Патент на изобретение №2391385

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СМАЗКИ

(57) Реферат:

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 (R_a=0,38). Наружный диаметр трибосопряжения D_нap=0,076 м. Внутренний диаметр трибосопряжения D_вн=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

Формула изобретения

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.