5.2.3. Присадки до олив

Всі сучасні оливи мають в своєму складі присадки - сполуки, що додаються до нафтопродуктів ( в даному випадку до олив) в незначній кількості і значно покращують ті чи інші їх властивості. Оливна основа - основний компонент, від якості якого залежать ек­сплуатаційно-технічні властивості будь-якої оливи. Самі високоякісні сучасні присадки (чи добавки) необхідно вводити в високоочищену оливну основу відповідно до призначення готової оливи, бо найе­фективніші присадки не спроможні компенсувати погану якість чи погану очистку оливної основи.

Присадки тільки підвищують, покращують окремі властивості олив, а не надають їм нових властивостей. Додають їх до оливної основи у вигляді заздалегідь змішаної суміші присадок - пакета (ком­позиції) присадок.

Присадки за призначенням розподіляють на декілька груп. Ос­новними групами присадок (за призначенням) до олив є такі: в'язкісні, депресорні, протиокисні (інгібітори окислення), антикорозійні, анти­фрикційні, протизадирні, протизношувальні, миючі (детергентно-дислергуючі), лужні, антипінні та ін. До складу кожної групи входить багато різних сполук. Присадки повинні повністю розчинятись в оливі (або бути сильно диспергованими) і не осідати з оливи, не випадати з неї під час зберігання, транспортування, експлуатації. Добавлена в оливу присадка не повинна погіршувати інших властивостей оли­ви чи нейтралізувати дію інших присадок і не вступати з ними у взає­модію. Це називається сумісність присадок. При виборі присадок до любого типу оливи обов'язково вивчають їх дію (ефективність) і сумісність. Кожна присадка вводиться в оливу у визначеній кількості. Добавка присадки у великій кількості може не покращувати відпо­відну якість, а навпаки, призвести до її погіршення, викликати нега­тивні явища щодо двигуна. Так, деякі присадки, введені в оливу у великій кількості (наприклад, протизношувальні, протизадирні), мо­жуть спричинити або збільшити корозійне зношування двигуна, особ­ливо при наявності води і високих температурах.

Присадки, відповідно до хімічного складу, розподіляються на зольні (ті, що містять у своєму складі метал) і беззольні. Зольні при­садки при­садки, незважаючи на їх позитивний вплив за призначенням, спри­чинюють підвищене зношування двигуна при відповідних умовах за рахунок зольних відкладень. Це відноситься до олив, які містять значну кількість зольних присадок. Зольні відкладення є найнебез-печнішими для високофорсованих та високообертових двигунів, деталі яких працюють при гранично допустимих високих темпера­турах. Так, олива, надходячи до камери згоряння бензинових дви­гунів, утворює золу на стінках камери згоряння, електродах свічок запалювання, тарілках клапанів, при цьому різко погіршуючи робо­ту двигуна, може спричинити розжарювальне запалювання та де­тонаційне згоряння палива. Кількість зольних відкладень значно залежить від витрат оливи на угар. Зольні відкладення погіршують відведення теплоти від деталей, що ще більше призводить до їх перегрівання, внаслідок чого буває оплавлення кромки днища і роз­тріскування поршня, прогар випускних клапанів.

В'язкісні присадки вводять в оливи для покращення індекса в'яз­кості, одержання так званих загущених олив для всесезонного ви­користання. В'язкісна присадка при введенні в малов'язку оливну основу підвищує її в'язкість. В'язкісно-температурні властивості олив-ної основи не погіршуються, а частіше - покращуються. Власне, це і є основною причиною використання в'язкісних присадок. Якісна олива повинна забезпечувати добре її прокачування при низьких температурах і легкий пуск холодного двигуна. При високих темпе­ратурах в нагрітому двигуні олива повинна зберігати високу в'язкість для забезпечення хороших мастильних властивостей і малих її ви­трат під час роботи.

В'язкісними присадками є різні полімерні продукти: поліізобути­лен, поліметакрилат (акрилоїди), сантодекси, вольтолі та ін. Кожна присадка, яку вводять до олив, має свою оптимальну кількість, за значенням якої вона проявляє свою позитивну дію найбільше. Одна і та ж присадка, добавлена до оливи різного хімічного складу, різної первісної в'язкості впливає на покращення в'язкісно-температурних властивостей по-різному. Ефективність присадок в малов'язкій оливній основі і в оливах з високим індексом в'язкості вища порівняно з оливами з малим індексом в'язкості.

При певних умовах роботи загущеної оливи, а власне, при ви­соких температурах і швидкостях переміщення (цьому сприяють малі об'єми оливних систем) полімери можуть деполімеризуватись, що спровоковує підвищення вуглецевих відкладень на поршні. Тому при доборі в'язкісних присадок слід враховувати певні умови роботи оливи і підбирати присадки термо- і механостійкі. Найменш стабіль­ними є поліізобутилени.

Депресорні присадки - такі, що понижують температуру засти­гання оливи і таким чином покращують низькотемпературні власти­вості. Це особливо важливо для олив, що працюють при низьких температурах. Депарафінізація, що проводиться на нафтозаводах з метою покращення низькотемпературних властивостей олив, є дорогим процесом. До того ж, вилучення зі складу олив н. парафі­нових вуглеводнів у великій кількості веде до зниження індекса в'яз­кості, зміни деяких експлуатаційних властивостей олив, що забезпе­чуються парафінами. Ефективність дії присадки на оливу залежить від хімічного складу оливи, її в'язкості. Депресатор перетворює кри­стали парафінів у дрібніші частки, забезпечуючи рухомість оливи. Добавка депресаторів не виключає кристалізацію н. парафінових вуглеводнів, тільки змінює їх форму і розміри. Пуск двигуна, мож­ливість прокачування оливи по системі залежить не від температу­ри застигання, а від значення в'язкості при певній температурі (так званої "пускової в'язкості").

Протиокисні та антикорозійні присадки (інгібітори) запобіга­ють утворенню корозійних продуктів при окисленні оливи, самому процесу окислення та виникненню корозійних процесів як продук­тами окислення оливи, так і продуктами згоряння палива.

Всі моторні оливи при роботі в двигуні зазнають дію високих тем­ператур, кисню, багатьох металів-каталізаторів окислення, відпрацьо­ваних газів. Все це спричинює окислення оливи, перетворення дея­ких її сполук в корозійні, такі як органічні кислоти. Кислоти, особливо низькомолекулярні, мають підвищену корозійність, діють, насампе­ред, на кольорові метали підшипників, а такі як оксикислоти часто є причиною "заїдання" поршневих кілець. При окисленні оливи утво­рюються, крім корозійних, високомолекулярні сполуки, які можуть спричинити підвищення в'язкості оливи, утворення відкладень.

Протиокисні присадки уповільнюють процес окислення оливи.

Механізм дії антикорозійних присадок полягає в утворенні на металі захисних плівок, які перешкоджають безпосередньому впли­ву корозійно-активних сполук на метал. Для кожної такої плівки існує певний температурний інтервал, при якому вона найбільш ефек­тивно діє. При підвищених температурах плівка руйнується.

Іншим напрямком дп антикорозійних присадок є нейтралізація корозійно-агресивних продуктів, які утворюються при згорянні па­лива та окисленні оливи.

Протиокисні та антикорозійні присадки часто виконують обидві функції одночасно. Вони не виключають окислення оливи та можли­вої корозії, але гальмують ці процеси. До протиокисних та антикоро­зійних присадок належать дуже багато різних хімічних сполук, які підбирають відповідно до умов експлуатації, ефективності дії в кон­кретних оливах і двигунах. В кожному випадку підбирають оптималь­ні кількості присадок, добавлення вище яких може спричинити коро­зію, наприклад, при розкладанні присадок, що містять у своєму складі сірку, фосфор тощо. Для оцінки ефективності конкретної присадки і її дії для певного типу двигуна і оливи проводяться дослідження.

Антифрикційні, протизадирні і протизношувальні присадки до­дають до олив для зниження коефіцієнта тертя, зношування та за­дирання поверхонь. Антифрикційні, протизадирні, протизношувальні властивості можна об'єднати загальною властивістю - мастильною, яка залежить, передусім, від відповідного складу оливи. Присадки повинні підсилювати цю властивість.

Дія цих присадок пов'язана з фізичною адсорбцією та хімічною взаємодією з металами - хемосорбцією, з утворенням модифікова­них шарів або плівок на поверхні тертя. Останнє характерне для високих навантажень у моменти генерування теплоти безпосеред­ньо в зоні тертя. Якість плівок залежить від хімічного складу приса­док та якості оливи, до якої добавлена присадка, конкретних умов роботи оливи. Властивість оливи витримувати високі навантажен­ня зменшується, наприклад, на поверхнях, що працюють із ковзан­ням (поршневе кільце - стінка циліндра). При обертовій роботі (вал в підшипнику) плівка може витримувати набагато більші наванта­ження без розриву. Більшість протиокисних та антикорозійних при­садок одночасно можуть підвищувати міцність оливної плівки, змен­шуючи зношування та задири поверхонь тертя.

Широкого застосування набувають антифрикційні присадки та добавки - модифікатори тертя, які одночасно Із зменшенням зно­шування знижують коефіцієнт тертя. Далеко не всі сполуки, що зни­жують коефіцієнт тертя, одночасно сприяють зменшенню зношуван­ня. Наприклад, деякі органічні кислоти, ефіри, запропоновані як антифрикційні присадки, можуть сприяти корозійному зношуванню при певних умовах.

Модифікатори тертя, високотемпературні антифрикційні присад­ки включають неорганічні та органічні речовини і сполуки. Такими модифікаторами можуть бути колоїдні дисперсії нерозчинних в оливі сполук, наприклад, дисульфід та трисульфід молібдену, графіту, ме­талів та їх оксидів, полімерів тощо. Але при застосуванні модифіка­торів треба брати до уваги, що деякі метали або їх оксиди (свинець, мідь, залізо) одночасно можуть бути активними каталізаторами окислення оливи, тоді як молібденові сполуки, графіт є нейтральни­ми речовинами щодо оливи і до металів, не викликаючи корозії ос­танніх. Більшість полімерів при певних умовах деполімеризуються.

Модифікатори тертя корисні у зношених двигунах, трансмісіях. Проникаючи у мікротріщини, вони заповнюють їх і запобігають по­дальшому зношуванню металів; адсорбуючись на металевих повер­хнях, при високих навантаженнях та температурах утворюють хімічні модифіковані шари і "вирівнюють" поверхні. В результаті цього підви­щується тиск в системі і збільшується зносостійкість матеріалу. Механізм дії всіх модифікаторів, добавок однаковий, основна різни­ця полягає в ефективності дії.

Миючі присадки (детергентно-диспергуючі) додають до олив для запобігання нагаро-, лакоутворення. Миючі властивості оливи по­лягають у її здатності утримувати продукти окислення в розподіле­ному стані в об'ємі оливи; диспергуючі властивості - неуможлив-лення утворення великих частинок продуктів окислення і утриман­ня їх у стані сталої суспензії. Деталі двигуна залишаються чистими при використанні моторних олив з високими детергентно-диспергу-ючими властивостями. Звідси і виникнення терміну "миючі" власти­восте "миючі" присадки.

У дизелях більшу частину утворень становлять високотемпера­турні відкладення - нагари, лаки, а в бензинових двигунах - низько­температурні (шлами). Дія миючих присадок зумовлена їх властивіс­тю запобігати коагулюванню, утворенню і відкладенню важких спо­лук на металевих поверхнях, тримати їх у вигляді високодиспергова-ної суспензії в оливі, а також розпушувати і видаляти відкладення з поверхні деталей.

Вважається також, що миючі присадки направляють окислення оливи з утворенням сполук, розчинних в оливі. Як правило, миючі присадки зольні. Тому при використанні олив з високими детергент-ними властивостями може мати місце накопичення дрібної диспер­сної фази, яка забруднює оливу, бо не затримується фільтрами. Накопичення дисперсної фази в оливі іноді зумовлює підвищення в'язкості до такого стану, що прокачування оливи насосом усклад­нюється, а це може спричинити руйнування підшипників за рахунок оливного "голодування".

Присадки даного типу необхідно вибирати за хімічним складом до визначених марок олив для забезпечення найбільшої ефектив­ності їх дії. Дизельні двигуни вантажних автомобілів, автобусів, а особливо так званої "важкої" техніки (тягачі, бульдозери тощо), дов­гий час працюють в умовах високих навантажень. Тому високі мию-че-детергентні властивості олив для них мають більше значення по­рівняно з детергентними властивостями моторних олив легкових автомобілів. Основна відзнака цих олив полягає в ефективності їх "миючої" дії. Використання олив, призначених для важких умов ро­боти, в двигунах легкових автомобілів іноді може спричинити відмови у роботі двигуна. Наприклад, якщо оливу низької якості, що викори­стовувалась в двигуні легкового автомобіля чи мікроавтобуса і в якій утворюються осади у великій кількості (або внаслідок великого про­риву відпрацьованих газів в оливний картер), замінити на оливу, призначену для важких умов роботи з високими миючими власти­востями або її долити, осади можуть "змитись" і забити оливопро-води. Можуть бути й інші негативні наслідки.

Миючі присадки більш активні у важких умовах роботи оливи і при високих температурах. Вони утримують осади у розподіленому "завислому" стані, внаслідок чого осади не відкладаються на порш­нях і на інших деталях. Але за низьких температур, коли осади є, в основному, наслідком утворень з продуктів неповного згоряння па­лива, конденсованих газів і води, миючі присадки мало ефективні і не запобігають підвищеному осадоутворенню.

Позначка на оливі "НР" (важкі умови роботи) підкреслює їх спеці­альне призначення, підвищену ефективність миючих властивостей.

Асортимент миючих присадок великий, до кожного типу оливи підбирають відповідну сполуку, що проявляє найбільшу ефективність у ній і в поєднанні з іншими присадками. Як детергенти моторних олив використовують солі кальцію, барію, магнію та деяких інших металів, деякі "неметалеві" присадки. Для кожної присадки є своя оптимальна кількість, добавлення вище якої може завдати шкоди оливі і двигуну.

До олив додають антипінні та деякі інші за призначенням при­садки.

Під час роботи оливи в двигуні присадки спрацьовуються. Робота двигуна на низькотемпературному режимі сприяє не тільки більш швидкому спрацюванню присадок, але й їх розкладу порівняно із спрацюванням та розкладом присадок в оливі при роботі двигуна на високотемпературному режимі. За низької температури розклад присадок відбувається не за рахунок термічних процесів, а в ре­зультаті хімічних реакцій присадок з продуктами неповного згорян­ня палива і водою. При низькотемпературному режимі роботи дви­гуна в'щбувається інтенсивна конденсація водяної пари і ЇЇ накопи­чення в оливі. Вода спричинює прискорене розкладання присадок безпосередньо в картері. В таких випадках при заміні оливи насам­перед витікає емульсія (рижого кольору), а вже потім - відпрацьо­вана олива. Взимку присадки спрацьовуються значно швидше, ніж влітку, що впливає на інтенсивність зношування деталей двигуна.

Ефективність дії присадок залежить від хімічного складу базо­вої оливи, в яку вони додаються, тобто ті самі присадки в одній оливі можуть бути ефективними, в іншій - їх ефективність дуже незнач­на. Високоякісна олива з присадками, що відповідає даному двигу­ну, забезпечує його надійну роботу. Якщо при цьому виникають не­поладки 8 роботі двигуна, то більшість із них в такому випадку вини­кає не з причини якості оливи, а з інших причин, якими можуть бути, наприклад, неякісне паливо, неправильна експлуатація, невідпо­відність якості технічного обслуговування, низька майстерність во­дія тощо.