Пластичная смазка с улучшенными противоизносными и противозадирными свойствами и способ ее получения



 


Владельцы патента RU 2586686:

Открытое акционерное общество "Электрогорский институт нефтепереработки" (ОАО "ЭлИНП") (RU)

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке, содержащей минеральное или синтетическое масло, загуститель - полимочевину и противоизносный наполнитель - отход производства минеральных удобрений - обезвоженный фосфогипс при следующем соотношении компонентов, % мас.: полимочевина 1-15, обезвоженный фосфогипс - 2-70 и минеральное или синтетическое масло - остальное. Также настоящее изобретение относится к способу получения пластичной смазки Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение противоизносных и противозадирных свойств заявляемой смазки при изготовлении смазки простым способом и утилизации многотоннажного отхода - фосфогипса. 2 н.п. ф-лы, 11 пр., 3 табл.

 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к так называемым «белым» смазкам (пастам), предназначенным для использования в узлах трения различных машин и механизмов, в том числе и в подшипниках качения.

К «белым» смазкам-пастам относятся пластичные смазки, наполненные химически активными порошками - сульфидами, сульфатами, боратами, фторидами и т.д. Такие смазки-пасты при содержании наполнителя до 10% называются смазками, а при его содержании более 10% - пастами и используются в узлах трения различных машин и механизмов, особенно эффективны они в условиях вибрационного нагружения (вибрации), и в отличие от традиционных смазок, наполненных графитом и дисульфидом молибдена, работоспособны в подшипниках качения. В литературе такие смазки (пасты) проходят под названием «белые» пасты.

Наиболее эффективны такие составы смазок, в которых используется двойной наполнитель: носитель (в качестве которых выступают окислы, гидроксиды, карбонаты, ацетаты) и сам химически активный порошок (Справочник. Т. Манг, У. Дрезель. Смазочные материалы. - СПб.; 2012 г., с.783).

Известны разработки американской фирмы AMOCO Corporation, заявивших серию патентов по пластичным наполненным смазкам с полимочевинным загустителем.

Так, известен состав смазки, описанный в патенте US 4902435 A, в котором наполнителем используют трикальциевый фосфат и карбонат кальция, дополнительно в качестве загустителя - комплексное кальциевое мыло.

В смазке по патенту US 4830768 A в качестве наполнителя применяют трикальциевый фосфат и карбонат кальция.

В смазке по патенту CA 2010924 A1 той же фирмы описан состав смазки, содержащей в качестве наполнителя трикальциевый фосфат, карбонат кальция и водостойкий полимер.

Наиболее близким к заявленной является пластичная смазка по US 5223161 A, которая содержит, % мас.:

базовое масло (минеральное или синтетическое) - 45-85
полимочевинный загуститель - 1-15
противоизносный наполнитель,
содержащий сульфат кальция и ацетат кальция - 0,2-40

Для получения этой смазки безводный сульфат кальция смешивают с базовым маслом, полимочевиной, предварительно также смешанной с базовым маслом, и составом, полученным перемешиванием полимочевины в базовом масле при 170°F, добавлением другого базового масла, повторного перемешивания, введения гидроксида кальция, перемешивания также при 170°F до образования однородной структуры, добавления ледяной уксусной кислоты, перемешивания при 180°F в течение 30 мин, нагрева перемешанного состава до 300°F, вакуумирования реакционного сосуда в течение 10 мин, охлаждения состава после снятия вакуума до 170°F и гомогенизации с измельчением.

Получаемая пластичная смазка имеет следующие свойства: температура каплепадения около 500°F (260°C), пенетрация от 284 до 319 единиц, маслоотделение за 24 часа при 212°F (100°C) от 1,3% до 2,6%, однако несмотря на неплохие трибологические характеристики (нагрузка критическая - Pк, нагрузка сваривания - Рсв и диаметр пятна износа - Dи) все они уступают по этим показателям традиционным смазкам (пастам) на основе дисульфида молибдена. Кроме того, способ получения смазки является сложным, многоступенчатым.

Смазки по другим аналогам, указанным выше, имеют приблизительно те же свойства.

Задача изобретения заключается в разработке состава пластичной смазки с улучшеными трибологическими характеристиками и в повышении ее противоизносных и противозадирных свойств до уровня традиционных смазок с дисульфидом молибдена, для замены которых она могла бы быть использована, а также разработке простого способа получения смазки с такими свойствами.

Поставленная задача достигается тем, что предложена пластичная смазка на основе минерального или синтетического масла, загустителя полимочевины и противоизносного наполнителя, содержащего безводный сульфат кальция, которая в качестве указанного наполнителя содержит отход производства минеральных удобрений - обезвоженный фосфогипс при следующем соотношении компонентов, % мас.:

полимочевина 1-15

обезвоженный фосфогипс 2-70

минеральное или синтетическое масло - остальное.

Способ получения смазки включает полное обезвоживание фосфогипса путем его обжига при температуре 450-700°C, добавление обезвоженного фосфогипса к составу, включающему минеральное или синтетическое масло и полимочевину, и перемешивание.

Фосфогипс - отход производства минеральных удобрений, основу которого составляют в основном сульфат кальция в форме гипса и трикальциевый фосфат с примесью окислов алюминия, натрия, калия, а также небольшого количества силикатов и фторидов.

Этот отход образуется при производстве фосфорных удобрений из природного сырья - апатита или фосфорита, основу которых составляет нерастворимый в воде трикальциевый фосфат. Схема превращения нерастворимого в воде трикальциевого фосфата в растворимый вторичный фосфат (преципитат) приведена ниже (см. Глинка Н.Л. Общая химия. 1971, с.411):

Ca 3 (PO4) 2 + 3 H 2 SO 4 = 3 CaSO 4 + 2H 3 PO 4           (1)

H 3 PO 4 + Ca(OH) 2 = CaHPO 4 H 2 O + H 2 O  (2) .

Образующаяся по этой схеме смесь нерастворимого осадка сульфата кальция с другими нерастворимыми соединениями составляет основу фосфогипса - отхода этого производства фосфорных удобрений.

В таблице 1 приведен состав фосфогипса - отхода производства минеральных удобрений. Учитывая сложную смесь образующихся отходов, химический анализ их представлен входящих в них в виде окислов элементов.

Таблица 1
Качественный состав фосфогипса
H2O Общ. В пересчете на сухое вещество, % мас.
P2O5 Общ. P2O5 Водораств. F Общ. F Водораств. Na2O K2O SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO SO3 SrO РЗЭ
25-32 1,0-1,5 0,6-0,8 0,4-0,6 0,2-0,3 0,1-0,3 0,06-0,1 0,4-0,7 0,15-0,27 0,1-0,3 38-40 53-56 1,9-1,25 0,8-0,9

Для применения в качестве противоизносного и противозадирного наполнителя может быть использован только специально подготовленный фосфогипс, т.к. входящая в состав отходов кристаллизационная вода способствует коррозии и от нее необходимо избавиться. Известно, что полное обезвоживание сульфата кальция (гипса) происходит при 450-700°C. Эту температуру используют и для обезвоживания отходов (фосфогипса). Полностью обезвоженный фосфогипс представляет собой в основном сульфат кальция и трикальциевый фосфат с примесью небольших количеств фторидов, силикатов и окислов редкоземельных элементов (РЗЭ) (см. табл. №1 без кристаллизационной воды).

Примеры 1-7

Полимочевинные смазки для испытаний готовят путем добавления к минеральному маслу (индустриальному маслу И-50) аминов и изоцианатов в количествах, требуемых для образования полимочевины, при температуре 80°C в течение 0,5 час, затем температуру повышают до 150°C до полного завершения реакции образования полимочевины. Затем к составу, включающему минеральное масло и полимочевину, при температуре 60-80°C и перемешивании добавляют наполнитель в количестве 2, 5, 10, 20, 30, 50 или 70% мас., смазку перемешивают и гомогенизируют (С учетом того что наполнитель меняет пенетрацию смазки, количество загустителя - полимочевины менялось таким образом, чтобы пенетрация оставалась на уровне 284-319 единиц, как в смазке-аналоге по US 5223161 A).

На четырехшариковой машине трения по ГОСТ 9490 определяют трибологические характеристики смазки при различном содержании наполнителя. Противозадирные свойства смазок оценивают по коэффициентам Pк - нагрузка критическая и Рсв - нагрузка сваривания, таким образом, что чем они выше, тем лучше указанные свойства смазки. Противоизносные свойства оценивают по пятну износа - Dи - чем оно меньше, тем выше противоизносные свойства смазок. Результаты испытаний на четырехшариковой машине трения смазки при различном содержании наполнителя представлены в таблице 2.

Таблица 2
Влияние содержания наполнителя на трибологические характеристики заявляемой смазки
№№ примеров Состав смазки, % мас. Трибологические характеристики
Наполнитель - обезвоженный фосфогипс Минеральное масло Полимочевина Pкр., кгс Рсв., кгс Dи, мм
1 2 86 12 84 200 0.72
2 5 83 12 126 315 0.68
3 10 78 12 160 630 0.58
4 20 68 12 178 708 0.56
5 30 58 12 200 750 0.55
6 50 38 12 250 более 800 0,53
7 70 18 12 данные отсутствуют* данные отсутствуют* 0,52
* значение данных показателей превосходит измерительные возможности четырехшариковой машины трения

Примеры 8-11 (сравнительные)

Проведено сравнение свойств смазки по примеру 3, содержащей 10% мас. обезвоженного фосфогипса, со свойствами смазок-аналогов. Для сравнения используют смазки по патенту US 4830767 A (смазка №1, наполнитель трикальциевый фосфат и карбонат кальция) и по патенту US 5223161 A (смазка №2, наполнитель сульфат кальция и ацетат кальция), а также полимочевинную смазку с традиционным наполнителем - дисульфидом молибдена и смазку без наполнителя. Для всех смазок, кроме испытания трибологических свойств на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 9490, проверяют также: температуру каплепадения по ГОСТ 6793, пенетрацию по ГОСТ 5346 и коллоидную стабильность (КСА) по ГОСТ 7142 при 100°C в течение 24 часов.

В таблице 3 приведены показатели заявляемой смазки с фосфогипсом в сравнении с вышеуказанными смазками.

Таблица 3
Физико-химические свойства наполненных полимочевинных смазок
№№ примеров Наименование смазки Физико-химические показатели
Тем-ра каплепадения, °C Пенетрация, ед. КСА Трибологические характеристики
Pкр., кгс Рсв., кгс Dи, мм
3 Смазка с фосфогипсом* Более 260 285 4.0 160 630 0.58
8 Смазка №1* 255 290 2.6 126 422 0.62
9 Смазка №2* 260 304 4.4 126 473 0.64
10 Смазка с дисульфидом молибдена* Более 260 290 3.8 141 500 0.72
11 Смазка без наполнителя** 251 310 4.8 63 178 0.78
* состав, % мас.: индустриальное масло И-50 - 78, полимочевина - 12, наполнитель - 10
* состав, % мас: индустриальное масло И-50 - 88, полимочевина - 12

Для смазок с обезвоженным фосфогипсом, приготовленных на синтетическом масле - диоктилсебацинате (ДОС), эти показатели примерно на 20% лучше.

Сбалансированная смесь соединений, входящих в фосфогипс, вводимая в заявляемые смазки, как видно из табл.3, вызывает синергетический эффект при ее применении и превосходит по трибологическим свойствам полимочевинные смазки, заявленные фирмой AMOCO с химически активными наполнителями в виде сульфата и фосфата кальция, и при этом не уступает традиционным смазкам на основе дисульфида молибдена.

Заявленная смазка получается простым способом, а использование отходов - фосфогипса улучшает экологическую обстановку в регионах, где существуют такие отходы.

Таким образом, предлагаемый состав пластичной смазки с концентрацией фосфогипса от 2% до 70% мас., являющегося отходом производства минеральных удобрений, по трибологическим характеристикам близок к смазкам (пастам), наполненным дисульфидом молибдена. Например, для пасты ВНИИНП-232, содержащей до 70% MoS2, данные по Pкр. и Рсв. отсутствуют, т.е. возможности четырехшариковой машины полностью исчерпаны и дальнейшее наполнение не имеет смысла, т.к. достигнут максимум по Pкр. и Рсв., а диаметр пятна износа больше не уменьшается при дальнейшем увеличении количества наполнителя (см. Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. М., Химия, 1979, с.241). Показатели заявленной смазки, как видно из табл.2, пример 7, также могут превосходить возможности четырехшариковой машины трения.

1. Пластичная смазка на основе минерального или синтетического масла, загустителя - полимочевины и противоизносного наполнителя, содержащего безводный сульфат кальция, отличающаяся тем, что в качестве указанного наполнителя она содержит отход производства минеральных удобрений - обезвоженный фосфогипс при следующем соотношении компонентов, % мас.:

полимочевина 1-15
обезвоженный фосфогипс 2-70
минеральное или синтетическое масло остальное

2. Способ получения смазки по п.1, отличающийся тем, что он включает полное обезвоживание фосфогипса путем его обжига при температуре 450-700°C, добавление обезвоженного фосфогипса к составу, включающему минеральное или синтетическое масло и полимочевину, перемешивание и гомогенизацию.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к составу композиционного смазочного материала на базе масла МС-20, являющегося смазочной основой, и дисперсной присадки, при этом в качестве данной присадки используют продукт, представляющий собой нанодисперсные частицы диселенида вольфрама пластинчатой формы размером 60×5 нм, полученные методом газофазного синтеза, формула которых WSe2, где W - вольфрам, Se - селен; в данном масле концентрация нанодисперсных частиц составляет 0,5-4% по массе.

Настоящее изобретение относится к присадке к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащей минеральное масло, порошкообразный наполнитель и поверхностно-активные вещества, при этом в качестве порошкообразного наполнителя использован серпентин с размером частиц 10 мкм, при этом указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.

Настоящее изобретение относится к смазочному покрытию (5) для медицинского устройства для инъекций (1), включающему последовательно: нижний слой (50), находящийся в контакте с поверхностью (21) контейнера медицинского устройства, которую необходимо обеспечить смазкой, включающий смесь поперечно-сшитого и не поперечно-сшитого полидиметилсилоксана, промежуточный слой (51), состоящий в основном из окисленного полидиметилсилоксана и имеющий толщину, составляющую от 10 до 30 нм, где указанную толщину измеряют с помощью времяпролетной вторичной ионной масс-спектрометрии, и верхний слой (52), включающий по существу не поперечно-сшитый полидиметилсилоксан и имеющий толщину не более 2 нм, указанную толщину измеряют с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Настоящее изобретение относится к добавке к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающей диоксид кремния, углерод, при этом в качестве углерода она содержит углерод синтетический с «луковицеобразной» структурой наночастиц и средним размером частиц 30 нм, диоксид кремния со средним размером частиц 10 нм при следующем соотношении компонентов, % мас: диоксид кремния 99,0-99,9; углерод синтетический 0,1-1,0.

Настоящее изобретение относится к композитной смазке, состоящей из базового масла, в качестве которого использован перфторполиэфир, с включением мелкодисперсной присадки-загустителя, при этом применен перфторполиэфир с вязкостью, заключенной в промежутке от 200 мм2/с до 350 мм2/с, измеренной при температуре 20°С, а в качестве мелкодисперсной присадки-загустителя применена модифицированная пирогенная двуокись кремния в форме микронизированного порошка в виде метилкремнезема с размером частиц в промежутке от 0,5 мкм до 40 мкм, причем составляющие композитной смазки взяты в следующем соотношении, мас.
Настоящее изобретение относится к смазывающей композиции, содержащей: a) смесь базового масла, которая содержит: дистиллятное нафтеновое базовое масло, имеющее содержание насыщенных углеводородов, измеренное по стандарту IP368, больше чем 92% и содержащее меньше чем 10 м.д.

Настоящее изобретение относится к способу получения присадки к смазочным маслам путем конденсации алкилфенола с 37%-ным раствором формальдегида в присутствии катализатора, последующей обработки полученного продукта гидроксидом щелочноземельного металла в среде масла-разбавителя, при этом в качестве алкилфенола используют C8, С9, С12, C18 алкилфенолы при мольном соотношении алкилфенола к формальдегиду 1:0,6-1,3, процесс проводят в присутствии растворителя, в качестве катализатора используют кислотный или щелочной катализатор, в качестве гидроксида щелочноземельного металла используют гидроксид кальция, а также дополнительно осуществляют карбонатацию путем пропускания через полученный продукт диоксида углерода в присутствии промотора.

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке, содержащей сульфонат кальция, уксусную кислоту, оксид кальция, остаточное нефтяное масло с вязкостью 17-44 сСт при 100 °C при следующем соотношении компонентов, % масс.: сульфонат кальция 59,2-69,9, уксусная кислота 7,0-12,2, оксид кальция 1,2-5,3, вода дистиллированная 2,0-4,8, остаточное нефтяное масло с вязкостью 17-44 сСт при 100°C - остальное до 100.

Настоящее изобретение относится к моторному маслу, включающему в качестве основы минеральное масло, многофункциональный пакет присадок, содержащий смесь высокощелочных сульфонатов, высокощелочных фенолятов, салицилатов, дитиофосфатов, композицию синтетическую базовую КСБ-1, представляющую собой смесь сложных эфиров триметилолпропана и карбоновых кислот С7-С9 и полиметилсилоксановую жидкость ПМС-200А при следующем соотношении компонентов, мас.%: вышеуказанный пакет присадок 8,9-9,3; вышеуказанная синтетическая базовая композиция КСБ-1 1,5-3,0; полиметилсилоксановая жидкость ПМС-200А 0,003-0,005; минеральное масло остальное.

Настоящее изобретение относится к смазочному материалу, содержащему углеводородное масло, выбранное из группы, включающей минеральное масло Группы I, II или III, или поли-альфа-олефин Группы IV; сложноэфирное масло в количестве 5 мас.
Настоящее изобретение относится к использованию сульфидированного лигнина в качестве противозадирной присадки в смазочной композиции. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение сфер применения сульфидированного лигнина, а также использование сульфидированного лигнина для снижения износа в паре трения колесо - рельс.

Настоящее изобретение относится к экологически чистому смазочному материалу для лубрикации зоны контакта «колесо-рельс» рельсового транспорта, содержащему в качестве базового масла биоразлагаемое масло или смесь по меньшей мере одного базового масла, выбранного из смазочного базового масла типа минерального масла, синтетического смазочного базового масла и биоразлагаемого смазочного базового масла, при этом смазка в качестве загустителя содержит литий-кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты, в качестве присадок, улучшающих триботехнические свойства, - натрия тетраборат и осерненное масло, кроме того, смазка содержит глицерин, при следующих соотношениях компонентов, % масс.: 12-оксистеариновая кислота - 7,3-10,3; кальция гидроокись - 0,3-0,5; лития гидроокись - 0,2-0,7; натрия тетраборат - 2,0-4,3; глицерин - 0,9-2,1; осерненное масло - 6,8-9,0; масло базовое ВМГ3 - 0-9,1; масло синтетическое БЗВ - 0-6,5; масло растительное (например, подсолнечное нерафинированное) - до 100.
Настоящее изобретение относится к защитной смазке для стыковых и сварных соединений металлических деталей сельскохозяйственной техники при хранении ее на открытых площадках, которая содержит отработанное моторное масло, при этом дополнительно содержит фосфатидный концентрат и порошок цинка, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанное масло - 88; фосфатидный концентрат - 10; порошок цинка - 2.

Настоящее изобретение относится к органической смазке, представляющей собой мелкие частички человеческого или животного волоса, при этом размещение данной смазки осуществляют на поверхности трения вращающейся шайбы со спиралевидной канавкой, идущей от края шайбы к центру с выходом в центре шайбы «на нет» и с хвостовиком шайбы, для осуществления вращения.

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей. Описан защитный смазочный материал, содержащий сульфонат щелочно-земельных металлов, твердые нефтяные углеводороды, структурообразователь-органо-модифицированный сепиолит, бутилцеллозольв, при соотношении структурообразователь-бутилцеллозольв 3:1, микротальк для повышения тиксотропности, антиокислительную присадку, антиржавейную присадку, смолу нефтеполимерную синтетическую и органический растворитель.
Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала.
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и конкретно касается снижения износа в тяжелонагруженной паре трения колесо-рельс при прохождении поездом криволинейных участков пути.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве добавки к смазочным материалам, преимущественно в приводах стационарных устройств и двигателях транспортных средств, в узлах трансмиссий и ходовых частей машин.

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .

Изобретение относится к смазочным составам, в частности к смазке для горячей деформации алюминия и его сплавов. .
Настоящее изобретение относится к пластичной смазке для слаботочных электрических контактов, на синтетической основе, содержащей полимочевинный загуститель, представляющий собой продукт взаимодействия октадециламина, анилина и полиизоцианата, при этом массовая доля изоцианатных групп в полимочевинном загустителе составляет 31,5-38,0% масс., в качестве синтетической основы состав содержит смесь эфиров пентаэритрита и жирных кислот фракции С5-С9 с кремнийорганической жидкостью при соотношении от 10:90 до 90:10% масс., или с полиальфаолефиновым маслом при соотношении от 20:80 до 80:20% масс., а также дополнительно содержит гидрофобный силикагель при следующем соотношении компонентов, % масс.: полимочевинный загуститель 5,8-12,0; гидрофобный силикагель 0,1-5,0; синтетическая основа до 100.
Наверх