RU2584155C2 - Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам - Google Patents
Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584155C2 RU2584155C2 RU2014124161/04A RU2014124161A RU2584155C2 RU 2584155 C2 RU2584155 C2 RU 2584155C2 RU 2014124161/04 A RU2014124161/04 A RU 2014124161/04A RU 2014124161 A RU2014124161 A RU 2014124161A RU 2584155 C2 RU2584155 C2 RU 2584155C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additive
- carbon
- oil
- silicon dioxide
- particle size
- Prior art date
Links
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title abstract description 31
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 42
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 3
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 2
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052656 albite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052651 microcline Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- -1 polysiloxane groups Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- TXXHDPDFNKHHGW-ZPUQHVIOSA-N trans,trans-muconic acid Chemical class OC(=O)\C=C\C=C\C(O)=O TXXHDPDFNKHHGW-ZPUQHVIOSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
- C10M125/02—Carbon; Graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
- C10M125/26—Compounds containing silicon or boron, e.g. silica, sand
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к добавке к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающей диоксид кремния, углерод, при этом в качестве углерода она содержит углерод синтетический с «луковицеобразной» структурой наночастиц и средним размером частиц 30 нм, диоксид кремния со средним размером частиц 10 нм при следующем соотношении компонентов, % мас: диоксид кремния 99,0-99,9; углерод синтетический 0,1-1,0. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания. 3 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к области смазочных материалов, конкретно к добавкам к смазочным маслам и пластичным смазкам, и может найти применение в автомобильном, речном, морском, железнодорожном транспорте.
Проблема снижения механических потерь, возникшая с появлением первых механических устройств, продолжает оставаться актуальной и в настоящее время, несмотря на появление множества новых смазочных материалов.
Введение в штатные масла добавок, смазочных композиций, присадок улучшают различные эксплуатационные свойства смазочных материалов.
Перспективным направлением в области смазочных материалов является использование тонкодисперсных порошковых композиций, вводящихся в состав как жидких, так и густых смазок.
Одним из наиболее распространенных сухих смазочных веществ является графит. Основное достоинство графита в том, что он образует прочные пленки на трущихся поверхностях.
Известно смазочное масло, содержащее минеральное масло и твердую добавку - 0,1-1% мас., смеси ультрадисперсных порошков алмаза, графита и аморфного углерода при массовом соотношении алмазной и неалмазной углеродной модификации от 30:70 до 99:1. Размер частиц составляет 0,3-0,4 мкм (300-400 нм). Масло предлагается использовать для смазки машин и механизмов как в процессе обкатки, так и при эксплуатации. Для смазки тяжелонагруженных узлов трения количество добавки в масле - 0,3-1,0%, в период эксплуатации или в легконагруженных узлах - 0,1-0,3%. Технический результат: коэффициент трения при максимальной нагрузке - 0,019-0,029. (SU 1770350 А1, 23.10.1992).
Недостатками такой добавки являются:
- трехкомпонентный состав углеродной смеси (алмаз, графит, аморфный углерод);
- высокое содержание алмазной компоненты (30-99%), что нежелательно из-за абразивных свойств алмаза;
- размер частиц добавки (0,3-0,4 мкм или 300-400 нм) приводит к недостаточной стабильности суспензии в смазочных маслах (1 месяц).
Известно смазочное масло, содержащее минеральное масло и твердую добавку, в качестве которой используют фуллереновую сажу в количестве 1-5% мас. В качестве минерального (базового) масла используют индустриальное масло И-40 А. Предлагаемое смазочное масло предназначается для смазки машин и механизмов, в том числе и тяжело-нагруженных узлов трения, как в процессе приработки и обкатки узлов трения, так и при эксплуатации. Технический результат: коэффициент трения при испытаниях пар трения медь-сталь составил 0,015-0,030, объемный износ при максимальной нагрузке - 0,154-0,335 мм3. (RU 2146277 С1, 10.03.2000).
Недостатки такого смазочного масла согласно патенту RU 2448154 С1, 10.08.2011 следующие. Значительное количество фуллереновой сажи от 1 до 5% существенно повышает вязкость масла, снижает его трибологические свойства, так как значительная добавка фуллереновой сажи при статическом перемешивании ее с маслом не обеспечивает равномерности состава по всему объему, приводит к осадку и расслаиваемости ввиду комкования кластеров, коагуляции частиц, дробление таких кластеров возможно только в жидкости электрогидравлическим разрядом. Кроме того, такое масло обладает высокой стоимостью, превышающей обычные масла более чем в 20 раз, что делает его недоступным для большинства потребителей.
Известен композиционный материал для узлов трения автомобильных агрегатов, содержащий углеродный модификатор и полимерное связующее. В качестве углеродного модификатора содержится смесь алмазоподобной и графитоподобной модификации углерода с размером частиц 3-10 нм в соотношении 1:1-1:10 в количестве 0,01-0,1% мас. В качестве полимерного связующего содержится порошок полиамида 6 с размером частиц 80-100 мкм, полученный криогенным диспергированием. Технический результат: коэффициент трения - 0,12-0,18 (RU 2223304 С1, 10.02.2004).
Недостатками данного технического решения являются:
- сложность производства полимерного связующего (криогенное диспергирование),
- невозможность использования в составе штатных масел, так как это приводит к забиванию фильтрующих элементов из-за крупных размеров частиц композиционного материала.
Известна композиция для формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей кинематических пар, содержащая 5-10% мас. аморфного оксида алюминия с размерами частиц не более 240 Å (24 нм), 70-80% мас., диоксида кремния, вспученный интеркалированный графит - остальное. Технический результат: коэффициент трения - 0,0006-0,0009, объемный износ - 0,00011-0,00017 м3 × 10-3 (RU 2271485 С1, 10.03.2006).
Недостатком данной композиции является то, что данный состав может использоваться только самостоятельно без добавления в основное масло, ввиду того, что такая смазка становится нестабильной из-за сшивки продуктов износа масел в реакционно-способные олигомеры по радикальному типу. Такая смазка не может использоваться в двигателях внутреннего сгорания.
Известна смазочная композиция, содержащая смазочный компонент и наноалмазы детонационного синтеза, образующие свободнодисперсные системы, обладающие коллоидной устойчивостью. Смазочным компонентом являются коммерческие масла или консистентные смазки. Наноалмазы применяются как не фракционированные, так и фракционированные по размерам. Фракционированные наноалмазы имеют средний размер кластеров наночастиц с диаметром 150 нм, 550 нм, 600 нм. Композиция готовится на основе коммерческих масел или смазок путем смешивания компонентов. Для равномерного распределения наночастиц или их кластеров применяют ультразвуковую обработку. Готовят концентрированные продукты, содержащие наноалмазы, до 10% мас. для масел и 40% мас. для консистентных смазок. Смазочная композиция предназначена для различного рода машин и механизмов для использования в процессе обкатки, штатной эксплуатации и восстановления сопряженных поверхностей трения. Технический результат - снижение расхода топлива на 10%, снижение износа поверхностей трения, снижение температуры масла (RU 2356938 С1, 20.12.2008).
Недостатками смазочной композиции являются:
- наличие наноалмазов с размерами 150-600 нм, обладающих абразивными свойствами, отрицательно отразится на сроках эксплуатации двигателя;
- достаточно крупные размеры наноазмазов будут приводить к преждевременной забивке масляных фильтров, что ограничивает область применения для масел;
- в случае длительной остановки двигателя, необходимо вновь обрабатывать состав ультразвуком из-за седиментации суспензии достаточно крупного гранулометрического состава.
Известна смазочная композиция, содержащая базовую основу и углеродную добавку в количестве 1,0-2,5% мас. Базовой основой являются тяжелые нефтяные остатки (мазут, гудрон) или их смесь с отработанным маслом, подвергнутые термолизу - термообработке при 200-450°С в герметичных условиях. Углеродной добавкой является нанодисперсный углерод или его смесь с дисульфидом молибдена в количестве 1-10 мас. % от углерода. В качестве нанодисперсного углерода используют фуллерены, углеродные нанотрубки, нанососуды, нанодисперсный углерод, полученный пиролизом метана в присутствии катализатора. В качестве отработанного масла используют, в частности, моторные, индустриальные масла, их смесь.
Композиция предназначена для смазывания тяжело нагруженных узлов трения различных механизмов. Технический результат: диаметр пятна износа - 0,48-0,76 мм; предельная критическая нагрузка - 872,2-1003,4 кгс; нагрузка сваривания - 1646,4-2067,8 кгс; индекс задира - 355,5-552,7 (RU 2378326 С1, 10.01.2010).
Недостатками смазочной композиции являются:
- сложность приготовления смазочной композиции (термолиз);
- добавление в масло тяжелых нефтяных остатков (мазут, гудрон) при его использовании в двигателях внутреннего сгорания существенно увеличит количество смолистых веществ и сократит срок службы масла;
- наличие дисульфида молибдена в добавке нежелательно, так как происходит распад дисульфида, образование серной кислоты, продукты окисления дисульфидов обладают высокой абразивной и коррозионно-активной способностью.
Известна смазочная композиция, содержащая органическую основу и наночастицы неорганической добавки. В качестве органической основы используют жидкие полиэфиры, в качестве неорганической добавки - 0,01-0,1% мас. гидрофобной нанодисперсии диоксида кремния с привитыми на его поверхностях полисилоксановыми группами при удельной поверхности наночастиц 90-300 м2/г. Размер наночастиц не превышает 70 нм. В заявленной смазочной композиции используют готовые товарные продукты: гидрофобный аэросил - продукт фирмы Evonik Degussa GmbH (Германия) и синтетический смазочный материал на основе жидких сополимеров (С14-С16) α-олефинов и α,β-ненасыщенной 1,4-дикарбоновой кислоты, этерифицированных н-бутанолом - продукт Ketjenlube фирмы Akzo Nobel (США). Смазочная композиция предназначена для использования в эксплуатационном режиме различного рода машин и механизмов, предпочтительно, двигателей внутреннего сгорания. Технический результат: улучшение антифрикционных свойств (кривая Герси-Штрибека), снижение противоизносных свойств на 12% (-1,05 мг), снижение щелочного числа на 19%. (Патент РФ №2426771, С10М 125/26, 2011 г.).
Недостатком смазочной композиции является ограниченная сфера применения, поскольку композицию нельзя будет использовать в минеральных маслах.
Известна триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам, содержащая 40-45% мас. двуокиси кремния; 2-3% мас. мусковита; 3,5-4,0% мас. альбита; 2-3% мас. микроклина; 0,001-1% мас. полиэдральных многослойных углеродных структур фуллероидного типа; 0,2-5,0% мас. смеси фуллеренов С60 и С70; аморфного углерода - остальное. Добавка имеет вид мелкодисперсного порошка с размером частиц 0,001-0,1 мкм (1-100 нм). В качестве аморфного углерода добавка содержит сажу. Добавка смешивается с моторными маслами или пластичными смазками. В моторное масло вводится 0,005-0,1% мас. добавки, а в пластичную смазку - 0,1-15,0% мас. Добавка предназначена для уменьшения износов трущихся поверхностей узлов трения как простых, так и сложных механизмов и агрегатов. Технический результат - уменьшение износа стального образца на 25-30% по сравнению со смазочным маслом, не содержащим добавки (RU 2277577 С1, 10.06.2006).
Недостатком добавки является многокомпонентный состав, что усложняет изготовление добавки.
Известна триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам, содержащая 40-60% мас. аморфного диоксида кремния; 5-15% мас. аморфного оксида алюминия; 6-10% мас. аморфного углерода в виде сажи; 5-15% мас. аморфного оксида магния; 5-15% мас. кремнийорганического соединения алюминия и цинка в виде цинкалюмосилоксана в жидкой фазе и остальное - органический растворитель в виде толуола. Без растворителя добавка представляет гомогенизированную смесь порошков компонентов с размерами частиц не более 1 мкм (1000 нм). Органический растворитель необходим для нормального размешивания добавки в углеводородных смазках и топливах минерального или синтетического происхождения. Добавка предназначена для компенсации (восстановления) износа поверхностей трения элементов машин и механизмов. Технический результат - объемный износ 0,00012 м3·10-3; средний за испытание коэффициент трения 0,0006-0,00065 (RU 2319731 С1, 20.03.2008).
Недостатками добавки являются:
- многокомпонентный состав добавки;
- крупный размер частиц компонентов;
- для нормального размешивания добавки в смазках и топливах необходим органический растворитель.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является техническое решение, описанное в заявке Германии DE 102007002233 А1, 31.07.2008, которое выбрано в качестве прототипа.
Смесь для нанокристаллического противоизносного защитного слоя по заявке Германии №102007002233 содержит твердые компоненты: 70-90% диоксида кремния, 5-15% оксида алюминия, 5-15% графита. Размер частиц по крайней мере одного твердого компонента составляет 0,1-10 нм, преимущественно 3 нм. Твердые компоненты вводятся в смазочное средство, которым является нефтяное масло, бензин, расплавленная пластмасса, паста. Весовая часть твердых компонентов, приходящаяся на смазочное средство, составляет 0,01-1,0%, преимущественно 0,05-0,5%. Смесь предназначена для использования в качестве смазки в двигателях внутреннего сгорания, в механических передаточных механизмах, в гидравлических системах. Технический результат - образование защитного слоя величиной 0,0001-0,1 мм, что приводит к низкому коэффициенту трения, уменьшает износ, повышает прочность поверхностей трения.
Недостатками смеси являются:
- недостаточно высокая эффективность смазочного материала;
- сравнительно большой расход твердых компонентов.
В приведенных аналогах авторы ставили своей задачей повышение антифрикционных, противозадирных и противоизносных свойств масла, повышение коллоидной стабильности, улучшение приработочных свойств, улучшение трибологических характеристик пар трения, увеличение адгезионной прочности покрытия на металлах, обеспечение высоких эксплуатационных характеристик смазочных материалов, обеспечение долговечности и эффективности работы смазки, стабильности работы двигателя, восстановление изношенных поверхностей трения, повышение равномерности, стабильности и долговечности антифрикционного покрытия.
Для каждой поставленной конкретной задачи требуется конкретная добавка, с помощью одной какой-либо добавки невозможно улучшить сразу все параметры и эксплуатационные характеристики двигателя.
Задачей настоящего изобретения является создание добавки такого компонентного состава, использование которой в смазочном материале обеспечивает снижение расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Техническим результатом является снижение расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Технический результат решается предлагаемой добавкой, представляющей собой мелкодисперсный порошок, содержащий смесь диоксида кремния с углеродом синтетическим. Содержание диоксида кремния со средним размером частиц 10 нм в смеси составляет 99,0-99,9% мас., содержание углерода синтетического со средним размером частиц 30 нм - 0,1-1,0% мас.
На фиг. 1 представлено изображение отдельных частиц в агломератах порошка диоксида кремния.
На фиг. 2 представлено распределение частиц порошка диоксида кремния по размерам.
На фиг. 3 представлены общий вид порошка и соответствующая данной области дифракционная картина, участок агломерата порошка.
На фиг. 4 представлена луковицеобразная структура наночастиц.
На фиг. 5 приведено распределение частиц углерода синтетического в образце по размерам.
В таблице 1 приведены составы смазочного материала, приготовленные для испытаний.
В таблице 2 приведены результаты испытаний добавки в дизельном генераторе марки DENYO DCA-150 SPM.
В таблице 3 приведены результаты испытания предлагаемой добавки на автомобилях марки Хундай с дизельными двигателями.
Особенностью углерода синтетического является то, что он представляет собой агломераты, состоящие из наночастиц «луковицеобразной» структуры.
Добавка вводится в количестве 0,005-0,01% мас. в смазочное масло, в количестве 0,01-0,02% мас. в пластичные смазки.
Отличительными признаками изобретения от прототипа являются качественные и количественные характеристики добавки:
- углеродным компонентом является углерод синтетический с «луковицеобразной» структурой наночастиц;
- количественное содержание углерода синтетического;
- размер частиц углерода синтетического;
- количественное содержание диоксида кремния.
Сущность изобретения поясняется получением компонентов добавки, результатами испытаний.
Получение диоксида кремния и углерода синтетического
Мелкодисперсный порошок диоксида кремния получают кислотным гидролизом тетраалкоголятов кремния с последующим высушиванием.
Углерод синтетический получают методом низкотемпературной плазмы при воздействии хлора на углеводороды (метан). В результате реакции получен мелкодисперсный порошок углерода.
Исследование полученных порошков диоксида кремния и углерода синтетического проводилось методом просвечивающей электронной микроскопии. Для проведения структурных исследований полученного порошка применялся просвечивающий электронный микроскоп JEM 2100 высокого разрешения, фирмы JEOL, Япония. Микроскоп JEM 2100 имеет разрешение по точкам 2,3 Å и по линиям - 1,4 Å, максимальное ускоряющее напряжение 200 кВ и прямое увеличение составляет до 1,5 млн раз. В качестве источника электронов используется катод LaB6. Минимальный диаметр электронного пучка в режиме просвета составляет 20 нм, что позволяет в микролучевом режиме получить дифракционную картину с области такого же диаметра. Гониометрический столик позволяет наклонять образец по оси x ±60°, по оси у ±25°.
Исследование структуры методом просвечивающей электронной микроскопии проводили при ускоряющем напряжении 200 кВ. Средний диаметр пучка при получении изображения составлял приблизительно 100 нм. Стабильность по ускоряющему напряжению составляла 2·10-6 мин-1. Стабильность тока объективной линзы - 1·10-6 мин-1. При построении обрабатывалось 300 частиц.
Полученный порошок диоксида кремния представляет собой агломераты, состоящие из мелкодисперсных частиц. Средний размер частиц порошка диоксида кремния 10 нм. Фиг. 1 - Изображение отдельных частиц в агломератах порошка диоксида кремния.
На фиг. 2 приведено распределение частиц порошка диоксида кремния по размерам. При построении обработано 300 частиц. Максимум распределения частиц по размерам соответствует 10 нм.
Порошок углерода синтетического представляет собой агломераты, состоящие из мелкодисперсных частиц. Общий вид порошка и соответствующая данной области дифракционная картина приведена на фиг. 3 (а), а на фиг. 3 (б) приведен участок агломерата порошка.
Дифракционная картина соответствует структуре аморфного вещества, дальний порядок не сформирован, но на изображении высокого разрешения видна так называемая «луковицеобразная» структура наночастиц. Межполостное расстояние между графитоподобными слоями составляет приблизительно 0,35 нм (фиг. 4).
На фиг. 5 приведено распределение частиц углерода синтетического в образце по размерам. При построении обработано 300 частиц. Максимум распределения частиц по размерам соответствует приблизительно 30 нм.
Таким образом, полученный порошок углерода синтетического представляет собой агломераты, состоящие из мелкодисперсных частиц. В структуре порошка на изображении высокого разрешения видна так называемая «луковицеобразная» структура наночастиц. Межполостное расстояние между графитоподобными слоями составляет приблизительно 0,35 нм. Максимум распределения частиц по размерам в образце соответствует приблизительно 30 нм.
Заявляемая добавка приготавливается путем перемешивания компонентов при заданном массовом соотношении.
Перемешивание может осуществляться с помощью мешалок различной конструкции, цикруляционных насосов, кавитационных устройств и других подходящих приспособлений. Заявляемая добавка может вводиться в систему смазки, как в виде сухой смеси диоксида кремния с синтетическим углеродом, так и в виде их суспензии в штатном масле.
Для проведения испытаний штатное масло смешивалось с добавкой, представляющей собой 0,005-0,01%-ную суспензию в базовом масле из расчета 120 миллилитров добавки в базовом масле на 40 литров штатного масла. Для приготовления смазочного материала в качестве базового масла использовалось моторное масло марки И-40А (бесприсадочное).
Испытания смазочного материала
Для испытаний были приготовлены составы смазочного материала, см. таблицу 1.
Испытания предлагаемой добавки в дизельном генераторе марки DENYO DCA-150 SPM.
Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Кроме того, испытания предлагаемой добавки проводились на автомобилях марки Хундай с дизельными двигателями.
Результаты испытаний представлены в таблице 3.
Использование предлагаемой добавки в моторном масле приводит к уменьшению расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания автомобилей в среднем на 16,34%, улучшает эффективность использования топлива в среднем на 19,51%.
Приведенные результаты испытаний подтверждают сущность изобретения, но не ограничивают область использования смазочного материала.
Приведенные результаты испытаний свидетельствуют об эффективности использования добавки в смазочном материале, о целесообразности ее использования для улучшения эксплуатационных характеристик смазочных материалов.
Преимуществами является следующее.
Добавка химически нейтральна к смазочному материалу, что обеспечивает безопасность применения в любых узлах и механизмах.
Использование предлагаемой добавки в смазочном материале приводит к экономии расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания. Помимо экономии топлива происходит продление сроков службы смазочного материала, продление сроков службы двигателей и агрегатов, снижение затрат на обслуживание техники, увеличиваются интервалы обслуживания.
Claims (1)
- Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающая диоксид кремния, углерод, отличающаяся тем, что в качестве углерода она содержит углерод синтетический с «луковицеобразной» структурой наночастиц и средним размером частиц 30 нм, диоксид кремния со средним размером частиц 10 нм, при следующем соотношении компонентов, % мас:
Диоксид кремния 99,0-99,9 Углерод синтетический 0,1-1,0
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124161/04A RU2584155C2 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
| PCT/RU2014/000665 WO2015194987A1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-10-08 | Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124161/04A RU2584155C2 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014124161A RU2014124161A (ru) | 2015-12-27 |
| RU2584155C2 true RU2584155C2 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=54935842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014124161/04A RU2584155C2 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584155C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015194987A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2016367A3 (cs) * | 2016-06-23 | 2017-12-27 | Technická univerzita v Liberci | Způsob vyhodnocení modifikace olejů užívaných do převodových systémů nebo olejů pro obrábění kovových materiálů |
| CN112961725B (zh) * | 2021-02-21 | 2022-11-22 | 上海中器实业有限公司 | 一种环保润滑油添加剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2319731C1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-03-20 | Валерий Владимирович Ладиков | Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
| JP2009063154A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Nsk Ltd | 転動装置 |
| CN103333727A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-02 | 哈尔滨工程大学 | 纳米二氧化硅及纳米石墨复合自修复润滑添加剂及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090053268A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Depablo Juan J | Nanoparticle modified lubricants and waxes with enhanced properties |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124161/04A patent/RU2584155C2/ru active
- 2014-10-08 WO PCT/RU2014/000665 patent/WO2015194987A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2319731C1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-03-20 | Валерий Владимирович Ладиков | Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
| JP2009063154A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Nsk Ltd | 転動装置 |
| CN103333727A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-02 | 哈尔滨工程大学 | 纳米二氧化硅及纳米石墨复合自修复润滑添加剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014124161A (ru) | 2015-12-27 |
| WO2015194987A1 (ru) | 2015-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | Nanomaterials for lubricating oil application: A review | |
| Pownraj et al. | Effect of dispersing single and hybrid nanoparticles on tribological, thermo-physical, and stability characteristics of lubricants: a review | |
| Kumar et al. | Tribological characterisation of graphene oxide as lubricant additive on hypereutectic Al-25Si/steel tribopair | |
| US12241039B2 (en) | Graphene-based lubricant additives and lubricants | |
| CN102216633B (zh) | Ptfe系滑动材料、轴承和ptfe系滑动材料的制备方法 | |
| US20140162915A1 (en) | Enhanced Lubricant Formulation | |
| EP2714814A2 (en) | Surface conditioning nanolubricant | |
| RU2356938C2 (ru) | Смазочная композиция | |
| RU2584155C2 (ru) | Добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам | |
| Wu et al. | Enhancing friction and vibration reduction properties of a polymer using h-BN particles | |
| Chen et al. | Inhibition of cold‐welding and adhesive wear occurring on surface of the 6061 aluminum alloy by graphene oxide/polyethylene glycol composite water‐based lubricant | |
| US10100266B2 (en) | Dielectric nanolubricant compositions | |
| Akakuru et al. | Unraveling water-based lubrication with carbon dots of asphaltene origin | |
| Feng et al. | Modified Ti3C2TX MXene/GO nanohybrids: an efficient lubricating additive for tribological applications | |
| US20150252280A1 (en) | Enhanced Lubricant Formulation | |
| KR102263741B1 (ko) | 알킬 기능화된 산화그래핀을 이용한 윤활제 제조방법 | |
| Parenago et al. | Development of lubricant formulations for modern electric vehicles | |
| Moldovanu et al. | Influences of chemical characteristics and nanoadditive participation on raw vegetable oils’ tribological properties | |
| RU2457239C2 (ru) | Пластичная смазка для подшипников качения | |
| CN101244458A (zh) | 一种金属纳米微粒表面调理剂 | |
| Fuadi et al. | Tribo-layer properties on AISI52100 lubricated by palm methyl ester containing graphene nanosheet | |
| Aldana | Tungsten disulfide nanoparticles as lubricant additives for the automotive industry | |
| WO2009109849A1 (en) | Antifriction, antiwear compound | |
| Demydov et al. | Advanced lubricant additives of dialkyldithiophosphate (DDP)-functionalized molybdenum sulfide nanoparticles and their tribological performance for boundary lubrication | |
| CN1045466C (zh) | 一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂 |