НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ СМАЗОЧНОЕ МАСЛО НА ОСНОВЕ ЖИДКИХ ПОЛИЭТИЛСИЛОКСАНОВ Российский патент 2002 года по МПК C10M107/50 C10M161/00 

Изобретение относится к жидким смазочным составам на кремнийорганической основе, в частности к низкотемпературным смесевым смазочным маслам на полиэтилсилоксановой основе, которые находят применение в различных отраслях промышленности для обеспечения работы узлов трения в экстремальных условиях.

В ходе патентного поиска по фондам ведущих зарубежных стран установлено, что силиконовые смесевые масла за рубежом получают на основе полиметилсилоксановых жидкостей с использованием различных добавок. При этом основа не обладает приемлемыми для нас свойствами совместимости с минеральными и синтетическими углеводородными средами, приемистостью к присадкам, что исключает применение полиметилсилоксанов в отечественной промышленности при производстве низкотемпературных смесевых смазочных масел.

Известны приборные масла с использованием в качестве базового компонента жидких полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР 184996, 1966 г., МКИ 4 С 10 М 169/02, С 10 М 105, С 10 М 107/50; Авт. св. СССР 248881, 1969 г., МКИ 4 С 10 М 131/12, С 10 М 129/40, С 10 М 101/02; Авт. св. СССР 293840, 1971 г., МКИ 4 С 10 М 101/02, С 10 М 107/50). Эти жидкости, имея высокие значения краевого угла смачивания, благоприятные для капельной смазки, не применимы для смазки широко распространенных узлов трения, в том числе для пар трения сталь - сталь.

Известны также смазочные масла на основе полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР 859428, 1981 г. , МКИ 4 С 10 М 129/02, С 10 М 107/50; Авт. св. СССР 1004456, 1983 г. , МКИ 4 С 10 М 135/36, С 10 М 107/50), которые обладают удовлетворительными смазочными характеристиками при использовании их в узлах трения для пар трения сталь-бронза, сталь-медный сплав. Однако их смазывающие свойства недостаточны для пары трения сталь-сталь.

Наиболее близким по составу и назначению к заявляемому объекту является смесевое кремнийорганическое низкотемпературное масло, содержащее следующие компоненты, мас.%:
Минеральное масло селективной очистки МС-14 - 15-35
Полиэтилсилоксановая жидкость - 65-85
(ГОСТ 18375-73 с изм. 1-5, ТУ 6-02-897-78 с изм. 1-5; см. приложение 1 и 2).

Следует отметить, что производство первого компонента - высококачественного минерального масла прекращено из-за полного истощения ресурса уникального месторождения доссорских нефтей, служащих сырьем для его получения. Особенности углеводородного состава и физико-химических свойств этого минерального масла не позволяют провести его замену с помощью массовых нефтесмесей, в том числе и из-за резкого ухудшения низкотемпературных свойств.

Несмотря на то, что смесевое масло (прототип) до настоящего времени широко использовалось в различных узлах трения, в том числе для пар трения сталь-сталь, тем не менее оно не удовлетворяет современным требованиям при работе машин и механизмов с наиболее распространенными парами трения сталь-сталь в условиях экстремально низких температур.

Задача настоящего изобретения - разработка состава масла, обладающего лучшими низкотемпературными вязкостными свойствами, обеспечивающего стабильную работу изделий и механизмов, в которых присутствуют пары трения сталь-сталь.

В результате научных и экспериментальных исследований решена поставленная задача путем создания низкотемпературного масла, состоящего из трех компонентов: полиэтилсилоксанов с молекулярной массой (далее ММ) 500-1000 г/моль и кинематической вязкостью 40-50 мм²/c, полиальфаолефинов со средней степенью олигомеризации 7-8 и ММ 900-1200 г/моль и диоктилсебацината при следующем содержании компонентов, мас.%:
Диоктилсебацинат - 0,75-2,00
Полиальфаолефины - 10-35
Полиэтилсилоксаны - 60-90
Смазочное масло имеет не только низкую температуру застывания, а так же улучшенные смазочные свойства для пары трения сталь-сталь по сравнению с известными. При замене одного из компонентов свойства смазочного масла ухудшаются, а именно при использовании ПЭС-1-ПЭС-3 снижается температура вспышки, а ПЭС-5 приводит к повышению температуры застывания. При замене используемого полиальфаолефина на полиальфаолефин с меньшей молекулярной массой увеличивается степень коррозии металла в паре трения сталь-сталь, а на полиальфаолефин с большей молекулярной массой приводит к увеличению показателя вязкости, а соответственно и к повышению температуры застывания. Следовательно, заявленный состав смазочного масла является оптимальным для решения поставленной задачи.

Смазочное масло разработано из доступного сырья, выпускаемого промышленностью, компоненты масла регламентированы действующими нормативно-техническими документами. В качестве основы состава используются жидкости ПЭС-4 и/или ПЭС-7 (ГОСТ 13004-77 с изм. 1-3 и ТУ 6-02-1-038-92 соответственно).

Технология приготовления масла включает дозировку компонентов в указанном выше соотношении и смешение их при температуре окружающей среды в течение не менее 30 мин с последующей фильтрацией.

Пример 1. Компоненты масла: диоктилсебацинат в количестве 0,75 кг, полиальфаолефины (ММ-1070 г/моль) - 14,25 кг, полиэтилсилоксан (ММ-690 г/моль, вязкость 42,0 мм²/с) - 85,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение получаса, после чего отфильтровывают (обр.1).

Пример 2. Компоненты масла: диоктилсебацинат в количестве 1,25 кг, полиальфаолефины (ММ-930 г/моль) - 23,75 кг, полиэтилсилоксан (ММ-690 г/моль, вязкость 42,0 мм²/с) - 75,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение часа, после чего отфильтровывают (обр.2).

Пример 3. Компоненты масла: диоктилсебацинат в количестве 0,75 кг, полиальфаолефины (ММ-930 г/моль) - 14,25 кг, полиэтилсилоксан (ММ-900 г/моль, вязкость 47,9 мм²/с) - 85,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение 40 мин, после чего отфильтровывают (обр.4).

Пример 4. Компоненты масла: диоктилсебацинат в количестве 1,75 кг, полиальфаолефины (ММ -1200 г/моль) - 33,25 кг, полиэтилсилоксан (ММ - 900 г/моль, вязкость 47,9 мм²/с) - 65,00 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение получаса, после чего отфильтровывают (обр.6).

Пример 5. Компоненты масла: диоктилсебацинат в количестве 2,0 кг, полиальфаолефины (ММ-1200 г/моль) - 14,25 кг, полиэтилсилоксан (ММ-900 г/моль, вязкость 47,9 мм²/с) - 83,75 кг загружают в смеситель и перемешивают в течение часа, после чего отфильтровывают.

В соответствии с существом предлагаемого изобретения и описанной технологией были изготовлены образцы заявляемого масла (обр.1-6), рецептура которых приведена в табл.1.

Разные образцы предложенного смесевого масла прошли успешные квалификационные испытания, которые показали возможность применения продукта в узлах трения для пар сталь-сталь в различных изделиях и механизмах при температурах от минус 85 до плюс 150^oС (кратковременно до плюс 170^oС).

Результаты квалификационных испытаний основных физических и технических свойств приготовленных образцов представлены в табл. 2 и 3.

Для сравнения в идентичных условиях испытаны образцы смазочного масла, выбранного нами за прототип (обр.7-12). Рецептура их приведена в табл.1, результаты испытаний основных физико-технических свойств этих образцов представлены в табл.2 и 3.

Из сравнения данных таблиц 2 и 3 видно, что предложенный состав смазочного масла значительно превосходит по низкотемпературным, вязкостным и смазочным характеристикам известное смазочное масло (прототип).

Применение смазочного масла в парах трения сталь-сталь различных узлов и изделий, работающих в условиях Крайнего Севера, позволило повысить надежность работы узлов, значительно уменьшить их износ, снизить затраты на ремонт и техническое обслуживание и сократить величину энергии, необходимой для запуска механизмов при отрицательных температурах.

Как следует из материалов заявки (описания предлагаемого изобретения и других документов), предложенное смесевое низкотемпературное масло соответствует критериям патентоспособности и может быть рассмотрено Госэкспертизой на предмет выдачи патента Российской Федерации.

Описывается низкотемпературное смазочное масло для стабильной работы изделий и механизмов, в которых присутствуют пары трения сталь - сталь, на основе жидких полиэтилсилоксанов с молекулярной массой 500-100 г/моль и вязкостью 40-50 мм²/с, содержащее полиальфаолефины со средней степенью олигомеризации 7-8 и молекулярной массой 900-1200 г/моль и диоктилсебацинат при следующем содержании компонентов, мас.%: диоктилсебацинат - 0,75-1,75; полиальфаолефины - 14,25-33,25; полиэтилсилоксаны - 65-85. Техническим результатом является снижение температуры застывания и улучшение смазочных свойств заявленного смазочного масла. 5 табл.

Низкотемпературное смазочное масло для стабильной работы изделий и механизмов, в которых присутствуют пары трения сталь - сталь, на основе жидких полиэтилсилоксанов, отличающееся тем, что оно содержит полиэтилсилоксаны с молекулярной массой 500-1000 г/моль и вязкостью 40-50 мм²/с, полиальфаолефины со средней степенью олигомеризации 7-8 и молекулярной массой 900-1200 г/моль и диоктилсебацинат при следующем содержании компонентов, мас. %:
Диоктилсебацинат - 0,75-1,75
Полиальфаолефины - 14,25-33,25
Полиэтилсилоксаны - 65-85