Смазочное масло на основе жидких олигометилоктилсилоксанов и олигоэтилоктилсилоксанов
LIQUID OLIGOMETHYLOROXYL SILOXANES AND OLIGOETHYLOXYLICYLOXANES BASED LUBRICATING OIL

Изобретение относится к жидким смазочным составам на кремнийорганической основе, в частности к смесевым смазочным маслам на олигометилоктил- или олигоэтилоктилсилоксановой основе в сочетании с нефтяным маслом и/или сложным органическим эфиром, которые находят применение в различных отраслях промышленности для обеспечения работы узлов трения в расширенном интервале температур и как основа пластичных смазок.
Силиконовые смесевые масла получают на основе полиметилсилоксановых жидкостей с использованием различных добавок. При этом основа не обладает приемлемыми свойствами совместимости с минеральными и синтетическими углеводородными средами, приемистостью к присадкам, что затрудняет применение полиметилсилоксанов в промышленности при производстве смазочных масел.
Известны приборные масла с использованием в качестве базового компонента жидких полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР №184996, МПК С10М 169/02, С10М 105/, С10М 107/50, 1966 г.; Авт. св. СССР №248881, МПК С10М 131/12, C10M 129/40, С10М 101/02, 1969 г.; Авт. св. СССР №293840, МПК С10М 101/02, С10М 107/50, 1971 г.). Эти жидкости, имея высокие значения краевого угла смачивания, благоприятные для капельной смазки, но они не применимы для смазки широко распространенных узлов трения, в том числе для пар трения сталь-сталь.
Известны смазочные масла на основе полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР №859428, МПК С10М 129/02, С10М 107/50, 1981 г.; Авт. св. СССР №1004456, МПК С10М 135/36, С10М 107/50, 1983 г.), которые обладают удовлетворительными смазочными характеристиками при использовании их в узлах трения для пар трения сталь-бронза, сталь-медный сплав. Однако их смазывающие свойства недостаточны для пары трения сталь-сталь.
2
Известны низкотемпературные смазочные композиции на основе жидких полиэтилсилоксанов, содержащие полиэтилсилоксаны с молекулярной массой 500-1000 г/моль и вязкостью 40-50 мм/с, полиальфаолефины со средней степеью олигомеризации 7-8 и молекулярной массой 900-1200 г/моль и диоктилсебацинат. Описанные композиции характеризуется хорошими низкотемпературными свойствами (температура застывания ниже минус 80°С) и удовлетворительными смазочными свойствами, особенно при трении качения (работоспособность образцов композиции на пятишариковой машине трения при комнатной температуре и нагрузке 98 Н составляла 250÷340 мин.). (Патент РФ №2194741, МПК С10М 107/50, С10М 161/00, 2001 г.).
К недостаткам данных композиций можно отнести низкую смазочную способность при скольжении в узле трения сталь-сталь (диаметр пятна износа на четырехшариковой машине трения при длительности испытания 60 мин. и нагрузке 196 Н достигает значений 0,85 мм).
Наиболее близким по составу и назначению к заявленному объекту является смесевое кремнийорганическое низкотемпературное масло, выбранное нами в качестве прототипа, представляющее собой смесь полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-4 и минеральных масел состава, % масс.:
Минеральное масло селективной очистки МС-14
15-35
Полиэтилсилоксановая жидкость
65-85
(ГОСТ 18375-73 с изм. 1-5, ТУ 6-02-897-78 с изм. 1-5; см. приложение 1 и 2).
Несмотря на то, что смесевое масло (прототип) до последнего времени широко использовалось в различных узлах трения, в том числе для пар трения сталь-сталь, тем не менее, оно не удовлетворяет современным требованиям при работе машин и механизмов с наиболее распространенными парами трения сталь-сталь из-за низких смазывающих свойств.
Следует отметить, что производство первого компонента прототипа - высококачественного минерального масла прекращено из-за полного истощения ресурса уникального месторождения Доссорских нефтей, служащих сырьем для его получения. Особенности углеводородного состава и физико-химических свойств этого минерального масла не позволяют провести его замену с помощью массовых нефтесмесей, в том числе из-за резкого ухудшения низкотемпературных свойств.
Задача настоящего изобретения - разработка состава масла обеспечивающего стабильную работу и увеличенный срок эксплуатации изделий и механизмов, в которых присутствую пары трения сталь-сталь.
В результате научных и экспериментальных исследований поставленная задача решена путем создания композиции, состоящей из следующих компонентов, % мас.:
Олигометилоктил- или олигоэтилоктилсилоксан
40-80
Минеральное масло и/или ДОС
20-60
Данная композиция отличается лучшими смазочными свойствами для пары трения сталь-сталь, причем ее смазочные свойства существенно превосходят эти свойства каждого компонента в отдельности (табл. 3), что является решением поставленной задачи.
Технология приготовления масла включает дозировку компонентов в указанном выше соотношении и смешении их при температуре окружающей среды в течение не менее 30 мин. с последующей фильтрацией.
Пример 1 (прототип).
2
Компоненты масла: полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-4 (вязкость при 20°С - 42,0 мм/с) - 8,50 кг, масло МС-14 - 1,50 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 1).
Пример 2 (прототип).
2
Компоненты масла: полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-4 (вязкость при 20°С - 42,0 мм/с) - 7,50 кг, масло МС-14 - 2,50 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 2).
Пример 3 (прототип).
2
Компоненты масла: полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-4 (вязкость при 20°С - 42,0 мм/с) - 6,50 кг, масло МС-14 - 3,50 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 3).
Пример 4.
2
Компоненты масла: олигометилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 116 мм/с) - 7,00 кг, индустриальное масло И-20А - 3,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 4).
Пример 5.
2
Компоненты масла: олигометилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 116 мм/с) - 8,00 кг, ДОС - 2,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 5).
Пример 6.
2
Компоненты масла: олигометилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 178,5 мм/с) - 5,00 кг, индустриальное масло И-20А - 5,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 6).
Пример 7.
2
Компоненты масла: олигометилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 178,5 мм/с) - 4,00 кг, индустриальное масло ДОС - 6,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 7).
Пример 8.
2
Компоненты масла: олигоэтилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 281,4 мм/с) - 7,00 кг, индустриальное масло И-20А - 3,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 8).
Пример 9.
2
Компоненты масла: олигоэтилоктилсилоксановая жидкость (вязкость при 20°С - 281,4 мм/с) - 6,00 кг, индустриальное масло И-20А - 4,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 30 мин., после чего раствор отфильтровывают (обр. 9).
В соответствие с существом предлагаемого изобретения и описанной технологии были изготовлены образцы смесевого масла - прототипа (обр. 1-3) и заявляемого масла (обр. 4-9), рецептура которых приведена в таблице 1.
Результаты исследования физико-химических свойств приготовленных образцов в сравнении с образцами прототипа представлены в таблице 2.
Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что предложенный состав смазочного масла значительно превосходит прототип по смазочным свойствам.
В таблице 3 представлены смазочные свойства заявленных масел и исходных компонентов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение температурного диапазона эксплуатации изделий минус 80 - плюс 200°С, повышение надежности и долговечности работы различных узлов, в которых присутствуют пары трения сталь-сталь, существенно уменьшить износ, снизить затраты на ремонт и техническое обслуживание.
* - все определения проводили по стандартным методикам.
** - Четырехшариковая машина трения, воздух, 20°C, 1450 об/мин., 196 Н, 60 мин., сталь ШХ-15.