СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
LUBRICANT COMPOSITION FOR AVIATION POWER INSTALLATIONS

Изобретение относится к смазочным композициям для силовых установок авиационной техники, а именно для ГТД самолетов, главных редукторов и тяжело нагруженных агрегатов трансмиссий и маслосистемы турбокомпрессора двигателя вертолетов, обладающим улучшенными антикоррозионными и смазывающими свойствами, в частности противоизносными.
Известно смазочное масло газовых турбин (RU 2185423 C1, 2002) следующего состава в мас.%:
- термостабильный диизооктилсебацинат
10,0-15,0
- 2,6 дитретбутил паракрезол
0,5-3,0
- n,n'-динонилдифениламин или
смесь бутил-n-октилдифениламинов
0,2-0,5
- трикрезилфосфат или
дифенилпаратретбутилфенилфосфат
1,0-3,0
- бензотриазол
0,005-0,1
- базовое масло (синтетическое
полиальфаолефиновое)
- остальное
Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные смазывающие свойства.
Известен состав смазочного масла для вертолетов (SU 120626 A, 1958 г.) следующего состава, мас.%:
- эфир многоатомных спиртов и одноосновных
жирных кислот, например эфира триэтиленгликоля
и жирных кислот C<sub>7</sub>-C<sub>9</sub>, в качестве базового масла
67,0-75,0
- этерифицированное заполимеризованное касторовое
масло в качестве загустителя
25,0-33,0
- меркаптобензотиазол в качестве
противоизносной присадки
1-1,5
- параоксидифениламин в качестве
антиокислительной присадки
0,3-0,5
Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные антикоррозийные свойства при 200°С и испаряемость при 250°С.
Наиболее близким по составу и достигаемому результату к предлагаемой смазочной композиции является смазочное масло для редукторов летательных аппаратов (RU 2322481, опубл. 20.04.2008) следующего состава, мас.%:
- бис [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил]амин
1,0-3,0
- C<sub>7</sub>-C<sub>9</sub> алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-
гидроксибензопропановой кислоты
0,5-4,0
- N,N-бис (2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол-
-1-метиламин
0,05-0,25
- меркаптобензотиазол
1,0-2,4
- сложный эфир пентаэритрита и
жирных кислот C<sub>5</sub>-C<sub>10</sub>
остальное
Смазочное масло по данному изобретению обладает рядом положительных свойств, в частности наилучшими в сравнении с другими маслами смазывающими свойствами, что позволяет использовать его в качестве единого для двигателей и редукторов вертолетов при максимальной температуре масла на выходе из двигателей до 175°С.
В то же время опыт эксплуатации вертолетов на данном масле показал, что это оно имеет существенный недостаток, связанный со склонностью к окислению противозадирной присадки каптакс (2-мер-каптобензотиазол) с превращением ее в альтакс (дитиобензотиазол) - соединение, плохо растворимое в масле. Образуя с продуктами окисления масла желеобразную массу, в осенне-зимний и весенне-зимний переходные периоды в некоторых случаях альтакс может забивать маслофильтры, форсунки, трубопроводы с малым проходным сечением, радиаторы и т.п. Хотя этот осадок быстро растворяется после запуска двигателя и частицы его способны продавливаться через сетку фильтров, но вероятность его повторного образования на маслофильтрах при значительном охлаждении масла не исключается. Поэтому в таких случаях требуется полный слив масла из двигателя и редуктора и замена его на свежее.
Из-за наличия в каптаксе меркаптановой серы, обладающей высокой реакционной способностью, масло характеризуется еще и высокой коррозионной агрессивностью по отношению к некоторым конструкционным материалам (меди, медным и магниевым сплавам, серебряному покрытию на сепараторах подшипников) и вызывает повышенный износ трущихся поверхностей (dи>0,5 мм).
5
9
Известно синтетическое масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) на сложных эфирах пентаэритрита и СЖК C-C, отвечающее требованиям спецификации США MIL-PRF 23699F.
3
2
Масло ПТС-225, обладая высокими эксплуатационными свойствами, вызывает повышенную коррозию на меди при 225°С 2,5 мг/см (ГОСТ 23797) и коррозию оксидированного сплава МЛ-10 - 18,4 г/м. (Отечественные и зарубежные горюче-смазочные материалы. Л.С.Яновский, Ф.М.Галимов, В.А.Аляев. Стр.84-86.) Масло было разработано с использованием сложного комплекса различных присадок, технология его получения сложна, и промышленное производство его отсутствует.
Техническим результатом изобретения является улучшение антикоррозионных свойств смазочной композиции при 225°С и при воздействии на металлы и гальванические покрытия при сохранении высокой смазывающей способности композиции.
5
10
7
9
Для достижения указанного технического результата смазочная композиция для силовых установок авиационной техники, включающая сложный эфир неопентилполиола и жирных кислот С-С, а также бис [4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин и С-С алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты в качестве антиокислительных присадок и N,N-бис-(2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол-1-метиламин в качестве ингибитора коррозии, противоизносные и противозадирные присадки, в соответствии с изобретением в качестве противоизносных и противозадирных присадок композиция содержит трикрезилфосфат и 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метипропионовую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
бис[4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин
1,0-3,0
C<sub>7</sub>-C<sub>9</sub> алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-
гидроксибензопропановой кислоты
0,5-4,0
N,N-бис-(2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол-
1-метиламин
0,05-0,25
трикрезилфосфат
1,0-5,0
3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-
2-метипропионовую кислоту
0,05-1,5
сложный эфир неопентилполиола и жирных
кислот C<sub>5</sub>-C<sub>10</sub>
остальное
Из уровня техники известна смазочная композиция, содержащая в качестве противоизносных и противозадирных присадок триарилфосфат, в том числе и трикрезилфосфат, и диалкилдитиофосфат, в частности 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метипропионовую кислоту (WO 02/53687 A2, 11.07.2002). Однако для данных смазочных композиций не подтверждены высокие антикоррозионные свойства при температурах выше 200°С.
В примерах 1-7 представлены составы смазочных композиций и результаты их испытаний (табл.1 и 2).
3
Как видно из данных табл.2 композиция №2 не обеспечивает требуемый уровень Рк. Композиция №6 вызывает повышенную коррозию меди при окислении по ГОСТ 23797 и повышенную коррозию оксидированного магниевого сплава - 12,1 г/см. Композиции по примерам №1, 3, 5 и 7 сохраняют свои антикоррозионные свойства в пределах установленных норм, позволяют повысить критическую нагрузку и снизить показатель износа.
Совместное использование в составе смазочной композиции присадок: 3-(бис-изобутокситиофосфорил-сульфанил)-2-метил-пропионовая кислота и трикрезилфосфата в совокупности с остальными компонентами позволяет исключить выпадение альтакса в условиях эксплуатации, улучшить антикоррозионные свойства и трибологические характеристики смазочной композиции при температурах выше 200°С.
Для приготовления составов смазочной композиции использованы следующие ингредиенты:
3
- в качестве ингибитора коррозии эфира диалкил-дитиофосфата метилпропионовой кислоты содержит соединение 3-(бис-изобутокситиофосфорилсульфанил)-2-метил-пропионовая кислота, представляющее собой жидкость желтого цвета с плотностью 1,06 г/см, кислотным числом 190 мг KOH/г и содержанием серы не менее 17% с испытаниями по СТО 93407622-006-2008 и спецификации Р8-3662 (аналитический метод КВС-3662).
- в качестве противоизносной присадки - трикрезилфосфат по ГОСТ 5728.
2
7
9
Кроме того, в качестве антиокислительных присадок вводят [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил]амин, представляющий собой кристаллический порошок от белого до желтого цвета с плотностью 1,02 г/см, температурой вспышки в закрытом тигле выше 150°С с испытаниями по СТО 93407622-002-2007 и спецификации PS-1551 (аналитический метод КВС-1551) и соединение C-C, алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1 диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты, жидкость от желтого до коричневого цвета с точкой плавления ниже минус 30°С, температурой вспышки выше 150°С, температурой самовоспламенения выше 365°С с испытаниями по 93407622-002-2007 и по спецификации ИН 2244 (аналитический метод КВС-506/1).
3
В масло также вводят производное толутриазола в виде N,N-бис-(2 этилгексил)-4метил-1Н-бензотриазол-1-метиламин - бесцветную жидкость с температурой кипения 271°С, плотностью 0,94-0,96 г/см, температурой воспламенения выше 280°С с испытаниями по СТО 93407622-002-2007 и спецификации PS-184210 (аналитический метод 184210).
5
10
2
В качестве базового масла используют эфир пентаэритрита и одноосновных жирных кислот C-C с вязкостью при 100°С не менее 4,8 мм/с, температурой застывания не ниже минус 60°С, температурой вспышки в открытом тигле не ниже 255°С, кислотным числом не более 0,05 мг КОН/г с испытаниями по СТО
93407622-001-2007 или
5
10
2
эфир триметилолпропана и одноосновных жирных кислот C-C с вязкостью при 100°С не менее 4,0 мм/с, температурой застывания не ниже минус 60°С, температурой вспышки в открытом тигле не ниже 248°С, кислотным числом не более 0,05 мг КОН/г с испытаниями по СТО 93407622-007-2008.
Смазочную композицию готовили путем растворения компонентов в базовом эфире с подогревом до 70-80°С при перемешивании, последующим охлаждением и фильтрацией. Технологическая схема изготовления смазочных композиций соответствовала технологии рекомендованной для последующего промышленного производства.
Таблица 1
Составы смазочных композиций
№
Компоненты
Составы смазочных композиций
№1
№2
№3
№4
№5
№6
1
бис [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фенил]амин
1,0
2,0
1,0
1,8
3,0
1,5
2
C<sub>7</sub>-C<sub>9</sub>, алкиловый эфир 3,5 бис (1,1-диметил этил)-4-гидроксибензо-пропановой кислоты
4,0
2,2
1,5
3,1
1,0
1,8
3
N,N-бис-(2этилгексил)-4 метил-1H-бензотриазол-1-метиламин
0,05
0,10
0,125
0,20
0,25
0,165
4
3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метилпропионовая кислота
0,1
1,5
0,05
1,0
1,2
0,08
5.
трикрезилфосфат
5,0
1,5
1,0
3,0
4,0
2,5
6.
эфир пентаэритрита жирных кислот C<sub>5</sub>-C<sub>10</sub>
89,85
92,70
-
-
90,55
-
7.
эфир триметилолпропана жирных кислот C<sub>5</sub>-C<sub>10</sub>
-
-
96,325
90,90
-
93,955
Таблица 2
Результаты испытаний предлагаемых составов
Составы смазочных композиций
Наименование показателей
№1
№2
№3
№4
№5
№6
Прототип
1. Антикоррозионные свойства в условиях окисления при 225°С, 50 часов (ГОСТ 23797). Весовой показатель коррозии на пластинах меди
Не выдерживает. Обильноеосадкообразование
М-1 или М-2 (ГОСТ 495), мг/см<sup>3</sup>
0,08
0,10
Отс.
0,06
0,03
0,05
2. Коррозионная агрессивность 100 часов (175°С - 10 час, 200°С - 80 час, 225°С - 10 час) в контакте с металлами и
Не выдерживает.
гальваническими покрытиями, потеря веса, масло/ пары, г/см<sup>3</sup>:
- магниевый сплав МЛ-10
1,1/0,9
1,3/0,95
0,8/0
1,1/1,0
1,1/0,9
0,9/0,3
3. Трибологические характеристики на ЧШМ при 20°С:
- критическая нагрузка (Рк)
106
126
94
100
119
100
89
- диаметр пятна износа (Ди),
мм, при осевой нагрузке 196 Н
0,33
0,36
0,33
0,33
0,35
0,33
0,50-0,54