ХЕМОТРИБОЛОГІЯ ПОЛІГЛІКОЛЕВИХ ОЛИВ

Дипломна робота

ЗМІСТ

Перелік умовних скорочень…………………………………………………….. | 4

Вступ……………………………………………………………………………… | 5

Розділ 1. Огляд літератури……………………………………………………… | 10

1.1. Технічна проблема: питання вибору мастил для етиленових

компресорів надвисокого тиску……………………………………… | 10

1.2. Характеристика та класифікація полігліколевих олив……………… | 15

1.3. Обмеження мащення і витрати олив…………………………………. | 22

1.4. Застосування олив у промисловості…………………………………. | 23

Розділ 2. Експериментальна частина…………………………………………… | 32

2.1. Методика дослідження в’язкісно-температурних властивостей

полігліколевих олив …………………………………………………... | 32

2.2. Методика дослідження антифрикційних властивостей……………... | 33

2.3. Методика оцінки гідродинамічних ефектів та розрахунку товщини плівки…………………………………………………………………… | 36

Розділ 3. Результати та обговорення…………………………………………… | 40

3.1. В’язкісно-температурна характеристика олив………………………. | 40

3.2. Навантажувальна здатність та протизносні властивости

полігліколевих олив…………...………………………………............ | 49

3.3. Оцінка гідравлічних ефектів……………………………………...…… | 50

3.4. Розрахунок товщини мастильної плівки для контакту «сфера-площина»………………………….…………………………………… | 57

3.5. Залежність товщини плівок мінеральних олив від

навантаження і температури…………………………………………. | 64

Висновки................................................................................................................. | 75

Рекомендації …………………………………………………………………….. | 77

Список використаних джерел............................................................................... | 78

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

БПК – біологічне поглинання кисню;

ІЧ-спекстроскопія – інфрачервона спектроскопія;

МОР – мастильно-охолоджуючі рідини.

МОТЗ – мастильно-охолоджуючі технологічні засоби;

ПЕГ – поліетиленгліколь;

ПМР – протонний магнітний резонанс;

ХПК – хемічне поглинання кисню;

ЧКМТ – чотирикульова машина тертя;

ЯМР – ядерний магнітний резонанс;

б – п’єзокоефіцієнт в’язкости [МПа-1].

dз – діаметр плями зношування для однієї кульки, [мм];

dг – діаметр плями пружної деформації за Герцем, [мм] ;

J4 - безрозмірним показником зносу;

h – товщина мастильної плівки, [мм];

Nі – нормальне навантаження на і-зразок, [Н];

Niкр - критичне навантаження, [Н];

з0 – динамічна в’язкість мастильного матеріалу при атмосферному тиску і температурі 293К, або МПа·с;

- номінальний тиск на елемент поверхні контакту в процесі зношування,[Н];

И – відновлений реологічний параметр мастильної плівки;

, , , - критерії гідродинамічних ефектів, ;

- лінійна швидкість ковзання, кочення чи обертання, .

ВСТУП

Робота виконана в Прикарпатському національному університеті імені Василя Стефаника на кафедрі теоретичної та прикладної хемії та Хмельницькому національному університеті в лабораторії «Проблеми матеріалознавства».

Актуальність теми. Відомо, що пластичні мастила, як і інші мастильні матеріали, широко використовуються практично в усіх галузях народного господарства: в промисловості, на транспорті, в сільському господарстві, зокрема, в атомній, космічній та електронній техніці, машинобудуванні, хемічній, металообробній, будівельній, гірничій, нафтогазодобувній галузях промисловості. Треба зазначити, що з кожним роком асортимент мастил і області їхнього використання неухильно розширюються і зростає обсяг виробництва та використання.

На структуроутворення і реологічні властивости мастил суттєво впливають природа, склад і властивости як дисперсійного середовища, так і дисперсної фази, а також інших інґредієнтів (вода, вільні луги та кислоти, гліцерин, наповнювачі та різноманітні додатки). Дисперсійні середовища – це нафтові та синтетичні оливи, а також олії. Як синтетичні оливи використовуються синтетичні вуглеводні (поліолефіни), естери дикарбонових кислот та діатомних спиртів, полісилоксани, полігліколі тощо); з олій найчастіше застосовуються ріпакова (у Європі), соєва (в Америці), пальмова (в Південно-Східній Азії) та соняшникова.

Сучасний стан використання рослинних олій як мастильних матеріалів – машинних олив, пластичних мастил, мастильно-охолоджуючих технологічних засобів (МОТЗ), мастильних паст, брикетів і покриттів – та дослідження їх хемії і технології та створення композицій на їх основі стимулює вичерпаність розвіданих покладів нафти. Окрім того, мінеральні і синтетичні мастила, що використовує сучасна техніка, є потужними забруднювачами навколишнього середовища. Базові мінеральні і синтетичні оливи, їх загущувачі і добавки спеціального призначення мають низьку швидкість біологічного розкладу і часто-густо токсичні. Рослинного походження олії та жири як основа мастильних матеріалів стають конкурентноздатними до мастильних матеріалів, що отримані з нафти, газу і вугілля, з-за легкого відновлення сировини, їх нетоксичності і майже 100%-го біорозкладу.

Створення нового покоління рідких і пластичних мастильних матеріалів на основі полігліколей та рослинних олій для вузлів тертя та мастильно-охолоджуючих технологічних засобів (МОТЗ) для різання та обробки тиском металів і сплавів є одним із перспективних напрямків дослідження. Дослідження новітніх технологій дає можливість суттєвого покращення фізико-хемічних, фізико-механічних (антифрикційних, протизносних, протизадирних) та експлуатаційних показників при одночасному підвищенні екологічної безпеки, а саме розчинність у воді, скорочення часу біорозкладу, хемічного і біологічного поглинання кисню. Розробка багатостадійного процесу хемічної модифікації та композитування полігліколей, рослинних олив і розкриття механізмів формування граничних шарів на поверхнях металів і сплавів представляє певний науковий інтерес.

Незважаючи на конструктивні розробки вузлів тертя, залишається актуальною робота по створенню нових синтетичних мастил і мастильних композицій на основі полігліколевих олив.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наказами, рішеннями. Тема даної роботи затверджена на засіданні катедри теоретичної і прикладної хемії (протокол № 1 від 9 вересня 2008 р.) та на засіданні Вченої ради Інституту природничих наук (протокол № 3 від 3 грудня 2008 р.). Робота виконувалася на підставі програми держбюджетної теми ««Створення нового покоління мастил на основі рослинних олій і полігліколів з високим рівнем експлуатаційних характеристик та екологічної безпеки» (Державний реєстраційний номер 0106U002246).

Мета та завдання дослідження

Об’єктом дослідження є в’язкісно-температурні, фізико-механічні та антифрикційні властивости полігліколевих олив.

Предмет дослідження: полігліколеві оливи.

Мета роботи полягає у дослідженні фізико-хемічних характеристик, в’язкісно-температурних, антифрикційних властивостей полігліколевих олив; удосконалення критеріїв гідродинамічних ефектів, пошуку методів розрахунків товщини мастильних плівок та створення для цих характерних умов показників зношування твердих тіл при наявності на їх поверхнях наноплівок мастильних матеріалів.

Цій меті підпорядковані такі завдання:

Дослідження в’язкісно-температурних, антифрикційних, протизадирних, протизносних властивостей та сумісності з поліетиленом полігліколевих олив: поліетиленгліколів, лінійних поліпропіленгліколей, розгалужених поліпропіленгліколей на основі гліцерину, статистичних кополімерів оксидів пропілену та етилену, блоккополімерів на основі оксидів пропілену та етилену на основі гліцерину зі статистичним розташуванням оксиетиленових груп у кінці ланцюга

Розробка комплексних критеріїв оцінки в’язкісно-температурних і протизносних характеристик.

Удосконалення критеріїв гідродинамічних