защитный смазочный материал

Формула изобретения

1. Защитный смазочный материал, содержащий органический растворитель, сульфонат щелочно-земельных металлов, твердые нефтяные углеводороды, полиизобутилен, органобентонит, оксиэтилированный спирт и стеариновую кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воду, низкомолекулярный одноатомный спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сульфонат щелочно-земельных металлов	5-10
твердые нефтяные углеводороды	25-35
полиизобутилен	1,5-3,0
органобентонит	2,0-5,0
оксиэтилированный спирт	0,5-1,5
стеариновая кислота	0,2-0,6
вода	0,1-0,2
низкомолекулярный одноатомный спирт	0,4-0,8
органический растворитель	до 100

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что соотношение вода:низкомолекулярный одноатомный спирт, преимущественно этиловый, составляет 1:4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей в технологических процессах производства автомобилей и станций антикоррозионной обработки.

Основным способом переработки защитных смазочных материалов для нанесения в скрытые и наружные полости кузовов автомобилей является безвоздушное распыление. Требуемые технологические параметры переработки, позволяющие реализовать оптимальные условия распыления, а в дальнейшем образование качественной защитной пленки, определяются в первую очередь тиксотропными свойствами защитного материала, его способностью к снижению вязкости при приложении механических воздействий и быстрому восстановлению исходных реологических характеристик после снятия нагрузки. Вероятность образования наплывов и подтеков свеженанесенного материала уменьшается, чем быстрее восстанавливается первоначальная структура.

Известен защитный антикоррозионный материал, содержащий, мас.%: 50-80 сульфоната щелочно-земельного металла, преимущественно кальция, диспергированного в инертном масле при соотношении 1:4,5-2,5, предпочтительно тунгового; 0,03-1,0 сиккатива карбоксилата меди; 0,1-2,2 сиккатива карбоксилата цинка; 10-90 органического растворителя; 2-12 петралатума; дополнительно может входить до 5,0 полиизобутилена (см. описание изобретения к патенту США №4675215, МПК С10 М 167/00).

Недостатком данного материала является низкая тиксотропная способность, а также недостаточная прочность смазочного покрытия.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 2,5-5,0, стеарат лития - 2,8-4,8, твердые нефтяные углеводороды - 26,8-33,0, соль диизооктилфосфатной кислоты и алифатических аминов фракции С₁₇-С ₂₀ - 2,5-5,0, алифатические амины фракции C ₁₇-C₂₀ - 0,3-0,6, пластификатор - 3,0-10,0, полиэтиленовый воск - 0,8-3,6, органический растворитель - остальное (см. описание изобретения к патенту РФ №2101331, МПК С10М 161/00).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства. Однако степень восстановления тиксотропной структуры, температура сползания и прочность пленки находятся на низком уровне.

Известен защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 4-12, твердые нефтяные углеводороды - 22-35, нефтяные масла средней вязкости - 2-6, полиизобутилен - 2,5-3,5, органобентонит - 2-6, оксиэтилированный спирт - 0,4-1,5, пластификатор - 0,5-1,5 органический растворитель - до 100 (см. описание изобретения к патенту РФ №2149891, МПК С10М 167/00).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства и недостаточную прочность смазочного покрытия.

Наиболее близким аналогом изобретения является защитный смазочный материал, содержащий, мас.%: сульфонат щелочно-земельных металлов - 4-12, твердые нефтяные углеводороды - 22-35, полиизобутилен - 2,5-3,5, органобентонит - 2-6, оксиэтилированный спирт - 0,4-1,5, белофор ОБ жидкий - 0,5-1,0, стеариновую кислоту - 0,5-1,0, органический растворитель - до 100 (см. описание изобретения к патенту РФ №2264438, МПК С10М 141/08, публикация 2005.11.20).

Данный материал имеет удовлетворительные защитные свойства. Однако при хранении материала с последующей переработкой в процессе производства автомобилей происходит снижение тиксотропных свойств и вследствие этого свеженанесенное покрытие на вертикальных участках образует наплывы и подтеки. В результате снижается качество антикоррозионной обработки. Кроме того, происходит каплепадение нанесенного материала с обработанных кузовов, что недопустимо в технологическом процессе производства автомобилей.

Низкий технический уровень материала, выбранного в качестве прототипа, объясняется следующим. Тиксотропные свойства материала обеспечиваются за счет использования системы, включающей структурообразователь - органопентонит и химический активатор - оксиэтилированный спирт. Однако, оксиэтилированный спирт не способствует полному образованию (раскрытию) гель-структуры, причем во времени (при хранении материала) происходит снижение структурообразующей способности органобентонита, в результате не обеспечиваются требуемые тиксотропные свойства материала, что приводит к наплывам и подтекам, т.е. к ухудшению качества защитной пленки.

Задачей изобретения является создание защитного смазочного материала, обладающего достаточным уровнем защитных свойств и улучшенными тиксотропными свойствами, применительно к технологическим процессам производства автомобилей.

Сущность изобретения заключается в том, что защитный смазочный материал, включающий органический растворитель, сульфонат щелочно-земельных металлов, твердые нефтяные углеводороды, полиизобутилен, органобентонит, оксиэтилированный спирт и стеариновую кислоту, дополнительно содержит воду и низкомолекулярный одноатомный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфонат щелочно-земельных металлов - 5,0-10,0;

Твердые нефтяные углеводороды - 25,0-35,0;

Полиизобутилен - 1,5-3,0;

Органобентонит - 2,0-5,0;

Оксиэтилированный спирт - 0,5-1,5;

Стеариновая кислота - 0,2-0,6;

Вода - 0,1-0,2;

Низкомолекулярный одноатомный спирт - 0,4-0,8;

Органический растворитель - до 100.

Кроме того, соотношение вода:низкомолекулярный одноатомный спирт, преимущественно этиловый, равно 1:4.

Сопоставление с прототипом показало, что заявляемый защитный смазочный материал дополнительно содержит воду и низкомолекулярный одноатомный спирт, а в качестве дополнительного активатора структурообразователя (органобентонита) используется раствор воды и низкомолекулярного одноатомного спирта, преимущественно этилового, взятых в соотношении 1:4.

Отличием от прототипа является также и заявляемое соотношение компонентов.

Указанные отличия позволяют достичь требуемого уровня защитных свойств, значительно улучшить и стабилизировать тиксотропные свойства материала, что дает возможность получить качественную защитную пленку в условиях технологических процессов производства автомобилей и станций антикоррозионной обработки автомобилей.

Улучшение тиксотропных свойств материала достигается за счет использования тиксотропной системы, включающей структурообразователь-органобентонит и химические активаторы - оксиэтилированный спирт, воду и низкомолекулярный одноатомный спирт, последние способствуют более полному раскрытию гель-структуры органобентонита и стабилизации ее во времени.

Способ получения предлагаемого защитного смазочного материала состоит из двух стадий. На первой стадии при температуре 25-30°С готовят дисперсию органобентонита в уайт-спирите. Сначала в реактор закружают уайт-спирит и оксиэтилированный спирт, далее порционно загружают органобентонит и смесь перемешивают в течение 30 минут. Затем в реактор порционно, при работающей мешалке, загружают предварительно приготовленный раствор воды и низкомолекулярного спирта (этилового). Содержимое реактора дополнительно диспергируют 30 минут.

На второй стадии в смеситель поочередно в соответствии с рецептурой загружают твердые нефтяные углеводороды - петролатум, полиизобутилен и сульфонат щелочно-земельного металла. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 130°С и при этой температуре выдерживают 60-180 минут до образования гомогенного расплава. Затем смесь охлаждают до 100°С и при этой температуре порционно подают дисперсию органобентонита. Содержимое реактора при температуре 100°С перемешивают 45 минут до образования гомогенной смеси и перед выгрузкой в тару фильтруют через сетчатый фильтр.

При приготовлении защитного смазочного материала использовали:

- органический растворитель - уайт-спирит (ГОСТ 3134-78),

- оксиэтилированный спирт - неонол АФ-9-10 (ТУ 2483-077-05766801-98),

- органобентонит (ТУ 39-0148052-01-88) или Бентон-34 (производитель фирма «Реокс, ИНК»),

- твердые нефтяные углеводороды - петролатум (ОСТ 38.0111-76),

- полиизобутилен марки П-15 или П-20 (ТУ 38.303-02-99-98),

- сульфонат щелочно-земельного металла - присадка НСК-2 (ТУ 38.401907-92) или присадка «Хайтек 609» (производитель фирма «Басф»),

- стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96),

- вода техническая,

- низкомолекулярный одноатомный спирт - спирт этиловый (ГОСТ 1830), или ГОСТ Р 51999-2002 - спирт этиловый синтетический ректификованный, или ТУ 2421-117-00151727-98 - спирт этиловый синтетический.

По вышеуказанному способу были приготовлены образцы защитных смазочных материалов (таблица 1).

У приготовленных образцов оценивали внешний вид пленки при нанесении по трафарету и в динамических условиях нанесением методом безвоздушного распыления. При нанесении методом безвоздушного распыления использовалась модельная установка, состоящая из емкости с мешалкой, куда загружают исходный материал, насоса высокого давления типа «КИНГ» (фирма «Грако»). Степень сжатия 1/30, давление питания на насосе составляло 3,5 кг/см² , диаметр распылительной головки 0,4 мм.

Степень восстановления тиксотропной (S) структуры после приложения сдвигового деформирования через фиксированный промежуток времени определяли по формуле

где n - индекс течения материала после приложения сдвиговой нагрузки и «покоя» материала в течение времени;

n _исх - индекс течения до приложения сдвиговой нагрузки.

Из этого следует, что чем больше значение S, тем быстрее восстанавливается первоначальная структура смазки. Соответственно, уменьшается вероятность образования наплывов и подтеков свеженанесенного покрытия, и тем самым улучшается качество защитной пленки.

Степень восстановления тиксотропных свойств определяли с помощью ротационного вискозиметра Брукфильда типа RVT с крыльчаткой №7 при скорости вращения шпинделя 5 об/мин при 25±1°С. Защитный материал непосредственно в рабочем узле вискозиметра диспергируется в течение 15 минут при скорости сдвига 91,3 с ^-1, последующие 30 минут материал находится в покое, после чего вновь определяют его индекс течения. Предварительно определяли индекс течения до приложения сдвиговой нагрузки. Стабильность тиксотропных свойств смазки определяли по вышеуказанному методу через 10, 30 и 60 суток хранения образца смазки.

У приготовленных образцов также определяли содержание активного вещества, температуру каплепадения, температуру сползания пленки и защитные свойства. Результаты представлены в таблице 2. Из данных таблицы 2 следует, что все представленные составы обеспечивают требуемый уровень защитных свойств и обладают тиксотропными свойствами, более стабильными во времени. Защитный состав, изготовленный по рецептуре №3, распылялся затруднительно, объясняется низким содержанием органического растворителя - уайт-спирита.

Таким образом, анализ результатов таблицы 2 показывает, что все предлагаемые составы обеспечивают высокие защитные и стабильные тиксотропные свойства материала, что дает основание сделать вывод о достижении цели изобретения.

Следует особо отметить, что высокие тиксотропные свойства предлагаемого материала обеспечивают создание качественной защитной пленки в динамических условиях при нанесении его распылителем, что дает возможность использовать данный материал в непрерывных технологических процессах производства автомобилей.

Таблица 1
Наименование компонентов		Содержание компонентов по примерам, мас.%
		1	2	3	4	5
1	Сульфонат щелочно-земельных металлов - алкилбензосульфонат кальция - «Хайтек 609»	5,0	7,5	10,0	5,0	10,0
2	Твердые нефтяные углеводороды - Петролатум	25,0	30,0	35,0	25,0	35,0
3	Стеариновая кислота	0,2	0,4	0,6	0,2	0,6
4	Полиизобутилен марки П-15	1,5	2,0	3,0	1,5	3,0
5	Органобентонит - бентон 34	2,0	3,5	5,0	2,0	5,0
6	Оксиэтилированный спирт - неонол АФ-9-10	0,5	1,0	1,5	0,5	1,5
7	Вода техническая	0,1	0,15	0,2	0,1	0,2
	Низкомолекулярный одноатомный спирт этиловый
8	8.1. ГОСТ 1830	0,4	0,6	0,8
	8.2 ГОСТ Р 51999-2002				0,4
	8.3. ТУ 2421-117-00151727-98					0,8
9	Органический растворитель - уайт-спирит	65,3	54,85	43,9	65,3	43,9

Таблица 2
Свойства композиций согласно примерам
Наименование показателей и методов испытаний		Прототип	Значение показателей для композиций по примерам
			1	2	3	4	5	Примечание
1		2	3	4	5	6	7	8
1	Внешний вид защитной пленки: А. Нанесение по трафарету	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка
	Б. Нанесение распылением	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка	Полутвердая, воскообразная равномерная пленка
2	Массовая доля активного вещества, %	39,5	34,7	45,2	56.1	34,7	56,1
3	Температура сползания пленки, °С	140	150	160	165	150	165
4	Температура каплепадения активного вещества, °С (по ГОСТ 6793-74)	150	180	190	200	180	200
5	Защитные свойства, % коррозионного поражения (по ГОСТ 9.054-75)
	А. Нанесение по трафарету
	Метод 1. Сталь 10	0	0	0	0	0	0
	через 1000 часов
	Метод 2. Cu	0	0	0	0	0	0
	через 400 часов
	Метод 3. Сталь 10	1,0	0	0	0	0	0
	через 800 часов
	Б. Нанесение распылением
	Метод 1. Сталь 10
	через 1000 часов	2,0	0	0	0	0	0
	Метод 2. Cu
	через 400 часов	1,0	0	0	0	0	0
	Метод 3. Сталь 10
	через 800 часов	1,0	0	0	0	0	0
6	Степень восстановления тиксотропных свойств, %
	6.1. Через 60 мин	90	95	95	95	95	95
	6.2. Через 10 суток	70	90	90	92	92	95
7	6.3. Через 30 суток	60	85	85	90	85	90
	6.4. Через 60 суток	50	80	85	90	80	90