Смазочная способность (маслянистость)

Смазочная способность или маслянистость (липкость, смачиваемость), при нали­чии которой снимаются износ и потери на трение в условиях гранично­го и отчасти полужидкостного трения. Опытным путем установлено, что не ко всем металлам частички масла прилипают одинаково прочно и что масла с высокой вязкостью обладают большей маслянистостью, и наоборот. Для сравнения маслянистости различных масел и жиров воспользуемся результатами испытаний, произведенными в ЦИАТИМе. Маслянистость свиного сала как наибольшая принята за 100 единиц, тогда маслянистость, спермацетового масла 50, минерального масла с присадкой 10%, авиационного масла 16, машинного (из арте-мовской нефти) 13.

   Маслянистость обусловливается прочностью тонкой пленки, разде­ляющей трущиеся поверхности. По исследованиям Р. М. Матвеевско­го , прочность такой пленки в значительной степени зависит от тем­пературы смазочного слоя. Испытания некоторых масел, проведенные на четырехшариковой машине, показали, что для каждого из них су­ществует своя критическая температура, при которой пленка разру­шается, обнажая отдельные участки трущихся поверхностей. Значения критической температуры перечислены ниже.

Масло	Температура
	Критическая	Вспышки
Индустриальное 12	160	265
Турбинное 22	120	180
Турбинное 30	140	180
Индустриальное 50	140	200
Автотракторное АК- 10	150	200
Авиационное МС- 20	165	225

 Для маловязких масел критическая температура близка к темпе­ратуре вспышки. Для большинства минеральных масел плотность при 20° С в среднем равна 0,9.

   Цвет чистого минерального масла характеризует степень его очист­ки и происхождение. Для определения этих показателей’ сравнивают цвет образца с цветом эталонного стекла. или колориметром (эталонной жидкостью в специальном сосуде). Цвет выражают в миллиметрах, равных высоте столба масла, дающего окраску, по интенсивности оди­наковую с окраской эталонной жидкости или стекла. Например, если цвет по колориметру равен 40 мм, то это значит, что цвет масла в слое толщиной 40 мм идентичен цвету эталонного раствора или стекла.

Подвижность при низких температурах

Одним из основных требований к нефтепродуктам является их подвижность при низких температурах. Потеря подвижности топлив и масел объясняется способностью твердых углеводородов (парафинов и церезинов) при понижении температуры кристаллизоваться из растворов нефтяных фракций, образуя структурированную систему, связывающую жидкую фазу. Для получения нефтяных масел с низкой температурой застывания в технологию их производства включен процесс депарафинизации, цель которого удаление твердых углеводородов. В то же время твердые углеводороды, нежелательные в маслах и топливах, являются ценным сырьем для производства парафинов, церезинов и продуктов на их основе, находящих широкое применение. Твердые углеводороды нефтяных фракций, так же как и жидкие, представляют собой сложную смесь парафиновых углеводородов нормального строения разной молекулярной массы; изопарафиновых, различающихся по числу атомов углерода в молекуле, степени разветвленности и положению заместителей; нафтеновых, ароматических и нафтеноароматических с разным числом колец и длинными боковыми цепями как нормального, так и изостроения. Температура плавления твердых углеводородов зависит от структуры их молекул, но с разными структурой и положением заместителя. Так, наиболее резко температура плавления углеводородов снижается при перемещении заместителя: от первого атома углерода в цепи н-алкана ко второму. При дальнейшем перемещении заместителя к центру молекулы температура плавления продолжает снижаться, причем насыщенные заместители оказывают более сильное влияние на снижение температуры плавления углеводорода, чем фенильные радикалы. Химический состав твердых углеводородов зависит от температурных пределов выкипания фракции. В низкокипящих масляных фракциях нефти содержатся в основном твердые парафиновые углеводороды нормального строения. С повышением пределов выкипания содержание н-алканов снижается, а концентрация из парафиновых и циклических углеводородов, особенно нафтеновых, возрастает. Основным компонентом твердых углеводородов (церезинов), концентрирующихся в остатке от перегонки мазута, являются нафтеновые углеводороды с боковыми цепями преимущественно изостроения; в меньшем количестве в них содержатся парафиновые и ароматические углеводороды с длинными алкильными цепями. С повышением температур выкипания фракции растет общее содержание твердых углеводородов и повышается их температура плавления. Сущность процесса депарафинизации заключается в отделении твердых углеводородов от жидкой фазы, в связи с чем важную роль играет их кристаллическая структура, т. е. форма и размер кристаллов, которые в значительной мере предопределяют скорость и четкость разделения фаз. Так как твердые углеводороды нефти являются многокомпонентной смесью, большое значение имеет кристаллическая структура не только углеводородов отдельных гомологических рядов, но и их смесей. Структура кристаллов парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, близких по температурам плавления, исследована при помощи электронной микроскопии (увеличение в 13 000 раз). Результаты исследования показали, что углеводороды всех рядов при кристаллизации из неполярных растворителей, в том числе и из нефтяных фракций, образуют кристаллы орторомбической формы, состоящие из параллельных ромбических плоскостей, т. е. каждая новая плоскость (слой) формируется на ранее образованной. Кристаллы твердых углеводородов, принадлежащих к разным гомологическим рядам, различаются по размерам и числу ромбических плоскостей (слоистости). Наиболее крупные и слоистые кристаллы имеют парафиновые углеводороды. Нафтеновые и особенно ароматические углеводороды характеризуются меньшим размером кристаллов и меньшим числом ромбических плоскостей. Твердые углеводороды нефти относятся в основном к изоморфным веществам, которые способны при совместной кристаллизации образовывать смешанные кристаллы из-за наличия боковых цепей нормального строения в молекулах циклических углеводородов. При понижении температуры в первую очередь выделяются кристаллы наиболее высокоплавких углеводородов, на кристаллической решетке которых последовательно кристаллизуются углеводороды с меньшими температурами плавления.При совместной кристаллизации из углеводородных сред форма кристаллов остается орторомбической, а их размер зависит от содержания циклических углеводородов в смеси с парафинами, и чем больше концентрация таких углеводородов в смеси, тем меньше размер кристаллов. При кристаллизации из растворов в полярных растворителях только парафиновые углеводороды образуют кристаллы правильной орторомбической формы. Кристаллы твердых циклических углеводородов имеют форму ромба, но с усеченными острыми углами ромбических плоскостей. Такую же форму имеют и смешанные кристаллы парафиновых и циклических углеводородов, причем чем больше в смеси нафтеновых и особенно ароматических углеводородов, тем меньше размер кристаллов и больше их усечённость. Кристаллическая структура твердых углеводородов изменяется в присутствии смолистых веществ. В зависимости от характера смол либо образуются крупные кристаллы неправильной формы (совместная кристаллизация), либо происходит агломерация кристаллов при сохранении их орторомбической структуры (адсорбция смол на кристаллах).Депарафинизации нефтепродуктов может осуществляться несколькими методами: кристаллизацией твердых углеводородов при охлаждении сырья; кристаллизацией твердых углеводородов при охлаждении раствора сырья в избирательных растворителях; комплексообразованием с карбамидом; каталитическим превращением твердых углеводородов в низкозастывающие продукты; адсорбционным разделением сырья на высоко- и низко застывающие компоненты; биологическим воздействием. Наиболее широкое промышленное применение получили методы депарафинизации с использованием избирательных растворителей; реже используют процесс карбамидной депарафинизации, главным образом для понижения температуры застывания дистиллятов дизельных топлив.