Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. Вып. 6
УДК 665.761
УРЕАТНЫЕ (ПОЛИМОЧЕВИННЫЕ) ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ (Обзор)
© А. С. Лядов1,2, Ю. М. Максимова1,3, А. С. Шахматова1,3, В. В. Кириллов2, О. П. Паренаго1
1 Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Москва
2 Электрогорский институт нефтепереработки
3 Российский университет дружбы народов, Москва
E-mail: lyadov@ips.ac.ru
Поступило в Редакцию 6 июня 2018 г.
Обзор посвящен пластичным смазкам, в которых в качестве загустителя используются органические
мочевины различного состава и строения. Рассмотрена природа соединений, участвующих в синтезе
органических мочевин, и основные типы полимочевинных загустителей. Представлены физико-химические,
трибологические и эксплуатационные свойства пластичных полимочевинных смазок.
Сегодня невозможно представить эксплуатацию любого
узла трения без использования пластических
смазок. Пластичные смазки относятся к полутвердым
смазочным материалам, которые состоят, как правило,
из двух основных компонентов: базового масла и
загустителя. Первое упоминание об использовании
пластичных смазок и их составе было обнаружено в
сохранившихся источниках эпохи Древнего Египта.
В XIX веке в качестве загустителя стали активно использовать
мыла, эти загустители и сегодня играют
важную роль при производстве пластичных смазок.
Краткая история возникновения и развития пластичных
смазок представлена в табл. 1.
Таблица 1
Дата
Хронология возникновения различных типов пластичных смазок
Событие
Около 1400 г. до н. э. Для смазки осей Хеттских колесниц стали использовать животный жир и известняк. В Древнем
Египте в это же время использовали смазки на основе оливкового масла и известняка
1845
1853
1912
1938
1954
1955
В США изобретена смазка, состоящая из минерального масла, животного жира и известняка
Первая натриевая смазка появилась в Великобритании на основе говяжьего жира
Начало производства в Японии кальциевых смазок с дисперсионной средой на основе минерального
масла
Изобретение литиевых смазок, которые быстро завоевали мир и стали использоваться в качестве
многоцелевых смазок
Изобретение комплексных алюминиевых смазок для эксплуатации при высоких температурах
Изобретение уреатных смазок в США
761
Стр.1
762
Лядов А. С. и др.
Таблица 2
Базовые масла
Минеральные масла
Синтетические масла
Диэфиры
Силиконовые жидкости
Фосфатные эфиры
Фторированные силиконы
Хлорированные силиконы
Полигликоли
Базовые масла, загустители и присадки современных смазок
Загустители
Натриевые мыла
Кальциевые мыла
Литиевые мыла
Алюминиевые мыла
Литиевые комплексные
Кальциевые комплексные
Алюминиевые комплексные
Бентонит
Оксид кремния
Углерод/графит
Полимочевина
Полиэтилен
Индантреновые красители
Фталоцианиновые красители
Табл. 2 иллюстрирует все многообразие современной
номенклатуры пластичных смазок [1]. Комбинируя
базовое масло, загуститель и присадки, можно получить
неограниченное количество композиций смазок
для разных целей с широким спектром эксплуатационных
характеристик.
Бурное развитие технологий и техники, появление
высокопроизводительных станков и агрегатов резко
повысили требования, предъявляемые к смазкам. Все
чаще смазки с мыльными загустителями не отвечали
этим требованиям, что приводило к созданию смазок
с новыми загустителями, например, на уреатной основе.
Впервые уреатный загуститель был запатентован
в 1955 г. [2], а смазки, загущенные органическими
мочевинами, получили широкое распространение за
счет улучшенных физико-химических, трибологических
и эксплуатационных свойств по сравнению с
мыльными смазками [3].
Данный обзор посвящен пластичным смазкам, в которых
в качестве загустителя используются органические
мочевины различного состава и строения.
Загустители на основе органических мочевин
Органическими мочевинами называются соединения,
имеющие в своем составе следующую группу атомов:
Присадки
Антиокислительные
Противозадирные
Модификаторы трения
Ингибиторы коррозии
Деактиваторы металлов
Красители
Структурные модификаторы
Простейшим представителем мочевин является карбамид.
Соединения, включающие две карбамидные
группы, называются димочевинами, более двух —
полимочевинами. В качестве загустителей в основном
используют димочевины, которые могут быть
получены по реакции диизоцианатов с аминами [4]
Стр.2
Уреатные (полимочевинные) пластичные смазки (Обзор)
763
Эта реакция является экзотермической и легко протекает
без каких-либо дополнительных воздействий.
Несмотря на то что в качестве загустителей в большинстве
случаев используют димочевины, за ними
прочно закрепился термин полимочевины. Истинные
полимочевины также могут быть использованы в
качестве загустителя, и они получаются по реакции
сополимеризации соответствующих диизоцианатов
и диаминов
Наибольшее распространение для получения полимочевин
получили следующие изоцианаты: МДИ
(дифенилметандиизоцианат), ПИЦ (полиизоцианат)
и ТДИ (толуилендиизоцианат):
МДИ, в частности 4,4′-изомер, является наиболее
производимым диизоцианатом в мире, на его долю
приходиться около 60% рынка. Товарный продукт
ПИЦ (полиизоцианат) представляет собой смесь
продуктов 55% МДИ, 25% триизоцианатов и 20%
полиизоцианатов [5]. ТДИ в основном производится
в виде 2,4-изомера, и его доля на рынке составляет
около 30%.
В качестве аминов при получении мочевинных загустителей
используют главным образом первичные
амины: анилин, индивидуальные алифатические
амины (октиламин, додециламин, октадециламин,
продающийся под торговой маркой Рофамин-Т или
Флотамин) или их смеси.
Страны и регионы-производители
полимочевинных смазок
Создание пластичных полимочевинных смазок
(ПМ-смазки) является одним из наиболее значимых
открытий в индустрии смазочных материалов с момента
окончания Второй мировой войны. Несмотря
на то что технология их получения была разработана
в США, наибольшее распространение уреатные смазки
получили в Японии, где до сих пор их доля на рынке
составляет около 21%. В табл. 3 представлены данные
производства разных типов смазок по странам и
регионам. Как видно из данных табл. 3, ПМ-смазки
первоначально выпускались только в Японии, Китае
и странах Северной Америки. В 2011 г. году эта ситуация
немного изменилась, и этот тип смазок стал
производиться в Европе (рис. 1) [6].
Общая доля производства уреатных смазок в мире,
по разным оценкам, не превышает 4–5%. В России в
настоящее время существует лишь одно предприятие
ПАО «Электрогорский институт нефтепереработки»,
имеющее собственное производство ПМ-смазок
различного назначения. Общая производительность
предприятия составляет 500 т в год, что может покрыть
потребность Российской Федерации в этом
продукте и полностью отказаться от использования
импортных аналогов.
Стр.3