ИНДУСТРИАЛЬНОЕ МАСЛО Российский патент 1995 года по МПК C10M141/02 C10M141/02 C10M129/16 C10M129/60 C10M129/40 C10M125/02 C10N40/04 

Изобретение относится к производству индустриальных легированных масел, в частности масел для смазывания редукторов и различных видов передач, работающих при наличии ударных нагрузок, а также в циркуляционных системах для смазки различных механизмов, работающих при повышенных нагрузках.

Известны масла для промышленных передач, содержащие в качестве противозадирной и противоизносной присадки серофосфорсодержащую присадку Англамол-81 [1]
Известны также масла ИТП-200 и ИТП-300 для тяжелонагруженных зубчатых и червячных редукторов, содержащие противозадирную (ОТП), антифрикционную (салатное масло) и антиокислительную (ионол) присадки [2]
Недостатками известных масел являются использование дефицитного салатного масла, получаемого из пищевого сырья, низкий уровень антикоррозийных, антифрикционных свойств.

Наиболее близкими к предлагаемому являются масла серии ИРп, в частности ИРп-75, для зубчатых передач промышленного оборудования работающих при средних и высоких нагрузках, содержащие минеральное масло, сложный эфир карбоновой кислоты, серофосфорсодержащие присадки.

Указанные масла характеризуются недостаточными противоизносными антифрикционными и диспергирующими свойствами.

Целью изобретения является повышение диспергирующих, антифрикционных и противоизносных свойств.

Цель достигается тем, что индустриальное масло, содержащее минеральное масло и эфир, дополнительно содержит графитоалмазную композицию ультрадисперсного порошка с содержанием графита 60-80% а в качестве эфира полиоксиэтиленгликолевый эфир спиртов фракции С₁₀-С₁₆ и синтетические жирные кислоты фракции С₁₀-С₁₆ или кислоты таллового масла при следующем соотношении компонентов, мас. Графитоалмазная композиция 0,3-0,8 Полиоксигликолевый эфир высших спиртов фракции С₁₀-С₁₆ 1-2 Синтетическая жирная кислота С₁₀-С₁₆ или кис- лоты таллового масла 0,3-0,8 Минеральное масло Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что вводимые присадки на основе ультрадисперсных порошков графита и алмаза, модифицированных поверхностно-активными веществами, представляют новый тип присадок, значительно улучшающих антизадирные, антифрикционные и противоизносные свойства.

Известно, что природные нефтяные (минеральные) масла содержат в своем составе поверхностно-активные вещества. Эти вещества могут также образовываться в масле при их эксплуатации и создавать адсорбированную пленку на трущихся поверхностях. Однако прочность образованной пленки собственных ПАВ недостаточна и она легко разрушается при движении трущихся поверхностей. Для повышения износостойкости к маслу добавляют присадки, сила взаимодействия которых с поверхностью трения больше чем сила собственных ПАВ масла. Характер действия вводимых присадок различен: расклинивающие присадки, обладающие высокой полярностью, вытесняют собственные масляные ПАВ и, заполняя при этом поверхность, образуют масляный клин, и полирующие присадки, изменяющие физико-химические свойства поверхности трения и способствующие увеличению площади контакта, т.е. снижению локального давления. Наибольший эффект при высоких эксплуатационных нагрузках дает совместное применение двух типов присадок, резко уменьшающих потери на трение и износ.

Присадкой комплексного типа являются присадки на основе ультрадисперсных частиц, модифицированных поверхностно-активными веществами, которые, с одной стороны, изменяют качество поверхности, с другой, обладая высокой сорбционной способностью, создают промежуточные слои субмикронных размеров между поверхностями трения, причем каждый слой представляет собой монослои ультрадисперсных частиц, разделенных адсорбированными модифицированными поверхностно-активными веществами. Использование этих частиц значительно повышает эксплуатационные качества масел, но лишь при условии обеспечения их поверхностно-активными веществами, создающими прочную адсорбированную мантию, реализующую промежуточные граничные слои между трущимися поверхностями и препятствующую грануляции ультрадисперсных частиц. При этом введение ПАВ дает не просто эффект снижения трения, а реализует качественно новый механизм трения с присутствием ультрадисперсных частиц, модифицированных ПАВ.

Введение поверхностно-активных веществ в виде полиоксиэтиленгликолевых эфиров высших спиртов фракций С₁₀-С₁₆ и синтетических жирных кислот С₁₀-С₁₆ (или кислот таллового масла) в смазочное масло приводит к тому, что ультрадисперсные частицы графитоалмазных композиций за счет своей высокой сорбционной способности формируют из них мантию, препятствующую проколам граничных слоев трущихся поверхностей, даже при однослойном расположении ультрадисперсных частиц вдоль поверхностей. При этом основные свойства минерального масла не изменяются, так как вводимое количество ультрадисперсных частиц и поверхностно-активных веществ таково, что последние полностью сорбируются поверхностью ультрадисперсных частиц, не оставаясь в объеме индустриального масла. Указанное соотношение обеспечивает, с одной стороны, полное формирование антигрануляционной мантии и реализацию полиграничного механизма трения, а с другой, препятствует обеднению исходного минерального масла присадками, обеспечивающими его свойства. Графитоалмазная композиция, состоящая из ультрадисперсных частиц размером 40-120 и мантированных ПАВ формирует полиграничный режим трения и составляет в масле соответственно 0,3-0,8 мас. Повышение указанного количества в индустриальном масле не улучшает свойств масла, но приводит к значительному его удорожанию, что является нецелесообразным. Снижение количества композиции ниже 0,3 мас. ухудшает эксплуатационные свойства масла.

Графитная модификация в композиции составляет 60-80 мас. что является оптимальным соотношением для формирования нежестких, разрушаемых при резких скачках давлений центров формирования мантии ПАВ. Алмазная модификация составляет 40-20 мас. и формирует неразрушаемые центры формирования мантий ПАВ. Такое соотношение позволяет значительно повысить предельные нагрузки, с одной стороны, а с другой, уменьшить износ поверхностей. Увеличение алмазной модификации выше указанной в формуле изобретения приводит к повышению износа, снижение к ухудшению приработки и, соответственно, более высоким показателям трения.

Вводимые ПАВ выполняют две функции создание стабильных суспензий, обеспечивающих равномерное распределение по объему масла графитоалмазной композиции, седиментационно-устойчивой за все время эксплуатации и хранения, и обеспечение полиграничного режима трения т.е. высоких эксплуатационных свойств. Первую задачу обеспечивает синтетическая жирная кислота С₁₀-С₁₆ (или кислота таллового ряда), взятая в соотношении 0,3-0,8 мас. Повышение количества кислоты ухудшает качество масла вследствие снижения коррозионной стойкости. Снижение содержания кислот менее 0,3% нарушает седиментационную устойчивость графитоалмазной композиции и приводит к частичной грануляции ультрадисперсных порошков, ухудшая тем самым эксплуатационные свойства масла.

Полиоксиэтиленгликолевый эфир высших спиртов (ПОЭГЭ) фракции С₁₀-С₁₆ обеспечивает формирование мантии ультрадисперсных частиц и, соответственно, влияет на эксплуатационные свойства масла. Его содержание составляет 1-2 мас. и обеспечивает мантирование как графита, так и алмаза и, кроме того, образует на трущихся поверхностях приграничные слои ПАВ. Увеличение количества ПОЭГЭ выше указанного в формуле изобретения приводит к ухудшению эксплуатационных свойств смазочного масла, так как не использованные на формирование мантии ПОЭГЭ, оставаясь в объеме масла, нарушают оптимальный состав присадки в исходном индустриальном масле. Введение ПОЭГЭ в количестве ниже указанного соотношения также нарушает оптимальный состав масла и приводит к ухудшению его свойств за счет неполного блокирования поверхности ультрадисперсных частиц и повышенного износа трущихся поверхностей.

Индустриальное масло изготавливается либо непосредственным введением композиции и ПАВ в минеральное масло, либо путем изготовления концентрированной присадки с последующим разбавлением и перемешиванием с минеральным маслом.

Концентрированная присадка для смазочного масла изготавливается по следующей схеме. Очищенная смесь ультрадисперсного алмаза и графита с содержанием графитовой фракции 60-80% смешивается в растворе легколетучего неполярного растворителя с ПАВ, включающим ПОЭГЭ и СЖК, при температуре 40-60^оС, затем подвергается ультразвуковой обработке для ускорения формирования защитной мантии ультрадисперсных частиц в течение 15 мин с мощностью 10-15 Вт/см³. После этого к смеси добавляют промежуточное минеральное масло для создания концентрированной присадки для индустриального масла, из которой вакуумной откачкой при температуре 60-70^о удаляется оборотный легколетучий неполярный растворитель. Уровень концентрации присадки десятикратный. Введение присадки в минеральное масло проводится при температуре 40^оС, и после интенсивного перемешивания масло готово к эксплуатации. Для непосредственного использования готовят индустриальное масло, исключая промежуточную стадию концентрированной присадки.

В табл.1 приведены составы, изготовленные в соответствии с формулой изобретения и по прототипу, которые использовали в испытаниях. Испытания проводили на четырехшариковой машине трения (4ШМТ) в соответствии с ГОСТ-9490-74. Результаты представлены в табл.2.

Седиментационную устойчивость и диспергирующие свойства масла исследовали в вертикальных отстойниках в течение 18 мес и регистрировали расслоение жидкости, ее оcветление соответствующие отсутствию седиментационной устойчивости. Результаты представлены в табл.3.

Как следует из результатов испытаний, предлагаемое индустриальное масло обладает повышенными эксплуатационными и диспергирующими свойствами по сравнению с прототипом и лучшими образцами зарубежных индустриальных масел. Внедрение разработанного индустриального масла проводится путем изготовления концентрированной присадки, содержащей концентрат ультрадисперсной композиции и ПАВ в промежуточном масле. Широкое использование разработанного индустриального масла позволит получить высокий экономический эффект за счет повышения сроков эксплуатации оборудования, используемого индустриального масла, за счет сокращения закупок зарубежного индустриального масла для импортного станочного парка.

Индустриальное масло содержит, мас. полиоксиэтиленгликолевый эфир жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₆ 1 2; ультрадисперсный графитоалмазный порошок, содержащий 60 80% графита, 0,3 0,8; синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ или кислоты таллового масла 0,3 0,8; минеральное масло до 100. 3 табл.

ИНДУСТРИАЛЬНОЕ МАСЛО, содержащее минеральное масло и эфир, отличающееся тем, что оно в качестве эфира содержит полиоксиэтиленгликолевый эфир жирных спиртов фракции C₁₀ -C₁₆ и дополнительно содержит ультрадисперсный графитоалмазный порошок, содержащий 60 80% графита, и синтетические жирные кислоты фракции C₁₀ C₁₆ или кислоты таллового масла при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиоксиэтиленгликолевый эфир жирных спиртов фракции C₁₀ - C₁₆ 1 2
Ультрадисперсный графитоалмазный порошок, содержащий 60 80 мас. графита 0,3 0,8
Синтетические жирные кислоты фракции C₁₀ C₁₆ или кислоты таллового масла 0,3 0,8
Минеральное масло До 100