Патент на изобретение №2323961

(54) ЗАЩИТНЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

(57) Реферат:

Использование: для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей. Сущность: материал содержит в 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. Соотношение вода: низкомолекулярный одноатомный спирт, преимущественно этиловый, может составлять 1:4. Технический результат – улучшение тиксотропных свойств и повышение защитных свойств материала. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

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-С₂₀ – 2,5-5,0, алифатические амины фракции C₁₇-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.

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.%:

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