Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение долговечности тру-' щихся поверхностей является важной народнохозяйственной задачей.
Предотвращение износа тяжелонагруженных узлов трения осуществляется использованием смазочных материалов, в том числе пластичных смазок на неогранических загустителях. Традиционными антифрикционными наполнителями смазочных материалов являются дисульфид молибдена и графит, которые сами являются твердыми смазочными материалами- Механизм действия основан на скольжении чмоев по плоскостям спайности, вследствии анизотропии их строения. Однако дисульфид молибдена окисляется при температуре 250-350С, а.во влажной среде вызывает коррозию, графит выдерживает температуру 500-600С, но в агрессивных'средах также нестабилен. Дисульфид молибдена выдерживает более высокие давления чем графит.
В зоне трения реальных узлов и механизмов возникают точечные контакты, где локальные температуры достигают 1000 и выше, в таких условиях наполнители подвергаются термическим и трибохимическим воздействиям.
Все это требует поисков новых наполнителей, которые наряду с антифрикцйонныаИ(свойствами обладали бы высокой термической стабильностью.
Одним из возможных высокотемпературных наполнителей является для смазочных материалов слюда.
Слюда - природный мин рал, обладающий слоистым строением, химической стабильностью, механической прочностью. термичесой устойчивостью. В настоящс з время она широко используется для получения слюгоизоляционной бумаги, в качестве наполнителя в лаках и крас эх. Модифицированную окислами титана слюду используют в качестве пигмента и-наполнителя пластмасс.
Несмотря на уникальные свойства, слюда не нашла применения в смазочных материалах. В литературе имеются отдельные сведения о возможности использования слюди в смазочных материалах, вследствие ее слоистого строения. Однако систематических исследований по использованию слюды в смазочных материалах не проводилось, не имеется сведений о ее характеристиках, обуславливающих антифрикционные и противоизносные свойства. Наиболее важно изучение возможности использования слюды в высоконагруженных системах.
Наполнители смазочных материалов должны удовлетворять следующим требованиям: обладать пластинчатой формой частиц, высокой дисперсностью, низким коэффициентом трения, гидрофобной поверхностью, слюда - гидрофильный минерал.
Традиционным способом гидрофобизации -поверхности твердых веществ является модификация ее поверхностно-ак-- тивными веществами (ПАВ). Однако пленки органических ПАВ работоспособны в мягких условиях эксплуатации, для более жестких условий необходима гидрофоб из ация слюды соединениями, способными образовывать гидрофобные пленки. Такими соединениями являюїся высокомолекулярные поверхностно-активные вещества (ВМ ПАВ), кремнийоргалические соединения, которые полимеризуются в сплошные трехмерные сетки.
Снижение коэффициента трения и повышение термической стабильности поверхности узлов достигается путем модификации поверхности металлами, в частности, Си&і, 3* tt4 , поэтому целесообразно изучить возможность повышения антифрикционных свойств слюды за счет модификации ее поверхности металлами.
Промышленность выпускает слюду в виде пласти для электротехнических целей, дисперсную слюду с эквивалентным радиусом 50 икм для лакокрасочной промышленности.
При производстве дисперсной следы в" качестве побочного продукта образуется слвдяная суспензия в виде
водной пасты с размерами частиц 3 ыкм и содержанием твердой фазы до 25%, она является ценным сырьем, т.к. содержит високодисперсную твердую фазу.
Таким образом, возможность применения слюды в смазочных материалах пока не имеет однозначного ответа, выяснение этого вопроса представляет практический и теоретический интерес, в связи с чем тема работы является актуальной.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом НИР по проблеме "Трение, износ и смазочные материалы" на І986-І990 гг. (приказ Минвуза СССР от 06.08.86 » 585, раздел.І.П.2.3).'
Цель работы. Выяснить возможность.применения слюды в качестве наполнителя смазочных материалов и утилизации отходов производства дисперсной слюды. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
получение слюды различной дисперсности
гидрофобизация поверхности молекулами ПАВ и ее модификация соединениями металлов, изучение физико-химиче-ских свойств, обуславливающих применение слюды в качест-, не наполнителя смазочных материалов .
получение композиций смазочных материалов.
Научная новизна.
Установлено, что дисперсная слюда в виде частиц с эквивалентным стоксовским радиусом частиц 5 мкм и толщиной пластин 0,1 мкм обладает антифрикционными и прртиво-износными свойствами при наличии на ее поверхности поверхностно-активных веществ и соединений металлов.
Получение высокодисперсной слюды 1% збует обработки ее перекисью водорода, термообработки и механического измельчения. Показано, что на ход процесса дисперегирова-ния сильное влияние оказывает последовательность указанных операций.
Найдена взаимосвязь метду кислотнг-основными и эксплуатационными свойствами слюды. Уве-ичение количества кислот-
ных центров Льюиса, которое сопровождает процессы модифи
кации слюды соединениями металлов и молекулами ПАВ, приво
дит к улучшению антифрикционных и противоизносных свойств
слюды. ' .
- Побочный продукт промышленного производства пигментной слюды содержит до 80 примесей (кремнезам, алюмокалиевые квасцы) и не может быть использована в качестве антифрикционного наполнителя.
Практическая ценность.. Разработан способ получения слюды, обладающей антифрикционными и прогивоиэносныыи свойствами, ла основе расщепления в растворе перекиси водорода пластинок слюды, термообработки и последующего измельчения.
Разработаны две новые композиции с использованием слюды - гяастичной смазки и твердого смазочного покрытия, которые прошли стендовые испытания. Противоизносные свойства ТСП улучшены в два раза.
Установлено, что на антифрикционные свойства слюды влияет последовательность процесса измельчения.
Предложены три способа выделения твердой фазы из водной пасты, являющейся побочным продуктом производства. Твердая фаза не может быть использована в качество наполнителя смазочных материалов.. Она предложена в качестве наполнителя в средствах пожаротушения.
. Апробация.работы., Материалы диссертации доложены на Первой научно-практической конференции, по трибологии'в г.Ленинграде. 1989 "г.
Публикации.. Основные результаты диссертационной работы изложены в трех работах, поданы три заявки на изо-бр етение, получено два положительныхрешения.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на <-22