Стабилизация реологических свойств во времени и после механического воздействия

Смазки, как и другие дисперсные системы, стареют. Со временем увеличивается компактность структуры (вплоть до синерезиса и частичного выделения масла) или происходит ее распад. В соответствии с этим смазки при хранении могут разжижаться или загустевать. К этой же группе явлений следует отнести изменение однородности смазки: появление корки, загустевание смазки на дне емкости, где она хранится, выделение более или менее крупных сгустков и т. д.

Трансформация структуры смазок во времени зависит от физико-химических и чисто химических явлений. Некоторое влияние может оказать изменение дисперсности при старении, но, повиди-мому, основным физико-химическим фактором изменения структуры является несоответствие характера структурообразования состоянию дисперсной системы. Известно, например, что, когда образовалась структура гидрофобного коллоида, концентрация электролитов-коагуляторов может несколько смещаться без заметного изменения структуры. Аналогичное явление имеется в смазках (во всяком случае в парафиновых). Высокая вязкость дисперсной среды (масла) способствует замораживанию возникшей структуры. Равновесие мемоду развитием структуры и обусловливающими ее причинами медленно восстанавливается во времени или под влиянием активационных процессов, например деформации.

Механическое воздействие способствует изменению структуры смазок. Выше было отмечено, что при течении нарушается взаимное расположение частиц. Если это явление необратимо, то после деформации будет иметь место тиксолабильное снижение вязкости, предельного напряжения сдвига и пенетрации.

В смазках обычно содержится некоторое количество недостаточно стойких компонентов (соединений с двойными связями, неомыленные жирные кислоты и т. д.), способных окисляться, полимеризоваться, подвергаться окислительному крекингу и другим химическим превращениям. Химические превращения смазок вызывают смещение их реологических параметров (табл. 56). Они настолько тесно связаны между собой, что ряд исследователей предлагал пользоваться этими параметрами для оценки химической стабильности смазок .

Основным условием сохранения постоянства механических свойств смазок1 является их коллоидная стабильность. Все факторы, повышающие ее, будут способствовать стабилизации реологических свойств во времени. Это прежде всего добавление пепти-зирующих веществ, рассмотренных выше. Из практики мазеварения известно, что стабильность смазок при прочих равных условиях повышается с увеличением вязкости масла. То же явление, ловидимому, наблюдается и при увеличении дисперсности. Наконец, грубодисперсные смазки могут давать стабильные структуры только при сравнительно высоких концентрациях, так как у разбавленных взвесей загустителей сила тяжести вызывает уплотнение структуры и выделение масла.

Представления о фазовых превращениях мыльно-масляных систем, развиваемые А. А. Трапезниковым и Лоурен-сом , приводят к заключению, что стабильные истинные олео-гели мыл существуют только в определенных интервалах температуры (фиг. 116). Выше него мыло в масле образует жидкий золь, а ниже—малоустойчивую взвесь грубодисперс-ных частиц. Границы температурного интервала существования геля сильно смещаются при добавлении воды и поверхностно активных веществ .

В связи со способностью смазок изменять свои реологические свойства при механическом воздействии значительный интерес представляет выявление типов их структуры. Хрупкие конденсационные структуры являются вместе с тем тиксолабильными, в то время как пластичные, диспергационные структуры тиксотропны. Автор совместно с А, И. Рабинерсоном показал, что в структурированных дисперсных системах могут одновременно существовать тиксостабильные структуры, не разрушающиеся при деформации (первичные структуры) и структуры, разрушающиеся при течении (вторичные). Накопление тиксостабильных и тиксо-тропных структур за счет тиксолабильных обеспечивает постоянство реологических свойств смазок.

Химическая стабильность смазок возрастает при хранении их в темноте при пониженных (но не отрицательных) температурах. Окисление может быть значительно заторможено антиокислительными присадками (а-нафтиламином и др.). Однако в мыльных смазках эти присадки часто оказываются менее эффективными, чем в маслах.

Уменьшение зависимости реологических свойств от температуры

Загущение минеральных масел мылом значительно улучшает их вязкостно-температурные свойства . Тем не менее существуют области применения, в которых важно еще дальше уменьшить температурную зависимость реологических свойств.

Увеличения пологости вязкостно-температурной кривой смазок можно достигнуть добавлением к ним компонентов с более высоким молекулярным весом, чем мыла и церезины. Для защитных смазок из таких добавок наибольший интерес представляет невулканизированный каучук и для антифрикционных смазок — полиизобутилены. С помощью таких присадок удается снизить отношение вязкостей смазок при двух температурах до двух и более раз. К тому же каучук увеличивает адгезию смазки к металлу. Недостатком его является сравнительно малая химическая стабильность, поэтому его целесообразно применять в сочетании с антиокислительной присадкой.

При низких температурах часто необходимо повысить подвижность смазок. Для этой цели некоторые из них изготовляют из маловязких масел и даже керосина. Как отмечалось выше, такие смазки обладают более низкой коллоидной стабильностью, чем смазки, изготовленные из вязких масел. К тому же светлые нефтепродукты имеют малую смазочную способность и высокую испаряемость. В связи с этим предложено снизить нижний температурный предел применимости смазок путем добавления к ним пара-флоу, сантопура и других разжижающих присадок. Для смазок, загущенных алюминиевыми мылами, которые сами относятся к присадкам этого типа, добавление парафлоу и подобных соединений не эффективно1.

На практике также возникает вопрос о повышении температуры плавления смазок без изменения консистенции при комнатной температуре. Простое повышение концентрации загустителя или не дает никаких результатов, или вызывает более быстрое падение пенетрации, чем рост температуры каплепадения. В этом отношении смазки могут быть улучшены введением тугоплавких жиров и битумов, твердых компонентов (графит, окись цинка и др.) и высокомолекулярных добавок.