ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА
GREASE LUBRICANT

Изобретение относится к пластичной смазке, предназначенной для использования в элементах тормозных суппортов (для смазывания направляющих, манжет поршня и нерабочих поверхностей тормозных колодок), малонагруженных деталей и узлов, подвергающихся воздействию высоких температур и агрессивных сред (например, элементов крепления выхлопных систем, узлов и деталей, работающих под водой и в средах с высокой коррозионной активностью), работающей при температурах от -50°C до 1000°C.
Пластичные (консистентные) смазки являются одним из видов смазочных материалов, используемых в технике, и представляют коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды и дисперсной фазы загустителя в жидком смазочном материале. В качестве дисперсной среды используют масла синтетического и минерального происхождений, реже их смеси. К синтетическим маслам относят кремнийорганические жидкости - полисилоксаны, полиальфаолефины, полиизобутилены, эфиры, полигликоли.
В зависимости от входящего в состав загустителя смазки подразделяют на органические и неорганические. Для получения неорганических смазок в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества. К неорганическим загустителям относят силикагель, бентонит, графит и некоторые другие.
Обычно пластичные смазки содержат также другие компоненты (присадки), придающие им специальные свойства. Присадки включают в себя один или более агентов.
Основными показателями, характеризующими эксплуатационные свойства смазок, являются: природа и вязкость базового масла, тип загустителя, консистенция смазки, механическая стабильность, устойчивость к вымыванию водой и температура каплепадения, которая указывает на максимальную температуру эксплуатации в узлах трения.
Важно отметить, что температура каплепадения смазок не характеризует действительного предела температур, до которого смазка длительно сохраняет работоспособность. При этом высокая температура каплепадения хоть и не является показателем верхней рабочей температуры, но определяет максимальную пиковую температуру, которую смазка может перенести в течение короткого периода времени без избыточного отделения масла, соответствующего существенного сокращения срока службы смазки и возможного повреждения оборудования в долгосрочной перспективе. Для узлов трения, работающих при температурах ниже -50°C и длительное время при температурах выше 150°C, применяют смазки, приготовленные на синтетических маслах (температурный диапазон таких смазок от -60 до 350°C и выше).
Известна смазка [патент РФ №2134289, 1994], включающая синтетическое смазочное масло на гидрогенизированной основе, фторполиэфирное масло и неорганический загуститель, причем весовое соотношение смазочное масло + фторполиэфирное масло: загуститель находится в интервале от 97:3 до 80:20, а весовое соотношение смазочное масло/фторполиэфирное масло - в интервале от 95:5 до 60:40.
Известна пластичная смазка [патент США №6,429,175,2002, 2002], содержащая базовое масло в количестве от 50 до 90 вес.%, висмут или карбоксилат висмута в количестве от 0.1 до 10 вес.% и загуститель в количестве от 3 до 30 вес.%, при этом в качестве загустителя используют бентонит.
2
Известна смазка [патент Японии №3091595, 1991], содержащая полиорганосилоксан с вязкостью при температуре 25°C от 10 до 100,000 мм/с, загуститель в количестве от 2 до 70 вес.%, выбранный из органически доработанного глинного минерала или порошка тетрафторэтилена, или кремнезема, или графита, или сажи, содержащая антиоксидант, противозадирная присадка, антикоррозийный агент и др.
Изобретение, описанное в патенте Японии №3091595, является наиболее близким аналогом предлагаемой пластичной смазки.
Необходимо отметить, что в документах, известных из уровня техники, описываются свойства смазок, которые не являются удовлетворительными, так как не являются универсальными для использования в тормозной системе, не отвечают необходимому рабочему интервалу температур (от -50°C до +1000°C) и другим физико-химическим свойствам.
Задачей настоящего изобретения является разработка состава пластичной смазки, обеспечивающей равные или более высокие характеристики, путем тщательно выбранного компонентного состава, оптимально сбалансированного по количественным характеристикам.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в повышении температуры каплепадения смазки до 310°C, а также коллоидной стабильности, повышению водостойкости и, как следствие, адгезионных свойств, что обеспечивается путем тщательно выбранного компонентного
состава, оптимально сбалансированного в соответствии с приведенными в формуле, соотношениями компонентов по количественным характеристикам.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предложен состав пластичной смазки.
2
Согласно изобретению предложена пластичная смазка, содержащая базовое масло характеризующаяся тем, что в качестве базового масла содержит синтетическое масло или смесь синтетических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 5 до 700 мм/с, загущенных неорганическим загустителем и дополнительно содержит наполнитель для повышения термостойкости, полярный реагент и полимер, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
неорганический загуститель
5,0-30,0
наполнитель для повышения термостойкости
0,5-12,0
полимер
0,5-10,0
полярный реагент
0,5-5,0
синтетическое масло или смесь синтетических масел
остальное.
В дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что в качестве неорганического загустителя смазка содержит модифицированные бентониты, или технический углерод, или модифицированный и немодифицированный высокодисперсный диоксид кремния.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что в качестве наполнителя для повышения термостойкости содержит гипс, или карбонат кальция, или графит.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что полимер выбирают из групп кремнийорганических, или полиизопреновых, или бутадиен-стирольных каучуков, или сополимеров этилена-пропилена или полиизобутилена, или полиэтиленоксида.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что содержит полярный реагент, выбираемый из ацетона, или пропиленкарбоната, или метанола, или этанола.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение характеризуется тем, что смазка дополнительно содержит краситель, выбираемый из литопона, или диоксида титана, или цинковых белил, или жирорастворимых органических красителей.
В процессе проведения исследований выявлено, что при введении в базовое синтетическое масло или смесь синтетических масел неорганического загустителя, оптимальная концентрация его составляет от 5 до 30 вес.%. Введение в смесь неорганического загустителя в количестве менее 5 вес.% не создает желаемого эффекта масло не загущается. Введение в смесь неорганического загустителя в количестве более 30% приводит к получению очень вязкого продукта, непригодного для дальнейшего использования.
В процессе проведения исследований было выявлено также, что добавление наполнителя для повышения термостойкости смазки в виде гипса, или карбоната кальция, или графита в количестве более 12% не приводит к увеличению температуры каплепадения. Важно отметить, что отсутствие этого компонента приводит к тому, что не удается достигнуть требуемых показателей температуры каплепадения, что может привести к вытеканию смазки из рабочего узла при высокой температуре эксплуатации.
Кроме того, в процессе проведения исследований было выявлено, что введение полимера, выбираемого из групп кремнийорганических, или полиизопреновых, или бутадиен-стирольных каучуков, или сополимеров этилена-пропилена или полиизобутилена, или полиэтиленоксида в количестве более 10% приведет к образованию продукта резиноподобной консистенции, что не позволит его использовать. Следует отметить, что отсутствие полимера в составе снизит адгезию смазки к поверхностям деталей, и приведет к повышению количества выделяющегося масла, повышенному вымыванию водой и, как следствие, к повышенной коррозии обработанных деталей.
Кроме того, в процессе проведения исследований было выявлено также, что введение полярного реагента в виде ацетона, или пропиленкарбоната, или метанола, или этанола желательно для более эффективного процесса загущения (в случае если загустителем является модифицированный неорганический загуститель). Увеличение концентрации полярного реагента выше 5% не приведет к дальнейшему повышению загущающей способности порошка.
Составы смазочных композиций, приведены с целью иллюстрации отдельных аспектов осуществления изобретения, и не предназначены для того, чтобы каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения.
Составы смазочных композиций проходили испытания согласно действующим стандартам и ГОСТам по показателям, подтверждающим достижение указанного технического результата:
- водостойкости (ед. измерения - % вес), которую определяют по стандарту ASTM D4049;
- коллоидной стабильности (ед. измерения - % вес), которую определяют по ГОСТ 7142;
- температуры каплепадения (ед. измерения - °C), которую определяют по ГОСТ 6793-74 или стандарту ASTM D2265-06.
В приведенных ниже примерах представлено получение составов смазочных композиций в соответствии с приведенными в формуле, соотношениями компонентов по количественным характеристикам результаты испытаний, подтверждающим достижение указанного технического результата.
Пример 1. Способ получения пластичной смазки состава №1
Предложенную смазку состава №1 приготавливают следующим образом.
Состав №1
Неорганический загуститель (высокодисперсный диоксид кремния марки «Аэросил 380»): 5%
Наполнитель для повышения термостойкости (графит синтетический марки «С-0»): 12%
Полимер (кремнийорганический марки «СКТ термостойкий каучук, группа 1»): 10%
Полярный реагент (ацетон марки «ХЧ»): 0,5%
2
Базовое масло - синтетическое масло (кремнийорганическая жидкость марки «ПМС-200» вязкостью 200 мм/с при 40°C): остальное.
В базовое синтетическое масло в количестве 66,5 вес.%, загущенное при нагревании модифицированным высокодисперсным диоксидом кремния, добавляют наполнитель для повышения термостойкости в количестве 12 вес.%. Полученную смесь перемешивают в течение 4 часов в емкости со скребково-лопастной мешалкой, после чего добавляют полимер в количестве 10 вес.% и ацетон в количестве 0,5 вес.%. Полученную смесь перемешивают 2 часа до однородного состояния со скоростью вращения вала 100 об/мин. В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №1, характеризующуюся следующими показателями:
Температура каплепадения: 315°C
Коллоидная стабильность: 4,5%
Водостойкость: 3%
Пример 2.Способ получения пластичной смазки состава №2
Предложенную смазку состава№2 приготавливают следующим образом.
Состав №2
Неорганический загуститель (бентонит, марки «Bentone 34»): 30%
Наполнитель для повышения термостойкости(гипс марки «Г-3»): 0,5%
Полимер (полиизобутилен марки П-118): 7%
Полярный реагент (метанол марки А): 5%
Краситель (цинковые белила марки БЦ-Б1): 5%
2
Базовое масло - синтетическое масло (полиальфаолефины марки «SpectraSyn 6» вязкостью при 40°C 30 мм/с): остальное.
Повторяют изготовление смазки по Примеру 1, заменяя то, что перемешивание проводится при 70 об/мин на z-образной мешалке, а загущение масла проводят без нагревания.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №2, характеризующуюся следующими показателями:
Коллоидная стабильность: 4%
Температура каплепадения: 310°C
Водостойкость: 3,5%
Пример 3. Способ получения пластичной смазки состава №3.
Предложенную смазку состава№3 приготавливают следующим образом.
Состав №3
Неорганический загуститель (бентонит марки «Bentone 57»): 30%
Наполнитель для повышения термостойкости (карбонат кальция - мел марки «Микрокарб 90-Т»): 0,5%
Полимер (бутадиен-стирольный марки «СКС-30»): 5%
Полярный реагент (Пропиленкарбонат марки «Jeffsol»): 8%
Краситель (диоксид титана марки Р-02): 5%
2
Базовое масло - синтетическое масло (полиэтилсилоксан, марки «ПЭС-5», кинематической вязкости при 20°C 200 мм/с): остальное.
Повторяют изготовление смазки по Примеру 1, заменяя то, что загущение смазки проводится без нагревания, обороты мешалки снижены до 80 об/мин, после полного перемешивания компонентов проводят диспергирование на коллоидной мельнице и деаэрацию продукта.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №3, характеризующуюся следующими показателями:
Температура каплепадения: 310°C
Коллоидная стабильность: 4,2%
Водостойкость: 3,7%
Пример 4.
Способ получения пластичной смазки состава №4.
Предложенную смазку состава №4 приготавливают следующим образом.
Состав №4
Неорганический загуститель (технический углерод марки К-354): 5%
Наполнитель для повышения термостойкости (гипс марки «Г-3»): 12%
Полимер (сополимер этилена-пропилена марки «СКЭПТ-30»): 10%
Полярный реагент (этанол): 0,5%
2
Базовое масло - синтетическое масло (полидиметилсилоксан марки Xiameter РМХ-200 кинематической вязкости при 40°C 300 мм/с): остальное.
Повторяют изготовление смазки по Примеру 1.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №4, характеризующуюся следующими показателями:
Температура каплепадения: 310°C
Коллоидная стабильность: 3,8%
Водостойкость: 3,2%
Пример 5.
Способ получения пластичной смазки состава №5
Предложенную смазку состава №5 приготавливают следующим образом.
Состав №5
Неорганический загуститель (бентонит марки «Baragel 10»): 15%
Наполнитель для повышения термостойкости (карбонат кальция - мел марки «Микрокарб 90-Т»): 12%
Полимер (полиизопрен марки СКИ-3): 8%
Полярный реагент (метанол): 4%
Краситель (литопон марки В-301): 8%
2
Базовое масло - синтетическое масло полигликоль марки «UCON OSP-320» кинематической вязкостью при 40°C в пределах 350-300 мм/с): остальное.
Повторяют изготовление смазки по Примеру 3.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №5, характеризующуюся следующими показателями:
Температура каплепадения: >360°C Коллоидная стабильность: 3,2% Водостойкость: 2%
Пример 6.
Способ получения пластичной смазки состава №6
Предложенную смазку состава №6 приготавливают следующим образом.
Состав №6
Неорганический загуститель (бентонит марки «Bentone 27»): 28%
Наполнитель для повышения термостойкости (графит синтетический марки «С-0»): 12%
Полимер (полиэтиленоксид): 0,5%
Полярный реагент (Пропиленкарбонат марки «Jeffsol»): 2,5%
2
Базовое масло - синтетическое масло(комплекс сложных эфиров марки Priolube 2087, кинематической вязкостью при 40°C 320 мм/с): остальное.
Повторяют изготовление смазки по Примеру 1, заменяя то, что загущение проводят без нагревания, и после полного перемешивания состав пропускают через диспергатор роторного типа.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №6, характеризующуюся следующими показателями:
Коллоидная стабильность: 5%
Температура каплепадения: >360°C
Водостойкость: 3,5%
Пример 7. Способ получения пластичной смазки состава №7
Предложенную смазку состава №7 приготавливают следующим образом.
Состав №7
Неорганический загуститель (бентонит марки «Baragel 24»): 15%
Наполнитель для повышения термостойкости (карбонат кальция - мел марки «Микрокарб 90-Т»): 12%
Полимер (полиизобутилен марки П-118): 2%
Полярный реагент (этанол): 4%
Краситель (диоксид титана марки Р-02): 7%
2
2
Базовое масло - смесь синтетических масел (70% вес.полиальфаолефины марки «SpectraSyn 10» кинематической вязкостью при 40°C 60-70 мм/с и 30% вес. низкомолекулярный полиизобутилен марки «Kemat PIB 10» вязкостью вязкостью при 100°C 25-35 мм/с): остальное
Повторяют изготовление смазки по Примеру 3.
В результате получают пластичную смазку при соотношениях указанного выше состава №7, характеризующуюся следующими показателями:
Коллоидная стабильность: 5%
Температура каплепадения: 320°C
Водостойкость: 3,5%
Таким образом, пластичные смазки предложенных составов, как наглядно видно из примеров и приведенных в них показателей, характеризующих смазку, способствуют повышению температуры каплепадения смазки до 310°C, а также коллоидной стабильности до 6.0%, повышению водостойкости до 3,5% и, как следствие, повышению адгезионных свойств.