Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка состава и технологии производства синтетической основы авиационной рабочей жидкости, предназначенной для обеспечения работоспособности гидравлических систем в особых условиях эксплуатации

Докладчик: Климочкин Юрий Николаевич

Должность: Заведующий кафедрой, д.х.н., профессор

Цель проекта:
1. Современный этап развития экономики промышленно развитых стран мира характеризуется высокими темпами роста наукоемких производств, среди которых важное место отводится технологиям производства высококачественных масел. Последние в целом должны определяться особенностями состава, свойств и условий применения этих продуктов, а также проблемами ресурсосбережения и экологии.Производство и потребление высококачественных масел служит одним из критериев экономического и социального развития государств. Современные высокоиндексные масла являются не только продукцией «высоких технологий», но и дают огромную прибыль тем компаниям, которые развивают производство масел путем обоснованного подбора сырья для приготовления высококачественной базовой основы и совершенствования технологии. 2. Создание новой отечественной конкурентоспособной рецептуры, а также технологии получения основы рабочей жидкости нового поколения на основе наноразмерных полиэфиров каркасной структуры для применения в гидравлических системах современной авиации в предельных условиях эксплуатации.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Основным результатом реализации проекта является технология получения перспективного диэфира 1,3-дизамещенной карбоновой кислоты адамантанового ряда как основы авиационной рабочей жидкости для гидравлических систем. По результатам разработанной технологии также будет разработан проект технических условий на синтетическую основу авиационной рабочей жидкости для гидравлических систем, проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка технологии получения основы авиационной рабочей жидкости для обеспечения работоспособности гидравлических систем современной авиатехники».
2. Разработанная технология получения синтетической основы авиационной рабочей жидкости для гидравлических систем открывает возможность реализовывать одностадийный производственный процесс из соответствующей 1,3-замещенной дикарбоновой кислоты адамантанового ряда. Отличительными особенностями предлагаемой технологии являются:
- высокий выход конечного продукта;
- простота проведения процесса;
- легкость выделения и очистки целевого продукта из реакционной смеси;
- простота аппаратурного оформления процесса;
Разработанная технологии получения соответствующей 1,3-замещенной дикарбоновой кислоты адамантанового ряда в качестве исходного соединения для синтетической основы рабочей жидкости также обладает рядом существенных конкурентных преимуществ:
- использование дешевого и доступного сырья;
- простота проведения реакций и легкость выделения и очистки продукта;
- объединение стадии получения промежуточного нитроксипроизводного и последующей реакции с нуклеофильными агентами в одном реакционном сосуде, что упрощает технологическую и аппаратурную схему производственного процесса и, следовательно, существенно снижает себестоимость.
Конкурентным преимуществом продукции, полученной по разработанной технологии, будет невысокая стоимость при наличии повышенных эксплуатационных характеристик продукции.
3. Научная новизна достигается получением диэфиров адамантанового ряда на основе неизвестных ранее 3-карбоксиметил-1-адамантанкарбоновых кислот. Перспективность применения производных адамантана обуславливается набором специфических свойств: размер адамантильного радикала (его диаметр составляет 7Å), высокая липофильность (растворимость в неполярных растворителях), конформационная жесткость. Введение наноразмерного адамантильного радикала повышает, в целом, термическую стабильность вещества и его стойкость к окислению и радиационному облучению, что важно, в частности, при получении функциональных производных и конструкционных наноматериалов с повышенными эксплуатационными характеристиками. Вклад числа поверхностных атомов нанообъектовв свойства самой наномолекулы становится определяющим и растет с дальнейшим уменьшением размера объекта. Именно это и является одной из причин проявления новых свойств разрабатываемых функциональных наноматериалов на основе адамантана на наноуровне.
4. В научной литературе производные адамантана довольно широко предлагаются к применению в качестве горюче-смазочных материалов или добавок к ним, и интерес к таким работам держится уже на протяжении нескольких десятилетий. Особенно у исследователей вызывает интерес их высокая термическая стабильность. Алкиладамантаны обладают бактерицидным действием, вследствие чего рекомендовано использовать их в качестве антимикробных присадок к смазочным материалам. Диметилбутил-, диметилоктил- и диметилциклопентиладамантаны предлагают применять в качестве компонентов жидкостей для фрикционных передач и трансмиссионных систем. Масла на основе алкиладамантанов рекомендовано использовать в качестве термостойких синтетических смазочных масел, например, в качестве рабочих жидкостей в газотурбинных установках, а с учетом их хороших электроизоляционных свойств также в качестве кабельного масла [Патенты US 5306851, WO 2007/094746, US 3398165, US 3751452, US 3081337, US 5397488, публикации Нефтехимия. 2013. T. 53. Вып. 6. С. 467;J. Phys. Chem. B 2011, 115, 10064–10072.]
Простые эфиры алкиладамантанов могут служить добавками, повышающими окислительную стабильность и вязкость смазочных масел и трансмиссионных жидкостей. В качестве добавок к смазочным маслам, повышающих их термическую и окислительную стабильность, рекомендовано использовать диэфиры алкиладамантанолов и дикарбоновых алифатических кислот. Весьма перспективны сложные эфиры – производные двухосновных адамантанкарбоновых кислот и алифатических спиртов. Основная особенность таких эфиров их повышенная термическая стабильность по сравнению с маслами, применяемыми в настоящее время в промышленности.
5. Разработка возможных подходов к оптимальной рецептуре синтетической основы авиационной рабочей жидкости будет проводиться на основании проведенного анализа литературных источников по методам получения замещенных 1,3-адамантандикарбоновых, 3-карбокси-1-адамантилуксусных, 1,3-адамантилдиуксусных кислот и исходных соединений для их синтеза и по методам получения диэфиров адамантанового ряда. Синтез целевых соединений будет достигаться путем использования стандартны[ методик синтеза, в частности, получение 1,3-дизамещенных кислот осуществлено в условиях реакций Ботта и Коха-Хаафа, а эфиры на основе полученных кислот будут синтезированы методом прямой этерификации.Будут изучено строение полученных соединений с помощью современных физико-химических методов анализа. Будут изучены физико-химические характеристики образцов синтезированных диэфиров: кинематическая вязкость, плотность, показатель преломления, температура застывания, температура вспышки, кислотное число. Будет выбран перспективный образец диэфира, который далее будет испытан в составе синтетической основы масла.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Потенциальными потребителями разрабатываемой продукции должны стать учреждения химического и нефтеперерабатывающего профиля, организации, деятельность которых направлена на производство смазочных материалов.
2. В перспективе планируется внедрить полученную технологию в производство ОАО «Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке» НК Роснефть, которое является индустриальным партнером и высказало заинтересованность в разработке новой технологии получения новой синтетической основы авиационной рабочей жидкости для гидравлических систем самолетов.
3. Полученные результаты НИР приведут к созданию новых горюче-смазочных материалов для нужд ВС РФ и заинтересованных предприятий России и стран СНГ, что позволит повысить безопасность полетов (повышение стабильной работы гидравлических систем самолетов и вертолетов), отказаться от закупок импортных горюче-смазочных материалов. Экономический эффект будет достигнут за счет импортозамещения - прекращение закупок поставляемых в настоящее время из-за рубежа, как готовых синтетических основ рабочих жидкостей, так и первичного сырья для их производства.

Текущие результаты проекта:
Проведены работы по 1 этапу проекта:
Проведен сбор литературных данных по методам получения замещенных 1,3-адамантандикарбоновых, 3-карбокси-1-адамантилуксусных, 1,3-адамантилдиуксусных кислот и исходных соединений для их синтеза по материалам зарубежных и отечественных информационных источников и дана оценка эффективности этих методов. Обобщены сведения зарубежных и отечественных информационных источников по методам получения диэфиров адамантанового ряда. Проведен аналитический обзор патентной ситуации по способам получения замещенных 1,3-адамантандикарбоновых кислот, 3-карбокси-1-адамантилуксусных, 1,3-адамантилуксусных кислот и диэфиров на их основе с глубиной поиска 5 лет. Проведена наработка исходных соединений для получения замещенных 1,3-адамантандикарбоновых, 3-карбокси-1-адамантилуксусных, 1,3-адамантилдиуксусных кислот; наработка 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда и исследованы их физико-химические свойства и спектральные характеристик и с использованием научного оборудования ЦКП. Определены качественные показатели синтезированных соединений общепринятымианалитическими методами и подтверждены структуры 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда.
Подана заявка на патент: «Способ получения трехосновных карбоновых кислот адамантанового ряда»№ 2014145737 от 14.11.2014 г.
Изданы статьи
1. Е.А. Ивлева, Д.И. Гнусарев, В.А. Осянин, Ю.Н. Климочкин. Однореакторный синтез многоосновных карбоновых кислот адамантанового ряда // Журнал общей химии, 2014, Т. 84. № 11
2. Е. А. Ивлева, М. Р. Баймуратов, Ю. А. Журавлева, Ю. Н. Климочкин, И. А. Куликова, В. В. Поздняков, Н. А. Шейкина, В. А. Тыщенко. Влияние строения адамантансодержащих диэфиров на термоокислительную стабильность // Журнал общей химии, 2014, Т. 84. № 12