книги из ГПНТБ / Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам

Характеристика наиболее широко применяемых в

СССР антиокислителышх присадок приведена в табл. 9. Противокоррозионные присадки. К противокоррози­ онным присадкам относятся главным образом органиче­ ские соединения, содержащие в молекуле серу или фос­ фор или оба эти элемента (сульфиды, дисульфиды, эфи­ ры фосфорной и тиофосфорной кислот и др.). Сера и фосфор придают присадкам способность образовывать на поверхности металлов стойкие защитные пленки, предо­ храняющие эти поверхности от коррозии. Противокор­ розионные присадки добавляют к базовым маслам в ко­

личестве 1—5%.

Характеристика противокоррозионной присадки ЦИАТИМ-339, наиболее широко применяемой в СССР, приведена в табл. 10.

Противопенные присадки. Широкое распространение в качестве противопенных присадок получили полимер­ ные кремнийорганические соединения (силиконы, или полисилоксаны). Обычно их применяют одновременно с моющими присадками, так как последние увеличивают пенообразование в системе смазки двигателей внутрен­ него сгорания, турбин и др. Эффективность силиконов видна из данных табл. 11.

52

Т а б л и ц а 11. Действие силиконов как противопенных присадок к маслам

Противопенные присадки добавляют (0,002—0,005% на базовое масло) также к реакционным массам в раз­ личных процессах производства присадок (фосфироваIIия, омыления и др.). В СССР в качестве противопенкой присадки применяют полиметилсилоксан ПМС-200А. Характеристика присадки ПМС-200А приведена в табл. 12.

Та б л и ц а 12. Характеристика противопенной присадки ПМС-200А, выпускаемой в СССР

Моющие присадки. Широкое распространение в. ка­ честве моющих присадок получили: бариевые и кальцие­

53

вые соли сульфокислот, алкилфеноляты бария и каль­ ция, беззольные соединения — полимерные и сукцин­ имидные. Моющие присадки на основе средних сульфонатов обладают пептнзирующнм и солюбилизи­ рующим действиями. Моющие присадки на основе ще­ лочных солей (основные и сверхосновные сульфонаты) действуют главным образом как нейтрализаторы кислот­ ных соединений и в меньшей мере являются солюбили­ зирующими и пептизирующими. Беззольные полимерные моющие присадки являются главным образом пептизаторами. Сукцииимиды по солюбилизирующей способно­ сти значительно превосходят моющие присадки на осно­ ве солей металлов.

Получение масел для форсированных двигателей (групп Г, Д, Е) до 60-х годов достигалось увеличением содержания в них моющих присадок иа основе солей металлов, что увеличивало зольность масел на 2%. Та­ кая высокая зольность вызывала неполадки в работе двигателей (эрозионный износ тарелок выхлопных кла­ панов, зольные отложения на днище поршня и на горячих поверхностях камеры сгорания). Разработка синтеза и технологии производства беззольных присадок, особен­ но сукцинимидных, является самым значительным до­ стижением за последние годы в области присадок к сма­ зочным маслам. Применение сукцинимидных присадок позволило обеспечить выпуск масел с высокими моющи­ ми свойствами при небольших зольности и содержании моющих компонентов (в 1,2—1,5 раза меньше, чем в ме­ таллсодержащих зольных присадках). Моющие присад­ ки добавляют к базовым маслам в концентрациях 2—

12% .

Характеристика наиболее широко применяемых в

СССР моющих присадок приведена в табл. 13. Многофункциональные присадки представляют собой

К первым относятся присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1, ЦИАТИМ-339, БФК, ВНИИ НП-370, АСК, МНИ ИП-22к, ЭФО, ДФ-11, СБ-3, ПМС. Характеристики мно­ гофункциональных присадок, состоящих из одного сложного органического соединения, приведены в табл. 5, 8, 9, 10, 12; в них присадки распределены по наиболее ярко выраженному функциональному прнзна-

54

Т а б л и ц а 13. Характеристика моющих присадок, наиболее широко применяемых в СССР

55

П р о д о л ж е н и е

П р и м е ч а н и я : I. Характеристика приведена для сукцинимидной присадки, син­ тезированной во ВНИИ НП.

2. Область применения всех этих присадок—моторные масла для карбюратор­ ных и дизельных двигателей.

Т а б л и ц а 14. Характеристика комплексной присадки ВНИИ НП-360

56

В табл. 15 приведены функциональные признаки наиболее распространенных присадок.

Т а б л и ц а 15. Функциональные признаки наиболее распространенных присадок, выпускаемых в СССР

П р и м е ч а н и е . Совместимость присадки ЭФО в композициях—удовлетворитель­ ная; остальных присадок—хорошая.

Добавление к моторным маслам многофункциональ­ ной присадки; представляющей индивидуальное химиче­ ское соединение, не всегда дает оптимальный результат. Увеличение содержания присадок в базовых маслах пос­ ле некоторого предела также не дает хороших резуль­ татов. Исследовательские работы и испытания, а также накопленные эксплуатационные данные позволили сде­ лать практический вывод, что эффект улучшения экс­ плуатационных свойств масла оказывается большим при применении композиций из двух и более присадок различного действия. Соотношение компонентов в компо­ зициях, добавляемых к моторным маслам, подбирают экспериментально. Как композиции, так и индивидуаль­ ные соединения, добавляют к моторным маслам в коли­ честве 1—12%.

57

Эффективность присадки, целесообразность ее при­ менения оценивают на основании комплекса испытаний, включающего определение физико-химических свойств самой присадки и присадки в растворе масла, испытания на одноцилиндровых двигателях, на полноразмерных двигателях, на стенде и в эксплуатационных условиях. На основе результатов этих испытаний определенные сорта масел, содержащих требуемые количества тех или иных присадок или их композиций, рекомендуются для эксплуатации в двигателях.

В процессе изготовления присадки контролируются соблюдение технологии, качество сырья и реагентов, а также соответствие физико-химических характеристик присадки требованиям ГОСТ или ТУ. Для определения этих показателей присадки анализируют и испытывают стандартными лабораторными методами. Результаты анализов и испытаний нормируются в определенных пре­ делах. Нижний предел (по минимуму) установлен пото­ му, что при занижении его для тех или иных качествен­ ных показателей свойств присадки смешение ее с базо­ вым маслом не дает желаемого эффекта. Такое масло может быть непригодно для применения в двигателях внутреннего сгорания. Верхний предел (по максимуму) введен для ограничения тех свойств присадки, которые при превышении этого предела своим действием настоль­ ко ухудшают показатели свойств масел, что последние становятся непригодными к эксплуатации в двигателях внутреннего сгорания.

Физико-химические показатели качества присадок должны отвечать следующим требованиям.

Вязкость присадки должна быть достаточно высокой. В противном случае разбавление присадкой масла по­ нижает его вязкостно-температурные свойства, т. е. ухуд­ шает условия сохранения жидкостной смазки трущихся деталей двигателя при различных режимах его работы.

Зольность присадки (за исключением беззольных) также должна быть достаточно высокой, что обусловлено введением в структуру основного химического вещества присадки щелочных металлов (бария, кальция, цинка и др.), которые в виде солей обеопечивают моющие свойства присадок. Присутствие этих металлов в при­ садках прямо связано с такой константой, как щелоч­ ность.

58

Щелочность присадок обусловлена наличием как сво­ бодных, так и связанных щелочных компонентов, и долж­ на быть высокой. Щелочные компоненты присадок пре­ пятствуют укрупнению частиц нагара, поддерживая их в мелкодисперсном взвешенном состоянии, связывают кислоты и другие продукты кислотного характера, об­ разующиеся в цилиндре двигателя в результате термо­ окислительных процессов в маслах и процессов сгора­ ния топлива, тем самым увеличивая сопротивляемость моторных масел лако- и нагарообразованию. Следова­ тельно, зольность и щелочность присадок в какой-то мере характеризуют моющие, противокоррозионные и антиокислительные свойства присадок.

Щелочные компоненты, связывая продукты окисле­ ния и диспергируя частицы нагара, постепенно удаля­ ются вместе с нагаром при прохождении масла в дви­ гателе через систему его очистки на фильтрах или цент­ рифугах. Поэтому о срабатываемости присадки в масле судят по ее зольности и щелочности. По этим же показа­ телям определяют сроки смены масел в двигателе.

Содержание бария, кальция и цинка в присадке нор­ мируют по минимуму, потому что даже при высокой об­ щей зольности, но при недостаточном содержании в золе этих элементов, моющие и противокоррозионные свойства присадки недостаточны.

Содержание фосфора и серы в присадке нормируют по нижнему пределу. Фосфор- и серусодержащие орга­ нические соединения с прочными связями в молекуле образуют на поверхности металлов (особенно свинца и его сплавов) прочную пленку, препятствующую про­ никанию в них коррозионноактивных агентов. Эти же соединения являются хорошими антиокислителями. При уменьшении их содержания в присадке уменьшаются прочность и длительность сохранения на поверхности металла защитной пленки п, следовательно, ускоряется износ двигателя.

Содержание хлора в присадке нормируют по макси­ муму, потому что соединения хлора (если их молекулы не полностью насыщены хлором, т. е. содержат атомы водорода в алифатических цепях) очень агрессивны и разрушают защитную пленку. Коррозионный износ дви­ гателя происходит значительно быстрее. Высокохлори­ рованные соединения с боковыми цепями, полностью на-

59

сыщеннымн хлором, обладают хорошими смазывающими и противозадирными свойствами и применяются в транс­ миссионных маслах. В таких присадках хлор нормиру­ ют по минимуму.

Физико-химические характеристики присадок даютвозможность судить об их соответствии эталону, про­ ходившему испытание на двигателях, но не характери­ зуют эффективность влияния данной партии присадки на эксплуатационные свойства масел. Чтобы хотя при­ близительно оценить эти свойства, разработаны методы лабораторных испытаний влияния присадки на коррози­ онность, моющие свойства масел и их термоокислитель­ ную стабильность.

Коррозионность (по В. С. Пиикевичу, ГОСТ 5162—49) определяют по потере массы пластинки, отнесенной к 1 м2 ее поверхности. Коррозионность масел без приса­ док достигает 100 г/м2, а для масел с присадками не превышает 5—28 г/м2.

Моющие свойства (по ПЗВ, ГОСТ 5726—53) опреде­ ляют, подвергая масло кратковременному испытанию на специальной установке ПЗВ и затем оценивая чистоту боковой поверхности поршня по эталонной шкале. Со­ вершенно чистый поршень без отложений лака на боко­ вой поверхности получает наивысшую оценку — 0 бал­ лов. Поршень с боковой поверхностью, сплошь покрытой лаком черного цвета, получает самую низкую оценку — 6 баллов. Результаты оценки моющих свойств по методу ПЗВ часто хорошо сходятся с результатами моторных испытаний на полноразмерных двигателях. Моющие свойства масел без присадок оценивают до 6 баллов, в смеси с присадками — до 0,5—3 баллов.

Термоокислительная стабильность (по К. К. Папок,

ГОСТ 4953—49) масел без присадок находится в преде­ лах 15—25 мин. Для масел с присадками она повышает­ ся до 60—80 мин.

Однородность товарных присадок зависит от содер­ жания в них побочных продуктов и не вошедших в ре­ акцию исходных веществ. Их отсутствие достигается со­ блюдением технологии изготовления присадки, высоким качеством сырья и реагентов.

Механические примеси в присадках в значительной мере регламентируют однородность последних. Даже в пределах норм в большинстве присадок фактическое со­

60