Способ получения биоразлагаемой низкотемпературной пластичной смазки - RU2692090C1

Описание

Изобретение относится к области смазочных материалов, и, более конкретно, к биоразлагаемым пластичным смазкам, применяемым в узлах трения различных машин или механизмов, эксплуатируемых в условиях низких температур.

Известен способ получения низкотемпературной пластичной смазки для тяжелонагруженных узлов трения (см., патент RU 2243988, кл. МПК С10М 171/06, опубл. 10.01.2005). Композиция содержит от 0.1 до 25 мас. % полимерного модификатора в смазочной основе. В качестве полимерного модификатора используют дисперсные полимерные волокна, в том числе из целлюлозы, с длиной 0.01-5 мм и пористостью 0.1-99.9%. Предпочтительно используют полимерные волокна, содержащие добавки - металлосодержащий прекурсор (0.1-0.3%), фторсодержащий олигомер (0.1-20%) или маслорастворимый ингибитор коррозии (0.1-5%). Согласно этому способу дисперсные волокна подвергают предварительной обработке -термообрабатывают при температуре 100-200°С в течение 3-5 часов для удаления влаги, а затем вводят в них добавки. Затем дисперсное волокно механически перемешивают с базовым маслом. Техническим результатом данного изобретения являлось повышение противозадирного действия и показателя противоизносного эффекта.

К недостаткам данной смазочной композиции стоит отнести то, что ее смазочная основа (Литол-24) на основе нефтяного масла и литиевого мыла 12-гидроксистеариновой кислоты не является биоразлагаемой.

Известен способ получения биоразлагаемой низкотемпературной пластичной смазки на основе целлюлозы, включающий перемешивание загустителя на основе целлюлозы - гидроксиэтилцеллюлозы, воды, основы - глицерина, смазочной добавки, антикоррозионной добавки, консерванта, антивспенивателя, диспергента и других добавок. Вначале загуститель добавляют в воду и перемешивают, затем добавляют растворитель - глицерин, другие добавки и вновь перемешивают. Содержание воды в смазке составляет 40-60% мас. (см., патент KR 101724582, кл. МПК С10М 119/20, С10М 169/06, опубл. 10.04.3017).

Полученная смазка отличается высокой биоразлагаемостью - 70-95%, и может применяться при низких температурах.

Недостаток известного решения - смазка на водной основе может вызывать коррозию, будет хуже храниться. Для уменьшения этих недостатков в смазку добавляют антикоррозионную добавку и консервант, для снижения пенообразования, вызванного введением в воду поверхностно-активных добавок - антивспениватель. Однако они, повышая стоимость смазки и усложняя ее состав, не позволяют полностью избежать описанных выше проблем.

Известный способ по совокупности существенных признаков и техническому результату принят в качестве наиболее близкого аналога изобретения (прототипа).

Общий недостаток обоих решений - недостаточно широкий температурный диапазон применения смазки.

Работоспособность смазки по патенту RU 2243988 ограничена нижним температурным пределом, составляющим -40°С. Верхний предел составляет 120°С. Точка застывания смазки по патенту KR 101724582, согласно приведенным примерам, не опускается ниже -35°С. Верхний предел, при котором можно использовать эту смазку, не превышает 100°С - температуры кипения воды, входящей в ее состав.

Задача изобретения состоит в получении низкотемпературной, некоррозионной биоразлагаемой пластичной смазки с расширенным температурным диапазоном применения.

Поставленная задача получения низкотемпературной биоразлагаемой пластичной смазки решается тем, что в способе получения биоразлагаемой низкотемпературной пластичной смазки, включающем совмещение загустителя на основе целлюлозы с другими компонентами и перемешивание, в качестве загустителя на основе целлюлозы используют дисперсию целлюлозы, последовательно промывают ее для удаления воды сначала ацетоном, а затем - триэтилцитратом, осуществляют вакуумную очистку от остаточных ацетона и воды, разбавляют смазку триэтилцитратом до необходимой консистенции при следующем соотношении компонентов, мас. %: целлюлоза - 1-15, триэтилцитрат - остальное.

Согласно предлагаемому изобретению, в качестве биоразлагаемого полярного сложного эфира, обеспечивающего возможность применения пластичной смазки на его основе вплоть до температуры (-55°С), используют триэтилцитрат, а в качестве целлюлозного загустителя - дисперсию аморфной наноцеллюлозы в водной среде.

Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в расширении температурного диапазона использования пластичных смазок в интервале (-55°С)÷(+150°С) при сохранении их высокой экологичности.

Нижеперечисленные примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение. В качестве них рассмотрены системы с различным содержанием загустителя.

Пример 1.

В качестве дисперсии целлюлозы используют водную дисперсию аморфной наноцеллюлозы, полученную посредством фазового распада раствора целлюлозы, приготовленного при 120°С в смеси TV-метилморфолин N-оксида и диметилсульфоксида, взятых в соотношении 1 к 2.5, введением в этот раствор воды. Для получения пластичной смазки 20 грамм приготовленной вышеуказанным образом водной 2%-ной дисперсии целлюлозы, характеризующейся средним гидродинамическим диаметром частиц 120 нм, помещают на фильтр Шотта и с использованием колбы Бунзена и водоструйного вакуумного насоса промывают для удаления воды последовательным прибавлением сначала ацетона (общим объемом 60 мл), а затем триэтилцитрата (общим объемом 60 мл). После промывания полученную кашеобразную массу извлекают, помещают на час в вакуумный шкаф для удаления остатков ацетона и воды, затем разбавляют триэтилцитратом для получения 7 мас. %-ной дисперсии целлюлозы, и перемешивают на устройстве роторного типа в течение 3 минут. Получают смазку, обладающую характеристиками, представленными в таблице.

Пример 2.

Пластичную смазку получают аналогично способу, указанному в примере 1, но после вакуумной сушки смазку разбавляют для получения 10 мас. %-ной дисперсии целлюлозы.

Получают смазку, обладающую характеристиками, представленными в таблице. Пример 3.

Пластичную смазку получают аналогично способу, указанному в примере 1, но после вакуумной сушки смазку разбавляют для получения 15 мас. %-ной дисперсии целлюлозы.

Получают смазку, обладающую характеристиками, представленными в таблице.

Характеристикой пластичных смазок является их эффективная вязкость, измеренная при 25°С и скорости сдвига 10 с^-1: чем выше ее уровень, тем для более высоких температур данная смазка предназначена.

Противоизносная активность смазок выражается в коэффициентах трения и износа, измеренных с использованием пары трения шар-пластина (диаметр шара 6.35 мм, сталь марки 440С) при линейной скорости контртела 1.53 м/с и силе трения 100 Н.

Использование смазок с большим содержанием целлюлозы позволяет получить смазки, предназначенные для работы в условиях более высоких температур, но приводит к росту энергетических затрат на трение и повышает износ.

Максимальная скорость биоразложения пластичных смазок в аэробных условиях за десятидневный период в течение 28 дней испытания, оцененная с помощью модифицированного теста Штурма (OECD 301В, ISO 14852), во всех случаях превышает пороговую величину, равную 60%, что позволяет характеризовать данные смазки как легко и полностью биодеградируемые.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать низкотемпературную, биоразлагаемую, пластичную смазку, характеризующуюся расширенным температурным диапазоном ее применения: (-55°С)÷(+150°С).

Реферат

Изобретение относится к области смазочных материалов и, более конкретно, к биоразлагаемым пластичным смазкам, применяемым в узлах трения различных машин или механизмов, эксплуатируемых в условиях низких температур. Предложен новый способ получения биоразлагаемой низкотемпературной пластичной смазки на основе триэтилцитрата и загустителя - дисперсии аморфной наноцеллюлозы в водной среде. В качестве загустителя на основе целлюлозы используют дисперсию, последовательно промывают ее для удаления воды сначала ацетоном, а затем - триэтилцитратом, осуществляют вакуумную очистку от остаточных ацетона и воды, разбавляют триэтилцитратом до необходимой консистенции смазки и перемешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%: целлюлоза - 1-15, триэтилцитрат - остальное. Согласно предлагаемому изобретению в качестве базового масла используют триэтилцитрат, а в качестве загустителя - дисперсию целлюлозы. Технический результат, расширение температурного диапазона применения биоразлагаемой смазки. 3 пр., 1 табл.

Формула