1.7. Мастила, замазки та ущільнюючі засоби. Частина 1
Змащувати у лабораторіях доводиться насамперед шліфи (див. Розд. 2.5). Звичайні скляні шліфи в сухому стані не є герметичними навіть при дуже ретельному виготовленні і без мастила при повертанні однієї пришліфованої поверхні щодо іншої на них з'являються "задири", що виводять шліф з ладу. не можна домогтися герметичності.)
Замазки та ущільнюючі засоби призначені для фіксування вже наявного надійного механічного контакту поверхонь деталей та частин установки.
До мастил пред'являють досить високі вимоги: вони повинні мати хімічну стійкість, нерозчинність рідини, що зберігається або протікає, витримувати нагрівання до 100 °С, а при роботі з вакуумом - мати низький тиск пари.
В'язкість мастила повинна забезпечувати можливість повертання пришліфованих поверхонь одна щодо одної без втрати герметичності, але не повинна при цьому вичавлюватися з шліфу.
У природі немає універсальних мастил та замазок, стійких до всіх хімічних та температурних впливів. Тому в будь-якій рекомендації важко передбачити всі обставини, з якими може зіткнутися експериментатор.
Вибір мастила та замазки залежить багато в чому від досвіду його роботи.
Нижче наведені лише мастила і замазки, що найбільш часто вживаються, багато з яких можна приготувати в хімічній лабораторії.
Жирове мастило Рамзая використовується при роботі з вакуумом Вона являє собою розчин сирого каучуку у вазеліні та парафіні. Для її отримання змішують сирий каучук, вазелін та парафін у співвідношенні від 7:3:1 до 16:8:1.
Спочатку в хімічну склянку поміщають вазелін і ставлять на парову лазню, потім додають шматочки.каучуку, після чого склянку закривають годинниковим склом і залишають стояти на лазні доти, доки весь каучук не перейде в розчин. Тільки тоді розчин додають шматочки парафіну до повного їх розчинення.
Тиск пари мастила Рамзаю при 20 ° С не перевищує 0,013 Па.
Рамзай Вільям (1852-1916) - англійський хімік та фізик, який відкрив кілька благородних газів, лауреат Нобелівської премії.
Апієзонова мастило (апієзон) - суміш високомолекулярних напіврідких вуглеводнів - продуктів переробки нафти, очищених від летючих домішок. Основний її виробник – фірма Leybold (Німеччина). Апієзон стійкий до дії галогенів, але через значну плинність легко видавлюється зі шліфів. Тому на верхню частину великих кранів наносять лише кільце зі змащення Рамзаю. Тиск пара апієзону менше 1 * 10-6 Па. Він випускається трьох марок: L, Р та R. Для змащення кранів найбільш придатна марка L.
Силіконове мастило - суміш безбарвних кремнійорганічних сполук, що характеризуються хімічною інертністю гідрофобністю, термоокислювальною стабільністю, відносно малою зміною в'язкості зі зміною температури. Мастило має дуже малий тиск пари і може бути використане при температурах до 200 ° С (вище 200 ° С вона полімеризується з виділенням газу). Слід зазначити, що крани з силіконовим мастилом не повинні довго не діяти, оскільки їх заїдає. Однак при нагріванні такі крани майже завжди вдається привести в придатний для роботи стан.
Фторопластове мастило - мастило на основі фторопласту-3 з низьким ступенем полімеризації. На таке мастило не діє озон, триоксид сірки, азотна кислота, що димить, галогени та інші сильні окислювачі. Мастильні властивості фторопластового мастила поступаються тільки властивостям силіконової.
Мастило Капсенберга - крохмально-гліцеринове, може бути приготовлене в будь-якій лабораторії.
Для її отримання розтирають у фарфоровій чашці 25-35 г декстрину (крохмалю) та 35 мл гліцерину. Отриману пасту нагрівають при помішуванні до утворення медоподібного стану і потім доводять двічі нагріванням до спінювання, після чого фільтрують через скляний фільтр № 0 або № 1 (див. табл. 2). Зберігають мастило у склянці із притертою пробкою.
Мастило не можна застосовувати при роботі з оцтовою кислотою, ацетоном, спиртами, піридином та аніліном.
Рекомендують ще такий рецепт цього змащення: змішують безводний гліцерин (29 г), декстрин (7 г) та маніт (3,5 г).
Манніт - шестиатомний спирт складу СН2ОH(СНОН)4СН2ОН з температурою плавлення 165-166 "С. Суміш при постійному перемішуванні нагрівають майже до кипіння, охолоджують, перемішуючи час від часу, і розливають у судини з пробками для зберігання.
Збільшення вмісту декстрину підвищує в'язкість мастила, а маніту - прилипання до скла. Мастило стійке до дії вуглеводнів та їх хлорпохідних, але нестійке серед води, спиртів, жирних кислот, амінів і гетероциклічних сполук, містять азот.
Мастило Капсенберга використовують у приладах, коли не потрібний високий вакуум.
Високовакуумне мастило. При роботі з високим вакуумом застосовують мастило, що складається з 1-3% полівінілового спирту (-СН2-СН(ОН)-)n, 15-20% маніту та гліцерину. Після перемішування суміш нагрівають до 130 С до повного розчинення маніту. Маса після охолодження твердне, але в шліфах добре розтирається. Її зберігають у ексикаторі. Мастило дає можливість підтримувати вакуум близько 0.001 Па. Гліцерин іноді замінюють на триетаноламін, а замість маніту використовують сахарозу. Мастило розчиняється в нижчих спиртах ікетонів.
Високовакуумне мастило готують також на основі тетраеті-ленгліколю Н(-0(СН2)2-)4°Н (температура плавлення -6,2 °С, кипіння 327,3 °С).
Зберігають мастило в добре закритих судинах.
Фосфатне мастило. Мастило на основі Н3РО4 і (НРO3) і придатне в експериментах з агресивними газами, що містять невелику домішку води.
Її готують в такий спосіб. Близько 10 г склоподібних шматочків мета-фосфорної кислоти розчиняють у 100 мл води, змішують з 2 г (ОН)3 для повного розчинення і упарюють отриманий розчин на водяній бані до 25 мл. Потім додають I мл 85% Н3РО4 і кип'ятять при помішуванні, не допускаючи збільшення температури вище 120 °С. Отримана прозора в'язка, дещо гігроскопічна маса, що не кристалізується протягом місяця
Низькотемпературне мастило. Для змащування шліфів, що працюють при дуже низьких температурах, застосовують суміш, що складається з 30 мл гліцерину і 10 мл пропілового спирту.
Замазки найчастіше використовують у вакуумній техніці для шліфів та ущільнень, які мають залишатися нерухомими.
Вони можуть оборотно твердіти і розм'якшуватися або необоротно скріплювати з'єднання. До оборотно затверділих відносять піцеїн, оппанол, замазку Креніга та апієзоновий віск.
Піцеїн чорний – продукт переробки бітуму. Він термопластичний, добре пристає до очищеної та попередньо нагрітої металевої та скляної поверхні. Паличку піцеїну попередньо нагрівають легким полум'ям і формують руками в стрижні завтовшки олівець. У такому вигляді його зберігають до вживання. З'єднання на піцеїні знову можна роз'єднати при нагріванні до 90 °С. Тиск пари піцеїну при 25 ° С близько 0,013 Па. Він стійкий до дії слабких кислот та основ, але розчиняється в органічних розчинниках. Тому його можнавидалити з поверхні етиловим ефіром, бензолом чи толуолом.
Замазка Креніга є сумішшю воску і каніфолі у співвідношенні 1:4. При 55 °С вона перетворюється на рідину, що твердне при 47 °С.
При її використанні частини шліфу трохи нагрівають, потім внутрішню поверхню обмазують шматком замазки і швидко, без обертання, з'єднують пришліфовані поверхні. Для розбирання вузла його знову нагрівають, роз'єднують частини, а залишки замазки змивають сумішшю етанолу та вуглецю тетрахлориду.
Оппанол (вістанекс) - синтетичний безбарвний каучук, складу (-С(СН2)2-СН2-)n, отриманий полімеризацією ізобутилену. Є в'язкою масою з тиском пари 0,13 Па при 20 °С. Крихким оппанол не стає навіть за -60 °С. Він хімічно стійкий у концентрованій сірчаній, азотній, галогеноводородних та оцтовій кислотах при 20 °С та в концентрованих водних розчинах лугів, не розчиняється у спиртах та ефірах, але набухає та розчиняється у бензині, бензолі та вуглеводнях.
Апієзоновий віск придатний для ущільнення шліфів до 30 °С. Тиск його пари при 20 ° С становить лише 0,013 Па. Віск розчиняється в бензолі та скипидарі.
Необоротно затвердіючі замазки: епоксидна смола, гліцерат свинцю, менделєєвська замазка, цемент Сореля, азбестобарієвий силікат, цинковий цемент.
Епоксидна смола - суміш рідких органічних сполук, що містять у молекулах не менше двох α-оксидних кілець. При взаємодії з поліамінами чи багатоосновними органічними кислотами ці сполуки стають твердими. Продукти затвердіння мають високу адгезію до скла і металу, хімічну стійкість, витримують нагрівання до 200 °С. Пришліфовані поверхнізагерметизовані епоксидною смолою вже не розбираються, їх можна тільки розбити.
Гліцерат свинцю - замазка з гліцерину та оксиду свинцю РbО.
РbО протягом декількох хвилин нагрівають при помішуванні до 200 °С і після охолодження відразу ж змішують з безводним гліцерином тестоподібну масу. Зазвичай беруть на 10 мл гліцерину 40 г РbО.