Состав для изготовления смазки
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам для изготовления проникающих смазок с размораживающим эффектом, которые могут быть использованы для металлических трущихся поверхностей, например замковых механизмов, стеклоочистителей транспортных средств и подобных узлов трения, эксплуатируемых при низких температурах. Сущность: состав содержит в мас.%: сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты 5-30, растворимый в полярных органических растворителях ингибитор коррозии 0,01-0,1, водорастворимый ингибитор коррозии 0,01-0,1, растворитель - остальное. Предпочтительно, в качестве полярного растворителя содержится метанол, или этанол, или изопропанол, или бутилцеллозольв. В качестве неполярного растворителя с числом атомов углерода C5-C15 содержится керосин. Технический результат - эффективная смазывающая способность, повышенная проникающая способность при размораживании, пролонгированное действие размораживающего эффекта, высокий защитный эффект. 9 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к составам для изготовления проникающих смазок с размораживающим эффектом, которые могут быть использованы для металлических трущихся поверхностей, например замковых механизмов, стеклоочистителей транспортных средств и подобных узлов трения, эксплуатируемых при низких температурах.
В науке и технике известны различные составы, которые могут быть использованы для смазки механизмов, работающих при пониженных температурах. Так, например известен состав, содержащий, мас.%: одноатомный алифатический спирт или их смесь 70-85; альдегид 3-6; эфир 3-6; калиевая соль органической кислоты С2-С6 или их смесь 0,1-0,3; невысыхающее растительное масло 1-10; вода - остальное, дополнительно содержит краситель-эозин 0,0006 мас.%, в качестве эфира он содержит алкилацетат и в качестве невысыхающего растительного масла - касторовое, кориандровое и персиковое масло. [Патент RU №2052484 МПК6 С09К 3/18, 1996].
Известный состав предназначен для обработки дверных замков или механизмов стеклоотмывателей транспортных средств, эксплуатируемых в условиях низких температур, и обеспечивает хорошие размораживающие и коррозионно-защитные свойства. Однако известный состав не обеспечивает комплексного действия, т.к. не обладает необходимой смазочной способностью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является смазывающий состав с проникающей способностью при размораживании и пролонгированным действием размораживающего эффекта, содержащий жидкие сополимеры - 0.5-3.5 мас.%; ингибитор коррозии - 0.01-0.1 мас.%; политетрафторэтилен - 0.5-3.5 мас.%; неионогенное ПАВ - 0.001-0.015 мас.%; гидроокись щелочного металла - 0.006-0.04 мас.%; спирт или смесь спиртов - остальное. [Патент RU №2326149, МПК С09К 3/18, 2008 г.].
В известном составе в качестве смазочного компонента используют жидкие сополимеры (С14-С16)альфа-олефинов и альфа, бета ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных коротко- или среднецепными спиртами и имеющих молекулярную массу от 600 до 7000 и порошок политетрафторэтилена, имеющий дисперсность частиц 1·104-5·104 Å; в качестве растворимого в полярных растворителях ингибитора коррозии используют соединения формулы (I) или формулы (II):
где R-H; R-C2H3(COOH)2; R-C3 H5(COOH)2
где R1-COH; R2-Na; H,
Состав содержит также неионогенное ПАВ, гидроокись щелочного металла и спирт или смесь спиртов.
Существенными недостатками известного состава являются:
Недостаточная смазывающая способность жидкого смазочного компонента обусловила необходимость введения в известный состав твердых частиц политетрафторэтилена с размером частиц 1-5 мкм. Однако эта добавка из-за явления седиментации снижает проникающую способность известного состава и требует его энергичного взбалтывания перед употреблением, так как частицы политетрафторэтилена имеют тенденцию к агломерации. Кроме того, к недостаткам следует отнести низкую долговечность состава из-за явления седиментации, низкую адгезионную прочность на твердых поверхностях, недостаточно низкую температуру застывания жидкого смазочного компонента известного состава: KL-135 Akzo Nobel (US) под торговой маркой Ketjenlube 135 - минус 32°С.
Задача предлагаемого изобретения - создание состава проникающей смазки с улучшенной смазывающей способностью при одновременном достижении пролонгированного размораживающего эффекта.
Для решения поставленной технической задачи предложен состав, содержащий сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, растворимый в полярных растворителях ингибитор коррозии, водорастворимый ингибитор коррозии и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Сложный эфир на основе смеси изомеров | |
| бис(2-этилгексилового эфира) | |
| перфторциклогександикарбоновой кислоты | 5,0-30,0 |
| Растворимый в полярных органических | |
| растворителях ингибитор коррозии | 0,01-0,1 |
| Водорастворимый ингибитор коррозии | 0,01-0,1 |
| Растворитель | остальное |
Для изготовления предлагаемого состава используют готовый к применению промышленно выпускаемый по ТУ 2389-067-00209409-2008 сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, который имеет следующую формулу:
Указанный продукт относится к классу фторсодержащих сложных полиэфиров, имеет плотность при 20°С - 1,200 г/см3, кинематическую вязкость при температуре 20°С (мм2/с) - 17-20, температура застывания изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты - минус 50-55°С.
Добавление в состав композиции фторированного полиэфира - изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты - повышает смачиваемость поверхностей трения за счет уменьшения поверхностного натяжения смазочной композиции.
В качестве растворимых в полярных растворителях ингибиторов коррозии используют предпочтительно 2-меркаптобензотиазол C7H5NS2 или бензотриазол.
В качестве растворимого в воде ингибитора коррозии используют любые известные для этих целей соединения, например триэтаноламин (ТЭА) по ТУ 6-09-14-553-78.
В качестве растворителя могут быть использованы полярный низкомолекулярный спирт, выбранный из группы метанол, этанол, изопропанол, бутилцеллозольв и другие аналогичные соединения, и/или неполярный растворитель, выбранный из класса углеводородов, предпочтительно с числом атомов углерода С5-С15, например керосин и иные аналогичные соединения.
В случае уменьшения заявленного содержания смазочного компонента в предлагаемом составе в виде изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты и ингибиторов коррозии снижается эксплуатационная надежность состава по эффективности защиты металлических поверхностей от повторного замораживания, особенно при использовании на трущихся металлических поверхностях, а также ухудшаются коррозионно-защитные свойства состава.
В случае увеличения заявленного содержания компонентов в предлагаемом составе повышается затратная часть по его приготовлению.
Эффективность пролонгирующего размораживания при использовании заявляемого состава может объясняться повышением времени защиты от повторного замораживания обработанных поверхностей за счет:
- эффективной смазывающей способности используемого в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты к металлам и их оксидам;
- снижения усилий трения трущихся поверхностей при размораживании вследствие наличия в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, что повышает адгезионную устойчивость образующейся масляной пленки на размораживаемых поверхностях;
- улучшения проникающей способности состава при размораживании к обрабатываемым поверхностям вследствие наличия в составе изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты, относящегося к неионогенным ПАВ.
Наличие в заявляемом составе ингибитора коррозии в виде 2-меркаптобензотиазола или бензотриазола повышает эффективность коррозионно-защитных свойств состава при их низкой затратной части, а наличие в составе триэтаноламина интенсифицирует процесс размораживания и улучшает свойства спиртового раствора состава с повышением антикоррозионного эффекта.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению.
Приведенный анализ известного уровня техники свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна».
Заявленная совокупность признаков технического решения реализует вышеописанный комплексный результат, включающий одновременное достижение смазывающего эффекта, пролонгированного размораживающего эффекта на металлические поверхности и коррозионно-защитных свойств. Несмотря на то, что ранее было известно, что противоизносные и антифрикционные свойства фторированных эфиров лучше, чем у нефторированных (Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. М.: Химия, 1988), достигаемый заявленным техническим решением комплексный результат очевидным образом не следует из свойств указанных нами фторсодержащих сложных эфиров, известных из уровня техники. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено из известных компонентов и промышленно реализовано в качестве готового к применению продукта по указанному назначению. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».
Приготовление заявляемого состава ведут путем смешения компонентов в тарированном металлическом реакторе, оборудованном низкоскоростной мешалкой и водяным обогревом. Процесс смешения компонентов производят при температуре 20-30°С в течение 20-40 мин. Компоненты состава вводят в заявляемых количествах, мас.%:
| Сложный эфир на основе смеси изомеров | |
| бис(2-этилгексилового эфира) | |
| перфторциклогександикарбоновой кислоты | 5,0-30,0 |
| Растворимый в полярных органических | |
| растворителях ингибитор коррозии | 0,01-0,1 |
| Водорастворимый ингибитор коррозии 0,01-0,1 | |
| Растворитель | остальное |
Примеры конкретного выполнения.
Примеры №1÷№5 (по изобретению)
В тарированном металлическом реакторе готовят смесь изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты) 2-меркаптобензотиазол или бензотриазол, триэтаноламин; в качестве растворителя - керосин и изопропанол или изопропанол или керосин. Составы по изобретению №1÷№5 представлены в таблице №1. Составы по изобретению малотоксичны - относится к IV классу токсичности по ГОСТ 12.1.007-76.
Пример №6 (по прототипу)
Жидкие сополимеры (KL-135) - 2,0 мас.%; 2-меркаптобензотиазол (C7H5NS2) - 0,05 мас.%, политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·104Å - 2,0 мас.%; фторлифатический эфир - 0,001 мас.%, натр едкий - 0,01 мас.%; изопропанол - остальное.
При проведении сравнительных испытаний заявляемого состава и состава по прототипу проводилась оценка их эксплуатационной надежности с учетом эффективности размораживания металлических поверхностей и защиты их от повторного замораживания. Оценку составов проводили по следующей методике.
Металлические пластины с высверленными отверстиями закрепляли в штативах. К пластинам в зоне отверстий примораживали металлические цилиндры (груз заданной массы) и с диаметром, превышающим диаметр их отверстий. Процесс примораживания производили в криокамере при температуре минус 15-20°С в течение 30-40 мин с использованием воды для смачивания пластин и цилиндров. Затем в отверстия пластин (без выемки штативов из криокамеры) заливали составы для размораживания по примерам 1-6. По времени удержания грузов на пластинах оценивалась эффективность составов по размораживающей способности. Затем к металлическим пластинам повторно примораживали грузы и оценивали защитную эффективность составов при размораживании металлических поверхностей.
Испытания составов по примерам №1÷№6 показали следующие результаты.
Время отрыва примороженного груза с металлической платины: примеры №1÷№5 (по изобретению) - 15 сек; пример №6 (по прототипу) - 15 сек.
Время повторного примораживания груза к металлической пластине: примеры №1÷№5 (по изобретению) - 1 час; пример №6 (по прототипу) - 1 час.
Смазывающую способность заявляемого состава и состава по прототипу оценивали следующим способом.
Составы, приготовленные по примерам №1÷№6, подвергали испытаниям на машине трения СМТ-1 по схеме Кольцо-Кольцо с кольцами ШХ-15: каленые HRc 52 с плоскими трущимися поверхностями, обработанными по 8 классу чистоты (Ra=0,38). Наружный диаметр трибосопряжения Dнap=0,076 м. Внутренний диаметр трибосопряжения Dвн=0,070 м. Число оборотов вала - 500, 1000 и 1500 об/мин. Кольца поджимались к друг другу пружиной усилием 300 H и замерялся момент трения на всех скоростях, на основании которого рассчитывался коэффициент трения по известным формулам. Данные приведены в таблице №2.
Как видно из приведенных в табл.2 данных, заявляемый состав превосходит известный состав по коэффициенту трения примерно в 1,5-2,0 раза, что, в свою очередь, приводит к улучшению противозадирных и противоизносных свойств узлов трения.
Таким образом, приведенные испытания свидетельствуют, что заявляемый состав имеет повышенную проникающую способность при размораживании к обрабатываемым поверхностям, более эффективен в отношении смазывающей способности за счет улучшения показателей коэффициента трения, а также повышает защитный эффект при размораживании поверхностей.
| ТАБЛИЦА 1 | ||||||
| Составы смазок с размораживающим эффектом | ||||||
| Наименование компонента | Примеры по изобретению, мас.% | Пример по прототипу, мас.% | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Смесь изомеров бис-(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты | 5,0 | 10,0 | 17,0 | 25,0 | 30,0 | - |
| 2-меркаптобензотиазол | 0,1 | 0,05 | - | - | 0,01 | 0,05 |
| Бензотриазол | - | - | 0,01 | 0,05 | - | - |
| Триэтаноламин | 0,01 | 0,01 | 0,1 | 0,05 | 0,1 | - |
| Смесь керосина и изопропанола (керосин - 5 мас.%) | - | 89,94 | - | 74,90 | 69,89 | - |
| Изопропанол | 94,89 | - | - | - | - | 95,939 |
| Керосин | - | - | 82,89 | - | - | |
| Жидкие сополимеры (KL-135) | - | - | - | - | - | 2,0 |
| Политетрафторэтилен с дисперсностью частиц 5·104Å | - | - | - | - | - | 2,0 |
| Фторлифатический эфир | - | - | - | - | - | 0,001 |
| Натр едкий | - | - | - | - | - | 0,01 |
| ТАБЛИЦА 2 | ||||||
| Результаты испытаний образцов смазок | ||||||
| Показатели качества | ПРИМЕРЫ | |||||
| Коэффициент трения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| при 500 об/мин | 0,063 | 0,061 | 0,060 | 0,060 | 0,060 | 0,099 |
| при 1000 об/мин | 0,040 | 0,039 | 0,039 | 0,038 | 0,037 | 0,064 |
| при 1500 об/мин | 0,027 | 0,026 | 0,026 | 0,025 | 0,025 | 0,051 |
1. Состав для изготовления смазки, содержащий смазочный компонент, растворимый в полярных органических растворителях ингибитор коррозии, водорастворимый ингибитор коррозии и растворитель, отличающийся тем, что в качестве смазочного компонента содержит сложный эфир на основе смеси изомеров бис(2-этилгексилового эфира) перфторциклогександикарбоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| сложный эфир на основе смеси изомеров | |
| бис(2-этилгексилового эфира) | |
| перфторциклогександикарбоновой кислоты | 5,0-30,0 |
| растворимый в полярных органических | |
| растворителях ингибитор коррозии | 0,01-0,1 |
| водорастворимый ингибитор коррозии | 0,01-0,1 |
| растворитель | остальное |
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворимого в полярных органических растворителях ингибитора коррозии содержит бензотриазол.
3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворимого в полярных органических растворителях ингибитора коррозии содержит 2-меркаптобензотиазол.
4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого ингибитора коррозии содержит триэтаноламин.
5. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит полярный низкомолекулярный спирт.
6. Состав по п.5, отличающийся тем, что в качестве полярного растворителя содержит метанол, или этанол, или изопропанол, или бутилцеллозольв.
7. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит неполярный растворитель с числом атомов углерода C5-C15.
8. Состав по п.7, отличающийся тем, что в качестве неполярного растворителя с числом атомов углерода C5-C15 содержит керосин.
9. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя содержит смесь неполярного и полярного растворителей.
10. Состав по п.9, отличающийся тем, что в качестве смеси неполярного и полярного растворителей содержит смесь керосина и изопропанола.
