СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C10M133/06 C10M133/12 C10N30/06 

Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к разработке смазочной композиции.

Смазочная композиция может найти применение в качестве моторных, трансмиссионных, индустриальных масел и др.

Необходимый уровень трибологических (смазочных, противоизносных, противозадирных) свойств моторных и трансмиссионных смазочных масел в целом ряде случаев может быть достигнут только за счет добавления к ним противоизносных присадок (органических соединений, содержащих хлор, серу, фосфор и азот). В последнее время изучается возможность повышения уровня трибологических свойств смазочных материалов с помощью фторорганических соединений.

Например, известна композиция для смазки в виде политетрафторэтилена, введенного в смазочное масло. Ее недостатками являются низкая долговечность из-за явления седиментации, низкая адгезионная прочность на твердых поверхностях трения. Кроме того, такая композиция не может быть использована в системах с фильтрацией или очисткой масла методом центрифугирования, так как частицы политетрафторэтилена имеют тенденцию к агломерации.

Известна смазочная композиция на основе углеводородного (нефтяного) масла и фторорганического соединения общей формулы:
CF₃-(CF₂)_n-1-(CHR²)_m-NR¹Z
или
C_nF_2n+1-CF=CR²-CHR²-NR¹Z
или их смеси,
где n= 1-20; R²=H, C_mH_2m+1 (m=1-6); Z, R¹=H, Cm_2m+1 (m=1-6); C₆H₅, циклоалкил, содержащий от 3 до 10 атомов углерода, -CH₂ CHOHR. Однако эти композиции могут быть использованы только совместно с диспергирующим компонентом, который оказывает неблагоприятное влияние на их способность снижать износ.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является смазочная композиция, содержащая поверхностно-активное вещество (ПАВ) и углеводородное масло -прототип. При этом она содержит в качестве поверхностно-активного вещества одно из соединений общей формулы:
Cl(CF₂CFCl)_n-CF₂-COO*NH₃-R,
F(CF₂)_m-COO*NH₃-R,
где n=1-4, m=3-9.

R алкил C₃-C ₃₀ нормального или изостроения.

Недостатком этой смазочной композиции является недостаточно высокий уровень противоизносных свойств и высокая стоимость исходного сырья.

Целью изобретения является повышение противоизносных свойств при удешевлении смазочной композиции.

В основу изобретения положена задача создать более дешевую смазочную композицию, которая обладала бы повышенными противоизносными свойствами.

Поставленная цель и задача решены тем, что смазочная композиция, содержащая поверхностно-активное вещество и углеводородное масло, согласно изобретению, в качестве поверхностно-активного вещества содержит одно из соединений общей формулы (I):
Z-R-Z^',
где
Z=-(O)C-CH₃, -R¹N(O)C-(CH₂)_n-NR³R²;
Z' -C(O)NH-(CH₂CH₂ NH)₃CH₂CH₂NH₃*OOC-COOH,
-C(O)NH-(CH₂CH₂NH)₃CH₂CH₂NH(O)C-COOH,
-C(O)NR¹-(CH₂)_nNR²R³H*OOC-COOH,
-C(O)NR¹-(CH₂)_n-NR²(O)C-COOH,
-C(O)NH-C₆H₄-NH₃*OOC-COOH,
-C(O)NH-C₆H₄-NH(O)C-COOH,

R двухвалентный алифатический радикал с числом атомов углерода 14 или более;
R¹, R², R³ H или одновалентный алифатический радикал с числом атомов углерода от 1 до 6;
n 2-6, при следующем соотношении компонентов, в мас.

Поверхностноактивное вещество общей формулы I 0,01 2,5
Углеводородное масло Остальное.

Предлагаемую композицию получают путем смешивания компонентов. Соединения формулы (I) представляют собой нейтральные (pH ≈ 7), вязкие продукты коричневатого цвета с плотностью 900 970 кг/м³. Их получают общепринятыми способами, например, конденсацией соответствующих кислот или их ангидридов с первичными, вторичными или третичными аминами при нагревании до температуры 150 175^oC [4]
В качестве углеводородного масла может быть использовано любое углеводородное масло (моторное, трансмиссионное, авиационное, нефтяное, синтетическое и др.).

При содержании поверхностно-активного вещества общей формулы (I) в предлагаемой смазочной композиции менее 0,01 мас. противоизносный эффект смазочной композиции снижается, а при содержании поверхностно-активного вещества больше, чем 2,5 мас. чрезмерно повышается его расход при незначительном улучшении противоизносных свойств композиции и вязкость смазочной композиции.

Предлагаемая смазочная композиция обеспечивает получение на твердых трущихся поверхностях слоя хемосорбированных молекул, который изменяет энергетическое состояние (снижает свободную энергию) поверхности. Образующаяся пленка на контактной поверхности соприкасающихся металлических деталей позволяет снизить коэффициент трения, износ узлов трения и потери мощности на трение.

Важным достоинством смазочной композиции является ее нетоксичность (4 кл. опасности) и дешевизна (например, стоимость поверхностно-активного вещества по прототипу составляет 50 100 долл. США, а предлагаемого поверхностно-активного вещества 2-3 долл. США).

Cмазочная композиция может найти применение в следующих областях:
в двигателях внутреннего сгорания (карбюраторных и дизельных);
в редукторах, в коробках передач, ведущих мостах, раздаточных коробках;
в механизме рулевого управления;
для сельскохозяйственной техники (тракторы, комбайны);
в узлах трения паровых и газовых турбин и турбокомпрессоров с принудительной подачей жидкого смазочного материала;
в узлах трения рулевых машин морских и речных судов,
в узлах трения аммиачных и воздушных холодильных машин и т.п.

для смазывания суппорта и направляющих станков, гидравлических аккумуляторов гидромоторов и др. гидравлических систем, сепараторов, зубчатых передач и т.п.

для смазывания цилиндров, клапанов, камер сжатия поршневых и ротационных компрессоров.

Для лучшего понимания изобретения ниже приводятся конкретные примеры его осуществления, не исчерпывающие объем настоящего изобретения.

Рецептура предлагаемой смазочной композиции представлена в таблице.

Определение противоизносных свойств смазочной композиции было проведено на стандартной машине трения СМТ-1 по схеме трения "неподвижный диск - подвижный диск" (ГОСТ 11613-65).

Образцы подвергаемые износу, выполнены из стали марки Х18Н9Т, испытания проводили при линейной скорости движения образцов V=0,15 м/с и нагрузке 15 кГс/см². В качестве критерия оценки износостойкости принято время до достижения износа контактирующих поверхностей 0,13 мм. Показатель относительной износостойкости определяется как отношение времен износа контактирующих поверхностей до 0,13 мм, с покрытием предлагаемой смазочной композицией и чистым маслом. В качестве углеводородного масла использовали нефтяное масло МС-20 и синтетическое алкилнафталиновое масло МАС-35.

Данные результатов испытаний относительной износостойкости представлены в таблице.

Как следует из таблицы, пpименение пpедлагаемой смазочной композиции обеспечивает обpазование на контактиpующих повеpхностях пpочного антифpикционного модифициpующего слоя, котоpый способствует повышению износостойкости повеpхностей тpения на 10-30% по сpавнению с известной композицией, что позволяет пpодлить сpок службы узлов машин и механизмов и существенно упpостить их эксплуатацию.

Использование: изобретение относится к области химии полимеров. Сущность изобретения: смазочная композиция содержит, мас.%: поверхностно-активное вещество общей формулы I - 0,01 - 2,5; углеводородное масло - остальное. Смазочная композиция может найти применение в составе моторных, трансмиссионных, индустриальных масел и др. 1 табл.

Смазочная композиция, содержащая нефтяное масло или углеводородное масло и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что композиция в качестве поверхностно-активного вещества содержит соединение общей формулы I
Z R Z',
где Z CH₃ C(O)-; R³R²N (CH₂)_n C(O)NR'-;
Z' C(O)NH - (CH₂CH₂NH)₃CH₂CH₂NH₃ * OOC COOH, -C(O)NH (CH₂CH₂NH)₃CH₂CH₂NH(O)C COOH, -C(O)NR¹ (CH₂)_n NR²R³H * OOC COOH, -C(O)NR¹
(CH₂)_nNR²(O)C COOH, -C(O)NH - C₆H₄ NH₃ * OOC COOH, -C(O)NH C₆H₄ - NH(O)C COOH,

R алифатический радикал с числом атомов углерода 14 или более;
R¹, R², R³ водород или алифатический радикал с числом атомов углерода от 1 до 6;
n 2 6,
при следующем соотношении компонентов, мас.

Поверхностно-активное вещество общей формулы I 0,01 2,5
Нефтяное масло или углеводородное масло Остальноек