Загущающие присадки для термостабильных пластичных смазок

С. А. Кузнецов, Н. И. Кольцов

ЗАГУЩАЮЩИЕ ПРИСАДКИ ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

Ключевые слова: загущающие присадки, соли рицинолевой кислоты, технологические

свойства, пластичные смазки.

На основе литиевых и натриевых солей рицинолевой кислоты разработаны недорогие загущающие термостабильные присадки,

обеспечивающие необходимые эксплуатационные свойства пластичным смазкам.

Key words: thickening additivies, salts of ricinus acid, physical and chemical properties, operating characteristics, plastic lubricants.

Reasonable thickening termostayble additivies on the base of lithium and sodium salts of ricinus acid for plastic lubricants with required operating characteristics was obtained.

Основное назначение пластических смазок - уменьшение износа поверхностей трения для продления срока службы деталей машин и механизмов. Почти все смазки выполняют защитные функции, предотвращая коррозию металлических поверхностей. Благодаря антифрикционным свойствам смазки существенно уменьшают энергетические затраты на трение, что позволяет снизить потери мощности машин и механизмов [1]. Для улучшения свойств пластичных смазок в них добавляют загущающие присадки, придающие смазкам ряд необходимых качеств - высокую температуру каплепадения, широкий рабочий температурный диапазон, хорошие смазочные свойства и т.д. Термостабильные пластичные смазки получают с использованием солей высших кислот. Среди них особое место, благодаря исключительным свойствам, занимают литиевые соли высших кислот, в частности 12-оксистеариновой кислоты [2]. Однако из-за высокой стоимости кислоты, присадки и смазки на ее основе также обладают завышенной себестоимостью. В связи с этим целью данной работы являлось получение загущающих присадок и смазок на основе солей рицинолевой кислоты, как эффективных и недорогих аналогов солей 12-оксистеариновой кислоты.

Процесс получения солей рицинолевой кислоты осуществлялся путем омыления касторового масла водными и спиртовыми растворами литиевой и натриевой щелочью с последующим удалением растворителей. В результате были получены белые кристаллические вещества практически не растворимые в воде. Выход продуктов составлял не менее 70%. Идентификацию полученных соединений проводили методом ИК-спектороскопии.

На основе полученных соединений были приготовлены их растворы в индустриальном масле И-20А (ГОСТ 20799-88). Исходя из технологических требований, предъявляемых к пластичным смазкам, наиболее эффективными оказались следующие растворы: 20%-ный раствор рицинолята лития (смазка 1); 30%-ный раствор рицинолята натрия (смазка 2); 12%-ный раствор дилитиевой соли рицинолевой кислоты (смазка 3);

15%-ный раствор рицинолята лития с добавлением 8% полиизобутилена - присадки КП-10 (смазка 4).

В дальнейшем была определена температура каплепадения [3] и пенетрация [4] данных смазок при 20°С, а также предел их прочности при температуре 20°С по методике [5]. Определение смазывающих свойств присадок проводилось на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) [6]. На ЧШМ определяли критическую нагрузку (Рк) и нагрузку сваривания (Рс). Критическая нагрузка Рк характеризует способность смазочного материала предотвращать быстрое изнашивание трущихся поверхностей. Нагрузка сваривания Рс характеризует предельную работоспособность смазочного материала.

Результаты испытаний полученных смазок - растворов солей рицинолевой кислоты в индустриальном масле И-20А, а также сравнительные характеристики известных пластичных смазок «Литол-24» (ГОСТ 21150-87), представляющей собой 12-15%-ный раствор 12-оксистеарата лития в индустриальном масле И-20А с добавлением 6-10% присадки КП-10 или КП-20, и «Консталин» (ГОСТ 1957-73), представляющей собой индустриальное масло И-20А, загущенное натриевыми мылами жирных кислот касторового масла, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технологические свойства пластичных смазок

Пластичная смазка Температура каплепадения, °С Пенетрация при 20°С, см Рк, кгс Рс, кгс Предел прочности при 20°С, Па

Смазка 1 188 238 66 162 560

Смазка 2 133 227 59 166 300

Смазка 3 193 230 60 160 650

Смазка 4 188 290 69 210 900

Литол-24 187 260 63 198 840

Консталин 131 225 53 145 300

Как видно из данных таблицы 1, технологические свойства смазок 1, 3 и 4 близки к аналогичным свойствам пластичной смазки «Литол-24», а смазки 2 - к пластичной смазке «Консталин». Наилучшие трибологические и эксплуатационные свойства имеет смазка 4, превосходящая по всем показателям «Литол-24», а смазка 2 превосходит по всем показателям «Консталин». Следовательно, смазка 4 может быть использована взамен широко применяемой в промышленности пластичной смазки «Литол-24», а смазка 2 -вместо пластичной смазки «Консталин».

Таким образом, соли рицинолевой кислоты могут быть рекомендованы для применения в качестве эффективных загущающих и смазывающих присадок к различным видам пластичных смазок, выступая в качестве альтернативной замены солям 12-оксистеариновой кислоты, обладая значительно меньшей (в 1,5-2 раза) себестоимостью.

Выводы

1. На основе литиевых и натриевых солей рицинолевой кислоты созданы эффективные и недорогие загущающие присадки.

2. Изучены технологические свойства пластических смазок, представляющих собой растворы этих присадок в индустриальном масле И-20А. Установлены хорошие загущающие и трибологичекие характеристики этих смазок.

3. Показано, что литиевые и натриевые соли рицинолевой кислоты могут быть использованы в качестве многофункциональных присадок для изготовления термостабильных пластичных смазок, превосходящих по эксплуатационным свойствам серийно выпускаемые пластичные смазки и обладающих значительно меньшей себестоимостью.

Литература

1. Папок, К. К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям / К.К. Папок, Н.А. Рагозин. - М.: Химия, 1976. - 392 с.

2. Анисимов, И.Г.. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости / И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов. - М.: Изд. центр «Техинформ», 1999. - 596 с.

3. ГОСТ 6793-74 Межгосударственный стандарт. Нефтепродукты. Метод определения температуры каплепадения. - Взамен ГОСТ 6793-53; введ. 1975-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 3 с.

4. ГОСТ 5346-78 Смазки пластичные. Методы определения пенетрации пенетрометром с конусом. - Взамен ГОСТ 5346-50; введ. 1979-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2009. -9 с.

5. ГОСТ 7143-73 Смазки пластичные. Метод определения предела прочности и термоупрочнения. -Взамен ГОСТ 7143-54; введ. 1975-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2009. -7с.

6. ГОСТ 9490-75 Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине. - Взамен ГОСТ 9490-60; введ. 1978-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2009. - 8 с.

© С. А. Кузнецов- асп. каф. физической химии и высокомолекулярных соединений Чувашского государственного университета, deobol@yandex.ru; Н. И. Кольцов - д-р хим. наук, проф., зав. каф. физической химии и высокомолекулярных соединений Чувашского государственного университета, koltsovni@mail.ru.