Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1

.pdf
Скачиваний:
87
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
83 Мб
Скачать
☆

Нефть и нефтепродукты

961

В качестве беззольных диспергирующих присадок наи­

лекулярной массы 1000-2500) или их галогенпроизвод-

большее применение нашли алкенилсукцинимиды и вы­

ных с малеиновым ангидридом и дальнейшей обработ­

сокомолекулярные основания Манниха. В меньшей сте­

кой полученного алкенилянтарного ангидрида поли­

пени используют сополимеры метакрилатов и фумараты.

этиленполиаминами. Реакционный продукт представ­

Сукцинимидные присадки получают конденсацией

ляет собой смесь соединений:

полиолефинов (преимущественно полиизобутенов мо­

 

 

О

 

 

R- -СН=СН— СН—

 

[моноалкенилсукцинимид]

N( — CH2CH2NH— )„Н

СН2—

 

 

О

 

 

О

^ С — СН— СН = СН— R

R— С Н = СН— СН—

:N(- -СН2СН2Ш — )„_I CH2CH2N

I

СН2-----С

 

х : — с н 2

о

о*

[бис(алкенилсукцинимид)]

Высокомолекулярные основания Манниха получают конденсацией алкилзамещенного фенола (молекуляр­ ная масса алкильного заместителя 1000-1500) с полиэтиленполиаминами и формальдегидом. Химическое строение продукта:

RC6H3(OH)CH2NH(CH2CH2NH),,H

Полученное соединение обычно подвергают моди­ фикации, превращая часть аминных групп в амидные реакцией с непредельной жирной кислотой. Фенольные группы этерифицируют борной кислотой.

Товарная форма присадок — концентрат активного компонента в очищенном минеральном масле. Харак­ теристика беззольных диспергирующих присадок при­ ведена втабл. 12.139.

С-5А — 40-50%-й концентрат алкенилсукцинимида в масле и непрореагировавшем полибутене. Присадка обладает высокими диспергирующими свойствами и

загущающим действием. Применяют в моторных мас­ лах различных эксплуатационных групп. Вырабатыва­ ют но ТУ 38.101146-77.

С-5АБ — концентрат алкенилсукцинимида, моди­ фицированного бором, в нефтяном масле. Характеризу­ ется повышенной термостабильностью. Вырабатывают по ТУ 38.401.58.130-95.

СД-73 — концентрат смеси моно- и бис(алкенилсукцинимидов) в масле. Присадка обладает высокими дис­ пергирующими свойствами в широком интервале темпе­ ратур. Применяют в смазочных маслах различного наз­ начения. Вырабатывают по ТУ 025715-41480236-001-98.

ЭПОЛ — 40-50%-й концентрат алкенилсукциними­ да в нефтяном масле и непрореагировавшем полибуте­ не. Присадка предназначена для улучшения дисперги­ рующих свойств гидравлических масел и огнестойких эмульсионных гидрожидкостей. Вырабатывают по ТУ 0257-009-00151911-94.

Характеристика отечественных беззольных диспергирующих присадок

Таблица 12.139

 

Показатели

 

Марки присадок

 

С-5А

СД-73

Днепрол

ЭПОЛ

Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с, не более

420

300-450

150-300

150-300

Щелочное число, мгКОН/г, не менее

30

35

17

16-20

Кислотное число, мгКОН/г, не более

4,0

4,0

—

4,0

Массовая доля, %:

 

 

 

 

азота, не менее

1,7

1,7

1,0

U

механических примесей, не более

0,06

0,06

0,06

0,06

воды, не более

0,1

0,1

0,1

0,1

активного вещества, не менее

50

45

40

40

свободных полиаминов, не более

0,6

—

—

Отсутствие

Моющие свойства по ПЗВ базового масла с 1,5 % (масс, доля)

1,0

1,0

—

—

присадки и 1,2 % (масс, доля) присадки ДФ-11, баллы, не более

 

 

 

 

Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже

180

180

182

160

962

Новый справочник химика и технолога

Днепрол — высокомолекулярное основание Маниха, модифицированное борной и олеиновой кислотами.

По сравнению с присадкой С-5А Днепрол более тер­ мостабилен, в связи с чем рекомендуется к применению в маслах, работающих при более жестких режимах. Од­ нако по диспергирующим свойствам он уступает при­ садке С-5А. Вырабатывают по ТУ УССР 38.201348-84.

12.8.2.5. Присадки, улучшающие смазочные свойствамасел

Смазочные свойства — это способность масел сни­ жать силу трения и износ и предотвращать задир. При­ садки, улучшающие смазочные свойства масел, повы­ шают срок службы машин и механизмов и снижают потребление топлива. По характеру действия присадки делятся на три группы:

-присадки, уменьшающие силу трения (антифрик­ ционные);

-присадки, снижающие износ (противоизносные);

-присадки, предотвращающие задир (противоза­ дирные).

Принцип действия. Присадки смазочного типа обра­ зуют на поверхности трущихся деталей прочные плен­ ки, способные снижать силу трения, уменьшать износ и предотвращать задир. Механизм взаимодействия при­ садок с фрикционными поверхностями зависит в общем случае от режима трения и химической природы приса­ док. При гидродинамическом (жидкостном) режиме трения присадка удерживается на поверхности металла хемосорбционными силами. В более жестком смешан­ ном или граничном режиме трения вследствие повы­ шения температуры равновесие адсорбционного про­ цесса смещается в сторону десорбции. Вместе с тем в этих условиях получают развитие трибохимические реакции, в результате которых становится возможным окислительно-восстановительное взаимодействие ме­ талла присадки с поверхностью трения и выделение на поверхности свободного металла присадки. Одновре­ менно органическая часть молекулы присадки в зоне контакта микронеровностей подвергается термической, термоокислительной и механо-химической деструкции, вследствие чего возникают нестабильные молекулы и активные частицы (радикалы, ионы, ион-радикалы). Взаимодействие активных частиц с окружающими мо­ лекулами и металлическими поверхностями приводит к формированию на поверхности трения тончайших ме­ таллорганических полимерных пленок, химически свя­ занных с поверхностью.

Таким образом, в результате трибохимических про­ цессов на поверхности трения появляется двухслойное покрытие:

-верхний слой — полярная полимерная металосодержащая органическая пленка,

-нижний слой — низкоплавкий металл, выделив­ шийся из состава присадки, или эвтектическая смесь металлов присадки и поверхности трения.

При умеренных нагрузках смазочное действие обес­ печивает полимерная органическая пленка, прочно удерживающаяся на поверхности. В жестких режимах

граничного трения (при высоких нагрузках), когда ор­ ганическая пленка разрушается или снимается, нижний слой металла или эвтектики плавится и работает как жидкая металлическая смазка.

В процессе трения образовавшиеся структуры по­ стоянно разрушаются и снова восстанавливаются до тех пор, пока в масле присутствует присадка. Химическое модифицирование поверхности уменьшает силу трения и износ трущихся деталей. Присадки, образующие на поверхности трения металлорганические пленки, назы­ вают химическими модификаторами поверхности.

При очень высоких нагрузках, при вспышках темпе­ ратур в точках контакта микронеровностей происходит полное разрушение молекул присадки вплоть до эле­ ментов. Гетероатомы присадки при этом реагируют с металлом и формируют на нем неорганические слои, предотвращающие заедание и задир сопряженных по­ верхностей.

Присадки, действующие по механизму хемосорб­ ции, относят к поверхностно-активным. Присадки, свя­ зывающиеся с поверхностью трения химическими си­ лами, называют химически активными. Четкой границы между поверхностно-активными и химически актив­ ными присадками нет: при высокой температуре в зоне трения некоторые поверхностно-активные присадки вступают в реакцию с металлом. В то же время химиче­ ски активные присадки, как правило, всегда обладают поверхностной активностью.

Антифрикционные и противоизносные присадки действуют по хемосорбционному механизму или (в более жестких условиях трения) по пути химического модифицирования поверхности полимерной металоорганической пленкой или двухслойным покрытием. Противозадирные присадки в условиях применения подвергаются глубоким трибохимическим превращени­ ям и образуют на поверхности трения пленки неорга­ нической природы.

Характеристика некоторых присадок, улучшающих смазывающие свойства масел, приведена в табл. 12.140.

Антифрикционные и противоизносные присадки.

Антифрикционные присадки подразделяют на группы:

-низкотемпературные антифрикционные присадки;

-маслорастворимые высокотемпературные анти­ фрикционные присадки;

-твердые модификаторы трения.

Низкотемпературные антифрикционные присад­

ки представляют собой поверхностно-активные веще­ ства с очень высокими адсорбционными свойствами. Присадка образует на поверхности металла полимолекулярные пленки, обладающие низким сопротивлением сдвигу и высоким сопротивлением сжатию. Прочность образующейся пленки (ее несущая способность) зави­ сит от химической природы и полярности функцио­ нальной группы, а антифрикционные свойства — от длины цепи и прямолинейности органического радика­ ла (обычно С12-С 22). Эффективность поверхностно-ак­ тивных присадок ограничена температурой разрушения адсорбционного слоя (как правило, не выше 100 °С).

Нефть и нефтепродукты

 

 

 

963

 

 

 

 

 

Таблица 12.140

Характеристика некоторых присадок, улучшающих смазывающие свойства масел

 

Показатели

 

 

Марки присадок

 

 

А Д Т Ф

БМА-5

в и т о е

ИХП-14М

т о с

Э Ф О

 

Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с

—

1-3

< 8

2,8-3,4

>4,5

<50

Массовая доля, %:

3,3

7,5

-

 

 

 

фосфора, не менее

—

—

1,4

серы, не менее

—

—

40

27,31

21

—

азота, не менее

2,0

—

—

6,6-6,9

—

—

механических примесей, не более

0,08

0,05

0,05

0,05

0,04

0,15

Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже

100

140

> 100

125

> ПО

180

Смазывающие свойства на ЧШМ базового масла с

 

 

 

 

 

 

присадкой:

 

 

 

 

 

 

массовая доля присадки, %

0,25

1,1

4.5

5,5

5,0

5,0

критическая нагрузка, Н, не менее

—

—

—

100

89

—

нагрузка сваривания, Н, не менее

—

—

422

400

400

—

индекс задира, не менее

—

—

57

55

52

—

показатель износа (196 Н), мм, не более

0,6

0,6

—

—

—

0,4

В качестве низкотемпературных антифрикционных присадок используют:

-высокомолекулярные карбоновые кислоты (олеи­ новую, стеариновую, пальмитиновую, смесь кислот, выделенную из растительных масел);

-соли карбоновых кислот с длинной алифатической линейной цепью;

-сложные эфиры, амины, имины, амиды с длинной алифатической цепью;

-осерненные карбоновые кислоты и растительные масла.

Маслорастворимые высокотемпературные ан­ тифрикционные присадки (МВАП) применяют для снижения силы трения и износа в высокотемператур­ ных условиях граничного и смешанного режимов тре­ ния. МВАП уменьшают потери мощности на трение, что улучшает экономичность двигателя. Экономия топ­ лива при их использовании достигает 3-5 % (масс, до­ ля). Масла, содержащие такие присадки, называют энергосберегающими. Наибольшее распространение в качестве МВАП получили соединения молибдена (алкилфеноляты, дитиофосфаты, соли алкенилянтарной кислоты), амиды и соли аминов дитиофосфорной ки­ слоты, производные бора (борированные амины, ами­ ды, имиды с длинной углеводородной цепью).

АДТФ — 50%-й раствор смеси аминной соли и ами­ да диалкилдитиофосфорной кислоты в масле. Улучшает антифрикционные и противоизносные свойства транс­ миссионных и индустриальных масел. Вырабатывают по ТУ 38.101105-84.

Экомин-С — маслорастворимое молибденсодержа­ щее производное диалкилдитиофосфорной кислоты. Улучшает антифрикционные и противоизносные свой­ ства моторных и трансмиссионных масел. Вырабаты­ вают по ТУ 38.401912-92.

ПАФ-4 — 94%-й раствор смеси молибденовой соли алкенилянтарной кислоты и диалкилдитиофосфата мо­ либдена в масле И-12А. Улучшает антифрикционные, противоизносные и противопиттинговые свойства сма­ зочных масел для карбюраторных двигателей. Выраба­ тывают по ТУ 6.15-1567-87.

Фриктол — 70%-й раствор смеси алкилфенолята и диалкилдитиофосфата молибдена в масле И-12А. Улучшает антифрикционные, противоизносные и антиокислительные свойства смазочных масел. Применяют в композициях моторных масел высоких эксплуатаци­ онных групп. Вырабатывают по ТУ 38.501901200-90.

Фоспол — беззольная присадка. Продукт конденса­ ции диалкилдитиофосфорной кислоты и малеинового ангидрида. Улучшает антифрикционные и противоиз­ носные свойства смазочных масел. Применяют в энер­ госберегающих моторных маслах высоких эксплуата­ ционных групп.

Твердые высокотемпературные модификаторы трения, не растворимые в масле, обеспечивают сма­ зочное действие (антифрикционное, противоизносное, противозадирное) в жестких режимах трения, когда жидкие масла не способны предотвращать металличе­ ский контакт. К таким материалам относят дисульфид молибдена, графит, слюду, нитрид бора, политетра­ фторэтилен.

Смазочные свойства графита, дисульфида молибде­ на и других кристаллических материалов основаны на их слоистой структуре. Внутри слоя молекулы связаны прочной химической связью. Между слоями связь осу­ ществляется значительно более слабыми межмолеку­ лярными силами. Слабая связь между слоями позволяет пластинам свободно перемещаться друг относительно друга с небольшими затратами энергии и низким коэф­ фициентом трения. Под влиянием высокого давления в

9 6 4

Новый справочник химика и технолога

зоне контакта присадка выделяется из масла и отлага­ ется в виде тончайшей пленки на поверхности трения. Это приводит к «выглаживанию» микрошероховато­ стей и образованию разделительного «буферного» слоя между трущимися поверхностями, обладающего сма­ зочным действием. Твердые антифрикционные присад­ ки применяют в виде стабилизированных суспензий в трансмиссионных маслах для червячных и зубчатых передач, а также в антифрикционных пластичных смаз­ ках и смазочно-охлаждающих технологических средах (СОТС).

ДМ-1 — дисульфид молибдена. Содержание M0S2— 99,5 % (масс. доля). Содержание частиц размером свы­ ше 7 мкм — не более 3 % (масс. доля). Применяют для улучшения смазочных свойств в составе суспензион­ ных трансмиссионных масел, пластичных смазок и СОТС. Вырабатывают по ТУ 39.19133-80.

Политетрафторэтилен не обладает слоистой струк­ турой. В зоне трения под действием высокой нагрузки происходит выделение из масляной суспензии и рас­ плющивание частиц полимера. На поверхности металла создается тонкая мягкая инертная пленка (типа тефло­ нового покрытия) толщиной 1-2 мкм. Пленка обладает чрезвычайно низкими адгезионными свойствами, что способствует уменьшению коэффициента трения и из­ носа сопряженных поверхностей. Применение подоб­ ных присадок рассматривают как один из методов безразборного восстановления двигателя. На базе перфторполиуглеродов разработано несколько импортных и отечественных присадок, таких как Слик-50, Слайдэ2000, Слайдэ-2000 ПТФЭ тритмент ТИМ (США) и Ас­ пект-модификатор (Россия).

Противоизносные присадки по механизму дейст­ вия относят к химическим модификаторам поверхно­ сти. В отличие от МВАП органическая часть типичных противоизносных присадок не содержит длинных ал­ кильных заместителей линейной структуры. Вместо них часто присутствуют алкилароматические группы и гетероатомы (S, Р, О, N). Зольные противоизносные присадки содержат в своем составе переходный (медь, олово, молибден) или амфотерный (цинк) металл и полярный поверхностно-активный радикал. Беззоль­ ные противоизносные присадки представляют собой амиды или тиоэфиры ди(алкиларил)дитиофосфорной кислоты.

В отечественной практике в моторных маслах в ка­ честве противоизносных присадок применяют зольные присадки: ДФ-11, Фосан, ДФБ, А-22, ВНИИНП-354 (см. «Антиокислительные присадки») и беззольные: АДТФ (см. выше) и БМА-5.

БМА-5 — беззольная противоизносная присадка, представляющая собой тиоэфир диалкилдитиофосфорной кислоты. Вырабатывают по ТУ 38.101150-88.

ЭФО — цинкобариевая соль изобутилового эфира арилтиофосфорной кислоты. Применяют для трактор­ ных трансмиссионных масел в качестве противоизносной присадки в концентрации 5-6 % (масс. доля). При­

садка обладает также ангиокислительным действием. Вырабатывают по ТУ 38.1011210-89.

МКФ-18 — раствор смеси олеата одновалентной меди и олеиновой кислоты в нефтяном масле. Приме­ няют для уменьшения потерь на трение и снижения износа в технологическом оборудовании предприятий бытового обслуживания и бытовых машин (табл. 12.141). Вырабатывают по ТУ 38.1011127-87.

МКФ-18Х — концентрат медьсодержащего продук­ та в нефтяном масле. Присадка предназначена для при­ работки и снижения износа узлов трения компрессоров бытовых холодильных машин, работающих на фреонах (табл. 12.141). Вырабатывают по ТУ 38.1011239-89.

ЛКФ-85 — концентрат высокомолекулярного поли­ изобутена (ПИБ марки П-85) в нефтяном масле. При­ меняют для улучшения смазочных свойств индустри­ альных масел для направляющих скольжения, редукто­ ров и перфораторов, а также противотуманных свойств масел и смазочно-охлаждающих технологических средств. Вырабатывают по ТУ 38.401-58-103-92.

Характеристика присадки ЛКФ-85

Кинематическая вязкость при 100 °С,

130-140

мм2/с

 

Молекулярная масса полиизобутена

(77-99) • 103

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,15

Температура, °С:

 

вспышки в открытом тигле, не ниже

180

застывания, не выше

-13

Массовая доля, %:

 

полиизобутена

2,8-3,2

механических примесей, не более

0,06

воды

Отсутствие

Цвет, ед. ЦНТ*, не более

4,5

Плотность при 20 °С, кг/м3, не более

890

* ЦНТ— колориметр для определения цветности масел.

Таблица 12.141

Характеристика присадок МКФ-18 и МКФ-18Х

Показатели

МКФ-18

МКФ-18Х

 

Массовая доля, %:

 

 

механических примесей,

 

 

не более

0,1

0,1

меди

3,6-3,4

3,6-4,4

Кислотное число, мгКОН/г

45-55

45-60

Температура, °С

 

 

вспышки в открытом

190

174

тигле, не ниже

застывания, не выше

-9

-9

Водорастворимые кислоты и

Марки присадок

 

щелочи

Отсутствие

 

 

Нефть и нефтепродукты

965

Противозадирные присадки.

Противозадирные

чрезмерно прочные — снижают противозадирную эф­

присадки предназначены для снижения износа и пре­

фективность.

 

дотвращения задира и заедания в жестких режимах

Свойства противозадирных присадок представлены

граничного трения. В качестве противозадирных при­

в табл. 12.142.

 

садок применяют разнообразные

гетероорганические

Четкой границы между антифрикционными, проти-

соединения, содержащие серу, азот, кислород, фос­

воизносными и противозадирными присадками нет.

фор. Обязательным требованием к присадкам этого

Большинство присадок, улучшающих смазочные свой­

типа является оптимальная прочность связи гетероа­

ства масел, одновременно выполняют несколько функ­

тома с другими элементами молекулы: слишком сла­

ций: антифрикционные и противоизносные или ироти-

бые связи создают условия для химической коррозии,

воизносные и противозадирные (табл. 12.143).

 

Таблица 12.142

Характеристика противозадирных присадок

Присадка

ОТП (осерненные тетра­ меры про­ пилена) ТОС

ВИГОС

КИНХ-2 (полисульфидированный изо­ бутен)

АБЭС [бис- (алкилбензилтио)этан]

ИХП-14А (аллиловый эфир диэтилдитиокарбаминовой ки­ слоты)

ИХП-14М (произ­ водное диалкилдитиокарбамата)

 

Формула

Способ

Характеристика

Нормативный

 

получения

документ

RSXR',

 

Взаимодействие

Содержание серы

ТУ

ЯД'-алкил или

тетрамеров про­

в присадке —

38.1011287

алкенил Сю-Ciв

пилена с эле­

свыше 20 % (масс,

-90

 

 

ментной серой

доля)

 

Близкий аналог присадки ОТП по составу, способу получения и

ТУ

областям применения

 

 

38.401860-

RSXR'

 

Содержание серы

91

Взаимодействие

ТУ

 

 

изобутена с эле­

— свыше 40 %

38.4011058-

 

 

ментной серой и

(масс, доля)

97

 

 

сероводородом

 

 

 

 

при высоком

 

 

 

 

давлении

Кинематическая

ТУ

—CHj— С(СН3)2

Взаимодействие

 

s

полиизобутена с

вязкость при 100 °С

38.101980-

 

элементной се­

— 8-16 мм2/с;

84

 

i

 

рой

Гвсп в открытом

 

(СНз)2<!:—CH2— s—

 

тигле > 120 °С;

 

 

п

 

массовая доля серы

 

 

 

 

> 42 %

 

R C H

2 S X C 2 H 4 S X C H 2 R

Реакция алкил-

Содержание серы

ТУ

*= 1-2

бензилхлорида с

— свыше 19 %

38.101327-

 

 

полисульфидом

(масс, доля)

91

 

 

натрия и дихлор­

 

 

 

 

этаном

 

 

^ 5

/

Реакция диэтил-

Присадка содер­

ТУ 38.

амина с сероугле­

жит, % (масс, до­

40138-88

N—С

родом в щелочной

ля):

 

/ 2Н5

\ - С Н 2СН=СН2

 

среде с последу­

S — 32-34; N —

 

 

 

ющим взаимо­

7-7,7; С1< 0,2;

 

 

 

действием обра­

^кип — 122 °С при

 

 

 

зовавшегося ксан-

0,33-10“3МПа

 

 

 

тогената калия с

 

 

 

 

аллилхлоридом

Присадка содержит,

ТУ

 

 

Модификация

 

 

присадки

% (масс, доля):

38.4015859-

 

 

ИХП-14А

S — 27-31; N —

93

 

 

 

6,6- 6,9; 7;сп в от­

 

 

 

 

крытом тигле не

 

 

 

 

ниже 125 °С

 

Применение

Применяют для повышения проти­ возадирных свойств трансмис­ сионных и инду­ стриальных масел

Рекомендуют для применения в трансмиссионных и индустриальных маслах различного назначения Применяют как противозадирную присадку в пла­ стичных смазках и смазочно-охлаж­ дающих техноло­ гических средствах Применяют в ка­ честве противоза­ дирной присадки в трансмиссионных и индустриальных маслах Улучшает проти­ возадирные свой­ ства транс­

миссионных масел и пластичных сма­ зок

Улучшает проти­ возадирные свой­ ства транс­ миссионных масел

9 6 6

Новый справочник химика и технолога

Присадка

Л3-23к (этиленбис(изопропилксантогенат))

ТБФ (трибутилфосфат)

ВИР-1

 

 

 

 

Продолжение таблицы 12.142

Формула

 

Способ

Характеристика

Нормативный

Применение

 

получения

документ

C(S)SCH2CH2S(S)C

 

 

Реакция изопро­

Содержание серы в

ГОСТ

Применяют для

О

о

панола с сероуг­

присадке —35-

11833-77

улучшения проти­

с3н7

с3н7

леродом и едким

40 % (масс, доля);

 

возадирных

кали с последую­

Гвсп — свыше

 

свойств смазочных

изо

изо

щим взаимодей­

60 °С, ТзасТ— ниже

 

материалов

 

 

ствием образо­

-40 °С

 

 

 

 

вавшегося ксан-

 

 

 

 

 

тогената калия с

 

 

 

 

 

дихлорэтаном

 

 

 

(С4Н90)3Р=0

 

Взаимодействие

Жидкость с Т3аст

ТУ 6. 02-

Применяют для

 

 

хлороксида фос­

-54 °С и кинемати­

733-73

улучшения проти­

 

 

фора с бутано­

ческой вязкостью

 

возадирных

 

 

лом

при 100°С

 

свойств смазочных

 

 

 

1,09 мм2/с

 

материалов

Комплексная противозадирная присадка

Присадка содержит,

ТУ

Применяют для

 

 

 

% (масс, доля):

38.101799-

улучшения проти­

 

 

 

S — 35; А — 0,92;

83

возадирных

 

 

 

Р — 2,8. Кинема­

 

свойств трансмис­

 

 

 

тическая вязкость

 

сионных масел

 

 

 

при 100 °С — 25,5

 

 

 

 

 

мм2/с. Гвсп в откры­

 

 

 

 

 

том тигле — 136 °С

 

 

Таблица 12.143

Влияние различных присадок на коэффициент трения и износ*

Присадка (масс, доля, %)

Назначение присадки

Коэффициент трения

Диаметр пятна

 

при скорости

при страгивании

износа, мм

 

 

скольжения 2,5 м/с

 

 

 

 

Базовое масло

—

0,074

0,049

0,63

Олеиновая кислота (1,0)

Антифрикционная

0,035

0,042

0,44

Дидодецилфосфиг (1,0)

Антифрикционная +

0,033

0,040

0,29

 

+ противоизносная

 

 

 

 

ДФ-11 (2,0)

Противоизносная

0,069

0,055

0,24

Дибензилдисульфид (2,0)

Противозадирная

0,081

0,047

0,42

*Испытания проводились на ЧШМ по ГОСТ 9490-75 в следующих условиях: п = 1500 об/мин, нагрузка = 150 Н, Т= 90 °С, т = 30 мин.

12.8.2.6. Вязкостные присадки

Вязкостные присадки предназначены для повыше­ ния вязкости и улучшения вязкостно-температурных характеристик масел. Масла, содержащие эти присадки, сочетают в себе хорошие пусковые и антифрикционные свойства, характерные для маловязких масел при низ­ ких температурах, и хорошие смазывающие свойства высоковязких масел при высоких температурах.

Применение вязкостных присадок расширяет тем­ пературные пределы работы масла, поэтому с их помо­ щью получают основную массу всесезонных, зимних и северных моторных масел.

Принцип действия. Вязкостные присадки — это по­ лимеры линейного строения с молекулярной массой от 5000 до 80 000, растворимые в масле. Механизм дейст­ вия вязкостных присадок основан на межмолекулярном взаимодействии полимеров с минеральным маслом. Загущающее действие присадок определяется их моле­ кулярной массой, концентрацией в масле и химической природой. В зависимости от этих факторов макромоле­ кулы полимеров способны в большей или меньшей сте­ пени сворачиваться в клубки или вытягиваться в длин­ ные линейные образования. В вытянутом состоянии они оказывают большее загущающее действие, чем в

Нефть и нефтепродукты

9 6 7

свернутом состоянии, поэтому углеводородные поли­ меры, хорошо растворимые в минеральном масле, силь­ нее повышают вязкость, чем кислородсодержащие, об­ ладающие более низкой растворимостью.

Повышение индекса вязкости объясняют изменени­ ем растворимости присадки в масле с повышением температуры. Идеальная присадка при самой низкой избранной температуре близка к выпадению в осадок (крупные клубки, плохая сольватация и, следовательно, низкая загущающая способность). При высокой темпе­ ратуре молекула присадки находится в масле в вытяну­ том состоянии вследствие лучшей растворимости и сольватации и, следовательно, присадка обладает высо­ кой загущающей способностью.

Существующая концепция не может объяснить все эффекты действия вязкостных присадок из-за сложно­ сти состава минеральных масел, поэтому прогноз рас­ творимости и загущающего действия присадок практи­ чески невозможен.

В условиях эксплуатации в составе моторных масел вязкостные присадки подвергаются термической, тер­ моокислительной и механо-химической деструкции, что обычно сопровождается снижением вязкости и эф­ фективности, вследствие уменьшения среднего размера молекул.

Характеристика отечественных вязкостных приса­ док представлена в табл. 12.144.

Таблица 12.144

 

Характеристика вязкостных присадок

 

 

Показатели

КП-5

КП-10

КП-20

ПМА «В-1»

ПМА «В-2»

Дизакрил

Внешний вид

Вязкая маслянистая

Прозрачная вязкая

Прозрачный вязкий

 

липкая жидкость свет­

жидкость

 

продукт

 

 

ло-коричневого цвета

 

 

 

 

Массовая доля, %:

 

 

активного вещества

>65

>30

нерастворимых в толуо­

 

 

ле примесей, не более

 

 

Молекулярная масса актив­

4000-6000

9000-

ного вещества

15 000

 

Кинематическая вязкость,

 

 

мм2/с, при температуре, °С:

 

450-1000

100

250-1000

50

 

 

Гвсп, °С, не ниже

150

165

Присадки на основе полиизобутенов

[-СН2-С(СН3)2-]„

КП-5 — раствор полиизобутена средней молекуляр­ ной массы 4000-6000 в трансформаторном масле.

КП-10 — раствор полиизобутена средней молеку­ лярной массы 9000-15 000 в масле И-12А.

КП-20 — раствор полиизобутена средней молеку­ лярной массы 15 000-25 000 в масле И-12А.

Присадки серии КП получают полимеризацией изо­ бутена. Применяют для производства загущенных мо­ торных, индустриальных, редукторных масел и гидравли­ ческих жидкостей. Вырабатывают по ТУ 38.101209-90.

ВИНИПОЛ — поливинилбутиловый эфир. Выпус­ кают две марки — ВБ-2 и ВБ-3, отличающиеся по со­ держанию эфирных групп (—ОС4Н9). Молекулярная масса присадки ВБ-2 составляет 6000-12000.

---- СН2— СН-----

ОС4Н9

и

>25

58-65

 

30-36

 

0,08

0,07

0,01

15 000-

3000-4300

12 GOO-

—

25 000

17 000

 

 

—200-320

 

1100-1700

1100-1700

1100-1700

165

155

160

160

Применяют в гидротормозных и гидравлических жидкостях, а также в компрессорных, авиационных и других маслах. Вырабатывают по ТУ 6.01.1321-90.

Присадки на основе полиалкилметакрилатов

 

СН3 “

-----СН2—

С-----

I—

COOR

—1 п

ПМА-«В-1» — раствор полиакилметакрилата в мас­ ле М-6. Активный компонент получают полимеризаци­ ей продукта этерификации метакриловой кислоты сме­ сью синтетических первичных жирных спиртов фракции Ст-С12. Молекулярная масса полиэфира 30004300. Концентрация полиэфира в масле 58-65 % (масс, доля). Вырабатывают по ТУ 6.01.979-95.

ПМА-«В-2» — раствор полиалкилметакрилата в масле И-12А. Активный компонент получают полиме­ ризацией продукта этерификации метакриловой кисло-

9 6 8

Новый справочник химика и технолога

ты спиртами оксосинтеза Cs-Сю. Молекулярная масса полиэфира 12 000-17 000. Концентрация полиэфира в масле 30-35 % (масс. доля). По сравнению с ПМА-«В-1» обладает лучшей загущающей способностью, но усту­ пает по стабильности к механической деструкции. Вы­ рабатывают по ТУ 6.01.692-97.

Дизакрил — масляный раствор полиалкилметакрилата. Вырабатывают по ТУ 38.401.5827-91.

ПМА-«Д» — раствор полиалкилметакрилата в масле И-20А. Активный компонент получают полимеризаци­ ей продуктов этерификации метакриловой кислоты син­ тетическими жирными первичными спиртами Ci2-C 18 процесса Альфол. Массовая доля активного вещества в масле 30-40 %. Присадка обладает также депрессорными свойствами. Вырабатывают по ТУ 6.01.270-84.

Присадки Дизакрил и серии ПМА применяют в ши­ роком ассортименте масел для повышения вязкости и индекса вязкости.

Существенным загущающим действием характери­ зуется диспергирующая присадка С-5А (см. «Моющедиспергирующие присадки»).

12.8.2.7. Депрессорные присадки

Депрессорные присадки предназначены для сниже­ ния температуры застывания и улучшения текучести нефтепродуктов при низкой температуре.

Принцип действия. В настоящее время наиболее признанным механизмом потери подвижности нефте­ продуктов при низкой температуре является кристалли­ зация растворенных в них парафинов. Кристаллы пара­ финов имеют форму лент или волокон. При достиже­ нии определенных размеров они начинают сращиваться друг с другом. Это приводит к формированию в раство­ ре пространственной сетки (каркаса). Углеводороды других классов, присутствующие в нефтепродукте, ос­ таются при этом в жидкой фазе, однако они теряют подвижность, гак как оказываются запертыми внутри каркаса и могут перемещаться только внутри собствен­ ной ячейки.

Понизить температуру застывания масел можно пу­ тем удаления высокоплавких углеводородов или введе­ нием в них депрессорных присадок. В вязких нефте­ продуктах (смазочных маслах, мазутах) депрессорная присадка либо адсорбируется на поверхности растуще­ го кристалла парафина, либо частично сокристаллизуется с ним, создавая пространственные трудности для дальнейшего роста кристалла и препятствуя формиро­ ванию пространственного каркаса. Депрессорный эф­ фект, оцениваемый по разности температур застывания масла без присадки и с присадкой, зависит как от хими­ ческого состава масла, так и от характера депрессора.

В качестве депрессорных присадок применяют сложные эфиры, производные ароматических углеводо­ родов и фенолов, имеющие длинные алкильные цепи ли­ нейного строения с числом углеродных атомов более 20.

Депрессатор АзНИИ — далкилнафталин. Получают алкилированием нафталина хлорированным парафином

(хлориарафин, в свою очередь, получают взаимодейст­ вием парафина, имеющего температуру плавления 5255 °С, с хлором до содержания хлора 12 %), Применяют в моторных, трансмиссионных и гидравлических мас­ лах в концентрации до 0,5 % (масс. доля). Вырабаты­ вают по ТУ 38.1021192-88.

АзНИИ-ЦИАТИМ-1 — бариевая соль бис-(алкил- фенол)дисульфида. Получают алкилированием фенола хлорированным парафином (аналогичным хлорпарафину, используемому в синтезе Депрессатора АзНИИ) с последующей обработкой алкилфенола монохлоридом серы и нейтрализацией бис-(алкилфенол)дисульфида гидроксидом бария. Применяют в моторных и транс­ миссионных маслах в концентрации 1 % (масс. доля). Вырабатывают по ГОСТ 7189-74.

где R = Akl Ci6-C24

АФК — триалкилфенолят кальция. Получают взаи­ модействием триалкилфенола с гидроксидом кальция. Применяют в моторных и трансмиссионных маслах в концентрации 0,5-1,0 % (масс. доля). Вырабатывают по ГОСТ 12261-87.

R

Депресал — модифицированный продукт алкилиро­ вания фенола хлорпарафинами. Применяют аналогично присадке АФК.

Температура застывания масла М-11 при добавле­ нии 1 % присадки снижается от минус 15 °С до минус 30 °С. Вырабатывают по ТУ 38.5901172-92, литер А.

ПМА-Д — полиалкилметакрилат. Используют в маслах различного назначения в концентрациях до 1 % (масс. доля). Улучшает также вязкостные свойства ма­ сел (см. «Вязкостные присадки»). Температура засты­ вания масла И-20А (с исходной температурой застыва­ ния не выше минус 15 °С) при добавлении 0,5 % (в пе­ ресчете на 100%-ю) присадки ПМА-Д — до минус 38 °С.

ДАКС-Д — сополимер этилена с а-олефинами со средней молекулярной массой 20 000. Присадка пред-

Нефть и нефтепродукты

9 6 9

ставляет собой 50%-й концентрат активного компонен­ та в масле. Улучшает низкотемпературные и вязкост­ ные свойства масел. Вырабатывают по ТУ 0257-007- 02066612-98.

Характеристика некоторых депрессорных присадок приведена в табл. 12.145.

12.8.2.8. Аптипенные присадки

Современные смазочные масла содержат значитель­ ное количество полярных гетероорганических приса­ док, обладающих поверхностно-активными свойствами и способствующих повышенному пенообразованию в процессе эксплуатации масел. Обильное вспенивание нарушает нормальный режим смазки, ускоряет окисле­ ние масла и создает опасность выброса масла. Для пре­ дотвращения образования пены или ускорения ее раз­ рушения в масла вводят антипенные присадки.

Принцип действия. Антипенные присадки абсорби­ руются на поверхности раздела «воздух—масло», сни­ жая прочность поверхностных масляных пленок и об­ легчая выделение пузырьков воздуха. В качестве антипенных присадок используют гюлиэтиленгликолевые эфиры, сульфиды, фосфаты, тиофосфаты, соедине­ ния фтора, нитро- и аминоспирты и др. вещества. Наи­ более эффективными антипенными присадками явля­ ются жидкие силоксаны, имеющие более низкое по­ верхностное натяжение, чем углеводородное масло. Максимальное антипенное действие достигается, если силоксаны нерастворимы в масле. Для получения ста­ бильных дисперсий силоксанов в неводных средах раз­ мер капелек не должен превышать 10 мкм. Это дости­ гается интенсивным перемешиванием и нагревом смеси. Силоксан можно ввести в масло также предва­ рительно растворив его в ароматическом растворителе.

ПМС-200А — полидиметилсилоксан. Получают гидролизом органохлорсиланов (R3SiCl и R^SiCb) с по­ следующей конденсацией получаемых нестойких гид­ роксильных производных. Применяют как антипенную

присадку в маслах различного назначения в концентра­ ции 0,001-0,005 % (масс. доля).

СН3

г СН3

-|

СН3

СН3—Si

Si— О

-Si— СН3

СН3

L CH3

_|лсн3

Характеристика присадки ПМС-200А

Внешний вид

 

 

Бесцветная мас­

 

 

 

лянистая жид­

 

 

 

кость

Кинематическая вязкость при

 

40-350

100 °С, мм2/с

 

 

 

Массовая доля, %:

 

 

 

кремния

 

 

36-39

механических примесей

 

Отсутствие

Гвсп в открытом тигле, °С

 

290

Вырабатывают по ОСТ 6.02-20-79.

12.8.2.9. Пакеты присадок

Пакет присадок для моторных смазочных масел представляет собой сбалансированную композицию присадок различного функционального назначения, добавление которой в базовое масло с заданными свой­ ствами обеспечивает получение товарного масла тре­ буемого качества. Применение пакетов присадок по­ зволяет упростить и унифицировать перечень рецептур моторных масел и снизить расход присадок за счет оп­ тимизации их состава.

Современные пакеты присадок содержат до 15 ком­ понентов и вводятся в масла в количестве до 12 % (масс. доля). Вязкостные присадки вводятся дополни­ тельно.

Характеристика некоторых типов пакетов присадок, промышленное производство которых в России начато в 1997-1998 гг., приведена в табл. 12.146

Таблица 12.145

Характеристика некоторых депрессорных присадок

 

 

Показатели

 

Марки присадок

 

 

Депрессатор АзНИИ

АзНИИ-ЦИАТИМ-1

АФК

Депресал

 

Внешний вид

Жидкость темно-коричневого цвета

 

Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с

—

32-60

> 8

10-40

Массовая доля, %:

_

 

_

_

бария

> 2,0

серы

—

3,0-4,5

—

—

хлора

 

< 2,0

< 1,6

—

золы

<0,09

4,0-5,5

0,6- 1,0

—

механических примесей

<0,08

<0,15

<0,15

<0,08

воды

Отсутствие

< 0,2

<0,15

—

Гвсп в открытом тигле, °С, не ниже

220

160

—

190

Кислотное число, мгКОН/г, не более

—

0,5

0,3

—

9 7 0

Новый справочник химика и технолога

Таблица 12.146

Характеристика пакетов присадок

Марки пакетов присадок

Показатели

СамОйл 7311 марки

СамОйл 7321

ВДС-941Н

К-47

К-48

 

А

В

 

 

 

 

 

Кинематическая вязкость при температуре

80

80

80

30

25

200

100 °С, не более

75

 

 

 

 

108

Общее щелочное число, мгКОН/г, не менее

55

130-170

70

200

Массовая доля активных элементов, %,

 

 

 

 

 

 

не менее:

2,5

 

 

 

 

 

кальция

2,0

4,30

3,1

7,2

3,2

цинка

1,0

1,1

1,05

0,6

2,5

2,6

фосфора

—

—

0,95

0,6

2,2

2,3

бора

—

—

—

—

0,012

0,012

Массовая доля, %, не более:

0,08

 

 

 

 

 

механических примесей

0,08

0,1

0,1

0,1

0,1

воды

0,15

0,15

0,15

0,1

Следы

Следы

сульфатной золы

15

12

20

11-15

35

30

Гвсп в открытом тигле, °С, не ниже

180

180

185

165

170

150

Литература

1. Топлива, смазочные материалы, технические жид­ кости. Ассортимент и применение: Справочник / Под ред. В.М. Школьникова. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Изд. центр «Техинформ», 1999. 596 с.

2.Кламанн Д. Смазки и родственные продукты: Синтез, свойства, применение, международные стандарты. М.: Химия, 1988. 488 с.

3.Кулиев А.М. Химия и технология присадок к мас­ лам и топливам. Л.: Химия, 1985. 312 с.

4.Соболев Б.А. // Мир нефтепродуктов. 2000. № 2. С. 1-2.

5.Журба А.С., Бурлака Г.Г., Бугров В.А. Эффектив­ ность производства присадок к маслам. Киев: На­

ук. думка, 1990. 175 с.

6. Бурлака Г.Г. // Нефтепереработка и нефтехимия (М.). 1998. № 8. С. 8-17.

7.Тертерян Р.А. Депрессорные присадки к нефтям,

топливам и маслам. М.: Химия, 1990. 237 с.

8. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н. Механизм дей­ ствия противоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978. 223 с.

9.Мельников В.Г. // Химия и технол. топлив и масел. 1997. №5. С. 32-37.

10.Каплан С.З., Радзевенчук И.Ф. Вязкостные при­ садки и загущенные масла. Л.: Химия, 1982. 136 с.

11.Виппер А.Б., Виленкин А.В., Гайснер Д.А. Зару­ бежные масла и присадки. М.: Химия, 1981. 192 с.

12.Селезнева И.Е., Левин А.Я., Монин С.В. // Химия и технол. топлив и масел . 1999. № 6. С. 39-43.

13.Главати О.Л. Физико-химия диспергирующих присадок к маслам. Киев: Наук, думка, 1989. 173 с.

14.Курило С.М. Главати О.Л. Цукрук В.В. и др. // Хи­ мия и технол. топлив и масел. 1990. № 6. С. 25-27.

15.Курило С.М., Главати О.Л. // Нефтепереработка и нефтехимия (Киев). 1991. № 40. С. 1-9.

16.Лашхи В.М., Фукс И.Г., Шор Г.И. // Химия и тех­ нол. топлив и масел. 1991. № 6. С. 16-20.

17.Кязим-задэ А.К., Гадиров А.А. // Нефтехимия. 1998. Т. 8. №2. С. 83-89.

18.Шехтер Ю Н., Ребров И.Ю., Кардаш Н.В. // Химия

итехнол. топлив и масел. 1992. № 8. С. 2-8.

19.Резников В.Д. // Химия и технол. топлив и масел. 1998. №5. С. 48-50.

20.Богданов И.Ш., Зубарева М.А., Ерухимович Ж.Ш.

идр. // Химия и технол. топлив и масел. 1991. № 10. С. 36-38.

21.Лашхи В.Л., Виппер А.Б., Блохина И.В. // Химия и технол. топлив и масел. 1983. № 1. С .41-43.

22.Бородин Ю.С., Бычков В.З., Бидыло И.П. и др. // Трение и износ. 1995. Т. 16. № 5. С. 925-930.

23.Гутенев С.Б., Лашхи В.Л. // Нефтепереработка и нефтехимия (М.). 1997. № 10. С. 16-18.

24.Данилов А.М. // Автомобильная промышленность. 1995. № 8. 15-17 с.

25.Балабанов В.И. // Автомобильная пром-сть. 1996.

№8. С. 16-18.

26.Горбунов Г.В. // Техника машиностроения. 1997.

№3. С. 50-55.

27.Грамолин А.В. // Грузовик. 1996. № 3. С. 12-13.

28.Белов П.С., Волошин Н.Л., Парфенова В.А. и др. // Химия и технол. топлив и масел. 1990. № 5. С. 33-34.

29.Исмайлова Н.Д., Ахмедов А.И., Рустамов С.Н. //

Химия и технол. топлив и масел. 1992. № 12. С. 31-33.