АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА Советский патент 1995 года по МПК C10M169/06 C10M169/06 C10M117/02 C10M129/08 C10M137/10 C10N30/06 

Данное изобретение относится к антиобледенительным пластичным смазкам и может найти применение для защиты различных предметов от отложений атмосферного льда, особенно для защиты электрооборудования железнодорожного подвижного состава, такого как токоприемники, разъединители контактной сети, провода контактной подвески.

Явление отложения атмосферных осадков исключительно сложно по своей структуре. Все существующие в природе типы отложений льда делят на три категории, обледенение предметов более холодных, чем окружающая атмосфера, обледенение при морозе предметов, имеющих температуру, равную температуре окружающей атмосферы, и обледенение предметов от намерзания атмосферной воды. Наблюдения за электрооборудованием железнодорожного транспорта показали, что для него наиболее характерны следующие виды отложений.

1. Кристаллическая изморозь - покров кристаллов льда, чаще всего листовидной формы, нарастающих преимущественно в туманную морозную погоду при затишье или слабом ветре при температуре ниже -15^оС. Объемная плотность кристаллической изморози весьма мала и лежит в пределах 0,01 - 0,1 г/см³.

2. Зернистая изморозь - покров снеговидного рыхлого льда, нарастающего только в туманную ветренную погоду. Толщина отложений зернистой изморози может превышать 1 м. Вес отложений зернистой изморози на 1 м провода может достигать 50 кг. Плотность зернистой изморози 0,2 - 0,4 г/см³.

3. Наморозь - аналог зернистой изморози, возникающей при температуре выше 0^оС.

4. Гололед - слой плотного льда (матового или прозрачного), нарастающего на любых предметах при морозе до -16^оС. Плотность матового гололеда 0,5 -0,6 г/см³, прозрачного 0,7 - 0,9 г/см³, толщина - несколько сантиметров.

5. Налепь (влажная) - покров снега, возникающий при незначительной положительной температуре воздуха. Плотность налепи колеблется в пределах 0,2 - 0,8 г/см³.

Очень часто реальные отложения атмосферного льда представляют собой различные комбинации выше перечисленных видов. Положение осложняется следующими факторами: различные виды отложений и их комбинации находятся в зависимости от скорости ветра. Так, возрастание скорости ветра от 1 до 15 м/c увеличивает скорость отложения льда в 225 раз. Кроме того, на электрооборудовании железных дорог отложение атмосферного гололеда проходит в электромагнитном поле проводов и токоприемников при напряжении до 25 кВ. Эти факторы показывают, что электрооборудование железных дорог работает в исключительно сложных условиях гололедообразования.

Отложения атмосферного льда на токоприемниках электроподвижного состава влекут за собой ухудшение контакта токоприемника и провода и, как следствие, образование электрической дуги и пережог проводов, а также выход из строя разъединителей контактной сети.

Наиболее перспективный путь борьбы с отложениями атмосферного льда заключается в разработке составов, препятствующих данным отложениям.

Известны антиобледенительные составы на основе гликолей. Такие составы обладают высокой активностью, и надежно защищают поверхности от отложений льда. Однако на наклонных, вертикальных поверхностях и под воздействием ветра жидкий состав сохраняется на поверхностях всего лишь несколько часов, т.е. долговечность такого покрытия неудовлетворительна. Были также испытаны различные пластичные смазки на минеральной и кремнийорганической основе, загущенные мылами высших жирных кислот, петролатумом и др.

Данные составы обладали удовлетворительной долговечностью (до 40 и более суток), однако они не обладали антиобледенительной активностью.

Наиболее близкой по составу к предлагаемой является антиобледенительная пластичная смазка, содержащая минеральное или синтетическое масло, мыльный загуститель - комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, глицерин и пропиленгликоль-1,2. Общее количество глицерина и гликоля составляет соответственно 5-15 и 20-50 мас. %. Предпочтительной основой этой смазки является полиэтиленоксановая жидкость. Данная смазка удачно сочетает свойства антиобледенительных жидкостей и пластичных смазок и позволяет довольно эффективно защищать токоприемники и пневматические цилиндры токоприемников электроподвижного состава от гололедообразования.

Однако и эта смазка обладает недостатками.

Один из существенных недостатков данной смазки состоит в том, что она уплотняется при хранении, что затрудняет нанесение ее на рабочую поверхность. Кроме того, в процессе длительной эксплуатации смазка впитывает в себя значительное количество воды и одновременно теряет глицерин-гликолевые составляющие, при этом смазка превращается в очень плотное покрытие, которое уже не препятствует отложениям гололеда и весьма трудно удаляется с поверхности. Например, будучи нанесенной на токоприемник, данная смазка эффективно препятствует отложениям льда на токоприемнике в течение 7-15 дней. Находясь во время испытаний на поверхности токоприемника под воздействием атмосферной воды, смазка "сработалась" - потеряла свои активные компоненты, сильно уплотнилась и превратилась в трудноудаляемое покрытие, которое уже не только не препятствует отложениям атмосферного льда, а даже способствует им.

Другой недостаток этой смазки заключается в том, что ее приготовление связано с определенными трудностями: с высокой температурой нагрева (до 260^оС) и с усложненной выгрузкой мыльно-масляной системы из реактора, так как особенностью комплексных кальциевых смазок является то, что мыло не дает расплава в масляной основе.

Целью данного изобретения является повышение влагостойкости смазки и предотвращение уплотнения при ее хранении, а также упрощение процесса ее приготовления.

Для достижения поставленной цели антиобледенительная пластичная смазка, содержащая нефтяное или синтетическое масло, мыльный загуститель, глицерин, пропиленгликоль-1,2, дополнительно содержит диалкилдитиофосфат цинка, а в качестве мыльного загустителя стеарат лития. Состав смазки, мас. %: Стеарат лития 6-18 Диалкилдитиофосфат цинка 1-2 Глицерин 5-10 Пропиленгликоль-1,2 15-25 Нефтяное или синтети- ческое масло - остальное.

Признаками, отличающими данную смазку в соответствии с изобретением от прототипа, являются использование в качестве мыльного загустителя стеарата лития, дополнительное содержание диалкилдитиофосфата цинка и количественное соотношение ингредиентов.

Введение глицерина и гликолей в смазки, загущенные литиевым мылом, является затруднительным, так как низшие гликоли и глицерин, вводимые в состав смазки, загущенной литиевыми мылами, выделяются из смазки практически сразу после прекращения перемешивания. Предварительное же введение на стадии гомогенизации присадки, характеризующейся полярностью меньшей, чем полярность пропиленгликоля, но большей, чем полярность масла стабилизирует систему и получающиеся смазки коллоидно стабильны.

Приготовление данной смазки представляет собой известный процесс, заключающийся в добавлении к маслу стеариновой кислоты, литиевой щелочи, проведении омыления, выпаривания воды, нагревания полученной смеси до температуры плавления мыла (для технического стеарата лития эта температура составляет 200 ± 5^оС), выдерживании системы при этой температуре, охлаждении полученного расплава и гомогенизации. На стадии гомогенизации при температуре не выше 50^оС в смазку вводятся указанная присадка, затем глицерин и лишь затем пропиленгликоль-1,2. Вводимая присадка имеет полярность (дипольный момент) выше полярности масла, но ниже полярности пропиленгликоля-1,2. Так, если дипольный момент углеводородов равен 0, дипольный момент глицерина в неполярном растворителе равен 2,67, дипольный момент пропиленгликоля-1,2 равен 2,25 (при температуре 15-30^оС), то дипольный момент добавляемой присадки должен быть примерно равным 0,93 - 1,7.

Наиболее предпочтительной является диалкилдитиофосфат цинка (ДФ-11) (дипольный момент в бензоле равен 1,37).

По технологии, описанной выше, готовят ряд образцов, рецептура которых приведена в таблице.

Были испытаны адгезионно-когезионные свойства заявленной смазки в сравнении с аналогичными свойствами смазки прототипа, которая содержит, мас. % : комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусных кислот - 12, глицерин - 5, пропиленгликоль-1,2 - 30, кремнийорганическая жидкость (132 - 24) - 53.

Для обеспечения высокой активности и долговечности смазки необходимо, чтобы она обладала низкой адгезией на границе со льдом, что обеспечивает эффективное удаление его высокой адгезией на границе с металлической поверхностью, что определяет длительность удержания смазки на рабочих поверхностях и защиту их от гололеда. Определить в чистом виде адгезию смазки на границе со льдом и с металлом практически невозможно, при этом замеряются адгезионно-когезионные свойства. Поэтому точнее говорить об адгезионно-когезионных свойствах смазки на границе смазка - лед и смазка - металл.

Определение адгезионно-когезионных свойств смазки производилось путем замера с помощью динамометра усилий смещения металлических пластин со смазочным покрытием и без него из толщи льда с вмороженными в него пластинами при температурах от 0 до минус 10^оС, т.е. наиболее характерных для отложения гололеда. Усилие смещения пластин представлены в табл. 3.

Образец 3 смазки в соответствии с изобретением был подвергнут широким эксплуатационным испытаниям. В результате испытаний смазки было установлено, что долговечность данной смазки составляет 40 - 75 суток (в зависимости от режима эксплуатации, климатических условий). В то же время активность смазок меняется следующим образом. Первые 10 суток смазка обеспечивает 100% активность в условиях интенсивного гололедообразования. При дальнейших испытаниях активность смазки плавно уменьшается. Даже после 40 суток испытаний смазка сохраняет 50% активности: отложений гололеда на смазке в два раза меньше, чем на несмазанной поверхности, кроме того, гололед не имел сплошной поверхности, был рыхлым и легко удалялся с рамы токоприемника при механическом воздействии. После 75 суток эксплуатации смазка потеряла свою активность, но легко удалялась с поверхности. В то же время параллельные испытания смазки в соответствии с прототипом показали следующее: период 100% активности заявленной и известных смазок примерно одинаков. В дальнейшем же известная смазка быстро теряет свою активность. После 40 суток эксплуатации известной смазки активность ее незначительна и на смазанной поверхности появляются отложения гололеда, а удаление его возможно лишь при длительном механическом воздействии, в то время как заявленная смазка сохраняет 50% -ную активность. Это свидетельствует о значительном преимуществе заявленной смазки перед известной, что особенно важно при ее массовом внедрении, поскольку в условиях реальной эксплуатации добиться своевременной замены смазки на токоприемниках не представляется возможным. Это может привести к аварийным ситуациям.

АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА, содержащая нефтяное или синтетическое масло, мыльный загуститель, глицерин и пропиленгликоль-1,2, отличающаяся тем, что, с целью повышения влагостойкости смазки и предотвращения уплотнения ее при хранении, смазка дополнительно содержит диалкилдитиофосфат цинка, а в качестве мыльного загустителя стеарат лития, при следующем содержании компонентов, мас.%:
Стеарат лития - 6-18
Глицерин - 5-10
Пропиленгликоль-1,2 - 15-25
Диалкилдитиофосфат цинка - 1-2
Нефтяное или синтетическое масло - Остальное