masla


1. Классификация нефтяных масел в зависимости от области применения приведена на рис. 1.

На основании данного рисунка можно отметить, что по области применения масла объединяются в следующие группы:
моторные (более 60 %);
индустриальные (около 30 %), которые объединяют в группы (индустриальные масла служат для смазки трущихся машин и механизмы): масла для гидросистем; масла приборные; масла для направляющих скольжения;
трансмиссионные масла - для смазки зубчатых передач на автотранспорте (5 %);
специальные масла (5 %)., как то: турбинные; компрессорные; электроизоляционные; холодильные.
По источнику сырья масла делятся на минеральные и синтетические (диэфирные, фтороуглеродные, силиконовые)
1. Базовые маслаНефтяные базовые масла, являющиеся основами большинства товарных смазочных масел, должны в значительной степени обеспечивать их необходимые эксплуатационные свойства и, следовательно, удовлетворять ряду требований к качеству. Иногда эти требования противоречат друг другу, как, например получение высокого индекса вязкости и низкой температуры застывания масла, что создает проблемы технологического характера при производстве масел. Сложный комплекс требований, предъявляемый к современным смазочным маслам, способствует все более широкому производству товарных масел на синтетической или синтетическо-нефтяной основе, так как синтетические масла имеют ряд преимуществ по сравнению с нефтяными (хотя имеют и ряд недостатков).
Нефтяные базовые масла.
Выбор базового масла-основы при производстве товарного масла определяется как требуемыми функциональными показателями масла, так и экономическими показателями его производства и применения. Нефтяные базовые масла являются основными, наиболее массовыми базовыми маслами.
Необходимое усиление тех или иных эксплуатационных свойств базовых масел обеспечивают вводимые в масла композиции присадок.
Функции масел чрезвычайно разнообразны, они зависят от области применения и иногда смазочная функция не является не только единственной, но даже не основной. Например, трансформаторные и кабельные масла вообще не выполняют смазывающих функций.
Основные функции, выполняемые крупными группами масел:
- обеспечение чистоты и минимального износа узлов смазывания изделия в процессе эксплуатации;
- обеспечение эксплуатации изделия в широком диапазоне температур;
- предотвращение коррозии и загрязнения поверхностей трения деталей в процессе эксплуатации;
- отвод теплоты от узлов трения, удаление из зоны трения продуктов трения и износов.
При этом масла должны быть стабильны в процессе эксплуатации (иметь высокую антиокислительную и, в ряде случаев, механическую стабильность), иметь хорошую совместимость с материалами уплотнения (эластомерами), невысокую склонность к пенообразованию и низкую гигроскопичность.
Отсюда следует, что единых требований к качеству базовых масел, пригодных для производства всего ассортимента масел, сформулировано быть не может.
Базовые масла классифицируют:
- по физико-химическим свойствам (вязкость, иногда температура застывания);
- по сырьевой природе, определяющей их химическую структуру (масла парафинового и нафтенового основания);
- по способу производства - базовые масла делят на дистиллятные (вырабатываемые из вакуумных дистиллятов), остаточные (вырабатываемые из гудрона) и компаундированные (смесь дистиллятных и остаточных). Различают масла очищенные и неочищенные. Масла очищают серной кислотой, адсорбционной, селективной (экстракция растворителем) и гидрокаталитической очисткой. Наиболее распространены масла селективной очистки.
Некоторые зарубежные фирмы (например, British Petroleum) в спецификациях разделяют базовые масла по группам по областям применения: основы моторных, индустриальных, энергетических и других масел.
Однако основой классификации базовых масел в большинстве спецификаций является их вязкость. В маркировке базовых масел кроме уровня вязкости может указываться их сырьевая природа (парафиновые, нафтеновые), способ производства (селективной очистки, гидрированные). Вязкость масел в различных странах определяют различными способами и при различных температурах.
Современные базовые масла должны отличаться хорошим цветом, высокой температурой вспышки, низкой испаряемостью, высоким индексом вязкости, хорошей приемистостью к присадкам, стабильностью при хранении.
2 Основные физико-химические свойства масел
Вязкость. Один из основных показателей качества масел. Он определяет надежность гидродинамического (жидкостного) трения, то есть режима смазки. По уровню вязкости масла можно условно разделить на маловязкие (3-4 мм2/с при 100оС), средневязкие (4-6 мм2/с при 100оС) и вязкие (8-9 мм2/с при 100оС и выше).
Индекс вязкости (ИВ). Чем выше ИВ, тем более пологой является вязкостно-температурная кривая масла в области плюсовых температур. ИВ характеризует качество (глубину) очистки масла - чем выше ИВ, тем лучше очищено масло. Этот показатель не следует абсолютизировать. Его значение зависит от углеводородной природы сырья для производства масел. Из нефтей нафтенового основания производство базовых масел с высокими ИВ весьма затруднительно, что однако не делает эти масла непригодными для выработки товарных масел определенного ассортимента. По ИВ масла можно разделить на низкоиндексные (ИВ не выше 80), среднеиндексные (ИВ равно 80-90) и высокоиндексные (ИВ равно 90-95 и выше). В качестве компонентов базовых масел современного уровня качества используют базовые масла со сверхвысоким ИВ (выше 100), представляющие собой продукты глубокой гидрокаталитической переработки нефтяного сырья. Учитывая важность и высокую информативность и высокую информативность ИВ как показателя, Американский нефтяной институт (API) рекомендует классифицировать базовые масла по трем показателям: индекс вязкости, доля нафтено-парафиновых углеводородов и содержание серы (табл. 1).
Классификация базовых масел по API
Группа Индекс вязкости Массовая доля, %
нафтено-парафинов серы
I 80-120 <90 >0,03
II 80-120 90 0,03
III 120 90 0,03
IV Все полиальфаолефины (ПАОМ)
V Другие базовые масла кроме групп I, II, III и IV
Температура застывания. Показатель, характеризующие низкотемпературные свойства масла, то есть возможность его эксплуатации при отрицательных температурах. Большинство базовых масел имеют температуры застывания от 0оС до -15оС. Однако имеется группа низкозастывающих масел с температурой застывания ниже -30оС. В основном это маловязкие базовые масла, являющиеся основами трансформаторных, авиационных, некоторых гидравлических, а также зимних моторных и трансмиссионных масел.
Температура вспышки масел характеризует наличие в масле легкокипящих фракций и связана с таким важным для производства моторных масел показателем, как испаряемость.
Цвет масел является товарным показателем и как и ИВ характеризует глубину и качество их очистки.
Коксуемость - характеристика остаточных масел (в дистиллятных коксуемость весьма незначительна), достаточно четко характеризующая качество масел с точки зрения нагаро- и лакообразования в процессе эксплуатации товарного (моторного) масла на этой основе. Значение коксуемости зависит от глубины и качества процессов деасфальтизации и селективной очистки при производстве масла.
Физико-химические показатели, характеризуя качество базового масла, в значительной степени являются косвенными. В основном качество базовых масел и, в конечном итоге, эксплуатационные показатели товарных масел зависят от химического и фракционного состава.
Зависимость эксплуатационных свойств товарного масла от состава базового масла. От углеводородного (химического) состава базового масла зависят:
вязкость - определяет толщину смазывающей пленки, то есть надежность смазывания; текучесть и прокачиваемость при низких температурах; сохранения необходимой для надежного смазывания вязкости при высоких температурах; потери энергии; износ;
стабильность к окислению - определяет сохранение первоначальных физико-химических и эксплуатационных свойств масла, включая его минимальную коррозионную активность в процессе эксплуатации;
поверхностная активность - определяет вспениваемость и эмульгируемость масла; в определенной степени влияет на коррозионную активность масла;
растворяющая способность - определяет способность базового масла растворять композицию присадок; в определенной степени влияет на моющие (детергентно-диспергирующие) свойства масла.
От фракционного состава базового масла зависит испаряемость, характеризующая расход масла и степень его загущения в процессе эксплуатации, ведущего к образованию отложений.
3 Хим состав желат и нежел По химическому составу нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов молекулярной массой 300-750, содержащих в составе молекул 20-60 атомов углерода. Базовые масла состоят из групп изопарафиновых, нафтено-парафиновых, нафтено-ароматических и ароматических углеводородов различной степени цикличности, а также гетероорганических соединений, содержащих кислород, серу и азот. Последние (в особенности кислородные соединения) являются основой смол, содержащихся в базовых маслах. Химический состав базовых масел и структура входящих в их состав углеводородов определяются как природой перерабатываемого сырья, так и технологией его переработки.
Условно все входящие в состав масляной фракции группы углеводородов можно разделить на желательные и нежелательные.
Желательными компонентами являются: изопарафины, нафтено-парафиновые, моно- и бициклические ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями. Содержание этих групп углеводородов в масле обеспечивает оптимальное сочетание эксплуатационных свойств и хорошую стабильность в процессе эксплуатации.
Нежелательные компоненты: твердые парафины, полициклические арены, смолистые и асфальто-смолистые соединения.
По фракционному составу масла представляют собой высококипящие продукты, вырабатываемые из нефтяных фракций, выкипающих при температуре выше 300оС.
Основной объем масел вырабатывают с применением экстракционных процессов разделения сырья (дистиллятов и гудрона): селективной очистки растворителем (фенолом, фурфуролом, N-метилпирролидоном), деасфальтизации гудронов пропаном и сольвентной депарафинизации рафинатов селективной очистки в кетонсодержащем растворителе (последний процесс представляет собой одну из разновидностей процесса экстракции - экстрактивную кристаллизацию). Постоянно снижается производство масел с использованием процесса сернокислотной очистки, что обусловлено снижением добычи пригодных для этого процесса нефтей, образованием больших количеств экологически вредных трудно утилизируемых отходов (кислый гудрон) и в большинстве случаев недостаточно высоким для современных требований качеством получаемых масел. В относительно небольших количествах вырабатываются масла с использованием процессов гидрокрекинга и гидрокаталитической депарафинизации, хотя гидрокаталитические процессы весьма перспективны в производстве масел и их ожидает дальнейшее развитие.
7 Синтетические базовые масла.
Полиальфаолефиновые масла (табл. 1). Полиальфаолефиновые масла - синтетические базовые жидкости, получаемые каталитической олигомеризацией высших альфаолефинов, главным образом фракции С10, с последующим гидрированием маслогенных продуктов синтеза. По химическому составу полиальфаолефиновые масла представляют собой преимущественно алифатические углеводороды с длинноцепочечной разветвленностью. Они различаются по молекулярной массе и вязкости. Для них характерна пологая зависимость вязкости от температуры, низкая температура застывания (в таблице не указана), повышенная термостабильность. Они полностью совместимы с нефтяными маслами, имеют хорошую приемистость к большинству присадок, применяемых в нефтяных маслах, гидролитически и химически стабильны, экологически безопасны. Их применяют как основы или базовые компоненты моторных, авиационных, трансмиссионных, холодильных, вакуумных, вакцинных, белых масел, пластичных смазок.
Характеристики полиальфаолефиновых масел.
Показатели М-9С (ПАОМ-9) ПАОМ-20
100, мм2/с 90,5 19-21
ИВ, не менее 110 –
Температура застывания, оС, не выше – –
Температура вспышки в открытом тигле, оС, не ниже 200 270
Сложные эфиры дикарбоновых кислот.
Наиболее известно применение эфиров адипиновой, азелаиновой и себациновой кислот:
НООС–СН2–СН2–СН2–СН2–СООН - адипиновая (гексадионовая) кислота;
НООС–(СН2)7–СООН - азелаиновая (нонандиоловая) кислота;
НООС–(СН2)8–СООН - себациновая (декандиоловая) кислота.
Эфиры этих кислот обладают весьма пологой кривой зависимости вязкости от температуры в интервале температур от -60оС до +100оС, низкой температурой застывания, малой испаряемостью, высокими термической и термоокислительной стабильностями, не вызывает коррозию различных металлов и по этим показателям значительно превосходят минеральные масла. Сложные эфиры нашли широкое применение в качестве основ и компонентов авиационных синтетических масел и гидравлических жидкостей. СЭДК применяют также в качестве гидротормозных жидкостей, белых масел для текстильной промышленности, компонентов для различных ответственных консистентных смазок и приборных масел, работающих в широком диапазоне температур (от –40...-60оС до + 100...200оС). Наиболее характерным представителем этого класса соединений является ди-2-этилгексиловый эфир себациновой кислоты (ДОС). В России выпускают две марки ДОС: ДОС как пластификатор и ДОС термостабильный как основу авиационных масел. Физико-химические свойства сложных эфиров дикарбоновых кислот приведены в таблФизико-химические свойства сложных эфиров дикарбоновых кислот
Показатели ДОС-Т ДОС-пластификатор
Плотность при 20оС, г/см3 914 913
Температура вспышки, оС, не ниже 216 215
100, мм2/с при температуре -54оС, не более 10000 –
100оС, не менее 3,2 –
Диоктилсебацинат термостабильный ДОС-Т - сложный эфир себациновой кислоты и 2-этилгексилового спирта. Эмпирическая формула С26Н50О4, молекулярная масса 426,68. Его получают этерификацией себациновой кислоты 2-этилгексанолом в присутствии катализатора по реакции:
НООС–(СН2)8–СООН + 2 СН3–(СН2)3–СН(С2Н5)–СН2–ОН
Н17С8ООС–(СН2)8–СООС8Н17 + 2Н2О
ДОС-Т используют в качестве основы синтетических авиационных и специальных масел, смазок и гидрожидкостей. Отличается от ДОС-пластификатора высокой термоокислительной стабильностью. Рабочая температура эксплуатации от -60 до +200 (225)оС.
ДОС-Т является неядовитой и невзрывоопасной жидкостью. ПДК его в производственных помещениях составляет 50 мг/м3, что соответствует по ГОСТ 12.1.007-76 четвертому классу опасности. Это горючее вещество. Температура самовоспламенения - 400оС.
Масла ВНИИ НП-50-1-4ф, ВНИИ НП-50-1-4у, ИМП-10, гидравлическая жидкость 7-50С-3 содержат эфиры дикарбоновых кислот.
Эфиры фосфорной кислоты. Это синтетические продукты, полученные этерификацией хлорокиси фосфора алифатическими спиртами или фенолами. Общая формула эфиров фосфорной кислоты О=Р(ОR)3. Среди них наибольшее применение находят трибутилфосфат (ТБФ), трикрезилфосфат (ТКФ), дибутилфенилфосфат (ДБФФ), дифенил-п-третбутилфенилфосфат (ДБИБФФ), триксиленилфосфат (турбинное масло ОМТИ)
Физико-химические свойства некоторых эфиров фосфорной кислоты
Показатели ТБФ ТКФ ДФИБФФ ДБФФ ОМТИ
Плотность при 20оС, г/см3,
не менее 975 1170 1155 1060 1130
Кислотное число, мг КОН/г 0,08 0,17 0,07 0,05 0,04
50, мм2/с 2,2 – 18,0 3,2 23,0
-60, мм2/с 220 – – 2000 –
Температура , оС, застывания, не выше -75 -26 -25 – -17
вспышки в открытом тигле, не ниже 163 228 235 175 240
воспламенения, не ниже 189 249 – 216 295
самовоспламения, не ниже 369 569 – 600 700
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 2 2 – 2 3
Отличительной особенностью фосфатов является их высокая огнестойкость. Температура воспламенения многих фосфатов выше 600оС, они медленно горят в пламени, не поддерживая горение и не распространяя пламя. Фосфаты обладают термической и термоокислительной стабильностью, высокой смазочной способностью, хорошими вязкостно-температурными свойствами.
Фосфаты широко применяются как основы и компоненты огнестойких гидравлических авиационных жидкостей, промышленных масел, турбинных масел, пластификаторов полимеров, а также как противоизносные присадки к минеральным и синтетическим маслам и смазкам. Жидкие фосфаты являются хорошими растворителями для многих неметаллических материалов, поэтому при их использовании необходимы резино-технические изделия, специально рекомендованные для контактирования с фосфатами.
Сложные эфиры неопентиловых спиртов.
Этот класс соединений является весьма перспективным в качестве основ высокотемпературных масел, обладающих высокой термической и термоокислительной стабильностью, хорошими вязкостными свойствами при низких температурах, высоким индексом вязкости, очень низкой летучестью и хорошими смазывающими свойствами. К этому классу соединений относят сложные эфиры одноосновных кислот и неопентиловых полиспиртов: неопентилгликоля, триметилолэтана, триметилолпропана (этриола) и пентаэритрита.
Пояснение: Бутантетраол (НОСН2СН(ОН)СН(ОН)СН2ОН) называется эритритом (имеет три стереоизомера). Эритриты встречаются в природных растительных продуктах. Пентаэритрит (НОСН2–С(СН2ОН)2–СН2ОН) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с т. пл. 263,5оС, растворим в воде. Его также применяют в промышленности для получения полиэфиров и взрывчатых веществ (тетранитрат пентаэритрита).
Вышеописанные эфиры отличает высокая термическая стабильность. Наиболее характерным представителем этого класса соединений является эфир пентаэритрита и смеси одноатомных синтетических жирных кислот С5 - С9 (СЖК С5 - С9). Получается этерификацией пентаэритрита с монокарбоновыми кислотами в присутствии катализатора.Сложный эфир пентаэритрита является основой большого количества авиационных масел как зарубежных, так и отечественных (Б-3В, ЛЗ-240), ПТС-225, 36/I-КУА) и целого ряда консистентных смазок (табл. 4). В зависимости от способа получения эфира пентаэритрита и СЖК С5 - С9 и его термостабильности различают три сорта отечественных эфиров следующих марок: эфир пентаэритрита № 2 (по СТП Уфимского НПЗ), эфир ПЭТ-М (по ТУ для масел) и эфир ПЭТ (по ТУ для смазок). Использование эфира ПЭТ-М как базовой жидкости или компонента в составе смазочных материалов позволяет существенно расширить температурный диапазон применения наиболее ответственных видов техники. Отличная стабильность ПЭТ-М при высокой (выше 200оС) температуре в сочетании с хорошими низкотемпературными свойствами и смазочной способностью делает его универсальной основой смазочных материалов.
Физико-химические свойства эфиров пентаэритрита
Показатели Эфир № 2 ПЭТ-М ПЭТ
Плотность при 20оС, г/см3, 0,990-0,997 0,978-0,990 0,979-0,990
Кислотное число, мг КОН/г, не более 0,5 0,1 0,1
Температура , оС, застывания, не выше -60 -60 -60
вспышки в открытом тигле, не ниже 235 240 234
-40, мм2/с – 7000 7000
100, мм2/с, не менее 3,2 4,4 4,4
Полиорганосилоксаны обладают уникальными физико-химическими свойствами: низкой температурой застывания, пологой вязкостно-температурной кривой, высокой термоокислительной и термической стабильностью, низкой упругостью пара и т.д.
Силоксаны нашли применение в качестве основ и компонентов высокотемпературных авиационных масел и гидрожидкостей, приборных масел, жидкостей для микрокриогенной техники, дисперсионных сред пластичных смазок. Недостатком этих веществ являются недостаточная смазочная способность и высокая стоимость.
Наиболее часто применяются полиметил- и полиэтилсилоксановые жидкости), а также полигалоидсилоксаны, обладающие лучшей Физико-химические свойства галогенсодержащих полиоргансилоксановых жидкостей
Показатели ФСТ-5 ХС-2-1 ХС-2-1-ВВ ФХС-1
Плотность при 20оС, г/см3 1,09-1,11 1,025 – 1,130,01
-60, мм2/с, не более 4500 3000 – 12000
20, мм2/с 38-45 40-47 70-85 55-70
100, мм2/с, не менее 8,0 9,0 – 8,0
Температура , оС,
застывания, не выше -90 – -85 -80
вспышки в открытом тигле, не ниже 250 230 300 250
Кислотное число, мг КОН/г, не более – 0,04 0,05 –
Жидкость ХС-2-1 относится к классу полиметил (дихлорфенил) силоксановых жидкостей. Используют в качестве основы масел и пластичных смазок.
8 Приготовление товарных масел
Товарные масла обычно получают смешением (компаундированием) базовых дистиллятных масел друг с другом или с остаточными компонентами. Высококачественные товарные масла приготовляют с обязательным введением присадок, чаще всего композиций присадок различного действия. Суммарное содержание присадок составляет от 3-8% (обычно) до 15-17%. Смешение - важный процесс заключительной стадии производства товарных масел.В зависимости от условий применяют различные методы смешения: периодическое смешение, частичное смешение в трубопроводах и непрерывное смешение в трубопроводе. Периодическое смешение - старый метод. Базовые масла последовательно закачиваются в резервуар, затем осуществляется циркуляция насосом до получения однородного по составу и свойствам продукта. При достижении необходимой вязкости масла в резервуар закачивают присадки и смесь прокачивают через подогреватель в течение 6-8 часов. Производительность низка, трудоемкость высока. ПС используется на заводах, выпускающих ограниченный ассортимент товарных масел. При частичном смешении в трубопровод одновременно вводят все компоненты товарных масел в необходимых соотношениях. Состав и свойства масел окончательно корректируют, добавляя необходимое количество компонентов. этот метод используют для приготовления масел, состоящих из небольшого числа компонентов довольно постоянного качества.Непрерывное смешение в трубопроводе с использованием автоматизированной станции смешения - эффективный метод. Все компоненты попадают в трубопровод в точно заданных соотношениях, в любой момент в смесительном коллекторе получают товарное масло требуемого качества. При этом используют автоматические анализаторы качества. Узкое место - дозирование присадок: малые расходы, высокая вязкость, токсичность и т.п.Широко распространена схема смешения по базовому компоненту: один или два основных компонента, принятых за базовые (основная часть товарного масла) подают непосредственно с технологических установок, иные компоненты - из резервуаров. при этом сокращается резервуарный парк и повышается гибкость узла смешения.Производство и применение присадокПрисадками называют химические соединения, способные в малых количествах резко улучшать одно или несколько эксплуатационных свойств нефтепродуктов. Добавление присадок - экономически выгодный, а иногда и единственно возможный способ улучшения этих свойств.
Важнейшее качество присадок - высокая эффективность в улучшении эксплуатационных свойств. Кроме того присадки должны:
не ухудшать другие эксплуатационные свойства нефтепродуктов;
растворяться в нефтепродукте или его компонентах;
быть недорогими и иметь достаточную сырьевую базу;
сохранять эффективность в любых эксплуатационных условиях;
совмещаться с другими присадками, необходимыми для нефтепродуктов данного типа.
Мировое производство присадок в 1978 г. превышало 1,5 млн. т/год и непрерывно растет и по сию пору. Несмотря на некоторые общие для всех нефтепродуктов требования к присадкам условия их использования, условия их использования в топливах и смазочных материалах существенно различаются. Поэтому в качестве присадок даже одного назначения в этих нефтепродуктах, как правило, применяют различные соединения.
9Присадки к маслам. Классификация.
Подбор сырья и технология очистки не может обеспечить требований, предъявляемых эксплуатационным свойствам масел и в них вводят присадки, которые не только улучшают свойства масел, но и снижают расход последних.Из тысяч предложенных составов промышленное применение получило около сотни композиций. В наибольших количествах производят сульфонаты металлов, производные алкилфенолов, дитиофосфорной кислоты, продукты окисления парафинов и их соли.
Эффективность применения присадки зависит от глубины очистки масла, его природы и состава. Необходимо выявлять побочное отрицательное действие присадки и устранять его. Перспективно применять композиции присадок.Присадки к маслам классифицируют по назначению (функциональному действию) - эта классификация наиболее разработана, химическому составу и механизму действия.
По назначению выделяют группы присадок:
повышающие устойчивость масел к окислению (антиокислительные или ингибиторы окисления);
повышающие смазочную способность масел (антифрикционные);
противоизносные и противозадирные;
способствующие защите металлов от коррозии(ингибиторы коррозии и противокоррозионные);
не допускающие образования на деталях двигателя нагаров, лаков и осадков - моющие, или детергентно-диспергирующие;
понижающие температуру застывания - депрессорные;
улучшающие вякостно-температурные свойства - вязкостные;
повышающие устойчивость масел к воздействию грибков и бактерий - ингибиторы микробиологического поражения, или антисептики;
предотвращающие вспенивание и эмульгирование масел - противопенные и деэмульгирующие;
повышающие адгезию и предотвращающие растекание масел - адгезионные;
многофункциональные.
Классификация по назначению не вполне строга, так как продукты одного назначения воздействуют на все свойства масел. Например, ингибиторы коррозии могут тормозить окисление. Отсюда ищут многофункциональные присадки или композиции.
Химическая классификация присадок делит их по составу активной (полярной) группы и структуре или строению углеводородной (неполярной) группы. По составу активной группы выделяют кислород-, серо-, фосфор-, азот-, хлор- и борсодержащие присадки. Применяют соединения с 2-3 активными группами (сероазот- и т.д.). Присадки могут быть металлосодержащие (зольные) и не содержащие (беззольные). Большая часть присадок беззольные. Для присадок - поверхностно-активных веществ - важнейшие характеристики это полярность, поляризуемость, обусловленные функциональными группами. для соединений одного класса полярность убывает с ростом углеводородной части молекулы и молекулярной массы молекулы при одинаковом составе и числе функциональных групп.
Классификация по механизму действия - по причине их эффективности. Действие большинства присадок основано на поверхностных явлениях, что делит приставки на адсорбционно-активные и адсорбционно-неактивные.Адсорбционно-активные изменяют энергетическое состояние на границе фаз "твердое тело - масло" на поверхности металла или в масле. Среди них присадки объемного действия регулируют взаимодействие твердых частиц в объеме масла (например, депрессорные - частиц твердых углеводородов); присадки поверхностного действия регулируют процессы на границе раздела фаз "металл - масло" или поверхностные свойства самого металла, вызывая адсорбционное понижение его прочности (пластифицирование металла). Действие адсорбционно-активных присадок связано с низкой полярностью нефтепродуктов, поэтому они очень чувствительны к присутствию ПАВ и воде.Адсорбционно-неактивные присадки химически (антиокислители) или физически (вязкостные полимерные присадки) реагируют с компонентами масла.
10. Моюще - диспергирующие присадки к маслам.
Моюще-диспергирующие присадки предназначены для уменьшения образования углеродистых отложений на деталях двигателей внутреннего сгорания. В результате специфического действия этих присадок значительно возрастает срок службы двигателей за счет обеспечения подвижности поршневых колец и предотвращения их пригорания. Эти присадки называют также детергентами и диспергентами. Детергенты поддерживают в чистоте зоны высоких температур (200-300ºС), удерживают во взвешенном состоянии продукты загрязнения, обугливания, смолы, лак, попадающие из картера, нейтрализуют кислоты. Диспергенты предотвращают образование шламов и их отложение на дне картера и в масляных фильтрах, а также забивку маслопроводов. В качестве диспергирующих присадок используются , в основном алкенилсукцинимиды различных полиаминов (алкенил обычно полибутенил М=800-1200), полиметакрилаты, содержащие различные полярные группы (сополимеры винилпиролидона и аминоакрилатов; полиметилакрилаты, содержащие полиэтиленгликольные остатки). высокомолекулярные основания Манниха на основе полибутенфенолов (М=1300-2000) и полиаиминов.
В качестве детергентов применяются нефтяные и синтетические сульфонаты (М сульфокислот 430-600) Са, Ва и Mg; алкилфеноляты (обычно содержащие серу или конденсированные с формальдегидом); алкилсалицилаты и алкилфосфонаты. Подавляющее большинство содержит коллоидные дисперсии карбонатов металлов и имеет щелочность в пределах 150-400 г КОН/г. Некоторые из этих соединений обладают многофункциональным действием.
Современные моторные масла должны обеспечивать длительный срок службы двигателей в широком диапазоне температур. Решение задачи создания таких масел достигается путем разработки специальных базовых масел и комплекса присадок, обеспечивающих необходимые детергентно диспергирующие, антиокислительные, противоизносные, противокоррозионные и другие свойства масел.
Детергентно - диспергирующие присадки занимают первое место в общем балансе производства присадок. К ним относятся присадки, которые придают маслам нейтрализующие, диспергирующие, солюбилизирующие и другие свойства, обеспечивающие необходимую чистоту цилиндрово-поршневой группы двигателя и масляной системы.
Детергентно - диспергирующие присадки можно условно разделить на две группы: зольные и беззольные. Зольные присадки обеспечивают необходимую чистоту двигателя главным образом при высокотемпературных режимах работы. К этой группе относятся алкилфенольные, сульфонатные, алкилсалицилатные присадки и отчасти – тиофосфатные. Беззольные присадки рассматриваемого типа – сункцинимиды и высокомолекулярные основания Манниха – проявляют в основном солюбилизирующее и диспергирующее действие. Они позволяют устранить шламообразование при низкотемпературных режимах работы двигателя.
Сульфонатные присадки.Особое место среди присадок по универсальности применения, эффективности действия занимают сульфонатные присадки, обладающие моющими, диспергирующими, нейтрализуюшими и антикоррозионными свойствами. В качестве моющих и диспергирующих присадок используют только маслорастворимые сульфонаты. Они не способствуют окислительным процессам, происходящим в масле, и вследствие высокой моющей активности предупреждают оседание смолистых и углеродистых веществ на деталях двигателей.
Сульфонаты, получаемые из нефтепродуктов, подразделяют на водо-, водомасло- и маслорастворимые. Водорастворимые сульфонаты имеют большре значение как сильные ПАВ, их применяют в качестве моющих средств. Водомаслорастворимые сульфонаты широко используют при получении эмульсий воды и масла ("растворимые масла"). Маслорастворимые (или растворимые в углеводородах) сульфонаты применяют в качестве моющих и диспергирующих присадок к моторным маслам.
Большое значение для эксплуатационных свойств присадок имеет содержание в них активного вещества – сульфонатов кальция и их растворимость в маслах, что обуславливается качеством сырья, его сульфированием и очисткой полученных сульфокислот.
Сейчас нефтяные сульфонаты выгоднее получать непосредственно из маслопродуктов, предварительно очищенных от смол и полициклических углеводородов. Это объясняется тем, что выделение сульфонатов и их очистка – более дешевый процесс, чем фракционирование исходных масел и экстрактов или синтез высокомолекулярных ароматических углеводородов из полупродуктов. Важнейшим сырьем для получения сульфонатов являются минеральные масла, представляющие собой сложную смесь углеводородов различного строения и молекулярной массы.
Растворимость сульфонатов в маслах зависит от следующих особенностей их структуры:
-От величины и строения углеводородной части сульфопроизводных, особенно от наличия в их молекуле достаточно длинных углеводородных цепей. Соотношение углеводородной части молекулы и ее активной группы (так называемый олеофильно-гидрофильный баланс) должно быть таким, чтобы углеводородная часть молекулы могла удерживать в маслопродуктах всю молекулу сульфопроизводного. Это означает, что при одинаковом химическом строении углеводородной части и наличии одинаковых активных групп в маслопродуктах лучше растворяются сульфопроизводные большей молекулярной массы. Отсюда следует, что для синтеза маслорастворимых сульфонатов необходимо выбирать высокомолекулярное сырье.
-Свойств активных групп и их количества. Наиболее гидрофильными являются сульфонаты натрия, аммония, кальция, бария. Маслорастворимые сульфопроизводные (красные) можно получать только из маслопродуктов со средней молекулярной массой не менее 400 а.е.м. Из легких нефтяных фракций получают водорастворимые (зеленые) сульфонаты – нежелательные в производстве сульфонатных присадок.
В общем случае моюще диспергирующие присадки делятся по своей щелочности на сверхщелочные, среднещелочные и нейтральные.
Нейтральные или средние сульфонаты имеют формулу
(R – Ar – SO3)n Me.
Наиболее распространены основные (щелочные сульфонаты, отвечающие формуле:
В зависимости от условий защелачивания и соотношения реагентов сульфонаты могут содержать значительное количество оксидов, гидроксидов и карбонатов в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Сульфонаты с избыточной щелочностью (сверхосновные, многозольные, сверхщелочные) способны нейтрализовать кислотные соединения, накапливающиеся в масле при работе двигателя.
Сверхщелочные детергентно - диспергирующие присадки (среди которых сульфонатные присадки являются одной из основных групп) представляют собой коллоидную дисперсию карбоната щелочноземельного металла (кальция), стабилизированную в минеральном масле поверхностно-активным веществом (сульфонатом кальция). В промышленности сверхщелочные сульфонаты, как правило, получают карбонатацией – обработкой нейтрального сульфоната углекислым газом в присутствии избытка гидроокиси (или окиси) металла и различных промоторов. Обычно концентрация сульфоната в сверхщелочных сульфонатных присадках составляет 25-30%, карбоната и гидроокиси металла, соответственно, до 30 и 10%. Размеры частиц твердой фазы коллоидной дисперсии составляют до 0,1 мкм. Алкиларилосульфонаты содержат 10-30 атомов углерода в алкильном заместителе.
Стабильность присадки в условиях получения, хранения, и применения зависит от седиментационной и агрегативной устойчивости коллоидной дисперсии твердой фазы, при этом известно, что седиментативной устойчивостью обладают частицы с размерами 1-5мкм. Агрегативная устойчивость частиц дисперсионной фазы зависит от наличия на их поверхности двойного электрического слоя Са2+ и ОН- вокруг частиц СаСО3, адсорбционного слоя ПАВ (сульфонатов кальция) и сольватного слоя дисперсионной среды (минерального масла), которые приводят к образованию энергетического барьера, препятствующего критическому сближению частиц, являющемуся причиной агрегации (укрупнения) частиц, ведущей к возникновению седиментационной неустойчивости системы, выходу твердой фазы из коллоидной системы, ухудшению степени чистоты, общей щелочности и стабильности присадки.
Большинство сверхщелочных кальциевых сульфонатов, вырабатываемых зарубежными фирмами, по уровню щелочности можно разделить на две группы: со щелочным числом 120-150 мг КОН/г (среднещелочные) и около 300 мг КОН/г (высокощелочные). Первые содержат металла примерно в 5 раз больше, а вторые – в 10 по сравнению со стехиометрическим. За рубежом ведущими производителями присадок являются: “Lubrisol”, “Conoco”, “Kalumet” (США); “Brayton”,“Orobis”,” Edwin Cooper”(Англия); “Essochem”(Бельгия); “Liguichimica”(Италия).
Товарные наименования некоторых зарубежных сульфонатных присадок: нейтральные сульфонаты – ОЛОА 246В, хайтек Е-609; со щелочным числом 130-150 мг КОН/г - хайтек М-6060 и М-6412, эссо-6721; Со щелочным числом выше 280 мг КОН/г – лубризол 56, лубризол72, лубризол 78, олоа-247В, эссо-6712, эссо-5257, хайтек Е-611 и хайтек Е-621.
Нейтральные сульфонаты представляют собой коллоидную систему сульфоната (соль сульфокислоты и щелочноземельного металла) в растворе масла. Содержание сульфоната (активного компонента) в масле обычно составляет 30-40%, щелочное число от 0 до 20 мг КОН/г [2].
В России сульфонатные присадки вырабатываются, в основном, на основе нефтяного сырья. Сульфонатная кальциевая высокощелочная присадка С-300 вырабатывается со щелочным числом 290-310 мг КОН/г и с содержанием сульфоната кальция не менее 28%. Сырьем является гидроочищенное масло МСГ-8 из смеси малосернистых нефтей.
Среднещелочные присадки:
С-150 (щелочное число 150-155 мг КОН/г и содержание сульфоната 32.5%);
ПМСя – вырабатывается двух типов – кальциевая (имеет щелочное число 199-130 мг КОН/г и содержание сульфоната кальция 26-28 мг КОН/г) и бариевая (имеет щелочное число 65-80 мг КОН/г и содержание сульфоната бария 23-25%);
СБ-3 – бариевая (содержание сульфоната бария 12%);
НСК - нейтральный сульфонат кальция (щелочное число не более 30, содержание сульфоната кальция 26%).[12].
В моторных маслах широко используется присадка ПМС, она производится двух марок:
марка “A”-щелочное число 70-85 мг КОН/г;
марка “B”-щелочное число 110-130 мг КОН/г.
Содержание активного компонента в присадках обеих марок равно 18-28%.
Производство присадок ПМС и КНД и С-300.
На новокуйбышевском НПЗ в 1989 году был осуществлен перевод установки по производству присадки ПМС на производство присадки КНД. При этом схема установки не претерпела существенных изменений. Присадка КНД представляет собой коллоидную дисперсию в минеральном масле карбоната кальция, стабилизированную сульфонатом кальция.
присадка КНД обладает более высоким содержанием сульфоната кальция, большим щелочным числом и моющим потенциалом, а также лучшими показателями чистоты, чем присадка ПМС. Этим и обусловлен перевод установки ПМС на производство присадки КНД. При этом схема установки не претерпевает никаких изменений. Данная установка является достаточно гибкой по своему аппаратурному оформлению и может выпускать также и присадку НСК марки НСК-1, со щелочным числом 30 мг КОН/г и содержанием сульфоната кальция 26 %.
Таблица 7.
Сравнительные характеристики присадок ПМС и КНД.
Показатели Присадка ПМС Присадка КНД
Щелочное число, мг КОН/г. 70-85 120-150
Содержание сульфоната кальция, не менее, % масс. 18 28
Содержание механических примесей, не более, % масс. 0.09 0.08
Содержание воды, не более, % масс. 0.14 0.12
Температура вспышки, в открытом тигле, не менее, °С. 185 185
Моющий потенциал при 250°С (по ГОСТ 10734-64), %. 80 85
Схема по производству присадок КНД и ПМС состоит из следующих отделений:
отделение приготовления реакционной смеси и карбонатации реакционной смеси газообразной двуокисью углерода в присутствии промотора – углекислой кислоты;
отделение центрифуг и сепараторов, в которых производиться отделение механических примесей от бензинового раствора карбонатированного продукта в две ступени: на центрифугах и сепараторах;
отделения регенерации бензина из воды и готового продукта (присадки) в пленочных испарителях.
Нагрев для ведения технологического процесса производится в теплообменниках с помощью пара. Вакуум в пленочных испарителях создается с помощью водяных вакуум-насосов и пароструйных эжекторов. Перемешивание реакционной смеси осуществляется в мешалках. Перекачивание ведется различного рода насосами – в насосной закрытого типа. Резервное и промежуточное складирование нефтепродукта осуществляется в буферных емкостях.
Химизм процесса.
Процесс (на НЗМП) состоит из двух последовательных реакций:
обменная реакция между сульфонатом аммония и гидроксидом кальция.
2R-C2H4-SO3NH4 + Ca (OH)2 R-C6H4-SO3 – Ca – SO3 – R-C6H4 + 2NH3 + 2H2O.
карбонатация сульфоната кальция с промотором – уксусной кислотой с получением высокощелочного сульфоната кальция.
R-C6H4-SO3-Ca-SO3-Н 4С6-R + Ca (OH)2 + CO2 + CH3COOH
R-C6H4-SO3-Ca-SO3-H 4C6-R- [(CaCO3) mCa(OH)2] n
Присадка ПМС представляет собой многозольный сульфат кальция или бария. Процесс ее производства был рассмотрен ранее для НЗМП, где она получается из полуфабриката – сульфоната аммония. В общем виде процесс производства ПМС состоит из следующих стадий: сульфирования нефтяного масла, нейтрализации сульфированного масла водным раствором аммиака с последующим отделением водорастворимых солей и смол, получения нейтрального сульфоната кальция обменной реакцией с гидроксидом кальция, карбонатации (карбонилирования – термин Черножукова) продукта диоксидом углерода, отгона воды, растворителя и очистки присадки от механических примесей.Принципиальная схема установки по производству присадки ПМС приведена на рис. 2.
Масло ДС-14 (ДС-11 или АС-5) сульфируют контактным газом в скребковых аппаратах типа «Вотатор», затем в пленочных роторных реакторах непрерывного действия 1. Температура сульфирования не превышает 55оС. Образующиеся сульфокислоты нейтрализуют водным раствором аммиака (4-8 %-ным), можно и известковым молоком, но аммиаком удобнее. Процесс осуществляется в реакторе 3 при температуре 50-70оС и непрерывном перемешивании. Расход аммиачной воды поддерживается автоматически при заданном рН нейтрализуемой среды 6-8. Для понижения вязкости сырья в реактор добавляют бензин (30-50 % на сырье).

Принципиальная схема установки по производству присадки ПМС.
Аппараты: 1 – пленочный реактор-сульфуратор; 2, 4 – отстойники; 3, 5 – реакторы для нейтрализации;
6 – стабилизатор; 7 – абсорбер; 8 – центрифуга; 9 – отгонная колонна.
Потоки: I – кислое масло после первой ступени сульфирования; II – свежий контактный газ; III – вода; IV – отработанный контактный газ; V – сульфированное масло; VI – отходы; VII – аммиачная вода; VIII – бензин; IX – водный раствор солей и смолы; X – раствор нейтрального сульфоната аммония; XI – известь-пушонка; XII – промотор (уксусная кислота); XIII – диоксид углерода; XIV – присадка ПМС.
Описанные выше масла – базовые, используются для производства моторных масел. ДС-14 (М-14) – смесь дистиллятного и остаточного (не менее 40 %) масел, ДС-11 (М-11) – смесь дистиллятного и остаточного (не менее 30%), АС-5 – дистиллятное.
Нейтрализованный продукт (смесь сульфоната аммония с бензином и водой) поступает в отстойник 4, где нижний водный слой (раствор водорастворимых солей) дренируется в канализацию. Верхний слой (бензино-масляный раствор нейтрального сульфоната аммония) поступает в реактор 5 для проведения обменной реакции с гидроксидом кальция или известью-пушонкой. Процесс проводится при температуре 70-80оС, смесь продуктов непрерывно откачивается в стабилизатор 6 качества нейтрального сульфоната, где заканчивается обменная реакция.
В стабилизаторе 6 проводится и реакция карбонатации (карбонилирования), для чего в аппарат закачивают уксусную кислоту (промотор) и через барботер подают смесь двуокиси углерода и инертного газа (для перемешивания и отдувки аммиака). Возможно и непрерывное карбонилирование продукта диоксидом углерода в двух последовательных винтовых реакторах «идеального смешения» при 85-90оС. Пары аммиака, бензина и воды вместе с инертным газом поступают в абсорбер 7, орошаемый постоянно циркулирующей аммиачной водой. Присадку очищают от механических примесей в растворе бензина сначала на центрифуге 8, затем в сепараторах (нет на схеме). Заключительной стадией является отгон растворителя от присадки в колонне 9.
11. Алкилфенольные присадки
Алкилфенольные присадки (табл. 8, 9) являются наиболее распространенным и широко применяемым типом детергентно-диспергирующих присадок. Это обусловлено доступностью исходного сырья и разнообразием эксплуатационных свойств. этих присадок, которое достигается введением в их состав различных функциональных групп. Помимо моющего действия алкилфенольные присадки могут обладать антиокислительным и противоизносным действием.
Отечественный ассортимент алкилфенольных присадок ограничивается присадками с низким щелочным числом, с пониженной влагостойкостью и низким содержанием элементов.
ЦИАТИМ-339 является одной из старейших присадок, вырабатываемых промышленностью. Представляет собой дисульфидалкилфенолят бария. Присадка улучшает моющие и антикоррозионные свойства моторных масел. Применяется в концентрации 3-6 % масс.
ВНИИ НП-360 применяется в моторных маслах старого поколения в концентрации 3,5-6,0 % масс. и придает им моющие, антикоррозионные и противоизносные свойства. Присадка ЦИАТИМ-339
Характеристики отечественных алкилфенольных присадок.
Показатели ЦИАТИМ-339 ВНИИНП-360 ФерадВНИИНП-714 МАСМА-1603
100, мм2/с 15-25 13,0-20,0 15 150 200
Щелочное число, мг КОН/г, не менее 30 50 90 140 50
Температура вспышки в открытом тигле, оС, – 150 – 170 170
Характеристики некоторых зарубежных алкилфенольных присадок.
Показатели Lubrizol (США) Chevron (США) BP (Англия) Texaco (США)
LZ 6500 OLOA-219 ADX 400 TLA 327
Плотность, кг/м3 – 1090 1010 –
100, мм2/с 48 260 – –
Массовая доля, % кальция 7,4 9,25 5,25 6,8
сульфатной золы 24,4 31,4 17,9 –
Щелочное число, мг КОН/г, 210 255 145 185
Температура вспышки в открытом тигле , оС, не ниже 170 150 – 170
Для приготовления присадки ВНИИ НП-360 смешивают присадки ВНИИ НП-350 и ВНИИ НП-354 в соотношении 2,5 : 1 при 130-140оС и фильтруют.
Ферад - карбонатированный алкилфенолят бария. Применяется в смазочных маслах Узбекистана.
Особое место занимает присадка ВНИИНП-714, характеризующаяся повышенной щелочностью без значительной зольности. Это среднещелочная алкилфенольная присадка нового поколения. Представляет собой коллоидную дисперсию карбоната кальция, стабилизированную сульфиддиалкилфенолятом кальция. Обладает нейтрализующим и антиокислительным действием. Применяется в составе моторных масел.
МАСМА-1603. Раствор смеси кальциевых солей сульфидалкилфенола и этиленгликоля в дистиллятном минеральном масле. Улучшает антиокислительные, моющие и противоизносные свойства. Производство низкощелочных алкилфенольных присадок в последнее время резко снизилось, так как они не находят широкого применения. Планируется начать производство присадок с повышенным щелочным числом - до 250 - 280 мг КОН / г присадки.
12. Алкилсалицилатные присадки.
В составе моторных масле им отводится значительное место. Они обладают моющим, антиокислительным, антикоррозионным и антифрикционным действием. Вследствие сложности получения алкилсалицилатные присадки вырабатываются в ограниченном объеме. Ведущим зарубежным производителем этих присадок является фирма Shell, характеристики некоторых из этих присадок приведены
Алкилсалицилатные присадки представляют собой соли алкилсалициловых кислот, в основном соли кальция. Их изготовляют на основе алкилфенола, полученного алкилированием фенола альфаолефинами. В качестве примера структуры алкилсалицилатной присадки можно привести алкилсалицилат кальция – АСК.
Отечественной промышленностью вырабатываются следующие алкилсалицилатные присадки (табл. 11):

Алкилсалицилат кальция
Детерсол Д-50. Концентрат алкилсалицилата кальция в минеральном масле. Присадка обеспечивает моторным маслам антиокислительные свойства при концентрации 0,5 % масс., при концентрации 2 % масс. Придает маслам моющие свойства.
Детерсол Д-140 и Д-180. Растворы карбонатированного алкилсалицилата кальция в масле. Присадки применяются в моторных маслах различного назначения и придают им моющие, нейтрализующие и антиокислительные свойства.
Детерсол-300 – сверхщелочная алкилсалицилатная присадка, представляющая собой стабильную дисперсию карбонатированного алкилсалицилата кальция в масле М-16 (Д-16, базовое масло, содержащее не менее 50 % остаточного). Предназначена для улучшения нейтрализующих, моющих и антиокислительных свойств моторных масел групп Г, Д, Е.
Комплексал-100. Щелочная кальциевая присадка, полученная на сонове смеси алкилсалициловых и сульфокислот. Обладает моющими, диспергирующими и антиокислительными свойствами. Применяют в моторных маслах групп Г, Д и Е.
Алкилсалицилатные присадки фирмы Shell
Показатели SAP 001 (AC 60C) SAP 002 SAP 005 SAP 007
Кинематическая вязкость при 100оС, мм2/с 23 16 20 65
Щелочное число, мг КОН/г 168 70 280 345
Массовая доля Минерального масла 40 50 45 40
Кальция (магния) 6,0 2,5 10,0 (7,4)
Температура вспышки в открытом тигле , оС, не ниже 20,4 7,8 34,0 37,0
Характеристики отечественных алкилсалициловых присадок.
Показатели Д-50 Д-140 Д-180 Д-300 Комплексал-100
100, мм2/с 35 35 60 100 35
Общее щелочное число, мг КОН/г 50-70 135-170 155-200 280-320 100-135
Массовая доля активного вещества %, АСК и карбоната кальция, 30 35 45 30 (АСК) 40
Температура вспышки в открытом тигле, оС, не ниже 195 195 190 185 195
Ниже приведена схема установки по производству алкилсалицилатных присадок (рис. 3).

Принципиальная схема установки по производству алкилсалицилатных присадок.
Аппараты: 1 – алкилатор; 2 – холодильник; 3 – вакуумная отгонная колонна; 4 – пленочный реактор; 5 – автоклав; 6 – реактор; 7 – приемник; 8 – центрифуга; 9 – отгонная колонна.
Потоки: I – фракция -олефинов; II – фенол; III – бензольсульфокислота; IV – непрореагировавший фенол и -олефинов; V – раствор едкого натра; VI – ксилол; VII – диоксид углерода; VIII – раствор соляной кислоты; IX – гидроксид кальция; X – масло; XI – отходы; XII – присадка АСК.
Процесс производства алкилсалициловых присадок (типа АСК) состоит из следующих стадий: алкилирование фенола -олефинами, получение алкилфенолята натрия, карбоксилирование с образованием алкилсалицилата натрия, получение алкилсалициловых кислот и омыления их с образованием алкилсалицилата кальция по приведенной ниже схеме.


Алкилирование фенола -олефинами (фракция оных, 240-320оС) осуществляется в реакторе-алкилаторе 1 в присутствии бензолсульфокислоты при 135оС. Полученный сырой алкилфенол последовательно разгоняют в трех вакуумных колоннах (на схеме условно обозначены одним аппаратом 3). В первой колонне отгоняют фенол от продукта алкилирования при остаточном давлении 6,65 – 8 кПа и температуре верха колонны 100-110оС, во второй колонне отделяют непрореагировавшие фракции -олефинов при остаточном давлении 1,06 – 1,33 кПа и температуре 170-175оС; целевую фракцию алкилфенола (360-540оС) выделяют в третьей колонне при остаточном давлении не более 0,4 кПа и температуре 340оС.
Алкилфенол в пленочных реакторах 4 обрабатывают 40%-ным ксилольным раствором едкого натра при 130-140оС и остаточном давлении 5,3-6,65 кПа с получением алкилфенолята натрия. Далее в автоклавах 5 раствор алкилфенолята натрия обрабатывают СО2 до кислотного числа 80 мг КОН/г (реакция карбоксилирования) под давлением 0,7-0,8 МПа при 140-150оС. Затем полученный алкилсалицилат натрия поступает в реактор 6, где при 60-70оС его разлагают 27 %-ным раствором соляной кислоты. Раствор алкилсалициловых кислот в ксилоле подвергают обработке гидроксидом кальция при 80оС. Экономически более выгодно получать алкилсалицилат кальция обменной реакцией натриевой соли с хлористым кальцием. В этом случае исключается использование соляной кислоты, вызывающей коррозию оборудования.
Механические примеси отделяют от присадки центрифугированием в растворе ксилола при температуре 50-70оС. Завершающей стадией производства является отгон ксилола и воды.
13. Беззольные диспергирующие присадки.
К беззольным диспергирующим присадкам относят сукцинимиды, высокомолекулярные основания Манниха, полиэфиры, алкенированные полиамины и др.
Наибольшее применение находят сукцинимиды и высокомолекулярные основания Манниха.
Сукцинимидом называется имид янтарной кислоты (НООС–СН2–СН2–СООН).
Основаниями Манниха называют -аминокарбонильные соединения, реакция получения которых из кетона, формальдегида и вторичного амина, открытую в 1912 г. Маннихом, называют реакцией Манниха:
Обычно реакцию проводят в присутствии кислоты и получают соответствующие соли.
Сукцинимидные присадки получают конденсацией полиолефинов (преимущественно полиизобутиленов молекулярной массы 1000-2500) или их галогенпроизводных с малеиновым ангидридом и дальнейшей обработкой полученных производных янтарного ангидрида аминами различного состава и строения. Предпочтение отдается полиалкенполиаминам. Схема реакции такова:
Малеиновый
ангидрид


Характеристики некоторых зарубежных сукцинимидных присадок приведены в табл. 12. Ниже, в табл. 13 приведены характеристики отечественных беззольных диспергирующих присадок.
С-5А представляет собой 40-50 %-ный концентрат алкилсукцинимида в масле и непрореагировавшем полибутене. Присадка обладает высокими диспергирующими свойствами и применяется в моторных маслах различных групп.
Днепрол - высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное борной (Н3ВО3) и олеиновой (СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)7–СООН) кислотами. По сравнению с присадкой С-5А присадка более термостабильна, в связи с чем рекомендуется к применению в маслах, работающих при более жестких режимах. Однако Днепрол несколько уступает присадке С-5А по диспергирующему действию.
СД-73 представляет собой концентрат смеси моно- и бис- алкилсукцинимидов в масле. Присадка обладает высокими диспергирующими свойствами в широком интервале температур. Применяется в моторных и других маслах.
Некоторые зарубежные беззольные диспергирующие сукцинимидные присадки.
Показатели Lubrizol (США) Ethyl
(США) Chevron (США) Shell
(Англия)
LZ 894 Hitec 644 OLOA-1200 SAP 220
Плотность, кг/м3 935 925 910 910
Температура вспышки в открытом тигле, оС>180 200 190 230
100, мм2/с 310 280 75 80
Массовая доля азота, % 1,8 2,0 2,1 1,35
Щелочное число, мг КОН/г 25 44 44 25
Некоторые беззольные диспергирующие присадки.
Показатели С-5А марки СД-73 ДнепролЭПОЛ
А Б В 100, мм2/с 420 300 300 300-450 150-300 150-300
Щелочное число, мг КОН/г 30 27 20 35 17 16-20
Массовая доля азота, %, 1,7 1,5 1,4 1,7 1,0 1,1
Температура вспышки в открытом тигле, оС, не ниже 180 180 160 180 182 160
ЭПОЛ - 40-50 %-ный концентрат алкенилсукцинимида в нефтяном масле и непрореагировавшем полибутене. Предназначена для улучшения диспергирующих свойств смазочных материалов, в частности гидравлических масел и огнестойких эмульсионных гидравлических жидкостей
14 Антиокислительные присадки
Смазочные масла при работе в двигателях и механизмах находятся в контакте с воздухом при воздействии высоких температур в присутствии металлов. В этих условиях происходит окисление масла, это приводит к образованию продуктов кислого характера, которые способствуют коррозии металлических деталей и образованию углеродистых отложений, а это, в свою очередь, ведет к нарушению нормальной работы механизмов и ограничению ресурса работы смазочных масел.
Процесс окисления смазочных масел предотвращают путем введения в их состав антиокислительных присадок - ингибиторов. Они действуют в двух направлениях: одни разрушают свободные радикалы, тем самым разрывая окислительную цепь, другие взаимодействуют с пероксидами, образующимися в процессе окисления. Типичными антиокислителями, работающими по первому механизму, являются пространственно затрудненные фенолы и ароматические амины. Эффективность фенольных антиокислителей зависит от их строения: она возрастает, если алкильные группы замещаются две в орто- и одна в пара- положении, и еще более усиливается, если орто- заместителем являются третичные алкильные группы.
Антиокислители фенольного и аминного типа используют, в основном в индустриальных и энергетических маслах. В моторных маслах применяют преимущественно антиокислители, работающие по механизму разрушения пероксидов. К ним относят алкилпроизводные дитиофосфатов металлов ((RO)2P(S)Sme), получаемые при взаимодействии спиртов или (и) алкилфенолов с пентасульфидом фосфора с последующей нейтрализацией. Состав и строение дитиофосфатов определяют их эффективность. Дитиофосфатные антиокислители также придают маслам высокие противоизносные и антикоррозионные свойства, в связи с чем область их применения расширяется. В табл. 14 приведены характеристики некоторых импортных дитиофосфатных присадок, а в табл. 15 - характеристики некоторых отечественных антиокислителей.
Зольные антиокислители.
ДФ-11 - 50 %-ный раствор диалкилдитиофосфата цинка в масле. Присадка получена на основе изобутилового спирта и 2-этилгексанола. Улучшает антиокислительные, антикоррозионные и противоизносные свойства смазочных масел. Применяется в маслах различного назначения в концентрации 1,0 - 2,5 % масс. Принципиальная схема установки по производству присадки ДФ-11 приведена
Присадка ДФ-11
Диалкилдитиофосфаты цинка, производимые за рубежом
Показатели Lubrizol (США) Ethyl
(США) BP
(Англия) Mixoil(Италия)
LZ 894 Hitec 1656 АДХ 301 МХ 3102
100, мм2/с 14,2 10 – 10,6
Массовая доля, % фосфора 9,5 8,2 7,2 8,0
серы 20 – 15,2 –
цинка 10,6 9,2 7,8 8,8
Температура вспышки в открытом тигле, оС>180 200 >150 >95
Характеристики отечественных антиокислительных присадок
Показатели ДФ-11 ДФБ А-22 ДФ-1 ВНИИНП-354 ВНИИНП-715 Борин
100, мм2/с 5-10 5-10 8 20 19-25 27 150
Массовая доля фосфора 4,4-4,9 4,5-5,7 8 – 2,3 2,1 –
серы, не менее – – 15 – 4,5 2,8 –
цинка (бария) 5,0-5,6 5,4-6,2 9 (3,8) 2,4 – –
Температура вспышки в открытом тигле, оС, не ниже 170 165 170 165 160 145
Сырьем для производства ДФ-11 являются изобутиловый и изооктиловый спирты, пятисернистый фосфор, окись цинка, маловязкое нефтяное масло (разбавитель) и бензин (растворитель). Основные стадии процесса - фосфоросернение спиртов пятисернистым фосфором, нейтрализация диалкилдитиофосфорных кислот окисью цинка, отделение механических примесей (фильтрование или центрифугирование) и отгон растворителя.

Принципиальная схема установки по производству присадки ДФ-11.
Аппараты: 1 - смеситель; 2, 5 - реакторы; 3 - теплообменник; 4 - отстойник; 6 - центрифуга; 7 - отгонная колонна; 8 - холодильник-конденсатор; 9 - приемник.Потоки: I - нефтяное масло; II - пятисернистый фосфор; III - изобутиловый спирт; IV - изооктиловый спирт; V - сероводород; VI - отходы; VII - окись цинка; VIII - растворитель (бензин, бутиловый спирт); IX - присадка ДФ-11.
Смесь изобутилового и изооктилового спиртов (1 : 1,75) подается в реактор 2, где нагревается до 80-85оС. Затем из смесителя 1 в реактор при 60-65оС вводится суспензия пятисернистого фосфора в масле. При интенсивном перемешивании и температуре не более 95оС происходит реакция фосфирования (40-60 мин), контроль за которой осуществляют по кислотному числу. Образующиеся диалкилдитиофосфорные кислоты после охлаждения отделяют в приемнике от непрореагировавшего P2S5 и смолистых продуктов. После отстаивания в течение 1,5-2 ч и охлаждения продукты фосфирования нейтрализуют окисью цинка (в виде масляной суспензии) в реакторе 5. Нейтрализацию осуществляют при температуре 35-40оС и непрерывном перемешивании в течение 10 ч. Затем продукт разбавляют бензином и отделяют в отстойнике 4 от избытка окиси цинка и механических примесей. Далее диалкилтиофосфат цинка поступает на центрифугирование (более перспективна очистка в фильтрах с намывным слоем) и после отгона растворителя готовую присадку ДФ-11 разбавляют маслом и откачивают в парк. Образующийся при фосфировании сероводород, как правило, поглощается раствором щелочи с получением гидросернистого натрия.
ДФБ - раствор диалкилдитиофосфата, модифицированного бором, в масле. Присадка термостабильна, обладает антиокислительным, антикоррозионным, противоизносным и антифрикционным действием. Применяется в составе моторных и трансмиссионных масел в концентрации 1,0 - 2,2 масс..А-22 - дитиофосфат цинка, модифицированный бором. Содержит 85-100 % активного вещества. Обладает антиокислительным, противоизносным, антикоррозионным и антифрикционным действием. Применяется в моторных маслах различных групп, а также в трансмиссионных и индустриальных маслах в концентрации 0,5-1,5 % масс.
ДФ-1 - масляный раствор диалкилдитиофосфата бария, полученный на основе высокомолекулярных спиртов. Применяется в качестве антиокислительной, антикоррозионной и противоизнойсной присадки в моторных маслах, в частности, в масле М-20В2Ф, предназначенном для смазывании судовых двигателей.
ВНИИНП-354 представляет собой раствор диалкилфенилдитиофосфата цинка в масле. Для производства присадки используют алкилфенол. Обладает антиокислительным и антикоррозионным действием, применяется в моторных маслах в концентрации 2,0 - 2,2 % мас. Вырабатывается также разбавленная маслом присадка ВНИИНП-354.
Беззольные антиокислители.
Присадка ДФ-1

Присадка ВНИИ НП-354
ВНИИНП-715 - 50 %-ный раствор продукта взаимодействия ди(алкилфенил)дитиофосфорной кислоты с диэтилентриамином в масле. Присадка обладает антиокислительным и антикоррозионным действием.
Борин - 50 %-ный раствор модифицированного основания Манниха, полученного конденсацией алкилфенолов с гексаметилентетрамином (уротропином) или аммиаком и формальдегидом в масле. Улучшает антиокислительные свойства минеральных масел.
Агидол-2 - продукт формальдегидной конденсации о-третбутил-п-крезола, полученного для марки А алкилированием п-крезола (метилфенола) изобутиленом или марки Б - деалкилированием или переалкилированием ионола (4-метил-2,6-бис-трет-бутилфенол). Используют в качестве антиокислительной присадки в основном в индустриальных и энергетических маслах. Выпускается двух марок - А и Б.
Уротропин
15. Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел.
Одним из наиболее экономически выгодных путей увеличения долговечности узлов трения в различных машинах и механизмах является повышение качества смазочных материалов, в первую очередь их смазывающих свойств, достигаемое в основном путем введения в них противоизносных, противозадирных и антифрикционных присадок.
При этом удовлетворяются два основных требования техники:
повышение срока службы (надежности) машин и механизмов;
сохранение энергии топлива, так как около 30 % энергии, вырабатываемой в промышленных странах мира, расходуется на трение.
Исходя из предъявляемым требованиям к минеральным маслам по смазывающим свойствам, широкое применение находят присадки:
противоизносные - на основе дитиофосфорных кислот - зольные и беззольные;
противозадирные - серосодержащие углеводороды различного строения;
антифрикционные - беззольные соединения, содержащие активные полярные группы, малорастворимые молибден- и борсодержащие продукты, а также неорганические дисперсии, содержащие молибден, графит, бор и т.д.
В отечественной практике в моторных маслах в качестве противоизносных применяют присадки ДФ-11, ДБФ, А-22 и ВНИИНП-354 (то есть антиокислительные присадки).
Некоторые другие присадки (табл. 16).
ЭФО. Цинкобариевая соль изобутилового эфира арилдитиофосфоновой кислоты. Используется в качестве противоизносной присадки в тракторных трансмиссионных маслах. Обладает также антиокислительным действием. Применяется в маслах в концентрации 5-6 % масс.
БМА-5 - беззольная противоизносная присадка - тиоэфир диалкилдитиофосфорной кислоты. Применяется в составе моторных масел.
АДТФ - 50%-ный раствор смеси аминной соли и амида диалкилдитиофосфорной кислоты в масле. Улучшает противоизносные и антифрикционные свойства трансмиссионных и индустриальных масел.
Автопрепарат Экомин-С. Маслорастворимое молибденсодержащее производное диалкилдитиофосфорной кислоты. Применяется в моторных и трансмиссионных маслах с целью продления срока службы деталей двигателя и трансмиссии и снижения расхода топлива благодаря улучшению смазывающих (противоизносных и антифрикционных) свойств масел.
ИХП-14М. Серуазотсодержащее соединение - производное диалкилдитиокарбамата. Улучшает противозадирные свойства трансмиссионных масел. Карбаматы - производные угольной кислоты формулы R–N(R1)–COO–M+.
ТОС - диалкилсульфид. Получается осернением пропилена элементарной серой. Повышает противозадирные свойства трансмиссионных и индустриальных масел.
ВИГОС - высокосернистый продукт, полученный реакцией изобутилена с сероводородом и серой при высоком давлении. Применяется в трансмиссионных и индустриальных маслах.
МКФ-18 (табл. 17) - концентрат медьсодержащей присадки, 50 %-ный раствор Cu-содержащего продукта в нефтяном масле, предназначен для уменьшения потерь на трение и снижения износа в технологическом оборудовании предприятий бытового обслуживания и бытовых машин.
МКФ-18Х (табл. 17) - 50 %-ный раствор Cu-содержащего продукта в нефтяном масле, предназначен для приработки и снижения износа узлов трения компрессоров бытовых холодильных машин, работающих на фреонах.
ЛКФ-85. Раствор высокомолекулярного полиизобутилена в нефтяном масле. Применяют для улучшения липкости смазочных масел для направляющих скольжения, редукторов и перфораторов, а также противотуманных свойств масел и СО технологических средств.
Характеристики присадок, улучшающих смазывающие свойства масел
Показатели ЭФО БМА-5 АДТФ ИХП-14М ТОС ВИГОС
100, мм2/с 50 1-3 – 2,8-3,4 4,5 8
Массовая доля, %
фосфора, не менее 1,4 7,5 3,3 – – –
серы, не менее – – – 27-31 21 40
азота, не менее – – 2,0 6,6-6,9 – –
Температура , оС, вспышки в открытом тигле, не ниже 180 140 100 125 110 100
Характеристики присадок МКФ-18 и МКФ-18Х
Показатели МКФ-18 МКФ-18Х
Массовая доля, % меди 3,6-4,4 3,6-4,4
Кислотное число, мг КОН/г 45-55 45-60
Температура , оС,
застывания, не выше -9 -9
вспышки в открытом тигле, не ниже 190 174
Процесс производства присадки ЭФО состоит из стадий обработки экстракта селективной очистки масел свободной серой и пятисернистым фосфором, обработки фосфоросерненных экстрактов спиртом (алкоголиз) и нейтрализации полученного продукта окисью цинка и гидроксидом бария. В синтезе используют экстракт остаточных масел селективной очистки, свободную серу, пятисернистый фосфор, изобутиловый спирт, оксид цинка, гидроксид бария, масло ИС-12 (разбавитель) и отбеливающую глину. Технологическая схема установки приведена на рис. 5.
В реакторе 3 к масляному экстракту при 80-100оС подают 0,3 % серы и 15,3 % пятисернистого фосфора считая на экстракт. Смесь перемешивают 2 ч при 100оС, затем повышают температуру до 160-170оС путем циркуляции смеси через теплообменник 4. При этой температуре перемешивают еще 1-2 ч до полной растворимости пробы в бензоле или толуоле. После этого продукт охлаждают до 75-85оС и передают в аппарат 7. Туда же при этой температуре в течение 1-2 ч добавляют изобутиловый спирт в количестве 10 %. Смесь перемешивают 1,5 ч при 100оС, продувая еще СО2 или азотом. В случае применения изопропилового спирта его добавляют к реакционной смеси при 70оС и перемешивание ведут в течение 3-4 ч при 80оС.
Продукт алкоголиза перекачивают в аппарат 9 для нейтрализации; туда же добавляют оксид цинка в количестве 4%) и перемешивают в течение 2 ч при 100оС, после чего путем циркуляции смеси через теплообменник 10 повышают температуру до 135оС и при этой температуре выдерживают смесь еще 2 ч. Затем в аппарат 9 подают масло ИС-12 (50% считая на экстракт). После смешения с маслом при 130-140оС подают 8,1 % гидроксида бария. Температуру повышают до 150оС и перемешивают смесь в течение 2 ч. Добавляют 5 % отбеливающей глины и выдерживают смесь 2-3 ч. Полученный продукт центрифугируют.

Технологическая схема производства присадки ЭФО.
1, 8, 11, 13, 15 - емкости; 2, 4, 10 - теплообменники; 3 - реактор; 5 - холодильник; 7, 9 - аппараты с мешалками;
6 - дозатор; 12, 14 - центрифуги.
16 Депрессорные присадки
Способность масел сохранять подвижность определяется их химическим составом, в первую очередь содержанием н-парафинов (см. курс. МОТМ). Удаление этих компонентов нежелательно, так как они обладают высоким значением ИВ. Понизить температуру застывания масел можно введением депрессорных присадок. Снижение температуры застывания достигается благодаря модифицированию кристаллической структуры твердых углеводородов с сохранением подвижности масла.
Депрессорный эффект, оцениваемый разностью температур застывания масла без добавления присадки и с добавлением депрессора, зависит от химического состава масла и характера депрессора.
В качестве депрессорных широко применяют присадки, имеющие длинные алкильные цепи прямолинейного строения. К ним относятся, в частности, продукты алкилирования фенолов и нафталинов хлорированным парафином с числом углеродных атомов более 20, некоторые полимеры полиэфиров и др.
АФК - продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом кальция. Применяют аналогично присадке АзНИИ-ЦАТИМ-1.
Депрессатор АзНИИ - продукт алкилирования нафталина хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия. Применяется в моторных трансмиссионных и гидравлических маслах в концентрациях до 0,5 % масс.
АзНИИ-ЦИАТИМ-1 - продукт взаимодействия дисульфида алкилфенола с гидроксидом бария (алкилфенол получают алкилированием фенола хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия). Применяется в моторных и трансмиссионных маслах в концентрации 1 % масс.
Все перечисленные присадки подлежат замене на более совершенные присадки аналогичного действия.
ПМА "Д" - 40%-ный раствор в масле И-20А полимеров эфиров метакриловой кислоты и синтетических жирных первичных спиртов. Как депрессатор используют в моторных, трансмиссионных, гидравлических и других маслах в концентрациях до 1 % масс. Присадка обладает также загущающими свойствами, ее применяют в широком ассортименте масел для повышения вязкости и индекса вязкости.
Депресал. Модифицированный продут алкилирования фенола хлорпарафиноам. Применяют аналогично присадке АФК.
Характеристики депрессорных присадок приведены в табл. 18.
Снижение температуры застывания для присадок: АзНИИ при содержании 0,1 % масс. в масле АК-15 - не менее 10оС, АФК при содержании 1 % масс. в масле И-40А - не менее 15оС.
Температура застывания масла И-20А с исходной температурой застывания не выше 15оС при добавлении 0,5 % (в пересчете на 100%-ную) присадки ПМА "Д" - не выше -38оС.
Поведаем же о производстве присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1. Присадка улучшает моющие и противокоррозионные свойства дизельных и автотракторных масел, а также является депрессором. Технологическая схема ее производства приведена на рис. 6.
Характеристики депрессорных присадок
Показатели Депрессатор АзНИИАзНИИ-ЦИАТИМ-1 АФК ДепресалПМА "Д"
50, мм2/с – 32-60 8,5 10-40 750-1300
Содержание, %
бария – 2,0 – – –
серы – 3,0-405 – – –
хлора – 2,0 1,6 – –
Температура , оС, вспышки в открытом тигле, не ниже 220 160 – 190 165
К.ч., мг КОН/г, не более – 0,5 0,3 – –
Синтез присадки состоит из стадий хлорирования парафина, алкилирования фенола хлорпарафином, обработки хлорированного алкилфенола однохлористой серой, омыления бис-(алкилфено)-сульфида гидроксидом бария и сушки и центрифугирования присадки. В производстве используют парафин, жидкий хлор, фенол, однохлористую серу, гидроксид бария, масло ИС-12 (разбавитель) и хлористый алюминий (катализатор).
Грозненский (!) парафин в стальных цилиндрических аппаратах 2, футерованных свинцом, хлорируют при 85-90оС до содержания хлора 11,5-13,5 %. Алкилирование фенола хлорпарафином (весовое соотношение 1 : 9) осуществляют в аппарате 7 периодического действия с мешалкой при 160оС в присутствии 3 % хлористого алюминия. Продукты алкилирования после отстаивания смешивают в аппарате 12 при 100-150оС с маслом-разбавителем ИС-12 в соотношении 1:1, а затем при 25-30оС обрабатывают 7,7% однохлористой серы. Осерненный алкилфенол при 110оС омыляют 9,5-10% гидроксида бария. Продукт омыления после сушки при 120-125оС и отстаивания при 60-70оС поступает на центрифугирование. Ну а теперь давайте поведаем о присадках совсем иного рода.

Технологическая схема производства присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1.
1 - плавильник; 2 - хлоратор; 3 - промывная колонна; 4,5,8,10,13,18 - емкости; 6,11,14 - дозаторы; 7,12,15 - аппараты с мешалками; 9 - отстойник; 16 - напорная емкость; 17 - центрифуга..17. Вязкостные присадки.
Вязкостные (загущающие) присадки предназначены для повышения вязкости и индекса вязкости масел. Высокоиндексные всесезонные зимние и северные моторные масла получают, в основном, путем загущения маловязких нефтяных базовых масел полимерными и сополимерными присадками. В России в качестве товарных вязкостных присадок используются полиметакрилаты. Другие вязкостные присадки мало применяются.
Что такое загущение, спросит пытливый читатель, оторвавшись от созерцания ножек соседки по парте, или, на худой конец, от чтения основопологающего фелитологического труда Ксирксара "Блаженство аскезы при скачкообразном отказе от нее". Ответим и на этот вопрос.
Нефтяные масла при высоких температурах сильно разжижаются, а при низких теряют подвижность из-за резкого возрастания вязкости. Для масел любого назначения желательны максимально пологая кривая зависимости вязкости от температуры , то есть высокий ИВ. Широкий интервал изменения вязкости масла приводит к ухудшению его некоторых эксплуатационных характеристик. Запуск холодного двигателя затруднен из-за резкого возрастания вязкости, приводящего к уменьшению (или прекращению) подачи масла к узлам трения и к необходимости преодолевать значительное сопротивление в начальный период пуска двигателя. При значительном снижении вязкости (с возрастанием температуры) резко уменьшается несущая способность тонкого слоя масла, разделяющего трущиеся поверхности.
Чем ниже вязкость масла одинаковой химической природы, тем меньше она возрастает с понижением температуры. Однако снижение вязкости масел с целью улучшения их вязкостно-температурных свойств (ВТС) недопустимо из-за необходимости иметь достаточно высокий уровень вязкости при высоких температурах. Значительного улучшения ВТС достигают применением вязкостных присадок. В результате получают так называемые загущенные масла. Масло с определенным уровнем вязкости, обеспечивающее нормальную работу узла трения при максимальном температурном режиме, неработоспособно при низкого увеличения вязкости (рис. 3).
В этом случае подбирают маловязкое базовое масло (3-4 мм2/с при 100оС, кривая 3 на рис. 3) с хорошими низкотемпературными свойствами и повышают его вязкость до необходимого уровня при высоких температурах (точка А) введением полимерных присадок. Вязкость загущенного масла при низких температурах изменяется примерно так же, как и маловязкой основы (рис. 3, кривая 2).
Недостатком загущенных масел является низкая стабильность к механическим и термическим воздействиям.
В табл. 19, где перечисляются физико-химические свойства вязкостных присадок.

Рис. 7. Изменение ВТС исходных и загущенных масел:
1 - незагущенное высоковязкое масло; 2 - загущенное маловязкое масло; 3 - незагущенное маловязкое масло; А - минимально допустимый уровень вязкости 2 при высоких температурах; Б - максимально допустимый уровень вязкости 1 при низких температурах.
Вязкостные присадки КП-5, КП-10, КП-20 являются продуктами полимеризации полибутилена, средняя молекулярная масса присадок от 4000 до 25000; применяются в виде масляных растворов: КП-5 - раствор полиизобутилена средней молекулярной массы 4000-6000 в трансформаторном масле; КП-10 - раствор полиизобутилена средней молекулярной массы 9000-15000 в масле И-12А и, наконец, отрада студенческой души КП-20 - раствор полиизобутилена средней молекулярной массы 15000-25000 в масле И-12А.
Присадки типа полиизобутилена могут применяться в растворе и других масел при получении загущенных моторных при получении загущенных моторных, индустриальных, редукторных масел и гидравлических жидкостей.
Присадки типа полиметакрилатов ПМА "В-1", ПМА "В-2", Дизакрил представляют собой масляные растворы эфиров метакриловой кислоты и смеси синтетических первичных жирных спиртов С7 - С12 (присадка ПМА "В-1") или спиртов С8 - С10 (присадка ПМА "В-2" и Дизакрил).
Необходимое пояснение: метакриловая кислота СН2=С(СН3)СООН; она же 2-метилпропеновая кислота, она же пропенкарбоновая-2 кислота, она Анна Каценельбоген!
ПМА "В-2" - 30-35%-ный раствор полиметакрилатов в масле И-20А (индустриальное масло общего назначения, как и И-12А). Применяется в моторных маслах и рабочих жидкостях в концентрации до 6 % масс. По сравнению с ПМА "В-1" обладает лучшей загущающей способностью, но уступает по стабильности к механической деструкции.
ВНИИПОЛ ВБ-2 - полимер винил-н-бутилового эфира и предназначена в качестве загущающей присадки в производстве гидравлических, компрессорных и других масел.
Характеристика вязкостных присадок
Показатели КП-5 КП-10 КП-20 ПМА
"В-1" ПМА
"В-2" ДизакрилСодержание,
активного вещества 65 30 25 58-65 – 30-36
Молекулярная масса активного вещества 4000-6000 9000-15000 15000-25000 3000-43000 12000-17000 –
100, мм2/с 250-1000 450-1000 – 200-320 – –
50, мм2/с – – – 1100-1700 1100-1700 1100-1700
Температура вспышки, оС, не ниже 150 165 165 155 160 160
Зададимся вопросом: как изготовить самому полиизобутиленовую присадку? См. рис. 8. Основными стадиями процесса являются сушка изобутилена, его полимеризация и отгонка непрореагировавших компонентов. В процессе используют изобутилен-ректификат (95-96% изобутилена), изобутан, хлористый кальций и твердый едкий натр (осушители), этиловый спирт, хлористый этил, хлористый алюминий, масло-разбавитель и аммиак.
Изобутилен и свежий изобутан подаются в смеситель 2, куда поступают также регенерированные изобутилен и изобутан. Сырьевая смесь поступает в колонну 3, заполненную на 66 % рабочей емкости хлористым кальцием и на 34% едким натром. Здесь происходит осушка сырья и освобождение от примесей - следов спирта, димеров изобутилена и др. Осушенная смесь в аммиачном холодильнике окончательно освобождается от влаги и охлаждается до заданной температуры полимеризации.
Реакция полимеризации происходит в жидкой фазе при -30оС и ниже в зависимости от необходимой глубины полимеризации. Сырьевая смесь поступает двумя потоками в реактор 5 через распылительные устройства, катализатор (2%-ный раствор хлористого алюминия в хлористом этиле) подается в реактор через три распределительных устройства. Степень полимеризации составляет 80-90%. Выделяющееся при реакции тепло снимается путем многократного пропускания реагирующей смеси над охлаждающими поверхностями реактора 5. Полимер, растворенный в изобутане, поступает из реактора в диафрагменный смеситель 6, куда подается этиловый спирт для дезактивации; затем полимер смешивается с маслом-разбавителем в емкости 7. Полиизобутилен, растворенный в масле, поступает на дегазацию, которая осуществляется в двух колоннах; одна из которых (8) работает при небольшом избыточном давлении, а вторая (12) - в вакууме. В колонне 8 отделяются непрореагировавшие изобутилен и изобутан, а также хлористый этил и этиловый спирт. Раствор полиизобутилена в масле из нижней части колонны 8 направляется в колонну 12 и после дополнительной перегонки направляется в емкость 15 товарного продукта.

Технологическая схема производства присадки полиизобутилена.
1, 7, 11, 14, 15, 18, 19, 20, 23, 24 - емкости; 2, 6 - смесители; 3 - осушительная колонна; 4 - холодильники; 5 - реактор; 8, 9, 12, 16, 21 - колонны; 10, 13, 17, 22 - конденсаторы.
Ректификация газов полимеризации осуществляется в колоннах 9, 16 и 21. Верхний продукт колонны 8 подается в колонну 9. С верха этой колонны отбираются изобутан и изобутилен; их через конденсатор 10 частично подают на орошение колонны 9, а избыток откачивается в емкость 1 регенерированной изобутан-изобутиленовой смеси. Кубовый остаток колонны 9 подается в колонну 16, с верха которой отбирается хлористый этил. Часть хлористого этила подают на орошение колонны 16, а остальное направляют в емкость 19. Из куба колонны 16 этиловый спирт поступает в емкость 20, откуда по мере необходимости его подают в периодически работающую колонну 21. Пары спирта после конденсации частично направляют на орошение колонны 21, а избыток - в емкость 24.
Поведаем теперь о присадках, вызывающих идиосинкразию у торговцев пивом:
18 Антипенные присадки.
Современные смазочные присадки содержат комплекс присадок различного функционального действия, что способствует повышенному пенообразованию в процессе эксплуатации масел, а также в процессе заполнения заправочных емкостей. Известны случаи выброса смазочных масел. Для предотвращения образования пены или ускорения ее разрушения в масла вводят антипенные присадки - различные соединения: эфиры и соли жирных кислот, фосфорнсодержащиесоединения, фторированные углеводороды, силоксановые полимеры. Последние наиболее часто применяются в маслах, хотя и имеют определенные недостатки: ограниченную растворимость и нестабильность в кислой среде.
Функциональное действие антипенных присадок связывают со снижением поверхностного натяжения на границе раздела жидкости и воздуха.
В качестве примера приведем характеристики антипенной присадки полиметилсилоксана ПМС-200А. Внешний вид - бесцветная маслянистая жидкость. Вязкость при 100оС 40-350 мм2/с; содержание кремния - 36-39 % масс.; механические примеси должны отсутствовать. Температура вспышки в открытом тигле 290оС.
Присадку применяют в маслах в концентрации 0,001-0,005% масс.
Пакеты присадок для автомобильных смазочных масел представляют собой хорошо сбалансированную смесь химических соединений (присадок различного состава и действия), что обеспечивает необходимые эксплуатационные характеристики масел различных классов. В табл. 20 приведена характеристика некоторых типов пакетов присадок, промышленное производство которых начато в 1997-98 г.г.
Характеристика пакетов присадок
Показатели СамОйл 7311 марки СамОйл 7321 ВДС-941Н К-47 К-48
А В 100, мм2/с, не более 80 80 80 30 25 200
Общее щелочное число, мг КОН/г присадки, не менее 75 55 В пределах 130-170 70 200 108
Содержание активных компонентов, %, не менее
кальция 2,5 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
Температура , оС, вспышки в открытом тигле, не ниже 180 180 185 165 170 150
19 Классификация моторных масел согласно ГОСТ 1747931-85 подразделяет их на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств. Классы вязкости моторных масел согласно ГОСТ 17479.1-85 приведены в табл. 21, группы по назначению и эксплуатационным свойствам - в табл. 22.
Стандартная марка включает следующие знаки: букву М (моторное), цифру или дробь, указывающую класс или классы вязкости (последнее для всесезонных масел), одну или две из первых шести букв алфавита, обозначающих уровень эксплуатационных свойств и область применения данного масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя разными буквами с разными индексами. Индекс 1 присваивают маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 - дизельным маслам. Приведем несколько примеров маркировки моторных масел. Марка М-63/10В указывает, что это моторное масло, всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей и бензиновых двигателей (группа В); М-43/8-В2Г1 - моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей (группа В2) и высокофорсированных бензиновых двигателей (группа Г1); М-14Г2(цс) - моторное масло класса вязкости 14, предназначенное для высокофорсированных дизелей без наддува или с умеренным наддувом. В данном случае после основного обозначения в скобках указана дополнительная характеристика области применения: "цс" - циркуляционное судовое.
Классы вязкости моторных масел
Класс вязкости Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре
100оС -18оС, не более
33 3,8 1250
43 4,1 2600
53 5,6 600
63 5,6 10400
6 Свыше 5,6 до 7,0 включительно –
8 Свыше 7,0 - 9,3 –
10 9,3 - 11,5 –
12 11,5 - 12,5 –
14 12,5 - 14,5 –
16 14,5- 16,3 –
20 16,3 - 21,9 –
24 21,9 - 26,1 –
33/8 7,0 - 9,3 1250
43/6 5,6 - 7,0 2600
43/8 7,0 - 9,3 2600
43/10 9,3 - 11,5 2600
53/10 9,3 - 11,5 6000
53/12 11,5 - 12,5 6000
53/14 12,5 - 14,5 6000
63/10 9,3 - 11,5 10400
63/14 12,5 - 14,5 10400
63/16 14,5 - 16,3 10400
Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным свойствам (ГОСТ 17479.1-85)
Группа масла по эксплуатационным свойствам Рекомендуемая область применения
А Нефорсированные бензиновые двигатели и дизели.
Б Б1Малофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях, которые способствуют образованию высокотемпературных отложений и коррозии подшипников.
Б2Малофорсированные дизели.
В В1Среднефорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях, которые способствуют окислению масла и образованию отложений всех видов.
В2Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные требования к антикоррозионным, противоизносным свойствам масел и способности предотвращать образование высокотемпературных отложений.
Г Г1Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях, способствующих окислению масла, образованию отложений всех видов и коррозии.
Г2Высокофорсированные дизели без наддува или с умеренным наддувом, работающие в эксплуатационных условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений.
Продолжение табл. 22.
Группа масла по эксплуатационным свойствам Рекомендуемая область применения
Д Д1Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в эксплуатационных условиях, более тяжелых, чем для масел группы Г1.
Д2Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложений.
Е Е1Высокофорсированные бензиновые двигатели и дизели, работающие в эксплуатационных условиях более тяжелых, чем для масел групп Д1 и Д2. Отличаются повышенной диспергирующей способностью, лучшими противоизносными свойствами.
Е2Для сведения: в прежней нормативной документации дополнительные характеристики условий применения и особенностей свойств масел вводились в стандартное обозначение без скобок (например, М-8Г2к) , иное назначение масла обозначала группа Е. На это стоит обращать внимание, так как старые марки содержатся в многочисленных инструкциях по эксплуатации техники, нормативной документации на масла и другой документации.
В международном масштабе общепринятой стала классификация моторных масел по вязкости Американского общества автомобильных инженеров - SAE J300. Уровень эксплуатационных свойств и область применения зарубежные производители в большинстве случаев указывают по классификации API (Американский институт нефти). ГОСТ 17479.1-85 в справочных приложениях дает примерное соответствие классов вязкости и групп по назначению и эксплуатационным свойствам, изложенным в ГОСТе классам вязкости по SAE и классам API по условиям и областям применения моторных масел. Следует подчеркнуть, что речь идет не об идентичности, а об ориентировочном соответствии.
20 Масла для бензиновых двигателей.
Четырехтактные бензиновые двигатели - преобладающий тип двигателей легковых автомобилей, микроавтобусов, легких и среднетоннажных грузовиков. Условия работы моторных масел в этих двигателях характеризуются очень высокими термическими нагрузками при езде вне городов и резко переменными режимами работы при езде в городах, при которой двигатель зачастую не прогревается до оптимальной температуры масла и охлаждающей жидкости. Это обуславливает специфические требования к этим маслам: с одной стороны способность предотвращать образование высокотемпературных отложений, особо высокая стойкость к окислению, с другой стороны, способность предотвращать образование низкотемпературных отложений (осадки и шламы) и защищать детали двигателя от ржавления под действием конденсирующихся в непрогретом или остывшем двигателе продуктов сгорания топлива.
Двухтактные бензиновые двигатели устанавливают на мопедах, мотороллерах, снегоходах, моторных лодках, бензопилах и газонокосилках. Их часто смазывают маслами, которые предварительно растворяют в топливе и которые сгорают вместе с ним. Специфические требования к маслам для двухтактных бензиновых двигателей - смешиваемость с бензинами, полная растворимость в них, способность предотвращать закоксовываемость поршневых колец, образование отложений на поршне, повреждение поверхностей трения поршня и цилиндра, защита двигателя от ржавления, малая зольность для обеспечения работы свечей зажигания и предотвращения преждевременного воспламенения рабочей смеси от зольных отложений в камере сгорания, малое влияние на токсичность отработанных газов (дымность). Масла для четырехтактных бензиновых двигателей этими свойствами не обладают.
Масло М-12-ТП. Получают компаундированием дистиллятного и остаточного компонентов с добавлением композиции присадок. Используется в составе топливно-масляной смеси в двухтактных бензиновых двигателях воздушного и водяного охлаждения, установленных на транспортных средствах и механизированных инструментах. Характеристики его таковы:
100, мм2/с 11-12
Сульфатная зольность, % 0,3
Щелочное число, мг КОН/г 2,3
Содержание, % механических примесей 0,015
воды Следы
Температура застывания, оС-15
Плотность при 20оС, кг/м3 900
Масла групп Г1, В и В1Масла группы Г1 предназначены для использования в форсированных двигателях легковых автомобилей, которые работают на бензинах с октановым числом по исследовательскому методу выше 90. Эти масла содержат высокоэффективные композиции отечественных присадок или пакеты импортных присадок. Их готовят на основе дистиллятных компонентов, загущенных макрополимерными присадками.
Масла группы В1 предназначены для двигателей легковых и грузовых автомобилей, работающих на бензине с октановым числом до 80. Их применяют всесезонно. Они содержат композиции отечественных или пакеты импортных присадок, добавляемые к дистиллятным или компаундированным базовым маслам. Свойства из приведены в табл. 23. В данной группе рассматриваются масла и для дизелей, относящихся к группе В.
Характеристики масел групп Г1, В и В1
Показатели М-63/12Г1 М-53/10Г1 М-43/6В1 М-8В М-63/10В
100, мм2/с 12 10-11 5,5-6,5 7,5-8,5 9,5-10,5
0, мм2/с – – – 1200 –
-18, мм2/с 10400 Не нормируется 1100-2600 Не нормируется 9000
-30, мм2/с – – 11000 – –
ИВ, не менее 115 120 125 93 120
Содержание, % мех. примесей 0,015 0,015 0,02 0,015 0,02
воды Следы
Температура, оС вспышки открытом тигле, 210 200 165 207 190
застывания, не выше -30 -38 -42 -25 -30
Щелочное число, мг КОН/г, 7,5 5,0 5,5 4,2 5,5
Зольность сульфатная, %, 1,3 0,9 1,3 0,95 1,3
Плотность при 20оС, кг/м3, 900 900 880 905 890
Содержание активных компонентов, %, не менее кальция 0,23 0,20 – 0,16 –
цинка 0,10 0,12 – 0,09 –
фосфора – – – 0,09 –
Цвет с разбавлением 15:85, ед. ЦНТ, не более – – 3,0 3,5 3,0
21 Масла для дизелей
Дизели отличаются от других двигателей внутреннего сгорания большим разнообразием конструкций, способов смесеобразования, назначений, условий эксплуатации и чрезвычайно широким диапазоном агрегатных мощностей (от нескольких киловатт до десятков тысяч). Поэтому ассортимент дизельных масел значительно различается по предъявляемым к ним требованиям и эксплуатационным свойствам. Важнейшие критерии, определяющие выбор смазочного масла - тип и назначение дизеля, уровень его форсирования, степень жесткости условий эксплуатации, вид и качество применяемого топлива.
Все дизельные масла содержат присадки, вводимые в дистиллятные, компаундированные или остаточные базовые масла селективной очистки, выработанные из малосернистых или сернистых нефтей. Диапазон уровней эксплуатационных свойств дизельных масел охватывает все группы классификации ГОСТ 17479.1-85.Масла групп А и Б2Масла групп А и Б2 (табл. 24) предназначены для дизелей старых моделей, работающих на топливах с небольшим содержанием серы. Спрос на масла этих групп сохраняется в большинстве случаев в силу традиции и невысокой цены. За редкими исключениями масла групп А и Б2 могут быть заменены более эффективными маслами группы В2 того же класса вязкости.
Характеристики масел групп А и Б2
Показатели МС-20П М-14Б МТЗ-10П М-16ПЦ МТ-16П
100, мм2/с 20 140,5 9,5-10,5 15,5-16,5 15,5-16,5
40, мм2/с – – 50 – –
-30, мм2/с – – 15000 – –
ИВ, не менее 80 85 125 85 85
Температура, оС вспышки открытом тигле, 225* 200 165 230 210
застывания, не выше -18 -15 -43 -25 -25
Щелочное число, мг КОН/г, 0,9 – 3,5 0,9 4,0
Плотность при 20оС, кг/м3, 900 910 900 905 905
Содержание активных компонентов, %, не менее кальция 0,08 – 0,2 – –
бария 0,14 – – – –
Цвет с разбавлением 15:85, ед. ЦНТ, не более – 7,0 4,0 7,0 7,0
* - в закрытом тигле.Масла группы В2Масла группы В2 (табл. 25) вырабатывают из малосернистых и сернистых нефтей. Они содержат композиции присадок, придающих маслам эксплуатационные свойства, обеспечивающие надежное смазывание безнаддувных автотракторных дизелей старых моделей, а также судовых, тепловозных, стационарных и транспортных дизелей среднего уровня форсирования при работе на дистиллятных дизельных топливах с содержанием серы до 0,5 % мас.Характеристики масел групп В2Показатели М-8В2 М-10В2 М-10В2С М-14В2 М-20В2Ф
100, мм2/с 80,5 110,5 11-12 13,5-14,5 19-22
40, мм2/с – – – – –
-30, мм2/с 1200 – – – –
ИВ, не менее 85 85 83 85 90
Температура, оС вспышки открытом тигле, 200 205 210 210 230
застывания, не выше -25 -15 -15 -12 -15
Щелочное число, мг КОН/г, 3,5 3,5 4,0 4,8 2,8
Зольность сульфатная, %, 1,3 1,3 1,0 1,2 0,65
Плотность при 20оС, кг/м3, 905 905 900 910 905
Содержание активных компонентов, %, не менее кальция 0,08 0,08 0,19 0,15 –
бария 0,18 0,18 – 0,13 –
цинка 0,05 0,05 0,05 0,045 –
фосфора 0,05 0,05 0,05 0,04 –
Цвет с разбавлением 15:85, ед. ЦНТ, не более 4,5 4,5 3,5 4,0 3,5
Масла группы Г2Масла группы Г2 (табл. 26) вырабатывают из сернистых и малосернистых нефтей. Все масла этой группы содержат значительно больше более эффективных присадок, чем масла группы В2. Масла группы Г2 можно применять в более жестких условиях, где необходима высокая термическая стабильность, лучшие антиокислительные, моюще-диспергирующие, нейтрализующие и противоизносные свойства. Высокооборотные дизели, смазываемые маслами группы Г2, эксплуатируют на дистиллятных топливах с содержанием серы до 0,5 % мас., а средне- и малооборотные судовые дизели с большим диаметром цилиндра - до 1,5 % мас.
В двигателях автомобилей КамАЗ замена масла необходима после пробега 25-30 тыс. км.
22Классификация и обозначения индустриальных масел
Индустриальные масла предназначены для смазки машин и механизмов, различного промышленного оборудования. Доля индустриальных масел в общем объеме производства масел в СССР в 1978 г превышала 30 %. Длительное время в Российской Федерации не было технически обоснованной и общепринятой классификации индустриальных масел. В зависимости от области применения их условно классифицировали на масла общего и специального назначения. Кроме того, масла каждой из этих групп подразделяли на три подгруппы по кинематической вязкости при 50 и 100оС. Имело место разделение: по характеру исходной нефти - на масла из малосернистых и сернистых нефтей; по способу очистки - на масла селективной, сернокислотной, абсорбционной очистки, выщелоченые и т.д. При разработке легированных (с присадками) масел их обозначали, руководствуясь сложившимися правилами: масла серии ИГП - индустриальные гидравлические с присадками; ИСП - индустриальные из сернистых нефтей с присадками и т.п.
Впервые разработанная классификация индустриальных масел отражена в ГОСТ 174793.4-87 ("Масла индустриальные. Классификация и обозначение"). Стандарт учитывает международные и отечественные стандарты. В единой системе обозначений учтено применение их в различном промышленном оборудовании и различных условиях эксплуатации. Масла, предназначенные для смазывания промышленного оборудования, выделяют в самостоятельную группу и им присваивают общее условное наименование "Индустриальные масла". В отличие от других масел их обозначают буквой "И".
Обозначение индустриальных масел включает группу знаков, разделенных между собой дефисом. Первая буква "И", вторая прописная буква определяет принадлежность к группе по назначению, третья прописная буква - принадлежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам и четвертый знак - цифра - характеризует класс по кинематической вязкости.
По назначению индустриальные масла делят на 4 группы (табл. 29), по уровню эксплуатационных свойств - на 5 подгрупп (табл. 30) , в зависимости от кинематической вязкости при 40оС - на 18 классов (табл. 31). Деление масел по назначению соответствует международному стандарту ISO 3498-79 и ISO 6743/0-81, а по вязкости - ISO 3448-75.
Характеристики масел группы Г2 для автотракторных и транспортных дизелей.
Показатели М-8Г2к М-10Г2к М-14Г2к М-8Г2У М-20Г2У
100, мм2/с 8,00,5 110,5 14,0-15,0 8,0-9,0 11,0-12,0
0, мм2/с, не более 1200 – – – –
-12, мм2/с, не более – – – – –
ИВ, не менее 95 95 90 95 90
t вспышки открытом тигле, оС, 210 220 215 210 225
t застывания, оС, не выше -30 -18 -25 -30 -15
Щелочное число, мг КОН/г, 3,5 3,5 4,0 4,8 2,8
Зольность сульфатная, %, 1,15 1,15 1,15 1,35 1,35
Плотность при 20оС, кг/м3, 905 900 910 905 905
Содержание активных компонентов, %, кальция 0,19 0,19 0,19 0,3 0,3
цинка 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1
фосфора 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Цвет с разбавлением 15:85,
ед. ЦНТ, не более 3,0 3,0 4,0 4,0 4,0
Группы индустриальных масел по назначению
Группа Соответствие группы по ISO 6743/0-81 Область применения
Л F Легконагруженные узлы (шпиндели, подшипники и сопряженные с ними соединения)
Г H Гидравлические системы
Н G Направляющие скольжения
Т C Тяжелонагруженные узлы (зубчатые передачи)
Подгруппа Состав, условия эксплуатации и рекомендуемая область применения
А Масла без присадок; по условиям работы оборудования не предъявляются особые требования к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел
В Масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел
С Масла типа В с противоизносными присадками для оборудования, где имеются антифрикционные сплавы цветных металлов и условия работы которых предъявляют повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным и противоизносным свойствам масел
D Масла типа С с противозадирными присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным, противоизносным и противозадирным свойствам масел
E Масла типа D с противоскачковыми присадками; по условиям работы оборудования предъявляются повышенные требования к антиокислительным, адгезионным, противоизносным, противозадирным и противоскачковым свойствам масел
Классы вязкости индустриальных масел по ISO 3448-75
Класс вязкости 40, мм2/с Класс вязкости 40, мм2/с
2 1,9-2,5 68 61-75
3 3,0-3,5 100 90-110
5 4,0-5,0 150 135-165
7 6,0-8,0 220 198-242
10 9,0-11,0 320 288-352
15 13,0-17,0 460 414-506
22 19,0-25,0 680 612-748
32 29,0-35,0 1000 900-1100
46 41,0-51,0 1500 1350-1650
Пример обозначения индустриального масла: И-Г-С-32 – индустриальное масло (И) группы Г, подгруппы С, класса вязкости 32.
Масла общего назначенияВ эту группу входят нефтяные масла без присадок и с присадками (легированные) вязкостью при 50оС от 2,2 до 190 мм2/с, получаемые из малосернистых и сернистых нефтей. Такие масла служат для смазывания наиболее распространенных узлов и механизмов оборудования в различных областях промышленности. К маслам без присадок не предъявляют особых требований, их эксплуатационные свойства обеспечиваются естественной нефтяной природой масел. В группу легированных масел включены масла с определенным комплексом свойств, обеспечивающих универсальность их применения.
23 Масла без присадок
Масла без присадок представляют собой очищенные дистиллятные или смесь дистиллятных и остаточных масел. Применяются в машинах и механизмах промышленного оборудования, условия работы в которых не предъявляют особых требований к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел, а также в качестве гидравлических жидкостей.
Масла И-5А, И-8А (табл. 32) - дистиллятные, из малосернистых и сернистых нефтей селективной очистки. Применяются в различных отраслях промышленности для смазывания наиболее широко распространенных легконагруженных, высокоскоростных узлов и механизмов, замасливания волокон и в производстве масел, смазок и резин. Кроме того, их применяют для жирования кож, изготовления паст, мастик, оконной замазки и др. Ряд отраслей народного хозяйства использует эти масла в качестве рабочей жидкости для гидравлических систем различных строительных машин.
Масла И-12А и И-12А1 (табл. 32) - дистиллятные из сернистых нефтей селективной очистки. Служат для смазывания втулок, подшипников веретен и других машин, шпинделей металлорежущих станков, работающих с частотой вращения до 5 тыс. мин-1, для подшипников маломощных электродвигателей с кольцевой системой смазки, в качестве рабочих жидкостей в объемных гидроприводах, работающих в закрытом помещении и на открытом воздухе, для поршневой группы аммиачных компрессоров и многих других видов оборудования. Используются также для изготовления масел с присадками, пластичных антифрикционных и консервационных смазок, эмульгирующих составов, технологических смазок и жидкостей. В зависимости от требований их можно заменить смесью одного из масел И-20А или И-30А с маловязкими маслами И-5А или И-8А.
Характеристики индустриальных масел общего назначения без присадок
Показатели И-5А И-8А И-12А И-12А1
Обозначение по ГОСТ 17479.4-87
И-Л-А-7 И-Л-А-10 И-ЛГ-А-15 И-Г-А-32
20, кг/м3, не более 870 880 880 880
40, мм2/с 6-8 9-11 13-17 13-17
Кислотное число, мг КОН/г, 0,02 0,02 0,02 0,02
Температура, оС вспышки в открытом тигле, 140 150 170 165
застывания, -18 -15 -15 -30
Цвет, ед. ЦНТ, 1,0 1,5 1,5 2,5
24 Масла с присадками (легированные).
Масла индустриальные И-Л-С и ИГП - дистиллятные, остаточные или смесь дистиллятных и остаточных нефтяных масел из сернистых нефтей глубокой селективной очистки с антиокислительной, противоизносной, антикоррозионной и антипенной присадками. Применяются в основном для смазывания отечественного и импортного оборудования в различных отраслях народного хозяйства, для эксплуатации которого необходимы масла с улучшенными эксплуатационными свойствами. Основными показателями, характеризующими эксплуатационные свойства масел ИГП, являются стабильность против окисления, антикоррозионные свойства и стойкость к пенообразованию.
В связи с применением в гидравлических системах современного промышленного оборудования фильтров тонкой очистки важное значение приобретает фильтруемость масел.
В первую очередь выступают масла для легконагруженных высокоскоростных механизмов. В эту группу входят дистиллятные масла из малосернистых и сернистых нефтей селективной очистки с присадками и без них вязкостью при 50оС от 2,2 до 15,5 мм2/с. Они служат для смазывания высокоскоростных механизмов металлорежущих станков, текстильных машин, сепараторов, центрифуг, шпинделей, подшипников и иже с ними соединены.
25. Масла для гидравлических систем
В этот раздел входят масла, употребляемые в качестве рабочих жидкостей для гидравлических систем металлорежущих станков, автоматических линий, прессового и другого промышленного оборудования. В настоящее время идет расширение масштабов использования гидравлических приводов, непрерывным ростом мощностей и нагрузок, отсюда - повышение требований к эксплуатационным свойствам масел. В соответствии с широким диапазоном рабочих параметров гидравлических систем и предъявляемыми к смазочным материалам эксплуатационными требованиями, масла для гидравлических систем промышленного оборудования условно делят на четыре группы.
В первую (самая распространенная) входят нефтяные масла без присадок, используемые в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах, когда не предъявляются особые требования к эксплуатационным свойствам масел. Здесь применяются индустриальные масла общего назначения без присадок (И-12А, И20А, И-30А и т.д.).
Вторая группа - легированные масла с улучшенными антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и антипенными свойствами. Их используют в гидравлических системах, эксплуатируемых при высоком давлении (до 16-35 МПа). Сюда входят высокоочищенные дистиллятные, остаточные и смеси масел из сернистых нефтей глубокой селективной очистки, с присадками, вязкостью при 50оС от 16 до 118 мм2/с.
В третью группу входят легированные масла вязкостью при 50оС от 16,5 до 40 мм2/с. Они отличаются от масел второй группы лучшими противозадирными свойствами.
К четвертой группе относятся легированные загущенные масла со всеми вышеперечисленными прибамбасами. Эти масла применяют в гидравлических системах со специфическими свойствами, обусловленными условиями применения, например: двигатели привода стана для прокатки алюминия, привод шагового двигателя гидроперфораторов, экскаваторов, дуговых печей и пр.
К маслам для гидравлических систем относятся такие известные читателю с младых ногтей масла как ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38 и далее со всеми остановками, а также масло ВНИИНП-403 (И-Г-В-46(П)) и масла ИГСп, масло Гидрол-7, жидкость ОЭРЖ-М.
Ареалы применения индустриальных масел весьма широки. Поэтому, не вдаваясь в подробности, поведаем лишь о группах, существующих средь них.
Масла для направляющих скольжения станочного оборудования (дистиллятные масла и смеси масел из сернистых нефтей, очищенные и глубоко очищенные селективной очистки и легированные с вязкостью при 50оС от 20 до 120 мм2/с);
Масла для тяжелонагруженных узлов - для всех видов зубчатых, червячных и винтовых передач различного промышленного оборудования (в том числе и лифтов, помните об этом, уродуя их). Так как условия работы этих передач разнообразны, для них требуется широкий ассортимент смазочных материалов и присадок к ним. Для узлов трения промышленного оборудования применяют преимущественно масла без присадок вязкостью от 12 (50оС) до 52 мм2/с (100оС). Тут еще добавляется группа масел для тяжелонагруженных узлов с твердыми добавками (например в масле И-Т-Д-680(Мо) - дисульфид молибдена; в масел И-Т-Д-100(С) - графит).
Масла цилиндровые - смазывают горячие части паровых машин.
Масла специального назначения поражают воображение дикими местами использования. Среди них хочется выделить вакцинные масла марок "М" и "С" - высокоочищенные масла, полученные путем глубокого гидрирования газойлевых фракций западносибирских нефтей с последующей ректификацией и доочисткой. Используются как компоненты в эмульсионных противовирусных и противобактериальных биопрепаратах. Так для свиней особливо хорошо масло марки "М".
26 Пластичных смазках.
Пластичные смазки представляют собой высокотструктурированные тиксотропные дисперсии твердых загустителей в жидкой среде. Объем их производства от общего объема производства смазочных материалов составляет всего 4-5%, по разнообразию областей применения смазки превосходят другие смазочные материалы.
Обычно смазки состоят из трех компонентов: 70-90% дисперсионной среды (жидкой основы), 10-13% дисперсной фазы (твердого загустителя) и 1-15% добавок (модификаторов структуры, присадок и наполнителей).
В качестве дисперсной среды используют преимущественно нефтяные масла, иногда - синтетические или их смеси с нефтяными маслами. Наиболее широко используют индустриальные масла средней вязкости (40-60 мм2/с при 50оС). Синтетические масла (полисилоксаны, сложные эфиры, полигликоли, фтор- и хлорорганические жидкости) применяют, как правило, для приготовления смазок, используемых в высокоскоростных подшипниках, работающих в широком диапазоне температур. Так как синтетические масла дороги, а также для улучшения их отдельных эксплуатационных свойств (например смазочной способности и защитных свойств силоксанов) используют смеси синтетических масел с нефтяными.
Загустителями являются:
металлические мыла (соли высокомолекулярных жирных кислот);
твердые нефтяные углеводороды (церезины, петролатумы);
некоторые продукты неорганического происхождения (бентонит, силикагель);
некоторые продукты органического происхождения (пигменты сажи, кристаллические полимеры, производные мочевины).
Наиболее распространенные загустители - мыла и твердые углеводороды. В зависимости от типа загустителя содержание его в смазках колеблется от 8 до 25% масс.
Для регулирования структуры и улучшения функциональных свойств в смазки вводят добавки - наполнители и присадки.
Наполнители - твердые высокодисперсные вещества, практически не растворимые в дисперсной среде и всегда образующие в смазках самостоятельную фазу с частицами размером, значительно превосходящим размеры мыльных волокон. Наиболее распространены слоистые наполнители кристаллической структуры, обеспечивающие высокую смазочную способность (графит, дисульфид молибдена, нитрид бора, слюда и т.д.).
Присадки почти всегда растворимы в дисперсионной среде и оказывают существенное влияние на структуру и реологические свойства смазок. Для улучшения свойств смазок применяют в основном те же присадки, что и при производстве нефтяных масел. Основными являются антиокислительные, противозадирные и противоизносные, ингибиторы коррозии.
Пластичные смазки представляют собой коллоидные системы, отличающиеся значительной концентрацие и высокой степенью структурирования твердой фазы. Дисперсная фаза большинства мыльных смазок образована лентовидными или игольчатыми частицами (волокнами) анизометричной формы (то есть, их форма неодинакова в разных направлениях кристалла). В одном или двух измерениях размеры этих частиц коллоидные - менее 1 мкм.
Особенности кристаллизации загустителя.
В процессе охлаждения коллоидного (мыльные смазки) или истинного (углеводородные смазки) раствора происходит кристаллизация загустителя с одновременным ростом и связыванием кристаллов (волокон) друг с другом и образованием кристаллической сетки. В обычных коллоидных системах (с малым содержанием твердой фазы) частицы дисперсной фазы при столкновении коагулируют и выпадают в осадок. Высокая концентрация дисперсной фазы в смазках препятствуют коагуляции частиц, они формируют пространственный структурный каркас. Чем выше анизометричность (соотношение длины и ширины) частиц загустителя, тем более прочную структуру они образуют.
Высокая степень структурирования дисперсной фазы придает смазкам твердообразное состояние и пластичность, что существенно отличает их по свойствам и применению от жидких и твердых смазочных материалов. В отсутствие нагрузок смазки ведут себя подобно твердым телам: не растекаются под действием собственного веса, удерживаются на вертикальных поверхностях, не сбрасываются инерционными силами с движущихся деталей. При весьма малых нагрузках, превышающих предел прочности смазки, структурный каркас разрушается, смазка начинает деформироваться (течь) и приобретает вязкотекучее подвижное состояние. Важная особенность: обратимость процесса разрушения структурного каркаса: при снятии нагрузки течение прекращается и смазка вновь приобретает свойства твердого тела. Легкость переходов смазок из пластичного в вязкотекучее состояние и обратно (тиксотропные превращения) является их достоинством и обеспечивает преимущества применения перед жидкими и твердыми смазочными материалам
27. Классификация пластических смазок.
Смазки классифицируют по составу и назначению. Так как определяющее влияние на структуру и свойства смазок оказывают загустители, тип загустителя положен в основу классификации смазок по составу. По типу загустителя масла подразделяют на:
Мыльные смазки.
Углеводородные смазки.
Смазки на неорганических загустителях.
Мыльные в зависимости от состава загустителя делятся наобычные мыльные смазки;
смазки на комплексных мыльных загустителях (в состав загустителя входят соли низко- и высокомолекулярных кислот);
смазки на смешанных мыльных загустителях (в состав загустителя входят соли различных металлов).
По типу катиона молекулы мыла смазки делят на кальциевые, натриевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и т.д.
По составу жиров выделяют смазки
на синтетических жирах (фракции синтетических жирных кислот, получаемые окислением парафинов);
на природных жирах (как правило смеси гидрированных растительных и животных жиров);
на технических жирных кислотах (стеариновой, 12-оксистеариновой и т.п.).
По назначению смазки делят на:
антифрикционные - для снижения трения и износа деталей машин и механизмов;
консервационные - для защиты металлических изделий от коррозии;уплотнительные - для герметизации трущихся поверхностей, зазоров и щелей;специальные - фрикционные, приработанные, противооблединительные и др.
Современная классификация смазок по назначению приведена в табл. 36.
Антифрикционные (около 70 марок, самая большая группа). Применяются для смазывания грубых и высоконагруженных узлов трения транспортных средств (подвесок ходовых частей, рессор), горнодобывающего оборудования, различных узлов индустриальных механизмов (конвейеров, сельскохозяйственных машин), подшипников, электродвигателей и т.д. К ним относятся солидол, Литол-24, Фиол-1, ЦИАТИМ-221 и др.
Защитные, или консервационные, смазки. Служат для предохранения металлических поверхностей от коррозии, кожаных изделий от высыхания и гниения. Эти смазки наносят на металлические поверхности в нагретом до 100-110оС состоянии, а при расконсервации смывают органическим растворителем или горячей водой. наиболее известные представители - Мовиль, Мольвин-МЛ, используемые для защиты от коррозии внутренних труднодоступных поверхностей кузовов автомобилей.
Уплотнительные смазки (14 марок) применяют в качестве уплотнительной среды в резьбовых соединениях, трубопроводной и запорной аппаратуре, в узлах соединения вакуумных систем и т.д.
Канатные смазки - влагостойкие и низкозастывающие, рассчитанные для работы при -50оС, используемые для пропитки сердечников силовых стальных канатов, а также при их изготовлении и эксплуатации в горнодобывающем и подъемно-транспортном оборудовании.
Также среди антифрикционных рассматриваются:
автомобильные смазки (Литин-2; АМ-карданная; Литол 459/5; ЛСЦ-15 и пр.);
железнодорожные смазки (ЛЗ-ЦНИИ; ЖРО; Кулисная ЖК; ЦНИИ-КЗ; ЖТ-72 и пр.);
морские смазки (АМС-1; АМС-3; МС-70; МУС-3А; МЗ);
авиационные смазки (Эра; АТЛАНТА; Сапфир; СЭДА; Свинцоль-01; НК-50; № 9);
индустриальные смазки (Униол-2М/2; ИП-1(Л, З); ЛКС-2 и т.п.);
буровые смазки (Долотол Н; Долотол АУ; Долотол НУ; Геол-1; Пластол);
Электроконтактные смазки (ВНИИНП-248, 502; Электра).
Большая часть смазок как по ассортименту, так и по объемам производств относится к первым двум группам. для приготовления антифрикционных смазок применяют в основном мыльные загустители, для консервационных - углеводородные. С точки зрения применения пластичные смазки наиболее эффективны при высоких температурах и контактных нагрузках, в узлах трения, работающих периодически или с частым изменением направления движения. Смазки хорошо герметизируют узлы трения, при их использовании снижаются затраты на смазочные материалы и обслуживание механизмов.
28 Основные свойства пластических смазок.
Объемно-механические (реологические) свойства.
Эти свойства описываются несколькими свойствами, в том числе реологической кривой зависимости градиента скорости деформации от напряжения. При напряжении сдвига выше предела упругости структурного каркаса сазки испытывают очень медленно протекающие необратимые деформации течения (ползучесть). Так как деформация протекает в самом каркасе, смазка сохраняет целостность. Кривая состоит из нескольких участков:
Все разрушенные связи практически мгновенно восстанавливаются, скорость течения смазок пропорциональна напряжению сдвига.
По достижению предела прочности начинается хрупкая деформация каркаса. Благодаря тиксотропным свойства разрушенные связи восстанавливаются. Градиент скорости несколько отклоняется от прежней прямой.
При достижении напряжения сдвига восстанавливаются не все разрушенные связи и наступает резкое возрастание скорости деформации.
При напряжениях сдвига выше определенной величины дисперсные частицы загустителя полностью ориентируются в направлении движения потока и поведение смазки становится подобным поведению масла.
В качестве основных реологических характеристик смазок приняты: предел прочности при сдвиге или предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость.
Прочностные свойства смазок. Предел прочности при сдвиге - минимальная нагрузка (напряжение), при приложении которой происходит необратимая деформация (сдвиг) смазки. Его абсолютная величина и зависимость от температуры определяют стартовые характеристики узлов трения, способность смазки подступать к рабочим узлам и удерживаться на трущихся поверхностях. Благодаря пределу прочности смазки не стекают с наклонных и вертикальных поверхностей, не вытекают из открытых негерметизированных узлов трения.
Повышение температуры вызывает уменьшение прочности смазок. Температура, при которой предел прочности приближается к нулю, свидетельствует о переходе смазки из пластического состояния в жидкое и характеризует верхний температурный предел работоспособности смазок.
Для определения предела прочности смазок предложены методы, основанные на осевом сдвиге коаксиальных цилиндров, вырывании из смазки шурупа или пластины, сдвиге смазки в ребристом капилляре и т.п. Для большинства смазок предел прочности при температуре 20оС составляет 100-1000 Па.
Вязкостные свойства смазок. Они определяют возможность заправки и прокачиваемость смазок, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах работы узлов трения.
Вязкость смазки зависит от температуры и градиента скорости сдвига (или деформации) - с его увеличением она уменьшается. Отсюда принято говорить об эффективной вязкости смазок D с обязательным указанием значения градиента скорости D и температуры t, при которых проводилось определение. Изменение вязкости смазок со скоростью деформации выражаются вязкостно-скоростной характеристикой (ВСХ) и определяется отношением вязкостей смазки при постоянной температуре и двух разных градиентах скорости деформации (10 и 100 с-1).
С повышением t вязкость смазок уменьшается. При минимальных t вязкость смазок не должна превышать 2000 Пас (при 10 с-1). О влиянии t на вязкость смазок судят по вязкостно-температурной характеристике (ВТХ) - зависимости вязкости смазки от температуры при постоянном градиенте скорости. Для смазок кривая, характеризующая их вязкостно-температурные свойства, более полога, чем для масел.
На вязкость смазок влияют:
вязкость дисперсной среды;
природа и концентрация загустителя (с увеличением концентрации и степени дисперсности загустителя вязкость смазки растет);
технология приготовления смазок и др.
Для определения вязкости смазок используют капиллярные (АКВ-2, АКВ-4) и ротационные (ПВР-1) вискозиметры.
Зависимость вязкости смазок от вязкости дисперсионных сред при одинаковых отрицательных температурах носит линейный характер и описывается уравнением
см. = a + bд.с.
где см. - вязкость смазки; a, b - коэффициенты; д.с. - вязкость дисперсионной среды.
При низких температурах пусковой крутящий момент также является функцией вязкости дисперсионной среды, определенной при той же температуре.
Стабильность при хранении и эксплуатации. Различают физическую и химическую стабильность. Химическая определяется устойчивостью смазок к воздействию химических реагентов, окисляемостью под воздействием кислорода воздуха и длительной термообработки. Физическая - устойчивость к действию нагрузок, невысоких и кратковременных температур и др. физических факторов.
Механическая стабильность. Тиксотропные превращения. Под тиксотропными свойствами смазок понимают их способность изменять объемно-механические свойства под воздействием нагрузки и после ее снятия. Обобщенная кривая тиксотропного разрушения такова: при механическом воздействии прочность смазок вначале резко понижается, далее устанавливается равновесие между разрушенными и восстановленными связями. Конечная прочность разрушенной структуры зависит от интенсивности механического воздействия и состава смазки. Увеличение концентрации и уменьшение размеров частиц (до определенных пределов) способствуют улучшению механической стабильности смазок.
Оценка механической стабильности основана на разрушении смазок в стандартных условиях и определении изменения их объемно-механических свойств в процессе разрушения и после его окончания.
Коллоидная стабильность смазок характеризует их способность в минимальной степени выделять масло при хранении и эксплуатации. Выделение масла может происходить самопроизвольно (под действием собственного веса смазки), а также ускоряться или замедляться действием температуры и давления. Коллоидная стабильность смазок зависит от совершенства структурного каркаса, определяемого размерами, формой и прочностью связей составляющих его частиц. Чем выше вязкость масла (дисперсионной среды), тем труднее оно вытекает из объема смазки. Коллоидная стабильность смазок зависит от содержания свободных щелочи и кислоты, способа приготовления и режима охлаждения смазок. Выделение масла из смазки не должно превышать 30% масс.
Для предотвращения выделения масла из смазок с недостаточной коллоидной стабильностью их фасуют в небольшую тару, чтобы снизить отпрессовывание масла под действием собственного веса.
При оценке коллоидной стабильности для ускорения отделения масла используют воздействие нагрузок (давления), центробежных сил, нагревания и т.д.
Термическая стабильность. Определяет прежде всего способность не упрочняться или разупрочняться при кратковременном нагреве. Смазки на сонове мыл СЖК и некоторые комплексные смазки подвержены при повышенных температурах термоупрочнению вплоть до потери пластичности. Низкой термической стабильностью обладают натриевые, натриево-кальциевые, в меньшей степени кальциевые смазки. Термоупрочнение затрудняет поступление смазок к узлу трения, ухудшает их адгезионные свойства. Особенность термоупрочнения - полная и многократная обратимость: при перетирании (гомогенизации) первоначальные свойства смазки восстанавливаются. Для оценки термоупрочнения определяют пределы прочности смазок до и после выдерживания их при повышенных температурах.
Испаряемость характеризует стабильность состава смазок при хранении и эксплуатации. так как некоторые смазки работают при высоких температурах, в условиях глубокого вакуума и заменяют их редко (или не заменяют вовсе), то при испарении дисперсионной среды они высыхают, на их поверхности образуются корки и трещины, что нарушает цельность смазочной пленки и снижает защитную способность смазок. Скорость испарения масла зависит от состава смазок, условий их хранения и эксплуатации. Испарение масла зависит от фракционного состава масла и в меньшей степени - от типа и концентрации загустителя.
Количественной оценкой испаряемости масла служит определение потери массы образца смазки, выдерживаемой в стандартных условиях в течение определенного времени при постоянной температуре.
Химическая стабильность - устойчивость смазок к окислению кислородом воздуха. В более широком смысле - отсутствие изменения свойств смазок при воздействии на них химических реагентов. Окисление смазок приводит обычно к разупрочнению, ухудшению коллоидной стабильности, смазочной и защитной способности и других свойств. Стабильность к окислению важна для смазок, заправляемых в узлы трения 1-2 раза в 10-15 лет, работающих при высоких температурах, в тонких слоях, при контакте с металлами, многие из которых ускоряют окисление смазок.
Оценка химической стабильности основана на ускоренном окислении смазок под действием повышенной температуры и давлении, а также в присутствии катализаторов. Показатели окисления - изменение кислотного числа, количество, скорость и индукционный период поглощения кислорода, изменение структуры и свойств смазок.
Устойчивость повышают несколькими способами: тщательным подбором масляной основы, выбором типа и концентрации загустителя, варьированием технологии производства. Самый перспективный способ - введение в смазки антиокислительных присадок (амино- и фенолсодержащих соединений, дитиокарбаматов и т.д.).
Радиационная стойкость. Большие дозы излучения (>7108 рад)разрушают волокна загустителя и разжижают смазки. Вообще воздействие на смазочные материалы излучений высоких энергий приводит к глубоким изменениям их состава и свойств. Стойкость смазок к радиации зависит от состава масла. По радиационной стойкости дисперсионные среды распределяются так: силиконовые жидкости < сложные эфиры < нефтяные масла < простые эфиры. Смазки при облучении могут приобретать наведенную радиактивность (особенно натревые).
Пенетрация - как быстро определяемый показатель в производственных условиях позволяет судить об идентичности рецептуры и соблюдении технологии изготовления смазки. П - глубина проникновения конусастандартного веса в течение 5 сек. в смазку при 25оС. При этом 0,1 мм = 1 единица пенетрации. см малакометрические свойства битумов.
Температура каплепадения - минимальная температура, при которой падает первая капля смазки, нагреваемой в определенных условиях. Условно характеризует температуру плавления хагустителя смазки, но не позволяет правильно судить о ее высокотемпературных свойствах.
Несколько слов о связи температурных пределов работы смазок и природы их дисперсионной среды. Смазки работоспособны до такой температуры, при которой их вязкость не превышает 2000 Пас, пусковой крутящий момент меньше 50 Нсм и установившийся крутящий момент - не выше 10 Нсм. Нефтяные масла используют прежде всего в смазках общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150оС (на дистиллятных маслах от -60 до 130оС и на остаточных маслах - от -30 до 150оС). Для узлов трения, работающих при температурах ниже -60оС и длительное время при температурах выше 150оС, применяют смазки, изготовленные на синтетических в маслах. На этих маслах можно получить смазки, работоспособные при температурах от -100 до 350оС и выше.
Из кремнийорганических жидкостей наиболее часто в качестве дисперсионных сред используют полиметилсилоксаны и полиэтилсилоксаны. Полисилоксаны - твердые, хрупкие, неплавкие смолы, которые широко применяются в качестве термостойкого электроизоляционного материала; изоляция электрических проводов из алкилполисилоксанов выдерживает температуры до 300оС. Они обеспечивают работоспособность смазки при температурах от -60 до 200оС. Реже используют полиметилфенилсилоксаны и полигалогенорганосилоксаны, которые обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствами по сравнению с обычными полисилоксанами.
Эти жидкости обеспечивают работоспособность смазок в интервале температур от -100 до 300оС. Смазки на сложных эфирах применяют при температурах от -60 до 150оС. Они характеризуются хорошей смазывающей способностью, однако не работоспособны при контакте с водой из-за гидролиза эфиров. Эти смазки вызывают набухание резиновых уплотнений. При производстве смазок используют также синтетические углеводородные масла на основе полиальфаолефинов и алкилированных ароматических углеводородов, в первую очередь - алкилбензолов. Смазки на алкилбензолах и полиальфаолефинах применяют при температурах от -60 до 200оС.
В этом же интервале температур могут работать смазки на полиалкиленгликолях. Смазки на полифениловых эфирах стабильны при высоких температурах (до 350оС), воздействии кислорода и радиации.
Фтор- и фторхлоруглеродные масла термически стабильны до температуры 400-500оС. Они не воспламеняются, не горят, устойчивы к воздействию сильных кислот, щелочей и других агрессивных сред, не окисляются, не вызывают коррозию металлов, обладают высокими смазывающими способностями. Их применяют для получения огнестойких смазок и смазок, контактирующих с агрессивными средами и в экстремальных условия30 Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).
Основное назначение СОЖ - съем выделяющегося при металлорезании тепла, облегчение обработки металлов и защита обрабатываемого инструмента от износа при резании металлов и их прокате, где возникает большое напряжение (например, при резании металла на токарном станке в точке снятия стружки температура может достигать 1500оС и давление - 4000 МПа).
Существует три типа СОЖ - масляные, водно-масляные и водные.
Масляные СОЖ - высокоочищенные парафино-нафтеновые базовые минеральные масла вязкостью при 50оС до 45 мм2/с с добавкой к ним до 20 % растительных масле или синтетических жирных кислот, а также композиций присадок (8-10 %). В состав последних входят хлорпарафины, сульфат кальция, окисленный петролатум и др. Масляные СОЖ (марки В-29б, В-32к и В-35) применяют главным образом в прокате цветных и черных металлов и при обработке твердых и вязких сталей (нержавеющих, жаропрочных). Показатели качества масляных СОЖ: вязкость от 4 до 45 мм2/с, температура вспышки от 120 до 180оС, содержание серы от 0,2 до 2,0% мас. Нормируется также коррозионная активность по отношению к металлу и термостабильность.
Водно-масляные СОЖ - коллоидный раствор 6-10 различных компонентов в воде. Основным из этих компонентов является эмульсол, состоящий на 75-85% из минерального (индустриального) масла вязкостью при 50оС до 40 мм2/с и нескольких присадок специфичного действия (эмульгаторы, антиокислители и др.). Эмульсолы марок Э-2, Э-3, ЭТ-2, ЭГТ, ЭМУС и др. различаются вязкостью, составом компонентов и назначением. Для получения водно-масляных СОЖ эмульсол на месте разбавляют водой (2-10% эмульсола в растворе).

Приложенные файлы

  • docx 739472
    Размер файла: 640 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий