СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
LUBRICATION COMPOSITION AND METHOD OF OBTAINING THEREOF

Изобретение относится к смазочным композициям и способам получения смазочных композиций, которые возможно использовать для смазывания тяжело нагруженных узлов трения различных механизмов, в частности тихоходных ступеней редукторов с большим крутящим моментом, в тяжелонагруженных зубчатых зацеплениях открытого типа, цепных передачах, которые распространены в горно-обогатительных комбинатах, в портах и грузоподъемных механизмах промышленных предприятий, в гребнях колес локомотивов и подвижного состава, при смазывании рельсов кривых путей на железнодорожном транспорте для снижения износа рельсовых путей, канатов подвесных дорог и фуникулеров.
Известны смазочные композиции, содержащие фуллерены, углеродные нанотрубки (JP №2005299852, 2005, JP №2005054008, US №2003075340, 2003). Недостаток данных композиций заключается в ограниченности их применения.
Известны смазочные композиции, содержащие фуллерен или структуры фуллероидного типа, и способы их получения (RU №2277577, 2006; RU 2311448, 2007).
Указанные композиции имеют многокомпонентный состав, при этом способы их получения технологически сложны и многостадийны.
Более близкими к группе изобретений являются смазочная композиция и способ ее получения, описанные в (RU 2146277, 2000). Смазочная композиция содержит базовое минеральное масло и углеродную добавку - фуллереновую сажу в количестве 1-5 мас.%. Такая добавка рекомендуется к применению в смазке, используемой для тяжелонагруженных узлов трения в процессе приработки и обкатки узлов трения, а также при их эксплуатации с целью улучшения характеристик трения, качества трущихся поверхностей и снижения износа деталей.
Однако данная смазочная композиция имеет ограниченное применение за счет высокой текучести, обусловленной наличием большого количества минерального масла, и вследствие этого возможности самопроизвольного вытекания из узлов трения, что не обеспечивает долговечность и эффективность работы смазки и не гарантирует стабильную работу двигателя во времени при нормальных условиях эксплуатации.
Способ получения указанной смазочной композиции характеризуется несложной технологией, которая, однако, не позволяет получить композицию, лишенную указанных недостатков.
Задача изобретения заключается в создании смазочной композиции, лишенной вышеописанных недостатков и обладающей улучшенными функциональными характеристиками.
Поставленная задача достигается созданием смазочной композиции, содержащей углеродную добавку и базовую основу, которая согласно изобретению в качестве углеродной добавки содержит нанодисперсный углерод или его смесь с дисульфидом молибдена в количестве 1-10 мас.% от углерода, а в качестве базовой основы содержит тяжелые нефтяные остатки или их смесь с отработанным маслом в количестве 1,00-25,00 мас.%, подвергнутые термолизу - термообработке при 200-450°С, в герметичных условиях, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углеродная добавка
1,00-2,5
базовая основа
остальное
Смазочная композиция может дополнительно содержать отработанное масло или отработанное масло, подвергнутое термолизу, в количестве 1,00-25,00 мас.%.
В качестве тяжелых нефтяных остатков предпочтительно используют мазут, гудрон, их смесь.
Задача изобретения заключается также в создании нового способа получения смазочной композиции, лишенной вышеописанных недостатков и обладающей улучшенными функциональными характеристиками.
Поставленная задача достигается способом получения смазочной композиции, в котором, согласно изобретению, тяжелые нефтяные остатки или их смесь с отработанным маслом подвергают термолизу - термообработке при 200-450°С в герметичных условиях и смешивают с нанодисперсным углеродом или с его смесью с дисульфидом молибдена, или термолизу подвергают смесь тяжелых нефтяных остатков с отработанным маслом и/или с нанодисперсным углеродом или с его смесью с дисульфидом молибдена с получением смазочной композиции с вышеуказанным соотношением компонентов.
Предпочтительно в качестве тяжелых нефтяных остатков используют мазут, гудрон, их смеси.
Отработанное масло или отработанное масло, подвергнутое термолизу, в количестве 1,0-25,0 маc.% возможно вводить в полученную смазочную композицию.
Способ согласно изобретению проводят следующим образом.
Проводят термолиз - термообработку при 200-450°С, в герметичных условиях либо тяжелых нефтяных остатков или их смеси с отработанным маслом с последующим смешением продута термолиза с нанодисперсным углеродом или с его смесью с дисульфидом молибдена в количестве 1-10 мас.% от углерода, либо проводят термолиз смеси тяжелых нефтяных остатков с отработанным маслом и/или с нанодисперсным углеродом или с его смесью с дисульфидом молибдена в указанном количестве. В результате получают смазочную композицию, имеющую вышеуказанное соотношение компонентов. В полученную смазочную композицию возможно вводить отработанное масло в количестве 1,0-25,0 мас.%. В полученную смазочную композицию возможно вводить в указанном количестве также отработанное масло, подвергнутое термолизу. Термолиз возможно проводить под вакуумом, при давлении, создаваемым парами сырья при его нагревании, при повышенном давлении. Смешение исходных компонентов проводят с помощью механического диспергатора при температуре 60-80°С. Термолиз проводят до получения стабильной по реологическим показателям, в частности, динамической вязкости, предельного напряжения сдвига системы.
В качестве исходных тяжелых нефтяных остатков используют тяжелые остатки различного происхождения, в частности, мазут, гудрон, их смесь. Используют нанодисперсный углерод такой, как, например, фуллерены, углеродные нанотрубки, нанососуды. Например, используют нанодисперсный углерод, полученный пиролизом метана в присутствии катализатора.
В качестве отработанного масла используют, в частности, моторные, индустриальные масла, их смесь.
Термолиз, а именно термообработка вышеуказанных исходных продуктов при описанных режимах в герметичных условиях, т.е. условиях, исключающих удаление из реакционной смеси продуктов реакции, позволяет получить продукт термолиза, обладающий улучшенными функциональными свойствами при использовании в получении смазочных композиций.
Проведение термолиза вне описанного режима не приводит к получению продукта термолиза желаемых характеристик.
Использование количеств нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена, выходящих за вышеуказанные интервалы, приводит к снижению качественных показателей получаемой смазочной композиции.
Ниже представлены примеры, иллюстрирующие, но не ограничивающие описываемую группу изобретений.
Пример 1. Мазут смешивают с нанодисперсным углеродом и подвергают термолизу при 300°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 1 часа. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают и подвергают испытанию на четырехшариковой машине (ЧШМ). Полученная смазочная композиция имеет состав, мас.%: нанодисперсный углерод - 2,5, мазут, подвергнутый термолизу - остальное. Результаты испытания композиции представлены в табл.1.
Пример 2. Мазут смешивают со смесью нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена и подвергают термолизу при 300°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 1,5 часов при давлении 0,2 МПа. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают и подвергают испытанию на четырехшариковой машине. Полученная смазочная композиция имеет состав, мас.%: смесь нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена, взятого в количестве 2,5 мас.% от нанодисперсного углерода - 2,5, мазут, подвергнутый термолизу - остальное. Результаты, испытания композиции представлены в табл.1.
Пример 3. Гудрон подвергают термолизу при 300°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 1 часа. Остаточное давление составляет 50 мм рт.ст. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают и смешивают с нанодисперсным углеродом. Затем полученную композицию подвергают испытанию на четырехшариковой машине. Смазочная композиция имеет состав, мас.%: нанодисперсный углерод - 2,5, гудрон, подвергнутый термолизу - остальное. Результаты испытания композиции представлены в табл.1.
Пример 4. Гудрон смешивают с отработанным индустриальным маслом и смесью нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена и подвергают термолизу при 350°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 1 часа. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают и подвергают испытанию на четырехшариковой машине. Полученная смазочная композиция имеет состав, мас.%: смесь нанодисперсного углерода с дисульфидом молибдена, взятого в количестве 1,0 мас.% от углерода - 1,0, отработанное масло - 1,0, гудрон, подвергнутый термолизу - остальное. Результаты испытания композиции представлены в табл.1.
Пример 5. Мазут смешивают с нанодисперсным углеродом и подвергают термолизу при 250°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 2 часов. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают, смешивают с отработанным маслом (моторное) и подвергают испытанию на четырехшариковой машине. Полученная смазочная композиция имеет состав, мас.%: нанодирперсный углерод - 2,0, отработанное моторное масло - 15,0, мазут, подвергнутый термолизу - остальное. Результаты испытания композиции представлены в табл.1.
Пример 6. Смесь мазута и гудрона смешивают со смесью нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена и подвергают термолизу при 450°С в герметичных условиях в автоклаве в течение 1,5 часа. По окончании термолиза автоклав охлаждают, продукт выгружают, смешивают со смесью отработанных моторного и индустриального масла, подвергнутой термолизу в вышеописанных условиях, и подвергают испытанию на четырехшариковой машине. Полученная смазочная композиция имеет состав, мас.%: смесь нанодисперсного углерода и дисульфида молибдена, взятого в количестве 10 мас.% от нанодисперсного углерода - 2,4, смесь отработанных масел, подвергнутая термолизу - 25,0, смесь мазута и гудрона, подвергнутая термолизу - остальное. Результаты испытания композиции представлены в таблице.
Полученная композиция лишена описанных выше недостатков, поскольку, практически, обладает отсутствием текучести.
Из данных таблицы следует, что смазочная композиция согласно изобретению имеет улучшенные функциональные характеристики по сравнению с известными (ЦИАТИМ-201), в частности, смазочная композиция обладает улучшенными характеристиками трения, приводящими к снижению износа деталей.
Таблица
N опыта
1
2
3
4
5
6
Аналог ЦИАТИМ - 201
Показатели
Д<sub>и</sub>, мм
0,57
0,49
0,75
0,76
0,6
0,48
-
Р<sub>к</sub>, Н
1038,8
872,2
1166,2
1303,4
1030
1038,8
280-500
Р<sub>св</sub>, Н
1842,4
1646,4
1744,4
1744,4
1840
2067,8
1000-1580
И<sub>з</sub>
389,8
355,5
463,3
552,7
380
404,7
245
и
к
св
з
В таблице использованы следующие условные обозначения: Д, мм - диаметр пятна износа; Р, Н - предельная критическая нагрузка; Р, Н - нагрузка сваривания; И - индекс задира.