Протизносна та протизадирна добавка до рідких змащувальних матеріалів

Реферат: UA 106551 U UA 106551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хіммотології, а саме до протизносних та протизадирних добавок до моторних та трансмісійних олив, а також до робочих рідин, які застосовуються в гідроприводах та гідросистемах. Змащувальні матеріали та робочі рідини містять пакет багатофункціональних присадок, основними з яких є протизносні та протизадирні. Як ні присадки використовують високомолекулярні жирні кислоти, наприклад олеїнову або лінолеву кислоти та їх сполуки. Як протизадирні присадки використовують сполуки фосфору та сірки. Зазначені присадки під час роботи реагують з поверхнями тертя у вигляді фізичної адсорбції, хемосорбції та хімічних реакцій. Результатом такої взаємодії є різноманітні плівки та шари на поверхнях тертя, які і знижують швидкість зношування та коефіцієнт тертя. Олеїнова кислота є найбільш потужною поверхнево-активною речовиною, яку бажано використовувати як протизносну присадку в рідких змащувальних матеріалах, але не більш ніж 0,2 % мас. Пов'язане це з седиментацією міцел олеїнової кислоти та зниженням ефекту фізичної адсорбції. Відома триботехнічна добавка до змащувальних матеріалів, пластичних мастил та змащувально-охолоджуючих рідин, яка містить метало- та металоорганічні сполуки у вигляді порошку олеату хрому, олеату ксенону, сіркованої олеїнової кислоти, азотованої лінолевої кислоти з розміром часток 0,00001-0,00002 мкм, яка змішується з мінеральною оливою, [патент RU 2404232 С2 "Триботехническая добавка", МПК С10М 141/08. від 20.11.2010 p.]. Позитивний ефект проявляється в тому, що така добавка дозволяє знизити зношування пар тертя, тим самим підвищити ресурс трибосистем машин і механізмів. Недоліком заявленої присадки є те, що вона є металовмісною, та не дозволяє значно підвищити відсоток олеїнової кислоти в змащувальних матеріалах. Найближчим за технічною суттю і результатом, що досягається, є триботехнічна добавка до змащувальних матеріалів і пластичних мастил, аналог, що містить суміш фулеренів С60 та С70, які разом з мінеральними сполуками, такими як мусковіт, альбіт мікроклін та аморфний вуглець вводять в змащувальні матеріали, причому суміш фулеренів С60 та С70 складає 0,2-5,0 мас. % [патент RU 2277577 С1 "Триботехническая добавка к смазочным материалам и пластичным смазкам", МПК С10М 125/02 від 10.06.2006 р.]. Позитивний ефект проявляється в тому, що замість металів, які здатні утворювати золу, вона містить суміш фулеренів С60 та С70, котрі під час тертя утворюють на поверхнях, які труться, полімерне покриття, що підвищує протизносні та протизадирні властивості. Недоліками прототипу є те, що фулерени вводяться в нафтові та синтетичні оливи, де не розчиняються, тобто з часом будуть утворювати осад, а також те, що фулерени у відомій добавці працюють разом з мінеральними сполуками, які є абразивними речовинами, наявність яких негативно впливає під час припрацювання пар тертя. В основу корисної моделі поставлена задача створення складу протизносної та протизадирної добавки до рідких змащувальних матеріалів, яка підвищує протизносні та протизадирні властивості змащувальних матеріалів, не утворює осаду та є екологічно безпечною, тобто виробляється на базі екологічно безпечних рослинних олій. Поставлена задача вирішується тим, що протизносна та протизадирна добавка до рідких змащувальних матеріалів, що містить суміш фулеренів С60 та С70 кількістю 0,2-5,0 мас. %, з мінеральними сполуками, що додаються в нафтові чи синтетичні оливи у вигляді порошку, згідно з корисною моделлю як розчинник похідних фулеренів застосовують рослинні високоолеїнові олії з вмістом олеїнової кислоти не менше 80 мас. %, що дозволило знизити вміст суміші фулеренів С60 та С70 до 0,02-1,0, а замість мінеральних сполук ввести дисульфід молібдену 2,0-10,0 мас. %, а отриману добавку кількістю 15 мас. % додають до нафтових чи синтетичних рідких змащувальних матеріалів. Використання як розчинника суміші фулеренів С60 та С70 рослинних високоолеїнових олій з вмістом олеїнової кислоти не менше 80 мас. %, призводить до того, що під час використання добавки осади не утворюються, що пов'язано з тим, що: 1) рослинні олії олеїнового складу добре розчиняються в мінеральних, напівсинтетичних і синтетичних моторних та трансмісійних оливах; 2) фулерени добре розчиняються в рослинних оліях олеїнового типу. При додаванні такої добавки (фулерени + рослинна олія) до рідких змащувальних матеріалів відбувається рівномірний розподіл добавки по всьому об'єму базової оливи без утворення осаду. Крім того, рослинні олії з вмістом олеїнової кислоти більше 80 мас. % є потужною поверхнево-активною речовиною, яка підвищує фізичну та хімічну адсорбцію молекул базової оливи до поверхонь тертя, тобто є протизносною присадкою. 1 UA 106551 U 5 10 15 Взаємодія фулеренів з окисними плівками на поверхнях пар тертя призводить до формування зношувальностійких полімерних шарів. Це підвищує протизносні властивості базових олив. Протизадирні властивості рідких змащувальних матеріалів підвищуються за рахунок введення в добавку дисульфіду молібдену, який не є абразивною речовиною. Відсутність негативного впливу на оточуюче середовище заявленої добавки обумовлена тим, що вона створена на основі рослинних олій. Можливість реалізації запропонованого складу добавки до рідких змащувальних матеріалів та досягнення значних технічних результатів перевірено лабораторними дослідженнями. Лабораторні дослідження проводилися на чотирикульковій машині тертя згідно з ГОСТ 9490-75 "Материалы смазочные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине трения". Для випробування були вибрані шість базових олив: моторні оливи М-10Г2К (нафтова олива) та VatOil (синтетична олива); гідравлічні оливи МГЕ-46В, та ИГП-30 (нафтові оливи); трансмісійні оливи ТСп-15к (нафтова олива) та Shell-Spirax-AX (синтетична олива). Суміш фулеренів С60 та С70 кількістю 0,02 мас. %, розчинялись в соняшниковій високоолеїновій олії з вмістом олеїнової кислоти 88,8 мас. % та додатково вводили дисульфід молібдену 10,0 мас. %. І як добавки додавались до рідких змащувальних матеріалів 15 мас. %. Результати випробувань наведені в таблиці 1. 20 Таблиця 1 Трибологічні характеристики моторних та трансмісійних олив Тип оливи М-10Г2К (нафтова олива) М-10Г2К + добавка VatOil (синтетична олива) VatOil+ добавка МГЕ-46В (нафтова олива) МГЕ-46В+добавка ИГП-30 (нафтова олива) ИГП-30+добавка ТСп-15к (нафтова олива) ТСп-15к + добавка Shell-Spirax-AX (синтетична олива) Shell-Spirax-AX + добавка 25 30 35 40 Di, мм 0,46 0,38 0,38 0,32 0,46 0,40 0,50 0,45 0,42 0,36 0,42 0,34 Рк, Н 980 1235 1235 1568 617 784 980 1235 1235 1568 1235 1568 Рз, Н 2450 3087 3087 3920 1568 1960 1568 1960 3087 3920 3479 4136 Трибологічні характеристики базових олив і базових олив з протизносною та протизадирною добавкою відрізняються: - по показнику зношування Di, який характеризує протизносні властивості олив, тобто наявність поверхнево-активних речовин в оливах, який покращується на 10,0…19,0 %; - по критичному навантаженню Рк, який характеризує діапазон роботи протизносних добавок, тобто протизносні властивості, яке покращується на 26,0…27,0 %; - по навантаженню зварювання Рз, яке характеризує наявність протизадирних властивостей, яке покращується на 20,0…29,9 %. Таким чином, лабораторні випробування підтвердили покращення трибологічних характеристик базових моторних, гідравлічних та трансмісійних олив при додаванні в них заявленого складу протизносної та протизадирної добавки для експлуатації транспортних засобів, машин і механізмів, що призведе до збільшення їх ресурсу під час експлуатації. Заявлене співвідношення інгредієнтів складу протизносної та протизадирної добавки досліджено на оптимум, який складає 0,02…1,0 % масової одиниці суміші фулеренів С60 та С70 решта рослинна високоолеїнова олія та дисульфід молібдену 2,0-10,0 мас. %. При відсотковій місткості мінеральних речовин, меншій, ніж оптимальна, відбувається недостатня фізична взаємодія фулеренів, поверхнево-активних та мінеральних речовин з поверхнями тертя, в результаті чого трибосистема має відносно низьку зношувальностійкість. При більшій, ніж оптимальна, проявляється коливання швидкості зношування та сили тертя, що також зменшує зношувальну стійкість трибосистем. Оптимальний склад фулеренів (0,02…1,0 мас. %) та дисульфіду молібдену (5,0-10,0 мас. %) вводиться в рослинну високоолеїнову олію, де відбувається розчин фулеренів, а потім, як 2 UA 106551 U 5 10 15 20 25 30 протизносну та протизадирну добавку, кількістю 15 мас. % додають до нафтових чи синтетичних рідких змащувальних матеріалів. Додавання протизносної та протизадирної добавки до нафтових та синтетичних базових моторних та трансмісійних олив було досліджено згідно з ГОСТ 9490-75 на оптимальній мас. %. Експериментальними дослідженнями було встановлено, що вміст протизносної та протизадирної добавки більш 15 мас. % не призводить до подальшого покращення протизносних (Di, Pk) та протизадирних властивостей (Рз) базових моторних та трансмісійних олив. Показники Di, Pk, Рз є сталими та коливаються в межах похибки вимірювань. При зменшенні вмісту протизносної та протизадирної добавки ніж 15 мас. %, спостерігається зниження показників Di, Pk, Рз, а при вмісті 5 мас. % показники олив з добавкою, не відрізняється від показників базових олив. Запропонований склад протизносної та протизадирної добавки проходить наступні стадії виготовлення. 1. Підготовка сировини, контроль якості сировини згідно з сертифікатами або паспортами якості. 2. Подрібнення дисульфіду молібдену до розміру часток не більш 1 мкм. Контроль якості подрібнення. 3. Перемішування інгредієнтів та розчинення фулеренів в рослинній олії за допомогою кавітації в ультразвуковій ванні. Заявлена корисна модель може бути виготовлена в умовах сучасного промислового виробництва на стандартному устаткуванні із застосуванням стандартних хімічних компонентів. Завдяки унікальним властивостям вона може знайти широке застосування при експлуатації транспортних засобів, машин та механізмів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Протизносна та протизадирна добавка до рідких змащувальних матеріалів, що містить суміш фулеренів, які додають в нафтові чи синтетичні оливи у вигляді порошку, яка відрізняється тим, що як розчинник похідних фулеренів застосовують рослинні високоолеїнові олії з вмістом олеїнової кислоти не менше 80 мас. %, з можливістю знизити вміст суміші фулеренів С60 та С70 до 0,02-1,0, та вводять дисульфід молібдену 2,0-10,0 мас. %, отриману добавку кількістю 15 мас. % додають до нафтових чи синтетичних рідких змащувальних матеріалів. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3