АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА (КОНЦЕНТРАТ) Российский патент 2016 года по МПК C10M125/02 B82B3/00 C10N30/06 

Область применения: в смазочных композициях, в качестве антифрикционной присадки.

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.

В составе смазочных композиций, использующих в качестве модификатора трения дисульфид молибдена (например, патент РФ 2044762), имеется сера, из которой в процессе обработки, при наличии паров воды в атмосфере, образуется серная кислота, что приводит к развитию коррозии.

В настоящее время известно множество вариантов смазочных композиций и антифрикционных присадок, содержащих детонационные наноалмазы (ДНА) или алмазную шихту, выступающих в качестве модификаторов трения. Наиболее близкой по технической сущности и составу является антифрикционная присадка (патент РФ 2054456) на основе алмазосодержащей шихты (включающей 40-60% ультрадисперсного алмаза), винилсукцинимида и нефтяного масла.

Недостатками антифрикционной присадки (патент РФ 2054456) является наличие примесей металлов в составе алмазной шихты, которые обычно в ней содержатся, что приводит к развитию коррозии за счет контактной разности потенциалов. Винилсукцинимид, кроме того, не является доступным компонентом. Кроме того, содержание основного рабочего компонента присадки - ДНА - остается очень маленьким (0,1-0,25 масс. %) и транспортировка до места эксплуатации присадки обозначает расходы на транспортировку значительного количества нефтяного масла (более 99%). Представляется целесообразным изготавливать концентрат, который можно было бы добавлять в масла с целью снижения трения непосредственно на месте применения смазочной композиции.

Целью изобретения является замена алмазосодержащей шихты, содержащей примеси металлов на наноалмазы без примесей, полученные детонационным синтезом, дисперсанта винилсукцинимида более доступным компонентом, а также предельное увеличение содержания ДНА при сохранении седиментационной устойчивости состава.

Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная присадка, содержащая наноалмазы и масло, в данном случае - трансформаторное, дополнительно содержит олеиновую кислоту и авиационный керосин при следующем соотношении компонентов, масс. %:

наноалмазы, полученные детонационным синтезом (ДНА) 0,30-5,0 олеиновая кислота 12-50 керосин авиационный марки Т-1 6,0-25,0 трансформаторное масло остальное

Порошок ДНА имеет следующие физико-химические показатели: размер агрегатов, dcp=4-6 нм; удельная поверхность, Sуд.=293 м²/г; содержание основного вещества, ультрадисперсного алмаза, %, не менее 95,0; содержание несгораемых примесей, %, не более 1,2.

Керосин обладает хорошей смачиваемостью по отношению к металлическим поверхностям, а также отношению к порошку ДНА. Благодаря высокому (около 86%) содержанию атомов углерода в составе керосина, образующих общие электронные пары с атомами ультрадисперсного алмаза, происходит смачивание поверхности ДНА и образование сольватных слоев вокруг частиц ДНА, что препятствует их агломерации в среде трансформаторного масла и олеиновой кислоты. Кроме того, смачивание согласно эффекту Ребиндера обеспечивает легкое разрушение агрегатов наноалмазов при перемешивании. Керосин, уменьшая поверхностное натяжение на границе алмаз (дисперсная фаза) - дисперсная среда, выступает в роли диспергатора.

Для подтверждения эффективности изобретения описаны примеры получения антифрикционной присадки согласно прототипу и согласно формуле изобретения. Были приготовлены шесть рецептур по формуле изобретения следующим образом. Перед смешением всех компонентов в систему вводили ДНА, смоченные авиационным керосином Т-1, после чего добавляли олеиновую кислоту и трансформаторное масло. Полученную смесь тщательно перемешивали на шаровой мельнице в течение 24 ч до получения однородной массы. Подбор оптимального количества керосина и ДНА проводился по результатам опытов, результаты которых приведены в таблице.

Так как целью изобретения является получение концентрата присадки, то за нижний предел содержания ДНА взято их максимальное количество в патенте-прототипе (патент РФ 2054456), согласно которому антифрикционная присадка содержит, мас. %:

алмазосодержащую шихту (графит, включающий 40-60% ультрадисперсного алмаза) 0,2-0,5 (в расчете на ультрадисперсный алмаз),

винилсукцинимид 0,01-0,05,

нефтяное масло - остальное.

Критериями оценки качества служили средний размер частиц, седиментационная устойчивость и коэффициент трения смазочной композиции, измеренный на трибометре TRB-S-DE в режиме ступенчатого нагружения. Средний размер частиц определяли с помощью седиментографа SEDEMA. Присадка стабильна к оседанию в течение 8 месяцев при концентрации ДНА до 5,0 масс. %. При более высокой концентрации ДНА происходит агломерация частиц и выпадение осадка и увеличение коэффициента трения. Эксперименты показали, что максимальная концентрация ДНА в смазочной композиции, при которой сохраняется седиментационная устойчивость состава и не происходит выпадение осадка, составляет 5%.

В таблице 1 указаны составы присадок, приготовленных для испытания, и их показатели.

Добавление ДНА, керосина и олеиновой кислоты в смазочную композицию выше граничных значений приводит к агломерации частиц и увеличению коэффициента трения.

Предложенная антифрикционная присадка отличается доступностью компонентов, уменьшением среднего размера конгломератов ДНА, уменьшением коэффициента трения, более высоким содержанием ДНА. Присадка стабильна к оседанию в течение 8 месяцев. Максимальная концентрация ДНА в присадке составляет 5,0 мас. %. Присадка состоит из доступных компонентов, не содержит металлических и неметаллических примесей в составе ДНА, седиментационно устойчива.

Заявленная антифрикционная присадка не требует значительных дополнительных затрат, изменений технологии и может быть освоена в условиях действующего производства.

Настоящее изобретение относится к концентрату антифрикционной присадки, содержащему порошок наноалмазов, полученный детонационным синтезом, трансформаторное масло, дополнительно содержит керосин авиационный марки Т-1 и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, масс. %: наноалмазы, полученные детонационным синтезом (ДНА) - 0,30-5,0; олеиновая кислота - 12-50; керосин авиационный марки Т-1 - 6,0-25,0; трансформаторное масло - остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является замена алмазосодержащей шихты, содержащей примеси металлов на наноалмазы без примесей, полученные детонационным синтезом, дисперсанта винилсукцинимида более доступным компонентом, а также предельное увеличение содержания ДНА - при сохранении седиментационной устойчивости состава. 1 табл.

Концентрат антифрикционной присадки, содержащий порошок наноалмазов, полученный детонационным синтезом, трансформаторное масло, дополнительно содержит керосин авиационный марки Т-1 и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, масс. %:
наноалмазы, полученные детонационным синтезом (ДНА) 0,30-5,0 олеиновая кислота 12-50 керосин авиационный марки Т-1 6,0-25,0 трансформаторное масло остальное