Пластичная смазка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

фф(г уун В

NT ° фйфцф

ОП 1

1САНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

СОюз Советских

Социалист ические

Республик (ll) 5е 1868

Н ПАТЕНТУ (6l) jlîïîëHèòåëhíûé к патенту— (22) Заявлено 16.04.73 (21) 1914939/23 — 4 (23) Приоритет — (32) 17.04.72 (51) M. Кл. с 1o m 5/?o

С!0 m 5/16

С 10 m 7!34

С 10 m 7/2?

Госуда рстеенный номнтет

Совета Мнннстроа СССР ое делам нэаоретеннй н огнрепнй (3 l ) 1ео 244864 (33) С!1!А (43) Опубликовано 25.04.76. Бюллетень №15 (53) УДК 621.892(088.8) (45) Дата опубликования описания 31.10.77

Иностранцы

Джон Леонард Дрейер и Кроуфорд Фрэнсиз Картер (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Шеврон Рисерч Компани" (СШ А) (71) Заявитель (54) ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА

Изобретение относится к пластичным смазкам, применяемым в различных узлах трения, в частности в узлах, предназначенных для работы в широком диапазоне температур и под большими нагрузками.

Многие современные машины сконструированы для работы при черезвычайно высоких скоростях.

Известны смазочные материалы, способные хорошо работать при температурах выше 149 С в высокоскоростных под1пипниках и шестернях в течение более 500 час. При дальнейшем усовершенствовании герметизированных подшипников потребовалось, чтобы смазочный материал был способен выдерживать весь срок работы подшипника.

Известные. пластичные смазки представляют соэой основу из углеводородного масла, загущенногс

pTåàðàToì лития, с небольшими добавками других присадок, Хотя эти смазки обладают хорошими смаэывающими свойствами и хорошо работают при умеренных температурах, их применение при высокой температуре и высокой скорости оборудования, не вполне удовлетворительно. Литиевые смазки портятся в этих машинах при высоких температурах, в особешюсти при температуре выше

177 С. Порча приводит к быстрому ухулшепию смазывания и повреждению оборудования.

Другой тип состава смазки, обладающий отличными смазывающими свойствами при высоких температурах, состоит иэ смазочного масла, эагушенного монс--или/и полимочевиной, имеющей 1 — 3 уреидных групп. Полимочевинный компонент придает смазке значительно более высокую температурную стабильность и фактически обнаруживает слабые антитиксотропные свойства, т.е. увеличение вязкости с увеличением сдвига.

111 Однако недостатком этой смазки является потребность в сравнительно больших количествах почимочевины(от 8 до 20 вес.%) и ее сравнительно высокая стоимость, Кроме того, полнмочевинный компонент не придает смазке свойств выдерживать высокие давления, что вызывает необходимость добавлять соответствующие присадки. Поэтому существует потребность в смазке, которая может применяться при высоких температуре и скорости, обнаруживает хорошую стабильность в течение длм. тельных периодов, выдерживает высокое давление и обладает противоизносными свойствами, С целью разработки нового улучше пюго состава смазки, способного хорошо работать долгое время при высоких температурах и скоростях и обнаруживающего хорошие свойства при высоких

511 868

Соль:щелочноземельного металла низкомолекулярной карбонов ой кислоты, содержащей 1 — 3 углеродах атомов

До 100.

Смазочное масло

О 0 0 О

;л 1i It

Л-ИН(С-1 1Н-,-!".Н-C-ЧН--Л,-ИH), С-ИН-P1-NH-C-ИН-Я Н

Q 0 ,Ц а

Ч-МН(С-ИН-Я -й "I-С-ilH:11

1 давлениях, предлагается в смазку на основе смазоч. ного масла, загущенного моно — или/и полимочевинным соединением, имеющим 1 — 8 уреидных групп, вводить соль щелочноземельного металла низкомолекулярной карбоновой кислоты, содержащей

1 — 3 углеродных атомов.

Состав смазки, вес.%:

Моно — илп/и полимочевина, имеющая 1 — 8 уреид1ых групп 0,5 — 10

Найдено, что при введлпш и состав смазки карбоксилата гнело п1оземельного металла, содержание полнмочевиппого комля,еита можно снизить на 50% от требовашпегося р::н1ео кошгчества "., той же тОчкОЙ каплепацсния и другими свойствяьи смазки, Кроме того, присутствие металл — Kep60Icсипата придает смазке свойсгво выдерживать очень высокие давлешгл и для многих примепешй добавление других лрисадок не трсбуетсл. где и - целое число от О до 3;

8 — одинаковьй или различный гидрокарбил, имеющий 1 — 30 атомов углерода, предпзчтительно

10 — 24 атомов углерода;

Rt — одшаковьй или раздгчньй Гпдрокарби лен, имеющий 2 — 30 атомов углерода, предточтительно 6 — 15 атомов углерода;

Rz — одинаковый или различньй гидрокарби. лен, имеющий 1 — 30 атомов углерода, предпочтительно 2 — 10 атомов углерода, 1идрокарбил является моновалентш |м, состоя-. щим из водорода и углерода органическим радикалом и может быть алифатическпм, ароматическим или алициклическим или комбинацией их, например, аралкилом, алкилом, арплом, циклоалкилом, алкил1 иклоалкилом и т.д. и может быть пасьпценным или ненасыщенным.

Указываемьй гидрокарбплен й, и R2 являетсл двухвалентным углеводородным радикалом, которьй может быть алифатическим, ажщчклическим,. ароматическим или комбинацией их, например аралкилом, алкиларилом, алкилциклоалкилам, циклоалкиларилом и т.ц... имеющим две свободные валентности у различных углеродных атомов.

Следует полагать, что ацетат кальция образует каким — то образом комплексы с полимочевинным соединением для совместного загущаюшего действия. Известно, что существует синергизм между двумя этими компонентами и смазывающие свойства смазки значительно улучшаются по сравнению с применением одной полимочевипы или одного карбоксилата металла. Например, комбинация вызывает заметное улучшение противоизносных свойств смазки и увеличение срока службы подшипников, Предлагаемым полимочевинным компонентом является нерастворимое в воде и масле органическое соединение, предпочтительно мол. в.350 — 2500, Уреидная группа выражается формулой

Иолимочевинное соединение не должно иметь какой — либо концевой NH — амишюй группы и не

0 должно иметь каких — либо свободных карбоксильп.1х гр пп. Особо пгелпо гтtïettbíîe полимочевинное соединение имеет в среднем 3 — 4 уреидогруппы и мол. в.600 — 1200.

Предпочтителыпй класс полимочевинных сод единений имеет строение, определяемое следующими оощими фор улам1к

-ЙН) -С-ЦН- Tc Ю !

Полимочевины, имеющие строение, представле|шое формулой IT, получаются путем реакции (n+

+ 1) молей дшзоцианата с 2 молями моноамина и (n) молями диамипа. (Когда и равно нулю в формуле П.,то диамин искл|очается), Полимочевины, имеющие строение, представляемое формулой

П1, получаются путем реакции (и) молей диизоцианата с (и + 1) молями диамина и 2 молями моноизоцианата. (Когда в формуле 1П и равно нулю, то диизоцианат исключается). Полимочевины, имеющие строение, представляемое формулой 1Ч, получаются путем реакции (n) молей диизоцианата с (n) молями диамина и 1 молем моноизоцианата

50 и 1 молем моноамина. (Когда в формуле I V n равно нулю, то дииэоцианат и диамин исключаются) .

При получении этих полимочевин требуемые реагенты (диизоцианат, чоноизош1анат, диамин и моно55 амин) смешиваются в сосуде в необходимых пропор д.ях. Реакция может идти без присутствия катализатора в соответствующих условиях. 1 или чными для реакции температурами являются температуры От 20 до 100 С при атмосферном давлении. Реакция провеео дештя процесса является экэотермической и поэто511868

П

Та 6 ли ца 1, О

8 †-NH — Rs

О г

О

П р и м е ч а н и е. В имеет указанное значение; му после начала реакции при комнатной температуре происходит повышение температуры. Однако может оказаться желательным дополнительный нагрев или охлаждение.

Моноамин илн моноиэоцианат, применяемые для получения полимочевины, должны образовать концевые грутщы.

Они должны иметь от 1 до 30 атомов углерода, предпочтительно от 6 до 25 атомов углерода.

Примерами различных моноамннов являются пентиламин, гексиламин, гептнламин, октиламин, дециламин, додециламин, тетрадециламин, гексадециламин, октадециламин, эйкозиламин, додецениламин, тек садецениламин, октадецениламин, октадекадиениламин, абиетиламнн, анилин, толуидин, нафтиламин, кумиламин, борниламин, фениламин, третбутиланилнн, бензиламин, бетафениламин, и т.д. Особенно предпочтительными аминами являются полученные амидированнем природных жиров и масел аммиаком с последующим окислением амида в амин. Примерами аминов, полученных по этому методу, являются стеариламин, лауриламин, пальмитиламнн, олеиламин, петрозелиниламин, линолеиламин, линолениламин, элеостеариламин и т.д.

Ненасьпценные амины особенно предпочтительша, Примерами моноизоцианатов являются гексилизоцианат, деценилнэоцианат, додецилизоцианат, тетрадецилнзоцианат, гексадецилизоцианат, фенилизощ анат, циклогексилизоцианат, ксиленизоцианат, кумолизоцианат, абиетилиэоцианат, цикло. октилнзоцианат и r.ä.

Диамины и диизоцианаты, образующие внутренние углеводородные мостики между уреидными группами, содержат от 2 до 30 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 18 атомов углерода. Примерами диаминов являются этилендиамнн, пропандиамин, бутандиамин, гексадиамин, додекандиа. мин, октандиамнн, гексадекандиамин, циклогек. сандиамин, циклооктандиамин, феннлендиамин, толуолдиамин, ксилендиамин, дианилинметан, дитолуидинметан, бис — .(анилнн), бис-(толундин) и тд

Примерами дииэощанатов являются гександиизоцианат, деканднизоцианат, октадекандиизоцианат, фенилендиизоцианат, толуолдииэоцианат, бис-(дифенилиэоцианат), метилен — бис — (фенилизоцианат) и т.д.

Другой класс полимочевинных соединений нме ет следующую формулу

XgR, -ÈÍ-С-ВН,Р где n —. целое число от 1 до 3;

R> — имеет указанное значение;

)(и Y — моновалентные радикалы, выбрайньЮ нз табл. 1.

511868

СН

0 !!..

NH-С- NH-TO

О О я ll

NH-С-NH-СН -СН -NH-С вЂ” NH

2 2

ТО-NH-С-К Н

Таблица 2.

2,25

Лйтиевая

0,84

20,4

Стеарат лития

Присадка для высокого давления

Ингибитор коррозии

Смазочное масло

7,5

0.4

До 100.

Таблица 3.

Долговечность тонкой пленки при 149 С

Твердая и с образованием трещин

Мочевиннометаллкарбоксилатная 1000

-Жироподобная

0 толуолдииэоциаиата. Затем, перемешивая, поддерживают температуру бб С 1 в течение 30 мин.

После этого содержимое ижуда обрабатывают в экструзионном аппарате под давлением 527 кг/см и нагревают до 93 С, Анализируют полученный образец смазки и опредецяют следы диизоцианата.

В сосуд добавляют дополнительно 40 r этилендиамина и перемешивают 10 мин при 99 С. После этого сосуд охлаждают до 66 С и добавляют 5000 г масляной основы с 2480 г гидратированной извести и хорошо перемешивают 5 мин, затем в течение

25 мин медленно добавляют 5460 г масляной основы и 2800 г уксусной кислоты. Всю смесь перемешивают 30 мин при бб С для завершения реакгде ТΠ— радикал таллового масла

Пример 3. Этот пример подтверждает эффективность предложенной смазки, содержащей йолимочевину и карбоксилат щелочноземельного металла при длительной работе, в сравнении с типичной литиевой смазкой. 30

Полимочевинно-металл — карбоксилатная смазка приготовлена по методу примера 2. Она имеет следующий состав, вес.%:

Литиевая смазка имеет (по ASTMI) пенетрацию после 60 ходов Ра p = 320 и каплепадение 182 С, Обе смазки подвергнуты испытанию по Тимкену на допустимую нагрузку и максимальное контактное давление при допустимой нагрузке. Испы, тание проводят по ASTMD — 2609,Реэультать1 приведены в табл. 2.

Оксистеарат лития 300 ции неитралиэации между гидроокисью кальция и уксусной кислотой, После этого в сосуд загружают

320г ингибитора коррозии и содержимое экструдируют под давлением 527 кг/см . Затем добавляют 8920 r масляной основы и рециркулируют через экструзионный аппарат под давлением 527 кг/см2.

Готовая смазка имеет в неразрушенном состоянии пенетрацию Pp = 232 и после 60 ходов Р о = 282

1по ASTM — D-2265).

Состав образца смазки, вес.%:

Ацетат кальция 11,7

Полимочевина 3,8

И1п ибитор коррозии 0,8

Масляная основа До 100.

Полимочевина имеет формулу

Поли мочевинно — металл карбоксилатная 22,7

Из табшщы видно, что предлагаемая смазка превосходит литиевую смазку но допустимой нагрузке и намного лучше по контактному давлению.

Затем обе смазки подвергают испытанию в тонкой пленке, которая характеризует способность смазки смазывать подшипник долгое время, Обе смазки наносят слоем (0,8 мм) на отдельные полоски ста1п1 и помещают в сушильный шкаф температурой 149 С. Через некоторое время определяют состояние пленки (делается твердой или превращается в лаковую пленку).

Это испытание известно как испыта1п1е на долговечность тонкой пленки, °

Результаты испытания для литиевои смазки и смазки, приготовленной по методу примера 2, приведены в табл, 3.

511868

Таблица 4.

Соль щелочноэ мельного металла низкомолекулярной карбоновой кислоты, содержащей от

1 до 3 углеродных

3 — 30 атомов

До 100.

Смазочное масло

Из таблицы видно, что предлагаемая смазка значительно превосходит в работе обычную литиевую, Пример 4. Этот пример характеризует эффективность состава предлагаемой смазки при

Как видно иэ таблицы, вязкость предлагаемой о смазки меньше литиевой смазки при — 17,8 С и — 1,11 С. В,особенности заметно, что при — 1,11 С вязкость предлагаемой смазки па 2000 пз меньше, чем вязкость литиевой смазки при 20 сек .

Пример 5. Этот пример дается для подтверждения эффективности мономочевины и ацетата кальция при изготовлении улучшенной смазки. В однолитровый смеситель загружают 140 г нейтрального масла и 43,5 r амина жирных кисло= таллового масла при комнатной температуре. При непрерывном перемешиванпи в смеситель добавляют 19,9 r фенилизоцианата. Затем содержимое перемешивают еще 30 мин и оставляют стоять ночь.

Затем в смеситель загружают 11г гидроокиси 85 кальция и всю смесь хорошо перемешивают. После этого в смеситель добавляют 12,4 г уксусной кислоты и содержимое--перемешивают до прекращения реакции нейтрализации. Смесь обезвожнвают и добавляют 50 г масла. Затем смесь гомогенизнруют и 40 определяют рабочую пенетрацию по ASTM. После

60 ходов пенетрация Р о = 317, Без добавления ацетата кальция зта пенетрация равна 336.

Пример 6. В 7,6л котел, снабженньй охлаждающей рубашкой и мешалкой, загружают 45 около 1,9л смазочного масла при комнатной температуре. Масло перемешивают мешалкой и медленно загружают в котел выбранные количества исходных веществ для образования полимочевины, например диизоцианаты, моноизоцианаты, днами- 50 ны, карбоновые кислоты и моноамины. Аьпшы загружают в котел перед добавлением изоцианата и растворенными в масле. Температуру смеси повышают до 93 С и затем поддерживают эту температуру. Приблизительно через 30 мин в котел загру- 55 жают дополнительно около 1,9 л смазочного масла, содержащего требуемые количества гидроокиси щелочноземелъного металла. Содержимм котла рециркулируют через экструзиопный гомогенизатор под давлением 527 кг/см для диспергирования 60 работе при низких температурах по сравнению с обычными литиевыми смазками. Вязкость смазки, притотовленной по методу примера 2, определяют по ASTMD — 1092 при — 17,8 С и при — 1,11 С и сравнивают с вязкостью литиевой смазки, ormcmной в примере 3. Результаты приведены в табл, 4. пщроокпси щелочноземельного металла в смеси.

После этого в котел загружают карбоновую кислоту и содержимое рециркулируют при давлении

527 кг/см в течение 2час. Во время добавления гидроокиси щело пюземельного металла и карбоновой кислоты поддерживают температуру котла

93 С.

После 2 час обработки смазку охлаждают и дважды пропускают через зкструзионный гомо2 геннэационный аппарат под давлением 492 кг/см .

Затем обработышую смазку испытывают па

ASTMD — 2265.

Формула изобретения

1. Пластичная смазка на основе смазочного масла, загущеиного моно — и/или полимочевиной, имеющей от 1 до 8 уреидных групп, о т л и ч а юща я с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности смазки при высоких нагрузках и повышения ее стабильности, в состав смазки дополнительно введена соль щелочноземельного металла низкомолекулярной карбоновой кислоты, содержащей от 1 до 3 углеродных атомов, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Моно - и/нли полимочевина, имеющая от 1 до 8 уреицных групп 0,5 — 10

5!!868

16

Составитель Е. Пономарева

Техред Э. Фанта

Корректор Л. Неболчи

Редактор Н, Джараге пн Заказ 1447/1334 Тираж б29 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам нзобретенна н открытна

i 13035 I, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1Н1П "Патент" ° г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Смазка по 1, отли чаю щаяс я тем, что использована моно-и/или полимочевина с мол,в.

350-2500.

3. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве соли щелочноземельного металла использован ацетат кальция.