УЛУЧШЕННАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ КАЧЕНИЯ В СМАЗОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2018 года по МПК C10M129/26 C10M129/54 C10M169/04 C10M159/18 C10N30/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, имеющей улучшенную стабильность качения.

Предпосылки создания изобретения

В процессе применения пластичные смазки подвергаются механическому сдвигу, что может привести к изменениям размера и дисперсности частиц загустителя и в конечном итоге к разрушению смазки. Стабильность качения является мерой стабильности пластичной смазки, подвергаемой механическому сдвигу. В испытании на стабильность качения по ASTM D 1831 пластичную смазку помещают в цилиндр, содержащий стальной ролик, и цилиндр приводят во вращение. Пенетрация пластичной смазки измеряется до и после проведения испытания, и разница между числами пенетрации указывает на стабильность качения.

Авторы настоящего изобретения задались целью предложить смазочные композиции, показывающие улучшенную стабильность качения.

Сущность изобретения

Авторам настоящего изобретения неожиданно удалось обнаружить, что добавление салицилата кальция к смазочным композициям может улучшить стабильность качения. Таким образом, настоящее изобретение предлагает применение салицилата кальция для улучшения стабильности качения в смазочной композиции, содержащей базовое масло и литиевую и/или кальциевую соль жирной кислоты.

В следующем аспекте настоящее изобретение предлагает смазочную композицию, содержащую базовое масло, литиевую и/или кальциевую соль жирной кислоты и от 0,3 до 0,6 мас.% салицилата кальция, при этом количество в мас.% указано в пересчете на массу смазочной композиции.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение предлагает применение салицилата кальция для улучшения стабильности качения в смазочной композиции. Метод измерения стабильности качения регламентирован стандартом ASTM D 1831. Продолжительность вращения цилиндра может варьироваться, но предпочтительно она составляет от 1 до 200 часов, более предпочтительно - от 10 до 50 часов, наиболее предпочтительно 18 часов. Температура в процессе вращения цилиндра может варьироваться, например, от комнатной температуры до 100°С, но предпочтительно она составляет 65°С. Перед измерением стабильности качения пластичную смазку смешивают соответствующим образом с водой, например, 10 мас.% воды в пересчете на массу смазочной композиции. Стабильность качения определяется разницей в пенетрации до и после испытания смазки на стабильность качения. Пенетрация измеряется соответствующим образом методом, регламентированным стандартом ASTM D 1403, и обычно выражается в 0,1 мм. Небольшая разница в пенетрации (в частности, менее 100 0,1 мм) является показателем хорошей стабильности качения, в то время как значительная разница в пенетрации (в частности, более 100 0,1 мм) является показателем низкой стабильности качения.

В настоящем изобретении салицилат кальция вводят в смазочную композицию для улучшения стабильности качения. Это означает, что стабильность качения смазочной композиции по изобретению лучше, чем стабильность качения любой другой идентичной смазочной композиции, которая не содержит салицилата кальция (т.е. разница в пенетрации меньше в случае смазочной композиции по изобретению, чем любой другой идентичной смазочной композиции, которая не содержит салицилата кальция).

Количество салицилата кальция, которое вводят соответствующим образом в смазочную композицию с целью улучшения стабильности качения, составляет соответственно от 0,3 до 0,6 мас.% в пересчете на массу смазочной композиции. Авторами изобретения установлено, что применение менее 0,3 мас.% салицилата кальция не дает желательного улучшения стабильности качения, а применение свыше 0,6 мас.% не обеспечивает дальнейшего улучшения.

Салицилат кальция соответственно является высокощелочным салицилатом кальция.

Базовое масло в смазочной композиции представляет собой масло, которое обычно используется в качестве базового масла смазочной композиции, и никаких особых ограничений для него не предусматривается. Базовое масло соответственно выбирают из минеральных масел, синтетических масел, животных и растительных масел и их смесей.

В частности, возможно использование, по отдельности или в виде смесей, базовых масел, которые относятся к группе I, группе II, группе III, группе IV и т.д. категорий базовых масел согласно классификации Американского института нефти (API).

Базовые масла группы I включают, например, парафиновые минеральные масла, полученные соответствующей комбинацией способов очистки, таких как очистка растворителем, гидроочистка и депарафинизация, применительно к фракциям смазочного масла, полученным атмосферной перегонкой сырой нефти.

Базовые масла группы II включают, например, парафиновые минеральные масла, полученные подходящей комбинацией способов очистки, таких как гидроочистка и депарафинизация, применительно к фракциям смазочного масла, полученным атмосферной перегонкой сырой нефти.

Базовые масла группы III и группы II+ включают парафиновые минеральные масла, приготовленные высокой степенью гидроочистки применительно к фракциям смазочного масла, полученным атмосферной перегонкой сырой нефти; базовые масла, очищенные способом Isodewax, в котором осуществляется депарафинизация и замена парафина, полученного в результате депарафинизации, изопарафинами; и базовые масла, очищенные Mobil-способом изомеризации парафинов.

Примеры синтетических масел включают полиолефины, полиоксиалкиленгликоли,

такие как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль; сложные эфиры, такие как ди-2-этилгексилсебацинат или ди-2-этилгексиладипат; полиоловые сложные эфиры, такие как триметилолпропановые или пентаэритритовые сложные эфиры; перфторалкиловые эфиры, силиконовые масла и полифениловые эфиры.

Полиолефины включают полимеры различных олефинов или их гидридов. Может использоваться любой олефин, и в качестве примеров можно упомянуть этилен, пропилен, бутен и α-олефины с пятью или более атомами углерода. В производстве полиолефинов олефины могут использоваться по отдельности либо два или более олефинов могут использоваться в комбинации. Особенно пригодными являются полиолефины, называемые поли-α-олефинами (РАО). Последние являются базовыми маслами группы IV.

Базовые масла GTL (газ в жидкость), синтезированные по методу Фишера-Тропша путем конверсии природного газа в жидкое топливо, имеют очень низкое содержание серы и ароматических веществ по сравнению с минеральными базовыми маслами, очищенными из сырой нефти, и очень высокое соотношение парафиновых компонентов и обладающие в сиу этого отличной окислительной стабильностью.

В качестве типичных примеров животных и растительных масел можно упомянуть касторовое масло и рапсовое масло.

Различные базовые масла могут использоваться по отдельности или в виде смесей.

Загуститель в смазочной композиции представляет собой литиевую и/или кальциевую соль жирной кислоты. Жирная кислота является жирной кислотой С₁₃-С₂₁. Соответственно загуститель является литиевой солью жирной кислоты и предпочтительно загуститель является литий-12-гидроксистеаратом. Смазочная композиция содержит от 2 до 20 мас.% литиевой и/или кальциевой соли жирной кислоты в пересчете на массу смазочной композиции.

Смазочная композиция настоящего изобретения может также включать антиокислители, ингибиторы ржавления, агенты, улучшающие смазочные свойства, противозадирные присадки, противоизносные агенты, твердые смазки, дезактиваторы металлов, полимеры и другие добавки.

Антиокислители включают, например, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-паракрезол, Р,Р'-диоктилдифениламин, N-фенил-α-нафтиламин и фенотиазины.

Ингибиторы ржавления включают оксиды парафинов, металлические соли карбоновых кислот, металлические соли сульфоновых кислот, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры сульфоновых кислот, сложные эфиры янтарной кислоты, сорбитановые сложные эфиры и различные аминные соли.

Агенты, улучшающие смазочные свойства, противозадирные присадки и противоизносные агенты включают, например, сульфированные диалкилдитиофосфаты цинка, сульфированные диарилдитиофосфаты цинка, сульфированные диалкилдитиокарбаматы цинка, сульфированные диарилдитиокарбаматы цинка, сульфированные диалкилдитиофосфаты молибдена, сульфированные

диарилдитиофосфаты молибдена, сульфированные диалкилдитиокарбаматы молибдена, сульфированные диарилдитиокарбаматы молибдена, органические комплексы молибдена, сульфированные олефины, трифенилфосфаты, трифенилфосфоротионаты, трикрезилфосфаты, другие фосфатные сложные эфиры и сульфированные жиры и масла.

Твердые смазки включают, например, дисульфид молибдена, графит, нитрид бора, цианурат меламина, PTFE (политетрафторэтилен), дисульфид вольфрама, слюду, фторид графита и т.п.

Дезактиваторы металлов включают, например, N,N'-дисалицилиден-1,2-диаминопропан, бензотриазол, бензимидазол, бензотиазол и тиадиазол.

Смазочные композиции могут изготовляться стандартными способами производства пластичных смазок. Предпочтительно салицилат кальция является первой добавкой, вносимой в реагируемую комбинацию загустителя и базового масла.

Смазочные композиции изобретения могут использоваться в качестве промышленных смазок общего назначения, включая использование в подшипниках для тяжелых условий эксплуатации. Они могут также использоваться в подшипниках скольжения и качения, работающих в жестких условиях, в том числе при ударной нагрузке во влажных средах. Кроме того, они могут использоваться в автомобилестроении, например, в подшипниках (конических и роликовых) ступиц колес, точках шасси, универсальном рулевом управлении, подвеске и трансмиссионных соединениях, водяном насосе и подшипниках генератора и в соединительных скобах и сцеплениях.

Примеры

Далее изобретение объясняется более подробно в нижеприведенных примерах и сравнительных примерах, но изобретение ни в коей мере не ограничивается этими примерами.

Пластичные смазки приготовлялись комбинированием 12-гидроксистеарата с базовым маслом в котле и нагреванием до 90°С (скорость нагрева 3°С/мин) в условиях перемешивания при 150 об./мин. Готовили смесь из базового масла, воды и гидроксида лития, которую нагревали при перемешивании до 60°С. Смесь гидроксида лития добавляли в котел при 90°С, после чего котел закрывали крышкой. Затем котел нагревали до 200°С (скорость нагрева 3°С/мин), и смесь перемешивали при 200 об./мин. По достижении температуры 200°С котел вентилировали, и скорость перемешивания снижали до 100 об./мин. После вентилирования котел нагревали до 215°С (скорость нагрева 4°С/мин), и смесь перемешивали при 150 об./мин. Затем смесь охлаждали до 160°С (скорость охлаждения 3°С/мин) в условиях перемешивания при 200 об./мин. При 160°С с помощью насоса дополнительно добавляли предварительно нагретое базовое масло, а затем содержимое котла перемешивали при 150 об./мин в течение 15 минут. Далее котел охлаждали до 100°С (скорость охлаждения 5°С/мин) в условиях перемешивания при 100 об./мин. После охлаждения добавляли салицилат кальция, а спустя 10 минут перемешивания вносили пакет присадок. Затем дополнительно добавляли базовое масло с последующим перемешиванием при 150 об./мин. Продукт перемешивали и деаэрировали в течение 20 минут, фильтровали, гомогенизировали и деаэрировали.

Рецептуры смазочных композиций показаны в таблице 1.

Пример 4 является повторением примера 3, сравнительный пример 4 - повторением сравнительного примера 3. Пакет присадок это стандартный пакет присадок к пластичным смазкам: он одинаков во всех примерах и сравнительных примерах. Базовым маслом служило парафиновое базовое масло вязкостью 220 сСт.

Испытания на стабильность качения проводили в соответствии с ASTM D 1831. В первой серии испытаний цилиндр вращался в течение 18 часов при 65°С. Во второй серии испытаний цилиндр вращался в течение 100 часов при 65°С.

После проведения испытаний смазки на стабильность качения получали изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и проводили их оценку, чтобы определить, остался ли загуститель целостным (видны волокнообразные структуры) или разрушился (волокнообразные структуры вообще не видны).

Результаты испытаний на стабильность качения суммированы в таблице 2.

Примеры изобретения (все, содержащие салицилат кальция) показали существенно улучшенную стабильность качения по сравнению со сравнительными примерами (не содержащими салицилата кальция).

В настоящем изобретении описано применение салицилата кальция в смазочной композиции, содержащей базовое масло и литиевую и/или кальциевую соль жирной кислоты и показывающей улучшенную стабильность качения, причем стабильность качения измеряют согласно ASTM D 1831. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Применение салицилата кальция для улучшения стабильности качения в смазочной композиции, содержащей базовое масло и литиевую и/или кальциевую соль жирной кислоты, причем стабильность качения измеряют согласно ASTM D 1831.

2. Применение по п. 1, в котором смазочная композиция содержит от 0,3 до 0,6 мас.% салицилата кальция.

3. Применение по п. 1, в котором литиевая и/или кальциевая соль жирной кислоты является литиевой солью жирных кислот С₁₃-С₂₁.

4. Применение по п. 1 или 3, в котором литиевая соль жирной кислоты является литий-12-гидроксистеаратом.

5. Применение по п. 1, в котором смазочная композиция содержит от 2 до 20 мас.% литиевой и/или кальциевой соли жирной кислоты.