На правах рукописи

Цыганок Станислав Витальевич

ВЛИЯНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ

ДОБАВОК НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

ТОВАРНЫХ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

02.00.13 – Нефтехимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2013

Работа выполнена на кафедре Технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лихтерова Наталья Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН Паренаго Олег Павлович кандидат технических наук, Руководитель отделения специальных работ и технологий, ОАО «ВНИИНП»

Платонова Раиса Григорьевна

Ведущая организация: ОАО «Электрогорский институт нефтепереработки»

Защита состоится « 10 » декабря 2013 года в 16:00 в аудитории М-119 на заседании диссертационного совета Д 212.120.02 при Московском государственном университете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр-т Вернадского, д. Автореферат разослан «» ноября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук Е.А. Анохина

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы Надежная эксплуатация современных машин и механизмов напрямую связана с уровнем качества горюче-смазочных материалов (ГСМ). Повышение уровня качества ГСМ осуществляется за счет совершенствования технологий получения базовых компонентов ГСМ и оптимизации их состава, эксплуатационных свойств путем введения высокоэффективных функциональных присадок и добавок. Надежная работа трибосопряжений машин и механизмов, снижение потерь от трения традиционно обеспечивается изменением характеристик смазочной среды. Расширение температурно-нагрузочного диапазона применения пластичных смазок при высоком уровне трибологических характеристик достигается введением в их состав маслорастворимых полифункциональных присадок или модификаторов трения (дисульфид молибдена, графит, порошки мягких металлов, полимеров). В последние годы в научно-технической литературе появились данные об использовании в приработочных и ремонтно-восстановительных составах природных силикатов магния серпентинов. Многообразие состава и структуры различных групп серпентинов не позволяет однозначно рекомендовать любые политипы силикатов магния в качестве антифрикционных добавок. Понимание природы и уникальных свойств этих минералов требует детальных исследований в области изучения их состава и структуры, а так же влияния на трибологические характеристики пластичных смазок. Разработка новых композиций пластичных смазок на основе новых функциональных добавок, способствующих снижению трения и повышению износостойкости ведущих деталей машин и механизмов, является актуальной проблемой.

Изучение влияния высокодисперсных порошков серпентинов на противоизносные, противозадирные и смазывающие свойства пластичных смазок и разработка рекомендаций по их применению.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить морфологию и состав различных видов серпентинов;

- исследовать влияние условий измельчения на гранулометрический состав порошков;

- исследовать влияние серпентинов и их концентрации на смазывающие, противозадирные и противоизносные свойства пластичных смазок общего назначения;

- оценить влияние серпентинов на физико-химические и механические свойства смазок;

- провести сравнительные испытания высокодисперсных порошков серпентинов в составе смазок со смазками, содержащими дисульфид молибдена и политетрафторэтилен;

- разработать рекомендации по применению серпентинов в составе пластичных смазок.

Научная новизна 1. Установлены различия в структуре и составе разных видов серпентинов.

Доказано, что серпентины типа лизардита по своей кристаллической (слоистой) структуре и составу являются более предпочтительными в качестве антифрикционной добавки к пластичным смазкам.

2. На основе изучения трибологических характеристик композиций лизардита со смазками ЦИАТИМ-201 и Литол-24 показана его высокая эффективность. Уровень противоизносных свойств композиций лизардита со смазкой ЦИАТИМ превосходит уровень этих свойств для композиций, содержащих дисульфид молибдена или тефлона. Несущая и нагрузочная способности смазки, содержащей лизардит, соответствует уровню этих показателей для композиции с дисульфидом молибдена или превышает этот уровень для композиций с тефлоном.

3. Выявлена несовместимость добавок лизардита с многофункциональными присадками, например с диалкилдитиофосфатом цинка, в составе опытных композиций литиевых пластичных смазок. Показано, что это связано с высокой способностью лизардита к ионному обмену и хемосорбцией присадок на поверхности частиц добавки.

Практическая значимость 1. На основании результатов исследования процесса размельчения серпентина рекомендована технология получения высокодисперсных порошков лизардита и технологии получения концентрата добавки лизардита. Предложена технологическая схема получения концентрата лизардита, адаптированная к промышленной технологии получения смазки ЦИАТИМ-201.

2. Разработаны рекомендации по применению высокодисперсных порошков лизардита в составе смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24.

Апробация работы Материалы диссертации докладывались на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2010 г.); Молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы катализа и нефтепереработки» (Саратов, 2010 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» Школы молодых ученых, аспирантов и студентов «Проблемы химии нефти и газа» (Томск, 2010 г.).

Публикации По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, тезисы 3-х докладов, 1 учебно-методическое пособие.

Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 25 таблиц. Библиография составляет 135 наименований.

Во введении обоснована актуальность изучаемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе представлен обзор современного состояния исследований в области повышения трибологических характеристик пластичных смазок.

Подробно рассмотрены современные требования, предъявляемые к пластичным смазкам. Показана связь состава смазок с их эксплуатационными свойствами, рассмотрена роль химической природы дисперсной фазы в образовании коллоидной микроструктуры смазки и прочность внутреннего каркаса. Особое внимание уделено нерастворимым в углеводородах минеральным наполнителям.

Рассмотрены различные версии классификации модификаторов трения в составе смазочных материалов. Проведен анализ и сравнение механизмов действия слоистых неорганических наполнителей и малорастворимых присадок в режиме граничной смазки.

В главе приведены данные по использованию силикатов магния – серпентинов в приработочных и ремонтно-восстановительных составах, а также данные по свойствам минералов-серпентинов, которые зависят от химического состава, структуры и морфологии последних. На основе обобщения данных литературных источников сформулированы цель и конкретные задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведены данные по выбору и свойствам объектов исследования. Подробно описаны методики проведения исследований и методов определения свойств пластичных смазок.

В качестве товарных выбраны три типа пластичных литиевых смазок:

антифрикционная общего назначения ЦИАТИМ-201, многоцелевая Литол-24, специализированная железнодорожная смазка Буксол (табл. 1). Выбранные образцы смазок отличаются по своему составу, физико-химическим характеристикам и эксплуатационным свойствам и широко востребованы на отечественном рынке смазывающих материалов.

Для проведения исследований взяты три образца серпентина-технического разных партий. Выбранные образцы геомодификатора-серпентина были использованы при изготовлении ремонтно-восстановительных составов. Для сравнительных испытаний композиций смазок, содержащих серпентин, взяты дисульфид молибдена (DIN51807Т1) и политетрафторэтилен (ТУ 229-004Исследование характеристик спектров серпентинов разного генезиса проводили методом инфракрасной спектроскопии на спектрометре SPECORD M-80. Микроструктуру серпентинов разных видов определяли с помощью электронного сканирующего микроскопа с микрозондом. Растровые электронные изображения получены во вторичных электронах. Обработку данных проводили при помощи лицензионного программного обеспечения «SEM Conirol User Interface». Химический состав серпентинов разных видов определяли на приборе CAMTBAX методом электронно-зондового анализа.

Порошки серпентина ультрамикронных размеров получали путем дробления в планетарной мельнице Retsch РM-100. Гранулометрический состав порошков серпентинов изучали с помощью автоматического лазерного анализатора LS-POP (6) OMEC. Опытные образцы композиций пластичных смазок изготавливали путем введения в базовую смазку с помощью механической мешалки с перфорированным поршнем, замешивая их в течении 1 мин ( двойных ходов перфорированного поршня при комнатной температуре) и далее выдерживали в течении 24 часов.

Таблица 1 – Физико-химические характеристики исходных пластичных смазок Температура каплепадения, Коллоидная стабильность, % Вязкость динамическая, Паc характеристики на 4ШМ различной концентрации и базовую смазку, испытывали на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 6479.

В третьей главе представлены результаты комплексных исследований влияния геомодификатора-серпентина на эксплуатационные свойства литиевых пластичных смазок. Исследования выполняли в четыре этапа. Целью первого этапа являлась идентификация образцов серпентина технического, установления особенностей его структуры и состава. Данная работа выполнена на кафедре минералогии МГУ под руководством к.т.н., с.н.с. Посуховой Т.В. Для сравнения были взяты образцы серпентинов различных месторождений и относящихся к разным политипам силиката магния. Данные ИК-спектрометрии показали, что серпентин технический может быть отнесен к группе лизардитов (рисунок 1).

Технический лизардит характеризуется интенсивной полосой поглощения в области длин волн 1050-1060 см-1. Отличия лизардита от хризотила проявляются в форме полос поглощения 440-450 см-1 и интенсивности полосы поглощения 570 см-1.

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Рисунок 1 – Инфракрасный спектр технического серпентина обр. Изучение морфологии эталонных серпентинов разного генезиса и серпентина технического позволило выявить особенности их микроструктуры.

Для серпентина технического-лизардита характерно наличие крупных «пухлой»

формы агломератов, которые образуются в результате высокой степени агрегации (флокуляции) (рисунок 2а).

Флокуляция частиц и чешуек лизардита обусловлена высокой электризуемостью материала, о чем свидетельствует интенсивное свечение поверхности частиц и неравномерное стекание заряда статического электричества (рисунок 2б).

Рисунок 2 – Микроструктура технического лизардита:

а) типичная структура лизардита технического при разной степени увеличения б) флокуляция чешуек и частиц лизардита под действием статического электричества Изучение химического состава серпентинов позволило их классифицировать по замещению ионов магния и кремния ионами алюминия, хрома или никеля.

Согласно этой классификации технический лизардит относится к средне-глиноземным серпентинам химического состава: оксид магния 40-42% масс.; оксид кремния 41,0-44,5% масс.; оксид алюминия 0,3-0,5% масс.;

оксид железа 1,5-1,9% масс.; оксид никеля 0,05-0,25% масс.; оксид хрома менее 0,05% масс.

Состав и особенности микроструктуры технического лизардита позволяют рекомендовать его в качестве антифрикционных добавок для улучшения трибологических характеристик литиевых пластичных смазок. При создании композиций пластичных смазок с твердыми наполнителями большое значение имеет дисперсность, применяемого твердого наполнителя. Чем меньше размеры частиц твердого наполнителя, тем большего эффекта удается достичь в улучшении трибологических свойств смазки. В этой связи на первом этапе исследований было изучено влияние технологии измельчения технического серпентина на опытные композиции пластичных смазок: однократный сухой помол (обр. 1, обр. 2, обр. 3);

двукратный сухой помол (обр. 4); мокрый однократный помол в среде индустриального масла И-50 (обр. 5); мокрый однократный помол в среде этилового спирта (обр. 6); мокрый однократный помол в среде этилового спирта с последующим выпариванием спирта при температуре 150С в течении 90 мин (обр. 7); сухой однократный помол с последующим изготовлением суспензии порошка серпентина в среде индустриального масла И-50 (обр. 8). Результаты изучения гранулометрического состава образцов лизардита обр. 1 и обр. приведены на рисунке 3. Как следует из приведенных данных, при однократном сухом помоле наблюдалось практически нормальное распределение частиц лизардита (обр. 1) по размерам (рисунок 3а). Наименьший размер частиц в обр. 1, зарегистрированный при его исследовании, составляет 1,63 мкм. Общее содержание фракции 1,5 - 5,0 мкм в обр. 1 составляет 45% отн. Образец лизардита (обр. 4) характеризуется двумодальным распределением частиц по размерам (рисунок 3б). Наименьший размер частиц, зарегистрированный в этом образце, составляет 0,76 мкм. Содержание фракции 0,8 - 5,0 мкм в образце обр. на 8% отн. больше, чем в обр. 1 и равно 52% отн. Кроме того, для обр. характерна высокая степень флокуляции (слипание под действием заряда статического электричества). Комкование и слипание мелких (до 3 мкм) частиц порошка отрицательно сказывается на технологии его введения в пластичную смазку и на физической однородности полученной композиции.

Полученные образцы лизардита технического в концентрации 5% масс.

были введены в состав смазки ЦИАТИМ-201 (таблица 2).

Рисунок 3 – Распределение частиц лизардита по размерам (мкм):

Сравнение результатов испытаний опытных композиций, содержащих образцы лизардита разных партий (таблица 2) показывает, что все опытные образцы смазки характеризуются более высоким уровнем трибологических свойств, чем исходная смазка. Различия, наблюдаемые в значениях отдельных показателей опытных композиций, обусловлены непостоянством химического состава разных партий природного лизардита.

Таблица 2 – Влияние лизардита технического (5% масс.) на трибологические характеристики смазки ЦИАТИМ-201 (ЧШМ) Наименование Критическая нагрузка (Рк), Н Нагрузка сваривания (Рс), Н Диаметр пятна износа (Dи), мм Данные, представленные в таблице 2, показывают, что двукратный помол исходного лизардита из-за флокуляции микрочастиц приводит к меньшей его эффективности в составе смазки ЦИАТИМ-201, чем образец лизардита однократного помола. Эффективность образцов лизардита (обр. 5; обр. 6), полученных помолом в среде этилового спирта или индустриального масла, одинакова. Так же незначительно различается эффективность этих образцов по сравнению с образцами обр. 1; обр. 2; обр. 3, полученными однократным сухим помолом. В целом в ходе данного исследования установлено, что введение 5% масс. лизардита технического значительно улучшает трибологические характеристики смазочной композиции. Показатель критической нагрузки увеличивается на 39 - 136% отн. Нагрузка сваривания увеличивается на 20 - 90% отн., а индекс задира – на 111 - 240% отн. При этом значительно уменьшается величина диаметра пятна износа (22 - 43% отн.).

На основании проведенных исследований была рекомендована технология получения смазки ЦИАТИМ-201 с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет введения в ее состав серпентина-лизардита.

Особенностью предлагаемого технологического процесса является сочетание технологических приемов, применяемых как в производстве мыльных смазок, так и в технологии производства смазок на высокодисперсных неорганических загустителях. Отличия заключаются в стадии получения ультрадисперсного неорганического загустителя, который далее последовательно диспергируется в базовом масле (рисунок 4).

Полученный концентрат лизардита с антиокислительной присадкой (4-метил-2,6-третбутилфенол) поступает на установку получения мыльной литиевой смазки ЦИАТИМ-201. Исходное минеральное масло МВП из емкости дозировочным насосом подают в лопастной аппарат 6 в расчетном количестве.

Антиокислительная присадка из емкости 2 через дозатор 7 поступает также в аппарат 6. Далее включают перемешивающее устройство 4 и начинают подогрев компонентов, подавая теплоноситель в рубашку аппарата 6. Из емкости 3 порошок лизардита (80%) небольшими порциями в течении 7 - 8 ч дозируют дозатором в аппарат 6. Количество одной порции не должно превышать более 1 кг во избежание комкования лизардита. Далее полученную суспензию лизардита в масле с антиоксидантом через гомогенизирующий клапан подают в аппарат 10, работающий под вакуумом. Температуру в аппарате 10 поддерживают на уровне 105 - 110°С. В аппарате 10 происходит удаление влаги через конденсатор 12.

Далее в аппарат 10 небольшими порциями через дозатор 8 вводят оставшиеся 20% лизардита. Далее концентрат лизардита последовательно подвергается фильтрации на фильтре 13, гомогенизации в гомогенизаторе 14, деаэрируют 15 и подают в емкость 16. Из емкости 16 концентрат лизардита поступает на установку получения мыльной основы смазки ЦИАТИМ-201. Сочетание двух разных технологий получения пластичных смазок позволяет в целом получать продукты, соответствующие современным требованиям.

Рисунок 4 – Принципиальная технологическая схема процесса 12 – конденсатор; 13 – фильтр; 14 – гомогенизатор; 15 – деаэратор; 16, 17 – накопители;

18 – гомогенизирующие клапаны IV – концентрат лизардита с антиоксидантом; V – некондиционный продукт; VI – конденсат; VII – воздух.

На втором этапе исследований было изучено влияние концентрации порошка лизардита на трибологические свойства смазки ЦИАТИМ-201. Образец вводили в смазку в наиболее часто встречающихся концентрациях: 1% масс, 5% масс, 10% масс, 15% масс, 20% масс, 30% масс. Оценку трибологических характеристик исходного образца смазки и опытных композиций проводили в объеме ГОСТ 9440 на четырехшариковой машине трения по показателям:

критическая нагрузка, нагрузка сваривания, индекс задира, диаметр пятна износа (рисунок 5).

Данные, приведенные на рисунке 5, показывают, что во всем исследованном интервале концентраций трибологические характеристики опытных композиций смазки ЦИАТИМ-201 улучшаются за счет введения серпентина-лизардита.

С ростом концентрации добавки лизардита наблюдалось резкое снижение диаметра пятна износа (1 - 10%). Это свидетельствует об улучшении противоизносных свойств композиции. Дальнейшее увеличение концентрации добавки с 10 до 30% не оказывает существенного влияния на величину диаметра пятна износа (рисунок 5а). Аналогичным образом в зависимости от концентрации добавки изменялась несущая способность опытных композиций (рисунок 5б).

Предельная нагрузочная способность (рисунок 5в) и противозадирные свойства (рисунок 5г) резко улучшались при увеличении концентрации лизардита до 10% масс. Обобщение полученных результатов показало, что оптимальной концентрацией добавки лизардита в составе смазки ЦИАТИМ-201 следует считать концентрацию 5-10% масс.

Далее опытную композицию ЦИАТИМ-201 с 10% масс. лизардита (обр. 1) исследовали по наиболее значимым показателям качества: температуре каплепадения, динамической вязкости при минус 50°С, пределу прочности при 50°С и коллоидной стабильности (таблица 3).

Таблица 3 – Влияние добавки лизардита на физико-химические свойства опытной композиции смазки ЦИАТИМ- Динамическая вязкость, Пас скорости деформации 10 с- Предел прочности, Па – при 50°С Коллоидная стабильность, % выдел. масла Композиция, содержащая 10% масс. лизардита, характеризуется улучшенными по сравнению с исходным образцом ЦИАТИМ-201 физико– химическими свойствами. При этом отмечается рост значения показателя динамической вязкости при температуре минус 50°С до 1080 Пас при норме не более 1100 Пас. Следовательно, дальнейшее увеличение концентрации лизардита в составе смазки ЦИАТИМ-201 может привести к ухудшению реологических свойств композиции в целом.

Рисунок 5 – Влияние концентрации лизардита на трибологические характеристики Таким образом, композиции ЦИАТИМ-201 с лизардитом должны содержать добавку в концентрации 5 – 10% масс. При таких концентрациях трибологические характеристики смазки увеличиваются практически вдвое, а значения физико-химических характеристик соответствуют требованиям стандарта.

На третьем этапе исследования изучали влияние состава литиевых пластичных смазок на эффективность серпентина-лизардита в составе опытных композиций (таблица 4).

Таблица 4 – Влияние лизардита (10% масс.) на трибологические характеристики опытных композиций литиевых смазок Наименование Критическая нагрузка Рк, Н Нагрузка сваривания Рс, Н Диаметр пятна износа Dи', мм Данные таблицы 4 показывают, что несущая способность смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24 увеличивается вдвое, а смазки Буксол меняется незначительно. Предельная нагрузочная способность смазки Буксол от введения 10% масс. лизардита не меняется, в то время как для смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24 она увеличивается на 55 - 58% отн. Так же мало изменяются и противозадирные свойства Буксола по сравнению со смазками ЦИАТИМ-201 и Литол-24. Индекс задира для этих смазок увеличивается практически вдвое.

Введение 10% масс. лизардита существенно ухудшает противоизносные свойства смазки Буксол. Диаметр пятна износа увеличивается с 0,36 мм до 0,66 мм. Таким образом, эффект от введения лизардита в состав смазки Буксол можно считать отрицательным. Это связано с наличием в составе смазки Буксол многофункциональной присадки диалкилдитиофосфата цинка. Для серпентинов характерна высокая способность к ионному обмену. На поверхности минералов адсорбированы катионы, которые взаимодействуют с ионами различной природы.

В результате ионного обмена происходит модифицирование поверхности серпентина с образованием органофильных и гидрофобных комплексов.

По данным научно-технической литературы в качестве модификаторов поверхности слоистых силикатов используют азотсодержащие соединения жирного ряда, полимеры и продукты поликонденсации, а также фосфонивые, стибиновые, арсониевые, сульфонивые высокомолекулярные соединения. В данном случае многофункциональная присадка диалкилдитиофосфат цинка играет роль модификатора поверхности лизардита. Помимо обменных взаимодействий при модификации поверхности минерала протекает процесс физической адсорбции присадки. Поверхность частиц лизардита покрывается вертикально ориентированными углеводородными радикалами, что увеличивает размеры частиц и препятствует движению частиц к поверхности металла. Скорость хемосорбции присадки ДФ-11 на металле во много раз превосходит скорость хемосорбции частиц лизардита. При этом добавка ультрадисперсного порошка лизардита действует как абразивный материал, ухудшая противоизносные свойства смазки (таблица 4). В следующей серии опытов были проведены исследования влияния концентрации лизардита на трибологические свойства композиций смазок ЦИАТИМ-201, Литол-24, Буксол. Лизардит вводили в концентрациях 1% масс., 5% масс., 10% масс. Результаты исследований приведены в таблице 5. Как следует из данных таблицы 5 увеличение концентрации добавки лизардита с 1% масс. до 10% масс. существенно улучшает противозадирные н противоизносные свойства смазок Литол-24 и ЦИАТИМ-201.

Таблица 5 – Влияние концентрации лизардита на трибологические свойства литиевых смазок Наименование рация Критическая Нагрузка Индекс * Примечание: в знаменателе обр. 4 – двойной помол Анализ данных, приведенных в таблице 5, подтвердил ранее сделанные выводы: добавка лизардита в смазку Буксол либо ухудшает, либо не влияет на величину показателей трибологическтх свойств смазки. Предположение о том, что часть многофункциональной присадки ДФ-11 сорбируется поверхностью частиц лизардита было проверено в ходе испытаний опытных композиций, в которые наряду с добавкой лизардита вводили дополнительно маслорастворимые присадки (рисунок 6), улучшающие трибологические характеристики смазок. При этом в смазку Буксол вводили противоизносную присадку ТЭФ-3, антифрикционную присадку ПАФ-4, многофункциональную присадку А-22, противоизносную присадку OLD-CHIP в концентрации 2 – 3% масс. В ходе этих исследований было выявлено ухудшение противоизносных свойств композиций по сравнению с уровнем этого показателя для исходной смазки. Требованиям технических условий по величине этого показателя соответствовала композиция, содержащая 5% масс. лизардита (обр. 3) и 3% масс. антифрикционной присадки ПАФ-4.

Однако, введение этих компонентов в состав смазки Буксол привело к резкому ухудшению противозадирных свойств композиции. Индекс задира уменьшился с 60,5 Н до 49,5 Н.

Ухудшение противозадирных свойств композиции связано с добавкой присадки ПАФ-4, так как при введении только лизардита величина этого показателя растет на 28% отн. по сравнению с исходным значением.

Дополнительное количество высокоэффективных маслорастворимых присадок положительно влияет на несущую и нагрузочную способность опытных композиций (рисунок 6), улучшаются также и противозадирные свойства композиций 1 – 5.

На четвертом этапе исследований были проведены сравнительные испытания эффективности серпентина – лизардита, дисульфида молибдена и тефлона в составе пластичной смазки ЦИАТИМ-201. При проведении сравнительных испытаний концентрация наполнителей в составе композиций составляла 10% масс.

Оценка противоизносных свойств испытанных композиций показала, что композиция, содержащая 10% масс. лизардита (обр. 1) превосходит по уровню этого показателя композиции смазки с 10% масс. дисульфида молибдена и тефлона (рисунок 7а). Уровень противозадирных свойств композиций, содержащих MoS2, значительно выше, чем для лизардита и тефлона (рисунок 7г).

Рисунок 6 – Совместное влияние добавок лизардита (обр. 3) и маслорастворимых присадок на трибологические свойства смазки Буксол обр.1 – Исходный Буксол; обр.2 – Буксол + 5% масс. лизардита;

обр.3 – Буксол + 5% масс. лизардита + 3% масс. ТЭФ-3;

обр.4 – Буксол + 5% масс. лизардита + 3% масс. А-22;

обр.5 – Буксол + 5% масс. лизардита + 3% масс. OLD-CHIP;

обр.6 – Буксол + 5% масс. лизардита + 3% масс. ПАФ- Тефлон в свою очередь значительно уступает лизардиту по степени изменения критической нагрузки, нагрузки сваривания и индекса задира (рисунок 7).

По своей несущей и предельной нагрузочной способности композиции, содержащие добавки лизардита. превосходят композиции с добавкой тефлона (рис. 7 б, в), но уступают композициям, содержащим дисульфид молибдена.

Рисунок 7 – Влияние природы добавки на трибологические свойства обр.1 – Исходная ЦИАТИМ-201; обр.2 – ЦИАТИМ-201 + 10% масс. лизардита (обр. 4); обр.3 – обр.4 – ЦИАТИМ-201+10% масс MoS2; обр.5 – ЦИАТИМ-201+10% масс УПТФЭ а – диаметр пятна износа, Dи в – нагрузка сваривания, Рс Полученные в сравнительных испытаниях данные подтвердили высокую эффективность добавки серпентина–лизардита в составе смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24. По уровню трибологических характеристик композиции смазки ЦИАТИМ-201 с 10% масс. лизардита превосходят композиции, содержащие 10% масс. добавки тефлона, а по отдельным показателям превосходят композиции с MoS2. Добавки серпентина–лизардита могут быть рекомендованы к применению в составе пластичных литиевых смазок, не содержащих маслорастворимых противоизносных и противозадирных присадок наравне с MoS2 и тефлоном.

1. Проведены комплексные исследования возможности применения в составе пластичных смазок высокодисперсных порошков серпентина.

2. Изучен состав и структура серпентина технического в сравнении с различными видами серпентинов. Установлено, что серпентин технический относится к группе лизардита общей формулы Mg3Si2O5(OH)4; обладает мелкодисперсной слоистой структурой; является средне-глиноземистым с содержанием оксида алюминия 0,3 – 0,5% масс. и оксида хрома менее 0,5% масс.

на гранулометрический состав и эффективность в составе смазок. Показано, что наибольшей эффективностью обладают образцы лизардита, полученные однократным сухим помолом; предложена технология приготовления концентрата добавки и методика ее введения в состав композиции смазки ЦИАТИМ-201.

4. Установлено отрицательное влияние многофункциональной присадки диалкилдитиофосфата цинка на противоизносные свойства литиевой смазки Буксол, содержащей добавку серпентина–лизардита, что связано с хемосорбцией присадки на поверхности частиц лизардита.

5. Показано, что увеличение концентрации добавки лизардита с 1% масс. до 30% масс. в составе литиевой смазки ЦИАТИМ-201 улучшает ее трибологические характеристики более, чем в два раза.

6. Доказано, что введение в состав композиций смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24 лизардита в концентрации 5 – 10% масс. не оказывает отрицательного влияния на физико-химические свойства смазочных композиций.

7. Установлено, что добавка лизардита в смазку ЦИАТИМ-201 повышает уровень несущей и нагрузочной способности композиций до уровня композиций, содержащих MoS2 и превосходит уровень композиций, содержащих тефлон, а по противоизносным свойствам композиции смазки с лизардитом превосходят композиции с MoS2.

8. Ультрадисперсные порошки серпентин–лизардита рекомендованы для применения в составе смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24.

Основные результаты диссертационной работы отражены 1. Цыганок С.В., Лихтерова Н.М. Влияние природных силикатов-серпентинов на трибологические свойства пластичных смазок // Вестник МИТХТ, 2010. Т. 5. №5.

С. 96-101.

2. Цыганок С.В., Лихтерова Н.М., Алергант М.С., Ежунов Е.М., Чулков И.П.

Исследование влияния наполнителей различной природы на физико-химические и эксплуатационные свойства смазок // «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России»: тезисы доклада VIII Всероссийской научно-технической конференции, Москва, 1 – 3 февраля 2010. ИЦ РГУ нефти и газа, 2010. С. 257-258.

3. Цыганок С.В., Лихтерова Н.М. Разработка высокоэффективных многокомпонентных наноструктурных добавок к смазывающим материалам для снижения энергопотребления и долговечности машин и механизмов // «Современные проблемы катализа и нефтепереработки»: тезисы доклада Молодежной научно-технической конференции, Саратов, 20 – 21 сентября 2010.

ИЦ «Наука», 2010. С. 63-64.

4. Цыганок С.В., Лихтерова Н.М., Чулков И.П. Пластичные смазки с серпентинами в качестве наполнителей // Школа молодых ученых, аспирантов и студентов «Проблемы химии нефти и газа»: текст доклада V Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа», Томск, 21 – 24 сентября 2010. Изд-во института оптики атмосферы СО РАН, 2010.

С. 335-338.

5. Лихтерова Н.М., Николаев А.И., Абу Даниэль О., Цыганок С.В. Методические указания для выполнения лабораторных работ: Пластические смазки. Свойства и методы определения их характеристик. М.: ИПЦ МИТХТ, 2010. 28 с.

Влияние наноструктурных антифрикционных добавок на физико-химические и эксплуатационные свойства товарных пластичных смазок.

Типография ООО «Генезис» 8 (495) 434-83-