Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик
Nanocomposites of TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2 were prepared by chemical modification and investigated by X-ray diffraction analysis, thermogravimetry and low-temperature desorption of argon. TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2, containing 2 and 5 wt. % metal dioxide, were used as thickeners of greases based on poly...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2015
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/576 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291724777455616 |
|---|---|
| author | Borysenko, L. I. Radziievska, S. O. Shcherbakov, D. O. Borysenko, M. V. Bogatyrov, V. M. Voitko, I. I. |
| author_facet | Borysenko, L. I. Radziievska, S. O. Shcherbakov, D. O. Borysenko, M. V. Bogatyrov, V. M. Voitko, I. I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "L. I. Borysenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "S. O. Radziievska",
"institution": "Національний авіаційний університет"
},
{
"author": "D. O. Shcherbakov",
"institution": "Національний авіаційний університет"
},
{
"author": "M. V. Borysenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "V. M. Bogatyrov",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "I. I. Voitko",
"institution": "Національний авіаційний університет"
}
] |
| author_sort | Borysenko, L. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:34:56Z |
| description | Nanocomposites of TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2 were prepared by chemical modification and investigated by X-ray diffraction analysis, thermogravimetry and low-temperature desorption of argon. TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2, containing 2 and 5 wt. % metal dioxide, were used as thickeners of greases based on polyethylsiloxane PES-5. It is shown that the additives of nanotubes, molybdenum disulfide and expanded graphite improves the lubricating properties of such compositions. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2015. Вып. 7(22). С. 137–146 137
УДК 621.892.27+665.765
КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ
ПОЛИДИЭТИЛСИЛОКСАНА И МОДИФИЦИРОВАННЫХ
КРЕМНЕЗЕМОВ: УЛУЧШЕНИЕ СМАЗОЧНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
Л.И. Борисенко1, С.А. Радзиевская2, Д.А. Щербаков2, Н.В. Борисенко1,
В.М. Богатырев1, И.И. Войтко2,
1Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина, e-mail: borysenko@naverex.kiev.ua
2Национальный авиационный университет, просп. Комарова, 1, Киев, 03058, Украина
Нанокомпозиты TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2 получены методом химического
модифицирования и исследованы методами рентгенофазового анализа, термогравиметрии и
низкотемпературной десорбции аргона. TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2, содержащие 2 и 5 % масс.
диоксида металла, были использованы в качестве загустителей пластичных смазок на основе
полиэтилсилоксана ПЭС-5. Показано, что добавки нанотрубок, дисульфида молибдена,
терморасширенного графита улучшают смазочные свойства таких композиций.
Введение
Для обеспечения работы современной техники необходимо создание новых
экологически безопасных смазочных композиций, обеспечивающих эффективную
работу узлов трения.
В мире производится большое количество разнообразных смазок, которые
отличаются по составу, консистенции, свойствам, а, следовательно, и
функциональному назначению [1–5]. Наряду с традиционными и наиболее
применяемыми мыльными смазками в настоящее время все шире применяются смазки
на основе соединений кремния. В качестве загустителей используют
модифицированные (в том числе и оксидами различных металлов) аэросилы, а
дисперсионной средой служат кремнийорганические полимеры. Такие смазки имеют
широкий температурный диапазон эксплуатации, высокую химическую и
радиационную устойчивости, механическую стабильность [6–8].
Выбор дисперсионной среды. Полисилоксановые жидкости имеют сравнительно
высокие температуры кипения и, соответственно, низкую испаряемость и высокие
температуры вспышки, очень низкие температуры застывания. При этом значения
плотности и вязкости у них на уровне нефтяных масел. Их вязкостно-температурные
характеристики намного лучше, чем у большинства минеральных масел. Значение
поверхностного натяжения находится в пределах 16–30 мНм при 20 °С, что ниже, чем у
нефтяных масел. Склонность к вспениванию ниже, а тепловое расширение такого же
порядка, как и у минеральных масел. Обладают хорошей устойчивостью к
напряжениям сдвига. Полисилоксановые жидкости не смешиваются с
углеводородными маслами, плохо растворяются в гидрофильных растворителях
(спиртах, кетонах, гликолях). Физиологически инертны, нетоксичны. Термическое
разложение полисилоксановых жидкостей начинается приблизительно при 315°С.
Продукты их термического разложения не являются коррозионно агрессивными.
Несмотря на то, что полисилоксаны являются хорошими растворителями для газов,
например кислорода, азота, диоксида углерода и т.д., стойкость их к окислению выше,
чем у чистых углеводородов, сложных эфиров или полиалкиленоксидов. Радиационно
стойкие. Сохраняют текучесть до –40 °С [9]. Поэтому в настоящей работе выбор
138
силоксанового масла ПЭС-5 в качестве дисперсионной среды для создания смазочных
композиций был целесообразным.
Наполнители. Для улучшения смазочных свойств наиболее широко применяют
графит, дисульфид молибдена и другие наполнители [1–5]. Добавление этих
материалов в пластичные смазки необходимо для повышения противозадирных и
противоизносных свойств смазки. Влияние наполнителей на структуру и свойства
смазок определяется их взаимодействием с загустителем и дисперсионной средой. При
этом большую роль играют концентрация и дисперсность наполнителей, их
предварительное модифицирование. Поверхностные явления, возникающие на границе
раздела фаз, определяют эффективность наполнителей. С уменьшением размера частиц
наполнителя увеличивается удельная поверхность и возрастает роль поверхностных
явлений и, соответственно, активность данного наполнителя. Величина коэффициента
трения при этом уменьшается.
Графит. В качестве смазочного материала графит применяется уже более 150
лет. Гексагональная решетчатая структура, высокая химическая стабильность и
инертность к радиоактивному излучению обеспечивают целесообразность его
использования. Нагрев на воздухе до температуры выше 450°С приводит к
образованию углекислого газа. Высокие смазывающие свойства графиту обеспечивает
его слоистая решетчатая структура: энергия разрыва связи между атомами углерода
графита в слое составляет 715 кДж/моль, а между слоями – 17 кДж/моль [10].
Невысокий коэффициент трения графита определяется не только кристаллической
структурой, а связан и с адсорбированными пленками (особенно водяных паров). В
вакууме графит теряет свои антифрикционные свойства [1].
Терморасширенный графит (ТГ). Получают окислением и термообработкой
исходного кристаллического графита. Окисление сводится к внедрению молекул и
ионов серной или азотной кислоты в присутствии окислителя (пероксид водорода,
перманганат калия и др.) между слоями кристаллического графита. Затем окисленный
графит подвергают термообработке до Т=1000 °C со скоростью 400–600 °C/с.
Выделяющиеся газообразные продукты создают большое (до 300–400 атм)
расклинивающее давление в межкристаллитном пространстве, при этом образуется
терморасширенный графит, отличающийся высокой удельной поверхностью и низкой
насыпной плотностью [10]. ТГ состоит из пакетов в десятки-сотни графенових слоев,
что позволяет надеяться – такой материал будет обладать хорошими смазывающими
свойствами.
Углеродные нанотрубки (УНТ). УНТ это протяженные структуры в виде
полого цилиндра, образованные графеновыми слоями. Многослойные УНТ состоят из
нескольких графеновых слоев, либо вложенных один в другой, либо навитых на общую
ось. Расстояние между слоями составляет 0,34 нм, что соответствует расстоянию между
слоями в кристаллическом графите. Величина удельной поверхности достигает 200–
600 м2/г [11]. Учитывая особенности формы и структуры УНТ можно предположить их
перспективность в качестве смазывающих добавок.
Дисульфид молибдена. Гексагональные кристаллы МоS2 обладают слоистой
структурой. Твердость дисульфида молибдена по шкале Мооса 1,0–1,5. У него очень
высокая химическую стабильность, при этом он устойчив к воздействию большинства
кислот и к радиоактивному излучению. В вакууме разлагается на молибден и серу при
1100°С [5], а на воздухе на MoO3 и SO2 при температуре выше 450 °С.
Смазывающие свойства дисульфида молибдена обеспечивает его
кристаллическая структура: связи Ван-дер-Ваальса между слоями серы позволяют
последним свободно двигаться, в результате чего трение уменьшается. С другой
139
стороны, ионные связи между Мо и S придают слоям высокую прочность, так что они
способны противостоять продавливанию со стороны микровыступов трущихся
поверхностей. В смазочном слое толщиной 2,5 мкм содержится 4000 слоев (S–Mo–S).
Слои серы, образующие поверхность кристалла дисульфида молибдена, обеспечивают
сильную адгезию к поверхности металла. По антифрикционным свойствам дисульфид
молибдена существенно превосходит графит. В отличие от графита дисульфид
молибдена является хорошим смазочным материалом даже в глубоком вакууме [1].
Металлсодержащие наполнители. Смазочные свойства значительно
улучшаются при введении в их состав порошков металлов, их оксидов или солей.
Смазки с такими добавками образуют на поверхности трения слои из мягкого металла,
которые называют металлоплакирующими [12]. Формирование на поверхности трения
металлоплакирующей пленки понижает коэффициент трения и уменьшает износ.
Высокая смазочная способность смазок с порошками металлов, например меди,
основана на вдавливании ее частиц в неровности поверхности трения. Это увеличивает
площадь контакта. Однако в процессе трения происходит быстрое истирание пленок из
мягкого металла. По эффективности действия в смазках (особенно при длительных
испытаниях) порошки мягких металлов и их оксиды уступают МоS2 и графиту.
Применяют порошки меди в сочетании с графитом и дисульфидом молибдена, как
правило, в резьбовых смазках, где они играют роль герметизирующего и
антифрикционного материала. Существенно улучшает смазочную способность смазок
смесь графита с медной пудрой [12].
В данной работе были созданы и изучены смазки на основе
полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5 и нанокомпозитов: диоксидов кремния, титана
и циркония. Эти системы проявляют хорошие высокотемпературные свойства и
механическую стабильность 7, 8. Использование таких загустителей в данной
дисперсионной среде вызывает необходимость улучшения смазывающих свойств
путем введения в композицию различных твердых добавок (так называемых
высокодисперсных наполнителей), а именно: дисульфида молибдена, графита,
терморасширенного графита, углеродных нанотрубок, смеси нанопорошков меди и
углерода [13].
Экспериментальная часть
Для получения смазок в качестве дисперсной фазы использовали
нанокомпозиты ZrO2/SiO2, TiO2/SiO2, синтезированные на основе высокодисперсного
пирогенного кремнезема SiO2 «А-380» (КОЭЗ ИХП НАН Украины) с удельной
поверхностью (Sуд) 362 м2/г, масло ПЭС-5 (ГОСТ 13004-77) и наполнители: нанотрубки
(ООО «ТМСпецмаш» Sуд=220 м2/г), терморасширенный графит (ООО «ТМСпецмаш»
Sуд=20 м2/г), дисульфид молибдена (ТУ 48-19-133-90), графит С-1 (ТУ 113-08-48-63-90),
смеси нанопорошков меди и углерода.
Нанокомпозиты с содержанием 2 и 5% ZrO2 и TiO2 были получены методом
химического модифицирования. Синтез ZrO2(5%)/SiO2 проводили в стеклянном
двугорлом реакторе с пропеллерной мешалкой и обратным холодильником. В реактор
помещали 19,84 г ацетилацетоната циркония (ІV) (Аldrich, >98% Zr(аcаc)4), затем
добавляли 1,6 дм3 CCl4. Выдерживали полчаса до полного растворения реагента. После
этого добавляли 95 г А-380, предварительно прокаленного при 550 °С для удаления
адсорбированной воды и органических примесей. С помощью ротационного
испарителя отгоняли растворитель CCl4. Образцы просушивали в течение 2 ч при
100 °С с целью полного удаления CCl4, затем прокаливали по 0,5 ч. при температурах
140
150, 200, 300, 400 и 500 °С. Для получения ZrO2(2%)/SiO2 использовали 7,94 г Zr(аcаc)4
и 98 г А-300.
TiO2/SiO2 синтезировали по методике описанной выше. Для получения
нанокомпозита с содержанием диоксида титана 2 и 5% в реактор помещали 9,11 г и
22,78 г раствора титан-диизопропоксид-бис(ацетилацетоната) (DuPont, 75% раствор
Ti(acac)2OiPr2 в изопропаноле) соответственно, и добавляли 1,5 дм3 изопропанола.
После этого засыпали 98 г и 95 г A-380 соответственно. Состав и удельная поверхность
образцов приведены в табл.1.
Таблица 1. Физико-химические характеристики кремнеземов, модифицированных
диоксидами титана и циркония.
Образец CMО2,
% масс.
Sуд,
м2/г
TiO2(2%)/SiO2 2 314
TiO2(5%)/SiO2 5 297
ZrO2(2%)/SiO2 2 300
ZrO2(5%)/SiO2 5 279
Примечание. CMО2 – содержание TiO2 или ZrО2, Sуд – удельная поверхность.
Медьсодержащие металлоплакирующие наполнители для введения в смазочные
композиции получали двумя методами. Нанокомпозит состава C/Cu/SiO2 – 45,6/9,1/45,3
% масс. синтезировали пиролизом смеси фенолформальдегидной смолы, ацетата меди
и кремнезема А-300 в токе аргона при температуре 800 °С, по методике описанной в
работе [14]. Нанокомпозит состава C/Cu – 90,6/9,4 % масс. получали пиролизом в токе
аргона при температуре 800 °С резорцинформальдегидной смолы, синтезированной
золь-гель методом в присутствии ацетата меди.
Рентгенофазовый анализ (РФА) TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2 проводили методом
порошковой дифрактометрии при комнатной температуре на дифрактометре ДРОН-3М
(«Буревестник», Россия) в диапазоне углов 2Θ от 10 до 70 град. Использовали
излучение CuKα линии анода с никелевым фильтром в отраженном пучке и геометрией
съемки по Брэггу–Брентано. Удельную поверхность полученных образцов измеряли
методом низкотемпературной десорбции аргона. Термические исследования выполняли
на дериватографе Q-1500D фирмы МОМ (Венгрия) в температурном интервале 20–
1000 °C со скоростью нагрева образца 10 C/мин.
Смазки получали путем диспергирования загустителей и наполнителей в ПЭС-5
при комнатной температуре с последующей гомогенизацией, при этом смесь масла,
кремнеземного нанокомпозита и различных добавок четырежды пропускали через
гомогенизатор – лабораторные вальцы.
Измеряли показатель пенетрации (P) смазок (ГОСТ 5346), по которому смазки
были разделены по классам: 1 – слабоструктурированные системы, 2 – пластичные
смазки, 3 – высоковязкие смазки и 4 – твердые пасты. Пенетрация измеряется в числах
Р по глубине погружения конуса определённой стандартной формы и массы в смазку
под воздействием силы тяжести в течение стандартизованного времени 5 с при
температуре 25°C.
Исследование смазочных свойств проводили на четырехшариковой машине
(ЧШМ) трения. В данной работе были рассмотрены два важнейших показателя:
нагрузка сваривания и диаметр пятна износа при нагрузке 40 кг.
Нагрузку сваривания (Рсв) определяли как наименьшую нагрузку, при
достижении которой происходит схватывание пар трения.
141
Диаметр пятна износа (Dиз) определяли с помощью микроскопа с ценой деления
не менее 0,02 мм. Измерения осуществляли при остановке ЧШМ при достижении
максимальных показателей силы трения.
Результаты и их обсуждение
Синтез TiO2/SiO2, ZrO2/SiO2. На рис.1 приведены ИК-спектры кремнеземов,
модифицированных Ti(acac)2OiPr2. С повышением содержания Ti(acac)2OiPr2 в
образцах на ИК-спектрах наблюдается уменьшение интенсивности полосы поглощения
силанольных групп при 3750 см–1 и одновременное увеличение интенсивности полос
колебаний, которые относятся к ацетилацетонатным и изопропоксидным группам
модификатора: С=О, С=С (1300–1600 см–1) и С–Н (2900–3000 см–1). В ИК-спектре
образца SiO2/Ti(acac)2OiPr2 (5% TiO2) поглощение при 3750 см–1 полностью отсутствует
(рис.1, кривая 3). Это свидетельствует о том, что все OH-группы принимают участие в
образовании поверхностных адсорбционных комплексов.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0
20
40
60
80
100
О
тр
аж
ен
и
е,
%
Волновое число, см–1
1 SiO
2
(А-380)
2 SiO
2
/Ti(acac)
2
OiPr
2
(2% TiO2)
3 SiO
2
/Ti(acac)
2
OiPr
2
(5% TiO2)
1
2
3
Рис. 1. ИК-спектры: 1 – кремнезем A-380; 2, 3 – A-380, модифицированный
Ti(acac)2OiPr2 из расчета 2 и 5 % масс. TiO2.
Данные термического анализа и термогравиметрии образцов кремнезема,
модифицированного Ti(acac)2OiPr2, приведены на рис. 2. Для всех образцов деструкция
ацетилацетонатных и изопропоксидных лигандов на поверхности SiO2 сопровождается
экзотермическими эффектами в температурном интервале 250–400 С (кривые ДТА 1,
2), интенсивность которых зависит от содержания Ti(acac)2OiPr2.
С повышением содержания Ti(acac)2OiPr2 в образцах наблюдается увеличение
потерь массы в температурном интервале 50–450 С (рис. 2, кривые ТГ 1,2). Кроме
того, кривые ДТГ 1, 2 показывают несколько стадий термодеструкции углеродного
окружения атомов титана, интенсивность максимумов которых увеличивается с ростом
концентрации модификатора в образцах. Нагревание образцов выше температуры
500 °С не приводит к изменению массы образцов, поэтому эта температура была
выбрана для финальной обработки и получения нанокомпозитов TiO2/SiO2.
Модифицирование пирогенного кремнезема Zr(acac)4 подробно изучено нами в
работе [15].
При увеличении CMО2 (M = Ti, Zr) в образцах Sуд уменьшается незначительно
(табл. 1).
142
Исследование строения титан- и цирконийсодержащих кремнеземов методом
рентгенофазового анализа показало, что на поверхности кремнезема TiO2 и ZrО2
находятся в рентгеноаморфном состоянии (рис. 3).
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
-0,2
0,0
0,2
ДТА 1
ТГ 1
ДТГ 1
Температура, °С
І,
о
тн
.
ед
.
ТГ 2
ДТГ 2
ДТА 2
12
10
8
6
4
2
0
П
отеря м
ассы
, %
Рис. 2. Термограммы образцов кремнезема, модифицированного Ti(acac)2OiPr2.
Содержание в пересчете на TiO2: 1 – 2 % масс., 2 – 5 % масс.
10 20 30 40 50 60 70
0
200
400
600
800
1000
1200
1
2
4
3
I,
c–1
2, град
1 TiO
2
(2%)/SiO
2
2 TiO
2
(5%)/SiO
2
3 ZrO
2
(2%)/SiO
2
4 ZrO
2
(5%)/SiO
2
Рис. 3. Дифрактограммы нанокомпозитов TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2, прокаленных при
550 °С.
Испытание смазок. Результаты исследований образцов кремнеземных смазок,
приведены в табл. 2.
Раньше нами было показано, что нанесение на поверхность кремнезема
диоксидов титана и циркония уменьшает загущающую способность полученных
нанокомпозитов при диспергировании в ПЭС-5. [8]. Так для получения смазок
примерно одинаковой вязкости Si10 и SiTi4 (класс Р IV) необходимо 10 % А-380 и 20
% TiO2(2%)/SiO2 соответственно (табл. 2).
Чтобы выяснить влияние наполнителя на смазывающие свойства, загуститель и
наполнитель брали в количестве 18 и 2 % масс. соответственно. ТРГ сильно загущает
143
ПЭС-5, поэтому для получения смазок с его участием, количество загустителя
уменьшали до 11 % масс.
Оценивая характеристики, полученные на четырехшариковой машине трения,
композиций на основе SiO2, SiO2/TiO2, SiO2/ZrO2 можно сделать вывод, что все
материалы требуют добавления твердых наполнителей для улучшения смазочных
свойств. Действительно, ТГ, УНТ и MoS2 улучшают смазочные свойства – нагрузка
сваривания увеличивается до 1381 Н (рис. 4, табл. 2). Лучший результат – 1568 Н
получен при использовании добавки графита марки С-1. Таким образом, наблюдается
улучшение смазывающих свойств композитов при использовании всех исследованных
добавок и уровень этого улучшения примерно одинаков.
Таблица 2. Состав и результаты испытаний кремнеземных смазок.
Результаты ЧШМ
№ Название Состав загустителя
Р,
м·10-4
Класс
пенетрации Рсв, Н Dиз, мм
1 Si1 5 % А-380 340 I 1166 2,83
2 Si10 10 % А-380 203 IV 980 2,27
3 SiTi3 15 % TiO2(2%)/SiO2 279 II 1235 2,98
4 SiTi4 20 % TiO2(2%)/SiO2 181 IV 980 2,60
5 SiTi7 15 % TiO2(5%)/SiO2 294 II 1166 2,73
6 SiTi8 20 % TiO2(5%)/SiO2 180 IV 1166 2,32
7 SiZr1
11 % ZrO2(2%)/SiO2
1 % ТРГ
287 ІІ 1235 2,38
8 SiZr5
11 % ZrO2(2%)/SiO2
2 % ТРГ
260 ІІ 1381 2,63
9 SiZr4
18 % ZrO2(2%)/SiO2
2 % нанотрубки
178 IV 1098 2,16
10 SiZr7
18 % ZrO2(2%)/SiO2
2 % MoS2
283 II 1381 2,57
11 SiZr8
18 % SiO2(2 % ZrO2)
2 % С-1
256 II 1568 2,83
12 SiZr6
11 % ZrO2(2%)/SiO2
1 % ТРГ
354 I 1166 2,99
13 SiZr2
11 % ZrO2(5%)/SiO2
2 % ТРГ
339 I 1381 2,64
14 SiZr3
18 % ZrO2(5%)/SiO2
2 % нанотрубки
234 III 1381 2,71
15 SiZr9
18 % ZrO2(5%)/SiO2
2 % MoS2
354 I 1381 2,93
16 SiZr10
18 % ZrO2(5%)/SiO2
2 % С-1
373 I 1303 2,83
Примечание. Р – пенетрация, Рсв – нагрузка сваривания, Dиз – диаметр пятна
износа.
Во всех образцах получили удовлетворительные результаты по параметру
диаметр пятна износа (табл. 2) с учетом того, что при измерениях использовалась
двойная нагрузка 40 кг (обычно измеряют при нагрузке 20 кг).
144
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
800
1000
1200
1400
1600
S
i1
S
i1
0
S
iT
i3
S
iT
i4
S
iT
i7
S
iT
i8 S
iZ
r1
S
iZ
r5
S
iZ
r6
S
iZ
r2
S
iZ
r4
S
iZ
r3
S
iZ
r7
S
iZ
r9
S
iZ
r8
S
iZ
r1
0
Н
аг
ру
зк
а
св
ар
ив
ан
ия
, H
Номер образца
без наполнителей ТРГ УНТ С-1MoS
2
Рис. 4. Нагрузка сваривания кремнеземных смазок без добавок и с наполнителями
различного состава.
Таблица 3. Состав и результаты испытаний кремнеземных смазок с металлоплакирую-
щими наполнителями
Образец Si1 C/Cu-
1
C/Cu-
2
C/Cu-
3
C/Cu/SiO2-
1
C/Cu/SiO2-
2
C/Cu/SiO2-
3
Содержание C/Cu или
C/Cu/SiO2, %
0 1 2 3 1 2 3
Нагрузка сваривания,
Рсв, Н
1166 1235 1098 1098 1098 1039 1098
Диаметр пятна износа,
Dиз, мм
2,83 2,15 2,23 2,09 1,78 2,45 2,18
Металлоплакирующие наполнители состава C/Cu и C/Cu/SiO2 испытывали в
качестве добавок (1–3 %) в смазки загущенные 7 % А-300. Указанные наполнители не
привели к увеличению Рсв (табл. 3). Это, по-видимому, связано с тем, что медь в
наполнителях блокирована аморфным углеродом, который сам по себе не проявляет
противоизносных свойств.
Выводы
Синтезированы смазки на основе полиэтилсилоксановой жидкости (ПЭС-5),
загустителей (модифицированные диоксидами циркония и титана пирогенные
кремнеземы) и наполнителей (нанотрубки, дисульфид молибдена, терморасширенный
графит, графит марки С-1) и исследованы их трибологические характеристики.
Показано, что добавки ТГ, УНТ, MoS2 и графита марки С-1 улучшают
смазочные свойства.
Работа выполнена при поддержке НАН Украины, научно-технический проект
№26-2015.
Литература
1. Ищук Ю.Л. Состав, структура и свойства пластичных смазок. – К.: Наукова
думка, 1996. – 513 c.
2. Бакалейников М.Б., Сазонова Н.С., Кузнецова Н.В., Петрова Л.Н.
Термоокислительная стабильность пластичных смазок// Хим. и технол. топлив и
масел. – 1983. – №6. – C. 29–30.
145
3. Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. – М.: Химия, 1988. – 486 с.
4. Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. – М.: Химия, 1984. – 187 с.
5. Бонер К.Дж. Производство и применение консистентних смазок. – М.:
Гостоптехиздат, 1958. – 704 с.
6. Бакалейников М.Б., Синицин В.В. Свойства силикагелевых пластичных смазок на
нефтяных маслах // Хим. и технол. топлив и масел. – 1967. – №3. – C. 50–52.
7. Пат. 99227 Україна, C10M 125/02, C10M 125/10, C10M 125/26. Пластичне мастило
// Борисенко Л.І., Мніщенко Г.Г., Борисенко М.В., Картель М.Т., Железний Л.В.,
Любінін Й.А. – Опубл. 25.07.2012. Бюл. № 14.
8. Борисенко Л.И., Мнищенко Г.Г., Кулик К.С., Петрусь Л.В., Сулим И.Я.,
Борисенко Н.В. Нанокомпозиты диоксидов кремния, титана, циркония и церия –
загустители пластичных смазок // Химия, физика и технология поверхности. –
2010. – Т. 1, №1, – C. 111–116.
9. Соболевский М.В., Скороходов И.И., Гриневич К.П. Олигоорганосилоксаны. –
М.:Химия, 1985. – 264 с.
10. Черныш И.Г., Карпов И.Е., Приходько Г.П., Шай В.М. Физико-химические
свойства графита и его соединений. – Киев: Наукова думка, 1990. – 200 с.
11. Семенцов Ю.И., Мележик А.В., Приходько Г.П., Гаврилюк Н.А., Пятковский
М.Л., Янченко В.В. Синтез, структура, физико-химические свойства
наноуглеродных материалов // Физико-химия наноматериалов и супрамолеку-
лярных структур. – 2007.– Т. 2. – С. 116–158.
12. Кужаров А.С., Онищук Н.Ю. Свойства и применение металлоплакирующих
смазок. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1985. – 59 с.
13. Кобзова Р.И., Егорова З.Д., Михеев В.А. Противоизносные и противозадирные
свойства силикагелевых смазок // Хим. и технол. топлив и масел. – 1973. – №11. –
C. 40–42.
14. Galaburda M., Bogatyrov V., Oranska O., Gun’ko V., Skubiszewska-Zięba J., Urubkov
I. Synthesis and characterization of carbon composites containing Fe, Co, Ni
nanoparticles // J. Therm. Anal. Calorim. – 2015. – V. 122, Iss. 2. – P. 553–561.
15. Борисенко Н.В., Сулим И.Я., Борисенко Л.И. Модифицирование
высокодисперсного кремнезема ацетилацетонатом циркония // Теорет. и
эксперим. химия. – 2008. – Т.44, №3. – C. 191–195.
146
КОМПОЗИЦІЇ НА ОСНОВІ ПОЛІДІЕТИЛСИЛОКСАНУ І МОДИФІКОВАНИХ
КРЕМНЕЗЕМІВ: ПОКРАЩЕННЯ МАСТИЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Л.І. Борисенко1, С.О. Радзієвська2, Д.О. Щербаков2, М.В. Борисенко1,
В.М. Богатирьов1, І.І. Войтко2
1Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова 17, Київ, 03164, Україна, borysenko@naverex.kiev.ua
2Національний авіаційний університет, просп. Комарова 1, Київ, 03058, Украина
Нанокомпозити TiO2/SiO2 і ZrO2/SiO2 отримані методом хімічного
модифікування і досліджені методами рентгенофазового аналізу, термогравіметрії
та низькотемпературної десорбції аргону. TiO2/SiO2 і ZrO2/SiO2, що містять 2 і 5 %
мас. діоксиду металу, були використані як загущувачі пластичних мастил на основі
поліетилсилоксану ПЕС-5. Показано, що добавки нанотрубок, дисульфіду молібдену,
терморозширеного графіту покращують змащувальні властивості таких композицій.
COMPOSITION BASED ON MODIFIED SILICA AND
POLYDIETHYLSILOXANE: IMPROVING OF LUBRICATING PROPERTIES
L.I. Borysenko1, S.O. Radziievska2, D.O. Shcherbakov2, M.V. Borysenko1,
V.M. Bogatyrov1, I.I. Voitko2
1Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine,
17 General Naumov Str. Kyiv, 03164, Ukraine, e-mail: borysenko@naverex.kiev.ua
2National Aviation University, prospekt Komarova 1, Kyiv, 03058, Ukraine
Nanocomposites of TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2 were prepared by chemical modification
and investigated by X-ray diffraction analysis, thermogravimetry and low-temperature
desorption of argon. TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2, containing 2 and 5 wt. % metal dioxide, were
used as thickeners of greases based on polyethylsiloxane PES-5. It is shown that the additives
of nanotubes, molybdenum disulfide and expanded graphite improves the lubricating
properties of such compositions.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-576 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:15:06Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/0e/a302545455c894eae1cd4994e3f14f0e.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5762018-11-27T09:34:56Z Composition based on modified silica and polydiethylsiloxane: improving of lubricating properties Композиции на основе полидиэтилсилоксана и модифицированных кремнеземов: улучшение смазочных характеристик Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик Borysenko, L. I. Radziievska, S. O. Shcherbakov, D. O. Borysenko, M. V. Bogatyrov, V. M. Voitko, I. I. Nanocomposites of TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2 were prepared by chemical modification and investigated by X-ray diffraction analysis, thermogravimetry and low-temperature desorption of argon. TiO2/SiO2 and ZrO2/SiO2, containing 2 and 5 wt. % metal dioxide, were used as thickeners of greases based on polyethylsiloxane PES-5. It is shown that the additives of nanotubes, molybdenum disulfide and expanded graphite improves the lubricating properties of such compositions. Нанокомпозиты TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2 получены методом химического модифицирования и исследованы методами рентгенофазового анализа, термогравиметрии и низкотемпературной десорбции аргона. TiO2/SiO2 и ZrO2/SiO2, содержащие 2 и 5 % масс. диоксида металла, были использованы в качестве загустителей пластичных смазок на основе полиэтилсилоксана ПЭС-5. Показано, что добавки нанотрубок, дисульфида молибдена, терморасширенного графита улучшают смазочные свойства таких композиций. Нанокомпозити TiO2/SiO2 і ZrO2/SiO2 отримані методом хімічного модифікування і досліджені методами рентгенофазового аналізу, термогравіметрії та низькотемпературної десорбції аргону. TiO2/SiO2 і ZrO2/SiO2, що містять 2 і 5 % мас. діоксиду металу, були використані як загущувачі пластичних мастил на основі поліетилсилоксану ПЕС-5. Показано, що добавки нанотрубок, дисульфіду молібдену, терморозширеного графіту покращують змащувальні властивості таких композицій. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2015-09-09 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/576 Surface; No. 7(22) (2015): Surface; 137-146 Поверхность; № 7(22) (2015): Поверхность; 137-146 Поверхня; № 7(22) (2015): Поверхня; 137-146 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/576/576 Авторське право (c) 2015 L.I. Borysenko, S.O. Radziievska, D.O. Shcherbakov, M.V. Borysenko, V.M. Bogatyrov, I.I. Voitko |
| spellingShingle | Borysenko, L. I. Radziievska, S. O. Shcherbakov, D. O. Borysenko, M. V. Bogatyrov, V. M. Voitko, I. I. Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title | Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title_alt | Composition based on modified silica and polydiethylsiloxane: improving of lubricating properties Композиции на основе полидиэтилсилоксана и модифицированных кремнеземов: улучшение смазочных характеристик |
| title_full | Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title_fullStr | Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title_full_unstemmed | Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title_short | Композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| title_sort | композиції на основі полідіетилсилоксану і модифікованих кремнеземів: покращення мастильних характеристик |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/576 |
| work_keys_str_mv | AT borysenkoli compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT radziievskaso compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT shcherbakovdo compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT borysenkomv compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT bogatyrovvm compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT voitkoii compositionbasedonmodifiedsilicaandpolydiethylsiloxaneimprovingoflubricatingproperties AT borysenkoli kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT radziievskaso kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT shcherbakovdo kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT borysenkomv kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT bogatyrovvm kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT voitkoii kompoziciinaosnovepolidiétilsiloksanaimodificirovannyhkremnezemovulučšeniesmazočnyhharakteristik AT borysenkoli kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik AT radziievskaso kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik AT shcherbakovdo kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik AT borysenkomv kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik AT bogatyrovvm kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik AT voitkoii kompozicíínaosnovípolídíetilsiloksanuímodifíkovanihkremnezemívpokraŝennâmastilʹnihharakteristik |