Антифрикционная и противоизносная смазочная композиция

Антифрикционная и противоизносная смазочная композиция

Реферат

Изобретение относится к составам смазочных композиций, используемых для тяжелонагруженных узлов трения (подшипники качения и скольжения, направляющие станков, тяговые и приводные цепи, шарнирные соединения) и может быть использовано в химической, текстильной, нефтехимической, автомобильной и станкостроительной отраслях промышленности.

Известна смазочная композиция [1], включающая дисперсный металлизированный медью или оловом полимер при содержании олова в покрытии, равном 10-90 мас.% и общем количестве осажденных металлов на поверхности частиц полимера 30-50 мас.% от массы полимера и обработанный поверхностно-активным веществом (10-30%-ным водным раствором контакта Петрова), и смазочный материал - пластичную мыльную смазку, состава, мас.%:

дисперсный металлизированный полимер	0,5-4
ПАВ (раствор Контакта Петрова)	0,5-1
пластичная мыльная смазка	остальное

Недостатками аналога являются низкие противоизносные и антифрикционные свойства.

Известна также смазочная композиция [2], содержащая антифрикционный металлизированный наполнитель, поверхностно активное вещество (ПАВ) и смазочную основу. В качестве наполнителя содержит древесину, металлизированную никелем или медью до содержания металла 15-85 мас.%, и в качестве ПАВ содержит триэтаноламин в следующем соотношении компонентов, мас.%:

наполнитель	4-16
ПАВ (раствор Контакта Петрова)	1-5
смазочная основа	до 100

Недостатками аналога являются низкие противоизносные и антифрикционные свойства.

Известна также смазочная композиция [3], содержащая антифрикционный наполнитель, поверхностно-активное вещество, дополнительно хитин и смазочную основу. В качестве антифрикционного наполнителя используется 2,3,5,6-тетрагептаноилоксигидрохинон, поверхностно-активного вещества - сорбит в следующем соотношении компонентов, мас.%:

наполнитель	2-10
ПАВ-сорбит	1-5
хитин	0.5-2
смазочная основа	до 100

Недостатками аналога являются также низкие противоизносные и антифрикционные свойства.

Наиболее близкой к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция [4], включающая антифрикционный наполнитель МК (2, 6, 8-триоксипурин), поверхностно-активное вещество (2, 3, 5, 6-тетрагептаноилоксигидрохинон) и смазочную основу, мас.%:

2,6,8-триоксипурин	0,6-10
2,3,5,6-тетрагептаноилоксигидрохинон	1-5
смазочная основа	остальное

Недостатками смазочной композиции являются низкие противоизносные и антифрикционные свойства при высоких нагрузках.

Целью предлагаемого изобретения являются повышение противоизносных и антифрикционных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что смазочная композиция, содержащая антифрикционный наполнитель, поверхностно-активное вещество и смазочную основу, в качестве наполнителя содержит мочевую кислоту, в качестве ПАВ, производное меламина, включающее енаминокетонные группировки при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

наполнитель	0.15-10
ПАВ	0.50- 5
смазочная основа	до 100

В качестве смазочной основы может быть использована пластичная смазка, минеральное масло или синтетическая смазочная жидкость.

Ранее [4] 2,6,8-Триоксипурин (мочевая кислота) входил в состав смазочной композиции БАК-3 как наполнитель. Его введение совместно с 2,3,5,6-тетрагептаноилоксигидрохиноном улучшило антифрикционные свойства смазочной композиции в 12,4 раза, а противоизносные - в 5,5 раза. 2,6,8-Триоксипурин (мочевая кислота) кристаллическое соединение. Существует в двух таутомерных формах. Температура разложения ≥400°С, растворим в глицерине и горячей серной кислоте, не растворим в воде, спирте, эфире. Содержится в тканях млекопитающих. Синтезируют конденсацией карбамида с циануруксусным эфиром с последующей изомеризацией образующейся цианоацетилмочевины в 4-аминоурацил. Применяют для промышленного синтеза кофеина [5].

Производное меламина (I) - 2,4,6-Три{[3-оксо-[(2,4,6-трис(алканоилокси)фенил]-1-пропениламино}-1,3,5-триазин - (ПАВ), включающее енаминокетонные группировки, получено нами впервые по схеме 1 и изучено как дискотический мезоген, формирующий в мезофазе при охлаждении колончатые (Col) надмолекулярные структуры (табл.1).

Таблица 1
Температуры фазовых переходов в гомологическом ряду производных меламина I (ПАВ)
Соединение	Cr		Col		I
Iа	.	(29.0)	.	33.6	.
Iб	.	(25.0)	.	28.0	.
Iв	.	(35.5)	.	42.5	.
Iг	.	(47.0)	.	52.6	.
Iд	.	(56.1)	.	61.7	.
Примечание: Cr - кристаллическая фаза, Col - колончатая мезофаза, I - изотропная жидкость. В скобках приведена температура монотропного фазового перехода в мезофазу.

На первой стадии по реакции Кляйзена действием металлического натрия и этилформиата на флороацетофенон при комнатной температуре в среде диэтилового эфира в течение 20 часов получали натриевую соль 1,3,5-тригидроксифенил-3-оксопропаналя. На второй стадии после удаления диэтилового эфира и избытка этилформиата к остатку приливали раствор меламина в смеси метанола и диметилформамида (3:5). После подкисления смеси и выдержки ее в течение 1-2-х суток выпадали кристаллы кремовато-розового цвета, которые высушивали и без дополнительной очистки использовали для синтеза конечного продукта (I). Его получали при растворении в пиридине подсушенного полупродукта второй стадии и добавлением к раствору хлорангидридов соответствующих кислот (стадия 3). Реакционную массу выдерживали при постоянном перемешивании и температуре не выше 55°С в течение 24 ч, затем выливали в подкисленную воду. Выпадал осадок кремового цвета, который отфильтровывали и сушили на воздухе. Для очистки использовали метод колоночной хроматографии на силикагеле (L 100/250), элюент - гексан.

При комнатной температуре соединения строения I находятся в твердом кристаллическом состоянии. Кристаллы имеют слегка кремоватый оттенок. При нагревании они сразу плавятся в изотропную жидкость, которая при охлаждении переходит в мезофазу с колончатой структурой, т.е. проявляют монотропный тип мезоморфизма (табл.1).

Вещества ряда I легко растворимы в ацетоне, бензоле, эфире, четыреххлористом углероде и гексане, при нагреве растворимы в спиртах, нерастворимы в воде, устойчивы до температуры 250°С. В качестве антифрикционной и противоизносной присадки ранее не применялись.

Пример 1.

В пластичную смазку мазь борная (солидол, жировая, ЦИАТИМ и др.) при перемешивании вводят предварительно смешанные в соотношении 1:1 (весовых долей) мочевую кислоту и производное меламина (Iа), включающее енаминокетонные группировки (пример 6, табл.2). Полученную массу гомогенизируют при температуре 100-110°С. Затем испытывают на машине трения по методике [6].

Примеры с другими заявленными в формуле пределами концентраций компонентов, а также со значениями, выходящими за заявленные интервалы, приведены в табл.2.

Полученные составы были испытаны с целью оценки их противоизносных и антифрикционных свойств на машине трения СМТ - 1. Пара трения сталь ШХ-15 - бронза БраЖН 10-4-4; нагрузка 500 Н, скорость скольжения 1 м/сек.

Характеристикой противоизносных свойств служила интенсивность изнашивания - глубина лунки износа за 1 км пути трения; антифрикционных свойств - значения коэффициента трения в конце испытания. Результаты испытаний приведены в табл.2 и 3.

Из данных табл.2 следует, что разработанные смазочные композиции по своим противоизносным и антифрикционным свойствам превосходят прототип. Интенсивность изнашивания уменьшается в 1,8 раза, коэффициент трения снижается в 2 раза. Более высокие антифрикционные и противоизносные свойства предлагаемого смазочного состава позволяют продлить срок службы узла трения, а значит, и агрегата в целом. Уменьшение износа узлов трения ведет к сокращению числа ремонтов, а следовательно, к уменьшению числа обслуживающего персонала на производстве.

Таблица 2
Составы испытуемых смесей
Пример	Концентрация наполнителя, мас.%	Концентрация ПАВ - производное меламина	Тип смазочного материала	Концентрация смазочной основы, мас.%
1	0.10	0.50	Мазь борная	99.40
2	0.15	1.00	-"-	98,85
3	0.50	0.50	-"-	99.00
4	0.60	0.40	-"-	99.0
5	0.60	2.00	-"-	97.40
6	1.00	1.00	-"-	98.00
7	10.00	4.00	Пресс-солидол Ж (ГОСТ 1033-79)	86.00
8	3.00	3.00	И-20А (ГОСТ 20799-75)	94.00
9	0.50	3.00	Веретенное АУ (ГОСТ 1642-75)	96.50
10	11.00	0.50	Мазь борная	88.50
11	2.00	0.50	Литол-24	97.50
12	2.00	6.00	ПЭС-3	97.40
Прототип	Концентрация наполнителя, мас.%	Концентрация ПАВ	Тип смазки	Концентрация смаз. основы, мас.%
13	10.0	5	Пресс-солидол Ж (ГОСТ 1033-79)	85

Таблица 3
Результаты оценки смазочных свойств композиции
Композиция по примеру	Показатели
Интенсивность износа, мкм/км	Коэффициент трения
1	2.3	0.0016
2	1.8	0.0015
3	1.6	0.0010
4	3.0	0.0021
5	2.4	0.0017
6	1.7	0.0014
7	1.6	0.0015
8	2.6	0.0018
9	3.0	0.0019
10	2.9	0.0020
11	2.7	0.0017
12	2.8	0.0016
Прототип
13	3.0	0.0020

Литература

1. Авторское свидетельство №1558963, Кл. С10М 177/00, 1990.

2. Авторское свидетельство №1668379, Кл. С10М 161/00, 1990.

3. Авторское свидетельство №1766951, Кл. С10М 141/06, 1992.

4. Патент №2021332, Кл. С10М 141/06, 1994.

5. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. 1983. С.335.

6. Калинин А.А. и др. // Заводская лаборатория. 1986. №4. С.64-67.

Смазочная композиция, содержащая антифрикционный наполнитель, поверхностно-активное вещество и смазочную основу, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит мочевую кислоту и в качестве поверхностно-активного вещества содержит производное меламина, включающее енаминокетонные группировки, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

мочевая кислота	0,15-10
производное меламина, содержащее
енаминокетонные группировки	0,5-5
смазочная основа	остальное