Термостабильность и стойкость к окислению

Углеводородные соединения масел способны окисляться. Окисление ускоряется при повышении температуры, увеличении доступа кислорода при перемешивании с воздухом, каталитическом воздействии ионов металлов (особенно цветных), механическом напряжении при большой скорости сдвига и др..

Окисление масла при высокой температуре называется термоокислением, а способность противостоять окислению - антиокислительной стабильностью (oxidation stsbility).

Окисление углеводородов является многостадийным процессом. В начале окисления накапливаются исходные продукты - перекиси, которые в последствии резко ускоряют процесс. Первый этап заметно не изменяет физических свойств масла и называется индукционным периодом. Его продолжительность служит показателем стойкости масла к окислению.

После индукционного периода начинаются самоускоряющиеся реакции окисления, заметно изменяющие химические и физические свойства масла. Образуются кислоты, смолы, увеличивается вязкость масла. На нагретых поверхностях образуются отложения, которые могут привести к повышенному износу. Кислые продукты окисления способствуют коррозии деталей.

В итоге термоокислительные процессы ухудшают эксплуатационные свойства и

поэтому стойкость к окислению является одним из основных эксплуатационных свойств масел.

Термоокисление масла в реальных условиях эксплуатации автомобиля является сложным и зависит от многих факторов: температуры масла и деталей двигателя (трансмиссии), взаимодействия с продуктами сгорания и др.

Для оценки окислительной стойкости моторных и трансмиссионных масел используются лабораторные, стендовые и моторные испытания.

Лабораторные испытания применяются для прогнозирования срока службы масла и поведения масла во время эксплуатации. Они проводятся при разработке новых масел с базовыми маслами и готовыми продуктами с целью определения эффективности присадок. Антиокислительная стабильность оценивается несколькими стандартными методами и большим числом методов, разработанных отдельными компаниями.

Основные характеристики термоокислительной стабильности:

• индукционный период окисления;

• стойкость к термоокислению;

• склонность к коксованию;

• изменение щелочного числа.

Индукционный период окисления определяется по скорости расхода кислорода и применяется для моторных масел. Метод ТFOUT, АSТМ D 4742 «Испытание окислительной стабильности моторных масел для бензиновых двигателей методом поглощения кислорода тонким слоем».

Стойкость к термоокислению (ГОСТ 23175-78) — показатель, оценивающий стойкость моторного масла к образованию нагара на горячих поверхностях ЦПГ. Измеряется временем в мин, в течение которого масло при температуре 250 °С превращается в остаток, состоящий из 50 % фракций масла и 50 % нагара.

Склонность к коксованию (коксуемость) - свойство образовывать твердый кокс при нагревании масла без доступа кислорода. Определяется по методу Конрадсона, стандарты: ГОСТ 19932-74, ISO/DIS 6617, DIN 51352, ГОСТ 8852-74, DIN 51551.

Трансмиссионное масло во время работы не подвергается такому перегреву как моторное, но рабочие условия являются жесткими:

• постоянно высокая температура до 150 °С;

• интенсивное перемешивание;

• наличие цветных металлов — возможных катализаторов окисления;

• влияние больших нагрузок и высокой скорости сдвига.

При стендовом испытании трансмиссионное масло легковых автомобилей подвергается окислению в шестеренчатой машине.

Американский стандарт CRС L-60 (FТМ 2504) «Метод испытания стойкости к термическому окислению ТОSТ» (Thermal Oxidation Stability TEST) оценивает изменение свойств трансмиссионного масла при воздействии сильного окисления. Определяется увеличение вязкости, общего кислотного числа и нерастворимой части масла._г

В Европе стойкость к окислению трансмиссионных масел оцениваетсячггандартом СЕСL-48-А-95 «Определение окислительной стабильности масел, используемых в коробках передач автомобилей, путем искусственного старения».

Масла (жидкости) для автоматических коробок передач (АТР) должны иметь высокую стойкость к термоокислению. Как и в трансмиссионных маслах механических передач, рабочая температура жидкостей АТР достигает 150 °С и более. Жидкости подвергаются интенсивному перемешиванию в присутствии катализирующих окисление сплавов меди. При этом жидкости АТР должны иметь большой ресурс работы (интервал замены через 30 000—50 000 км пробега). Кроме того, автоматическая коробка передач — агрегат высокой точности, работа которого в значительной степени зависит от чистоты деталей. Любые отложения продуктов окисления масла могут испортить автоматическую коробку передач. Стойкость к термоокислению жидкостей Оехгоп определяется при помощи лабораторной машины «СМ» («Gеnегаl Моtors») окислением жидкости при 135 и 163 °С. Жидкости Меrсоn исследуются при помощи прибора АВОТ (luminium Beaker Oxidation Test) компании «Ford Моtor».