Способ получения приработочного масла

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИРАБОТОЧНОГО МАСЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Карпинчик Евгений ВасильевичАгабеков Владимир ЕноковичКомаров Владимир СеменовичФарзалиев Вагиф Меджид оглыМовсумзаде Мирза Мамед оглыМустафаев Назим Пирмамед оглыДжавадова Агигат Алиашраф кызы(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(56) КАРПИНЧИК Е.В. и др.Международная конференция по химии и химической технологии. - Ереван, 2010. С. 306-308. КОМАРОВ В.С. и др. Проблемы и перспективы развития транспортных систем и строительного комплекса. Тез. докл. международной научно-практической конференции. Ч. . - Гомель,2003. - С. 95-96. АРАБЯН С.Г. и др. Масла и присадки для тракторных и комбайновых двигателей Справочник. - М. Машиностроение, 1984. - С. 179-187.1188196 , 1985.1201297 , 1985.1799905, 1993.1078239 , 2002.0810014579 , 2008.(57) 1. Способ получения приработочного масла, заключающийся в том, что в моторное масло вводят суспензию органокомплекса метакаолина с олеиновой кислотой, полученного ультразвуковой обработкой смеси метакаолина и олеиновой кислоты в петролейном эфире. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензию органокомплекса метакаолина с олеиновой кислотой вводят в моторное масло в количестве, обеспечивающем содержание твердой фазы 0,3-0,6 мас. . Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для ускоренной приработки трибосопряжений. Известен способ приработки деталей, состоящий в том, что между трущимися поверхностями размещают состав, состоящий из измельченного порошка кварца в органическом связующем 1. Недостаток способа состоит в том, что при использовании этого состава для приработки деталей наблюдается их высокий износ, что объясняется малой дисперсностью порошка кварца и твердостью его частиц. 18144 1 2014.04.30 Известен также способ получения смазки для приработки сопряженных деталей, заключающийся в том, что в смазку вводят природный минерал серпентинит, содержащий мас.- 20-60 2-23 - 20-60 2 - 3-10 примеси пород - 3-10, который предварительно механоактивируют с пульсацией давления 0,01-1,0 МПа при температуре 40-100 С, причем приработку трущихся поверхностей осуществляют при температуре механоактивации 2. Недостаток способа состоит в необходимости осуществления механоактивации серпентинита при пониженном давлении, а также в широком разбросе параметров режима приработки в связи с непостоянством состава минерала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является приработочное масло, состоящее из моторного масла и 0,5 мас.смеси мелкодисперсных оксидов алюминия и кремния, полученных из природного каолина путем его термообработки при 600 С в течение 1 ч 3 (прототип). Введение этой присадки позволяет повысить эффективность приработки новых и капитально отремонтированных двигателей внутреннего сгорания с достижением ее степени 95-100 при сокращении продолжительности в 2-2,5 раза. Как само приработочное масло, так и способ его получения по прототипу имеют следующие недостатки. Во-первых, при внесении в нефтяное моторное масло высокодисперсной порошкообразной присадки наблюдается образование комков, для разрушения которых и получения однородной суспензии требуется интенсивное перемешивание. Вовторых, из-за гидрофильности поверхности микрочастиц сродство между ними выше, чем с неполярной углеводородной средой, что приводит к агрегативной неустойчивости системы и ускоренной седиментации твердой фазы. Целью изобретения явилась разработка способа получения приработочного масла на основе моторного масла и смеси дисперсных оксидов алюминия и кремния, полученных термической декристаллизацией природного каолина, обладающего повышенной седиментационной устойчивостью. Поставленная цель, согласно изобретению, достигается тем, что в моторное масло вводят суспензию органокомплекса метакаолина с олеиновой кислотой, полученного ультразвуковой (УЗ) обработкой смеси метакаолина и олеиновой кислоты в петролейном эфире. Природный минерал каолинит, имеющий состав 232222, обладает чешуйчатым строением, в котором плоские алюмо-кремне-кислородные слои с прочными ионно-ковалентными связями составляющих их элементов удерживаются относительно друг друга более слабыми водородными связями, возникающими между молекулами воды,расположенными на гидратированной поверхности этих слоев. В ходе термообработки в результате дегидратации связь между слоями устраняется, однако, как показали электронно-микроскопические исследования, их спайность и конфигурация сохраняются. Полученный продукт, представленный только оксидными формами алюминия и кремния,метакаолин - рентгеноаморфное вещество. Благодаря освобождению межслоевого пространства от молекул воды, доступная поверхность для небольших по размеру молекул азота увеличивается на порядок (с 10-12 м 2/г у исходного каолина до 110-120 м 2/г у метакаолина). Несмотря на наличие спайности слоев у метакаолина, существенно затрудняющей проникновение в пространство между ними крупных молекул масла, маслоемкость у него все же на 30-40 выше по сравнению с исходным материалом. Частичная доступность межслоевого пространства метакаолина обусловлена не только стерическим фактором. Свой вклад в этот показатель вносит малая олеофильность твердой фазы, поверхность которой после прокаливания сохраняет гидрофильность и покрыта молекулами воды, но уже не структурно-связанными, а адсорбированными. Это способствует агрегации частиц в масляной среде и вызывает седиментационную неустойчивость системы. Частицы метакаолина, 80-85 которых имеют размер 3-10 мкм, состоят 2 18144 1 2014.04.30 из многослойных образований, но, благодаря отсутствию водородных связей между слоями после удаления структурно-связанной воды, обладают повышенной подвижностью относительно друг друга. Она может быть существенно увеличена, если межслоевое пространство заполнить жидкой масляной средой. Согласно изобретению, повышение седиментационной устойчивости приработочного масла с присадкой на основе метакаолина достигается путем введения его в моторное масло в виде органокомплекса, который получают ультразвуковой (УЗ) обработкой суспензии метакаолина в растворе олеиновой кислоты в петролейном эфире. Способ иллюстрируется следующими примерами его осуществления. Пример 1. В 100 мл петролейного эфира растворяют 10 мл олеиновой кислоты, в полученный раствор вносят 30 г метакаолина и подвергают УЗ-обработке при частоте 44 кГц в течение 5 мин. Полученный органокомплекс в виде суспензии вносят в 9,97 кг моторного масла 10, перемешивают до однородного состояния и используют для ускоренной обкатки новых и капитально отремонтированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Пример 2. Метакаолин в количестве 50 г вносят в раствор 20 мл олеиновой кислоты, в 150 мл петролейного эфира и полученную смесь обрабатывают в течение 10 мин УЗ с частотой 22 кГц. Полученный органокомплекс добавляют к 9,8 кг масла 10 и проводят обкатку ДВС по ускоренному режиму. Пример 3. Органокомплекс метакаолина готовят путем УЗ-обработки в течение 4 мин при частоте 44 кГц суспензии 40 г метакаолина в растворе 30 мл олеиновой кислоты, в 100 мл петролейного эфира. После этого его смешивают с 9,86 кг моторного масла 10 и используют для ускоренной приработки деталей цилидрово-поршневой группы ДВС. Выбор петролейного эфира в качестве дисперсионной среды для получения органокомплекса метакаолина основан на его способности проникать в узкие поры, совместимости как с углеводородной масляной основой, так и олеиновой кислотой, высокой летучести. При приготовлении приработочного масла имеет место незначительное снижение его вязкости, которая восстанавливается до исходного значения в результате полного испарения этого растворителя за время, в течение которого производят обкатку. При УЗобработке мультислойные частицы метакаолина деламинируют на отдельные алюмосиликатные образования чешуйчатой формы, их дуплеты и триплеты, а вновь открывшаяся базальная активная поверхность покрывается сольватным защитным слоем олеиновой кислоты, препятствующим последующей их агрегации. Образовавшийся на поверхности твердой фазы адсорбционный слой из ориентированного наружу углеводородного фрагменты ее молекул лиофилизирует их поверхность, а присутствие в масле свободной (неадсорбированной) олеиновой кислоты повышает гидрофильность среды и улучшает моющие и диспергирующие свойства масла. Одновременные и противоположные изменения свойств дисперсной фазы в сторону лиофильности, а дисперсионной среды в сторону гидрофильности, вызванные присутствием олеиновой кислоты, приводят к повышению стабильности системы. Положительным моментом использования олеиновой кислоты для получения органокомплекса метакаолина является известный из литературных источников факт, что она способна под воздействием УЗ изменять некоторые свои свойства, в частности антикоррозионные скорость коррозии снижается в 2,0-2,2 раза. Характерно, что это новое свойство имеет стабильный характер и сохраняется в течение 1 года. Обладая поверхностной активностью, олеиновая кислота является не только хорошим диспергатором, но и стабилизатором коллоидных систем. В данном случае оба этих свойства удается реализовать с помощью УЗ, обеспечивая достижение желаемого эффекта, - повышение седиментационной устойчивости приработочного масла. 3 18144 1 2014.04.30 Седиментационную устойчивость приработочного масла с присадкой органокомплекса метакаолина оценивали следующим образом. Композицию приработочного масла сразу же после приготовления заливали в мерные цилиндры объемом 100 мл и выдерживали при комнатной температуре в течение 24, 72 и 120 ч, после чего из верхнего слоя пипеткой отбирали пробу в количестве 40 мл, которую переносили на высушенный при 110 С до постоянного веса плотный бумажный фильтр (синяя лента), уложенный на воронку Бюхнера, и фильтровали под вакуумом для отделения твердой фазы. Выделенный осадок на фильтре трижды промывали петролейным эфиром. Затем фильтр снимали и сушили вместе с осадком до постоянного веса при 110 С. По разнице весов фильтра до и после фильтрации определяли содержание твердого компонента в пробе. Аналогичным образом определяли содержание органо-минеральной присадки в свежеприготовленном приработочном масле. Точно таким же образом анализировали и приработочное масло, полученное по прототипу. Полученные результаты приводятся в табл. 1. Таблица 1 Седиментационная устойчивость образцов приработочного масла Содержание твердой фазы в отобранной пробе масла Способ получения в исходном после 24 ч после 72 ч после 120 ч приработочного п/п масле отстаивания отстаивания отстаивания масла мг 1 по примеру 1 120 0,30 110 0,27 90 0,22 80 0,20 2 по примеру 2 240 0,60 210 0,52 170 0,48 150 0,37 3 по примеру 3 160 0,40 140 0,35 120 0,30 100 0,33 4 по прототипу 200 0,50 52 0,13 20 0,05 15 0,04 Экспериментальные данные, представленные в этой таблице, подтверждают, что использование метакаолина в виде органокомплекса, полученного обработкой его суспензии в растворе олеиновой кислоты в петролейном эфире, позволяет существенно повысить седиментационную устойчивость приработочного масла. Оценку приработочных свойств полученных образцов масла в сравнении с приготовленным по прототипу и базовым М 10 без присадок изучали на четырехшариковой машине(ЧШМ) трения. При заданных осевых нагрузках по результатам определения индекса задира (Из), критической нагрузке заедания (Рк) и нагрузке сваривания (Рс) оценивали смазочные свойства масла, а по показателю износа (Ди), найденного путем испытаний при осевой нагрузке на нижние шарики 196(20 кГс) за 1 ч работы, - приработочные свойства. Полученные результаты приводятся в табл. 2. Таблица 2 Результаты испытаний образцов масел на ЧШМ трения 18144 1 2014.04.30 Данные этой таблицы свидетельствуют о том, что введение в моторное масло модификатора в виде органокомплекса метакаолина с олеиновой кислотой благоприятно сказывается на приработке трибосопряжений, интенсифицируя этот процесс при одновременном увеличении показателей смазывающих свойств. Из этих данных также следует, что оптимальное количество вводимого модификатора составляет 0,3-0,6 мас. ,поскольку при нижнем пределе наблюдается заметное снижение скорости приработки, а при верхнем - ускорение износа трибологических контактов. Источники информации 1.2009183, С 1. 2.2006707, С 1. 3. Карпинчик Е.В. и др.Международная конференция по химии и химической технологии. - Ереван, 2010. - С. 306-308. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5