Литиевая смазка

Литиевая смазка — это пластичный смазочный материал (консистентная смазка), в котором в качестве загустителя используется мыло, образованное гидроксидом лития и жирными кислотами (обычно стеариновой или 12-гидроксистеариновой). Относится к классу мыльных смазок и является одним из наиболее распространённых типов консистентных смазок в мире благодаря сочетанию хороших эксплуатационных свойств и относительно невысокой стоимости.

История

Первые литиевые смазки были разработаны в США в 1940-х годах. До этого широко применялись кальциевые и натриевые смазки, которые имели существенные недостатки: кальциевые были неводостойкими при высоких температурах, а натриевые — неводостойкими. Разработка литиевых комплексов позволила создать универсальный продукт, пригодный для использования в широком диапазоне температур и в условиях контакта с водой.

В 1942 году компания Dow Chemical Co. запатентовала первую литиевую смазку на основе стеарата лития. Массовое промышленное производство началось в 1950-х годах. В СССР литиевые смазки начали выпускаться с 1960-х годов, наиболее известными марками стали «Литол-24» (разработан во ВНИИ НП, выпускается с 1964 года) и «Циатим-201». К концу XX века литиевые смазки заняли доминирующее положение на рынке пластичных смазок, составляя около 70–80 % мирового производства.

Состав и производство

Базовое масло

Основу литиевой смазки (80–95 % по массе) составляет базовое масло. Используются:

• Минеральные масла — наиболее распространённый вариант (вязкостью от 15 до 1500 сСт при 40 °C). Обеспечивают базовые эксплуатационные свойства.
• Синтетические масла (полиальфаолефины, сложные эфиры, силиконы) — применяются для создания смазок с повышенной термостойкостью (до 200–250 °C) и морозостойкостью (до –60 °C).
• Полусинтетические смеси — компромиссный вариант.

Загуститель

Загустителем служит литиевое мыло — продукт реакции гидроксида лития (LiOH) с жирными кислотами. Наиболее распространённые кислоты:

• 12-гидроксистеариновая кислота (продукт гидрогенизации касторового масла) — обеспечивает лучшую механическую стабильность и водостойкость.
• Стеариновая кислота — более дешёвый аналог, даёт несколько худшие характеристики.

Присадки

Для улучшения свойств в смазку вводят:

• Антиокислительные (амины, фенолы) — замедляют окисление при нагреве.
• Противозадирные и противоизносные (дитиофосфаты цинка, сера, фосфор, молибден дисульфид) — защищают поверхности при высоких нагрузках.
• Ингибиторы коррозии (сульфонаты, амины) — предотвращают ржавление.
• Адгезионные (полиизобутилен) — улучшают прилипание к металлу.
• Модификаторы трения (графит, дисульфид молибдена, PTFE) — снижают коэффициент трения.

Технология производства

Процесс включает несколько стадий:

1. Омыление — смешивание жирных кислот с гидроксидом лития в базовом масле при нагреве (до 200–220 °C). Образуется литиевое мыло.
2. Обезвоживание — удаление воды, выделившейся при реакции.
3. Охлаждение и гомогенизация — медленное охлаждение смеси до 80–100 °C с постоянным перемешиванием для формирования волокнистой структуры загустителя.
4. Введение присадок — добавление пакета присадок при температуре 60–80 °C.
5. Фасовка — разлив в тару (тубы, картриджи, вёдра, бочки).

Классификация

Литиевые смазки классифицируются по нескольким параметрам.

По типу загустителя

• Простые литиевые — на основе литиевого мыла одной жирной кислоты. Рабочий диапазон температур: –30…+130 °C (кратковременно до +150 °C).
• Комплексные литиевые — загуститель представляет собой комплекс литиевого мыла и соли другой кислоты (например, азелаиновой, борной, уксусной). Обладают повышенной термостойкостью (до +180…+200 °C) и лучшей механической стабильностью.

По классу консистенции (NLGI)

Международный стандарт NLGI (National Lubricating Grease Institute) делит смазки по степени твёрдости (пенетрации):

• NLGI 0 — полужидкая (используется в централизованных системах подачи).
• NLGI 1 — мягкая (для низкотемпературных условий).
• NLGI 2 — средняя, наиболее распространённая (для подшипников качения, шарниров).
• NLGI 3 — твёрдая (для высоконагруженных узлов, работающих в пыльной среде).
• NLGI 4–6 — очень твёрдые (редко, для специальных применений).

По области применения

• Универсальные (например, «Литол-24») — для подшипников, шарниров, направляющих в умеренных условиях.
• Высокотемпературные (комплексные литиевые) — для металлургического, цементного оборудования.
• Морозостойкие — на синтетических маслах, для арктической техники.
• Пищевые — с использованием масел и присадок, допущенных к контакту с пищевыми продуктами (стандарты NSF H1, USDA H1).
• Электропроводные — с добавлением графита или меди для контактов.

Свойства и характеристики

Основные эксплуатационные свойства литиевых смазок:

Применение

Литиевые смазки используются в самых разных отраслях:

Автомобильная техника

• Подшипники ступиц колёс (грузовые и легковые автомобили).
• Шарниры рулевых тяг, наконечники, шаровые опоры.
• Шлицевые соединения карданных валов.
• Направляющие суппортов тормозных механизмов (специальные смазки для тормозов).

Промышленное оборудование

• Подшипники качения электродвигателей (особенно комплексные литиевые).
• Подшипники скольжения конвейеров, рольгангов.
• Направляющие станков, прессов, роботов.
• Редукторы (в виде полужидких смазок NLGI 0–1).

Сельскохозяйственная техника

• Шарниры, подшипники, шлицы тракторов, комбайнов, сеялок.
• Узлы, работающие в условиях высокой влажности и пыли.

Строительная и дорожная техника

• Экскаваторы, бульдозеры, погрузчики — шарниры, пальцы, подшипники ходовой части.

Бытовое применение

• Петли дверей, замки, велосипедные цепи, подшипники скейтбордов, роликовых коньков.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Широкий температурный диапазон (от –30 до +130 °C для простых, до +200 °C для комплексных).
• Хорошая водостойкость (выдерживает контакт с водой, не эмульгируется).
• Устойчивость к окислению (срок службы выше, чем у кальциевых и натриевых смазок).
• Низкая коррозионная активность (при правильном подборе присадок).
• Относительно низкая стоимость (по сравнению с синтетическими смазками на других загустителях).
• Хорошая механическая стабильность (не разжижается при длительной работе).

Недостатки

• Ограниченная термостойкость простых литиевых смазок (выше +130 °C — размягчение и вытекание).
• Несовместимость с некоторыми пластиками и эластомерами (например, с бутадиен-нитрильным каучуком при высоких температурах).
• Чувствительность к длительному воздействию высоких температур (свыше +150 °C) — ускоренное окисление и потеря свойств.
• Не подходит для узлов с очень высокими нагрузками (где требуются смазки с дисульфидом молибдена или графитом).
• Ограниченная совместимость с другими типами смазок (смешение может привести к разжижению или затвердеванию).

Основные марки и производители

Россия

• Литол-24 — универсальная литиевая смазка (NLGI 2), наиболее распространённая в РФ. Рабочий диапазон –40…+130 °C. Выпускается по ГОСТ 21150-87.
• Циатим-201 — низкотемпературная смазка (NLGI 1–2), рабочая температура до –60 °C. Применяется в авиации, арктической технике.
• Лита — комплексная литиевая смазка (NLGI 2), рабочая температура до +180 °C. Используется в высоконагруженных подшипниках.
• ВНИИ НП-242 — высокотемпературная смазка для металлургии.

Международные

• Shell Gadus S2 V100 2 — универсальная литиевая смазка.
• Mobilux EP 2 — литиевая смазка с противозадирными присадками.
• Castrol Spheerol EPL 2 — для промышленного оборудования.
• SKF LGMT 2 — для подшипников качения.
• Klüberplex BEM 41-132 — высокотемпературная комплексная литиевая смазка.

Экологические аспекты

Большинство литиевых смазок на минеральной основе не являются биоразлагаемыми и могут накапливаться в окружающей среде. При попадании в почву или воду они могут вызывать загрязнение. Существуют биоразлагаемые литиевые смазки на основе синтетических сложных эфиров (например, на основе рапсового масла), но их доля на рынке невелика (менее 5 %) из-за высокой стоимости.

Утилизация отработанных смазок производится как отходы III–IV класса опасности. В РФ отработанные смазки подлежат сбору и переработке (регенерации базового масла) или сжиганию на специализированных предприятиях.

Источники

1. ГОСТ 21150-87 «Смазка Литол-24. Технические условия».
2. ГОСТ 23258-78 «Смазки пластичные. Метод определения пенетрации».
3. ГОСТ 26191-84 «Смазки пластичные. Метод определения водостойкости».
4. Справочник «Пластичные смазки» под ред. В. В. Синицына, М., «Химия», 1989.
5. «Смазочные материалы: производство, применение, свойства» — И. Г. Фукс, М., «Техника», 2003.
6. «Grease Lubrication in Rolling Bearings» — P. Lugt, Wiley, 2013.
7. Технические бюллетени компаний Shell, Mobil, SKF, Klüber Lubrication.
8. «Литиевые смазки: состав, свойства, применение» — журнал «Мир нефтепродуктов», № 4, 2018.