СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M131/04 C10N30/06 

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

Предлагаемая 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 триботехнических свойств смазочных материалов с помощью фторорганических соединений.

Например, известна композиция для смазки в виде термодеструктированного политетрафторэтилена, введенного в смазочное масло [1] 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.

Известны смазочные композиции на основе углеводородного (нефтяного) масла и фторорганических соединений общих формул [2, 3]
CF₃-(CF₂)_n-1-(CHR²) _m-NR¹Z или
CnF_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, C_mH_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 фторографическое поверхностно-активное вещество и углеводородное масло (прототип) [4] При этом она содержит в качестве фторорганического поверхностно-активного вещества одно из соединений общей формулы:
Cl(CF₂CFCl)_n CF₂-COOH,
F(CF₂)_m-COOH,
где n=1-4, m=3-9.

Недостатком этой смазочной композиции является недостаточно высокий уровень противоизносных свойств.

Целью предлагаемого изобретения является повышение противоизносных свойств смазочной композиции.

В основу предлагаемого изобретения положена задача создать такую смазочную композицию, которая обладала бы высокими эксплуатационными свойствами (противоизносные и антикоррозионные).

Поставленная цель и задача решены тем, что смазочная композиция, содержащая фторорганическое поверхностно-активное вещество и углеводородное масло, согласно изобретению в качестве фторорганического поверхностно-активного вещества содержит одно из соединений общей формулы (1);
,

где n, m 6 20, r 0 10;
A COX, -SO₂X, -C₆H₄ SO₂X,
где X -Z-R-Z',
где R двухвалентный алифатический радикал с числом атомов углерода 14 или более; Z -NR²-(CH₂)_n NR¹C(O)-, -O•NR³R⁴H- (CH₂)_n NR¹-C(O)-;

Z' -C(O)-R⁵,
где R⁵ -CH₃, -NR²-(CH₂)_n - NR³R⁴,
R¹, R², R³, R⁴ -H или одновалентный алифатический радикал с числом атомов углерода от 1 до 6; n 1 6,
при следующем соотношении компонентов в мас.

фторорганическое поверхностно активное вещество общей формулы 1 0,1 - 0,5
углеводородное масло остальное
Предлагаемую композицию получают путем смешивания компонентов.

Фторсодержащие соединения формулы (1) представляют собой нейтральные (pH ≈ 7), вязкие продукты коричневого цвета с плотностью 1750 1860 кг/м³. Их получают различными общепринятыми способами, в том числе конденсацией фторангидридов соответствующих кислот или самих кислот с первичными, вторичными или третичными аминами в отсутствии или в присутствии фторидов щелочных или щелочноземельных элементов; или фторида алюминия, или карбонатов или бикарбонатов металла [2 11]
В качестве углеводородного масла может быть использовано любое углеводородное масло (авиационное, синтетическое и др.).

При содержании фторорганического поверхностно -активного вещества общей формулы (1) в предлагаемой смазочной композиции менее 0,1 мас. противоизносный эффект смазочной композиции снижается, а при содержании фторорганического поверхностно-активного вещества больше, чем 0,5 мас. чрезмерно повышается его расход при незначительном улучшении противоизносных свойств 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. За счет хемосорбированной пленки на металлических поверхностях подавляется каталитическая активность металлов и, как следствие этого, снижается расход смазочной композиции, исключаются или существенно замедляются процессы деструкции, окисления, полимеризации углеводородов, входящих в состав основы смазочного масла.

Предлагаемая смазочная композиция (на основе масла МС-20 99,5 мас.) способна ингибировать коррозию металлических поверхностей с 3,0%-ным водным раствором хлорида натрия (5,0 мас. ч.), температура +40^oC, время до появления коррозии: сталь 10 > 45 суток, масло без присадки в тех же условиях менее суток (табл. 1).

Важным достоинством предлагаемой смазочной композиции является ее нетоксичность (4 кл. опасности) и доступность.

Предлагаемая смазочная 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 машинах 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 настоящего изобретения ниже приводятся следующие конкретные примеры его осуществления, не исчерпывающие объем настоящего изобретения.

Рецептура предлагаемой смазочной композиции представлена в таблице 1.

Определение противоизносных свойств предлагаемой смазочной композиции было приведено на стандартной машине трения СМТ-1 по схеме трения "неподвижный диск-подвижный диск" (по 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 времени износа контактирующих поверхностей до 0,13 мм с покрытием смазочным маслом, содержащим фторсодержащую присадку, и без присадки. В качестве углеводородного масла использовали нефтяное масло МС-20 и синтетическое алкилнафталиновое масло МАС-35.

Данные по результатам испытаний относительной износостойкости представлены в таблице 2.

Как следует из таблицы 2, применение предлагаемой смазочной композиции обеспечивает образование на контактирующих поверхностях прочного антифрикционного модифицирующего слоя, который способствует повышению износостойкости поверхности трения на 10 30% по сравнению с известной композицией, что позволяет продлить срок службы узлов машин и механизмов и существенно упростить их эксплуатацию.

Источники информации
1. Патент Великобритании N 1074768, НКИ СЗР, опубл.1966.

2. Пат РСТ /Fr83/00017, опубл. 21.01.83, приоритет 22.01.82, C 10 M 1/32
3. Патент Франции N 2250377, опубл. 22.01.83, C 10 M 1/32, 3/00
4. Патент США N 3565926. Соли аминов и пергалогенсодержащих одноосновных кислот, C 09 F 7/00, НКИ 260-404, 23.02.71.

5. Выложенная заявка Японии N 61-254697, C 10 b 169/04, C 09 K 3/10, H01 Г 1/12, опубл. 1986. Харуюки Тацу. Композиции, используемые для герметизации, в качестве смазочного материала и для других целей, содержащая перфторполиэфирное соединение, фторсодержащее поверхностно-активное вещество и порошкообразные металлы, оксид металла или сульфид металла.

6. Пат. США N 3847978, С 07 C 59/22, НКИ 260/535. Perfluorinated linear polyethers having reactive terminal groups at both ends of the chain and process for the preparation thereof. Sianesi D. Caporiccio G. N 834486, заявл. 26.12.68, опубл. 18.06.69.

7. Пат. США N 4085137, C 07 C 103/147, НКИ 260-561 HL. Poly (perfluoroakylene oxide) derivatives. Mitsch R.A. Zollinger J.L.M. Minnesota Mining and Manufacturing Co. N 373200, заявл. 25.06.73, опубл. 18.04.78.

8. Патент Великобритании N 1373931, C 08 G 23/20; B 32 B 27/08, 27/32, C 10 M 3/26, 3/30. Poly (perfluoroalkylene oxide) derivatives. Minnesota Mining Manufacturing Co. США, приоритет 08.09.70, N 41752/71, заявл. 07.09.71, опубл. 13.11.74.

9. Заявка Японии N 60-173096. Фторсодержащий смазочный материал. Оно Юсукэ, Одоси Юкио, Идаумитани Кэйдаиро; Асахи гарасу к.к. заявл. 17.02.84, N 59-26950, опубл. 6.09.85. C 10 M 105/50, C 10 M 105/68.

10. Заявка Японии N 63-208561. Фторсодержащие полигидроксильные соединения. Мацумото Ясухиро, Камэи Масауки. Дай ниппон инки кагаку коге к.к.- N 62-38020, заявл. 23.08.87, опубл. 30.08.88. Кокай токке кохо. Сер. 3(2), 1988, 70, c. 365-392. Яп. C 07 C 103/38, C07 C143/74.

11. Заявка Японии N 6377996, C 10 M 105/68, C 10 N 40/18. Смазочный материал для магнитных лент. Кондо Хирофуми. Сони к.к. N 61-221605, заявл. 19.09.86, опубл. 08.04.83. Кокай токке кохо. Сер. 3(3), 1988, 33. Яп.

Изобретение относится к области химии полимеров. Предлагаемая смазочная композиция содержит, мас. ч.: фотографическое поверхностно-активное вещество общей формулы 1 - 0,1-0,5; углеводородное масло - остальное. Предлагаемая смазочная композиция может найти применение в составе моторных, трансмиссионных, индустриальных масел и др. 2 табл.

Смазочная композиция, содержащая фторограническое поверхностно-активное вещество и углеводородное масло или нефтяное масло, оотличающаяся тем, что в качестве фторорганического поверхностно-активного вещества композиция содержит соединение общей формулы

где R'_f CF₃O-, C₂F₅O-, C₃F₇O-, C₄F₉O-, C₈F_1 7O-;
-(CF₂-CF₂O)_n -CF₂-, -(CF₂-CF₂-CF₂O)_n -CF₂-CF₂-, где n, m 6 20, r 0 10;
A -COX, -SO₂X, -C₆H₄SO₂X, где X=-Z-R-Z',
где R двухвалентный алифатический радикал с числом атомов углерода 14 или более;
Z -NR²-(CH₂)_n -NR¹C(O)-, -O^*NR³R⁴H-(CH₂)_n -NR¹-C(O)-,
Z' -C(O)-R⁵, где R⁵ -CH₃, -NR²-(CH₂)_n -NR²R⁴,
R¹, R², R³, R⁴ H или алифатический радикал с числом атомов углерода от 1 до 6;
n 1 6,
при следующем соотношении компонентов, мас.

Фторорганическое поверхностно-активное вещество 0,1 0,5
Углеводородное масло или нефтяное масло Остальное$