АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА Российский патент 1996 года по МПК C10M133/16 C10M133/16 C10M125/02 C10N30/06 

Изобретение относится к области получения смазочных композиций с твердыми модификаторами трения, которые используются для смазки машин и механизмов как в процессе обкатки, так и при эксплуатации.

Известна смазочная композиция с твердыми модификаторами трения [1] на основе минерального масла с добавлением высокодисперсной углеродной сажи, в которую с целью повышения эксплуатационных свойств дополнительно вводят диалкилдитиофосфат цинка, смолосодержащий остаток перегонки нефти и диалкилнафталин.

Область применения такой композиции ограничена, поскольку она используется только в трансмиссиях, что обусловлено низкой коллоидной стабильностью углеродной суспензии, а также большим содержанием твердой фазы, необходимой для достижения требуемых свойств.

Известна смазочная композиция [2] содержащая нефтяное масло в качестве основы, кислый эфир алкенилянтарной кислоты и вязкостную присадку. Для повышения термической стабильности этой композиции в ее состав дополнительно введена смесь графита с дисульфидом молибдена, а в качестве вязкостной присадки используют полиметилакрилат. Недостатком указанной композиции является повышенная кислотность и высокая вязкость, что делает невозможным ее применение в двигателях внутреннего сгорания. Кроме того, дисульфид молибдена химически взаимодействуют с медьсодержащими бронзами, из которых изготавливаются подшипники скольжения. Все это ограничивает область применения этой композиции.

Известна также смазочная композиция с твердым модификатором трения [3] содержащая небольшое количество абразивных частиц с твердостью по шкале Мооса не менее 9. В качестве абразивных частиц использован алмазный порошок зернистостью до 2 мкм. Использование в этой смазочной композиции абразивных частиц приводит к уплотнению поверхностей трения (наклепу), а также к одновременному их износу. Поэтому указанную композицию рекомендуется использовать ограниченное время, около 10 ч. Кроме того, экспериментальная оценка такой композиции показала, что она нестабильна и расслаивается в течение нескольких часов. Это ограничивает область применения такой композиции в большинстве машин и механизмов.

Из известных смазочных композиций с твердыми модификаторами наиболее близкой по технической сущности является антифрикционная присадка к автомобильным маслам, содержащая алмазосодержащую шихту и моторное масло в соотношении компонентов 0,5-99,5 мас. [4]
Недостатком известной смазочной композиции с твердыми модификаторами заключается в том, что указанная композиция имеет большой разброс конгломератов модификатора по размерам, плохая смешиваемость высокодисперсного порошка с маслом и низкая седиментационная устойчивость системы.

Целью изобретения является уменьшение размера конгломератов модификатора и увеличение седиментационной устойчивости системы.

Поставленная цель достигается тем, что в известную присадку, содержащую твердый модификатор (алмазосодержащую шихту) и масло, например, моторное, вводят дисперсант сукцинимидного типа, например винилсукцинимид, при следующем соотношении ингредиентов, мас. Алмазосодержащая шихта (в пересчете на ультрадисперсные алмазы, далее УДА) 0,2-0,5 Винилсукцинимид 0,01-0,05 Масло моторное Остальное При этом алмазосодержащая шихта содержит УДА в пределах 40-60 мас.

За счет применения винилсукцинимида происходит уменьшение поверхностного натяжения на границе алмаз-масло, что приводит к повышению процесса диспергирования частиц шихты в масле.

Для пояснения изобретения описаны примеры получения антифрикционной присадки, где в качестве дисперсанта сукцинимидного типа был взят винилсукцинимид. Были приготовлены десять рецептур по изобретению следующим образом. Перед смешением моторного масла и алмазосодержащей шихты в систему вводили винилсукцинимид в различных количествах. Полученную смесь тщательно перемешивали на шаровой мельнице в течение 24 ч до получения однородной массы.

Подбор оптимального количества диспергирующей добавки винилсукцинимида проводился по результатам первых пяти опытов, примеры которых приведены в таблице. Подбор оптимального количества алмазосодержащей шихты проводился по результатам остальных пяти опытов, примеры которых также приведены в таблице.

Дисперсность частиц шихты в масле оценивали по наличию в пробах присадки частиц размером более 30 мкм. Методика определения заключалась в следующем: пробу присадки в виде капли наносили на стеклянную пластинку, затем сверху помещали покровное стекло для микропрепаратов размером 18 х 18 мм. После выдержки в течение 5 мин производили подсчет количества конгломератов в пяти произвольно взятых местах пробы, рассматриваемой в проходящем свете на микроскопе типа МБС с окуляром, имеющим сетку или шкалу.

Оценку стабильности к оседанию частиц шихты в присадке проводили седиментационным методом, основанным на законе Стокса, согласно которому выше скорость оседания частиц, имеющих больший размер. Из присадок после их выдержки в течение 28 ч отбирали пробы в количестве 1/4 первоначального объема из верхнего слоя. Отстаивание проводили в цилиндрическом сосуде при соотношении высоты и диаметра 2:1.

В пробах весовым методом с предварительным окислением органической составляющей присадки определяли содержание УДА. Изменение концентрации в пробах по сравнению с первоначальной служило характеристикой стабильности присадки.

В таблице для сравнения также приведены данные по результатам испытаний присадки по прототипу. Как следует из результатов опытов 1-5, оптимальным количеством винилсукцинимида является значение 0,01-0,05 мас. Из опытов 6-10 оптимальное количество алмазосодержащей шихты составляет 0,2-0,5 мас.

Введение винилсукцинимида одновременно позволило снизить содержание алмазосодержащей шихты в присадке до 0,2 мас. Уменьшение содеpжания алмазосодержащей шихты ниже значения 0,2 мас. ухудшает характеристики работы присадки в узлах трения.

Предложенная антифрикционная присадка отличается уменьшением размера конгломератов модификатора и увеличением седиментационной устойчивости системы, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках присадка. Средний размер конгломератов модификатора присадки составляет 0,4-10,0 мкм, при этом присадка стабильна к оседанию в течение 6 месяцев при концентрации твердой фазы в присадке до 0,5 мас.

Снижение расхода алмазосодержащей шихты для приготовления присадкой снижает ее себестоимость. Заявленная антифрикционная присадка не требует значительных дополнительных затрат, изменений технологии и может быть освоена в условиях действующего производства.

Использование: в смазочных композициях, в частности в составах антифрикционной присадки. Сущность изобретения: антифрикционная присадка содержит, мас. % алмазосодержащая шихта (графит, включающий 40 - 60% ультрадисперсного алмаза) 0,2 - 0,5 (в расчете на ультрадисперсный алмаз), винилсукцинимид 0,01 - 0,05 и нефтяное масло - остальное. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА, содержащая нефтяное масло и алмазосодержащую шихту, состоящую из ультрадисперсного алмаза и графита, отличающаяся тем, что присадка дополнительно содержит винилсукцинимид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алмазосодержащая шихта в расчете на ультрадисперсный алмаз - 0,2 - 0,5
Винилсукцинимид - 0,01 - 0,05
Нефтяное масло - До 100
2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что алмазосодержащая шихта содержит 40 - 60 мас.% ультрадисперсного алмаза.