ЗАЩИТНЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2008 года по МПК C10M141/02 C10M125/14 C10M129/04 C10M129/26 C10M143/06 C10M159/02 C10M113/16 C10N30/12 C10N50/02 

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей в технологических процессах производства автомобилей и станций антикоррозионной обработки.

Основным способом переработки защитных смазочных материалов для нанесения в скрытые и наружные полости кузовов автомобилей является безвоздушное распыление. Требуемые технологические параметры переработки, позволяющие реализовать оптимальные условия распыления, а в дальнейшем образование качественной защитной пленки, определяются в первую очередь тиксотропными свойствами защитного материала, его способностью к снижению вязкости при приложении механических воздействий и быстрому восстановлению исходных реологических характеристик после снятия нагрузки. Вероятность образования наплывов и подтеков свеженанесенного материала уменьшается, чем быстрее восстанавливается первоначальная структура.

Известен защитный антикоррозионный материал, содержащий, мас.%: 50-80 сульфоната щелочно-земельного металла, преимущественно кальция, диспергированного в инертном масле при соотношении 1:4,5-2,5, предпочтительно тунгового; 0,03-1,0 сиккатива карбоксилата меди; 0,1-2,2 сиккатива карбоксилата цинка; 10-90 органического растворителя; 2-12 петралатума; дополнительно может входить до 5,0 полиизобутилена (см. описание изобретения к патенту США №4675215, МПК С10 М 167/00).

Недостатком данного материала является низкая тиксотропная способность, а также недостаточная прочность смазочного покрытия.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 2,5-5,0, стеарат лития - 2,8-4,8, твердые нефтяные углеводороды - 26,8-33,0, соль диизооктилфосфатной кислоты и алифатических аминов фракции С₁₇-С₂₀ - 2,5-5,0, алифатические амины фракции C₁₇-C₂₀ - 0,3-0,6, пластификатор - 3,0-10,0, полиэтиленовый воск - 0,8-3,6, органический растворитель - остальное (см. описание изобретения к патенту РФ №2101331, МПК С10М 161/00).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства. Однако степень восстановления тиксотропной структуры, температура сползания и прочность пленки находятся на низком уровне.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 4-12, твердые нефтяные углеводороды - 22-35, нефтяные масла средней вязкости - 2-6, полиизобутилен - 2,5-3,5, органобентонит - 2-6, оксиэтилированный спирт - 0,4-1,5, пластификатор - 0,5-1,5 органический растворитель - до 100 (см. описание изобретения к патенту РФ №2149891, МПК С10М 167/00).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства и недостаточную прочность смазочного покрытия.

Наиболее близким аналогом изобретения является защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 4-12, твердые нефтяные углеводороды - 22-35, полиизобутилен - 2,5-3,5, органобентонит - 2-6, оксиэтилированный спирт - 0,4-1,5, белофор ОБ жидкий - 0,5-1,0, стеариновую кислоту - 0,5-1,0, органический растворитель - до 100 (см. описание изобретения к патенту РФ №2264438, МПК С10М 141/08, публикация 2005.11.20).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства. Однако при хранении материала с последующей переработкой в процессе производства автомобилей происходит снижение тиксотропных свойств и вследствие этого свеженанесенное покрытие на вертикальных участках образует наплывы и подтеки. В результате снижается качество антикоррозионной обработки. Кроме того, происходит каплепадение нанесенного материала с обработанных кузовов, что недопустимо в технологическом процессе производства автомобилей.

Низкий технический уровень материала, выбранного в качестве прототипа, объясняется следующим. Тиксотропные свойства материала обеспечиваются за счет использования системы, включающей структурообразователь - органопентонит и химический активатор - оксиэтилированный спирт. Однако, оксиэтилированный спирт не способствует полному образованию (раскрытию) гель-структуры, причем во времени (при хранении материала) происходит снижение структурообразующей способности органобентонита, в результате не обеспечиваются требуемые тиксотропные свойства материала, что приводит к наплывам и подтекам, т.е. к ухудшению качества защитной пленки.

Задачей изобретения является создание защитного смазочного материала, обладающего достаточным уровнем защитных свойств и улучшенными тиксотропными свойствами, применительно к технологическим процессам производства автомобилей.

Сущность изобретения заключается в том, что защитный смазочный материал, включающий органический растворитель, сульфонат щелочно-земельных металлов, твердые нефтяные углеводороды, полиизобутилен, органобентонит, оксиэтилированный спирт и стеариновую кислоту, дополнительно содержит воду и низкомолекулярный одноатомный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфонат щелочно-земельных металлов - 5,0-10,0;

Твердые нефтяные углеводороды - 25,0-35,0;

Полиизобутилен - 1,5-3,0;

Органобентонит - 2,0-5,0;

Оксиэтилированный спирт - 0,5-1,5;

Стеариновая кислота - 0,2-0,6;

Вода - 0,1-0,2;

Низкомолекулярный одноатомный спирт - 0,4-0,8;

Органический растворитель - до 100.

Кроме того, соотношение вода:низкомолекулярный одноатомный спирт, преимущественно этиловый, равно 1:4.

Сопоставление с прототипом показало, что заявляемый защитный смазочный материал дополнительно содержит воду и низкомолекулярный одноатомный спирт, а в качестве дополнительного активатора структурообразователя (органобентонита) используется раствор воды и низкомолекулярного одноатомного спирта, преимущественно этилового, взятых в соотношении 1:4.

Отличием от прототипа является также и заявляемое соотношение компонентов.

Указанные отличия позволяют достичь требуемого уровня защитных свойств, значительно улучшить и стабилизировать тиксотропные свойства материала, что дает возможность получить качественную защитную пленку в условиях технологических процессов производства автомобилей и станций антикоррозионной обработки автомобилей.

Улучшение тиксотропных свойств материала достигается за счет использования тиксотропной системы, включающей структурообразователь-органобентонит и химические активаторы - оксиэтилированный спирт, воду и низкомолекулярный одноатомный спирт, последние способствуют более полному раскрытию гель-структуры органобентонита и стабилизации ее во времени.

Способ получения предлагаемого защитного смазочного материала состоит из двух стадий. На первой стадии при температуре 25-30°С готовят дисперсию органобентонита в уайт-спирите. Сначала в реактор закружают уайт-спирит и оксиэтилированный спирт, далее порционно загружают органобентонит и смесь перемешивают в течение 30 минут. Затем в реактор порционно, при работающей мешалке, загружают предварительно приготовленный раствор воды и низкомолекулярного спирта (этилового). Содержимое реактора дополнительно диспергируют 30 минут.

На второй стадии в смеситель поочередно в соответствии с рецептурой загружают твердые нефтяные углеводороды - петролатум, полиизобутилен и сульфонат щелочно-земельного металла. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 130°С и при этой температуре выдерживают 60-180 минут до образования гомогенного расплава. Затем смесь охлаждают до 100°С и при этой температуре порционно подают дисперсию органобентонита. Содержимое реактора при температуре 100°С перемешивают 45 минут до образования гомогенной смеси и перед выгрузкой в тару фильтруют через сетчатый фильтр.

При приготовлении защитного смазочного материала использовали:

- органический растворитель - уайт-спирит (ГОСТ 3134-78),

- оксиэтилированный спирт - неонол АФ-9-10 (ТУ 2483-077-05766801-98),

- органобентонит (ТУ 39-0148052-01-88) или Бентон-34 (производитель фирма «Реокс, ИНК»),

- твердые нефтяные углеводороды - петролатум (ОСТ 38.0111-76),

- полиизобутилен марки П-15 или П-20 (ТУ 38.303-02-99-98),

- сульфонат щелочно-земельного металла - присадка НСК-2 (ТУ 38.401907-92) или присадка «Хайтек 609» (производитель фирма «Басф»),

- стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96),

- вода техническая,

- низкомолекулярный одноатомный спирт - спирт этиловый (ГОСТ 1830), или ГОСТ Р 51999-2002 - спирт этиловый синтетический ректификованный, или ТУ 2421-117-00151727-98 - спирт этиловый синтетический.

По вышеуказанному способу были приготовлены образцы защитных смазочных материалов (таблица 1).

У приготовленных образцов оценивали внешний вид пленки при нанесении по трафарету и в динамических условиях нанесением методом безвоздушного распыления. При нанесении методом безвоздушного распыления использовалась модельная установка, состоящая из емкости с мешалкой, куда загружают исходный материал, насоса высокого давления типа «КИНГ» (фирма «Грако»). Степень сжатия 1/30, давление питания на насосе составляло 3,5 кг/см², диаметр распылительной головки 0,4 мм.

Степень восстановления тиксотропной (S) структуры после приложения сдвигового деформирования через фиксированный промежуток времени определяли по формуле

где n_τ - индекс течения материала после приложения сдвиговой нагрузки и «покоя» материала в течение времени;

n_исх - индекс течения до приложения сдвиговой нагрузки.

Из этого следует, что чем больше значение S, тем быстрее восстанавливается первоначальная структура смазки. Соответственно, уменьшается вероятность образования наплывов и подтеков свеженанесенного покрытия, и тем самым улучшается качество защитной пленки.

Степень восстановления тиксотропных свойств определяли с помощью ротационного вискозиметра Брукфильда типа RVT с крыльчаткой №7 при скорости вращения шпинделя 5 об/мин при 25±1°С. Защитный материал непосредственно в рабочем узле вискозиметра диспергируется в течение 15 минут при скорости сдвига 91,3 с^-1, последующие 30 минут материал находится в покое, после чего вновь определяют его индекс течения. Предварительно определяли индекс течения до приложения сдвиговой нагрузки. Стабильность тиксотропных свойств смазки определяли по вышеуказанному методу через 10, 30 и 60 суток хранения образца смазки.

У приготовленных образцов также определяли содержание активного вещества, температуру каплепадения, температуру сползания пленки и защитные свойства. Результаты представлены в таблице 2. Из данных таблицы 2 следует, что все представленные составы обеспечивают требуемый уровень защитных свойств и обладают тиксотропными свойствами, более стабильными во времени. Защитный состав, изготовленный по рецептуре №3, распылялся затруднительно, объясняется низким содержанием органического растворителя - уайт-спирита.

Таким образом, анализ результатов таблицы 2 показывает, что все предлагаемые составы обеспечивают высокие защитные и стабильные тиксотропные свойства материала, что дает основание сделать вывод о достижении цели изобретения.

Следует особо отметить, что высокие тиксотропные свойства предлагаемого материала обеспечивают создание качественной защитной пленки в динамических условиях при нанесении его распылителем, что дает возможность использовать данный материал в непрерывных технологических процессах производства автомобилей.

Таблица 1Наименование компонентовСодержание компонентов по примерам, мас.%123451Сульфонат щелочно-земельных металлов - алкилбензосульфонат кальция - «Хайтек 609»5,07,510,05,010,02Твердые нефтяные углеводороды - Петролатум25,030,035,025,035,03Стеариновая кислота0,20,40,60,20,64Полиизобутилен марки П-151,52,03,01,53,05Органобентонит - бентон 342,03,55,02,05,06Оксиэтилированный спирт - неонол АФ-9-100,51,01,50,51,57Вода техническая0,10,150,20,10,2 Низкомолекулярный одноатомный спирт этиловый     88.1. ГОСТ 18300,40,60,8   8.2 ГОСТ Р 51999-2002   0,4  8.3. ТУ 2421-117-00151727-98    0,89Органический растворитель - уайт-спирит65,354,8543,965,343,9

Таблица 2Свойства композиций согласно примерамНаименование показателей и методов испытанийПрототипЗначение показателей для композиций по примерам12345Примечание123456781Внешний вид защитной пленки: А. Нанесение по трафаретуПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленка  Б. Нанесение распылениемПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленкаПолутвердая, воскообразная равномерная пленка 2Массовая доля активного вещества, %39,534,745,256.134,756,1 3Температура сползания пленки, °С140150160165150165 4Температура каплепадения активного вещества, °С (по ГОСТ 6793-74)150180190200180200 5Защитные свойства, % коррозионного поражения (по ГОСТ 9.054-75)        А. Нанесение по трафарету        Метод 1. Сталь 10000000  через 1000 часов        Метод 2. Cu000000  через 400 часов        Метод 3. Сталь 101,000000  через 800 часов        Б. Нанесение распылением        Метод 1. Сталь 10        через 1000 часов2,000000  Метод 2. Cu        через 400 часов1,000000  Метод 3. Сталь 10        через 800 часов1,000000 6Степень восстановления тиксотропных свойств, %        6.1. Через 60 мин909595959595  6.2. Через 10 суток709090929295 76.3. Через 30 суток608585908590  6.4. Через 60 суток508085908090 

Использование: для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей. Сущность: материал содержит в мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов 5-10, твердые нефтяные углеводороды 25-35, полиизобутилен 1,5-3,0, органобентонит 2,0-5,0, оксиэтилированный спирт 0,5-1,5, стеариновая кислота 0,2-0,6, вода 0,1-0,2, низкомолекулярный одноатомный спирт 0,4-0,8, органический растворитель - до 100. Соотношение вода: низкомолекулярный одноатомный спирт, преимущественно этиловый, может составлять 1:4. Технический результат - улучшение тиксотропных свойств и повышение защитных свойств материала. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Защитный смазочный материал, содержащий органический растворитель, сульфонат щелочно-земельных металлов, твердые нефтяные углеводороды, полиизобутилен, органобентонит, оксиэтилированный спирт и стеариновую кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воду, низкомолекулярный одноатомный спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сульфонат щелочно-земельных металлов5-10твердые нефтяные углеводороды25-35полиизобутилен1,5-3,0органобентонит2,0-5,0оксиэтилированный спирт0,5-1,5стеариновая кислота0,2-0,6вода0,1-0,2низкомолекулярный одноатомный спирт0,4-0,8органический растворительдо 100