пластичная смазка для высокотемпературных узлов трения

Формула изобретения

Пластичная смазка, содержащая в качестве загустителя продукт омыления кальциевым основанием смеси технических высокомолекулярных жирных кислот и низших предельных карбоновых кислот, в качестве третьего компонента содержит воду и присадку, отличающаяся тем, что в качестве дисперсионной среды она содержит вакуумный дистиллят при следующем соотношении компонентов, мас.%:

технические жирные кислоты	8,5-11,5
низшие карбоновые кислоты	0,5-4,0
вода	1,0-3,0
известь	4,0-6,0
дифениламин	0,4-0,6
дистиллят вакуумный нефтяной	до 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам пластичных смазок, используемых в высокотемпературных узлах трения.

Известна пластичная смазка «Униол-1», содержащая авиационное масло МС-20, комплексное мыло жирных кислот и низкомолекулярной органической кислоты - кальциевое мыло фракции синтетических жирных кислот С₁₀-С₂₀ и уксусной кислоты в соотношении 2,5:1-12 мас.%; дифениламин - 0,6 мас.%; масло МС-20 - до 100% [1]. Недостатком этой пластичной смазки является невысокая рабочая температура и нагрузка.

Известна также пластичная смазка, имеющая следующие компоненты соотношений, мас.%: гудрон растительных масел - 10,0-27; технический жир - 9,0-12,5; акриловая кислота - 1,8-2,5; гидроксид натрия - 2,0-5,0; продукт взаимодействия натриевого жидкого стекла, фенолформальдегидной смолы и хлорида железа - 1,5-2,5; дифениламин 0,4-0,6; масло МС-20 - до 100. Недостатком данной композиции является очень высокий предел прочности, ограничивающий их применение в циркуляционных системах подачи смазочных материалов [2].

Наиболее близкой по технической сущности, составу и достигаемому результату является пластичная смазка, содержащая, мас.%: синтетические жирные кислоты и/или отработанное пальмовое масло - 30-35; отработанное растительное масло - 2,7-7,5; известь - 6,6-13,9; уксусную кислоту - 3,4-4,8; присадку 0,02-5,0; минеральное масло - до 100 [3]. Недостатком известной смазки является невысокая рабочая температура и низкие антифрикционные свойства, что ограничивает применение пластичной смазки в высокотемпературных узлах трения.

Задача изобретения - создание пластичной смазки, обладающей рядом преимуществ: более широким диапазоном рабочих температур, улучшенными антифрикционными свойствами и низкой стоимостью.

Поставленная задача решается тем, что пластичная смазка содержит в качестве дисперсионной среды промежуточный продукт нефтепереработки - дистиллят вакуумный нефтяной [4]. В качестве загустителя используется продукт омыления кальциевым основанием смеси технических высокомолекулярных жирных кислот и низших предельных карбоновых кислот, в качестве третьего компонента дополнительно содержит воду и присадку при следующем соотношении составляющих, мас.%:

Технические жирные кислоты	8,5-11,5
Низшие карбоновые кислоты	0,5-4,0
Вода	1,0-3,0
Известь	4,0-6,0
Дифениламин	0,4-0,6
Дистиллят вакуумный нефтяной	до 100.

Сущность изобретения заключается в следующем. Дистиллят вакуумный нефтяной представляет собой продукт, который образуется на промежуточных стадиях нефтепереработки, благодаря чему является дешевым недефицитным материалом. Его стоимость в 1,5-2,0 раза ниже, чем стоимость высокоочищенных нефтяных масел. Однако, по своим реологическим и трибологическим свойствам он близок к очищенным нефтяным маслам, что позволяет рационально использовать его в качестве дисперсионной среды при изготовлении пластичных смазок. Важное преимущество вакуумного нефтяного дистиллята заключается в том, что он, являясь широкой углеводородной фракцией, включает также поверхностно-активные щества. Применение его в смазочных материалах позволит получить структурированную дисперсную систему, которой являются пластичные смазки, без увеличения расхода жировой основы, что также положительно сказывается на себестоимости конечного продукта.

Для получения прочного мыльного каркаса пластичной смазки обычно используются омыляемые продукты, которые состоят из смесей индивидуальных жирных кислот различного молекулярного веса и длины цепи. При этом образуются волокна мыл, имеющие различные размеры и форму, что обеспечивает максимальную стабильность пластичных смазок в целом, увеличивая при этом прочность на сдвиг, повышая рабочую температуру смазки. В данном изобретении используются серийно выпускаемые технические жирные кислоты, получаемые из растительных масел и их соапстоков и представляющие собой комплексы жирных кислот фракций С₁₄ и выше (ГОСТ 7580-55). В составе таких технических кислот содержатся олеиновая, пальмитиновая, линолевая, стеариновая и другие жирные кислоты. Для получения мыльного каркаса пластичной смазки ячеистой структуры со скрученными волокнами в состав смазки были введены непредельные низшие карбоновые кислоты, в частности уксусная кислота. Это способствовало повышению механической и химической стабильности смазки.

При производстве кальциевых смазок наиболее совершенная структура образуется при оптимальном соотношении кальциевого мыла и воды. В этом случае вода играет роль стабилизатора, образовывая водородные или гидроксильные мостики с другими полярными группами. Экспериментально была определена концентрация воды, необходимая для формирования заданной структуры, равная 1,0-3,0%. Выход количества воды за установленные пределы негативно сказывается на структурных характеристиках пластичных смазок. Предел прочности снижается, структурный каркас смазки разрушается.

Дифениламин является часто используемым в смазочных материалах антиокислителем, обеспечивающим стойкость пластичной смазки к термоокислительной деструкции. Содержание дифениламина в пластичной смазке менее 0,4% не обеспечивает антиокислительный эффект. Содержание более 0,6% не приводит к дополнительному положительному эффекту.

Пластичная смазка готовится следующим образом. В варочный аппарат последовательно подают предварительно перемешанные кислоты и отдельно смешанные известь и вакуумный дистиллят, дополнительно вводится вода. Смесь тщательно перемешивается, нагревается до 170ºС и выдерживается в течение 60-80 минут при постоянном перемешивании до полного омыления компонентов и получения пластичной смазки в виде гладкой мази. В горячую омыленную массу вводят дифениламин и производят дополнительную термообработку при 200ºС, охлаждают и затаривают. Конкретные примеры предлагаемых смазочных составов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Примеры смазочных составов
Компонент (мас.%)	I	Заявляемые составы					VII	VIII	IX
		II	III	IV	V	VI
Технические жирные кислоты	8,0	8,5	9,0	10,0	11,0	11,5	12,0	11,5	11,0
Низшие карбоновые кислоты	0,4	4,0	3,0	2,0	1,0	0,5	5,0	0,5	-
Вода	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,0	4,0	2,5
Известь	3,5	4,5	4,5	5,0	5,5	6,0	8,0	6,0	5,5
Дифениламин	0,30	0,40	0,45	0,5	0,55	0,60	0,7	0,60	0,55
Дистиллят вакуумный нефтяной	87,30	82,1	81,55	80,5	79,45	78,40	71,30	77,40	80,45

Характеристики полученных смазочных композиций приведены в таблице 2. Температуру каплепадения определяли по ГОСТ-6793-74 при помощи термометра Уб-белоде. Предел прочности определяли на приборе К-2 по ГОСТ-7143-73, диаметр пятна износа - на четырехшариковой машине трения ЧШМ-1 по ГОСТ 94940-75 при нагрузке 40 кгс. Приведенные данные показывают, что предложенный состав пластичной смазки при заявленном соотношении компонентов превосходит прототип по всем испытанным показателям. Выход за заявляемые пределы содержания компонентов, что подтверждается контрольными примерами I, VII и VIII, приводит к ухудшению всех показателей пластичной смазки. Контрольный пример IX показывает, что исключение из состава низших карбоновых кислот приводит к резкому падению температуры каплепадения и к отсутствию структурного каркаса в пластичной смазке. Это подтверждается невозможностью определения предела прочности. Увеличение содержания воды сверх заявленного приводит к такому же эффекту. Таким образом, только полное сочетание всех компонентов пластичной смазки обеспечивает возможность эксплуатации в широком диапазоне температур. Преимущества разработанного состава пластичной смазки по сравнению с прототипом заключаются в более высоких термических и антифрикционных характеристиках. Применен более дешевый материал, вакуумный дистиллят, используемые в качестве дисперсионной среды.

Таблица 2
Характеристики пластичных смазок
Показатели качества	Номера образцов
	прототип	I	Заявляемые составы					VII	VIII	IX
			II	III	IV	V	VI
Температура каплепадения Т, ºС	150	165	205	205	207	210	208	205	155	145
Предел прочности 50, Па	200	190	560	560	580	600	600	800	отсутствие	отсутствие
Диаметр пятна износа d, мм	0,54	0,54	0,51	0,51	0,52	0,50	0,50	0,60	0,56	0,60

Источники информации

1. Сниницын В.В. Подбор и применение пластичных смазок 2-е изд. - М: Химия. 1974. - С.346-347.

2. Патент РБ № 6906, МПК C10M 161/00, опубл. АБ № 1,2005.

3. Патент РФ № 2177982, МПК C10M 169/04, 177/00, опубл. БИ № 1, 2002 (прототип).

4. Дистиллят вакуумный нефтяной - ТУ РБ 300220696.037-2006.