Получение и исследование полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу, для повышения физико-химической стабильности раздвижной масла

АННОТАЦИЯ

С помощью физико-химического анализа изучено образование полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу, а также их структура и состав. По результатам представленного исследования установлено, что полученные олигомеры устойчивы к высоким температурам и другим воздействиям.

ABSTRACT

The production of polysulfide oligomers containing phosphorus, nitrogen and sulfur, as well as their structure and composition were studied by physicochemical analysis. Based on the results of the presented study, the obtained oligomers were found to be resistant to high temperatures and other influences.

Ключевые слова: полисульфидные олигомеры, содержащие фосфор, азот и серу, термическая стабильность, температура, модификация.

Keywords: polysulfide oligomers containing phosphorus, nitrogen and sulfur, thermal stability, temperature, modification.

Введение. Сегодня растет спрос на серу как на важнейшее перспективное сырье для развития мировой химической промышленности [1; 2].

Ценные продукты на основе серы можно использовать практически во всех сферах жизни человека. Например, фармацевтические препараты, инсектициды и гербициды, добавки к корму для животных, красители, ингибиторы коррозии, смазочные материалы, меркаптаны в переработке природного газа, сорбенты, ускорители вулканизации резины, композиционные материалы, сырье для химической промышленности и научные исследования показали, что ката может достичь рентабельности в результате применения в строительстве и дорожном строительстве. Поэтому спрос на серу сегодня растет из года в год [3; 4].

Это определит новое научное и практическое развитие углубленного изучения серы и ее органических соединений в мировой практике, а также откроет возможности для разработки и применения новых широкомасштабных методов. [5].

Синтезированные нами органические модификаторы групп азота, серы и фосфора стабилизируют физико-механические свойства и свойства различных раздвижной масел, то есть высокие уровни температуры, давления, окисления и коррозии.

Для раздвижной масел на сегодняшний день актуальной задачей является производство композитов модификаторов группы азота, фосфора и серы с высокой эффективностью, экологически чистых и экономичных.

В настоящее время в отечественной и мировой практике для создания полифункциональных свойств к раздвижным маслам применяют органические модификаторы групп азота, серы и фосфора. Синтезированы органические модификаторы групп серы, фосфора и азота, изучены механизмы синергетического действия, физико-химические свойства, плотность в результате их модификации раздвижными маслами.

Экспериментальная часть. Данные о физико-химических свойствах органических модифицирующих добавок азотной, серной и фосфорной групп приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические свойства органических модификаторов групп азота, серы и фосфора

В ИК-спектрах органических модификаторов групп азота, серы и фосфора (рис. 1) линии поглощения обычно находятся в области (–CONH²) 1650 см ^{– 1}. В области 3300–3440 см ^{– 1} наличие вторичных (–CONHR) диапазонов поглощения и в диапазоне 1000–1250 см ^–1 (P = O) и (–P – O – C) групп фосфора наблюдается в широком интенсивном состоянии. В диапазоне 800–600 см ^{– 1} и 500–550 см ^{– 1} можно наблюдать для этих модификаторов характерно наличие линий поглощения углерода и серы в области, соответствующей группам (-SS-) и (-CS-).

ИК-спектр показывает, что полосы поглощения, подтверждающие присутствие групп -CH₂-, содержат полосы поглощения, соответствующие углероду и водороду, в области 1340 см^-1.

Рисунок 1. ИК-спектр органических модификаторов групп азота, серы и фосфора

Мы синтезировали новые многофункциональные полисульфидные олигомеры и исследовали области применения полисульфидных олигомеров, изучая влияние на них температуры.

Кривые ДТА и ТГА полученных полисульфидных олигомеров существенно не отличались от литературных. В основном были проанализированы общие характеристические свойства исследованных полисульфидных олигомеров. Получаемые полисульфидные олигомеры имеют немного более высокую температуру плавления, чем эти типы олигомеров. Кривые ДТА также имеют ряд эндотермических и экзотермических пиков, указывающих на то, что во время нагревания образцов происходят различные химические изменения.

Дериватограмма образца полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу, показала два эндотермических эффекта при 125 и 272 ° C и четыре экзотермических эффекта при 343, 451, 612 и 720 ° C соответственно.

Результаты и их обсуждение. Кинетика потери массы в зависимости от температуры полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу, показана на рисунке 2. Как видно из рисунка, потеря массы в рассматриваемом диапазоне температур связана с различными процессами: окислением полимера, разложением с выделением летучих веществ и другими. Потеря массы с повышением температуры на кривой ТГА связана с экзотермическим эффектом на полисульфидные олигомеры, содержащие фосфор, азот и серу.

Скорость потери веса определяли по графическим отличиям кривой ТГА.

Результаты исследования температурной зависимости потери массы полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу, приведены в таблице 2. Полученные данные свидетельствуют о прямом окислении олигомера с относительно низкой v_m на ранних стадиях процесса.

Рисунок 2. Кинетика потери массы полисульфидных олигомеров, содержащих фосфор, азот и серу

Таблица2.

Влияние температуры на потерю массы олигомеров полисульфидов, содержащих фосфор, азот и серу

В таблице 3 приведены значения энергии активации образцов.

Таблица 3.

Результаты термо-окислительного анализа олигомеров полисульфидов, содержащих фосфор, азот и серу

*n - порядок реакция; *Е_а – энергия активации

Таким образом, физико-химические свойства полученных фосфорных, азотных и серосодержащих полисульфидных олигомеров были изучены путем воздействия температуры.

Выводы. Можно предположить, что пространственная структура олигомеров полисульфидов, содержащих фосфор, азот и серу, взаимосвязана. Из полученных данных можно сделать вывод, что полисульфидные олигомеры, содержащие фосфор, азот и серу, позволяют повысить устойчивость моторных масел к химическому воздействию.

Список литературы:

1. Золотов В.А., Паренаго О.П., Бартко Р.В., Кузьмина Г.Н., Золотов А.В.  Новая полифункциональная композиция присадок на основе гетероорганических соединений к маслам с улучшенными экологическими характеристиками // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2011. №3. С.16-20.
2. Кунакова Р.В., Ахметова В.Р. Металлокомплексный катализ и мультикомпонентные реакции в химии органических соединений серы. Уфа: Гилем, 2015. 248 с.
3. Корнеева Л.А., Неделькин В.И., Зачернюк Б.А. Реакция электрофильного сульфидирования в синтезе полиариленсульфидов на основе элементной серы // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2015. N 7-8 (4). P 51-55.
4. Кириченко Г.Н., Ханов В.Х., Ибрагимов А.Г., Глазунова В.И., Кириченко В.Ю., Пташко О.А. Синтез новых полифункциональных присадок к смазочным маслам // Баш. хим. журнал.- 2003.- Т. 9, № 4.- С. 30-32.
5. Ханов В.Х., Ибрагимов А.Г., Кириченко Г.Н., Глазунова В.И. Кириченко В.Ю, Пташко О.А., Ахметов А.Ф. Антиокислительные присадки к смазочным маслам на основе новых производных дитиофосфатов цинка и аминометилированных триазолов//Баш. хим. журнал.-2003. - Т.9, №4.- С. 33-34.