Композитная смазка

Композитная смазка

Реферат

Изобретение относится к классу смазочных композиций с перфторполиэфирами в качестве основы, используемых для узлов трения, работающих в широком интервале температур окружающей среды.

Известна пластичная смазка по патенту №2288254 (заявка от 02.11.2005).

Пластичная смазка, содержащая перфторполиэфир на основе продукта олигомеризации гексафторпропиленоксида и загуститель, в качестве загустителя смазка содержит гидрофобизированный силикагель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Перфторполиэфир	93,5-96
Гидрофобизированный силикагель	4-6,5.

Недостатком известной композиции являются низкие температурные свойства масла, а также низкая стабильность состава.

Кроме того, известна смазочная композиция по патенту ЕР 1878785 (заявка от 23.02.2005).

Композиция консистентной смазки, содержащей перфторполиэфир в качестве базового масла и цианурата меламин в качестве загустителя в количестве от 10 до 30% по массе в расчете на общую массу композиции консистентной смазки. Также смазка композиции может дополнительно содержать в качестве загустителя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из политетрафторэтилена, сажи и аэросила, дополнительно содержать ингибитор коррозии, выбранный из группы, состоящей из карбоновых кислот, солей карбоновых кислот, солей сульфоновой кислоты, аминов и эфиров. Состав смазки в качестве ингибитора коррозии может содержать себацинат натрия. Смазка используется в шарикоподшипниках.

Недостатками известной композиции являются низкие температурные свойства масла, а также низкая стабильность состава.

Наиболее близким к заявляемому составу является смазочное масло, пластичная смазка, способ смазки устройства с движущимися металлическими деталями и фторполиэфиры по патенту RU 2093545 (опубликовано от 20.10.1997). Данный патент относится к присадкам к смазочным маслам и пластичным смазкам, которые придают указанным смазочным маслам и пластичным смазкам высокие эксплуатационные характеристики при условиях граничной смазки. Такие присадки являются производными монофункциональных или дифункциональных перфторполиэфиров, представленных меркаптанами, сульфидами, дисульфидами, фосфинами, окисями фосфина и триэфирами фосфорной кислоты

Тем не менее, к недостаткам известной композиции можно отнести низкие температурные свойства масла, а также низкую стабильность состава.

Целью заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков при создании новых композиций смазок. Задачей предлагаемого изобретения является расширение рабочего диапазона температур в область более расширенных температурных порогов от минус 55°С до +170-180°С и обеспечение высокой стабильности смазочного состава при работе, в том числе и в высокотемпературной среде.

Для достижения поставленной цели заявляется композитная смазка, состоящая из базового масла, в качестве которого использован перфторполиэфир, с включением мелкодисперсной присадки-загустителя, где применен перфторполиэфир с вязкостью, заключенной в промежутке от 200 мм²/с до 350 мм²/с, измеренной при температуре 20°С, а в качестве мелкодисперсной присадки-загустителя применена модифицированная пирогенная двуокись кремния в форме микронизированного порошка в виде метилкремнезема с размером частиц в промежутке от 0,5 мкм до 40 мкм, причем составляющие композитной смазки взяты в следующем соотношении, мас. %:

перфторполиэфир	86,5-93,0
модифицированная пирогенная двуокись кремния	7,0-13,5.

Для производства заявляемой смазки в качестве перфторполиэфира применяется перфторполиэфир с вязкостью при 20°С 200-350 мм²/с, например, марки ПЭФ-180 (ТУ 2226-002-56638430-2011). Выбор в качестве перфторполиэфира именно ПЭФ-180 обусловлен тем, что он обеспечивает высокие эксплуатационные температуры без потери основных физических

свойств - вязкости, низкой летучести, высокой плотности и других в сочетании с пирогенной двуокисью кремния в качестве загустителя. Пирогенная двуокись (или диоксид) кремния O₂Si применена в виде микронизированного порошка. Композиция такого состава обеспечивает создание низкотемпературной химически инертной кислородостойкой смазки с высокими эксплуатационными свойствами для смазывания узлов, работающих при различных нагрузках.

Применение в качестве загустителя именно модифицированной пирогенной двуокиси кремния (метилкремнезем) обусловлен, в частности, его высокой гидрофобностью. Выбор же загустителя с высокой мелкодисперсностью с размером частиц от менее одного микрона до единиц микрон (оптимально 1-3 мкм) определяется такими свойствами порошка, как чрезвычайная легкость и высокая степень адсорбционной способности.

В таблице 1 приведены примеры составов образцов заявляемой смазки, приготовленных для испытания их свойств.

В таблице 2 представлена зависимость физико-химических показателей и устойчивости образца от процентного состава в нем диоксида кремния.

Для выявления преимуществ заявляемой смазки были проведены соответствующие испытания с участием пяти составов. Именно заявляемое процентное соотношение обеспечило наилучшие свойства смазки.

Меньшее процентное содержание загустителя по составу образца 1 не обеспечивает достаточной прочности, исследуемый образец смазки имеет повышенную испаряемость и при работе распадается на фракции, что подтверждается высоким значением коллоидной стабильности, вследствие недостаточной связи частиц основы и загустителя. Получается, что пирогенной двуокиси кремния недостаточно для структурирования всех молекул перфторполиэфира. Состав образцов 2-4 показал оптимальные высокотемпературные свойства и при достаточной вязкости получившейся смазки не происходит распад на фракции, что говорит о высокой устойчивости состава. Пятый образец с избыточным процентным соотношением загустителя показывает гораздо худшие вязкостные и низкотемпературные свойства, а вследствие того, что часть двуокиси кремния не связывается с молекулами масляной основы - легче распадается на фракции, определяя худшую тиксотропную стабильность. Таким образом, наш образец выявил оптимальные свойства именно в указанном диапазоне процентного соотношения компонентов и выбора индекса перфторполиэфира - 180. Связь масла и наполнителя в данном коллоидном составе происходит на физическом уровне, органические молекулы обволакивают частицы порошка, таким образом «прилипая» к ним и образуя коллоидные мицеллы.

Данные таблицы исчерпывающе показывают, что заявляемый состав смазки превосходит прототип по испытанным показателям, что в частности обеспечивает повышение стабильности смазки при длительных нагрузках, т.е. при высоких температурах сохраняет свои свойства длительное время при эксплуатации в стандартных рабочих условиях.

Таким образом использование перфторполиэфира ПЭФ-180 и пирогенной двуокиси кремния в заявляемом процентном соотношении позволяет добиться заявляемого технического результата, а именно расширение рабочего диапазона температур в область более высоких температурных порогов от минус 55-60 до +170-180°С и обеспечение высокой стабильности состава при работе в низкотемпературной и высокотемпературной среде.

Промышленное применение

Заявляемая смазка является непременным условием правильного и эффективного функционирования дыхательной аппаратуры, резьбовых соединений и узлов трения, работающих в контакте со всевозможными агрессивными средами, в том числе с газообразным кислородом. Высокое качество заявляемого состава смазки позволяет изготавливать ее в промышленных масштабах, обеспечивая стабильно высокое качество готового продукта. Составы и свойства образцов смазки приведены в табл. 1 и 2.

КОМПОЗИТНАЯ СМАЗКА

Композитная смазка, состоящая из базового масла, в качестве которого использован перфторполиэфир, с включением мелкодисперсной присадки-загустителя, отличающаяся тем, что применен перфторполиэфир с вязкостью, заключенной в промежутке от 200 мм²/с до 350 мм²/с, измеренной при температуре 20°С, а в качестве мелкодисперсной присадки-загустителя применена модифицированная пирогенная двуокись кремния в форме микронизированного порошка в виде метилкремнезема с размером частиц в промежутке от 0,5 мкм до 40 мкм, причем составляющие композитной смазки взяты в следующем соотношении, мас.%:

перфторполиэфир	86,5-93,0
модифицированная пирогенная двуокись кремния	7,0-13,5