Мастильна композиція

Винахід відноситься до мастильних композицій, зокрема до мастильних композицій на основі хімічномодифікованих рослинних олій. Відома мастильна композиція на основі 5% сульфідованої бавовняної олії, яка містить 6-10% сірки, та кальційованого вуглеводневого мастила для підвищення антифрикційних (противозадирних) властивостей. Відома мастильна композиція на основі сульфідованої ріпакової олії, яка містить 5-10% сірки для підвищення антифрикційних (противозадирних) властивостей. Недоліком відомих мастильних композицій на основі сульфідованої ріпакової олії є недостатньо високі антифрикційні властивості (протизадирні і, особливо, противо-зносні і противозварювальні) для застосування у важконавантажених парах сталь-сталь, сталь-бронза, сталь-полімер. З метою підвищення антифрикційних властивостей мастильна композиція на основі сульфідованої ріпакової олії або її суміші з мінеральними оліями містить ріпакову олію, яка сульфідована 1-20% сірки у присутності ди фенілтіомочевини, при співвідношенні компонентів композиції, %: Ріпакова олія містить більшість глицеридів ненасичених високомолекулярних органічних кислот, %: Підвищення термодинамічної стабільності ненасичених вуглецевокислотних залишків гліцеридів ріпакової олії досягається шляхом перетворення їх у насичені сполуки. Проте, паралельно з цією задачею досягається триєдина мета: а) перетворення ненасичених залишків в насичені реакціями приєднання; б) зшивання певної частки кислотних залишків як внутрішньо так І міжмолекулярно, підвищуючи молекулярну масу гліцеридів ріпакової олії, а отже і в'язкість її; в) зшиваючи кислотні залишки, разом з тим ввести необхідні для забезпечення протизносної і протизадирної дії мастила атоми, наприклад, сірки. Отже оптимальним способом хімічної модифікації ріпакової олії є сульфідування її - введення сульфідної сірки (S2) шляхом внутрішньо-1 міжмолекулярної реакції приєднання сірки. Слід передбачити певні стадії сульфідування залежно від масової частки сірки, яка вступає в реакцію приєднання: а) введення 1-6,0% сірки приводить до утворення внутрімолекулярних сульфідних чи дисульфідних зв'язків: де R, R' - залишки гліцеридів відповідних ненасичених карбонових кислот; б) введення 8-12% сірки приводить до олігомеризації гліцеридів за рахунок сульфідних чи дисульфідних груп: в) подальше введення сірки (вище 10%) все більше приводить до утворення спочатку сильно в'язких, а потім і квазітвердих продуктів за рахунок міжмолекулярних як площинних, так і просторових сульфідних чи дисульфідних зв'язків. Вміст у ріпакової олії сірки до 20% є гранично технологічним. Приклад 1. В 96 г ріпакової олії розчиняють при 60-70°С 0,2 г (0,001 моля) дифенілтіомочевини (ДФТМ), як каталітичної добавки, а потім вносять 3 г мілкорозтертої сірки і нагрівають поступово (10-15°С за 15 хв) при ефективному перемішуванні (30-35 обертів за хвилину). Поява піни при 155-160°С свідчить про те, що процес сульфідування почався, після цього нагрівання ведуть повільніше (10-15°С за 30 хв), доводячи температуру до 187-190°С і витримують її 10 хв. Потім нагрівання зупиняють, продовжуючи перемішування, 1 через 20-30 хв знову повторюють нагрівання в режимі першого циклу. Охолоджують реакційну масу до 60-65°С і почергово розчиняють в ній при перемішуванні 0,5 г трифенілфосфіду (ТФФ) і 0,6 г бензтриазолу (БТА). Приклад 2. В 83 г ріпакової олії розчиняють каталітичну кількість 0,3 г ДФТМ при 60-70°С; потім суспендують перемішуванням 5 г мілкозернистої сірки і далі ведуть нагрівання за методикою, описаною вище, сульфідування ріпакової олії (досить швидко до 160°С, а потім повільніше до 187-190°С з постійним ефективним перемішуванням). Охолоджують масу до 70°С І потім двічі повторюють описану вище операцію суспензування кожний раз по 5 г молотої сірки І ведуть нагрівання за приведеною методикою. Після внесення 15 г сірки шляхом триетапного сульфідування, масу охолоджують до 70°С і вносять почергово в досить в'язку масу 1,2 г ТФФ І потім 1.0 г бензтриазолу (БТА), повністю розчиняючи кожний реагент при 80-100°С при перемішуванні. Приклад 3. 20 г отриманої за прикладом 1 або 2 мастильної композиції розчиняють при 40-60°С у 80 г авіаційного масла МС-20 і перемішують 10 хв. Призначення реагентів: 1. Дифенілтіомочевина (ДФТМ) - 0,1-1,3% (за масою): а) каталізатор сульфідизації ріпакової олії (без каталізатора вона йде при 210— 220°С Із значною окисною деструкцією), який підвищує селективність реакції і понижує температуру (до 185-190°С), а отже І зменшує термоокислювальну дестр укцію гліцеридів олії; б) антиокисник за рахуноквисокої поляризації молекули ДФТМ 1, отже високого нуклеофільного центру на сірці молекули ДФТМ; антиокис>іиком вона є як у перебігу реакції сульфідування, так І в перебігу е хсп-луа тації змазок при нагріванні: а отже за рахунок відщеплення фенільних радикалів (CeHs) при нагріванні, які обривають розвиток окисних ланцюгів; в) інгібітор корозії за рахунок впливу позитивного центру молекули на зниження величини потенціалу мікроанодних процесів шляхом адсорбції таких молекул ДФТМ на поверхні металу чи сплаву в середовищі такої змазки. 2) Трифенілфосфід [Р(С6Н5) 3] і бензтриазолє присадками протизносними протизадирними, які за рахунок високої полярності вказаних молекул більш ефективно адсорбуються (хемосорбція, сили Вандер-Ваальса) поверхнями, що тр уться з утворенням щільної і стійкої хемосорбційної плівки з орієнтованою структурою. ТФФ, як присадка, приводить до утворення в перебігу тертя плівки фосфіда заліза (чи іншого металу), так само як і сірковмісної ріпакової олії, що адсорбуються хімічно-активовано на поверхні металу з утворенням плівки сульфіду заліза. Азот фрагменту >ІМ-Н молекули бензтриазола здатний легко алкіліруватись (заміщуватись) на вуглеводневий радикал або на кислотний залишок гліцеридів ріпакової змазки і потім адсорбуватись, утворюючи термоди-намічностійку орієнтовану плівку в зоні тертя (характеристикою енергії зв'язку адсорбованих молекул є теплота адсорбції, яка, за літературними даними, є досить знаною у випадку ріпакової олії). Поєднання в оптимальному співвідношенні сполук трьох хімічних елементів (Ν, Ρ, S), зв'язаних великою кількістю фенільних (С6Н5-) радикалів (сірки і азоту у дифенілтіомочевині, фосфора у три фенілфосфіді та азоту в бензтриазолі) із введеннями до складу алкілкислотних залишків гліцеридів ріпакової олії сульфідними (-S-) чи дисульфідними (-S-S-) групами створює максимальний протиза-дирний, протизносний та протизварювзль-ний ефект одержуваних нових мастил. В табл. 1 приведений склад заявленої мастильної композиції. Дані табл. 2, 3, 4 підтверджують ефективність заявленої композиції. В табл. 2 приведені результати дослідження мінеральних та ріпакової олії та їх суміші при випробуваннях на чотирьохкульовій машині тертя (ЧКМТ): кульки-сталь LLJX-15(HRc65) діаметром 12,7 мм; число обертів верхньої кульки 1440 за хвилину. ПротизноснІ властивості оцінювали за діаметром плями зносу в мм за 4 год випробувань при нормальному навантаженні на одну кульку 82 Н; температура 45-60°С. Протизадирні та протизварювальні властивості оцінювали за критичним та зварювальним навантаженнями на одну кульку відповідно до ступінчатої зміни навантаження (на нових кульках) через 2-25 Η при однохвилинних випробуваннях. Як видно з табл. 2, заявлена мастильна композиція за антифрикційним ефектом І технічними характеристиками перевершує мінеральну, ріпакову І тільки сульфідовану олії. В табл. 3 приведені результати випробувань даних пар тертя, наприклад бронза Бр.4-0,25 - сталь 45 (HRc 42; Ra0 = 0,35 мкм) та ароматичний поліамід фенілон С-2 -сталь 45 (HRc 42; Rao = 0,35 мкм) при мащенні заявленою мастильною композицією на основі мінеральної, авіаційної та сульфідованої ріпакової олій. Три зразки (бронза або фенілон С-2) уявляли собою пальчики діаметром 10мм з кінцівкою у вигляді сфери радіусом 6,35 мм; контртіло сталеве діаметром 60мм і товщиною 10 мм. Темпертатура вимірювання термопарою ХК на відстані 1,5-2мм від поверхні тертя сталі. Товщина шару мастила над контртілом 1,5-2 мм. Швидкість ковзання 0,5 м/с. Навантаження на початку тертя становило N - 200Н на один зразок, кожний з яких припрацьовували до діаметра плями зносу 1,95 + 0,35 мм, при цьому питоме навантаження змінювалося від рОн НВ зразка до рок - 72 +20 МПа. Випробування здійснювались у два етапи: перший - при №* = 200Н; Si = 10 км (при цьому питоме навантаження змінювалося від р 10 = Рок до Р1к = =42 +19 МПа); другий - при N - 350Н; S2 = -15 км (при цьому питоме навантаження змінювалося від р 10 = 75 +33 МПа до р2к в -42 + 22 МПа). Температура вимірювання в кінці тертя (1 км). Як видно з результатів табл. 3, бронза при мащенні заявленою мастильною композицією І при певному співвідношенні її компонентів виявляє меншу інтенсивність зношування при двох різних навантаженнях: 1) N 200Н у 2,6-16,3 разів, ніж при мащенні авіаційним маслом, у 1,7-10,8 разів, ніж ріпаковою олією та у 1,5-9,5 разів, ніж сульфідованою олією [2]; 2) при N = 350Н: у 2,7-17,7 разів меншу інтенсивність зношування, ніж при мащенні авіаційним маслом, у 2-13 разів - ніж ріпаковою олією, у 1,6-10,7 разів, ніж сульфідованою ріпаковою олією. Фенілон С-2 при мащенні заявленою мастильною композицією і при певному співвідношенні її компонентів (табл. 3) виявляє меншу інтенсивність зношування залежно від навантаження: 1) при Ni = 200Н: у 1,9-8,8 разів меншу, ніж при мащенні авіаційним маслом, у 1,8-8,0 разів - ніж ріпаковою олією, у 1 ,6-7,3 разів - ніж сульфідованою ріпаковою олією; 2) при Νι = 350Н: у 1,7-6,5 разів меншу інтенсивність зношування, ніж при мащенні авіаційним маслом, у 1,6-6 0 разів ніж ріпаковою олією.