Смазочная композиция с использованием углеродных нанотрубок и нановолокон



Смазочная композиция с использованием углеродных нанотрубок и нановолокон
Смазочная композиция с использованием углеродных нанотрубок и нановолокон

 


Владельцы патента RU 2599632:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "НПО ГЕЛАР" (RU)

Настоящее изобретение относится композиционному смазочному материалу на основе смазочных коммерческих масел, при этом он содержит углеродные наноматерилы - нанотрубки и нановолокна - в соотношении 70:30 мас. % с концентрацией в масле от 0,004 до 0,01 мас. %. Техническим результатом настоящего изобретения является получение смазочных продуктов, обладающих высокой коллоидной устойчивостью, совместимостью с любыми типами рабочих масел и смазок и обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области производства смазочных материалов для различного рода машин и механизмов и может быть использовано в процессе обкатки, штатной эксплуатации и частичного восстановления сопряженных поверхностей трения.

Известна антифрикционная присадка [РФ Патент №20054456, МПК C10M 133/16] на основе нефтяного масла, которая содержит 0,2-0,5 мас.% ультрадисперсных алмазов, входящих в состав алмазосодержащей шихты, и винилсукцинимида в качестве диспергатора. Недостатками указанной антифрикционной присадки являются низкая концентрация наноалмазов и высокая концентрация графита (шихта), недосаточная седиментационная устойчивость, необходимость применения стабилизатора, что существенно сказывается на гарантийном сроке ее использования.

Известна возможность получения стабильных коллоидных систем с наноалмазами в масле [Zhu Y.W., Xu X.Y., Wang B.C., Fend Z.J. Surface modi fication and dispersion of nanodiamond in clean oil // China Particuology, 2004, Vol. 2, №3, p. 132-134.]. В изобретении использованы специальной системы стабилизации наночастицами с помощью гипердисперсантов SA-E и SA-F (hyper dispersa nts SA-E and SA-F), что является недостатком предложенного метода и приводит к удорожанию и усложнению технологического процесса.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является композиция RU 2356938 C2 C10M 125/02, содержащая наноалмазы детонационного синтеза 0,01-40, смазочный компонент 60-99,99. В композиции используются наноалмазы детонационного синтеза, образующие свободнодисперсные системы, обладающие коллоидной устойчивостью и дзета-потенциалом от -40 до -85 мВ. Смазочным компонентом являются коммерческие (товарные). Применяются наноалмазы как не фракционированные, так и фракционированные по размерам. Технический результат - повышение коллоидной устойчивости наночастиц или их кластеров, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики смазочных материалов.

К недостатком этой композиции, которая принята в настоящем изобретении за прототип, следует отнести сложность выделения и очистки наноалмазов нужной фракции и их высокую стоимость.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание смазочных продуктов с использованием нанотрубок и нановолокон, без применения стабилизирующих систем. Смазочным компонентом являются коммерческие (товарные) масла. Полученные смазочные продукты должны обладать высокой коллоидной устойчивостью, совместимостью с любыми типами рабочих масел и смазок и обеспечивать высокие эксплуатационные характеристики.

Поставленная задача решается тем, что заявляемый композиционный смазочный материал изготавливается на основе смазочных коммерческих товарных масел, в которые диспергировались модифицирующие материалы - нанотрубки и нановолокна - в соотношении 70:30 мас.%. В результате контакта взаимодействующих поверхностей на них за счет модификаторов образуется дополнительный антифрикционный слой, состоящий из продуктов деструкции нанотрубок, нановолокон, масла и износа тел трения. В результате возрастет усилие схватывания поверхностей трения, уменьшается коэффициент трения, уменьшается температура в рабочей зоне.

Пример получения смазочной композиции на основе индустриального масла И20А с использованием материалов нанотрубок и нановолокон.

1 этап. Диспергирование нанотрубок и нановолокон в соотношении 70:30 мас.% в синтетическое моторное масло 5W40 Лукойл до получения концентрации материалов 1%. Диспергирование производилось на установке «Волна-М» марки УЗТА-1/22-ОПД в течение 10 минут при мощности излучения 100 Вт/см2.

2 этап. Полученная на 1 этапе композиция вводились в индустриальное масло И20А в соотношении 1:100.

Концентрация 0.01% наночастиц в И20А является оптимальной для индустриального масла, для синтетических масел оптимальная концентрация наночастиц составляет 0.004%.

Критерием износостойкости являются изменения масс тел трения, определяемые после окончания испытания, и площадь контакта тел трения. Критерием коэффициента трения является температура масла. Схема испытательного стенда представлена на фиг. 1.

Испытания полученных композиций проводились в паре трения диск - стержень. Стержень (1) упирается в диск вращения (2). Момент вращения от электродвигателя передается на диск вращения. Скорость вращения диска равна 5 сек-1, диаметр диска вращения - 40 мм. Величина нормального давления регулируется усилием рычага, тела трения сменные. Смазочная композиция заливается в масляную ванну (3). Тела трения выполнены из стали 45. Для исключения попадания в зону трения продуктов износа ко дну масляной ванны прикреплялся постоянный магнит. Объем масляной ванны 20 мл.

Методика испытаний:

1. Зачистка абразивной шкуркой поверхностей.

2. Притирка образцов в течение 1 часа с малой нагрузкой.

3. Промывка в ацетоне, спирте, высушивание в сушильном шкафу.

4. Взвешивание стержня и диска вращения с точностью до 0.1 мг.

5. Заливка масла с определенной концентрацией добавки.

6. Проведение ступенчатых испытаний с увеличением нагрузки

Режимы испытаний:

10 мин - нагрузка 6,5 кг, 10 мин - нагрузка 23 кг, 10 мин - нагрузка - 32 кг, 30 мин - нагрузка - 40 кг, 30 мин - нагрузка - 60 кг.

6. Промывка в ацетоне, спирте, высушивание в сушильном шкафу.

7. Точное взвешивание образца и диска вращения.

8. Измерение пятна контакта, определение качественных характеристик.

Результат опыта - потеря или прирост массы стержня и рабочего валика. Прирост массы обусловлен наращиванием антифрикционного слоя на поверхностях стержня и диска вращения. Расчетная площадь пятна контакта на образце определялась измерением размеров пятна контакта после испытаний и в дальнейшем рассчитывалась по формуле площади овала. Одновременно анализировалась качественные характеристики пятна контакта на стержне и рабочем валике. Кроме того, в ходе опытов фиксировалась динамика изменения температуры масла (разность между температурой масла в рабочей ванне и температурой помещения).

На фиг. 2 приведена зависимость изменения температуры масла в ходе эксперимента. Состав масляной композиции: И20А - индустриальное масло И20А (верхняя линия фиг. 2); И20А-М - индустриальное масло И20А плюс 1% 5W40 Лукойл (средняя линия фиг. 2); И20А (РСВН-3) - И20А плюс 1% 5W40 Лукойл с 1% с содержанием углеродных наноматериалов в соотношении нанотрубки/нановолокна 70/30.

На фиг. 3 приведена гистограмма износа в мг и площадь пятна контакта в мм тел трения для трех масел, где:

- «образец» - стальной стержень;

- «РВ» - рабочий валик,

- «площадь» - площадь пятна контакта тел трения.

На фиг. 4 приведена гистограмма из четырех блоков, иллюстрирующая износ в мг и площадь пятна контакта в мм2 тел трения для четырех масел, где:

- «образец» - стальной стержень;

- «РВ» - рабочий валик,

- «площадь» - площадь пятна контакта тел трения.

Блок 1: Состав масляной композиции: индустриальное масло И20А плюс 1% 5W40 Лукойл с содержанием углеродных наноматериалов - нанотрубок и нановолокон в соотношении 80:20.

Блок 2: Состав масляной композиции: индустриальное масло И20А плюс 1% 5W40 Лукойл с содержанием углеродных наноматериалов - нанотрубок и нановолокон в соотношении 70:30.

Блок 3: Состав масляной композиции: индустриальное масло И20А плюс 1% 5W40 Лукойл с содержанием углеродных наноматериалов - нанотрубок и нановолокон в соотношении 60:40.

Блок 4: Состав масляной композиции: индустриальное масло И20А плюс 1% 5W40 Лукойл с содержанием углеродных наноматериалов - нанотрубок и нановолокон в соотношении 50:50.

Приведенные данные по износу образца и рабочего валика, площади контакта образца являются среднеарифметическими показателями, полученными в результате проведенных 22 опытов.

Испытания по определению усилия схватывания проводили на торцевом трибометре, представленном на фиг. 4 где:

4 - образец;

5 - шпиндель;

6 - образец второй трущейся поверхности;

7 - промежуточная шайба;

8 - тензодатчик;

9 - устройство измерения момента трения.

Оптимальным является введение в состав коммерческих масел нанотрубок и нановолкон в соотношении 70:30 мас.%, которое позволяет получить следующие результаты:

- снижение износа поверхностей трения;

- снижение температуры масла;

- образование защитной пленки;

- увеличение усилия схватывания поверхностей.

Композиционный смазочный материал на основе смазочных коммерческих масел, отличающийся тем, что он содержит углеродные наноматерилы - нанотрубки и нановолокна - в соотношении 70:30 мас.% с концентрацией в масле от 0,004 до 0,01 мас.%.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к триботехническому составу, характеризующемуся тем, что он выполнен в виде композиции, составленной из природных минералов, полученных при измельчении керна, взятого из нескольких скважин с разной глубины, при этом композиция содержит природные минералы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Антигорит 5-7; Лизардит 1-3; Тремолит 1-5; Хлорит 23-35; Тальк 26-38; Карбонат 22-26; Магнетит 1-3; Примеси 1-3, причем триботехнический состав содержит субмикронных частиц не более 20 мас.% порошка и частицы размером не более 15 мкм.

Настоящее изобретение относится к модификатору трения, содержащему смазку, порошкообразный графит в качестве сыпучего наполнителя, при этом в качестве основы применяют отработанную смазку Буксол, кроме того, в качестве ингибитора модификатор трения содержит дистиллят талового масла, при следующем соотношении мас.%: отработанная смазка Буксол 84-88%; дистиллят талового масла 0,5-1,0; графит остальное.

Настоящее изобретение относится к смазке для цилиндров двухтактного судового двигателя, имеющей значение щелочного числа BN, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, большее или равное 15 миллиграммам поташа на грамм смазки, включающей следующие компоненты: (a) одно или более чем одно основное масло смазки для судовых двигателей, (b) по меньшей мере один детергент на основе щелочных или щелочноземельных металлов, являющийся сверхосновным за счет солей, представляющих собой карбонаты металлов, (c) по меньшей мере один нейтральный детергент, (d) один или более чем один маслорастворимый алкоксилированный алифатический амин, имеющий значение BN, определенное в соответствии со стандартом ASTM D-2896, составляющее от 100 до 600 миллиграммов поташа на грамм, где процентное содержание по массе алкоксилированных алифатических аминов по отношению к суммарной массе смазки выбрано таким образом, что вклад в значение BN, обеспечиваемый каждым из этих соединений, составляет от 2 до 8 миллиграммов поташа на грамм смазки, и где вклад в суммарное значение BN, обеспечиваемый солями, представляющими собой карбонаты металлов, составляет максимум 65% суммарного значения BN данной смазки для цилиндров, измеренного в соответствии со стандартом ASTM D2896.

Настоящее изобретение относится к ремонтно- восстановительной присадке к смазочным материалам, содержащей: каолин 1,0-5,0 мас. %; дисульфид молибдена 5,0-20,0 мас.
Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, в частности - к смазочному маслу, пригодному для использования в газотурбинных двигателях. Заявлена композиция смазочного масла, содержащая трикрезилфосфат или триксиленилфосфат (1,5-3 мас.%), алкилированный фенил-альфа-нафтиламин (0,5-1 мас.%), алкилированный эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)4-гидроксибензопропановой кислоты (1-2 мас.%), производное толуолтриазола (0,002-0,006 мас.%) и базовое полиальфаолефиновое масло (до 100 мас.%).

Настоящее изобретение относится к концентрату смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), содержащему продукты взаимодействия триэтаноламина с олеиновой кислотой, борной кислотой, моноалкилфосфорной кислотой, целевые добавки - пеногаситель и отдушку и воду, при этом в качестве продукта взаимодействия триэтаноламина с олеиновой кислотой используют триэтаноламиновые мыла олеиновой кислоты и триэтаноламиновые мыла оксиэтилированной олеиновой кислоты на 7 молей окиси этилена, в качестве продукта взаимодействия триэтаноламина с борной кислотой используют продукт взаимодействия триэтаноламина с модифицированной борной кислотой, в качестве продукта взаимодействия триэтаноламина с моноалкилфосфорной кислотой используют продукт, где в качестве спиртового агента служит полиэтиленгликоль 400, концентрат дополнительно содержит водный раствор полиэтиленгликоля 1500 в концентрации 30-35% масс, и ингибитор меди, в качестве которого используют продукт взаимодействия бензотриазола с триэтаноламином в массовом соотношении 1:5, при следующем соотношении компонентов, мас.%: триэтаноламиновые мыла олеиновой кислоты - 10,0-20,0; триэтаноламиновые мыла оксиэтилированной олеиновой кислоты на 7 молей окиси этилена - 10,0-12,0; продукт взаимодействия триэтаноламина с модифицированной борной кислотой - 25,0-28,0; продукт взаимодействия триэтаноламина с моноалкилфосфорной кислотой, где в качестве спиртового агента служит полиэтиленгликоль 400, - 25,0-30,0; водный раствор 30-35% полиэтиленгликоля 1500 - 10,0-12,0; продукт взаимодействия бензотриазола с триэтаноламином в массовом соотношении 1:5 - 0,3-0,5; пеногаситель - 0,05-0,07; отдушка - 0,003-0,005; вода - до 100%.

Настоящее изобретение относится к применению растворимого в масле моно-, ди- или триглицерида по крайней мере одной многоосновной гидроксикарбоновой кислоты или его производного, в качестве противоизносной присадки и/или модификатора трения в безводной смазочной композиции и/или в топливной композиции, в котором глицерид представляет собой глицерид по крайней мере одной многоосновной гидроксикарбоновой кислоты и по крайней мере одной другой карбоновой кислоты, которая представляет собой насыщенную, мононенасыщенную или полиненасыщенную, разветвленную или прямую, одноосновную карбоновую или многоосновную карбоновую кислоту, имеющую 4-22 атома углерода, или его производное.

Настоящее изобретение относится к твердой смазочной композиции, включающей порошкообразный полимер, антифрикционный наполнитель и добавку, при этом ее получают путем смешения указанных компонентов в вибромельнице, причем порошкообразный полимер используют в качестве носителя, а полимер-носитель выбирают из порошкообразных термостойких полимеров, таких как полифениленсульфид и полиэфирэфиркетон, в качестве антифрикционного наполнителя используют дисульфид молибдена, графит или их смесь, а в качестве добавки - самосмазывающийся полимер, выбранный из группы, содержащей политетрафторэтилен и сверхвысокомолекулярный полиэтилен, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: порошкообразный полимер-носитель 70-25; антифрикционный наполнитель 29,9-70; самосмазывающийся полимер 0,1-5.

Настоящее изобретение относится к способу пеноудаления в смазочном масле, при этом он включает операцию нанесения композиции пеногасителя в гелеобразной форме, относящегося к классу 1 Национального института смазочных материалов (NLGI) или тверже, на внутреннюю стенку контейнера для смазочного масла, причем указанную композицию пеногасителя наносят на поверхность внутренней стенки контейнера на уровне или выше уровня смазочного масла.

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.

Настоящее изобретение относится к модификатору трения, содержащему смазку, порошкообразный графит в качестве сыпучего наполнителя, при этом в качестве основы применяют отработанную смазку Буксол, кроме того, в качестве ингибитора модификатор трения содержит дистиллят талового масла, при следующем соотношении мас.%: отработанная смазка Буксол 84-88%; дистиллят талового масла 0,5-1,0; графит остальное.

Настоящее изобретение относится к ремонтно- восстановительной присадке к смазочным материалам, содержащей: каолин 1,0-5,0 мас. %; дисульфид молибдена 5,0-20,0 мас.

Настоящее изобретение относится к твердой смазочной композиции, включающей порошкообразный полимер, антифрикционный наполнитель и добавку, при этом ее получают путем смешения указанных компонентов в вибромельнице, причем порошкообразный полимер используют в качестве носителя, а полимер-носитель выбирают из порошкообразных термостойких полимеров, таких как полифениленсульфид и полиэфирэфиркетон, в качестве антифрикционного наполнителя используют дисульфид молибдена, графит или их смесь, а в качестве добавки - самосмазывающийся полимер, выбранный из группы, содержащей политетрафторэтилен и сверхвысокомолекулярный полиэтилен, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: порошкообразный полимер-носитель 70-25; антифрикционный наполнитель 29,9-70; самосмазывающийся полимер 0,1-5.

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 смазочной композиции, содержащей смазочную жидкость и диспергированные в указанной жидкости графитовые наночастицы, при этом содержание графитовых наночастиц, имеющих среднюю толщину менее 5 нм, в смазочной жидкости составляет от 0,001 до 0,01 мас.% от веса смазочной жидкости, и которые представлены пластинками фторированного графена, содержащего от 8,98 до 13,84 ат.% фтора.

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей пластичную смазку естественного и/или искусственного происхождения и твердый наполнитель, представленный интеркалированными соединениями фторированного графита общей формулы CxFJ0,14, где x=1÷6.

Настоящее изобретение относится к способу получения алмазосодержащей смазочной композиции путем механического смешения исходного масла с растворенным в нем поверхностно-активным веществом и предварительно обезвоженного вакуумной сушкой детонационного алмазосодержащего углерода в количестве 5-10 мас.% при 80-110°C, при этом в качестве поверхностно-активного вещества используют катионное азотсодержащее поверхностно-активное вещество в количестве 2-10% от массы детонационного алмазосодержащего углерода, а после смешения осуществляют выдержку не менее 60 мин для удаления избытка воздуха с последующей обработкой композиции на виброкавитационном гомогенизаторе при температуре 80-110°C и подачей ее на сепаратор, причем композицию подают на рабочую поверхность ротора виброкавитационного гомогенизатора не более 0,5 г/см2·с при скорости вращения ротора не менее 15 м/с.

Настоящее изобретение относится к высокотемпературной универсальной смазке для узлов трения, подшипников качения и скольжения, содержащей основу, загущенную комплексными кальциевыми мылами, наполнители, содержащие графит, молибденосодержащие вещества и многофункциональную присадку, в качестве основы используется кремнийорганическая жидкость, а в качестве наполнителей введены жидкий каучук, графитоколлоидный препарат и диселенид молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%: загуститель - комплексные и кальциевые мыла 10-15; графитоколлоидный препарат 5-9; диселенид молибдена 4,5-9; жидкий каучук 3-6; многофункциональная присадка 0,5-3; кремнийорганическая жидкость - остальное.

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке, включающей глубокоочищенное отработанное индустриальное масло, мыльный загуститель, противоизносную присадку и антифрикционный наполнитель при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение относится к твердосмазочным материалам на основе ультрадисперсных наноалмазов, применяемых в качестве добавки к нефтяным смазочным маслам для защиты контактных поверхностей узлов рения от износа и для снижения коэффициента трения.

Изобретение относится к способу получения нанокапсул ароматизатора «тропик» в альгинате натрия. Указанный способ характеризуется тем, что ароматизатор «тропик» растворяют в бутаноле, диспергируют полученную смесь в раствор альгината натрия в метаноле в присутствии сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты при перемешивании 1300 об/мин, далее приливают бутанол и воду, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.
Наверх