состава, мас.%: моноэтиловый эфир диэтиленгликоля – (0-7), сумма моноэтиловых эфиров три- и тетраэтиленгликолей (80-100), в том числе моноэтиловый эфир триэтиленгликоля (75-99), сумма ди- и триэтиленгликолей (0-20). Недостатком жидкости известного состава является низкая температура кипения «сухой» и «увлажненной» жидкости, соответствующая по эксплуатационным свойствам классу ДОТ-3

Задачей настоящего изобретения является создание тормозной жидкости, соответствующей требованиям класса ДОТ-4, обеспечивающей бесперебойную работу тормозов при низких температурах окружающей среды, стабильной при хранении и эксплуатации за счет повышенной гидролитической устойчивости, обладающей высокими антикоррозионными свойствами благодаря высоким значениям рН и минимальному содержанию буферных присадок в виде свободных аминов.

Поставленная задача достигается тем, что тормозная жидкость, включающая эфиры борной кислоты, моноалкиловые эфиры полиалкиленгликолей, один из которых моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, полипропиленгликоль, пластификатор и присадки: ионол, бензотриазол, морфолин, дополнительно содержит монобутиловый эфир трипропиленгликоля, полипропиленгликоль со средней молекулярной массой 500, а в качестве эфиров борной кислоты – поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поставленная задача достигается также тем, что в способе получения тормозной жидкости путем смешения эфиров борной кислоты с полипропиленгликолем, пластификатором и присадками: ионолом, бензотриазолом, морфолином и моноалкиловыми эфирами полиалкиленгликолей, один из которых моноэтиловый эфир диэтиленгиколя, при перемешивании и повышенной температуре, в качестве эфиров борной кислоты используют поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров, который получают этерификацией из реакционной смеси, включающей (14-16) мас.% борной кислоты, (11-20) мас.% ди- или триэтиленгликоля, (60-70) мас.% моноэтилового эфира диэтиленгиколя, (1-15) мас.% монобутилового эфира трипропиленгликоля и (0,05-3,0) мас.% N-метилдиэтаноламина, а присадки перед введением в поликонденсат предварительно растворяют в моноалкиловых эфирах полиалкиленгликолей. Кроме того, в реакционную смесь могут дополнительно вводить (0,15-0,30) мас.% насыщенного водного раствора едкого натра.

Заявляемый состав тормозной жидкости и способ ее получения позволяют создать ТЖ, соответствующую требованиям класса ДОТ-4, обеспечивающую бесперебойную работу тормозов при низких температурах окружающей среды и обладающую высокими антикоррозионными свойствами.

При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных составов и способов получения тормозных жидкостей, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Заявляемая тормозная жидкость может быть получена с применением известных материалов и технических средств и использована в автомобильной промышленности, что говорит о соответствии прелагаемого технического решения критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется примерами его осуществления.

Пример 1

В круглодонную колбу, емкостью 500 мл, загружают 35,3 г (14,12 мас.%) борной кислоты (по ГОСТ 9656-75), 27,5 г (11,00 мас.%) диэтиленгликоля (по ТУ 18-16-136-83), 3,4 г (1,36 мас.%) N-метилдиэтаноламина, 150,0 г (60,00 мас.%) моноэтилового эфира диэтиленгликоля (по ТУ 6-01-5757583-89), 33,8 г (13,52 мас.%) монобутилового эфира трипропиленгликоля. Реакцию проводят с вакуумной отгонкой реакционной воды при температуре 140°С, остаточном давлении 70 кПа в течение 3 ч. Выдержка реакционной смеси в течение указанного промежутка времени в выбранных условиях позволяет удалять вместе с реакционной водой в виде конденсата 15,25 г (6,1 мас.%) моноэтилового эфира диэтиленгликоля, добавленного в реакционную смесь для полноты этерификации борной кислоты. Выход поликонденсата составляет 202,0 г, что составляет 99% от расчетного количества. Полученный поликонденсат характеризуется температурой кипения «сухой» жидкости 267°С, температурой кипения «увлажненной» жидкости – 201°С, вязкостью при 50°С – 9,58 мм²/с, при 100°С – 3,38 мм²/с, значением рН – 5,83.

К 200 г полученного поликонденсата добавляют раствор, содержащий 26,3 г (5 мас.%) пластификатора «ЛЗ-ЭК» (по ТУ 38.101525-75), 26,3 г (5 мас.%) полипропиленгликоля со средней молекулярной массой 500 («Лапрол-502», по ТУ 2226-012-0576-6801-93), 1,05 г (0,2 мас.%) морфолина (по ГОСТ 19433-88), 0,26 г (0,05 мас.%) бензотриазола, 2,63 г (0,5 мас.%) ионола (по ТУ 38.59011237-90), 243,4 г (46,25 мас.%) монобутилового эфира трипропиленгликоля и 26,3 г (5,0 мас.%) моноэтилового эфира диэтиленгликоля (по ТУ 6-01-5757583-89). Смесь выдерживают в течение 1 ч при атмосферном давлении при температуре 60°С и перемешивании. Характеристика полученной жидкости, содержащей 38% поликонденсата, приведена в таблице 6, пример 1.

Примеры 2 и 3 аналогичны примеру 1. Они отличаются различном соотношением реагентов при синтезе поликонденсатов и компонентов в составе ТЖ. В примерах 4 и 5 при синтезе поликонденсата борной кислоты в реакционную смесь был дополнительно введен насыщенный водный раствор едкого натра в количестве 0,15 и 0,30 мас.% соответственно.

Данные по соотношению реагентов при синтезе поликонденсатов борной кислоты приведены в таблице 1. Поликонденсаты представляют собой жидкости светло-желтого цвета с температурой кипения при атмосферном давлении (264-270)°С и уровнем кинематической вязкости при 50°С (8,79-11,23) мм²/с, необходимым и достаточным для получения тормозной жидкости с требуемыми вязкостно-температурными свойствами путем смешения с растворителем (моноалкиловыми эфирами полиалкиленгликолей) и присадками (таблица 2).

Синтез поликонденсата, содержащего N-метилдиэтаноламин, а также введение в реакционную среду насыщенного водного раствора едкого натра позволяет получить на его основе тормозную жидкость с требуемым значением рН (7-11) без дополнительного введения буферной присадки (таблица 4).

Полученные поликонденсаты в количестве (38-45)% смешивают с раствором присадок, полипропиленгликоля и пластификатора в моноалкиловых эфирах полиалкиленгликолей (растворителе) при перемешивании под атмосферным давлением при температуре (60-80)°С. Уменьшение содержания поликонденсата ниже 38% снижает температуру кипения увлажненной жидкости, увеличение концентрации свыше 45% требует повышенного количества буферных компонентов.

В качестве пластификатора, улучшающего совместимость тормозной жидкости с резиновыми уплотнениями, предлагается использовать «ЛЗ-ЭК» – сложный эфир моноэтилового эфира диэтиленгликоля и фракции жирных кислот С₇-С₉, для улучшения термоокислительной стабильности – добавлять антиокислительную присадку – ионол или дифенилолпропан. Защиту металлов от коррозии осуществляют введением в состав тормозной жидкости антикоррозионных присадок, например смеси бензотриазола с морфолином. Возможно использование других антикоррозионных присадок, известных из уровня техники.

Состав полученных образцов жидкости приведен в таблице 5, а их физико-химические характеристики – в таблице 6. Для сравнения в таблице 6 приведены требования к тормозным жидкостям, сформулированные в спецификации ДОТ-4. Как следует из данных таблицы 6, предлагаемые тормозные жидкости соответствуют требованиям указанной спецификации, отличаются пологой вязкостно-температурной зависимостью и низким значением вязкости при минус 40°С.

Повышенная гидролитическая стабильность, возможность регулирования значений рН при минимальном использовании коррозионно агрессивных свободных аминов в качестве буферных присадок и улучшение низкотемпературных характеристик расширяет возможности применения предлагаемых тормозных жидкостей в меняющихся температурных условиях, т.е. обеспечивает получение нового технического результата.

Формула изобретения

1. Тормозная жидкость, включающая эфиры борной кислоты, моноалкиловые эфиры полиалкиленгликолей, один из которых моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, полипропиленгликоль, ионол, бензотриазол, морфолин и пластификатор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит монобутиловый эфир трипропиленгликоля, полипропиленгликоль со средней молекулярной массой 500, а в качестве эфиров борной кислоты – поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Способ получения тормозной жидкости по п.1 путем смешения эфиров борной кислоты с моноалкиловыми эфирами полиалкиленгликолей, один из которых моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, при перемешивании и повышенной температуре с полипропиленгликолем, пластификатором и присадками: ионолом, бензотриазолом, морфолином, отличающийся тем, что в качестве эфиров борной кислоты используют поликонденсат борной кислоты полиалкиленгликолей и их моноэфиров, который получают этерификацией из реакционной смеси, включающей 14-16 мас.% борной кислоты, 11-20 мас.% ди- или триэтиленгликоля, 60-70 мас.% моноэтилового эфира диэтиленгликоля, 0,05-3,00 мас.% N-метилдиэтаноламина, 1-15 мас.% монобутилового эфира трипропиленгликоля, а присадки перед введением в поликонденсат предварительно растворяют в моноалкиловых эфирах полиалкиленгликолей.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в реакционную смесь дополнительно вводят 0,15-0,30 мас.% насыщенного водного раствора едкого натра.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.11.2007

Извещение опубликовано: 10.07.2009 БИ: 19/2009