Структура, властивості та технологія виробництва комплексних надлужних сульфонатних мастил

Abstract

Методами потенціометричного титрування, ІЧ- та КР-спектроскопії, електронної мікроскопії та рентґенівськими методами дослідження встановлено тип колоїдної структури надлужного сульфонатного загусника (дисперсної фази) комплексного мастила, обґрунтовано будову міцели комплексного надлужного сульфонату кальцію як елементарної частинки надміцелярних елементів структурного каркасу мастил в залежності від його компонентного складу та будову його надміцелярних утворень. Доказано, що чинником, який спричинює утворення тиксотропної системи є кальцитна поліморфна модифікація міцелярних ядер комплексного надлужного сульфонату кальцію. Встановлено природу взаємодії комплексоутворюючих компонентів – МБК і Ca(oSt)2 – з міцелою простого надлужного сульфонату кальцію і вивчено вплив цих компонентів на фізико-хімічні, реологічні та трибологічні характеристики КНСМ. Досліджено вплив рецептурно-технологічних чинників на фізико-хімічні, реологічні та трибологічні властивості КНСМ, наведені результати його лабораторно-стендових випробувань, які порівнюються з характеристиками низки зарубіжних аналогів та вітчизняних багатоцільових мастил. Дослідження будови міцел та надміцелярних утворень комплексного надлужного сульфонатного загусника та вивчення впливу модифікуючих додатків на властивості мастил на його основі, а також оптимізація рецептурно-технологічних чинників стали науковим підґрунтям створення рецептури і технології виготовлення мастила нового типу – комплексного надлужного сульфонатного мастила Суллена (ТУ У 00149943.520-2000, літера А), дослідно-промислове виробництво якого організовано ВАТ „АЗМОЛ”. Для исследования влияния компонентного состава на свойства комплексных сверхщелочных сульфонатных смазок (КССС) изучены внутреннее и внешнее строение элементов дисперсной фазы простой сверхщелочной сульфонатной смазки, установлена природа взаимодействия сульфоната и карбоната кальция в мицеллах простого сверхщелочного сульфоната кальция, проанализированы изменения в строении коллоидного карбоната кальция и его свойств под влиянием МБК и Ca(oSt)2, для чего на специально разработанной лабораторной установке, конструкция которой позволяет регулировать параметры реакции, получены следующие тиксотропные системы: простой сверхщелочной сульфонат кальция (МС-1), модельные системы, содержащие кроме сверхщелочного сульфоната еще один из компонентов комплексной смазки – МБК (МС-2) или Ca(oSt)2 (МС-3) и комплексный сверхщелочной сульфонат кальция (МС-4). Методами потенциометрического титрования, ИК- и КР-спектроскопии, электронной микроскопии и рентгеновскими методами исследования установлен тип коллоидной структуры сверхщелочного сульфонатного загустителя комплексной смазки, обосновано строение мицеллы комплексного сверхщелочного сульфоната кальцит как зародыша надмицелярных элементов структурного каркаса смазок в зависимости от его компонентного состава и строение его надмицеллярных образований. Доказано, что фактором, обусловливающим образование тиксотропной системы, является кальцитная полиморфная модификация мицеллярных ядер комплексного сверхщелочного сульфоната кальция. Установлено природу взаимодействия комплексообразующих компонентов – МБК и ГОСК – с мицеллой простого сверхщелочного сульфоната кальция и изучено влияние этих компонентов на физико-химические, реологические и трибологические характеристики КССС. Исследовано влияние рецептурно-технологических факторов на физико-химические, реологические и трибологические свойства КССС. В частности, изучение трибологических характеристик КССС на разнообразных машинах трения и исследования их методом оже-спектроскопии засвидетельствовали, что использование комплексного сверхщелочного сульфонатного загустителя обеспечивает перенос сульфонатных мицелл к поверхности трения металла и их активное участие в трибохимических превращениях поверхностных прослоек. Приведены результаты лабораторно-стендовых испытаний, сравниваемые с характеристиками ряда зарубежных аналогов и отечественных многоцелевых смазок. Исследование строения мицелл и надмицеллярных образований комплексного сверхщелочного сульфонатного загустителя и изучение влияния модифицирующих компонентов на свойства смазок на его основе, а также оптимизация рецептурно-технологических факторов стали научной основой создания рецептуры и технологии получения смазки нового типа - комплексной сверхщелочной сульфонатной смазки Суллена (ТУ У 00149943.520-2000, литера А), опытно-промышленное производство которой организовано ОАО «АЗМОЛ». Thickener’s colloidal structure of complex overbased sulfonate grease, well-substantiated the micelle’s structure of complex overbased calcium sulfonate depending on its component composition and the structure of its permicelle formations were determined with methods of potentiometric titration, CD- and IR-spectroscopy, electronic microscopy and X-ray methods of research. It has been proved that factor, which is responsible for a thixotropic system formation, is a calcite polymorphic modification of micelle nuclei of complex overbased calcium sulfonate. The nature of interaction of complex forming components – calcium metaborate and calcium 12-hydroxy stearate – with a micelle of simple overbased calcium sulfonate was found out and the influence of those components upon physico-chemical, tribological characteristics of complex overbased sulfonate grease was studied. It has been made the research into the influence of composition and technological factors upon physico-chemical, rheological and tribological properties of complex overbased sulfonate greases. The results of complex overbased sulfonate grease laboratory bench studies which were compared with characteristics of a number of foreign analogs and domestic multipurpose greases are presented. Research into the micellae’ structure and permicella formations of complex overbased sulfonate thickener and the study of influence of modifying additives upon properties of greases on its basis as well as the optimization of composition and technological factors have become the scientific ground for the development of a formulation and technology for manufacturing the new type grease – complex overbased sulfonate grease “Sullena”(TU U 149943.520-2000, letter A). Pilot-plant production of that grease has been arranged at JSC ”AZMOL”.