13. Пластичні мастила

1. Структура, склад і принципи виробництва мастил

Для мащення ряду механізмів автомобіля використовують густі мазеутворюючі продукти- пластичні мастила. Пластичне мастило- структурний каркас, утворений твердими частинками загусника (дисперсна фаза), і рідкого масла, яке включене в ячейку цього твердого каркасу (дисперсійне серидовище). Ця система (твердий загусник- рідке масло) при малих навантаженнях проявляє властивості твердого тіла і при деякому критичному навантаженні починає пластично деформуватись.

Властивості твердого тіла надає йому структурний каркас. Коли навантаження малі (наприклад, власна вага) структурний каркас і саме мастило не руйнується, а пружно деформується. Це зумовлено природою загусника- розміром, формою, характером зчеплення частинок дисперсної фази. Структурний каркас не має міцності, він руйнується від найменшого зусилля, і мастило руйнується аналогічно пластичновязкій рідині. Завдячуючи цьому мастило використовується на поверхнях, що потребують захисту від корозії.

Процес руйнування структурного каркасу пластичних мастил зворотній. Після зняття навантаження течія мастила зупиняється, структурний каркас практично миттєво відновлюється, і мастило знову отримує властивості твердого тіла.

В якості масляної основи мастил використовують різні масла нафтового і синтетичного походження. Загусниками, що утворюють тверді частинки дисперсної фази, є речовини органічного і неорганічного походження (мила жирних кислот, парафін, термостійкий сілікагель, бентоніт, сажа, органічні пігменти та інш.). Розміри частинок дисперсної фази дуже малі- 0,1...10 мкм і по формі уявляють собою- дрібні кульки, смужки, пластинки, голки, зрощені кристали та інш.

Просторовий каркас, наприклад, мильних мастил, складається з витягнутих плоских смужкоподібних або гольчастих частинок.

Для більшості мастил на частину дисперсійного серидовища- рідкого масла, приходиться від 70 до 90% маси мастила. Це пояснює залежність їх багатьох властивостей від масляної основи, хоча найважливіші характеристики визначаються все ж таки типом загусника. Природа, фракційний склад, молекулярна маса масляної основи повністю визначають випаровуваність мастил. Від вязкості дисперсійного серидовища, в основному, залежать вязкістні характеристики мастил, прокачуваність мастила при низьких ткмпературах. Від вязкістних характеристик дисперсійного серидовища мастил залежить, в основному, опір обертанню в підшипнику кочення, а також майже вцілому (частково від концентрації загусника) - низькотемпературні властивості мастил.

В більшості випадків для виробництва мастил застосовують мало- і середньовязкі нафтові масла і рідко- синтетичні. До 80% мастил готовлять на маслах вязкістю не більше 50 сСт при 50⁰С. Мастила, приготовлені на маловязких маслах, можна застосовувати при- 60⁰С. З масел індустріальних, веретенних, машинних та іеших з близькою вязкістю (15...50 сСт при 50⁰С) виготовляють масові і багатоцільові мастила. Вязкі масла застосовують, в основному, для виробництва консерваційних, а також деяких сортів термостійких мастил.

Для покращення властивостей (консерваційних, протизносних, хімічної стабільності, термостійкості та інш.) в мастила добавляють присадки до 0,001...0,5%. Застосовують, як правило, ті ж присадки що і у виробництві масел: антиокислюючі, протизносні і протизадирні (покращують мастильну дію), протикорозійні (покращують захисні властивості), вязкістні, адгезійні та інш. Іноді в мастила вводять стабілізатори, наприклад, воду. Їх призначення- в забезпеченні однорідності коллоїдної системи.

В мастилах спеціального призначення (ущільнюючих, різьбових, для ресор і т. д.) застосовують наповнювачі. Наповнювачами називають різні по складу тверді порошкоподібні продукти, що вводяться в мастильні матеріали. На відміну від присадок в маслах і мастилах вони нерозчинні. Їх кількість може коливатись в значних межах, іноді навіть перевищувати об’єм і масу основних компонентів. Наповнювачі збільшують міцність масла, заважають видаленню його з вузлів тертя, підвищують термостійкість, знижують коефіцієнт тертя і покращують інші властивості. Найбільш широко в якості наповнювачів застосовують графіт (входить в склад більше 15 мастил) і дісульфід молібдена, який (аналогічно графіту) має кристалічну будову, що визначає ефективність їх мастильної дії. Вплив наповнювачів на властивості мастил залежить від природи, концентрації і дисперсності, а також від властивостей дисперсійного серидовища, способу введення наповнювача із співвідношення між ним і загусником.

Вміст загусника в пластичних мастилах коливається від 5 до 30%, і, зазвичай, складає 10...20%. Він визначає основні експлуатаційні характеристики мастила, відповідно їх класифікують, тобто, виходячи з природи загусника: мильні (загущені милами вищих жирних кислот), сілікагелеві (загущені сілікагелем).

Принцип виготовлення мастила полягає в утворенні структурного каркасу, який включає в свої ячейки дисперсійне серидовище (базове масло). Для більшості мастил цей процес складається з деяких стадій: дозування сировини, приготовлення загусника, змішуавання загусника з маслом (варка мастила), охолодження мастила гомогенізація, деаерація, розфасовка.

Мастила варять в котлах при температурі: 100⁰С- кальцієві, 150⁰С- алюмінієві, 200⁰...210⁰С- натрієві і літієві, при- 100⁰...120⁰С- вуглеводневі. При експлуатації автомобілів широке застосування отримали мильні і вуглеводневі мастила. Основне призначення мастил (аналогічно маслам)- зменшення зносу деталей, зниження коефіцієнта тертя і захист металів від корозії.

Їх застосовують у вузлах тертях, звідки рідкі масла витікають або в які потрапляє бруд, пил і вони працюють в умовах вологого серидовища (з’єднання ходової частини, тяги рульового управління а також окремі вузли двигуна і трансмісії).

Мильні мастила.

З агусником в цих мастилах є мила- солі вищих жирних кислот. Причому, все частіше застосовують комплекси мила і іншої солі того ж металу. Мила для виробництва мастил отримують нейтралізацією вищих жирних кислот гідроокисами металів- лугами: O O

R –C + MeOH R – C – O – Me + H₂O

OH

або омиленням гліцеридів жирних кислот- жирів лугами:

О

С Н₂ – С – R

О O

С Н₂ – С – R + 3Me – OH 3R – С – O – Me + СН₂ – OH

О

С Н₂ – С – R СН₂ – OH

СН₂ – OH,

де R- аліфатичний радикал СН₃-(СН₂)n;

Ме- катіон металу.

Для виробництва мил в процесі виготовлення мастил використовують індивідуальні жирні кислоти, отримані з природних жирів, і синтетичні кислоти, отримані окисленням парафіна. Мастила на синтетичних жирних кислотах є повноцінними замінниками мастил на натуральних жирах. Їх називають синтетичними.

Відомі мастила, загущені милами літія, натрія, кальція, цинку, стронція, барія, алюмінію, свинцю. Широко застосовують тільки кальцієві, натрієві, літієві, барієві і алюмінієві.