книги из ГПНТБ / Сулейманова, Ф. Г. Композиции присадок к моторным маслам из бакинских нефтей

осадка в образцах ДС-11 с той и другой присадкой наблюдает­ ся при зольности их порядка 1,2%. Таким образом, присадки БФК и Монто-613 в отношении снижения осадкообразования при окислении масел оказались равноценными.

Вое испытанные моющие присадки снижали коррозион­ ную агрессивность масел Д-11 и ДС-11. Наименее эффектив­ ной оказалась СБ-3, которая снижает коррозионность окис­ ленных масел Д-11 и ДС-11 с 350—301 г/м2, соответственно, до 290 и 120 г/м2, при зольности масел с присадкой 0,75%-

Присадка БФК в смеси с Д-11 и ДС-11 при зольности 1 % доводит коррозионность этих масел практически до нуля. Монто-613 менее интенсивно снижает коррозионность Д-11 и ДС-11. При зольности этих масел с присадкой Монто-613 1,2% величина коррозии снижается соответственно до 16 и 36 г/м2. Таким образом, по эффективности действия на сни­ жение коррозионной агрессивности масел присадка БФК имеет преимущества перед Монто-613.

Тер|моо:кисл|ительная стабильность масел Д-11 и ДС-11 при добавлении присадки СБ-3 повышается незначительно (на 6—7 мин), присадки же БФК и Монто-613 заметно по­ вышают ее. При этом интенсивность повышения термооюис-

172

лительной стабильности масел с присадкой БФК более вы­ сокая, чем с Монто-613. Максимальные значения ее у масел

масел 0,5 и 1,0%. Присадка БФК заметно повышает моющий потенциал обоих масел, однако более эффективна она для ДС-11. Максимальная величина моющего потенциала для ма­ сел Д-11 и ДС-11 с этой присадкой (соответственно 40 и 68) достигается при зольности 1,0 и 1,2%. Монто-613 также повы­ шает моющий потенциал и максимальные значения его для указанных масел с присадкой (70 и 74) наблюдаются при зольности 2,1 и 2,0%. Различное поведение присадок СБ-3 и БФК в испытанных маслах при окислении в лабораторных условиях, очевидно, можно объяснить различиями в химиче­ ском составе масел и свойством функциональных групп этих присадок.

Присадка СБ-3, как любое сульфонатное соединение, обладая высокими моющими и диспергирующими свойства­ ми, стабилизирует дисперсную фазу, предотвращает укруп­ нение продуктов окисления масел и тем самым обеспечивает сохранение их в мелкодисперсном состоянии. На процесс окисления присадка СБ-3 не влияет, поэтому в окисленном масле, содержащем СБ-3, не уменьшается количество осад­

173

ков и имеет место нарастание вязкости. Присадка СБ-3 незначительно снижает коррозию и повышает термоокислительную стабильность масел при всех концентрациях. Алкилфенольная присадка БФК оказывает существенное воздействие на окисляемость смазочных масел и обладает высокими моющими свойствами: В силу этого в масле с при­ садкой БФК ниже количество осадка три окислении, меньше коррозионность, значительно выше термоомйслителиная ста­ бильность и моющий потенциал по сравнению с маслом без присадки. Сохранение при окислении запаса щелочности в масле с присадкой БФК ню сравнению с маслам с присадкой СБ-3 также говорит о высокой моющей способности при­ садки БФК-

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРИСАДОК

Действие антиокислительных присадок изучалось много­ численными исследователями. Современные взгляды на ме­ ханизм их действия основаны на том, что антиокисление углеводородов минеральных масел происходит до цепной реакции. При этом зарождение и развитие цепей идет через радикалы. Окисление начинается с соединения радикала с молекулой кислорода и образования переиисного радикала. Последний, в свою очередь, взаимодействуя с исходной мо­ лекулой углеводорода, образует нормальную шдроперекись, которая при разложении является источником образования , дополнительного количества .радикалов, поэтому окислитель­ ная цепь приобретает разветвленный характер. Обрыв цепи возможен, если радикал R соединяется с ОН и дает устой­ чивую молекулу ROH. Таким образом, действие антиокисли­ телей должно быть направлено на обрыв цепи путем умень­ шения количества образующихся радикалов.

Н. М. Черножуков, С. Э. Крейн и Б. В. Лосикав в своих работах [20, 21] показали, что в зависимости от природы антиокислителей их действие неодинаково. По их мнению, одна группа антиокислителей, не обладая способностью влиять на скорость разложения гидроперекисей, способству­ ет подавлению зарождения активных частиц—‘радикалов в начальной стадии процесса окисления (п-оксидифенила- мин, фенин- (З-нафтиламин ид р.). Другая группа антиокис­ лителей не только препятствует образованию активных радикалов в начальной стадии процесса, но и способствует разложению уже образовавшихся гидроперекисей, переводя их в устойчивое состояние и не допуская таким образом разветвления окислительных цепей. И, наконец, третья груп­ па антиокислителей пассивирует каталитическое действие металлов путем образования на их поверхности защитной.

174

пленки. Из сказанного следует, что в целях снижения ин­ тенсивности окисления смазочных масел в условиях работы двигателя и предупреждения возникновения очагов корро­ зии наличие антиокислителынопо компонента в композиции присадок к моторным маслам крайне желательно.

В качестве антиокислительных присадок в рекомендуе­ мых композициях для всех групп масел были использованы ДФ-11 и ИНХП-25, а в эталонных — Санталюб-493 и ОЛОА267. Антипемная присадка ПМС-200А оказалась хорошим антиокислителем и в рекомендуемых композициях, помимо основной задачи, выполняет также роль антиокислителя.

Данные лабораторных испытаний указанных антиокислителыных присадок приведены в табл. 73 и на рис. 14 и 15. Анализ полученных результатов показывает, что из всех испытанных антиокислителей лишь антипенная присадка ПМС-200А, добавленная в различных концентрациях, сни­ жает осадкообразование в окисленном в аппарате ДК-2 при температуре 200° С масле. Влияние остальных исследованных антиокислителей на интенсивность осадкообразования раз­ лично и в маслах различного происхождения поведение их также неодинаково. Присадка ПМС-200А, добавленная к маслам в количестве 0,005%, доводит практически до нуля содержание осадка в .масле ДС-11 из восточных нефтей, а в Д-11 из бакинских нефтей снижает его лишь до 6,5%. При­ садки Санталюб-493, ДФ-41 и ИНХП-25 повышают количе­ ство осадка ,в маслах Д-11 и ДС-11 с одинаковой интенсив­ ностью. Максимальное содержание его в Д-11 и ДС-11 с присадкой Санталюб-493 при зольности 0,13 и 0,19% соот­ ветственно 10,8—41,5%; этот же показатель для указанных масел с присадкой ДФ-41 составляет 9,72%, а с присадкой ИНХП-25—40,1%.

Отечественные и импортные антиокислительные присад­ ки, за исключением антипенной ПМС-200А, в условиях окисления масел усиливают осадкообразование по 'Сравне­ нию с тем, что имеет место при окислении масел без приса­ док. Испытанные антиокислительные присадки ИНХП-25, ДФ-11 и Санталюб-493 эффективно снижают коррозионную агрессивность масел Д-11 и ДС-11. При зольности масел с этими присадками, равной 0,05%, коррозионность их снижа­ ется с 350—301 г/м2 практически до нуля. ЛМС-200А в кон­ центрации 0,005% снижает коррозионность базовых масел менее эффективно, чем остальные испытанные присадки, причем дальнейшее увеличение ее концентрации приводит к росту этого показателя.

Испытанные антиокислители эффективно повышают термооиислителыную стабильность масел в тонком слое. По этому показателю отечественные антиокислители имеют

175

176

преимущества перед импортными. Максимальное значение термоокислительной стабильности масел Д-11 и ДС-11 с присадкой Санталюб-493 при зольности соответственно 0,1 и 0,18% составляет 78 и 98 мин; в случае применения ДФ-11— 69 и 91 мин, а с присадкой ИНХП-25—83 и 91 мин. Макси- !малыное значение термоокислительной стабильности указан­ ных масел (70—75 мин) достилается при концентрации в них

присадки ПМС-200А 0,005%.

Как указывалось выше, предлагаемая в качестве антиленной присадка ПМС-200А в композициях отечественных

Рис. 14. Термоокислительная стабиль- Рис. 15. Коррозионная агрессинность масел в зависимости от качества ность масел в зависимости от каче-

исодержания антиокислительных ства и содержания антиокисли-

присадок ряда групп масел обладает высокими антиокисия­ тельными свойствами. Добавление ее в оптимальной концен­ трации 0,005%' к маслам из бакинских и особенно из во­ сточных нефтей снижает осадкообразование, нарастание вязкости и повышает термоокислительную стабильность, не оказывая эффективного влияния на снижение коррозионной агрессивности базовых масел.

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВ МАСЕЛ С КОМПОЗИЦИЕЙ МОЮЩИХ И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРИСАДОК

Многочисленные исследования и испытания масел с мою­ щими и диопер,пирующими присадками показали, что эти присадки, не оказывая влияния на процесс окисления, спо­ собствуют сохранению образовавшихся нерастворимых про­ дуктов окисления в мнсле в состоянии взвеси, т. е. в мелко­ дисперсном состоянии. Известно также, что минеральные масла в условиях работы двигателя под влиянием высоких температур, контакта с металлическими поверхностями и кислородом воздуха подвергаются процессу окисления с образованием продуктов окисления. Интенсивность окисле­ ния минеральных масел, помимо условий работы двигателя, обусловливается при прочих равных условиях их качеством и .природой.

'Сложность химического состава минеральных масел, а также наличие многочисленных факторов, оказывающих влияние на интенсивность окисления, вынуждают исследова­ телей судить об интенсивности процессов окисления на осно­ вании качеств конечных продуктов окисления, которые, по­ степенно осаждаясь на деталях двигателя в виде нагара, лака и шлама, нарушают нормальную работу двигателя. Та­ ким образом, надежная работа двигателей зависит от нали­ чия в маслах как моющих, так и антиокислительных при­ садок. Высокоэффективная антиокислителвная присадка, снижая интенсивность окисления масла, препятствует обра­ зованию продуктов окисления масел и значительно облег­ чает работу моющих присадок. Таким образом, нормальная работа современных двигателей не может быть обеспечена маслами, содержащими только моющие или только антиакислительные присадки.

Сохранение стабильности работающих масел, смывание с деталей двигателя отложившихся продуктов окисления и удержание их в (мелкодисперсном состоянии в масле может быть обеспечено лишь использованием комплекса моющих и антиокислительных присадок. Опыт работы показал, что ис­ пользование присадок, обладающих одновременно двумя этими качествами, менее эффективно, чем присадок с раз­ дельными функциональными свойствами. Многочисленные стендовые и эксплуатационные испытания присадок СБ-3, СК-3, БФК и АзНИИ-7 показали меньшую их эффективность при применении в отдельности. Так, например, ОБ-3 при (кон­ центрации 10% в автолах по своим моторным качествам оказалась на одном уровне с 5% присадки АзНИИ-8у, со­ стоящей из СБ-3 и АзНИИ-7 в соотношении 1:1. Еще более эффективными оказались сочетания БФК и СБ-3. Это об­ стоятельство вызвало необходимость исследования компози­ ций моющих и инт1ио1Кисдителыных присадок к маслам.

178

В целях изучения поведения моющих и анти©миелительных .присадок при их 'совместном действии нами исследован ряд композиций. Результаты были Сравнены е 'соответству­ ющими данными, полученными при изучении композиций импортных присадок. Анализ экспериментальных материалов (табл. 74) показал, что 'композиции присадок, рекомендуе­ мые для всех трупп масел и состоящие из сульфонатной присадки СБ-3, алиилфенольной \БФК, антиокислительных ИНХП-21 или ДФ-11 и аятипеНной ПМС-200А, характери­ зуются хорошей 'совместимостью, а это обеспечивает доведе­ ние эксплуатационных качеств бакинских масел до уровня эталонных с импортными присадками фирмы «Монсанто». Коррозионная агрессивность, количество осадка, моющий по­ тенциал и термоокислительная стабильность масел из бакин­ ских нефтей практически находятся на уровне эталонных масел с импортными присадками. Некоторое увеличение количества осадка в окисленных маслах с антиокислителями ДФ-11, Санталюб-493, очевидно, объясняется 'разложением этих присадок при 'высоких температурах испытания.

При условии высоких температур (200—300° С) заметно падают моющий потенциал и общая щелочность смазочной композиции, содержащей :в своем составе ряд антиокислительных присадок. На основании найденной зависимости между моющим потенциалом и температурой среды 'подбор композиции присадок производится в зависимости от теплонапряженности двигателей. Поэтому композиции, содержа­ щие присадки Санталюб-493, ДФ-11 и Л3-23к, являясь эф­ фективными для менее теплонапряженных двигателей, ока­ зались непригодными для ряда форсированных теплонапря­ женных двигателей.

Длительные стендовые испытания масел с указанными присадками, проведенные на некоторых форсированных дви­ гателях, подтвердили эти выводы. Антиокислительная при­ садка Санталюб-493 и противензноеная ЛЗ-23 к вызвали коррозионные разрушения втулок, изготовленных из фосфо­ ристой бронзы, при этом указанные присадки в 'Смеси с мас­ лами при окислении в лабораторных условиях при 180— 200° С увеличивали кислотное число млела.

Опыт эксплуатации различных типов двигателей под­ твердил, что применение ряда антиокислительных присадок отрицательно сказывается на чистоте деталей двигателя, увеличивает отложения нагара и лака (табл. 75). Лабора­ торные исследования показали, что при 130—200° С масла с некоторыми антиокислительными 'присадками имеют кислую реакцию, поэтому .можно было ожидать, что в условиях ра­ боты двигателей ЯАЗ-204 и ГАЗ-51 на масле с указанными присадками не может быть обеспечена требуемая чистота деталей двигателя. Присадки СБ-3 и СК-3, обладая высо-

179

кими диспергирующими свойствами, способствуют Обеспече­ нию необходимой чистоты деталей двигателя. Из сказанно­ го, конечно, не вытекает, что масла с присадками СБ-3 или БФК не нуждаются в антиокислительных присадках. Задача увеличения срока работы (масла, т. е. снижения его расхода, снижения (концентрации моющих присадок 'в маслах и ней­ трализации кислых продуктов в работающем масле, а также доведения до минимум а отложений на деталях 'современных и перспективных двигателей, настоятельно требует наличия в композициях присадок антиокислительных компонентов, обладающих вышкой термической стабильностью, хорошей совместимостью с моющими присадками и не оказывающих отрицательного влияния на действие основных компонентов

композиций присадок.

Результаты сравнительных исследований качеств отече­ ственных и импортных присадок и их композиций в смеси с маслами из бакинских нефтей позволили создать компози­ ции присадок для пяти групп масел, отвечающих требова­ ниям основного парка 'современных двигателей. Разработан­ ные для каждой группы масел композиции присадок подвер­ гались широким моторным испытаниям в стендовых и экоплуатационных услови ях.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ КОМПОЗИЦИИ ПРИСАДОК К МАСЛАМ ИЗ БАКИНСКИХ НЕФТЕЙ

Как указывалось ранее, разработка композиций приса­ док к маслам из нефтей Апшеронского месторождения пре­ следовала своей целью создание ряда групп масел по типу

181