СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СМАЗКИ
COMPOSITION FOR MAKING LUBRICANT

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам для изготовления проникающих смазок с размораживающим эффектом, которые могут быть использованы для металлических трущихся поверхностей, например замковых механизмов, стеклоочистителей транспортных средств и подобных узлов трения, эксплуатируемых при низких температурах.
2
6
В науке и технике известны различные составы, которые могут быть использованы для смазки механизмов, работающих при пониженных температурах. Так, например известен состав, содержащий, мас.%: одноатомный алифатический спирт или их смесь 70-85; альдегид 3-6; эфир 3-6; калиевая соль органической кислоты С-С или их смесь 0,1-0,3; невысыхающее растительное масло 1-10; вода - остальное, дополнительно содержит краситель-эозин 0,0006 мас.%, в качестве эфира он содержит алкилацетат и в качестве невысыхающего растительного масла - касторовое, кориандровое и персиковое масло. [Патент RU №2052484 МПК6 С09К 3/18, 1996].
Известный состав предназначен для обработки дверных замков или механизмов стеклоотмывателей транспортных средств, эксплуатируемых в условиях низких температур, и обеспечивает хорошие размораживающие и коррозионно-защитные свойства. Однако известный состав не обеспечивает комплексного действия, т.к. не обладает необходимой смазочной способностью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является смазывающий состав с проникающей способностью при размораживании и пролонгированным действием размораживающего эффекта, содержащий жидкие сополимеры - 0.5-3.5 мас.%; ингибитор коррозии - 0.01-0.1 мас.%; политетрафторэтилен - 0.5-3.5 мас.%; неионогенное ПАВ - 0.001-0.015 мас.%; гидроокись щелочного металла - 0.006-0.04 мас.%; спирт или смесь спиртов - остальное. [Патент RU №2326149, МПК С09К 3/18, 2008 г.].
14
16
4
4
В известном составе в качестве смазочного компонента используют жидкие сополимеры (С-С)альфа-олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000 и порошок политетрафторэтилена, имеющий дисперсность частиц 1·10-5·10 Å; в качестве растворимого в полярных растворителях ингибитора коррозии используют соединения формулы (I) или формулы (II):
2
3
2
3
5
2
где R-H; R-CH(COOH); R-C H(COOH)
1
2
где R-COH; R-Na; H,
Состав содержит также неионогенное ПАВ, гидроокись щелочного металла и спирт или смесь спиртов.
Существенными недостатками известного состава являются:
Недостаточная смазывающая способность жидкого смазочного компонента обусловила необходимость введения в известный состав твердых частиц политетрафторэтилена с размером частиц 1-5 мкм. Однако эта добавка из-за явления седиментации снижает проникающую способность известного состава и требует его энергичного взбалтывания перед употреблением, так как частицы политетрафторэтилена имеют тенденцию к агломерации. Кроме того, к недостаткам следует отнести низкую долговечность состава из-за явления седиментации, низкую адгезионную прочность на твердых поверхностях, недостаточно низкую температуру застывания жидкого смазочного компонента известного состава: KL-135 Akzo Nobel (US) под торговой маркой Ketjenlube 135 - минус 32°С.
Задача предлагаемого изобретения - создание состава проникающей смазки с улучшенной смазывающей способностью при одновременном достижении пролонгированного размораживающего эффекта.
Для решения поставленной технической задачи предложен состав, содержащий сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии, водорастворимый ингибитор коррозии и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сложный эфир на основе смеси изомеров
бис(2-этилгексилового эфира)
перфторциклогександикарбоновой кислоты
5,0-30,0
Растворимый в полярных органических
растворителях ингибитор коррозии
0,01-0,1
Водорастворимый ингибитор коррозии
0,01-0,1
Растворитель
остальное
Для изготовления предлагаемого состава используют готовый к применению промышленно выпускаемый по ТУ 2389-067-00209409-2008 сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, который имеет следующую формулу:
3
2
Указанный продукт относится к классу фторсодержащих сложных полиэфиров, имеет плотность при 20°С - 1,200 г/см, кинематическую вязкость при температуре 20°С (мм/с) - 17-20, температура застывания изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты - минус 50-55°С.
Добавление в состав композиции фторированного полиэфира - изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты - повышает смачиваемость поверхностей трения за счет уменьшения поверхностного натяжения смазочной композиции.
7
5
2
В качестве растворимых в полярных растворителях ингибиторов коррозии используют предпочтительно 2-меркаптобензотиазол CHNS или бензотриазол.
В качестве растворимого в воде ингибитора коррозии используют любые известные для этих целей соединения, например триэтаноламин (ТЭА) по ТУ 6-09-14-553-78.
5
15
В качестве растворителя могут быть использованы полярный низкомолекулярный спирт, выбранный из группы метанол, этанол, изопропанол, бутилцеллозольв и другие аналогичные соединения, и/или неполярный растворитель, выбранный из класса углеводородов, предпочтительно с числом атомов углерода С-С, например керосин и иные аналогичные соединения.
В случае уменьшения заявленного содержания смазочного компонента в предлагаемом составе в виде изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты и ингибиторов коррозии снижается эксплуатационная надежность состава по эффективности защиты металлических поверхностей от повторного замораживания, особенно при использовании на трущихся металлических поверхностях, а также ухудшаются коррозионно-защитные свойства состава.
В случае увеличения заявленного содержания компонентов в предлагаемом составе повышается затратная часть по его приготовлению.
Эффективность пролонгирующего размораживания при использовании заявляемого состава может объясняться повышением времени защиты от повторного замораживания обработанных поверхностей за счет:
- эффективной смазывающей способности используемого в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты к металлам и их оксидам;
- снижения усилий трения трущихся поверхностей при размораживании вследствие наличия в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, что повышает адгезионную устойчивость образующейся масляной пленки на размораживаемых поверхностях;
- улучшения проникающей способности состава при размораживании к обрабатываемым поверхностям вследствие наличия в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, относящегося к неионогенным ПАВ.
Наличие в заявляемом составе ингибитора коррозии в виде 2-меркаптобензотиазола или бензотриазола повышает эффективность коррозионно-защитных свойств состава при их низкой затратной части, а наличие в составе триэтаноламина интенсифицирует процесс размораживания и улучшает свойства спиртового раствора состава с повышением антикоррозионного эффекта.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению.
Приведенный анализ известного уровня техники свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна».
Заявленная совокупность признаков технического решения реализует вышеописанный комплексный результат, включающий одновременное достижение смазывающего эффекта, пролонгированного размораживающего эффекта на металлические поверхности и коррозионно-защитных свойств. Несмотря на то, что ранее было известно, что противоизносные и антифрикционные свойства фторированных эфиров лучше, чем у нефторированных (Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. М.: Химия, 1988), достигаемый заявленным техническим решением комплексный результат очевидным образом не следует из свойств указанных нами фторсодержащих сложных эфиров, известных из уровня техники. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено из известных компонентов и промышленно реализовано в качестве готового к применению продукта по указанному назначению. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».
Приготовление заявляемого состава ведут путем смешения компонентов в тарированном металлическом реакторе, оборудованном низкоскоростной мешалкой и водяным обогревом. Процесс смешения компонентов производят при температуре 20-30°С в течение 20-40 мин. Компоненты состава вводят в заявляемых количествах, мас.%:
Сложный эфир на основе смеси изомеров
бис(2-этилгексилового эфира)
перфторциклогександикарбоновой кислоты
5,0-30,0
Растворимый в полярных органических
растворителях ингибитор коррозии
0,01-0,1
Водорастворимый ингибитор коррозии 0,01-0,1
Растворитель
остальное
Примеры конкретного выполнения.
Примеры №1÷№5 (по изобретению)
В тарированном металлическом реакторе готовят смесь изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты) 2-меркаптобензотиазол или бензотриазол, триэтаноламин; в качестве растворителя - керосин и изопропанол или изопропанол или керосин. Составы по изобретению №1÷№5 представлены в таблице №1. Составы по изобретению малотоксичны - относится к IV классу токсичности по ГОСТ 12.1.007-76.
Пример №6 (по прототипу)
7
5
2
4
Жидкие сополимеры (KL-135) - 2,0 мас.%; 2-меркаптобензотиазол (CHNS) - 0,05 мас.%, политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·10Å - 2,0 мас.%; фторлифатический эфир - 0,001 мас.%, натр едкий - 0,01 мас.%; изопропанол - остальное.
При проведении сравнительных испытаний заявляемого состава и состава по прототипу проводилась оценка их эксплуатационной надежности с учетом эффективности размораживания металлических поверхностей и защиты их от повторного замораживания. Оценку составов проводили по следующей методике.
Металлические пластины с высверленными отверстиями закрепляли в штативах. К пластинам в зоне отверстий примораживали металлические цилиндры (груз заданной массы) и с диаметром, превышающим диаметр их отверстий. Процесс примораживания производили в криокамере при температуре минус 15-20°С в течение 30-40 мин с использованием воды для смачивания пластин и цилиндров. Затем в отверстия пластин (без выемки штативов из криокамеры) заливали составы для размораживания по примерам 1-6. По времени удержания грузов на пластинах оценивалась эффективность составов по размораживающей способности. Затем к металлическим пластинам повторно примораживали грузы и оценивали защитную эффективность составов при размораживании металлических поверхностей.
Испытания составов по примерам №1÷№6 показали следующие результаты.
Время отрыва примороженного груза с металлической платины: примеры №1÷№5 (по изобретению) - 15 сек; пример №6 (по прототипу) - 15 сек.
Время повторного примораживания груза к металлической пластине: примеры №1÷№5 (по изобретению) - 1 час; пример №6 (по прототипу) - 1 час.
Смазывающую способность заявляемого состава и состава по прототипу оценивали следующим способом.
a
нap
вн
Составы, приготовленные по примерам №1÷№6, подвергали испытаниям на машине трения СМТ-1 по схеме Кольцо-Кольцо с кольцами ШХ-15: каленые HRc 52 с плоскими трущимися поверхностями, обработанными по 8 классу чистоты (R=0,38). Наружный диаметр трибосопряжения D=0,076 м. Внутренний диаметр трибосопряжения D=0,070 м. Число оборотов вала - 500, 1000 и 1500 об/мин. Кольца поджимались к друг другу пружиной усилием 300 H и замерялся момент трения на всех скоростях, на основании которого рассчитывался коэффициент трения по известным формулам. Данные приведены в таблице №2.
Как видно из приведенных в табл.2 данных, заявляемый состав превосходит известный состав по коэффициенту трения примерно в 1,5-2,0 раза, что, в свою очередь, приводит к улучшению противозадирных и противоизносных свойств узлов трения.
Таким образом, приведенные испытания свидетельствуют, что заявляемый состав имеет повышенную проникающую способность при размораживании к обрабатываемым поверхностям, более эффективен в отношении смазывающей способности за счет улучшения показателей коэффициента трения, а также повышает защитный эффект при размораживании поверхностей.
ТАБЛИЦА 1
Составы смазок с размораживающим эффектом
Наименование компонента
Примеры по изобретению, мас.%
Пример по прототипу, мас.%
1
2
3
4
5
6
Смесь изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты
5,0
10,0
17,0
25,0
30,0
-
2-меркаптобензотиазол
0,1
0,05
-
-
0,01
0,05
Бензотриазол
-
-
0,01
0,05
-
-
Триэтаноламин
0,01
0,01
0,1
0,05
0,1
-
Смесь керосина и изопропанола (керосин - 5 мас.%)
-
89,94
-
74,90
69,89
-
Изопропанол
94,89
-
-
-
-
95,939
Керосин
-
-
82,89
-
-
Жидкие сополимеры (KL-135)
-
-
-
-
-
2,0
Политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·10<sup>4</sup>Å
-
-
-
-
-
2,0
Фторлифатический эфир
-
-
-
-
-
0,001
Натр едкий
-
-
-
-
-
0,01
ТАБЛИЦА 2
Результаты испытаний образцов смазок
Показатели качества
ПРИМЕРЫ
Коэффициент трения
1
2
3
4
5
6
при 500 об/мин
0,063
0,061
0,060
0,060
0,060
0,099
при 1000 об/мин
0,040
0,039
0,039
0,038
0,037
0,064
при 1500 об/мин
0,027
0,026
0,026
0,025
0,025
0,051