Смазочная композиция

 

Изобретение относится к составу смазочных материалов, используемых для смазки узлов машин и механизмов, используемых при возделывании почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур в полевых условиях, а также и в перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности. Смазочная композиция содержит 5-10% стеариновой кислоты, 5-7% противоизносной присадки А-22, 3-4% вязкостной добавки Литол-24, 0,002-0,005% противопенной присадки ПМС-200А и до 100% растительного рапсового масла. Смазочная композиция обеспечивает эффективное ее использование в более широком диапазоне температур /-26-(+245°С)/, а также позволяет заменить экологически и гигиенически опасные смазки во многих отраслях промышленности. 9 табл.

Изобретение может быть использовано при производстве трансмиссионных, индустриальных масел и гидравлических жидкостей для машин и механизмов, используемых при обработке почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур в полевых условиях, а также для перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности.

Известны смазочные композиции на основе нефтяных и синтетических масел и различных присадок. Наиболее распространенным минеральным трансмиссионным маслом, используемым в сельском хозяйстве, является ТМ-2-18, изготовляемое по ГОСТ 23652-79 и ТУ 38.1011238-89.

Однако такие смазочные композиции вредны для окружающей среды из-за низкой биоразлагаемости и экотоксичности. Например, минеральное масло разлагается на 25% через 7 дней, и только на 45% через 21 день, а 1 грамм минерального масла, попав в землю, заражает 25 см² земли, где растительность не произрастает.

Более того, минеральные масла являются не возобновляемым сырьем, запасы нефти ограничены, а масла, произведенные из растительного сырья, возобновляемы. Важно также, что затраты энергии на производство растительных масел ниже, чем минеральных.

Все это требует того, чтобы начать переход на смазку растительными маслами машин и механизмов в сельском хозяйстве, лесной, деревообрабатывающей, строительной и пищевой отраслях промышленности, городском и водном транспорте, спортивном и медицинском оборудовании, т.е. в сферах, где загрязнение окружающей среды в наибольшей степени не желательно. Например, рапсовое масло через 7 дней разлагается в земле на 98%, а через 21 день - на 100%.

Наиболее близким аналогом является рапсовое масло, которое взято за прототип (Научно-технический журнал ХТТМ “Химия и технология топлив и масел” №4 (496), 1999 , с.36-37).

Тем не менее, как показали исследования, рапсовое масло при использовании в качестве смазочного материала имеет существенные недостатки: недостаточные противоизносные и противозадирные свойства и низкую вязкостно-температурную характеристику (табл.1 и 2). Трибологические свойства определялись на машинах трения МАСТ-1 по диаметру пятна износа и 2070 СМТ-1 по времени до задира роликов.

Условия проведения испытаний:

- машина трения МАСТ-1 - объем масла V=10 мл, время испытаний 20 мин, нагрузка Р=150 Н, частота вращения n=1500 об/мин;

- машина трения 2070 СМТ-1 - объем масла V=0,2 мл, нагрузка Р=1000 Н, частота вращения n=1200 об/мин.

Задача изобретения - создание смазочной композиции из возобновляемых ресурсов растительного происхождения, используемых для смазки узлов машин и механизмов при обработке почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур, а также в перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности.

Решение поставленной задачи достигается путем замены нефтяных и синтетических масел рапсовым растительным маслом с добавлением стеариновой кислоты и присадок: А-22, ПМС-200А и Литол-24 при следующих соотношениях компонентов, маc.%: стеариновой кислоты - 5...10; присадка А-22 - 5...7; вязкостная добавка Литол-24 - 3...4; противопенная присадка ПМС-200А - 0,002...0,005; растительное рапсовое масло до 100, где А-22 представляет собой диалкилдитиофосфат цинка, модифицированный бором; ПМС - 200А - полимитил силоксан; Литол-24 - многоцелевая смазка, состоящая из нефтяных масел, загущенных литиемым мылом 12- оксистеориновой кислоты.

При создании масляной композиции испытывали также другие присадки: ДФ-11 - 50% раствор диалкилдитиофосфата цинка в масле. ЭФО - цинкобаривую соль изобутилого эфира арилдитиофосфатоной кислоты, ЛЗ-23К - продукт взаимодействия изопропилксантогената калия с дихлорэтаном.

Сравнительные испытания проводили на машине трения МАСТ-1 при добавлении абразивной пыли 0... 0,25% по дисперсному составу, близкому к почвенной пыли. Результаты испытаний представлены на табл.3.

По противоизносным свойствам лучше проявили себя смазочные композиции: рапсовое масло + 5...7% А-22, рапсовое масло + 3...5% ЛЗ-23К, рапсовое масло + 3...5% ЭФО. Примененяя метод оптимизации, определили оптимальные концентрации присадок: 5% А-22, 3% ЛЗ-23К, 3% ЭФО. Смазочные композиции с добавлением этих присадок анализировались по физико-химическим и противозадирным показателям (табл.4 и 5).

По полученным показателям выбрана смазочная композиция следующего состава: рапсовое масло + 5% А-22, которая проявляет лучшие противоизносные и Противозадирные свойства и не обладает коррозионной агрессивностью по сравнению со смазочными композициями с присадками ЛЗ-23К, ДФ-11 и ЭФО. Для улучшения вязкостно-температурной характеристики смазочной композиции (рапсовое масло + 5% А-22) ввели вязкостную добавку Литол-24 (ГОСТ 21150-75). Вязкости исследуемых смазочных композиций приведены в табл.6.

Из таблицы 6 видно, что лучшей вязкостно-температурной характеристикой обладает смазочная композиция: рапсовое масло + 5% А-22 + 3…4% Литол-24. Используя метод оптимизации, определили оптимальную концентрацию, равную 3% Литол-24.

Рапсовое масло имеет неодинаковый жирно-кислотный состав, который зависит от сорта рапса, технологии возделывания, состава почвы, климатических условий и т.п. (табл.7).

Проведенные исследования показали, что изменение количества тех или иных кислот влияет на вязкостно-температурную характеристику рапсового масла. Эффективным является дополнительное введение стеариновой кислоты (ГОСТ 6484-96). Испытания на стабильность к окислению проводились на приборе ДК-НАМИ (ГОСТ 11063-77), условия проведения испытаний: температура -140°С, время опыта - 20 ч (табл.8).

Лучшие результаты по стабильности получены при добавлении 5...10% стеариновой кислоты, а оптимальной добавкой в смазочную композицию рапсовое масло + 5% А-22 + 3% Литол-24 является 5% стеариновой кислоты.

При производстве товарных трансмиссионных масел используют противопенные присадки, поэтому с целью снижения пенообразования в смазочную композицию добавили ПМС-200А (ОСТ 6-02-20-79) в концентрации 0,002...0,005%.

Полученную смазочную композицию проверили на соответствие требованиям для минерального масла ТМ-2-18 (табл.9).

Проведенные испытания показали, что смазочная композиция предлагаемого состава по сравнению с минеральным маслом ТМ-2-18 обладает более высокой температурой вспышки и более низкой температурой застывания. Противоизносные, противозадирные, вязкосно-температурные и антиокислительные свойства соответствуют требованиям для масла ТМ-2-18.

Таким образом, разработанная смазочная композиция на основе рапсового масла при добавлении присадки 5% А-22, 3% Литол-24 и 5% стеариновой кислоты обеспечивает эффективное использование в более широком диапазоне температур (-26…245°С) при обеспечении надежной работы узлов трения различных машин и механизмов, а также позволяет заменить экологически и гигиенически опасные смазки во многих отраслях промышленности.

Формула изобретения

Смазочная композиция, содержащая растительное рапсовое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве антиокислительной, противоизносной, антикоррозионной и антифрикционной присадки присадку А-22, в качестве вязкостной добавки - консистентную смазку Литол-24, противопенную присадку ПМС-200А и стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стеариновая кислота 5-10

Присадка А-22 5-7

Добавка Литол-24 3-4

Присадка ПМС-200А 0,002-0,005

Рапсовое масло До 100