Результат интеллектуальной деятельности: ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА

Изобретение относится к антифрикционным пластичным смазкам общего назначения, применяемым, во-первых, для предохранения поверхностей трения от износа, задира и коррозионного воздействия окружающей среды, а во-вторых, для снижения трения и, как следствие, снижения энергозатрат и экономии мощности устройств сопряжения.

Известны пластичные смазки для смазывания узлов трения, представляющие собой систему дисперсная фаза - дисперсионная среда, где в качестве дисперсионной среды могут использоваться нефтяные или синтетические масла, а в качестве дисперсной фазы (загустителя) - гидратированные кальциевые мыла синтетических высших жирных кислот или жирных кислот естественных жиров. В странах СНГ такие пластичные смазки известны под собирательным названием «солидолы» [1]. Эти смазки готовят на основе минеральных масел.

К таким смазкам с одной стороны относится водостойкая смазка общего назначения - солидол синтетический (солидол С, ГОСТ 4366-76. Смазка солидол синтетический), содержащий в качестве базового масла смеси индустриальных масел И-20А и И-40А, а в качестве загустителя - загуститель на основе синтетических жирных кислот фракций С₂₂ и выше, С₅-С₉, С₇-С₉ [2], а с другой - водостойкая смазка общего назначения - солидол жировой (солидол Ж, ГОСТ 1033-79. Смазка, солидол жировой), содержащий в качестве базового масла смеси индустриальных масел И-20А и И-40А, а в качестве загустителя - загуститель на основе гидратированных кальциевых мыл естественных жиров - хлопкового масла и технического жира [3].

Прототипом к заявляемому изобретению является пластичная смазка, содержащая дистиллят вакуумный нефтяной и загуститель на основе гидратированных кальциевых мыл синтетических высших жирных кислот или высших кислот естественных жиров [4].

Недостатками известных пластичных смазок общего назначения - солидолов, и, в частности, смазки-прототипа являются относительно невысокие антифрикционные свойства, а также сравнительно узкий спектр сырьевой базы компонентов этих смазок.

Задачами, которые решаются с помощью настоящего изобретения, являются: повышение антифрикционных свойств смазки и расширение сырьевой базы.

Поставленные задачи решаются тем, что пластичная смазка, содержащая дистиллят вакуумный нефтяной и загуститель на основе гидратированных кальциевых мыл синтетических высших жирных кислот или высших кислот естественных жиров, согласно изобретению дополнительно содержит полиизопреновый масляный концентрат и ацетат холестерина, мас. %:

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемая пластичная смазка содержит полиизопреновый масляный концентрат ЛКИ-СМ (ТУ 0254-002-3199055-2004-11-22), который в заявляемом составе используется совместно с ацетатом холестерина (ТУ 6-09-4368-77).

Полиизопреновый масляный концентрат ЛКИ-СМ - это концентрат полиизопреновых каучуков в минеральном масле с содержанием основного вещества не менее 25-30 мас. %. Данный концентрат имеет кинематическую вязкость при 100°С порядка 5000-10000 сСт. Обладает высокой загущающей и адгезионной способностью. По внешнему виду полиизопреновый масляный концентрат ЛКИ-СМ представляет собой однородную липкую маслянистую массу от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Ацетат холестерина используют в заявляемой композиции в качестве антифрикционной целевой добавки в количестве 0,5-1,5% по массе. Данное ограничение необходимо для создания благоприятных условий, при которых в граничной смазочной пленке инициируется формирование жидкокристаллической структуры. Как известно, ацетат холестерина является одним из наиболее типичных представителей холестерических жидких кристаллов, которые в объеме обеспечивают анизотропию физических свойств. Последнее, в частности, проявляется в способности жидких кристаллов выдерживать значительные нормальные нагрузки при одновременном низком сопротивлении сдвигу. Присутствие указанных веществ способствует образованию жидкокристаллического порядка в граничной смазочной пленке и, как следствие, приводит к низкой диссипации энергии в зоне динамического контакта [5]. Помимо этого положительным фактором при использовании заявляемых жидкокристаллических соединений является их экологическая чистота: они нетоксичны и беззольны. Повышение концентрации ацетата холестерина более 1,5 мас. % нецелесообразно из-за достаточно высокой его себестоимости.

Применение в заявляемой композиции 0,5-3,0 мас. % полиизопренового масляного концентрата ЛКИ-СМ улучшает товарный вид и липкость смазки, приводит к повышению ее вязкоупругих характеристик. Жидкокристаллические вещества и их смеси с высокомолекулярными соединениями при определенных рецептурно-технологических параметрах способны образовывать в маслах игольчатые структуры анизометрической формы, т.е. обеспечивать такую же коллоидную структуру, как и в мыльных пластичных смазках или солидолах. Это позволяет совместно использовать жидкие кристаллы и полимеры в качестве модификаторов структуры антифрикционных пластичных смазок общего назначения и проявляется в том, что при растяжении смазки образуется вытянутая структура, что свидетельствует о ее способности к большей деформации без разрыва. Повышение концентрации полиизопренового масляного концентрата более 3,0 мас. % нецелесообразно, т.к. может привести к неоправданному увеличению вязкостных характеристик смазки.

В результате применение в предлагаемом изобретении полиизопренового масляного концентрата совместно с ацетатом холестерина позволяет расширить сырьевую базу и одновременно повысить смазочные характеристики пластичной смазки при сохранении ее высокой стабильности.

Предлагаемая смазка готовится следующим образом.

В реактор загружается масляная «подушка», которая составляет 60-70% от общего расчетного количества дистиллята вакуумного нефтяного. Затем в реактор добавляется расчетные количества «известкового молочка» (23-30%-ный водный раствор гидроксида кальция) и синтетических жирных кислот или естественных жиров. После этого в реактор добавляют оставшееся количество дистиллята вакуумного нефтяного и расчетные количества полиизопренового масляного концентрата и ацетата холестерина. Процесс омыления и выпаривание свободной воды производят при температуре в реакторе 100-105°С. В ходе реакции отбирают пробы на текущий анализ - определение содержания воды, а также свободных кислот или щелочи, содержание которых не должно превышать значений, приведенных в технических условиях. При получении положительных анализов готовая смазка сливается в тару.

Составы образцов пластичной смазки приведены в таблице 1. Для сравнения в этой же таблице приведены известные составы: смазки-аналога солидола С (синтетического) и смазки-прототипа солидола Ж (жирового).

Антифрикционные свойства пластичной смазки оценивали на машине трения СМТ-1 по схеме «ролик - ролик». Ролики для машины трения СМТ-1 изготавливались из стали 45 (HRC 50-52) диаметром 40 мм и шириной 10 мм. Нижний ролик вращался с частотой 300 об/мин, что соответствовало линейной скорости скольжения 0,6 м/с. Верхний ролик во время испытаний оставался неподвижным и прижимался к нижнему с усилием, соответственно, 441, 588 и 735 Н. Пластичная смазка вводилась в зону трения одноразовым намазыванием тонким слоем на вращающийся ролик. Длительность проведения каждого опыта составляла 60 мин.

Результаты испытаний образцов пластичных смазок приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2 в предлагаемом изобретении применение полиизопренового масляного концентрата и ацетата холестерина с оптимальным содержанием компонентов (составы 2-5) позволяет повысить антифрикционные свойства смазки, а именно, снизить коэффициент трения на 30-40%, уменьшить ширину лунки износа в 1,5-1,7 раза при сохранении неизменными их остальных физико-механических свойств.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Синицын В.В. Подбор и применение пластичных смазок. - М.: Химия, 1974 - 416 с.

2. ГОСТ 4366-76. Смазка солидол синтетический. - 5 с.

3. ГОСТ 1033-79. Смазка, солидол жировой. - 5 с.

4. Пат. 12252 С2 BY, С10М 109/00. Пластичная смазка / Мулярчик В.В., Данишевский В.Н., Рязанцева А.А., Константинов В.Г., Ермаков С.Ф., Паркалов В.П., Шулдыков Р.А. - № а 20041143; Заявл. 12.02.2007; Опубл. 30.08.09 // Афiцыйны бюлетэнь / Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь. - 2009. - №4. - С. 112.

5. Купчинов Б.И., Родненков В.Г., Ермаков С.Ф. Введение в трибологию жидких кристаллов. - Гомель: Информтрибо, 1993. - 155 с.