ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СВОЙСТВА И РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСИСТЕНТНЫХ СМАЗОК Структурно-механические свойства и методы их определеГраничные свойства из "Консистентные смазки" К первой группе загустителей относятся мыла. Как было показано выше, все мыла полиморфны. Их взаимодействие с маслами, очень ограниченное в твердой кристаллической фазе, сильно увеличивается в высокотемпературных фазах. При переходе в мезоморфные фазы мыла- приобретают способность набухать в маслах и в них диспергироваться, что облегчается и ускоряется механическими воздействиями (перемешиванием). Дисперсные частицы мыл, содержащиеся в готовых консистентных смазках, образуются, главным образом, в результате кристаллизационных процессов. Центрами кристаллизации, по-ви-димому, могут служить мельчайшие частицы мыла, находящегося в одной из высокотемпературных фаз, или даже в твердо кристаллической фазе, если при максимальной температуре варки она сохранилась в равновесии с другими фазами диспергированного мыла. [c.62] Независимо от того, получают ли мыло в процессе варки консистентной смазки, или используют при этом заранее приготовленное мыло, его диспергируют в масле при помощи термомеханического воздействия. И в том и в другом случае форма и размеры дисперсных частиц, содержащихся в готовой смазке, могут сильно различаться (в пределах, которые являются специфичными для каждого отдельного мыла) в зависимости от условий кристаллизации мыла. [c.63] Некоторые смазки, загущенные мылами, изготовляют холодным способом, без нагревания или при умеренном нагревании до температур, при которых мыла должны находиться в твердокристаллической фазе. При таких температурах и механическом воздействии, которое недостаточно для очень тонкого диспергирования мыла (до коллоидальных размеров), мыло может взаимодействовать с маслом только в стадии его образования. Поэтому холодным способом получить смазку на заранее приготовленном мыле нельзя. При умеренных температурах смазки могут быть получены путем обработки готового мыла вместе с маслом на коллоидных мельницах или на гомогенизаторах другого типа. Этот способ приготовления консистентных смазок, загущаемых мылами, на практике почти не применяют. Дисперсные частицы мыл, в зависимости от условий, в которых они образуются, могут приобретать различные формы и размеры. [c.63] Ко второй группе загустителей относятся твердые углеводороды, церезины и парафины. Температура плавления наиболее высокоплавких товарных церезинов не превышает 90 °С. Основные сорта товарных церезинов и парафинов плавятся при более низких температурах. Церезины и парафины в расплавленном состоянии неограниченно смешиваются с минеральными или другими маслами. Они так же, как и мыла, загущают масла в результате образования кристаллических зародышей и их роста при охлаждении. [c.63] Смазки, загущенные твердыми углеводородами, переходя г при нагревании в текучее состояние вследствие плавления загустителя. Такие смазки лишь в небольшом интервале температур между температурами плавления смазки и загустителя проявляют признаки коллоидного состояния [21]. Консистентные смазки, загущенные мылами, не плавятся, а постепенно размягчаются до текучего состояния и приобретают текучесть не вследствие плавления твердой фазы, а в основном в связи с переходом мыла в новые, высокотемпературные фазы, в результате чего связи между частицами ослабляются, и дезагрегация структурного каркаса облегчается. [c.63] Термоустойчивые загустители, относящиеся к третьей группе (силикагель, сажа и др.), не претерпевают никаких изменений в очень широких пределах температур, и агрегатное состояние их дисперсных частиц в консистентных смазках при этом сохраняется. Смазки, содержащие такие загустители, практически не плавятся и не становятся текучими даже при очень высоких температурах, что свидетельствует о термоустойчивости не только загустителей, но и связей между их дисперсными частицами в смазках. Приготовить консистентные смазки при помощи таких загустителей можно только путем смешения заранее диспергированного до коллоидальных размеров загустителя с маслом, или же путем растирания загустителя совместно с маслом в коллоидных мельницах или аналогичных механизмах, предназначенных для тонкого диспергирования. Влияние температуры при получении смазок с такими загустителями невелико при ее повышении уменьшается вязкость масляного компонента и облегчается размешивание и растирание загустителя. Уменьшение вязкости масляного компонента приводит к постепенному снижению консистентности смазок, содержащих такие загустители, при повышении температуры. В процессе приготовления консистентных смазок эти загустители не приобретают каких-либо новых свойств, отличаясь от исходного продукта только степенью дисперсности, приобретенной ими при растирании в коллоидных мельницах или других дисперга-торах. Тем не менее в таких дисперсиях возможны некоторые обратимые температурные превращения. Так, Бонер [73] сообщает, что при малых концентрациях высокодисперсного силикагеля текучая при комнатной температуре дисперсия загустевает по мере повышения температур до полной потери текучести и вновь становится текучей при охлаждении. Однако причины этого явления Бонер не указывает. [c.64] Термоустойчивые загустители содержатся в смазках главным образом в виде мельчайших частиц сферической, лепестковообразной или незначительно удлиненной формы. [c.65] Таким образом, дисперсные частицы загустителей в консистентных смазках образуются или в процессе варки смазок, и тогда их форма и размеры могут сильно различаться в зависимости от условий варки и охлаждения, или загуститель поступает в готовом виде и в процессе производства смазки изменяется лишь степень дисперсности его частиц в зависимости от интенсивности механического воздействия. [c.65] Значение формы и размеров дисперсных частиц загустителей в консистентных смазках. Дисперсные частицы различных загустителей независимо от формы и размеров характеризуются коллоидальной степенью дисперсности. Частицы большинства термоустойчивых загустителей, а также алюминиевых мыл в консистентных смазках имеют коллоидальные размеры во всех трех измерениях частицы других загустителей, имеющие форму волокон, нитей и узких лент, отличаются коллоидальными размерами в двух измерениях, а частицы в форме лепестков, пластинок и широких лент — лишь в одном измерении. [c.65] Частицы коллоидальных размеров находятся в жидкой среде во взвешенном состоянии. Их силе тяжести противодействует свобо дная энергия частиц, которая прямо пропорциональна их удельной поверхности. Удельная поверхность частиц, имеющих кубическую форму, не может превышать более чем в полтора раза удельную поверхность бруска, образованного этими частицами, сдвинутыми последовательно, и более чем в два раза удельную поверхность ленты или лепестка , составленных из нескольких вплотную прилегающих рядов последовательно сдвинутых частиц кубической формы. Удельная поверхность сферических частиц, агрегированных в виде нитей или плоских скоплений, очень мало отличается от удельной поверхности разрозненных частиц (поскольку частицы идеально сферической формы могут соприкасаться между собой лишь в одной точке). Даже в тех случаях, когда дисперсные частицы загустителя в смазке имеют коллоидальные размеры только в двух или в одном измерении, они могут иметь достаточно большую удельную поверхность для того, чтобы находиться во взвешенном состоянии и участвовать в тепловом движении. [c.65] Агрегация дисперсных частиц будет тем меньше снижать удельную поверхность, чем меньше поверхность соприкосновения дисперсных частиц или их поверхность, находящаяся в сфере действия молекулярных сил. Чем анизометричнее частицы, тем больше их протяженность, тем вероятнее агрегация их нитей в ленты и лепестки без существенного снижения удельной поверхности. При дальнейшей агрегации таких частиц легко образуется сплошная структурная сетка, в которой силе тяжести противодействует уже не (или не только) поверхностная энергия частиц, а прочные связи, возникающие в зонах соприкосновения дисперсных частиц в структурной сетке. В такой сетке жидкий компонент может удерживаться не только адсорбционными силами на поверхности частиц, но и чисто механически в свободных ее полостях. Выше мы видели, что прочность структурной сетки смазок, образованных анизометричными дисперсными частицами, может быть настолько большой, что не разрушается под действием силы тяжести даже при полном удалении из нее масла. [c.66] Для дисперсных систем со сплошным структурным каркасом понятие внешней и внутренней фазы не имеет физического смысла. Обе сплошные фазы — твердая и жидкая — пронизывают одна другую, и каждая из них в равной мере может рассматриваться как внешняя или внутренняя. [c.66] Для изометрических частиц образование пространственной структуры более затруднено. Симметричные силовые поля таких частиц в значительно большей степени способствуют их слипанию (коагуляции). Для того чтобы сферические частицы образовали сплошную структуру, они должны занимать 74% всего объема дисперсии. Между тем такие частицы в реальных смазках образуют консистентные и стабильные дисперсии иногда при очень малой их концентрации, не превышающей нескольких процентов. Связывание относительно больших количеств масла малыми концентрациями изометричных дисперсных частиц загустителя возможно в двух случаях 1) если дисперсные частицы не образуют сплошного структурного каркаса, а, находясь во взвешенном состоянии, являются центрами сольватации масла (однако при этом могут образовываться только сравнительно лабильные системы) 2) если первичные изометричные частицы образуют анизометричные вторичные агрегаты, которые и связываются в структурную сетку это приводит к образованию более упругих, чем в первом случае, структур с высокими пределами текучести. [c.66] Вопрос о том, каким образом в действительности связываются между собой дисперсные частицы в структурной сетке консистентных смазок, исследован еще далеко не достаточно. [c.67] Иногда анизометричные дисперсные частицы мыл очень эластичны и способны образовывать чисто механические сцепления между собой. Однако часто они, по-видимому, в достаточной степени жестки и, поскольку можно судить по электронным микрофотографиям, налегают одна на другую но при этом нет доказательств того, что между ними не находится ощутимый слой жидкой среды. В результате рентгенографических исследований, проведенных с целью определения способности дисперсных частиц в мыльных консистентных смазках к ориентации, было обнаружено значительное различие в этом отношении не только разных смазок, но иногда и смазок, очень близких по составу. Если способность частиц ориентироваться под влиянием небольших сдвиговых напряжений тем больше, чем они слабее связаны между собой [31], то следует допустить, что сила взаимодействия между частицами в консистентных смазках может быть самой различной. [c.67] Чтобы разобраться в том, как влияет изометричность дисперсных частиц загустителя на прочность связей между ними в консистентной смазке и на прочность удержания этими частицами жидкого компонента смазок, Бонди с соавторами [74] приготовили 10%-ные консистентные дисперсии найлоновых волокон диаметром 16 и 50 мк, с различными соотношениями длины к диаметру, в минеральном (турбинном) масле. О степени консистентности полученных дисперсий (т. е. прочности структурной сетки, образованной найлоновыми волокнами) они судили по величине микропенетрации. Параллельно исследовались две натриевые смазки с аналогичными соотношением размеров дисперсных частиц и консистенцией. Консистенция дисперсий резко возрастает с увеличением отношения длины к диаметру дисперсных частиц, но мало зависит от их диаметра. Даже натриевые смазки, содержащие дисперсные частицы диаметром примерно в 500 раз меньшим, чем у найлоновых нитей, но с примерно одинаковым отношением длины к диаметру были близки им по консистенции. [c.67] Таким образом, отношение длины к диаметру дисперсных частиц загустителя в смазках, т. е. степень из анизометричности оказывает существенное влияние на прочность связей в структурном каркасе. [c.67] На прочность удержания масла в смазках, загущенных натриевым мылом, несомненно должна влиять их малая толщина, в сотни раз меньшая, чем найлоновых волокон в модельных дисперсиях. Однако усматривать в этом единственную причину прочного связывания масла загустителями в консистентных смазках нельзя. Химическая природа загустителя, в частности механизм его взаимодействия с маслом, несомненно оказывает влияние на стабильность образующихся коллоидных дисперсий точно так же, как технологический процесс их приготовления. Тем не менее Бонди с соавторами утверждает, что их непосредственные исследования показали малую зависимость скорости и степени выделения масла из смазок, загущенных мылами, от состава мыла и явную зависимость от размеров дисперсных частиц мыла в смазке. [c.68] Лит [75] исследовал влияние на степень консистентности смазок отношения длины к диаметру содержащихся в консистентных смазках дисперсных частиц мыл разных металлов, олеофилизированной глины и органического немыльного загустителя (название его не приведено). Он установил, что консистентность после механического воздействия каждой данной смазки с увеличением отношения длины к диаметру дисперсных частиц загустителя всегда возрастала. Однако общей закономерной связи между отношением длины к диаметру и степенью консистентности смазок с разными загустителями, или хотя бы только смазок, загущенных разными мылами, он не обнаружил. Поэтому, вопреки мнению Бонди с соавторами. Лит пришел к выводу, что на степень консистентности смазок при всех прочих равных условиях оказывают влияние, помимо отношения длины к диаметру дисперсных частиц загустителя, и специфические силы взаимодействия между частицами данного загустителя. Тем не менее исследования Лита подтверждают большое влияние удлиненной формы дисперсных частиц загустителя на их способность прочно связываться между собой. [c.68] Вернуться к основной статье