Следующая группа способов получения алкилбензольных масел основывается на обычной реакции алкилирования ароматических углеводородов высшими олефинами.
Известны способы получения синтетических масел алкилированием бензола или низших алкилбензолов (толуола, ксилола, этилбензола) олефинами С10—С20. Так, описано (авт. свид. СССР 228215) получение маловязкого приборного масла с температурой застывания ниже —60 °С алкилированием толуола и этилбензола фракцией олефинов термического крекинга, перегоняющейся в пределах 220—300°С. Алкилированием бензола на хлориде алюминия димером 1-децена, полученным в присутствии фторида бора, синтезирован алкилбензол, имеющий кинематическую вязкость 4·10-6—6·10-6 при 99°С индекс вязкости ≈ 100, температуру застывания ниже —40°С и температуру вспышки выше 205 °С (пат. США 4035308).
Масло для холодильников, обладающее низкой температурой застывания и устойчивостью к действию галогенов получают при алкилировании бензола или нафталина крекинговыми олефинами C16—С40 (пат. Японии 53—17602).
Для получения синтетических диалкилбензольных масел на основе олефинов С6—C18 предложен двухстадийный процесс, (пат. Великобритании 1448360, пат. США 4148834). На первой стадии ведут алкилирование бензола (толуола, ксилолов, этилбензола) высшими олефинами в присутствии фторида водорода, а на второй полученные моноалкилбензолы вновь алкилируют теми же олефинами, но в присутствии хлорида алюминия.
Можно, однако, проводить получение диалкилбензолов и в одну стадию. Согласно (пат. США 4011166) диалкилбензольную основу для автомобильных масел получают алкилированием бензола a-олефинами С6—С12 в присутствии безводного хлорида алюминия. Мольное соотношение реагентов 1/1, а температура реакции поддерживается в пределах 60—88°С. Продукт, получающийся после отгонки алкилбензолов, имеет следующие характеристики: кинематическая вязкость 8·10-6 м2/с при 99°С, индекс вязкости 120—125, температура застывания ниже —51°С, бромное число менее 1.
Оптимальные условия алкилирования бензола фракцией крекинговых а-олефинов с целью получения диалкилбензолов были определены с помощью статистического планирования эксперимента [311]. Был сделан вывод что лучше всего проводить процесс при 50 °С, времени реакции 40—50 мин и мольном отношении бензол/олефины = 1. В этих условиях выход фракции, перегоняющейся выше 340 °С, составляет 54% на алкилат (после отделения бензола). Эта фракция имеет температуру застывания —50°С, кинематическую вязкость при 100°С ≈ 7,9·10-6 м2/с и индекс вязкости 117.
Во многих патентах описаны композиционные смазочные масла, в состав которых входят диалкилбензолы. Так можно, например, отметить композицию из нафтенового нефтяного масла и синтетических диалкилбензолов (пат. США 3812035), композиции алкилбензолов диалкилбензолов (пат. США 3767577), а также композиция диалкилбензолов с алкилзамещенными тетрагидронафталинами (пат. США 3598739, 3661780).
В последние годы появились описания получения композиционных синтетических смазочных масел, состоящих из смесей алкилароматических соединений и олигомеров высших олефинов. Такие масла можно получить (пат. США 4312033) реакцией а-олефинов С6—С10 с моноциклическими ароматическими углеводородами С6—С10 или их смесями с С6—С10-алкилзамещенными ароматическими углеводородами. В качестве катализатора используют хлорид или бромид алюминия. Процесс ведут до 12 ч при 30—80 °С. Выделенное из продуктов реакции масло содержит ≈40% алкилбензолов и ≈60 % олигомеров. Оно имеет температуру застывания ниже —57 °С, кинематическую вязкость более 5·10—6 м2/с при 99°С и менее 8·10-3 м2/с при —40°С, индекс вязкости выше 120.
Для получения подобных композиционных масел целесообразно использовать «мягкие» катализаторы Фриделя — Крафтса — хлорид (бромид) алюминия, модифицированный нитрометаном, эфираты фторида бора, хлорид цинка или хлорное железо, с промоторами (водой, хлористым водородом или галогеналкилом) (пат. Великобритании 1455893). Получаемые композиции имеют широкий диапазон применения — в качестве приборных, картерных, турбинных и трансмиссионных масел, а также гидравлических жидкостей.
Характеристики различных типов масел на основе диалкилбензолов, используемых в США, подробно рассмотрены в работе [312].
Фирма Continental Oil выпускает два типа масел для двигателей. Масло типа А предназначено для использования в облегченных дизелях повышенной мощности с турбонаддувом, устанавливаемых на военных машинах, а масло типа В—для применения в карбюраторных и дизельных двигателях гражданской техники, эксплуатируемой в северных районах.
Масло типа В, предназначенное для двигателей, оказалось подходящим и для некоторых гидравлических систем. Для гидросистем, спроектированных для работы при умеренно климатических условиях, но используемых в Арктике, потребовались жидкости с пониженной вязкостью при отрицательных температурах. Специально для этих целей предназначено масло типа С. Масло обладает хорошими противоизносными свойствами.
Характеристики масел представлены ниже:
|
Тип А |
Тип В |
Тип С |
Температура, °С |
|||
вспышки |
220 |
210 |
163 |
застывания |
—54 |
—48 |
—62 |
Индекс вязкости |
165 |
171 |
156 |
Кинематическая вязкость v·106, м2/с |
|||
при — 46 °С |
13874 |
39200 |
3410 |
— 40 °С |
6830 |
18464 |
1730 |
— 34 °С |
3605 |
9341 |
943 |
— 18 °С |
735 |
1700 |
214 |
38 °С |
32,8 |
58,5 |
13,5 |
99 °С |
6,34 |
10,19 |
3,49 |
Трансмиссионное масло на основе диалкилбензолов имеет температуру застывания —54 °С, температуру вспышки 185°С, индекс вязкости 114. Кинематическая вязкость при 99°С равна 5,15 X 10-6 м2/с, а при —45°С — 2,19·10-2 м2/с. Это масло предназначено для использования в арктических условиях при повышенных удельных давлениях. Как показал опыт, оно обеспечивает заметное удлинение срока службы зубчатых передач.
Консистентные смазки на основе диалкилбензолов выпускаются трех типов. Они готовятся на основе базового масла с температурой замерзания —54 °С и температурой вспышки около 180°С.
В качестве загустителя в двух типах смазок используется бентонит, а в третьем — 12-гидроксистеарат лития. Все смазки содержат антикоррозионные и антиокислительные присадки, а также присадки, позволяющие применять их при высоком давлении. Бентонитовые смазки имеют более высокую температуру каплепадения (выше 200—260°С). Смазка, загущенная гидроксистеаратом лития, обеспечивает лучшее ингибирующее действие, меньшую выте- каемость из подшипников, меньшую вымываемость водой.
Таким образом, семейство смазочных материалов на основе диалкилбензолов обладает отличными свойствами, позволяющими эффективно применять их при низких температурах. На основании опыта эксплуатации этих материалов в течение нескольких лет [312] они зарекомендовали себя как лучшие масла, позволяющие решить все проблемы, связанные с эксплуатацией в арктических условиях оборудования, спроектированного для условий применения обычных смазок.