Результат интеллектуальной деятельности: Высокотемпературное синтетическое масло

Изобретение относится к созданию композиции высокотемпературного синтетического масла для малогабаритных теплонапряженных газотурбинных двигателей, в том числе - с замкнутой системой смазки, работоспособного в широком диапазоне рабочих температур от минус 70°С до 300°С.

Известна смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации (RU 2476587 С2, 2010), содержащая, масс. %:

Недостатком данной композиции является низкая термоокислительная стабильность при температурах выше 250°С, обусловливающая резкий рост кислотного числа и кинематической вязкости.

Известна композиция смазочного масла для газовых турбин (RU 2598031 С2, 2013), содержащая, масс. %:

Недостатками данного состава являются низкая температура вспышки и термоокислительная стабильность, ограничивающие верхний температурный предел эксплуатации не выше 200°С.

Известна основа смазочного масла (RU 2704978 С1, 2018), содержащая, масс. %:

продукты этерификации пентаэритрита

Недостатками указанного изобретения являются высокая температура застывания (выше минус 60°С), а также низкая гидролитическая стабильность эфирной основы.

Близкой к предложенной является композиция высокотемпературного масла на основе фторсилоксановой жидкости (RU 2452765 С1, 2010), содержащая, масс. %:

Фторсилоксановая жидкость содержит γ-трифторпропильный радикал, марки 161-44М, с вязкостью при 100°С не менее 9,0 мм², плотностью 1,090-1,200 г/см³ и температурой вспышки не ниже 280°С. Биметальная кремнийорганическая присадка Иноксил ФК, полученная взаимодействием фторсилоксановой жидкости 161-44М с органическими соединениями металлов - капронатом железа и ацетилацетонатом меди, взятыми в виде их ксилольных растворов. Техническим результатом является получение высокотемпературного кремнийорганического масла, пригодного для применения в изделиях аэрокосмической техники и имеющего повышенную термоокислительную стабильность при температурах до 280°С. Недостатками данного состава являются высокая стоимость сырьевых компонентов, обусловленная отсутствием их промышленного производства, а также неудовлетворительные низкотемпературные свойства.

Наиболее близкой к предложенной является композиция синтетического масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей (RU 2569895 С1, 2015), содержащая фторсилоксановую жидкость с трифторпропильным радикалом и кремнийорганическую присадку, отличающаяся тем, что представляет собой раствор капроната железа в олигодиметил-(метил-трифторпропил)-силоксановой жидкости с содержанием капроната железа 0,35-0,6% масс., с содержанием в композиции в целом собственно железа 0,01-0,06% масс.

Недостатком заявленной композиции является пожароопасность и склонность к образованию паровых пробок в масляной системе при температурах выше 265°С за счет протекания реакции комплексообразования между капронатом железа и олигодиметил-(метил-трифторпропил)-силоксановой жидкостью в ходе окисления последней, в результате чего происходит выделение паров капроновой кислоты, имеющей температуру кипения в пределах 202-203°С и температуру вспышки 102°С. Данный недостаток препятствует использованию указанного состава в малогабаритных теплонапряженных двигателях с замкнутой системой смазки. Также недостатком композиции является ухудшение низкотемпературных свойств масла, вызванное наличием раствора капроната железа в его составе.

Задачей настоящего изобретения является получение композиции высокотемпературного синтетического масла, работоспособного в широком диапазоне температур от минус 70°С до 300°С, в том числе - в малогабаритных теплонапряженных двигателях с замкнутой системой смазки.

Техническим результатом изобретения является улучшение низкотемпературных свойств, повышение термоокислительной стабильности, а также снижение пожароопасности и устранение склонности к образованию паровых пробок в масляной системе при температурах до 300°С.

Указанная проблема решается композицией синтетического масла на основе олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксановой жидкости, содержащей в качестве высокотемпературной антиокислительной присадки комплексное соединение железа (III) и олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксана с массовой долей железа не менее 0,35% и кинематической вязкостью при 50°С не более 100 мм²/с. Данная присадка обладает неограниченной растворимостью в олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксановой жидкости, оказывает эффективное антиокислительное действие при температурах до 300°С и не содержит в составе капроната железа.

Композиция высокотемпературного синтетического масла представлена следующим соотношением компонентов, масс. %:

Отличительной особенностью заявленной композиции является использование в качестве высокотемпературной антиокислительной присадки в составе синтетического масла на основе олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксановой жидкости комплексного соединения железа (III) и олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксана с массовой долей железа не менее 0,35%, кинематической вязкостью при 50°С не более 100 мм²/с и не содержащего капроната железа, что позволило получить масло, работоспособное в диапазоне температур от минус 70°С до 300°С, в том числе - в малогабаритных теплонапряженных двигателях с замкнутой системой смазки.

Описываемое синтетическое масло готовят следующим образом: в аппарат с перемешивающим устройством, оборудованный системой обогрева, загружают расчетные количества олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксановой жидкости и ее комплексного соединения железа (III) в качестве высокотемпературной антиокислительной присадки. Затем включают перемешивающее устройство, смесь нагревают до температуры 50-80°С и перемешивают в течение 0,5-2,0 часа. После перемешивания масло охлаждают до температуры не выше 40°С и фильтруют на вакуумном фильтре. По вышеприведенной технологи были приготовлены:

- 7 образцов масла, охватывающих весь спектр заявляемых концентраций;

- прототип, приготовленный по технологии RU 2569895 С1, 2015.

Составы приготовленных образцов синтетических масел представлены в таблице 1, а свойства этих образцов - в таблице 2.

Из приведенных данных следует, что заявленная композиция является более однородной, обладает лучшими низкотемпературными свойствами, более высокой температурой вспышки и улучшенной термоокислительной стабильностью под воздействием кислорода и каталитически активных металлов, при высоких температурах и давлении.