Смазочная композиция

Смазочная композиция

Реферат

 

Сущность: композиция содержит концентрат нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ (КСАВ) 1 - 32 и литиевую пластичную смазку 68 - 99. КСАВ содержит, %: 20 - 79,5 асфальтенов, 20 - 50 смол и до 100 остаточных масляных фракций и полициклических ароматических углеводородов. В качестве КСАВ используют остаток деасфальтизации гудрона, природный битум при концентрации в нем не менее 40 мас.% асфальтенов или остаток деасфальтизации тяжелых или высокосмолистых нефтей растворителем при их массовом соотношении 1:5-18 соответственно. 1 ил., 12 табл.

Изобретение относится к смазочным материалам, а именно к пластичным смазкам, и может применяться для повышения износостойкости пар трения в узлах механизмов и машин.

Известны пластичные смазки на основе нефтяных масел, загущенных литиевыми мылами, например ЦИАТИМ-201 и ЦИАТИМ-203, которые являются основными морозостойкими смазками общего назначения (прототип, базовый объект) [1] Однако, эти смазки уже во многом не соответствуют современным требованиям по эксплуатационным свойствам, так как были созданы более 40 лет назад.

Опубликовано изобретение, где для повышения антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств литиевой смазки используют 0,01 - 0,1% нефтяной фракции, полученной после отгонки растворителя из рафината экстракции гудрона ацетоном [2] Однако смазка дополнительно содержит сульфид молибдена и дифениламин.

Описано использование асфальто-смолистых веществ для улучшения консервационных свойств защитных смазок типа АГ-1 и АГ-2 [3] До настоящего времени смолисто-асфальтеновые вещества практически используются только в дорожном строительстве и гидролизации в строительной индустрии.

Задача изобретения создание новых смазочных композиций с улучшенными эксплуатационными (трибологическими) характеристиками на основе базовых смазок, позволяющих расширить сырьевую базу полифункциональных присадок за счет более рентабельного использования высокомолекулярных неуглеводородных компонентов нефтяного происхождения (утилизации нефтяных остатков).

Поставленная задача достигается использованием в качестве полифункциональной присадки к литиевым смазкам концентрата смолисто-асфальтеновых веществ, выделенных из нефтяного сырья при следующих соотношениях составляющих, мас. литиевая пластичная смазка 68.99; асфальтено-смолистые компоненты (АСК) 32.1.

Концентраты смолисто-асфальтеновых веществ (КСАВ) представляют собой смесь нефтяных смол, асфальтенов, высококонденсированных ароматических углеводородов и остаточных масляных фракций. Содержание асфальтенов в КСАВ может варьироваться от 10 до 90% смол от 10 до 60% остаточных масляных фракций до 35% В зависимости от содержания асфальтенов и смол агрегатное состояние КСАВ меняется от мазеобразного до твердого. При нагревании КСАВ переходят в пластичное состояние. Молекулярная масса колеблется от 800 до 2000. КСАВ хорошо растворимы в ароматических растворителях, хлороформе. Частично растворимы в бензине, н-алканах, алифатических спиртах, кетонах. В воде не растворимы. Они содержат до 80% углерода, до 11% водорода, до 1% азота, до 5% серы. В них сконцентрированы практически все металлы, содержащиеся в исходном сырье (нефти), ванадий, никель, железо, кальций, магний, медь, калий, натрий и др. Суммарное содержание металлов в КСАВ приближается к 1% КСАВ не проводят электрический ток, но под действием напряжения могут поляризоваться. КСАВ обладают сравнительно высокой поверхностной активностью.

КСАВ получают при деасфальтизации нефтяного сырья известными способами. [4] В зависимости от растворителя процесса деасфальтизации (сжиженный пропан, смесь пропана с бутаном, гексан, бензиновые фракции, алифатические спирты) изменяется состав выделяемых КСАВ. На состав КСАВ существенное влияние оказывает соотношение сырье: растворитель, варьируемое от 1:3 до 1:18.

Заявляемую пластичную смазку готовят механическим перемешиванием базовой пластичной смазки с рассчитанным количеством КСАВ.

Испытания приготовленных составов заявляемой пластичной смазки проводились на машине трения УМТ-1 по схеме вал втулка в сравнении с пластичной смазкой ЦИАТИМ-203, являющимся базовым объектом.

Условия испытаний: вал из бронзы БрАЖН 10-4-4 (Гост 1628-78); втулка из стали 38 х 2 МЮА-б (ТУ 14-1-950-74). Внутренний диаметр втулки и наружный диаметр вала 35 мм, скорость скольжения 0,44 м/с, время приработки при ступенчатой нагрузке на образцы 1, 2, 3, кН 20 минут, общее время испытаний 60 мин.

В табл. 1 представлены результаты испытаний смазки ЦИАТИМ-203 с добавкой КСАВ, выделенных из разных объектов, содержащих около 30% асфальтенов.

Как следует из табл. 1, добавка КСАВ позволяет снизить износ бронзового вала в 3 7 раз, стальной втулки в 3 6 раз. При этом наблюдается тенденция к снижению коэффициента трения при повышенных нагрузках.

В табл. 2 показано влияние количества КСАВ куакбашской нефти на противозадирные (смазывающие) свойства ЦИАТИМ-203 по ГОСТ 9490-75.

Как следует из табл. 2, добавка 1 35% КСАВ увеличивает критическую нагрузку ЦИАТИМ-203 на 12-58% нагрузку сваривания на 12-25% индекс задира на 14-83% Оптимальным является добавка 10-14% мас. АСК, при содержании в них 50% асфальтенов.

В табл. 3 сведены данные по влиянию содержания асфальтенов в составе КСАВ ашальчинской нефти на противозадирные свойства и предельную работоспособность ЦИАТИМ-203 с добавкой 10% полифункциональной присадки.

Как следует из табл. 3, повышение противозадирных свойств наблюдается уже при содержании в КСАВ 20% асфальтенов, предельная работоспособность увеличивается только при содержании в КСАВ 45-50% асфальтенов.

В табл. 4 приведены результаты испытаний ЦИАТИМ-203 с добавкой АСК куакбашской нефти, содержащих 20% асфальтенов.

Данные табл. 4 подтверждают ранее полученные (табл. 2) результаты оптимальной добавки КСАВ 10-14 мас.

В табл. 5 показано влияние состава АСК на противоизносные и антифрикционные свойства ЦИАТИМ-203.

Как видно из табл. 5, содержание асфальтенов в КСАВ сильно влияет на противоизносные свойства смазки. При увеличении в КСАВ содержания асфальтенов прослеживается тенденция к снижению коэффициента трения при повышенных нагрузках. Улучшение антифрикционных свойств смазки наблюдается при содержании в КСАВ не менее 30% асфальтенов.

В табл. 6 показано влияние КСАВ на антифрикционные и противоизностные свойства литиевых смазок.

Как следует из табл. 6, использование в качестве КСАВ остатка деасфальтизации гудрона также улучшает противоизносные и антифрикционные свойства литиевых смазок. Малое содержание асфальтенов в КСАВ компенсируется повышенным содержанием смол.

В табл. 7 показано влияние добавки КСАВ горского битума на антифрикционные и противоизносные свойства литиевой смазки.

Как видно из табл. 7, полифункциональная присадка КСАВ позволяет снизить износ стальной втулки в 5 раз, а износ бронзового вала свести к нулю. При этом несколько снижается коэффициент трения.

В табл. 8 показано влияние природы концентрата смолисто-асфальтеновых веществ на противозадирные свойства ЦИАТИМ-203.

Как видно из табл. 8, КСАВ независимо от природы сырья улучшает противозадирные и смазывающие свойства ЦИАТИМ-203. Лучшие результаты показывает образец, полученный при мягком воздействии растворителей.

Одним из важных характеристик смазывающих материалов является термическая и термоокислительная стабильность. Определение термоокислительной стабильности по ГОСТ 5334-76 затруднительно из-за темного цвета смазки (визуальный контроль) и щелочной реакции раствора (потенциометрическое титрование). Для исследования влияние КСАВ на термоокислительную и термическую стабильность модифицированных смазок использовали метод термического анализа. На фиг. показана зависимость термоокислительной стабильности ЦИАТИМ-203, модифицированной 12% КСАВ, выделенных из куакбашской нефти, от содержания в них асфальтенов (атмосфера воздух).

Как следует из чертежа, термоокислительная стабильность смазки сохраняется на уровне исходной смазки при содержании в КСАВ не менее 40% асфальтенов. Сказанное относится к присадкам, выделенным из нативных нефтей.

Термическую стабильность модифицированных смазок определяли в атмосфере азота. Результаты сведены в табл. 9 11.

Как следует из табл. 9 11 добавка оптимального количества КСАВ термическую стабильность не ухудшает. Наоборот наблюдается тенденция к повышению термической стабильности модифицированных смазок.

В табл. 12 приведен анализ физико-химических свойств исходной и модифицированной смазок согласно ГОСТ 8773-73 на исходную смазку.

Как следует из табл. 12 модифицированная мазка показывает лучшие параметры, в частности по таким характеристикам, как температура каплепадения и коллоидная стабильность.

Таким образом, присадка КСАВ позволяет повысить эксплуатационные характеристики и физико-химические свойства литиевых смазок. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4 ТТТ5 ТТТ6 ТТТ7 ТТТ8 ТТТ9 ТТТ10 ТТТ11 ТТТ12 ТТТ13

Формула изобретения

1. Смазочная композиция, содержащая литиевую пластичную смазку, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит концентрат нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ при следующем соотношении компонентов, мас.

Концентрат нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ 1-32 Литиевая пластичная смазка 68-99 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что концентрат нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ содержит 20-79,5 мас. асфальтенов, 20-50 мас. смол и до 100 маc. остаточных масляных фракций и полициклических ароматических углеводородов.

3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве концентрата нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ она содержит остаток деасфальтизации гудрона.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве концентрата нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ она содержит природный битум при концентрации в нем не менее 40 мас. асфалтенов.

5. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве концентрата нефтяных смолисто-асфальтеновых веществ она содержит остаток деасфальтизации тяжелых или высокосмолистых нефтей растворителем при их массовом соотношении 1:5-18 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1