Пластичные смазки Molykote
Пластичные смазки Molykote

В статье рассматриваются назначение, основные особенности и механизм работы пластичных смазок, приводятся общие сведения о составе пластичных смазок Molykote.

1. Назначение и основные особенности пластичных смазок
2. Компоненты пластичных смазок Molykote

 

1. Назначение и основные особенности пластичных смазок

Основной целью смазывания деталей узлов и механизмов является снижение износа. Разделение сопрягаемых поверхностей слоем смазочного материала предотвращает их схватывание, минимизирует потери на трение в соединениях.

Смазочные материалы могут выполнять и другие задачи, наиболее востребованными из которых являются защита от воздействия вредных факторов окружающей среды, герметизация и уплотнение подвижных и неподвижных соединений, электроизоляция или обеспечение высокой электропроводимости, демпфирование шума при работе узлов трения, отвод тепла.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяемые в узлах трения смазочные материалы должны обладать определенным набором свойств. Различные сочетания таких свойств позволяют их классифицировать консистенции и агрегатному состоянию на различные группы и категории.

Наибольшее распространение в промышленности получили жидкие (масла), пластичные (пластичные смазки, компаунды), твердые смазочные материалы (порошки и антифрикционные покрытия), а так же многофазные системы, компоненты которых не образуют растворы и не взаимодействуют друг с другом химически (дисперсии и пасты) (рис. 1).

Виды смазочных материалов

  Рис. 1. Виды смазочных материалов

В узлах трения, в которых невозможно или нецелесообразно использовать циркуляционную смазочную систему с применение жидких материалов, используется периодическое или ресурсное смазывание  пластичными смазками – материалами, проявляющими в зависимости от нагрузки свойства жидкости или твердого тела.

Пластичные смазки изготавливаются на основе минеральных и синтетических масел,  пластифицированных различного рода загустителями, которые образуют пространственный каркас, и удерживают в себе базовое масло.

Такой состав обеспечивает повышение стойкости смазочных материалов к выдавливанию из зон трения при высоких нагрузках и температурах, а также позволяет использовать пластичные смазки в системах с периодическим или ресурсным смазыванием.

Расширение диапазона условий эксплуатации современных технических изделий и ужесточение предъявляемых к ним требований диктует необходимость применения пластичных смазок, совмещающих в себе характеристики лучших образцов различных категорий узкоспециализированной продукции. Многофункциональные пластичные смазки Molykote в полной мере отвечают современным тенденциям развития науки и техники, благодаря чему обеспечивается их эффективная работа в различных областях техники, включая наиболее ответственные и передовые.

 

2. Компоненты пластичных смазок Molykote

Пластичные смазки в общем случае можно рассматривать как коллоидные системы, включающие в себя дисперсионную (базовое масло) и дисперсную (загуститель) фазы. Для придания новых или улучшения имеющихся свойств в рецептуру пластичных смазок могут включаться дополнительные компоненты. Кроме того, невозможность обеспечения абсолютной химической чистоты указанных составляющих приводит к наличию в составе смазок побочных продуктов (табл. 1).

Таблица 1. Компоненты пластичных смазок Molykote

Компонент Состав компонента
Базовые масла

Минеральное;

Полусинтетическое:

  • минеральное + полиальфаолефиновое;

Синтетическое:

  • полиальфаолефиновое (PAO), силиконовое, фторсиликоновое, полиалкиленгликолевое (PAG), полиэфирное (POE), перфторполиэфирное (PFPE)
Загустители

Органические загустители:

  • простой мыльный загуститель: литиевое мыло;
  • комплексный мыльный загуститель: литиевый комплекс, кальциевый комплекс, алюминиевый комплекс, литиево-цинковый комплекс; литиево-кальциевый комплекс

Полимерные загустители:

  • специальные органические, политетрафторэтилен (PTFE)

Неорганические загустители:

  • бентонит, кремнезем
Вещества, добавляемые для улучшения свойств смазки Твердые антифрикционные наполнители:
  • дисульфид молибдена, графит, соли и оксиды металлов, политетрафторэтилен и другие полимеры;

Присадки:

  • присадки: противозадирные, противоизносные, ингибиторы окисления, антикоррозионные, усилители адгезии

Побочные продукты
(вещества, оставшиеся
от технологического процесса)

 

 

  • Неомыленные жиры, избыточные жирные кислоты, не нейтрализованные щелочи, глицерин, вода

 

Масло, используемое при изготовлении пластичных смазок, по происхождению может быть минеральным, полусинтетическим или синтетическим.

Природа базового масла оказывает существенное влияние на его эксплуатационные характеристики:
   • вязкостно-температурные свойства, важные с точки зрения необходимости
     создания прочной смазочной пленки на рабочих поверхностях в широком диапазоне
     температур и обеспечивающие подвижность масла при низких температурах;
   • смазывающие свойства, обеспечивающие минимизацию трения
     и различных видов изнашивания;
   • моющие свойства, влияющие на снижение склонности масел к образованию различных
     отложений на рабочих поверхностях и в смазочной системе;
   • устойчивость к окислению, предотвращающую значительное изменение химического
     состава смазочных масел в процессе их работы;
   • защитные свойства, позволяющие маслу предохранять смазываемые поверхности
     от атмосферной коррозии;
   • коррозионную активность продуктов его окисления.

Минеральные (нефтяные) масла представляют собой жидкую смесь высококипящих углеводородов (парафиновых, ароматических, нафтеновых и др.), получаемых при переработке нефтяного сырья.

Синтетические масла представляют собой жидкую смесь сложных маслянистых органических соединений (полиальфаолефинов, силиконовых масел, сложных эфиров и др.), получаемых путем синтеза из углеводородного сырья.

Смеси минерального и синтетического масел называют полусинтетическими (или частично синтетическими) маслами.

В качестве загустителей используются мыла различных металлов и жирных кислот, полимерные органические соединения или неорганические вещества.

Кроме того, в состав пластичных смазок входит большое количество веществ, называемых «третьим компонентом»:
   • вещества, оставшиеся от технологического процесса (неомыленные жиры, избыточные
     жирные кислоты, не нейтрализованные щелочи, глицерин, вода);
   • вещества, добавляемые для улучшения свойств смазки (твердые антифрикционные
     наполнители, присадки и ингибиторы, модификаторы структуры, красители и ароматизаторы).

Дисперсионная фаза (базовое масло) является основным компонентом пластичной смазки (70…95%). При использовании загустителей с невысокой загущающей способностью доля масла может составлять около 50%.

Универсальные пластичные смазки получают, как правило, на основе минеральных масел, специальные – на основе синтетических. В большинстве случаев используются масла с малой и средней вязкостью. На основе масел большой вязкости получают пластичные смазки с высокой прочностью смазывающего слоя, однако для них характерны плохие эксплуатационные свойства при низких температурах.

Базовые синтетические масла используют, если минеральные масла в составе пластичных смазок не способны обеспечить  им необходимые заданные свойства.

Например, силиконовые масла (полиметилсилоксаны, полиэтилфенилсилоксаны и др.) имеют большую тепловую стойкость, стойкость к окислению и старению. Их вязкость практически не зависит от температуры. Поэтому для большого количества специальных смазок с широким диапазоном рабочих температур в качестве базового используется именно силиконовое масло.

Полиалкиленгликолевые масла (PAG) используются в смазочных материалах, совместимых с пластиковыми и резиновыми деталями. По сравнению с минеральными PAG-масла обеспечивают пластичным смазкам меньшую испаряемость, слабую воспламеняемость, более высокий индекс вязкости.

Cмазки, изготовленные на основе  полиэфиров (POE), характеризуются хорошими адгезионными свойствами и более высокими, в сравнении с минеральными маслами, индексами вязкости.

Дисперсная фаза (загуститель) – это вещество, добавляемое в базовое масло в количестве 5…25 % и создающее пространственный скелет и коллоидную структуру пластичной смазки. Поэтому важным классификационным признаком, определяющим свойства получаемых пластичных смазок, являются используемые при их приготовлении загустители.

Чаще всего в качестве загустителя при производстве смазок применяются мыла, то есть соли жирных кислот и различных металлов.

Катионы металлов в составе мыльного загустителя определяют вид образуемой коллоидной структуры и, следовательно, эксплуатационные свойства смазки.

В качестве простого мыльного загустителя при приготовлении смазок Molykote используются только литиевые мыла. Другие простые мыльные загустители не позволяют получать смазки с высокими эксплуатационными характеристиками.

Комплексные мыльные загустители представляют собой мыло катионов одного или нескольких металлов, соединенных одновременно с несколькими видами анионов жирных кислот.

Смазки, получаемые на основе комплексных мыльных загустителей, характеризуются более плотным пространственным скелетом, нежели при использовании мыла (соли) одной жирной кислоты. Это значительно улучшает свойства смазок: увеличивает рабочую температуру (например, у обычных кальциевых смазок – солидолов – верхний предел рабочих температур составляет +60…+70° С, а у комплексных кальциевых смазок – до +140° С), повышает механическую прочность, стойкость к окислению, к воздействию воды и т.п.

В линейке смазочных материалов Molykote выпускаются комплексные литиевые, кальциевые, алюминиевые, литий-цинковые и литий-кальциевые пластичные смазки.

Вид жирных кислот оказывает значительно меньшее влияние на свойства получаемых пластичных смазок, однако наилучшие свойства имеют мыла, содержащие 14…18 атомов углерода. Смазки с более волокнистой структурой загустителя, меньшей температурой каплепадения и пенетрацией получаются с использованием ненасыщенных жирных кислот.

В качестве источника жирных кислот обычно используются жиры (триглицериды жирных кислот, или эфиры), гидролиз которых приводит к их распаду на жирную кислоту и глицерин.

Жирные кислоты получают также при воздействии щелочи на эфир. Такая реакция может быть реализована прямо в масле, подвергаемом загущению.

Особую группу загустителей составляют органические полимерные вещества (полимочевина, политетрафторэтилен) и другие специальные органические загустители, которые часто называют просто «органическими». С технической точки зрения такое название является не совсем удачным, так как мыльные загустители – это тоже органические соединения, но «органическими» их, как правило, не называют.

Группу неорганических загустителей образуют кремнезем SiО2 и разного рода каолины, например бентонит. Чтобы выполнять роль загустителя, они должны быть тщательно размельчены (5...50 мкм) и иметь большую удельную поверхность (150...1000 м2/г).  Для получения устойчивых взвесей в масляной среде неорганические загустители должны обладать гидрофобными свойствами.

При введении в масло загустителя образуется пространственный скелет пластичной смазки, в ячейках которого закрепляется и удерживается базовое масло. Пространственный скелет обычно построен из кристаллических агрегатов с волокнистой (нитевидной) структурой или с формой, близкой к шаровидной. В зависимости от вида загустителя его волокна могут быть прямыми, скрученными или спиральными.

Форма волокон и их размещение в пространственной структуре принципиально влияют на механические свойства пластичных смазок. Они не деформируются под действием силы тяжести. Приложение же сдвигающих сил, которые превышают предел пластичности смазок, приводит к разрушению скелета загустителя, и они текут как жидкости. После снятия нагрузки структура каркаса постепенно восстанавливается.

Чем больше доля загустителя и чем тщательнее он диспергирован, тем большие сдвигающие усилия требуются для разрушения его пространственной структуры, возникновения пластических деформаций и течения смазки.

Для улучшения свойств пластичных смазок в их состав добавляют присадки и ингибиторы.

Набор вводимых в смазку присадок зависит от вида смазки и условий ее работы в узле трения. Чаще всего в пластичные смазки вводят противоизносные, противоокислительные и антикоррозионные присадки. Присадки, выполняющие другие функции, вводятся в состав только при необходимости улучшения характеристик получаемой пластичной смазки в соответствии с ее специальным назначением.

Поскольку основной функцией пластичных смазок является снижение износа, противоизносные присадки вводятся в состав большинства видов смазок. В смазки на основе мыльных загустителей часто добавляют противоокислительные присадки, поскольку мыла катализируют процесс окисления. Для снижения коррозионной активности продуктов окисления в минеральные пластичные смазки вводят ингибиторы коррозии. В некоторых случаях в специальные смазки, работающие при повышенных скоростях, вводят усилители адгезии для улучшения способности смазочного материала удерживаться на смазываемых поверхностях.

Кроме того, в состав пластичных смазок вводят различного рода наполнители. Они принимают активное участие в процессе смазывания и чаще всего представляют собой твердые смазки в виде порошков (графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен). Введение этих наполнителей улучшает противоизносные свойства смазки и предотвращают заедания.

Классификация пластичных смазок Molykote по типу дисперсионной (базовое масло) и дисперсной (загуститель) фаз представлена в табл. 2.

Таблица 2. Классификация пластичных смазок Molykote по типу дисперсионной (базовое масло) и дисперсной (загуститель) фаз

Базовое масло/Загуститель Li-мыло Li-комплекс Al-комплекс Ca-комплекс Li-Zn-комплекс Li-Ca-комплекс ПТФЭ Специальный органический Неорганический
Минеральное 165-LT
BR2 plus
G-67
Longterm 00
Longterm 2 plus
Longterm W2
Multilub
PG-661
X5-6020
- G-0050 FG*
G-0051 FG*
G-0052 FG*
G-0102 Longterm 2/78 G - - - 1102
FB-180
Полусинтетическое (минеральное + полиальфаолефиновое) G-68
PG-75
- - - - - - - -
Полиальфаолефиновое (PAO) 6166
AG-650
EM-30L
EM-50L
EM-60L
EM-D110
MH-62
PG-65
PG-663
YM-102
YM-103
7514
G-2003
G-4700
G-4500*
G-4501*
- - G-2001 - - 1122
Силиконовое 33 Light
33 Medium
44 Light
44 Medium
7325
822 M
55 O-Ring

7348
G-72
PG-21
PG-54

- - - - 7508*
G-5032*
G-5008
- 41
Фторсиликоновое - - - - - - 3451
3452
1292 -
Полиалкиленгликолевое (PAG) - G-3407 - - - - - - -
Полиэфирное (POE) BG-555 BG-20 - - - - - - -
Перфторполиэфирное (PFPE) - - - - - - HP-300*
HP-870
- -

* – Смазочные материалы с пищевым допуском NSF H1.

 

 

Другие статьи