Смазки, загущенные мылами

Мыльные смазки имеют значительно более разнообразные реологические свойства, чем церезиновые и парафиновые, что связано с различиями свойств отдельных мыл и присутствием в них полярных компонентов (воды, глицерина, жирных кислот и т. п.). Для загущения смазок применяют натровые, кальциевые, алюминиевые, реже свинцовые и цинковые мыла, а для отдельных специальных целей мыла магния, бария, кобальта, лития и других оснований. Жирами служат растительные масла (хлопковое, льняное, соевое и др.) и гидрогенизированные и животные жиры (саломас, жир морских животных и др.). В виде исключения применяют также стеариновую, олеиновую и некоторые другие жирные кислоты.

Все эти мыла обладают малой истинной растворимостью в минеральных маслах. Согласно определениям Г. Е. Леванта при 40° стеарат натрия не растворяется в парфюмерном масле, стеа-рата магния растворяется до 0,01%, стеарата цинка — до 0,012%, стеарата свинца —до 0,016%. С повышением температуры растворимость увеличивается. Выше 100—160° мыла могут смешиваться с маслами в неограниченных количествах. При комнатной температуре, а также при не слишком высоких рабочих температурах почти все мыло в смазках находится в коллоидном или грубодис-персном состоянии.

Влияние природы и концентрации мыла на консистенцию смазок. Способность отдельных мыл загущать масла довольно сильно различается между собой. В первом приближении, при прочих равных условиях, она снижается в ряду натровых, кальциевых, свинцовых, цинковых и алюминиевых мыл (табл. 50).

При оценке относительной загущающей способности отдельных мыл необходимо учитывать, что технические смазки могут различаться также по содержанию воды, свободных кислот и других компонентов, оказывающих существенное влияние на реологические свойства (см. ниже).

Технология всех смазок одинакова.

Зависимость отдельных параметров реологических свойств смазок от природы мыла неодинакова. Натровые мыла твердых жирных кислот дают смазки со значительно более высокой температурой каплепадения, чем кальциевые смазки, в то время как их пенетрация не очень сильно разнится, а предельное напряжение сдвига первых может быть даже ниже, чем вторых. Предельное напряжение сдвига свинцовых смазок часто выше, чем алюминиевых, а остаточная вязкость ниже.

Загущающая способность мыл одного металла изменяется в зависимости от отношения жирной кислоты к металлу и от фазового состояния мыла. А. А. Трапезников отметил, что резкое изменение реологических свойств смазок на диаграмме зависимости этих свойств от температуры соответствует фазовым превращениям мыл.

С увеличением отношения количества металла к количеству жирной кислоты растворимость мыла в масле падает, а загущающая способность до некоторых пределов растет, но одновременно падает коллоидная стабильность. Дистеарат алюминия может давать с минеральным маслом гели при более низких концентрациях, чем тристеарат алюминия1, однако, для того чтобы первый студень не расслаивался, к нему необходимо добавлять стабилизаторы.

Загущающая способность мыл, кроме природы металла, зависит также от свойств радикала жирной кислоты (табл. 51). В общем она растет с увеличением числа углеродных атомов. У мыл

нормальных жирных кислот загущающая способность возрастает с увеличением молекулярного веса и часто также с уменьшением отношения количества водорода к углероду. Интересно отметить,

что вязкость исходных жирных кислот растет с увеличением степени их насыщенности .

Как видно из данных табл. 51, предельность радикала жирной кислоты больше влияет на температуру каплепадения, чем на пенетрацию. Д. С. Великов-ский обнаружил линейную зависимость температуры каплепадения кальциевой смазки от йодного числа, характеризующего степень насыщенности жир-нокислотного радикала (фиг, 109), Заметим, что с уменьшением степени насыщенности падает также температура плавления жира и соответствующей жирной кислоты. Следует отметить связь между загущающей и желатинирующей способностью мыл. Как правило, чем ниже минимальная концентрация мыла, обусловливающая застывание смазки (табл. 52),

тем выше параметры, характеризующие сопротивление деформации соответствующих концентрированных смазок.

Различие температуры каплепадения смазок, загущенных различными мылами, дает основание полагать, что природа мыл-загустителей влияет на температурную зависимость сопротивления деформации. Подтверждение этого предположения мы находим в неодинаковой температурной зависимости пенетрации (см. табл. 50 и 51). Однако по этому интересному для применения смазок вопросу опубликовано еще недостаточно данных, чтобы можно было сделать какие-либо обобщения.

Природа мыла-загустителя существенно влияет на тиксотропию смазок. Согласно Боне , пенетрация смазок, загущенных одновалентными мылами, менее склонна к восстановлению после механического воздействия, чем смазок, содержащих мыла двух- и трехвалентных металлов. Наиболее высокой кинетикой восстановления сопротивления деформации обладают смазки, загущенные двухвалентными мылами. Особенно сильно выражена тиксо-тропия у стронциевых смазок. Литиевые смазки имеют более высокую механическую стабильность, чем натровые смазки, а кальциевые смазки имеют более высокую механическую стабильность, чем бариевые. Высокой механической стабильностью отличаются смазки, загущенные свинцовым мылом.

Влияние вязкости минерального масла на реологические свойства смазок имеет довольно сложный характер, и в литературе можно встретить немало противоречивых данных по этому вопросу. По данным И. П, Лукашевич и Б. В. Лосикова и И. П. Лукашевича , пенетрация консистентных смазок после перемешивания наиболее низкая при приготовлении смазок из масла средней вязкости, в то время как до перемешивания она растет с увеличением вязкости исходного масла. Пенетрация смазок с низкой концентрацией загустителя малочувствительна к вязкости масла.

Г, В. Виноградов и В. П. Павлов обнаружили, что загущающий эффект кальциевых мыл снижается с повышением вязкости загущаемого масла.

С повышением концентрации мыла сопротивление деформации смазок и все параметры, характеризующие его, возрастают (фиг. ПО)-Наиболее резко повышаются аномальная и остаточная вязкость. Влияние загустителя особенно сильно сказывается при малых скоростях сдвига (табл. 53).

Предельное напряжение сдвига растет с повышением содержания мыла сильнее в области низких концентраций, чем при высоких концентрациях (фиг. ПО). У не слишком концентрированных смазок зависимость предельного напряжения сдвига от концентрации растет со снижением температуры, в то время как у высококонцентрированных мыльно-масляных систем изменение содержания масла практически не отражается на форме кривых 0=/(О (фиг. 111).

Пенетрация смазок снижается почти линейно при повышении концентрации натровых и кальциевых мыл (табл. 54). Температура каплепадения повышается с увеличением содержания мыла при низких концентрациях (для натровых и кальциевых смазок ниже 10—15%) и в дальнейшем практически остается постоянной.