Известно, что многие металлы в результате контакта с маслом в процессе эксплуатации, катализируют его окисление, поэтому для подавления каталитической активности этих металлов и их соединений, а также для предотвращения коррозии металлов, в масла вводят деактиваторы металлов.
Деактиваторы металла, также часто называемые пассиваторами металла представляют собой присадки к смазочным материалам, которые ингибируют каталитическое действие металлов на окисление и коррозию. В одном и том же масле разные деактиваторы металлов оказывают разный эффект, что можно объяснить их механизмом действия на металлы.
Различают два механизма действия деактиваторов металлов:
1) формирование пленки на поверхности металла, которая препятствует попаданию металла или его ионов в смазочный материал в результате чего и ослабляется каталитическое окисление последнего по действием ионов металла, эта химическая пленка также может предотвратить воздействие активной серы, органических кислот или свободных радикалов на поверхность металла, защищая поверхность металла;
2) комплексообразование, которое вызывает деактиватор, реагируя с металлом или ионами металлов с образованием стабильных хелатов, или реагируя с осажденными ионами металлов с образованием нерастворимых веществ, что оказывает маскирующее действие на каталитическую активность ионов металлов.
Деактиваторы металлов в основном используются в автомобильных смазочных материалах и промышленных смазочных материалах, включая консистентные смазки, обычно подходящие для смазочных материалов в следующих областях применения:
- смазки, контактирующие с элементами из переходных металлов или металлическими подложками;
- смазочные материалы для тяжелой техники: для того чтобы адаптироваться к требованиям рабочих условий, этот тип смазки должен использовать активную серу, а активная сера может иметь неблагоприятные реакции с поверхностью металла, в это время защитную роль будет играть деактиватор металла, такой как бензотриазол – эффективный деактиватор металлов для меди и медных сплавов;
- смазочные материалы, которые должны решать проблемы с жесткой водой в процессе применения, например, DTPA (пентаацетат диэтилентриамина, пентаацетат диэтилентриамина) может свести к минимуму реакцию ионов металлов с жирными кислотами в смазочном материале с образованием жесткого водного мыла.
Как уже упоминалось, в качестве деактиваторов в смазочных материалах часто используются триазолы и различные замещенные соединения аминов. Триазолы – органические соединения класса гетероциклов, пятичленный цикл с тремя атомами азота и двумя атомами углерода в цикле. Триазолы относятся к 6π-электронным ароматическим системам. Вступают в реакции электрофильного замещения по атомам углерода или азота. Наиболее характерны реакции алкилирования и ацилирования. 1,2,3-триазолы получают взаимодействием азидов с ацетиленами, ацетиленидами металлов или реактивами Гриньяра и с соединениями, содержащими активированные метиленовые группы, а также реакцией диазаалканов с активированными нитрилами (дицианом, галогенцианидами, эфирами циановой кислоты). 1,2,4-Триазолы синтезируют из производных гидразина методами конденсации, а также из других гетероциклов.
Производные триазолов применяются как биологически активные вещества различного действия, обладают противобактериальной, нейролептической, гипотензивной и спазмолитической активностью, стимулируют сердечную деятельность. Используются как лиганды в металлорганических комплексах, как оптические отбеливатели, полупродукты для получения пластификаторов, ингибиторы коррозии, гербициды, катализаторы.
Наиболее известными представителями 1,2,3-триазолов являются бензотриазол и толилтриазол, которые находят широкое применение благодаря своим антикоррозийным свойствам. Бензотриазол и его производные являются компонентами, использующимися в производстве ингибиторов коррозии, средств полировки металлических поверхностей и пр., а также (в аналитической химии) для гравиметрического определения металлов: меди, серебра, цинка и др. Толилтриазол используется как ингибитор коррозии и ржавчины для металлов (таких как серебро, медь, свинец, никель, цинк и т.д.), широко используется в антикоррозийных нефтепродуктах, как ингибитор коррозии в газовой фазе для меди и медных сплавов, как агент по обработке рециркулирующей воды, как антифриз в машинах, стабилизатор для макромолекулярных смесей, регулятор роста в растениях, добавка в смазки, сорбент ультрафиолетовых лучей и т.д. Бензотриазол и толилтриазол плохо растворяется в воде, но растворяются в органических сольвентах таких как спирт, бензол, толуол, хлороформ и т.д., растворим в растворах разбавленных щелочей.
На основе растворимости в воде деактиваторы металлов подразделяют на водорастворимые и маслорастворимые. К водорастворимым относятся Irgamet TT 50, представляющий собой 50% раствор натриевой соли толилтриазола в воде, Irgamet® TTZ, представляющий собой твердое вещество – толилтриазол, Irgamet® BTZ, представляющий собой твердое вещество – бензотриазол и Irgamet® 42, представляющий собой жидкое производное бензотриазола. Аналог Irgamet® 42 под товарным названием Бетол-1 выпускается отечественной промышленностью, структурная формула приведена ниже.
Ввиду плохой растворимости бензотриазола и толилтриазола в маслах были разработаны производные бензотриазола и толилтриазола. Комбинация производных бензотриазола и толилтриазола и антиоксидантов оказывает хороший синергетический эффект на деактивацию металлов. К маслорастворимым деактиваторам металлов относятся Irgamet® 30 и Irgamet® 39, представляющие собой жидкие производные триазола и толилтриазола, структурные формулы которых изображены ниже.
Деактиватор металлов на основе производных толилтриазола под товарным названием Ингибитор коррозии ОМНИКОРР® 31, поставляемый ООО «КАПРОН», представляет собой комбинацию производных бензотриазола. Ингибитор коррозии ОМНИКОРР® 31 демонстрирует высокую эффективность при низких концентрациях, проявляет синергетических эффект при применении с антиоксидантами, увеличивая окислительную стабильность, обладает низкой летучестью, не содержит растворителей, представляет собой жидкость, легкорастворимую в маслах.
В заключении хотелось бы остановиться на тиадиазоле и его производных. Тиадиазол обладает хорошей способностью ингибировать коррозию меди, может ингибировать каталитическое окисление металлов и ионов металлов до нефтепродуктов и является дезактиватором цветных металлов. Его производные включают полисульфид тиадиазола, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол (2,5-димеркапто-1,3,4 тиадиазол), DMTD), 2-меркаптобенотиазол (2-меркаптобенотиазол, МБТ), 2-меркаптобенотиазол натрия (натрий2-меркаптобенотиазол) и другие соединения.
Автор данной статьи в 2021 году совместно с соавторами разработали деактиватор металлов на основе 2-меркаптобензотиазола, получивший наименование Бетол – К. В ходе реакции получали (после фильтрации и отгонки растворителя) готовый деактиватор металлов Бетол-К с выходом 93,5 %. Продукт показал в лабораторных и опытно-промышленных испытаниях высокую эффективность по деактивации металлов от антиокислительной коррозии.
Статью подготовил технический консультант ООО «КАПРОН» к.т.н. Колокольников А.С.
*Подписывайтесь на наш канал, чтобы узнавать больше о том, из чего состоит современное топливо и масла, и какие компоненты необходимы для улучшения базовых свойств нефтепродуктов. * 🧪🚛