ПРИСАДКИ К МАСЛАМ

Во многих случаях масла, даже полученные с применением самых современных методов очистки, не полностью удовлетворяют требованиям потребителей. Обеспечить необходимые эксплуатационные свойства удается с помощью добавления к базовому маслу – очищенной нефтяной фракции – различных присадок.

Присадки добавляют ко всем типам моторных масел, к турбинным, компрессорным, трансформаторным, трансмиссионным и некоторым индустриальным маслам.

К маслам добавляются следующие типы присадок: антиокислительные, антикоррозинные, депрессаторы, вязкостные, противоизносные, моющие, или антинагарные, антипенные, многофункциональные.

Антиокислительные присадки (ингибиторы окисления). В зависимости от области применения масел ингибиторы окисления делятся на низко- и высокотемпературные. Низкотемпературные присадки (ионол, n-оксидифениламин и др.) добавляются к турбинным, трансформаторным, индустриальным маслам, подвергающимся окислению в объеме (толстом слое). В моторные масла, которые подвергаются окислению в тонком слое, вводят высокотемпературные присадки, в качестве которых широко используются соли сложных эфиров дитиофосфорных кислот (присадки ДФ-1, ДФ-11, МНИ-ИП-22к, ВНИИНП-354 и др.).

Антикоррозионные присадки. В целях борьбы с коррозией к маслам добавляют специальные антикоррозионные присадки, которые в основном представляют собой полярные вещества, легко адсорбирующиеся на металлических поверхностях. Механизм их действия заключается в создании на металле защитного мономолекулярного слоя, препятствующего воздействию на металл кислых и других активных агентов.

В качестве антикоррозионных присадок к маслам добавляют: осерненные масла, осерненные эфиры рицинолевой и олеиновой кислот, сульфиды алкилфенолов, фосфиты (эфиры фосфористой кислоты), а также тиофосфорные присадки, содержащие одновременно серу и фосфор. Все эти вещества легко создают защитную пленку на металле.

Депрессаторы. Для снижения температуры застывания и улучшения прокачиваемости при низких температурах нефтяных масел применяются присадки, получившие название депрессоров или депрессаторов (от слова депрессия - понижение).

АзНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМА-Д:

Добавка указанных присадок к топливам и маслам позволяет снижать их температуры застывания на 20 - 30°С, а иногда и больше.

О механизме действия депрессаторов единого мнения не существует. Предполагается, что они затрудняют рост кристаллов парафина, разрушают структуру кристаллических решеток и тем самым сдвигают температуру потери подвижности в область более низких температур.

Присадки, улучшающие вязкостные свойства масел. Вязкостными присадками называются такие вещества, которые при смешении с маловязкими маслами значительно увеличивают их вязкость при положительных температурах и не оказывают существенного влияния – при отрицательных. Следовательно, добавление присадок позволяет получать из маловязких масел высоковязкие, характеризующиеся к тому же пологой температурной кривой вязкости.

В качестве вязкостных присадок используются разнообразные полимеры, обладающие весьма большой вязкостью. Наибольшее распространение получили полиизобутилены (ПИБ).

Полиизобутилены, применяемые в качестве присадки, имеют мол. массу от 15 000 до 25 000. Причем, чем выше молекулярная масса полимеров, тем лучше их растворимость в маслах и выше термическая стабильность.

Строение присадки таково:

Наряду с полиизобутиленами хорошими вязкостными присадками служат и другие полимерные продукты, например полимеры эфиров метакриловой кислоты CH₂ = C (CH)₃COOR. Существует много разновидностей полимеров этого типа в зависимости от длины углеродной цепи спиртовой части молекулы R. Выпускаются полиметакрилаты с мол. массой 2700-3700 (В-2). Эти присадки являются одновременно и вязкостными, и депрессаторами. Применяются также полиалкилстиролы и другие полимеры.

Недостатком многих полимерных присадок является их незначительная термическая и механическая стабильность.

Противоизносные или противозадирные присадки. В условиях граничной смазки, когда детали испытывают огромные давления, что повышает опасность быстрого износа и так называемых задиров, необходимо к маслам добавлять специальные присадки, повышающие их смазывающую способность. Это особенно важно для трансмиссионных и им подобных масел, предназначенных для смазки различных зубчатых, гипоидных и червячных передач, где развиваются давления до 3000 МПа.

В качестве подобного рода присадок предложено очень много различных поверхностно-активных веществ, способных создавать прочный пограничный слой. Нашли распространение высшие жирные кислоты-олеиновая, стеариновая и другие, естественные жиры и масла, осерненные масла, а также специальные синтетические присадки. К ним относятся, например, присадки ксантогенатного типа ЛЗ-6/9- дибутилксантогенат этилена.

и ЛЗ-23к-диизопропилксантогенат этилена.

Моющие (детергентные и диспергирующие) присадки. Масла для двигателей внутреннего сгорания эксплуатируются в условиях, способствующих их глубокому окислению и термическому разложению, что в конечном счете приводит к отложениям различного рода осадков, нагаров и образованию лаковых пленок на деталях двигателей. Количество образующихся осадков можно уменьшить, добавляя к маслам моющие (детергентные и диспергирующие) присадки.

Детергентные присадки содержат соединения, в молекуле которых имеются длинные алкильные цепи и полярные группы. Алкильные цепи способствуют созданию сродства с маслом, а реакционная способность полярных групп позволяет присадкам адсорбироваться на металлических поверхностях двигателя, что препятствует прилипанию сажеобразных и смолистых веществ. Кроме того, детергентные присадки могут реагировать с промежуточными продуктами окисления, препятствуя последующей конденсации с выделением смол, лака и осадков.

В качестве детергентных присадок применяются следующие вещества:

1) сульфонаты кальция и бария, получаемые из малорастворимых сульфокислот, образующихся при сульфировании масляных фракций (присадки ПМС_я, СБ-3, С-300);

2) алкилфеноляты бария и кальция, а также сульфиды алкилфенолов и продукты их конденсации с альдегидами (присадки ЦИАТИМ-339, ВНИИНП-370, БФК и др.);

3) алкилсалицилаткальция (присадка АСК)

где R- боковая алкильная цепь С₁₄-С₁₈

Особенностью диспергирующих присадок является их способность диспергировать (тонко измельчать) и поддерживать во взвешенном состоянии большие количества твердых частиц. В качестве диспергирующих присадок в последние годы получили признание новые беззольные сукцинимидные присадки. Это высокомолекулярные синтетические вещества- алкенилсукцинимиды типа:

где R-CH=CH-остаток полиалкена различной молекулярной массы (от 300 до 3000), а R- остаток полиэтиленполиамина.

Антипенные присадки. Стабильные масляные пены могут образоваться как в авиационных двигателях при работе на больших высотах, так и в автомобильных двигателях при очень больших скоростях. Сильное вспенивание масла по ряду технических причин недопустимо. Для борьбы с этим нежелательным явлением применяются антипенные присадки, которые могут не только предупреждать образование пены, но и разрушать эту воздушно- масляную коллоидную систему. Механизм действия антипенных присадок заключается в снижении прочности поверхностных масляных пленок вследствие адсорбции на них молекул присадок. Лучшими присадками этого типа являются кремнийорганические соединения-силиконы или полисилоксаны, из числа которых в промышленной практике наиболее широко применяется полиметилсилоксан ПМС-200А.

Многофункциональные присадки. Как видно из приведенного перечня присадок, для придания нефтяным маслам высоких эксплуатационных свойств к ним надо добавлять целые композиции присадок. Это дорого и неудобно, а кроме того, в ряде случаев действие одних присадок парализуется присутствием других. Поэтому наибольший интерес представляют многофункциональные присадки, способные одновременно улучшать различные свойства масел.

Многофункциональные присадки могут представлять собой либо смеси присадок различного действия, либо специфические сложные органические соединения, содержащие в своем составе серу, фосфор, металлы, различные полярные функциональные группы.

Многие из вышеназванных присадок относится также и к группе многофункциональных, учитывая их воздействие на различные эксплуатационные показатели работы тех или иных групп масел. В основном это относится к моющим присадкам. Так присадка СБ-3 не только моющая, но и противоизносная; БФК – антиокислительная и антикоррозионная; АСК – антиокислительная. сукцинимидные присадки способны нейтрализовать накапливающиеся в масле кислые соединения, и, кроме того, они улучшают вязкостно-температурные показатели.

Депрессатор АзНИИ-ЦИАТИМ-1 является типичной многофункциональной присадкой, так как одновременно обладает и антикоррозионными и моющими свойствами. Нашли широкое применение также многофункциональные присадки ДФ-11 и ЭФО. Противоизносными, моющими, антиокислительными и антикоррозионными свойтсвами обладает присадка ДФ-11 – изобутил-2-этилгексилдитиофосфат цинка:

Присадка ЭФО имеет следующее строение:

где Аr – остаток высших ароматических углеводородов из экстарата фенольной очистки.

Это соединение имеет противоизносные и антнокислительные свойства.

К многофункциональным присадкам относят также смешанные или комплексные присадки. Так, присадка ВНИИНП-360, обладающая моющими, противоизносными, антиокислительными и антикоррозионными свойствами, представляет собой смесь алкилфенолята бария и диалкилфенилдитиофосфата цинка в соответствии 5 : 2.

Турбинные масла предназначены для смазывания и охлаждения подшипников паровых, для систем регулирования турбонасосов, турбокомпрессоров, для систем регулирования турбоагрегатов. Смена отработавшего масла в этих машинах является сложной операцией, поэтому турбинные масла должны обладать повышенной стойкостью против окисления, не выделять продуктов коррозии и окисления. Выпускаются турбинные масла Тп-22, Тп-30, Тп-46, Т₂₂, Т₃₀, Т₄₆, Т₅₇ (цифры обозначают вязкость при 50⁰С в мм²/с, буква «п» - присадку, «г» - гидравлическое, «т» - турбинное).

Компрессорные масла служат для смазки цилиндров и клапанов компрессорных машин и в качестве уплотнительной среды для герметизации камеры сжатия.

Трансмиссионные масла используются в зубчатых зацеплениях коробки передач, зацеплениях картера, заднего моста и рулевого управления транспортных машин; они работают в условиях трения, более жестких, чем трение в других механизмах, в широком интервале температур (от -50 до 150⁰С и выше). Выпускаются трансмиссионные масла без присадок для промышленного оборудования (нигролы зимний и летний), масла с противоизностными и противозадирными присадками (ТЭ-15-ЭФО, ТС-10-ОТП), трансмиссионное масло (ТС-14,5), масла для гипоидных передач легковых и грузовых автомобилей, для гидромеханических коробок передач автомобилей.

Приборные масла предназначены для смазывания контрольно-измерительных приборов (масло МВП), счетно-аналитических машин (ПАРФ-1), микроэлектродвигателей, часовых механизмов.

Самую большую группу смазочных масел составляют моторные масла для карбюраторных, автотракторных, дизельных и авиационных двигателей. В зависимости от области применения существуют следующие группы и подгруппы моторных масел:

А…….Нефорсированные карбю- Г

раторные и дизельные двигатели Г₁………Высокофорсированные

Б карбюраторные двигатели

Б₁….Малофорсированные кар- Г₂……….Высокофорсированные

бюраторные двигатели дизельные двигатели

Б₂…. Малофорсированные Д…………Высокофорсированные

дизельные двигатели дизельные двигатели, рабо-

В тающие в тяжелых условиях

В₁….Среднефорсированные Е………...Дизельные малооборотные

карбюраторные двига- двигатели, с лубрикаторной

тели системой смазки, работаю-

щие на тяжелом топливе с

содержанием серы 3,5%