1.7. Смазки, замазки и уплотняющие средства. Часть 1
Смазывать в лабораториях приходится прежде всего шлифы (см. Разд. 2.5). Обычные стеклянные шлифы в сухом состоянии не являются герметичными даже при весьма тщательном изготовлении и без смазки при поворачивании одной пришлифованной поверхности относительно другой на них появляются 'задиры", выводящие шлиф из строя. (У шлифов, поверхности которых неточно прилегают друг к другу, никакой смазкой нельзя добиться герметичности.)
Замазки и уплотняющие средства предназначены для фиксирования уже имеющегося надежного механического контакта поверхностей деталей и частей установки.
К смазкам предъявляют довольно высокие требования: они должны обладать химической стойкостью, нерастворимостью хранящейся или протекающей жидкости, выдерживать нагрев до 100 °С, а при работе с вакуумом - обладать низким давление пара.
Вязкость смазки должна обеспечивать возможность поворачивания пришлифованных поверхностей друг относительно друга без потери герметичности, но не должна при этом выдавливаться из шлифа.
В природе нет универсальных смазок и замазок, устойчивых ко всем химическим и температурным воздействиям. Поэтому в любой рекомендации трудно предвидеть все обстоятельства, с которыми может столкнуться экспериментатор.
Выбор смазки и замазки зависит во многом от опыта его работы.
Ниже приведены лишь наиболее часто употребляемые смазки и замазки, многие из которых можно приготовить в химической лаборатории.
Жировая смазка Рамзая используется при работе с вакуумом Она представляет собой раствор сырого каучука в вазелине и парафине. Для ее получения смешивают сырой каучук, вазелин и парафин в соотношениях от 7:3:1 до 16:8:1.
Сначала в химический стакан помещают вазелин и ставят на паровую баню, затем добавляют кусочки каучука, после чего стакан закрывают часовым стеклом и оставляют стоять на бане до тех пор, пока весь каучук не перейдет в раствор. Только тогда в раствор добавляют кусочки парафина до полного их растворения.
Давление пара смазки Рамзая при 20 °С не превышает 0,013 Па.
Рамзай Уильям (1852-1916) - английский химик и физик, открывший несколько благородных газов, лауреат Нобелевской премии.
Апиезоновая смазка (апиезон) - смесь высокомолекулярных полужидких углеводородов - продуктов переработки нефти, очищенных от летучих примесей. Основной ее производитель - фирма Leybold (Германия). Апиезон устойчив к действию галогенов, но из-за значительной текучести легко выдавливается из шлифов. Поэтому на верхнюю часть больших кранов наносят только кольцо из смазки Рамзая. Давление пара апиезона менее 1*10-6 Па. Он выпускается трех марок: L, Р и R. Для смазки кранов наиболее пригодна марка L.
Силиконовая смазка - смесь бесцветных кремнийорганических соединений, характеризующихся химической инертностью гидрофобностью, термоокислительной стабильностью, относительно малым изменением вязкости с изменением температуры. Смазка обладает очень малым давлением пара и может быть использована при температурах до 200 °С (выше 200 °С она полимеризуется с выделением газа). Следует отметить, что краны с силиконовой смазкой не должны долго бездействовать, поскольку их заедает. Однако при нагревании такие краны почти всегда удается привести в пригодное для работы состояние.
Фторопластовая смазка - смазка на основе фторопласта-3 с низкой степенью полимеризации. На такую смазку не действует озон, триоксид серы, дымящая азотная кислота, галогены и другие сильные окислители. Смазочные свойства фторопластовой смазки уступают только свойствам силиконовой.
Смазка Капсенберга - крахмально-глицериновая, может быть приготовлена в любой лаборатории.
Для ее получения растирают в фарфоровой чашке 25-35 г декстрина (крахмала) и 35 мл глицерина. Полученную пасту нагревают при помешивании до образования медообразного состояния и затем дважды доводят нагреванием до вспенивания, после чего фильтруют через стеклянный фильтр № 0 или № 1 (см. табл. 2). Хранят смазку в склянке с притертой пробкой.
Смазку нельзя применять при работе с уксусной кислотой, ацетоном, спиртами, пиридином и анилином.
Рекомендуют еще такой рецепт этой смазки: смешивают безводный глицерин (29 г), декстрин (7 г) и маннит (3,5 г).
Маннит - шестиатомный спирт состава СН2ОH(СНОН)4СН2ОН с температурой плавления 165-166 "С. Смесь при постоянном перемешивании нагревают почти до кипения, охлаждают, перемешивая время от времени, и разливают в сосуды с пробками для хранения.
Увеличение содержания декстрина повышает вязкость смазки, а маннита - прилипаемость к стеклу. Смазка устойчива к действию углеводородов и их хлорпроизводных, но нестойка в среде воды, спиртов, жирных кислот, аминов и гетероциклических соединений, содержащих азот.
Смазку Капсенберга используют в приборах, когда не требуется высокий вакуум.
Высоковакуумная смазка. При работе с высоким вакуумом применяют смазку, состоящую из 1-3% поливинилового спирта (-СН2-СН(ОН)-)n, 15-20% маннита и глицерина. После перемешивания смесь нагревают до 130 °С до полного растворения маннита. Масса после охлаждения затвердевает, но в шлифах хорошо растирается. Ее сохраняют в эксикаторе. Смазка дает возможность поддерживать вакуум порядка 0.001 Па. Глицерин иногда заменяют на триэтаноламин, а вместо маннита используют сахарозу. Смазка растворима в низших спиртах и кетонах.
Высоковакуумную смазку готовят также на основе тетраэти-ленгликоля Н(-0(СН2)2-)4°Н (температура плавления -6,2 °С, кипения 327,3 °С).
Для ее получения в 45 г тетраэтиленгликоля растворяют при нагревании Д{ 140 °С и перемешивании 7,5 г ацетилиеллюлозы. добавляемой постепенно I виде мелких кусочков. Отдельно нагревают на масляной бане до 190 °С 30 г лимонной кислоты НОС(СН2СООН)2СООН, к которой прилива»»! первый раствор. Смесь нагревают 90 мин до 180-190 °С. Затем ее разливают предварительно подогретые стеклянные стаканы и быстро переносят их в вакуум-эксикатор, который эвакуируют так быстро, как только позволяет вспенивание смазки.
Хранят смазку в хорошо закрытых сосудах.
Фосфатная смазка. Смазка на основе Н3РО4 и (НРO3)и пригодна в экспериментах с агрессивными газами, содержащими небольшую примесь воды.
Ее готовят следующим образом. Около 10 г стеклообразных кусочков мета-фосфорной кислоты растворяют в 100 мл воды, смешивают с 2 г В(ОН)3 для полного растворения и упаривают полученный раствор на водяной бане до 25 мл. Затем добавляют I мл 85%-й Н3РО4 и кипятят при помешивании, не допуская увеличения температуры выше 120 °С. Полученная прозрачная вязкая, несколько гигроскопичная масса, не кристаллизуется в течение месяца
Низкотемпературная смазка. Для смазки шлифов, работающих при очень низких температурах, применяют смесь, состоящую из 30 мл глицерина и 10 мл «-пропилового спирта.
Замазки чаще всего используют в вакуумной технике для шлифов и уплотнений, которые должны оставаться неподвижными.
Они могут обратимо затвердевать и размягчаться или необратимо скреплять соединения. К обратимо затвердевающим относят пицеин, оппанол, замазку Крёнига и апиезоновый воск.
Пицеин черный - продукт переработки битума. Он термопластичен, хорошо пристает к очищенной и предварительно нагретой металлической и стеклянной поверхности. Палочку пицеина предварительно нагревают легким пламенем и формуют руками в стержни толщиной в карандаш. В таком виде его сохраняют до употребления. Соединения на пицеине можно снова разъединить при нагревании до 90 °С. Давление пара пицеина при 25 °С около 0,013 Па. Он устойчив к действию слабых кислот и оснований, но растворяется в органических растворителях. Поэтому его можно удалить с поверхности этиловым эфиром, бензолом или толуолом.
Замазка Крёнига представляет собой смесь воска и канифоли в соотношении 1:4. При 55 °С она превращается в жидкость, затвердевающую при 47 °С.Замазка нерастворима в воде, но растворяется в бензоле, нитробензоле, смеси С2Н5ОН и CСl4.
При ее использовании части шлифа слегка нагревают, затем внутреннюю поверхность обмазывают куском замазки и быстро, без вращения, соединяют пришлифованные поверхности. Для разборки узла его снова нагревают, разъединяют части, а остатки замазки смывают смесью этанола и тетрахлорида углерода.
Оппанол (вистанекс) - бесцветный синтетический каучук, состава (-С(СН2)2-СН2-)n, полученный полимеризацией изобутилена. Представляет собой вязкую массу с давлением пара 0,13 Па при 20 °С. Хрупким оппанол не становится даже при -60 °С. Он химически устойчив в концентрированной серной, азотной, галогеноводородных и уксусной кислотах при 20 °С и в концентрированных водных растворах щелочей, не растворяется в спиртах и эфирах, но набухает и растворяется в бензине, бензоле и углеводородах.
Апиезоновый воск пригоден для уплотнения шлифов до 30 °С. Давление его пара при 20 °С составляет всего 0,013 Па. Воск растворяется в бензоле и скипидаре.
Необратимо затвердевающие замазки: эпоксидная смола, глицерат свинца, менделеевская замазка, цемент Сореля, асбестобариевый силикат, цинковый цемент.
Эпоксидная смола - смесь жидких органических соединений, содержащих в молекулах не менее двух α-оксидных колец. При взаимодействии с полиаминами или многоосновными органическими кислотами эти соединения становятся твердыми. Продукты отвердения обладают высокой адгезией к стеклу и металлу, химической стойкостью, выдерживают нагрев до 200 °С. Пришлифованные поверхности, загерметизированные эпоксидной смолой, уже не разбираются, их можно только разбить.
Глицерат свинца - замазка из глицерина и оксида свинца РbО.
РbО в течение нескольких минут нагревают при помешивании до 200 °С и после охлаждения тотчас же смешивают с безводным глицерином в тестообразную массу. Обычно берут на 10 мл глицерина 40 г РbО.
Другие части:
1.7. Смазки, замазки и уплотняющие средства. Часть 1
1.7. Смазки, замазки и уплотняющие средства. Часть 2