Функциональные присадки к смазочным материалам: опыт и компетенции ИНХС РАН (обзор)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Развитие и усложнение технических средств требует использования смазочных композиций с улучшенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Создание современных смазочных материалов невозможно без введения в их состав функциональных присадок различного назначения. В ИНХС РАН работы по получению и исследованию присадок были начаты с момента основания Института и отличались комплексным подходом, высокой научной и практической новизной. За 90-летнюю историю Института и данного направления были получены фундаментальные научные результаты, часть которых впоследствии получила свое внедрение в промышленном масштабе. Сегодня сотрудники Института продолжают развитие направления, созданного академиком С.С. Наметкиным и его учеником профессором П.И. Саниным. Статья посвящена обзору наиболее значимых результатов, полученных в Институте в области химии функциональных присадок для смазочных материалов. Библиография – 59 ссылок.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Антон Сергеевич Лядов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Author for correspondence.
Email: lyadov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9969-7706

к.х.н.

Russian Federation, г. Москва, 119991

Александр Александрович Кочубеев

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: lyadov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-5760-8453
Russian Federation, г. Москва, 119991

Елена Геннадиевна Бордубанова

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: lyadov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-7703-4036
Russian Federation, г. Москва, 119991

Эмма Юрьевна Оганесова

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: lyadov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-6684-6576

к.т.н.

Russian Federation, г. Москва, 119991

Олег Павлович Паренаго

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: parenago@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-4869-4035

д.х.н.

Russian Federation, г. Москва, 119991

References

  1. Sanin P.I., Shepeleva E.S., Ulyanova A.V., Kleimenov B.V. The effect of synthetic additives in lubricating oil on wear under friction // Wear. 1960. V. 3. № 3. P. 200–218. https://doi.org/10.1016/0043-1648(60)90138-1
  2. Санин П.И., Шепелева Е.С., Шер В.В. Синтетические присадки типа эфиров дитиофосфорной кислоты // Нефтехимия. 1963. Т. 3. № 5. С. 781–791.
  3. Лозовой Ю.А., Шепелева Е.С., Санин П.И. Синтез и свойства некоторых эфиров алкилфосфорных кислот // Нефтехимия. 1967. Т. 7. № 5. С. 794–799.
  4. Лозовой Ю.А., Шепелева Е.С., Шипилов Г.В., Санин П.И. Исследование эфиров алкилфосфоновых кислот как присадок, понижающих износ при трении // Нефтехимия. 1972. Т. 12. № 6. С. 901–906.
  5. Санин П.И., Шепелева Е.С., Клейменов Б.В. Некоторые данные об активности присадок, содержащих группу – CCl 3 // Химия и технология топлив и масел. 1960. № 8. С. 24–28.
  6. Санин П.И., Ульянова А.В. Химические превращения фосфорорганических соединений при повышенных температурах и механизм действия этих соединений на износ при трении // Нефтехимия. 1963. Т. 3. № 5. С. 775–780.
  7. Клейменов Б.В., Санин П.И., Олейник Д.М., Шишкина М.В. Взаимодействие хлорфосфорорганических соединений с металлической поверхностью трения. Присадки к маслам. М.: Химия, 1966. С. 228–236.
  8. Nifant’ev I.E., Lyadov A.S., Tavtorkin A.N., Vinogradov A.A., Kochubeev A.A., Ivchenko P.V. Branched alkylphosphinic acids demonstrate explicit anti-wear effect // Mendeleev Communications. 2019. V. 29. № 5. P. 558–560. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2019.09.027
  9. Шхиянц И.В., Шер В.В., Нечитайло Н.А., Санин П.И. Диалкилдитиокарбаматы металлов как антиокислители углеводородов // Нефтехимия. 1969. Т. 9. № 4. С. 616–619.
  10. Афанасова Г.И., Шхиянц И.В., Нечитайло Н.А., Шер В.В., Санин П.И. Термическая устойчивость диалкилдитиокарбаматов металлов // Нефтехимия. 1971. Т. 11. № 6. С. 911–918.
  11. Маркова Е.И., Шхиянц И.В., Шер В.В., Санин П.И. Исследование антиокислителей типа диалкидитиокарбаматов металлов методом ИК-спектроскопии // Нефтехимия. 1973. Т. 13. № 2. С. 294–299.
  12. Шхиянц И.В., Дзюбина М.А., Воевода И.В., Шер В.В., Санин П.И. Взаимодействие диалкилдитиокарбаматов металлов с гидроперекисью кумила и роль этой реакции в процессе окисления углеводородов // Нефтехимия. 1973. Т. 13. № 5. С. 749–754.
  13. Шхиянц И.В., Дзюбина М.А., Шер В.В., Санин П.И. Влияние диалкилдитиокарбаматов металлов на инициированное окисление этилбензола // Нефтехимия. 1973. Т. 13. № 4. С. 570–573.
  14. Кореневская Р.Г., Кузьмина Г.Н., Маркова Е.И., Санин П.И. Ингибирующее действие диалкилдитиокарбаматов металлов в процессах окисления углеводородов // Известия Болгарской АН. 1986. Т. 26. № 5. С. 685.
  15. Кореневская Р.Г., Кузьмина Г.Н., Маркова Е.И., Санин П.И. Кинетические закономерности взаимодействия диалкилдитиокарбаматов цинка с пероксидными радикалами и гидропероксидом кумила // Нефтехимия. 1982. Т. 22. № 4. С. 477–482.
  16. Шелкова Р.Г., Кузьмина Г.Н., Санин П.И., Паренаго О.П. Кинетика высокотемпературного окисления углеводородов, ингибированного диалкилдитиокарбаматами металлов // Кинетика и катализ. 1990. Т. 31. № 5. С. 1246–1250.
  17. Шелкова Р.Г., Кузьмина Г.Н., Дзюбина М.А., Ильин К.В., Паренаго О.П. О механизме ингибирования диалкилдитиокарбаматами цинка высокотемпературного окисления углеводородов // Нефтехимия. 1990. Т. 30. № 2. С. 244–251.
  18. Кузьмина Г.Н., Шер В.В., Санин П.И. Цинковые соли диалкилдитиофосфорных кислот как антиокислители углеводородов // Нефтехимия. 1965. Т. 5. № 3. С. 406–409.
  19. Кузьмина Г.Н., Шер В.В., Санин П.И. Цинковые соли некоторых фосфорорганических кислот и их влияние на окисление углеводородов // Нефтехимия. 1970. Т.10. № 5. С. 723–729.
  20. Шер В.В., Мелентьева Н.В., Маркова Е.И., Ханакова Л.Г., Санин П.И. К вопросу о механизме действия антиокислителей типа производных диалкилдитиофосфорных кислот // Нефтехимия. 1971. Т. 11. № 3. С. 455–464.
  21. Шер В.В., Маркова Е.И., Ханакова Л.Г., Кузьмина Г.Н., Санин П.И. Взаимодействие диалкилдитиофосфатов цинка с гидроперекисями // Нефтехимия. 1973. Т. 13. № 6. С. 876–884.
  22. Шхиянц И.В., Воевода Н.В., Комиссарова И.И., Чернявская Л.Ф., Шер В.В., Санин П.И. О реакции взаимодействия антиокислителя ди-н-бутилдитиофосфата цинка с гидроперекисью кумила // Нефтехимия. 1974. Т. 14. № 2. С. 312–316.
  23. Шер В.В., Богомолова Л.К., Маркова Е.И., Кузьмина Г.Н., Санин П.И. Инициированное окисление этилбензола в присутствии антиокислителей типа диалкилдитиофосфатов цинка // Нефтехимия. 1981. Т. 21. № 3. С. 424–430.
  24. Кузьмина Г.Н., Нечитайло Н.А., Шер В.В., Санин П.И. Исследование термических превращений цинковых солей некоторых фосфорорганических кислот // Нефтехимия. 1971. Т. 11. № 3. С. 465–469.
  25. Санин П.И., Кузьмина Г.Н., Займовская Т.А. Комплексные соединения молибдена как присадки к смазочным маслам // Химия и технология топлив и масел. 1984. № 4. С. 38.
  26. Санин П.И., Кузьмина Г.Н., Лозовой Ю.А., Займовская Т.А. Комплексы молибдена – синтетические присадки к смазочным маслам // Нефтехимия. 1986. Т. 26. № 6. С. 823–827.
  27. Займовская Т.А., Кузьмина Г.Н., Дзюбина М.А., Паренаго О.П. Новый комплекс молибдена с диизооктилдитиокарбаминовыми лигандами // Известия АН СССР. Сер. Хим. 1991. № 9. С. 2151–2153.
  28. Займовская Т.А., Кузьмина Г.Н., Санин П.И., Паренаго О.П. Исследование антиокислительной эффективности дитиокарбаматов молибдена кинетическим методом // Нефтехимия. 1991. Т. 31. № 4. С. 521–527.
  29. Займовская Т.А., Кузьмина Г.Н., Паренаго О.П., Ниязымбетов М.Е. Электрохимические свойства дитиокарбаматов молибдена – антиокислителей углеводородов // Нефтехимия. 1992. Т. 32. № 1. С. 25–28.
  30. Parenago O.P., Lozovoi Yu.A., Zaimovskaya T.A., Kuz’mina G.N. Chemical modification of the friction surfaces and its evaluation based on the carryover effect measurements // Tribology International. 2000. V. 33. P. 689–695. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(00)00101-8
  31. Zaimovskaya T.A., Bordubanova E.G., L’yadov A.S., Parenago O.P. Tribological properties of plastic lubricants infused with molybdenum-containing additives // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2016. V. 52. № 4. P. 369–376. https://doi.org/10.1007/s10553-016-0717-y
  32. Oganesova E.Yu., Lyadov A.S., Parenago O.P. Nanosized additives to lubricating materials // Russian J. of Applied Chemistry. 2018. V. 91. № 10. P. 1559−1573. https://doi.org/10.1134/S1070427218100014
  33. Parenago O.P., Bakunin V.N., Kuz’mina G.N., Suslov A.Yu., Vedeneeva L.M. Molybdenum sulfide nanoparticles as new-type additives to hydrocarbon lubricants // Doklady Chemistry. 2002. V. 383. P. 86–88. https://doi.org/10.1023/A:1014791509751
  34. Суслов А.Ю., Бакунин В.Н., Кузьмина Г.Н., Веденеева Л.М., Паренаго О.П. Синтез и трибологические свойства наночастиц трисульфида молибдена – представителя нового класса модификаторов трения // Нефтехимия. 2003. Т. 43. № 3. С. 214–218.
  35. Bakunin V.N., Suslov A.Y., Kuz’mina G.N., Vedeneeva L.M., Parenago O.P., Migdal C.A., Stott P.E. Surface-capped molybdenum sulphide nanoparticles – a novel type of lubricant additive // Lubrication Science. 2004. V. 16. №. 3. P. 207–214. https://doi.org/10.1002/ls.3010160302
  36. Bakunin V.N., Suslov A.Yu., Kuzmina G.N., Parenago O.P., Topchiev A.V. Synthesis and application of inorganic nanoparticles as lubricant components – a review // J. of Nanoparticle Research. 2004. V. 6. P. 273–284. https://doi.org/10.1023/B:NANO.0000034720.79452.e3
  37. Суслов А.Ю., Бондаренко Г.Н., Бакунин В.Н., Кузьмина Г.Н., Паренаго О.П. О строении поверхностно-модифицированных трибоактивных наночастиц трисульфида молибдена // Нефтехимия. 2005. Т. 45. № 1. С. 21–24.
  38. Bakunin V.N., Suslov A.Yu., Kuzmina G.N., Parenago O.P. Recent achievements in the synthesis and application of inorganic nanoparticles as lubricant components // Lubrication Science. 2005. V. 17. № 2. P. 127–145. https://doi.org/10.1002/ls.3010170202
  39. Bakunin V.N., Kuzmina G.N., Kasrai M., Parenago O.P., Bancroft G.M. Tribological behavior and tribofilm composition in lubricated systems containing surface-cappted molybdenum sulfide nanoparticles // Tribology Letters. 2006. V. 22. № 3. P. 289–296. https://doi.org/10.1007/s11249-006-9095-7
  40. Bakunin V.N., Kasrai M., Kuzmina G.N., Bancroft G.M., Parenago O.P. Influence of temperature and ZDDP concentration on tribochemistry of surface-capped molybdenum sulfide nanoparticles studied by XANES spectroscopy // Tribology Letters. 2007. V. 26. № 1. P. 33–43. https://doi.org/10.1007/s11249-006-9180-y
  41. Terekhin D.V., Basharina K.Yu., Bordubanova E.G., Khodzhaeva V.L., Kuz’mina G.N., Parenago O.P. Synthesis and physicochemical properties of tetraalkylammonium thiomolybdates as precursors of triboactive molybdenum sulfides // Petrol. Chemistry. 2009. V. 49. P. 158–161. https://doi.org/10.1134/S0965544109020108
  42. Basharina K.Yu., Terekhin D.V., Kuz’mina G.N., Bordubanova E.G., Ezhov A.A., Parenago O.P. Tribological properties of bis(tetraalkylammonium) tetrathiomolybdates as precursors of molybdenum sulfide nanoparticles // Petrol. Chemistry. 2009. V. 49. P. 339–342. https://doi.org/10.1134/S0965544109040148
  43. Parenago O.P., Kuzmina G.N., Terekhin V.D., Basharina K.Y. Antifriction and antiwear properties of molybdenum sulfides nanosized particles synthesized using nitrogen containing ionic liquids // Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance. 2010. V. 45. P. 7–14.
  44. Parenago O.P., Kuz’mina G.N. Formation and properties of the triboactive nanoparticles of molybdenum sulfides // Petrol. Chemistry. 2010. V. 50. P. 319–324. https://doi.org/10.1134/S0965544110040109
  45. Лядов А.С., Максимова Ю.М., Павелко Г.Ф., Кириллов В.В. Улучшение трибологических свойств уреатных пластичных смазок // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2018. № 8. С. 8–12.
  46. Oganesova E.Yu., Zaimovskaya T.A., Bordubanova E.G., Lyadov A.S., Litmanovich E.A., Parenago O.P. Synthesis of tungsten sulfide nanoparticles and their tribological properties as additives for lubricating oils // Nanotechnologies in Russia. 2016. V. 11. № 5–6. P. 312–316. https://doi.org/10.1134/S1995078016030137
  47. Oganesova E.Yu., Bordubanova E.G., Lyadov A.S., Parenago O.P. Synthesis and tribological behavior of metal sulfide nanoparticles produced by thermosolvolysis of sulfur-containing precursors // Petrol. Chemistry. 2019. V. 59. № 9. P. 1028–1036. https://doi.org/10.1134/S0965544119090160
  48. Oganesova E.Yu., Kuz’mina G.N., Bordubanova E.G., Khodzhaeva V.L., Ezhov A.A., Ivanov V.K., Parenago O.P. Comparison of antiwear properties of titanium-containing compounds // Petrol. Chemistry. 2012. V. 52. P. 204–207. https://doi.org/10.1134/S0965544112030085
  49. Zaimovskaya T.A., Oganesova E.Yu., Kuzmina G.N., Ezhov A.A., Ivanov V.K., Parenago O.P. Titanium-containing compounds as efficient triboadditives to oils // J. of Friction and Wear. 2013. V. 34. P. 487–493. https://doi.org/10.3103/S1068366613060135
  50. Parenago O.P., Oganesova E.Yu., Lyadov A.S., Sharaeva A.A. Synthesis of environmentally safe antiwear additives to lubricating materials: state of the art and prospects // Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. № 11. P. 1629–1637. https://doi.org/10.1134/S1070427220110014
  51. Золотов В.А., Паренаго О.П., Бартко Р.В., Кузьмина Г.Н., Золотов A.B. 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.
  52. Золотов В.А., Паренаго О.П., Бартко Р.В., Кузьмина Г.Н., Золотов A.B. Полифункциональная присадка к моторным маслам // Патент РФ № 2442820. Опубликовано: 20.02.2012. Бюл. № 5.
  53. Zolotov A.V., Kuz’mina G.N., Zolotov V.A., Bartko R.V., Sipatrov A.G., Parenago O.P. A composition of organic hetero compounds as an antioxidant and antiwear additive for mineral lubricating oils // Petrol. Chemistry. 2013. V. 53. P. 262–266. https://doi.org/10.1134/S0965544113040142
  54. Zolotov A.V., Sipatrov A.G., Bartko R.V., Zolotov V.A., Kuzmina G.N., Parenago O.P., Ivanov V.K. Synergism of composition of nitrogen- and sulfur-containing compounds as a tribological active additive to lubricants // J. of Friction and Wear. 2013. V. 34. P. 385–390. https://doi.org/10.3103/S1068366613050139
  55. Oganesova E.Y., Bordubanova E.G., Lyadov A.S., Parenago O.P. Tribological performance of dialkyldithiocarbamic acid methyl esters in lubricating compositions // Petrol. Chemistry. 2022. V. 62. P. 672–676. https://doi.org/10.1134/S0965544122040132
  56. Лядов А.С., Кочубеев А.А., Шараева А.А. Способ получения противоизносной присадки для силиконовых смазочных // Патент РФ № 2787372. Опубликовано: 09.01.2023. Бюл. № 1.
  57. Lyadov A.S., Oganesova E.Yu., Kochubeev A.A., Parenago O.P. New type of antiwear additives based on quaternary ammonium salts of dialkyldithiocarbamic acids for silicone lubricants // J. of Friction and Wear. 2023. V. 44. P. 10–12. https://doi.org/10.3103/S1068366623010075
  58. Лядов А.С., Кочубеев А.А., Оганесова Э.Ю., Бордубанова Е.Г., Паренаго О.П. Способ получения многофункциональной присадки для смазочного материала // Патент РФ № 2813196 C1. Опубликовано: 07.02.2024. Бюл. № 4.
  59. Bordubanova E.G., Oganesova E.Yu., Lyadov A.S., Parenago O.P. New polyfunctional lubricating oil additive based on a sulfur-containing derivative of 2,6-dimethylphenol // Doklady Chemistry. 2023. V. 512. Part 2. P. 267–271. https://doi.org/10.1134/S0012500823600761

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Organophosphorus and chlorophosphorus additives obtained at the Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences: a) esters of chloroalkylphosphinic acids; b) thioesters of chloroalkylphosphinic acids; c) trialkyl phosphites; d) esters of trichloroalkylphosphinic acids; d) trialkyl phosphates; e) trialkyl monophosphates.

Download (2KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Scheme for obtaining branched alkylphosphinic acids [8].

Download (3KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dialkyl dithiocarbamates (a) and dialkyl dithiophosphates (b) of metals.

Download (3KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Scheme of transformation of zinc dialkyldithiocarbamate during high-temperature oxidation of hydrocarbons.

Download (7KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Functional additives based on complex compounds of molybdenum: a) di-μ-oxosulfo-dioxo-dialkyldithiocarbamate of dimolybdenum(V); b) di-μ-oxosulfo-disulfido-dialkyldithiocarbamate of dimolybdenum(V); c) di-μ-sulfo-disulfido-dialkyldithiocarbamate of dimolybdenum(V); d) dioxo-dialkyldithiocarbamate of molybdenum(VI); d) di-μ-sulfodioxo-dialkyldithiophosphate of dimolybdenum(V).

Download (7KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Ashless additives obtained and studied at the Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences: a) ammonium salts of dialkyldithiophosphoric acids; b) tetraalkylthiuram disulfides; c) esters of dialkyldithiocarbamic acids; d) quaternary ammonium salts of dialkyldithiocarbamic acids; d) dialkyldithio derivatives of 2,6-dimethylphenol.

Download (17KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences