СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ "РЕСУРС-ДИЗЕЛЬ" Российский патент 1994 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M101/02 C10M125/04 C10M125/24 C10M133/16 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным составам, в частности к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в карбюраторных и дизельных двигателях внутреннего сгорания для повышения их моторесурса.

Известна металлоплакирующая смазка, включающая с целью повышения противозадирных и противоизнос
ных свойств, 0,05-0,15 мас.% N-валерилсалициламида, 9-11% порошка меди и до 100% мыльной пластичной смазки. [1]
Смазка как необходимый компонент содержит мыльную пластичную смазку, что делает невозможным ее применение в качестве моторной смазки.

Известна композиция присадок к смазочному маслу нефтяного происхождения для карбюраторных и дизельных двигателей, представляющая собой смесь порошков металлов, взятых в соотношении, мас.ч.: порошок меди 1-3; хром 2-4; цинка 1-3, дисульфид молибдена 2-4. Полученную смесь вводят в масло в соотношении смесь порошков: масло (0,01-0,015):1 [2].

Недостатком указанной смазочной композиции, представляющей собой суспензию порошков в минеральном масле, является ее низкая седиментационная устойчивость, что может привести к засорению фильтрующего элемента или в случае использования центрифуги для очистки масла, к осаждению порошков в ней.

Наиболее близкой по составу, свойствам и применению является смазочная композиция, включающая минеральное масло, смесь порошков меди и свинца с частицами сферической формы диаметром 1,0-8,2 мкм и 1-2,7 мкм соответственно и, в качестве стабилизатора, - жир [3] (прототип).

Недостатком смазочной композиции является то, что при ее введении в моторное масло окисляемость последнего повышается на 11%. Это может привести к понижению температурной стабильности граничных смазочных слоев и как следствие к повышенному расходу масла.

Целью изобретения является повышение температурной стойкости граничных смазочных слоев.

Поставленная цель достигается тем, что смазочная композиция, содержащая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор, в качестве порошкообразного металлического наполнителя содержит порошок никеля или сплава никеля с медью и фосфором, включающий, мас.%: никель 70,00-94,96; медь 5,00-29,80; фосфор 0,04-0,20, и в качестве стабилизатора содержит соединение общей формулы RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOHx xN(CH₂CH₂OH)₃, где R - смесь алкилов С₁₀-С₁₃ при следующем соотношении компонентов, мас.ч. : Порошкообразный металлический наполнитель 0,5-1,0 Стабилизатор 0,04-0,2 Минеральное масло 10
Нижним пределом содержания порошкообразного металлического наполнителя принято 0,5 мас.ч. При более низком содержании порошка металла резко возрастает объем композиции, необходимой для загрузки в картер двигателя.

Верхним пределом содержания порошка металла в композиции является 1,0 мас.ч. При более высоком содержании порошка в композиции возрастает ее вязкость, затрудняющая загрузку композиции в картер двигателя.

Нижним пределом содержания стабилизатора в композиции принято 0,04 мас. ч. При более низком содержании стабилизатора композиция теряет седиментационную устойчивость.

За верхний предел содержания стабилизатора в композиции принято 0,2 мас. ч. При более высоком содержании стабилизатора композиция теряет подвижность, что затрудняет ее загрузку в картер двигателя.

Нижним пределом содержания меди в сплаве никеля с медью и фосфором принято 5,0%. При более низком содержании меди резко возрастает поверхностное натяжение сплава.

Верхним пределом содержания меди в сплаве является 29,8%, при более высоком содержании снижается температурная стойкость граничных смазочных слоев.

Нижним пределом содержания фосфора в сплаве принято 0,04%. При более низком содержании фосфора резко возрастает поверхностное натяжение сплава [4].

Верхним пределом содержания фосфора в сплаве принято 0,2%. При более высоком содержании фосфора возрастает твердость сплава и снижается его пластичность [5].

Смазочную композицию готовят следующим образом.

В стакан или любую другую емкость помещают базовое минеральное масло (И12А, И20А, М 11), или моторное масло группы Г2, добавляют стабилизатор и смесь перемешивают ультразвуком до получения прозрачного раствора. К полученному раствору добавляют порошкообразный металлический наполнитель и перемешивают ультразвуком в течение 2-3 мин. Полученную суспензию фильтруют через фильтровальную бумагу БМ-120.

Получают стабильную во времени суспензию, которую используют в качестве смазочной композиции для модификации моторного масла двигателей внутреннего сгорания.

Седиментационную устойчивость композиции определяют следующим образом.

Смазочную композицию выливают в пробирку высотой 220-230 мм и внутренним диаметром 18 ±0,2 мм и оставляют в покое в течение 24 ч.

По истечение указанного времени металлической линейкой или другим измерительным инструментом измеряют общую высоту столба жидкости и высоту слоя суспензии.

Седиментационную устойчивость рассчитывают по формуле
X= 100% где Х - седиментационная устойчивость в процентах, А - высота столба суспензии, B - общая высота столба жидкости в пробирке.

Влияние смазочной композиции на износ трущейся пары определяют следующим образом.

Смазочную композицию добавляют в такое количество товарного испытуемого масла (М10/Г₂к), чтобы концентрация порошкообразного металлического наполнителя в испытуемом масле составляла 0,15 мас.%.

Полученное масло загружают в машину трения ЧШМ и ведут испытания в течение 50 ч (при нормальной нагрузке 196 Н и скорости скольжения 0,5 м/с). По истечении указанного времени определяют диаметр пятна износа, который является мерой износа трущейся пары.

Температурную стойкость граничных смазочных слоев определяют на машине трения МАСТ-1 (частота вращения верхнего шара 1 об/мин, нормальная нагрузка 107,8 Н, бесступенчатое повышение объемной температуры со скоростью 4 град/мин), в которую загружают масло, приготовленное смешением товарного масла и смазочной композиции "Ресурс-Дизель", как описано выше.

При испытании температурной стойкости граничных смазочных слоев на трибограмме наблюдают две области повышения коэффициента трения поэтому за Т₁ принята температура начала первой области, за Т₂ - начала второй.

Оценку окисляемости масла проводят по методике, описанной в [6]. Окисление масла ведут в термостатированном реакторе при 180^оС в течение 15 ч с принудительной подачей воздуха (200 см³/мин) с катализатором (медная спираль) и без него. Оптическую плотность масла определяют на фотоколориметре ФЭК при длине волны 540 нм в сравнении с эталоном. Отношение оптических плотностей является мерой окисляемости масла.

П р и м е р 1. Стабилизатор суспензии общей формулы RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOHx xN(CH₂CH₂OH)₃, где R - смесь алкилов С₁₀-С₁₃, получают взаимодействием синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₃ с этилендиамином с последующим алкилированием полученного амидоамина триэтаноламиновой солью акриловой кислоты по следующей методике.

Стадия А.

В четырехгорлую двухлитровую колбу, снабженную механической мешалкой, капельной воронкой, обратным холодильником и термометром, шарик которого погружен в реакционную массу, загружают 720 г этилендиамина (ТУ6-02-06-22-85), добавляют 10-15 мл концентрированной соляной кислоты, включают мешалку и нагревают содержимое колбы до 75-80^оС. По достижении указанной температуры к реакционной массе прикапывают 800 г синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₃ (ГОСТ 23239-78) с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не превышала 90^оС. По окончании загрузки синтетических жирных кислот перемешивание при указанной температуре продолжают еще около 40 мин, затем температуру реакционной массы поднимают до кипения и кипятят с обратным холодильником не менее 6 ч.

По окончании реакции амидирования обратный холодильник переключают на нисходящий и отгоняют летучие продукты. По мере отгонки летучих продуктов (избытка этилендиамина и воды) температура реакционной массы постепенно повышается до 160-165^оС. При этой температуре реакционную массу выдерживают в течение 2-3 ч, а затем колбу подключают к вакууму водоструйного насоса и отгоняют остатки летучих продуктов.

По окончании отгонки летучих реакционную массу охлаждают до 100-110^оС и выливают на противень для кристаллизации.

Закристаллизовавшийся сырой амидоамин перекристаллизовывают из этилацетата (ГОСТ 8981-78), кристаллы отфильтровывают и сушат в сушильном шкафу при температуре не выше 80^оС.

Получают 600-630 г смеси амидоаминов с т.пл. 132-134^оС.

Стадия Б
В стакане вместимостью 400-500 мл растворяют 122,7 г триэтаноламина (ТУ6-09-2448-86) в 200 мл этанола (ГОСТ 18300-87) и к полученному раствору небольшими порциями добавляют 59,3 г акриловой кислоты (ТУ6-09-4131-83) следя за тем, чтобы температура раствора не поднималась выше 40^оС. Полноту нейтрализации контролируют универсальной индикаторной бумагой.

В двухлитровый реактор, снабженный мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, загружают 711 мл этанола и 181 г амидоаминов, полученных на стадии "А". Смесь нагревают до 70^оС и перемешивают до полного растворения. Затем содержимое колбы охлаждают до 48-50^оС и при перемешивании добавляют раствор триэтаноламиновой соли акриловой кислоты.

Смесь перемешивают при температуре 48-50^оС в течение 3 ч.

По истечении указанного времени реакционную смесь нагревают до 65-70^оС, выдерживают при этой температуре 15-20 мин, затем содержимое реактора выливают в кристаллизатор и охлаждают до 10-15^оС. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и сушат.

Получают стабилизатор суспензии металлических порошков в минеральном масле. Т.пл. 144-148^оС.

Смазочную композицию готовят следующим образом.

В стакан вместимостью 150 см³ помещают 50,0 г масла М10/Г₂к 0,2 г стабилизатора и перемешивают ультразвуком до получения прозрачного раствора.

К полученному раствору добавляют 5,0 г порошка никеля (частицы диаметром 300-500 нм) и смесь перемешивают ультразвуком в течение 2 мин. Полученную суспензию фильтруют через фильтровальную бумагу БМ-120. Получают смазочную композицию, представляющую собой стабильную во времени суспензию порошка никеля в минеральном масле с массовым соотношением металлический наполнитель : стабилизатор : масло, равным 1:0,04:10.

Полученную композицию подвергают испытаниям на седиментационную устойчивость.

Для испытания износостойкости трущихся пар (диаметр пятна износа), температурной стойкости граничных слоев, и окисляемости масла 10 г смазочной композиции смешивают с 800 г масла И20А или М 10/Г₂к, необходимое количество смеси загружают в машину трения ЧШМ, МАСТ-1 или в реактор для определения окисляемости и проводят испытания по соответствующим методикам. Седиментационная устойчивость компо- зиции 97,0% Диаметр пятна износа 0,68 мм Температурная стойкость Т₁ >300^оС
Т₂ >300^оС Окисляемость: с катализатором (медная спираль) 48 без катализатора 32
П р и м е р 2. По методике, описанной в примере 1, готовят смазочную композицию, включающую
Порошок сплава Ni-Cu-P (Ni-70%, Cu-29,8%, P-0,2%) 5,0 г Стабилизатор 1,0 г Масло М10/Г₂к 50,0 г
Получают композицию с соотношением порошкообразный металлический наполнитель : стабилизатор : масло, равным 1:0,2:10. Седиментационная устойчивость компо- зиции 98,0% Диаметр пятна износа 0,63 мм Температурная стойкость Т₁ - >300^оС
Т₂ - >300^оС Окисляемость с катализатором 39 без катализатора 33
Свойства смазочных композиций других составов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что использование порошка никеля и сплава никеля с медью и фосфором в смазочной композиции приводит к значительному, более чем на 100^оС, повышению температурной стойкости граничных смазочных слоев, а также существенно улучшает антиокислительные свойства масла.

Использование: в моторных маслах для двигателей внутреннего сгорания, в карбюраторных и дизельных двигателях. Сущность изобретения: смазочная композиция содержит, мас. ч.: порошкообразный металлический наполнитель 0,5 - 1,0; стабилизатор ф-лы RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOH·N(CH₂CH₂OH)₃ , где R-смесь алкилов C₁₀-C₁₃ , 0,04 - 0,2 и минеральное масло 10. Порошкообразный металлический наполнитель содержит никель или сплав, включающий, мас.%: никель 70 - 94,9; медь 5 - 29,8 и фосфор 0,04 - 0,2. 1 табл.

Смазочная композиция, содержащая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор, отличающаяся тем, что композиция в качестве порошкообразного металлического наполнителя содержит никель или сплав никеля с медью и фосфором, включающий, мас.%:
Никель 70 - 94,9
Медь 5 - 29,8
Фосфор 0,04 - 0,2
и в качестве стабилизатора содержит соединение общей формулы
RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOH · N(CH₂CH₂OH)₃,
где R - смесь алкилов C₁₀ - C₁₃,
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Порошкообразный металлический наполнитель 0,5 - 1,0
Стабилизатор указанной формулы 0,04 - 0,2
Минеральное масло 10