способ изготовления лыжной мази

Формула изобретения

Способ изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов, отличающийся тем, что декарбоксилированием и димеризацией перфторированных кислот C₆-C₉ получают перфторуглероды, которые обрабатывают в течение 0,5-2 ч раствором этанола или изопропанола, содержащим 0,5-4,5 мас.% фторсодержащих ПАВ общей формулы



где R_F представляет собой, по выбору, радикал C₆F₁₃-, C₈F₁₇ -, или



где n=1-2

после чего проводят отгонку растворителя, сушку и формовку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области спорта, а именно к способу изготовления смазок скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, улучшающих скользящие и скоростные характеристики лыж.

Известно, что в последние годы из всего ассортимента смазочных материалов, предназначенных для подготовки поверхности пластиковых лыж, во всем мире широко используются составы с различными фторсодержащими компонентами в виде мазей скольжения, мазей держания (сцепления), порошки-ускорители, эмульсии и таблетированные составы.

Фторсодержащие компоненты в силу своих уникальных свойств обеспечивают следующие основные преимущества:

- хорошее скольжение лыж в широком интервале температур, причем они особенно эффективны при температуре при плюсовых температурах около нуля градусов;

- лучшее удерживание мази на поверхности лыжи;

- низкий коэффициент трения;

- высокие водо- и грязеотталкивающие свойства.

Известно [Россия, журнал "Лыжный спорт", 4/1998, стр.53, регистрационный номер 017476 от 22.04.1998] применение в качестве лыжной мази высокофтористых и низкофтористых парафинов, причем фтрсодержащий парафин в этом случае является основным компонентом состава мази.

Однако эта мазь обладает относительно высоким коэффициентом трения рабочей поверхности лыжи по снегу.

Известна лыжная мазь [РФ 2203300, МПК⁷ C09G 3/00, оп. 27.04.2003], которая содержит парафин и фторированный модификатор, причем фторированный модификатор адсорбирован в мелкодисперсный твердый носитель, представляющий собой оксид цинка, оксид титана или углеграфит. Носитель с фторированным модификатором составляет 3-12 мас.% от общей массы мази. В качестве фторированного модификатора мазь содержит 0,3-2,5% мас. композиции на основе олигомеров метакриловых эфиров фторсодержащих спиртов-теломеров общей формулы СН₂=C(СН₃)СООСН₂ (CF₂CF₂)_nY (А), где n=1-6; Y=Н или F, в сочетании с , -хлор-перфторпарафинами общей формулы: Сд-(CF₂ CF₂)_n-Cl (В), где n=10-20 и полиэфирами общей формулы: CF₃O(CF₂CF₂O) _nCF₂COF (С), где n=10-30, при следующем содержании компонентов, мас.%: (А) - 50-90, (В) - 10, (С) - 0-40.

Известно [патент РФ 2293098, МПК C09G 3/00, A63C 11 /08 Опуб.: 10.02.2007] изобретение, которое относится к способу получения смазок скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, для улучшения скользящих и скоростных характеристик лыж. Способ заключается в растворении/суспендировании порошков-ускорителей во фторсодержащих растворителях. При этом в качестве порошков-ускорителей используют смеси перфтор-, -хлорперфтор- и , дихлорперфторалканов: [C₁₂F₂₆:C ₁₂F₂₅Cl:C₁₂F₂₄Cl₂ ] или [C₁₂F₂₆:C₁₄C₂₉ Cl:C₁₆C₃₂Cl₂]или [C₁₆F₃₄:C₁₄F₂₉Cl:C ₁₂F₂₄Cl₂]или [C₁₆ F₃₄:C₁₆F₃₃Cl:C₁₆F ₃₂Cl₂] или [C₁₂F₂₄Cl ₂:C₁₄F₂₈Cl₂::C₁₆ F₃₂Cl₂]. В качестве растворителей применяют перфтордекалин, перфторметилдекалин, хладон-350 или карбогал или их смеси в любых соотношениях и комбинациях. Процесс растворения/суспендирования проводят с помощью ультразвукового диспергатора при соотношении порошок-ускоритель: растворитель или смесь растворителей, равном 1:7-9 по массе.

Более близким техническим решением является состав для обработки поверхности пластиковых лыж и способ его получения [патент РФ 2426757, МПК C09G 3/00, C07C 19/08, оп. 20.08.2011]. Это состав, названный порошком-ускорителем, включающий перфторалканы группы, включающей C₁₂F ₂₆÷C₁₆F₃₄, и кроме того, дополнительно содержащий перфторалканы из группы, включающей C₁₈ F₃₈÷C₅₆F₁₁₄, или их смеси, в количестве 2-50 мас.%.

Задачей, стоящей перед авторами предлагаемого изобретения, является разработка способа изготовления лыжной мази, обладающей широким диапазоном применения по температуре, что делает возможным ее использование при неустойчивых погодных условиях, от +5 до -20°.

Данная задача решается за счет создания нового способа изготовления состава мази, который получают нанесением на поверхность порошкообразного перфторуглерода мономолекулярного слоя фторсодержащего ПАВ (фторПАВ).

Сущность изобретения состоит в том, что предложен способ изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов, отличающийся тем, что сначала осуществляют декарбоксилирование и димеризацию перфорированных кислот C₆-C₉, полученные перфторуглероды обрабатывают в течение 0,5-2 часов раствором этанола или изопропанола, включающим 0,5-4,5 мас.% фторсодержащих ПАВ общей формулы

где R_F представляет собой, по выбору, радикал C₆F₁₃-, C₈F ₁₇-, или

,

где n=1 или 2,

после обработки проводят отгонку растворителя, сушку до постоянного веса, и формовку. При этом готовят необходимые для применения формы лыжных мазей: порошки, эмульсии, или спрессованные таблетки.

Раствор фторПАВ готовят так, чтобы в готовом составе мази содержание фторПАВ составляло 0,5-4,5 мас.% относительно массы фторуглеродов.

Для получения перфторуглеродов используют электрохимический метод синтеза (метод Кольбе), в основу которого положено декарбоксилирование и димеризация перфторированных кислот, например, перфторэнантовой (C₆F₁₃COOH), перфторпеларгоновой (C ₈F₁₇COOH), как в виде индивидуальных веществ, так и в виде смесей. Таким методом, в частности, были получены образцы перфторуглеродов от C₁₂F₂₆ до C ₁₈F₃₈.

Полученные соединения подвергались дополнительной очистке путем их растворения в растворителе с последующим высаживанием из раствора.

Состав и структуру полученных фторсоединений определяли аналитическим методами - элементным анализом, ИК и ЯМР спектроскопией.

Установлено, что разработанные составы мазей благодаря введению фторПАВ образуют на поверхности скольжения мономолекулярную наноструктурированную пленку, прочно удерживающуюся на поверхности и обеспечивающую снижение трения, повышение водоотталкивающих свойств в широком температурном диапазоне внешней среды (от +5 до -20°). при различном состоянии лыжни.

Примеры изготовления мази

Пример 1

Декарбоксилированием и димеризацией перфторированной кислоты (перфторэнантовой C ₆F₁₃COOH), получают смесь, в основном состоящую из фторуглеродов C₁₂F₂₆. Обработку перфторуглеродов проводят фторПАВ общей формулы

Здесь R_F представляет собой радикал:

ФторПАВ из расчета 0,5 мас.% относительно массы фторуглерода растворяют в растворителе (изопропаноле) и обрабатывают порошкообразную смесь этих перфторуглеродов в течении 2 часов. Затем растворитель отгоняют, смесь сушат до постоянного веса при температуре 50°С в течение 5 часов Полученный обработанный состав мази в виде порошка наносят на поверхность лыжи по специальной технологии. При испытании отмечены высокие свойства скольжения в диапазоне температур от +5 до -20°C.

Пример 2

Декарбоксилированием и димеризацией перфторэнантовой и перфторпеларгоновой кислоты (C₈F₁₇COOH) получают образцы смеси фторуглеродов C₁₂F₂₆ и C₁₈F₃₈, которую обрабатывают фторПАВ в растворе изопропанола.

Используют фтор ПАВ формулы

где R_F представляет собой радикал C₆F₁₃- из расчета 4,5 мас.% относительно массы фторуглерода. Фторуглерод растворяют в растворителе (этаноле) и обрабатывают порошкообразную смесь этих перфторуглеродов в течении 0,5 часа. Затем растворитель отгоняют, смесь сушат до постоянного веса при температуре 55°C в течение 4,5 часов. Полученный состав сушат до постоянного веса, а затем готовят необходимые виды лыжных мазей - порошки, эмульсии, или таблетируют. После нанесения на поверхность лыжи по специальной технологии в результате испытаний отмечены высокие свойства скольжения в диапазоне температур от +5 до -20°C.

Остальные варианты воплощения изобретения сведены в Таблицу.

Тестирование образцов полученных лыжных мазей проведено в реальных условиях соревнований, на зимней лыжне при различном состоянии снега - на свежем, мелкозернистом, мокром, а также на искусственном снеге. Температура воздуха менялась в интервале от +5°C до -22°C. Расширение температурного диапазона, при котором мазь сохраняет свои эксплуатационные свойства, является основным преимуществом разработанного состава.

Авторами разработан способ изготовления состава мази для широкого диапазона - от +5 до -5°C («мягкие условия») и от -8 до -20°C.

При сравнении с лучшими образцами зарубежных мазей изготовленные предлагаемым способом составы мази при тестировании на скольжение превосходили их на 8-12%. Один из вариантов тестирования заключался в измерении «времени выката» лыж по стандартной методике. При этом, по оценке специалистов, достигнутое уменьшение времени «выката лыж» представляет существенное преимущество перед другими типами мазей.

Фторуглероды	ПАВ (см. примечание), %	Растворитель, время пропитки	Сушка: Т°C, время	Формовка
Смесь C16F 34 и C18F38 (1:1)	(1) - 0,5%	2 часа	50°C, 1 час.	таблетирование
C12F26	(2) - 4,5%	1,5 часа	55°C, 1,5 часа	порошок
Смесь C12F26 и C18 F38 (примерно 1:1)	(3) - 4%	0,5 часа	1 час	таблетирование

Примечание:

где ,