Технология получения пластичных смазок. Система классификации и маркировки гидравлического масла

контрольная работа

1. Технология получения пластичных смазок

Повышение требований к надежности и долговечности работы современных машин и механизмов, а также ужесточение условий применения пластичных смазок обусловливают необходимость регулирования и улучшения их качества путем тщательного подбора дисперсионных сред, дисперсных фаз, введения добавок и их композиций, совершенствования технологии приготовления.

Дисперсионная среда. Жидкая основа в значительной мере определяет вязкостно-температурные характеристики, стабильность и другие свойства пластичных смазок. В качестве дисперсионной среды, содержание которой в смазках составляет 70-90% по массе, используют товарные нефтяные масла малой и средней вязкости (не более 50 мм2/с при 50 0C). При подборе жидкой основы учитывают также химический состав (содержание смол, полицикличных ароматических углеводородов, кислородных соединений), заметно влияющий на формирование структуры смазок. Для приготовления пластичных смазок, работоспособных при высоких температурах (150-2000C и более), служат обычно синтетические масла (полисилоксаны, полигликоли, сложные эфиры, перфтор- и перхлоруглероды и другие). Регулирование эксплуатационных свойств смазок и более эффективное их использование достигаются применением композиций синтетических и нефтяных масел.

Дисперсная фаза. Содержание загустителей в смазках составляет, как правило, 10-15%, при низкой загущающей способности - до 20-50% по массе. Загустители оказывают наибольшее влияние на структуру и свойства пластичных смазок и подразделяются на органические и неорганические.

Смазки на органических загустителях: мыльные [загустители-соли высших жирных кислот (мыла)]; углеводородные (твердые предельные углеводороды C18-C35, C36-C55 и др.); пигментные (орг. красители); полимерные (например, фторопласты); уреатные (алкил-, ацил- и арилпроизводные мочевины); на основе целлюлозы, солей терефталевой кислоты и т.д.

Мыльные смазки различают по катионам-кальциевые, натриевые, литиевые и др. Среди Са-смазок, выпуск которых составляет 75% выработки всех пластичных смазок, особенно важны составы на гидратированных Са-мылах-солидолы, работоспособные при температурах от минус 30 до 700C. Широко используют безводные пластичные смазки на основе комплексных Са-мыл (кСа-смазки), в которых загустителями служат комплексные соединения солей высокомолочных (обычно стеариновой) и низкомололочных (как правило, уксусной) жирных кислот; эти смазки более термостойки по сравнению с обычными кальциевыми и работоспособны до 1600C. Распространены (10% выпуска всех пластичных смазок) также Na-смазки, особенно консталины, работоспособные до 110-1200C; однако они растворимы в воде и легко смываются с металлических поверхностей. Все большее применение получают многоцелевые Li-смазки, совмещающие достоинства кальциевых (водостойкость) и натриевых (каплепадение 170-2000C) смазок и работоспособные при температурах от минус 50 до 1300C (см., например, Литол). Кроме перечисленных пластичных смазок в ряде случаев используют смазки на основе солей Al, Ba, Pb, Zn и др.

Углеводородные смазки (например, пушечная, ЦИАТИМ-205) получают загущением главным образом вязких остаточных или высокоочищенных нефтяных масел твердыми углеводородами -парафином, церезином, их смесью, а также петролатумом, к которым иногда добавляют пчелиный и другие природные воски. Эти смазки отличаются низкой температурой каплепадения (45-700C), высокими водо- и морозостойкостью, а также химической стабильностью, способностью после расплавления и последующего охлаждения восстанавливать структуру и свойства.

Пигментные смазки (например, ВНИИ НП-235) приготовляют введением преимущественно в синтетические масла (полисилоксаны, полифениловые эфиры) в количествах 20-50% по массе красителей -индантрена, изовиалонтрона, фталоцианина меди и других. Отличаются высокими механической, коллоидной и химической стабильностью, работоспособны при температурах от минус -80 до 250-3000C и выше.

Полимерные смазки (например, ВНИИ НП-233) получают загущением перфторполиэфиров, перфтор- и перфторхлор-углеродов сходными с ними по химической природе высокомолочными твердыми полимерами (например, полиуретанами). Чрезвычайно химически стабильны и работоспособны до 3000C.

Смазки на неорганических загустителях. Получают загущением нефтяных и синтетических масел неорганическими соединениями: силикагелем (напр., смазки ВНИИ НП-279 или 282), стекловолокном, асбестом, бентонитовыми глинами (например, смазка ВНИИ НП-273) и т. д. Эти смазки стабильны при высоких температурах (200-3000C, в перспективе - при 400-6000C), радиоактивном облучении и других сильных внешних воздействиях.

Загустители используют как в отдельности, так и в сочетании друг с другом. В случае смешанных загустителей каждый компонент выполняет свою функцию: так, мыла улучшают смазочную способность, твердые углеводороды повышают водостойкость, неорганические загустители расширяют температурный диапазон применения смазок.

Улучшение качества смазок достигается присутствием в них модификаторов структуры и введением наполнителей и присадок.

Прочность пространственного структурного каркаса смазок повышается благодаря так называемым модификаторам структуры. Причины их присутствия в смазках: вносятся дисперсионной средой (например, смолы и нефтяные кислоты); образуются при приготовлении так называемой технологии ПАВ (продукты окисления жидкой основы, избыток жирового сырья и продукты его превращений); накапливаются при хранении и применении (кислородсодержащие соединения) и т.д.

Наполнители (1-15%, реже до 20% по массе и более) - твердые высоко дисперсные (размер частиц до 10 мкм) вещества-графит, технический углерод (сажа), MoS2, BN, алюмосиликаты, порошки Sn, Cu и других металлов. Обладают слабым загущающим действием, практически нерастворимы в дисперсионной среде, образуют самостоятельную фазу в смазках и способствуют упрочнению их граничных слоев.

Присадки (0,001-5% по массе) - обычно органические соединения, растворимые в дисперсионной среде, оказывают существенное влияние на формирование структуры и реологические свойства смазок. Основные присадки: антиокислительные (например, ионол), антикоррозионные (нитрованный окисленный петролатум и др.), противоизносные (например, трикрезилфосфат), вязкостные (полиизобутилены и другие) и т.д. Эффективно также использование в пластичных смазках композиций присадок и наполнителей.

Процесс производства пластичных смазок - это процесс получения высокостабильных гелей с заданными свойствами. Поэтому технология получения смазок гораздо сложнее, чем топлив или масел. Технологические процессы производства смазок могут быть периодическими (обычно при выпуске большого ассортимента некрупными партиями) или непрерывными (целесообразны при выработке крупных партий одного сорта смазки). Типичная периодическая технология приготовления наиболее распространенных мыльных смазок заключается в следующем. В варочный котел загружают 15-30% нефтяного масла и всю порцию жирового компонента. Ингредиенты при перемешивании нагревают до 70-800C и добавляют водный раствор щелочи. При интенсивном перемешивании и температуре до 1100C происходит омыление жиров, после чего температуру повышают до 130 0C для выпаривания излишнего количества воды. Затем смесь полученной мыльной основы и остатка масла нагревают до температуры плавления мыла. По окончании варки мыльный расплав охлаждают. Режим охлаждения определяет пространственный каркас смазок: при быстром понижении температуры образуются мелкие, при медленном - крупные частицы загустителя. Смазки, полученные путем быстрого охлаждения расплава, отличаются большей прочностью. Наиболее упорядоченная и прочная структура пластичных смазок формируется в режиме изотермической кристаллизации.

Принципиальная технологическая схема непрерывного производства смазок: измельчение готового сухого мыла; приготовление суспензии его порошка в половине общего количества синтетического масла; нагревание суспензии до образования расплава; смешение последнего с остальным количеством нагретого масла; охлаждение мыльного расплава.

Технология получения углеводородных смазок намного проще, чем мыльных, и сводится в основном к сплавлению при перемешивании компонентов, выпарке воды и охлаждению готового расплава.

Стабильность охлажденных после приготовления пластичных смазок повышают продавливанием их через узкие кольцевые отверстия под давлением 20-25 МПа (гомогенизация) или через щелевые зазоры в полость специального аппарата, из которого непрерывно откачивают воздух (деаэрация).

При производстве смазок для получения необходимой структуры необходимым условием является тщательное выдерживание технологических режимов: порядка, температуры и продолжительности смешения компонентов, охлаждения и гомогенизации смеси, введения присадок и наполнителей. Для получения смазок иногда используются готовые загустители. Такие загустители, как мыла и полимочевины, могут также приготавливаться в процессе приготовления самой смазки путем смешивания реагентов в дисперсионной среде.

Приготовление смазок различных типов имеет свои особенности. Приготовление смазок из готовых загустителей заключается в интенсивном механическом диспергировании загустителя в масле. Для углеводородных и некоторых мыльных смазок бывает достаточно простого перемешивания при нагревании. Такие загустители, как глины, аэросил требуют более активного воздействия, к которому относятся циркуляция смеси по контуру, промежуточная гомогенизация.

Приготовление загустителя в процессе приготовления самой связки происходит в процессе смешения реагентов в дисперсионной среде или ее части. Например, для приготовления мыла в реактор загружают дисперсионную среду, жиры и водный раствор (или суспензию) гидроксида металла. Смесь нагревают до плюс 200°C и более градусов и перемешивают в течении заданного времени (10-40 мин). В реакторе происходит омыление жира с образованием мыла и глицерина. Глицерин остается в смазке, а избыток воды выпаривается. Для этого используются специальные выпарные аппараты. Полностью воду из смазки удалить нельзя, и поэтому часть ее (до нескольких процентов на смазку) остается. Иногда это оказывается полезным. Например, вода в гидратированных кальциевых смазках служит стабилизатором их структуры. Другим примером приготовления загустителя в процессе приготовления самой связки может служить получение полимочевины. Для этого в дисперсионной среде последовательно смешивают амины и изоцианаты, наблюдая в процессе реакции между ними интенсивное загущение смеси с выделением тепла. Завершается стадия диспергирования загустителя образованием гомогенного расплава или тонкой суспензии.

Охлаждение - ответственная стадия, на которой начинается образование структуры смазки. Оно начинается в реакторе и продолжается в специальных скребковых холодильниках. Существуют другие способы охлаждения, например, в тонком слое на вращающихся барабанах. В конце процесса охлаждения в смазку вводят большинство присадок и наполнителей.

Гомогенизация смазки завершает образование ее структуры. Она заключается в интенсивном механическом воздействии на гель. Простейшим гомогенизатором являются трехвальцовые краскотерки, в которых через зазоры между вращающимися вальцами пропускается смазка. Более эффективны клапанные и роторно-щелевые гомогенизаторы, в которых смазка пропускается с большой скоростью под давлением через малые регулируемые зазоры. Существуют гомогенизаторы и других типов.

Деаэрация - стадия, которой иногда пренебрегают. Однако удаление воздуха из готовой смазки улучшает ее структуру и внешний вид.

Фильтрация исходных компонентов и готовых смазок также необходима для получения качественного продукта с хорошими антифрикционными характеристиками. Фильтрация смазок - процесс достаточно трудный. Для этого смазки пропускают через металлические сетки, патронно-щелевые фильтры или фильтры других, более сложных конструкций.

Делись добром ;)