Пластичне мастило

Реферат: Винахід належить до багатоцільових антифрикційних пластичних мастил, призначених для змащування підшипників кочення та ковзання, шарнірів та інших вузлів тертя машин і механізмів. Заявлено багатоцільове антифрикційне мастило, яке включає компоненти за наступного співвідношення, мас. %: літійове мило гідроксокислот олій 14,0-20,0, поліізобутилен 2,0-4,0, дифеніламін 0,7-1,5, аміноамід жирних кислот олій 2,5-7,5 та суміш нафтових олив решта. Тех. результат: покращення захисних і трибологічних характеристик мастила, підвищення стабільності до окиснення та механічної дії. UA 115752 C2 (12) UA 115752 C2 UA 115752 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до багатоцільових антифрикційних пластичних мастил, призначених для змащування підшипників кочення та ковзання, шарнірів та інших вузлів тертя машин і механізмів. Досі для цих потреб широко використовується мастило загального призначення ЦИАТИМ201, виготовлене на нафтовій оливі, загущеній літійовим милом стеаринової кислоти, з додаванням антиокиснювальної присадки. Мастило характеризується працездатністю за низьких температур, але не відповідає сучасним вимогам через низьку механічну та колоїдну стабільність, недостатню температуру крапання і верхню температурну межу застосування, схильність до ущільнення при тривалому зберіганні. Ці негативні властивості викликані наявністю у складі мастила стеаринової кислоти. Сьогодні на світовому ринку літійові мастила займають ключову позицію. У США, країнах Західної Європи, Китаї та Індії на їх частку припадає понад 70 % від загального виробництва мастил. Проте у складі загусника мастил найвищої якості використовується переважно 12гідроксистеаринова кислота. Найближчим за технічною суттю і складом до мастила, що заявляється, є багатоцільове пластичне мастило Літол-24 (прототип), що виробляється в промислових умовах на пострадянському просторі за ГОСТ 21150-87 і має наступний склад, мас. %: 12-гідроксистеаринова кислота 11,0-14,0 гідроксид літію 0,7-1,5 поліізобутилен 2,0-4,0 дифеніламін 0,3-1,5 суміш нафтових олив до 100. Мастило належать до простих літійових мастил і має високу термохімічну, колоїдну та механічну стабільність, низьку водозмивність та широкий температурний діапазон застосування. Недоліком мастила Літол-24 є недостатній рівень захисних і трибологічних характеристик, що обмежує його використання в умовах високих навантажень, швидкостей і агресивних середовищ. Мастило-прототип виготовлене з використанням у складі загусника 12-гідроксистеаринової кислоти. Але дефіцит на вітчизняному ринку рицинової олії та відсутність потужностей для її гідрування з наступним виділенням 12-гідроксистеаринової кислоти зумовлює імпорт цієї кислоти з Індії, Бразилії чи Китаю. До того ж, у зв'язку зі скороченням посівних площ кліщовини (рицини) в цих країнах та значним коливанням обсягів виробництва рицинової олії через часті неврожаї намітилася стійка тенденція до здорожчання 12-гідроксистеаринової кислоти та нестабільності у її поставках. Водночас Україна є потужним виробником олійної сировини, експорт якої перевищує 2 млн. т/рік (понад 90 % від вирощеного і зібраного урожаю). В ІБОНХ ΗАН України розроблені технології комплексного використання і переробки олій, зокрема ріпакової, соняшникової, кукурудзяної, льняної, соєвої та побічних продуктів від їх очистки (фосфатидів), на біосинтетичні поверхнево-активні речовини, зокрема гідроксокислоти і аміноаміди вищих жирних кислот (ВЖК). Задачею винаходу є створення багатоцільового літійового мастила на основі доступної вітчизняної олійної сировини, яке поєднувало б високі антиокиснювальні та об'ємно-механічні властивості з покращеними захисними і трибологічними характеристиками, що дозволить застосовувати його як антифрикційне мастило в умовах підвищених навантажень і агресивних середовищ. Поставлена задача вирішується створенням нового мастила, яке включає суміш нафтових олив, поліізобутилен, дифеніламін і літійовий мильний загусник, яке відрізняється тим, що як загусник містить літійові мила гідроксокислот олій і додатково - аміноамід жирних кислот олій, за наступного співвідношення компонентів, % мас.: літійові мила гідроксокислот олій 14,0-20,0 поліізобутилен 2,0-4,0 дифеніламін 0,7-1,5 аміноамід жирних кислот олій 2,5-7,5 суміш нафтових олив до 100. Запропоноване мастило виготовляється за загальноприйнятою технологією одержання мастил, що містять у своєму складі літійові мила жирних кислот, і включає такі стадії: - розчинення поліізобутилену в базовій оливі; - синтез літійових мил гідроксокислот олій у середовищі базової оливи; - зневоднення одержаної оливно-мильної суміші; 1 UA 115752 C2 5 10 15 20 25 - термомеханічну обробку суміші та її охолодження; - введення дифеніламіну та аміноаміду жирних кислот олій; - гомогенізацію, деаерацію та фільтрацію мастила. Оптимальна кінематична в'язкість суміші нафтових олив при 50 °C повинна знаходитися в межах 30-80 сСт. Використані у складі мастила, що заявляється, дифеніламін та поліізобутилен випускаються промисловістю за діючою нормативно-технічною документацією. Гідроксокислоти олій синтезували епоксидуванням ненасичених жирних кислот (олеїнова, лінолева, ліноленова, ерукова) або їх суміші, що входить до складу олій (ріпакова, соняшникова, кукурудзяна, соєва, льняна тощо) з наступним гідролізом за ацилгліцериновим угрупуванням та оксирановими кільцями. Аміноаміди жирних кислот олій синтезували епоксидуванням олій з наступним розкриттям оксиранового циклу і трансамідуванням ацилгліцеринів діетаноламіном. Загальна схема реакцій наступна: За фізичним станом аміноаміди жирних кислот олій - це мастилоподібні речовини коричневого кольору з кислотним числом, що не перевищує 20-25 мг KОН/г, і температурою текучості до 30 °C. Вони добре розчиняються у нафтових оливах, аліфатичних і ароматичних вуглеводнях та їх сумішах. Уведення до складу мастила вищезазначених компонентів у комплексі, а також спеціально підібраний їхній кількісний склад дозволяють одержати оптимальний технічний результат, а саме, розширити жирнокислотну сировинну базу для виготовлення високоякісних багатоцільових літійових мастил та поліпшити їхні захисні і трибологічні характеристики. Відповідно до винаходу, з використанням вищенаведених сировинних продуктів, за стандартною технологією виготовлені зразки запропонованого мастила, які зведено у таблиці 1. Таблиця 1 Склад розроблених мастил Вміст компонентів мастила, що пропонується, % мас., у зразках: 1 2 3 20,0 14,0 17,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0 1,0 7,5 2,5 5,0 решта решта решта Найменування компонентів Літійові мила гідроксокислот олій Поліізобутилен Дифеніламін Аміноамід жирних кислот олій Суміш нафтових олив 2 UA 115752 C2 5 10 Зразки мастила, що заявляється, випробувано у порівнянні з товарним мастилом Літол-24 виробництва ВАТ "АЗМОЛ" (мастилом-прототипом). Зразки мастил досліджено лабораторними методами згідно з діючими стандартами, а також випробовано на спеціальному стенді "Динакоротест" для визначення захисних властивостей мастил у динамічних умовах (Кваліфікаційний метод оцінки пластичних мастил, затверджений рішенням Держкомісії № 23/1-91 від 01.03.82 p.). Захисні властивості оцінюються за величиною швидкості корозії підшипників кочення. В основі методики використано прямий метод вимірювання поляризаційного опору. Основні характеристики отриманих зразків мастил та результати їх випробувань на стенді зведені у табл. 2. Таблиця 2 Характеристика властивостей запропонованих зразків мастил 1, 2 і 3 у порівнянні з мастиломпрототипом. Значення показників для мастил: Найменування показника, Метод одиниця виміру випробовування прототип Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3 Межа міцності за: - 20 °C, Па ГОСТ 7143 580 980 580 700 - 80 °C, Па 200 420 200 300 Температура крапання, °C ГОСТ 6793 198 208 200 205 Навантаження критичне (Рк), Η ГОСТ 9490 657 735 696 696 Приріст кислотного ГОСТ 5734 0,24 0,18 0,22 0,20 числа(120 °C, 6 год.,), мг KОН/г Корозійна дія на мідь ГОСТ 9.080 Витримує Витримує Витримує Витримує -1 Пенетрація при 25 °C, мм·10 .з перемішуванням - 60 подвійних тактів ГОСТ 5346 245 225 245 242 - 1000 подв. Тактів 270 232 268 254 - ΔΡ 25 7 18 12 Захисні властивості в -4 -4 -4 -4 динамічних умовах. Швидкість «Динакоротест» 2,6·10 1,5·10 2,2·10 1,9·10 корозії, мм/рік 15 20 25 30 35 Як свідчать дані табл. 2, застосування як загусника мастил літійових мил гідроксокислот олій, одержаних з олійної сировини вітчизняного виробництва, та введення до складу мастил аміноамідів жирних кислот олій разом з відомими компонентами, за дотримання запропонованого співвідношення інгредієнтів, дозволяє одержати новий продукт, який характеризується покращеними захисними та трибологічними характеристиками, підвищеною стабільністю до окиснення та механічної дії. Завдяки застосуванню відомого інгібітора окиснення дифеніламіну в пакеті з аміноамідом жирних кислот олій запропоноване мастило є термостабільним і стійким до дії корозійно активних чинників та підвищених навантажень у вузлі тертя. За приростом кислотного числа при високих температурах (120 °C) мастило, що заявляється, переважає антиокиснювальні властивості мастила-прототипу. Крім того, як видно з табл. 2, воно суттєво знижує швидкість корозії сталевих поверхонь та на 1-2 ступені покращує навантаження критичне (Рк) (визначене на чотирикульковій машині тертя), нижче якого відбувається просте зношування поверхонь тертя, а вище - виникають задири. Як показують результати досліджень механічної стабільності запропонованого мастила за зміною показника пенетрацї після тривалого механічного руйнування (табл. 2), застосування у складі загусника літійових мил гідроксокислот олій призводить до покращення механічної стабільності мастил - різниця (ΔΡ) між показником вихідної пенетрацї (60 подвійних тактів у мішалці для перемішування мастил) і пенетрацї після тривалого руйнування (1000 подвійних тактів) нового мастила у порівнянні з відомим значно зменшилася. Це дозволяє прогнозувати тривалу стабільність нового мастила у вузлах тертя без розм'якшення та витікання. Узагальнюючи отримані результати, можна констатувати, що поставлена технічна задача досягнута. Запропоновані мастильні композиції переважають відомі рішення за прототипом, а оптимальне співвідношення запропонованих складів нового мастила забезпечує технологічність виготовлення та їхні високі техніко-економічні показники в процесі експлуатації. 3 UA 115752 C2 5 10 Джерела інформації: 1. Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. Ассортимент. Справочник. - Μ: Издательство "Химия", 1979. - 272 с. 2. Ищук Ю.Л. Технология пластичных смазок. - Киев: Наукова думка, 1986. - 248 с. 3. Grease Production Survey Report. For the calendar year 2015, 2014, 2013 and 2012 /NLGI Grease Technology Solutions, LLC //Missouri, 2016. - P. 30. 4. Поп Г.С. Мастильні матеріали з рослинних олій /Г.С. Поп //Хімічна промисловість України. - 2006. - № 5. - С. 22-29. 5. Papeykin О.О. Resisting corrosion /O.O. Papeykin, E.V. Kobylyansky, L.V. Zhelezhy, O.R. Kravchenko, Y.L. Ishchuk //Lubes'n'Greases. - 2006. - V. 12. - No. 11. - P. 44-50. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Багатоцільове антифрикційне мастило, яке включає суміш нафтових олив, поліізобутилен, дифеніламін і літійовий мильний загусник, яке відрізняється тим, що як загусник містить літійове мило гідроксокислот олій і додатково - аміноамід жирних кислот олій, за наступного співвідношення компонентів, % мас.: літійове мило гідроксокислот олій 14,0-20,0 поліізобутилен 2,0-4,0 дифеніламін 0,7-1,5 аміноамід жирних кислот олій 2,5-7,5 суміш нафтових олив до 100. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4