пластичная смазка

Классы МПК:C10M169/06 смеси загустителей и добавок
C10M105/54 содержащие углерод, водород, галоген и кислород
C10M147/02 мономер, содержащий только углерод, водород и галоген
C10M113/16 неорганический материал, обработанный органическими соединениями, например с покрытием
C10M129/26 карбоновые кислоты; их соли
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-09-03
публикация патента:

Изобретение относится к области создания пластичных смазок, предназначенных для работы с компонентами ракетного топлива в широком диапазоне температур, высоких давлений и глубокого вакуума. Сущность: смазка содержит перфторполиэфир, представляющий продукт сополимеризации тетрафторэтилена с кислородом (ФЭН), органосиликагель - триметилсилилпроизводное геля кремневой кислоты, тефлон Т-4-95 и алкиламинную соль перфторполиоксаалкилкарбоновых кислот (Асоль F) при следующем соотношении компонентов, % мас.: органосиликагель 2,0-3,6; тефлон Т-4-95 1,3-3,0; (Асоль F) 0,2-0,4; перфторполиэфир до 100. Технический результат - обеспечение температурного диапазона применения от минус 120°С до плюс 250°С и возможность применения в условиях глубокого вакуума (до 10 -8 Торр) и высоких давлений (до 500 ати). 4 табл.

Изобретение относится к области создания пластичных смазок, предназначенных для работы с компонентами ракетного топлива в широком диапазоне температур, высоких давлений и глубокого вакуума.

Известна пластичная смазка (СК-2-06), содержащая перфторполиэфир (ПЭФ-240) на основе гексафторпропилена и низкомолекулярный политетрафторэтилен при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Политетрафторэтилен 25-35
Перфторполиэфир 65-75

(Справочник «Промышленные фторорганические продукты». Б.Н.Максимова и др., Л.: Химия, 1990 г., с.433-434).

Смазка отличается недостаточной работоспособностью изделий при температурах ниже минус 40°С, низкой коллоидной стабильностью.

Также известна пластичная смазка, содержащая перфторполиэфир на основе продукта олигомеризации гексафторпропиленоксида и в качестве загустителя - низкомолекулярный политетрафторэтилен при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Перфторполиэфир50-75
Низкомолекулярный политетрафторэтилен 24-40
Фракция перфторуглеродного масла 1,0-10,0

(Пат. РФ № 2150490, 2000 г.).

Недостатками данной смазки являются недостаточная работоспособность при низких температурах, нестабильность к компонентам ракетного топлива, а также довольно высокая испаряемость.

Наиболее близкой к заявляемому составу является пластичная смазка (ВНИИ НП-282), содержащая перфторэфир (ПЭФ-180) на основе продукта олигомеризации гексафторпропиленоксида и загуститель, в качестве которого используют гидрофобизированный силикагель, при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Перфторполиэфир93,5-96
Гидрофобизированный силикагель4-6,5

(Пат. РФ № 2288254, 2006 г.).

Однако смазка имеет существенный недостаток: она характеризуется высокой вязкостью при отрицательных температурах, вследствие чего не может быть применена при температуре ниже минус 40°С. Кроме того, смазка характеризуется повышенной испаряемостью при температуре 200-250°С, что исключает применение этой смазки в условиях глубокого вакуума при высоких температурах.

Задачей предлагаемого изобретения является создание пластичной смазки, работоспособной при температурах от минус 120°С до плюс 250°С и обеспечивающей возможность ее применения в условиях глубокого вакуума (до 10-8 Торр) и при высоких давлениях (до 500 ати).

Поставленная задача достигается предлагаемым составом пластичной смазки, которая содержит перфторполиэфир и загуститель и отличается тем, что в качестве перфторполиэфира содержит продукт сополимеризации тетрафторэтилена с кислородом (ФЭН), в качестве загустителя - органосиликагель, представляющий собой триметилсилилпроизводное геля кремневой кислоты, и дополнительно содержит политетрафторэтилен (тефлон Т-4-95) и алкиламинную соль перфторполиоксаалкилкарбоновой кислоты при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Органосиликагель 2,0-3,6
Тефлон Т-4-951,3-3,0
Алкиламинная сольпластичная смазка, патент № 2412981
перфторполиоксаалкилкарбоновой кислоты0,2-0,4
Перфторполиэфир ФЭНдо 100

Для получения смазки используют перфторполиэфир марки ФЭН, представляющий собой смесь фторированных олигомеров полиэфира на основе тетрафторэтилена. Это бесцветная прозрачная подвижная жидкость, температура застывания ниже минус 120°С, термически устойчивая до 250°С, испаряемость при 200°С в течение 1 часа составляет не более 15% (ТУ 2412-017-58949915-2008).

Следует отметить, что используемый в заявляемом составе перфторполиэфир ФЭН имеет значительные преимущества перед известными перфторполиэфирами ПЭФ-180 и ПЭФ-240 (табл.1).

ФЭН не испаряется при температуре 200°С и незначительно испаряется при 250°С, тогда как ПЭФ-180 и ПЭФ-240 испаряются при 200°С соответственно на 70% и 50%, а при 250°С испаряются почти нацело. Температура потери подвижности (температура застывания) ФЭН ниже минус 120°С, в то время как у ПЭФ-180 - минус 40°С и ПЭФ-240 - минус 35°С.

Для получения смазки используют загуститель - органосиликагель марки AM (ТУ 38.1011145-88).

Органосиликагель представляет собой порошок или мелкие гранулы неправильной формы, от белого до серого цвета; химическая формула - триметилсилилпроизводное геля кремневой кислоты следующей структуры:

пластичная смазка, патент № 2412981

В качестве присадки, улучшающей смазывающие свойства и вязкостно-температурную характеристику, используют тефлон Т-4-95-Ч, получаемый методом фотохимической полимеризации тетрафторэтилена (мономера 4) в присутствии инициатора - четыреххлористого углерода. Продукт представляет собой белый, рыхлый, легко комкующийся порошок, нерастворимый в воде и в органических растворителях (ТУ 2213-119-04872702-2002).

В качестве присадки, улучшающей противоизносные и противозадирные свойства, используют наномодификатор Асоль F, который представляет собой смесь перфторполиэфирокислот со среднемолекулярной массой более 2500 и углеводородного амина (ТУ 0257-012-58949915-2006).

Конкретно, наномодификатор Асоль F - это алкиламинная соль перфторполиоксаалкилкарбоновой кислоты следующей структуры:

пластичная смазка, патент № 2412981

где n=10-24; x=1-3; R - алифатический радикал CyH2y-1 y=10-24; среднемолекулярная масса 2400-2800,

Асоль F представляет собой вязкую жидкость от светло-желтого до коричневого цвета, нерастворим в воде, растворим в минеральных и синтетических маслах, толуоле, ацетоне, фторорганических жидкостях.

Предлагаемую смазку готовят следующим образом. В мешалку с перемешивающим устройством загружают перфторполиэфир ФЭН, затем подают органосиликагель, тефлон и наномодификатор Асоль F. После 30-минутного перемешивания полученную массу выдерживают не менее 3-х часов для полного набухания органосиликагеля в дисперсионной среде. Затем коллоидную систему гомогенизируют на шнеко-дисковом гомогенизаторе, перетирают на перетирочной машине и деарируют в вакуумном шкафу. По вышеприведенной технологии приготовлены 3 образца смазки, охватывающие весь спектр заявляемых концентраций (табл.2).

Таблица 1
Физико-химическая характеристика товарных перфторполиэфиров ПЭФ (ТУ 2412-015-58949915-2007) и перфторполиэфиров ФЭН (ТУ 2412-017-58949915-2008)
№ п/пНаименование показателейФЭН (основа предлагаемой смазки) ПЭФ-180 (основа смазки ВНИИ НП-282) ПЭФ-240 (основа смазки СК-2-06)
1Температура застывания, °Сниже -120 -40 -35
2 Вязкость, сст., при пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
пластичная смазка, патент № 2412981 +80°С 9,1 21,632,2
пластичная смазка, патент № 2412981 +50°С 15,0 63,364,4
пластичная смазка, патент № 2412981 +20°С 30,4 245,3503
пластичная смазка, патент № 2412981 0°С 60,0 1951,7-
пластичная смазка, патент № 2412981 -20°С 146,7 20422,521057
пластичная смазка, патент № 2412981 -40°С 460,0 не определенане определена
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 из-за высокого из-за высокого
пластичная смазка, патент № 2412981 -60°С 1893,7 уровня вязкости уровня вязкости
3Испаряемость, % вес. на приборе ПИМ-2 за 30 мин при пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
пластичная смазка, патент № 2412981 180°С не испаряется, 35,5 27,0
пластичная смазка, патент № 2412981 200°С не испаряется 70,050,0
пластичная смазка, патент № 2412981 250°С 38 10082,0

Составы приготовленных образцов смазок

Таблица 2
№ п/пНаименование компонентов Содержание компонентов в смазке, % мас.
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 1 23
1 Органосиликагель 2,02,8 3,6
2 Тефлон 3,02,0 1,3
3 Асоль F 0,30,2 0,4
4 Перфторполиэфир ФЭН До 100 До 100До 100

Физико-химическая характеристика заявляемой смазки в сравнении с товарными ВНИИ НП-282 и СК-2-06 представлена в табл.3.

Таблица 3
Сравнительная характеристика свойств смазок на основе различных перфторполиэфиров
Наименование показателей Образец 1ВНИИ НП-282 СК-2-06
Состав, % мас.: пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
ПЭФ-180- 96-
ПЭФ-240 -- 67,0
ФЭН 94,7 --
Органосиликагель 2,0 4,0-
Асоль-F 0,3- -
Тефлон 3,0 -33,0
Показатели качества: пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
1. Эффективная вязкость, Па·с, пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
при +50°С, 0,551,82 2,70
D=1000 с-1пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
при -40°С, 60,0435,0 не определена из-за высокого уровня
D=10c-1 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
при -70°С, 76,0 не определена из-за высокого уровня пластичная смазка, патент № 2412981
D=10c -1пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
2. Предел прочности, Па, при 50°С 350510 520
3. Коллоидная стабильность, % вес. 3,02,8 10,0
4. Испаряемость, % вес. на приборе ПИМ-2, за 30 мин, в среде воздуха, пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
при 180°Сне испаряется36,0 20,0
при 200°Сне испаряется70,0 50,0
при 220°С22,0 80,0 60,0
при 250°С37,0 100,0 72
5. Взаимодействие со средами:пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
а)амил (150°С, 24 часа) не взаимодействует
б) гептил (150°С, 24 часа) не взаимодействует
в) кислород (120°С, давление 500 ати) не взаимодействует

Квалификационные испытания предлагаемой смазки в сравнении с товарной смазкой ВНИИ НП-282
Наименование показателей Образец 1ВНИИ НП-282 Методы определения
Предел прочности в Па:пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 ГОСТ 7143
при 50°С 350 400пластичная смазка, патент № 2412981
при 80°С270 350 пластичная смазка, патент № 2412981
Вязкость эффективная, в Па·с: пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 ГОСТ 9127
при +80°C, D=1000 с-1 0,270,63 пластичная смазка, патент № 2412981
при +50°C, D=1000 с-1 0,551,52 пластичная смазка, патент № 2412981
при -40°C, D=10 с-1 60,0340,0 пластичная смазка, патент № 2412981
при -50°C, D=10 с-1 63,0не определима пластичная смазка, патент № 2412981
при -70°C, D=10 с-1 76,0не определима пластичная смазка, патент № 2412981
Коллоидная стабильность, % от отделившегося масла 3,04,0 ГОСТ 7142
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
Корродирующее действие, ст.45 выдерживаетвыдерживает ГОСТ 9080
Испаряемость, % вес., за 30 мин:пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 ВНИИ НП 32-1
а) в токе воздуха пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
140°С не испаряется 14,5пластичная смазка, патент № 2412981
160°С не испаряется 22,5пластичная смазка, патент № 2412981
180°С не испаряется 36,0пластичная смазка, патент № 2412981
250°С 37,0 100,0пластичная смазка, патент № 2412981
260°С 44,0 -пластичная смазка, патент № 2412981
270°С 520 -пластичная смазка, патент № 2412981
б) в токе азотапластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
140°С не испаряется 15,7пластичная смазка, патент № 2412981
160°С не испаряется 24,5пластичная смазка, патент № 2412981
180°С не испаряется 35,0пластичная смазка, патент № 2412981
250°С 39,0 100,0пластичная смазка, патент № 2412981
260°С 45,0 -пластичная смазка, патент № 2412981
270°С 52,0 -пластичная смазка, патент № 2412981
в) вакуум 1×10-8 Торр пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
80°С не испаряется 20,4пластичная смазка, патент № 2412981
90°С не испаряется 28,8пластичная смазка, патент № 2412981
100°С не испаряется 37,2пластичная смазка, патент № 2412981
180°С 34,8 100,0пластичная смазка, патент № 2412981
200°С 41,2 -пластичная смазка, патент № 2412981
220°С 47,8 -пластичная смазка, патент № 2412981
Испытание на ПМТ при 3-х температурах с расчетом значений в мин, при:пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 ОСТ
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 38.01416
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981
200°С 350 107пластичная смазка, патент № 2412981
250°С 110 50пластичная смазка, патент № 2412981
300°С 68 15,8пластичная смазка, патент № 2412981
Противоизносные свойства (ЧШМ), диаметр пятна износа при нагрузке 20 кгс, 50°С 0,200,27 ГОСТ 9490
пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981 пластичная смазка, патент № 2412981

Предлагаемая смазка при одинаковой стойкости со смазками ВНИИ НП-282 и СК-2-06 к агрессивным средам и кислороду имеет значительные преимущества по вязкостно-температурным свойствам, испаряемости, температуре потери подвижности.

Кроме того, проведенные квалификационные испытания (табл.4) свидетельствуют о значительном преимуществе предлагаемой смазки по сравнению с товарной смазкой ВНИИ НП-282 по испаряемости, термоокислительной стабильности, низкотемпературным свойствам, стабильности в зоне трения качения и т.д.

Аналогичные данные получены при испытании других образцов в заявленном интервале концентраций компонентов предлагаемой смазки.

Таким образом, предлагаемый состав пластичной смазки при заявленном соотношении компонентов обеспечивает температурный диапазон применения от минус 120°С до плюс 250°С и возможность применения в условиях глубокого вакуума (до 10-8 Торр) и при высоких давлениях (до 500 ати).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пластичная смазка, содержащая перфторполиэфир и загуститель, отличающаяся тем, что в качестве перфторполиэфира содержит продукт сополимеризации тетрафторэтилена с кислородом (ФЭН), в качестве загустителя - органосиликагель, представляющий собой триметилсилилпроизводное геля кремневой кислоты, и дополнительно содержит тефлон Т-4-95 и алкиламинную соль перфторполиоксаалкилкарбоновых кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

органосиликагель 2,0-3,6
тефлон Т-4-951,3-3,0
алкиламинная сольпластичная смазка, патент № 2412981
перфторполиоксаалкилкарбоновой кислоты0,2-0,4
перфторполиэфир ФЭНдо 100


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2412981

patent-2412981.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C10M169/06 смеси загустителей и добавок

Класс C10M105/54 содержащие углерод, водород, галоген и кислород

Класс C10M147/02 мономер, содержащий только углерод, водород и галоген

Класс C10M113/16 неорганический материал, обработанный органическими соединениями, например с покрытием

Класс C10M129/26 карбоновые кислоты; их соли



Наверх