Какие классы присадок не повышают вязкость масла

Моторные масла, состав, группы масел, присадки

Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел. Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь слишком малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями.

Индекс вязкости — показатель, который характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать более 200.

Температура вспышки. Этот показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, и, соответственно, связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации. У хороших масел температура вспышки должна быть выше 225°С. У недостаточно качественных масел маловязкие фракции быстро испаряются и выгорают, ведя к некоторому ухудшению его низкотемпературных свойств и окислению.

Температура застывания — это температура, при которой масло практически полностью теряет текучесть. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры или кристаллизации парафинов вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится полностью твердым.

Щелочное число (TBN). Показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. TBN характеризует способность масла нейтрализовывать кислоты, поступающие в него в процессе работы двигателя и противодействовать отложениям. Чем ниже TBN, тем меньше активных присадок осталось в масле. TBN большинства масел для бензиновых двигателей обычно имеет значения в пределах 5-10 единиц, а для дизельных двигателей около 10-15. Однако по современным стандартам и дизельные и бензиновые масла укладываются примерно в 5-10 единиц. При работе моторного масла общее щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Значительное падение числа TBN приводит к коррозии, а также загрязнению шламами.

Кислотное число (TAN). Кислотное число является показателем, характеризующим наличие в моторных маслах продуктов окисления. Чем меньше его абсолютное значение, тем лучше условия работы масла в двигателе и тем больше его остаточный ресурс. Повышение числа TAN служит показателем окисления масла, вызванного длительным временем использования и/или рабочей температурой. Общее кислотное число определяется для анализа состояния моторных масел, как показателя степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива. Противоизносные компоненты всегда приводят к росту TAN.

Базовые масла
Моторное масло состоит из основы (базового масла) и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки этих характеристик. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Но при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется исключительно качеством базового масла. Основы масла бывают минеральные и синтетические . Комбинация минеральных и синтетических основ, при условии не менее 10 % синтетической базы, называется полусинтетической базой.

Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные, как крона какого-нибудь дерева. Чем более «прямыми» будут цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные, именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей. Итак, нам нужно получить масло, состоящее из красивых одинаковых прямых углеводородных цепей. Никаких вредных примесей, ненасыщенных связей или колец. Получаемое из нефти масло идет к «идеалу», отсеивая все ненужное более или менее изощренными способами. Если менее — это обычная «минералка», более — гидрокрекинговое масло. В процессе каталитического гидрокрекинга происходит «выпрямление» цепей — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить. Ну а синтетическое масло? Его получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины.

Условные эксплуатационные характеристики (по возрастанию качества), в %
(минеральное базовое масло принято за 100 %)
Минеральное, обычного качества- 100 %
Гидрокрекинговое, полусинтетическое — 200 %
Синтетическое, полиальфаолефиновое- 300 %
Синтетическое, эстеровое- 500 %

По классификации Американского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пять категорий:
Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (обычные минеральные)
Группа II — высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
Группа III — базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшают молекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группы относят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовым маслам).
Группа IV – синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе.
Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе — эфиров или эстеров.

Химический состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа – самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины и разного строения. Из-за этой неоднородности – нестабильность вязкостно – температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа – самая распространенная в мире моторных масел.

Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям. Первое, при котором масло очищается только до такой степени, чтобы в нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота и, дополнительно, вводятся присадки для улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества. Второе направление, при котором базовое масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых режимов работы (высокая стойкость к деформациям сдвига при высоких скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров).

К какому классу относить такие масла? По цене «гидрокрекинг» ближе к «минералке», а по качеству, как уверяет продавец, ничуть не хуже «синтетики». Но мы же понимаем, что если бы дело обстояло именно так, такое дорогое удовольствие, как синтетическое масло, вымерло бы как класс… Гидрокрекинговое масло ближе к минеральному не только по цене, но и по способу получения, потому что оно тоже производится из нефти. Чем же оно тогда лучше? Как следует из названия, оно проходит более глубокую обработку при помощи гидрокрекинга. А на первых этапах его производство ничем не отличается от производства минерального масла. Из обычного минерального масла разнообразными физико-химическими методами удаляются нежелательные примеси, вроде соединений серы или азота, асфальтеновые (битумные) вещества и ароматические полициклические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры. Депарафинизацией удаляются парафины, повышающие температуру застывания масел. Однако понятно, что удалить все ненужные примеси таким методом невозможно — грубо говоря, это и служит причиной худших свойств «минералки». Обработка масла может продолжиться и дальше. Ведь остались еще ненасыщенные углеводороды, которые ускоряют старение масла из-за окисления, да и примеси тоже остались. Гидроочистка (воздействие водородом при высокой температуре и давлении) превращает непредельные и ароматические углеводороды в предельные, что увеличивает стойкость масла к окислению. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом. А что же гидрокрекинг? Это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает сразу несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название – «гидрокрекинг». Таким образом, при гидрокрекинге налицо все признаки синтеза – создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС- синтезом. Но не все так просто. Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, местами могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться. Эта неприятность исправляется специальными присадками, которые добавляют уже на маслосмесительных заводах.

Итак, гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому имеет место большее нагарообразование и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания. Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.

Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. BP, Shell, Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южно-корейских фирм — только гидрокрекинг, обычно II группы.

Полусинтетика – это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 10 до 50 процентов «синтетики». Специальных требований к производителям полусинтетических смазочных материалов в отношении того, какое количество синтетического базового масла (синтетического компонента) должно быть в готовом моторном масле — нет. Также нет никаких предписаний, какой синтетический компонент (базовое масло группы II, III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. Часто полусинтетикой называют масла II группы. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства значительно лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.

Синтетические масла обладают исключительно удачными вязкостно-температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C — благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структруры), высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие — ведь разрушаются в первую очередь именно присадки. Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных.

В роли синтетической базы выступают обычно полиальфаолефины (ПАО), эстеры, алкилированные нафталины, либо их смесь. ПАО — это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще говоря – соединения) коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы – бутилен и этилен. Эстеры представляют собой сложные эфиры – продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т. к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной! Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 1-10%, применяются они лишь в самых совершенных продуктах, обычно составляющих вершину товарного ряда компаний-лидеров.

При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.к. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались в течение длительного времени. Все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать 50%.

Присадки можно разделить на несколько типов:

Вязкостно-загущающие присадки
Моющие присадки (детергенты и дисперсанты)
Противоизносные присадки
Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
Ингибиторы коррозии и ржавления
Антипенные присадки
Модификаторы трения
Депрессорные присадки.

Вязкостно-загущающие присадки.

Механизм их действия основан на изменении формы макромолекул полимеров в зависимости от температуры. В холодном состоянии эти молекулы, будучи свернутыми в спиральки, не влияют на вязкость масла, при нагреве же они распрямляются, и масло густеет, или, точнее, не становится слишком жидким. Фактически эта присадка повышает индекс вязкости масла. Масла, в состав которых входят вязкостные присадки (до 25%), называют загущенными — это зимние и всесезонные сорта. В зависимости от количества добавленной вязкостно-загущающей присадки можно получить масла с разными вязкостями. Чем выше изначальный индекс вязкости базового масла, тем меньше вязкостно-загущающей присадки необходимо добавлять. Если индекс вязкости достаточно высок, можно получить моторное масло, не содержащее загустителей. Современные тенденции в области разработки моторных масел направлены на создание моторных масел с невысокими диапазонами вязкостей. Причина заключается в том, что такие масла, как правило, обеспечивают энергосберегающие свойства (т.е. позволяют экономить топливо) и содержат невысокое количество загустителя или вообще его не содержат. Почему большое количество загустителя в моторном масле нежелательно для двигателя? В двигателе множество пар трения, где масло подвергается высоким сдвиговым нагрузкам, в результате которых происходит разрушение загустителя. Это приводит к потере вязкости моторного масла, ухудшению функций смазывания (уменьшение толщины смазывающей пленки), а продукты разрушения загустителя являются потенциальным источником нагаров и лаковых отложений в двигателе. Масла с большими диапазонами вязкостей ориентированы исключительно на спортивное применение. Они предназначены только для экстремальных условий эксплуатации, в которых наиболее важны высокие вязкостные свойства, а не их стабильность с течением времени.

Моющие присадки.
Моющие присадки нужны для предотвращения образования лаковых и сажевых (в дизелях) отложений на деталях двигателя. Они, как правило, состоят из детергирующих компонентов, которые вымывают продукты окисления масла и износа деталей и несут их к фильтру, и диспергирующих, способствующих дроблению крупных частиц нагара на мелкие (не больше микрона).

Принцип действия этих присадок в двигателе в точности такой же, как и у моющих средств, использующихся в быту. Кроме этого, детергенты обладают щелочными свойствами, т.е. могут нейтрализовать кислоты. Кислоты образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе, особенно дизельном и при окислении самого масла. Нейтрализуя такие кислые продукты, эффективно предотвращается коррозия деталей двигателя. Т.е. вторая важная функция таких присадок – нейтрализация кислот и антикоррозионные свойства.

Дисперсанты.

Основная задача этих присадок – поддержание загрязнений в масле в растворенном состоянии, предотвращение их отложений на деталях двигателя, масляных каналах и др., диспергирование (растворение) крупных загрязнений. Диспергирующие добавки удерживают грязь в мелкодисперсном состоянии, не дают ей слипнуться в большие комки и пригореть к металлу. Естественно, грязь проходит по всей системе смазки, фильтр ее пропускает, но это гораздо меньшее зло, чем если бы она осаждалась на металле. Кстати, результаты работы моющих присадок можно наблюдать почти сразу после замены старого масла на новое. Вроде только-только залил, немного поездил — и уже черное! Не волнуйтесь. В данном случае чернота масла свидетельствует о высокой моющей способности его присадок — они смыли грязь со стенок, довели ее до безопасной консистенции, и масло гоняет ее по системе смазки.

Противоизносные и противозадирные присадки.

Основная функция – предотвращение изнашивания трущихся деталей двигателя в местах, где невозможно образование масляной пленки необходимой толщины. Они работают путём абсорбирования в поверхность металла, а затем химически реагируя с ней в процессе контакта металл-металл, тем более активно, чем больше тепла при этом контакте образуется, создавая при этом особую металлическую плёнку со “скользящими” свойствами, чем и предотвращают абразивный износ.

Антиокислительные присадки.

В процессе работы масло в двигателе постоянно подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислов азота, что вызывает его окисление, разрушение присадок и загущение. Противоокислительные присадки замедляют окисление масел и неизбежно следующее за ним образование коррозионно-активных осадков. Принцип их действия заключается в химической реакции при высоких температурах с продуктами, вызывающими окисление масла. Делятся на присадки-ингибиторы, работающие в общем объеме масла, и на термоокислительные присадки, выполняющие свои функции в рабочем слое на нагретых поверхностях.

Ингибиторы коррозии.

Ингибиторы коррозии призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой органическими и минеральными кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия – образование защитной пленки на поверхности деталей и нейтрализация кислот. Ингибиторы ржавления в основном призваны защищать стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца. Механизм действия схожий. Противокоррозионные присадки часто путают с противоокислительными. Это разные вещи. Противоокислительные, как говорилось выше, защищают от окисления само масло. Противокоррозионные же — поверхность металлических деталей. Они способствуют образованию на металле прочной масляной пленки, предохраняющей его от контакта с всегда присутствующими в объеме масла кислотами и водой.

Антипенные присадки.

При сильном перемешивании масла с воздухом, что в частности наблюдается при работе двигателя, когда коленвал интенсивно взбалтывает масло в картере, возможно повышенное образование пены. Этому процессу также способствуют различные загрязнения, присутствующие в масле. Ее формирование значительно ухудшает эффективность смазывания деталей двигателя, что может привести к повышенному износу и ухудшению теплоотвода. Противопенные присадки (обычно это силиконы или полилоксаны) не растворяются в моторных маслах, а присутствуют в виде мельчайших капелек. Их действие основано на разрушении пузырьков воздуха. Обойтись без этих присадок практически невозможно, но их присутствие не должно превышать тысячных долей процента — при термическом разложении силикона образуется оксид кремния, который является сильным абразивом.

Модификаторы трения.

Для современных двигателей все чаще стараются использовать масла с модификаторами трения, позволяющими снизить коэффициент трения между трущимися деталями с целью получения энергосберегающих масел. Наиболее известные модификаторы трения – на основе органического молибдена, вольфрама и титана. Также в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, обладающих очень хорошим прилипанием к металлическим поверхностям, формированием на них слоя молекул, снижающих трение.

Депрессорные присадки.

При сильном понижении температуры масла в нем начинают образовываться кристаллы парафинов, что ведет к потере подвижности масла и в результате ухудшается низкотемпературный пуск двигателя и прокачиваемость масла по каналам. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют, но полное их удаление по технологическим и экономическим причинам невозможно (сильно возрастают затраты на получение базового масла). Обычно минеральное базовое масло имеет температуру застывания около -15°С. Возможность получения минеральных моторных масел с температурами застывания -35°С…-40°С достигается путем введения в масло депрессорных присадок. Эти присадки предотвращают срастание кристаллов парафина, но не предотвращают их появление вообще (принцип действия такой же, как у дизельных антигелей).

Классификация базовых масел

ГРУППА 1 – минеральная, содержит менее 90% предельных углеводородов и 0,03% серы, имеет индекс вязкости от 80 до 120 (обычно <90)
ГРУППА 2 – минеральная, содержит не менее 90% предельных углеводородов и менее 0,03% серы, имеет индекс вязкости от 80 до 120 (обычно 95)
ГРУППА 3 – содержит не менее 90% предельных углеводородов и менее 0,03% серы, имеет индекс вязкости более 120 (обычно 140-150) (НС-синтетические, крекинговые, гидросинтетические, техносинтез, Syntetishblend, МС-синтез)
ГРУППА 4 – синтетические полиальфаолефины (индекс вязкости 130)
ГРУППА 5 – синтетические базовые масла других типов, не вошедшие в группы 1-4 (сложные спирты и эфиры)

МИНЕРАЛЬНЫЕ БАЗОВЫЕ МАСЛА (MINERALISCHE OIL)

Высококачественное минеральное базовое масло является надежной основой для получения современных смазочных материалов. Такие базовые масла обладают стабильными свойствами, в частности, высокой растворимостью присадок, что обеспечивает эффективность их действия. Они также имеют хорошие смазочные свойства, что в свою очередь обеспечивает гидродинамический режим смазывания в широком диапазоне рабочих температур.
Однако на базе минерального масла трудно, а иногда даже и просто невозможно разработать смазочный материал, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками как при весьма низких, так и при очень высоких температурах.

ЧАСТИЧНО СИНТЕТИЧЕСКИЕ И ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКИЕ МАСЛА
(TEILESYNTETISCHES)

Низкотемпературные свойства минеральных масел можно улучшать введением некоторого количества (до 30%) синтетики. Таким способом можно производить недорогие, но обладающие хорошей жидкотекучестью при низких температурах, всесезонные масла SAE 5W-XX, которые трудно или невозможно изготовить на базе только минерального масла.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАСЛА (VOLLSYNTETISCHES)

Еще более высокие служебные характеристики смазочных материалов можно получить за счет использования синтетических базовых масел. Однако само по себе применение синтетического базового масла не всегда гарантирует высокие эксплуатационные свойства конечного продукта. Для достижения максимального эффекта необходимы тщательный подбор всех компонентов и оптимизация рецептуры. Этим объясняется весьма существенная разница в стоимости «однотипных» синтетических масел.

Синтетические масла позволяют дополнительно обеспечить:

• Отличные свойства при низких температурах, в т. ч. легкий запуск двигателя и надежное смазывание при «холодном» пуске.
• Отличные функциональные свойства при высоких температурах, в частности, стабильность против окисления, низкую летучесть и расход масла.
• Великолепные моющие свойства и минимизацию отложений.
• Увеличение сроков сменности масла и снижение расхода топлива.

НС-СИНТЕТИЧЕСКИЕ БАЗОВЫЕ МАСЛА

МЕТОД КАТАЛИТИЧЕСКОГО ГИДРОКРЕКИНГА (НС-синтеза) – HC-Synthese (Hydrocracking Synthese
Technology, VHVI, XHVI, ExSyn и т.д.)

Гидрокрекинг является одним из самых перспективных методов улучшения свойств масла. При гидрокрекинге протекает ряд химических реакций, в результате которых удаляются соединения серы, азота и другие вещества, снижающие служебные характеристики масла. Эти процессы обеспечивают улучшение молекулярной структуры минерального масла, усиливают стойкость к механическим, термическим и химическим воздействиям, а также повышают стабильность свойств масла в течение всего межсервисного периода. Именно обработка базовых масел методом каталитического гидрокрекинга позволяет добиться очень высоких эксплуатационных характеристик моторных масел, сравнимых, а по ряду параметров и превосходящих свойства «100% синтетики».

При производстве смазочных материалов под брендом Liqui Moly используются лучшие сорта базовых масел из доступных на рынке. В этом заключается одно из конкурентных преимуществ компании по сравнению с корпорациями, которые привязанны к конкретному месторождению нефти и потому зависимы от ее качества.

Поделиться в социальных сетях

2023 © Все права защищены.

ПРИСАДКИ В МОТОРОЕ МАСЛО Part 1

Понятно, что я не доктор наук в этой области, поэтому эта запись собрана из статей интернета. Это еще одна из тысят попыток приоткрыть завесу в вопросе о присадках в моторное масло. Ведь так хочется, чтоб твоя машина бегала как новая.

Многие годы не утихают споры о том, вредны ли присадки в масло для двигателя. У каждой стороны свои аргументы. Бесспорно одно – с каждым годом автомобильная промышленность предлагает автолюбителям все более усовершенствованные модели авто. А им требуются смазочные материалы очень высокого класса. Несмотря на все новаторские идеи, применяемые в их производстве, качество все еще далеко от идеального. Именно поэтому в масло добавляют различные компоненты, чтобы усовершенствовать его действие. Спектр присадок, представленных на современном рынке, довольно обширен. Как и перечень проблем, с которыми они могут справиться, согласно заверениям производителей. Любое базовое масло, добавляемое в машину, имеет в своем составе химические продукты, влияющие на улучшение работы механизмов. Но всевозможных добавок явно недостаточно, чтобы справиться с возникающими в двигателе и других частях машины проблемами.

До 30-х годов ХХ века в узлах и агрегатах машин и механизмов использовались масла без присадок. При этом, например, моторное масло в автомобиле приходилось менять через каждые 800 км, а через каждые 1600 км необходимо было проводить разборку и очистку двигателя от нагаров, шламов и других загрязнений.

Бурное развитие техники потребовало новых смазочных материалов. Качество смазочных материалов, и масел в частности, может быть улучшено путем легирования, т.е. добавлением в масло специальных химических веществ — присадок. Следует заметить, что далеко не всякое химическое соединение, обладающее определенными свойствами, может быть использовано в качестве присадки к смазочному материалу. Присадки должны отвечать определенным требованиям. Они должны: растворяться в масле или образовывать устойчивые системы; сохранять эту растворимость и устойчивость во всем рабочем диапазоне температур при транспортировании, хранении и эксплуатации; не оседать на фильтрах; не вымываться водой; не ухудшать других эксплуатационных свойств смазочного материала, не вызывать разрушений и отрицательных взаимодействий с металлическими, резиновыми и полимерными изделиями; быть совместимыми с другими присадками, вводимыми в смазочную композицию; быть технологически и экономически доступными и целесообразными. Все эти требования ограничивают выбор соединений, которые могут быть использованы в качестве присадок к смазочным материалам, т.е. при огромном многообразии химических соединений в качестве присадок используется достаточно ограниченный ассортимент продуктов.

«Нормальная работа двигателя» – это сел на прогретый двигатель и проехал на средних оборотах километров так тысячу не останавливаясь. А после того как натикало на одометре положенные 15 тыс. – поменял масло. При этом двигатель работал примерно 150–200 моточасов. А теперь посмотрим на цикл движения в современном мегаполисе. Час на работу и час с работы – а одометре всего 50 км. При этом владелец нового автомобиля не стремится приехать на сервис для замены моторного масла через 150–200 моточасов. Он приедет на ТО не раньше, чем счетчик отсчитает 15 тыс. км пробега. А это 600 моточасов при описанном цикле эксплуатации! И что, вы думаете, творится в двигателе? Какой коктейль из отработки в нем плещется?

Производители моторных масел понимают ситуацию – потому и просят уменьшить межсервисные интервалы замены моторного масла, а производители автомобилей ни в какую не хотят этого делать. Снижение межсервисного интервала – это потеря клиентов за счет удорожания стоимости владения автомобилем, а на это ни одни производитель идти не собирается. При этом владелец автомобиля рассматривается лишь как разменная монета в этом споре. Каждый печется за его интересы, но только в угоду своим…

Некий третий путь развития этой проблемы придумали производители автохимии, которые предлагают присадки в моторные масла. И если лет 10 назад присадки рассматривались и позиционировались как «таблетка» некое средство для поддержания работы старого двигателя, то сейчас видение их развития изменилось. Присадка в моторное масло расценивается больше как «витамин», необходимый двигателю при повседневной эксплуатации, как способ усилить пакет присадок в масле, продлить период его нормальной работы и дополнительно защитить компоненты двигателя противоизносными составами.

Присадки могут добавляться по отдельности и в виде готовой композиции — пакета присадок. Пакет присадок состоит нескольких специально подобранных и сбалансированных присадок различного назначения. Современные композиции могут содержать до 15 компонентов, не считая загущающих (вязкостных) присадок, которые вводятся дополнительно, и составлять до 25% масла основы.

По своему эксплуатационному действию присадки можно разделить на следующие основные группы:

— антиокислительные – повышающие устойчивость масел к окислению;

— антикоррозионные – защищающие металлические поверхности двигателя от коррозии;

— моюще-диспергирующие (дисперсанты и детергенты) – снижающие образование отложений, нагара, кокса и т.п.;
— депрессорные – снижающие температуру застывания масел;

— вязкостные (или загущающие) – улучшающие температурно-вязкостные показатели масла;

— антипенные – предотвращающие вспенивание масел;

— присадки, улучшающие смазывающие свойства масел (противоизносные, антифрикционные, противозадирные), т.е. защищающие двигатель от износа

— модификаторы трения – присадки, уменьшающие или увеличивающие трение.

В условиях эксплуатации, под действием высоких температур, кислорода воздуха, происходит интенсивное окисление смазочного материала, а результате чего происходит ухудшение его смазывающих и других функциональных свойств. Следствие – смазочный материал подлежит замене. Антиокислительные присадки продлевают срок службы масла. Процесс окисления масла достаточно сложен. Кроме кислорода и температуры на него оказывают влияние скорость сдвига, интенсивность перемешивания, примеси, ионы металла и др. Антиокислительные присадки, называемые ингибиторами окисления, подавляют окисление масла в начальной его стадии путем взаимодействия в первичными продуктами реакции окисления – перекисями. В результате — образуются неактивные соединения, которые не способны к продолжению цепной реакции окисления. Многие антиокислительные присадки являются одновременно и антикоррозионными присадками. В качестве антиокислительных присадок используются фенолы и амины, например, ионол.

Деактиваторы металла – другая группа антиокислительных присадок, способная подавлять каталитическое действие ионов металла на окисление масла. В качестве деактиваторов металлов, применяются органические соединения (этилендиамины, органические кислоты, связывающие ионы металлов в неактивные компоненты, а также органические соединения серы, фосфора и др.
Самой распространенной в настоящее время антиокислительной присадкой к маслам является дитиофосфат цинка (ДТФ или ZDF). Эта присадка является еще и противозадирной.

Антикоррозионные присадки и ингибиторы коррозии.

Продукты коррозии металлов в смазочных материалах принимают участие в процессах износа трущихся деталей. Поэтому антикоррозионные присадки выполняют две задачи – подавляют коррозию и снижают износ, т.е. выступают как противоизносные присадки.

Действие антикоррозионных присадок (ингибиторов коррозии) основано на:

— нейтрализации кислот, которые образуются при окислении смазочного материала или сгорании сернистого топлива;
— образовании защитной пленки, которая защищает поверхности металла от взаимодействия с кислотами;
— связывании влаги.

Ингибиторы коррозии защищают поверхности деталей из цветных металлов от коррозии и коррозионного износа, который вызывается органическими кислотами. Механизм действия – образование защитной пленки и нейтрализация кислот. В качестве ингибиторов коррозии в этой случае применяются соединения цинка, серы, фосфора, которые помимо антикоррозионных свойств обладают еще и противозадирными способностями.

Присадки против ржавления – защищают стальные или чугунные поверхности от ржавления, вызываемого водными растворами кислот. Механизм защиты – образование сильно адсорбированной защитной пленки, которая предохраняет поверхности от непосредственного контакта с водным раствором кислоты. Для этой цели применяются, в основном, сильные поверхностно-активные вещества (ПАВ) – детергенты (сукцинимиды и сульфонаты щелочных металлов).

Моющие-диспергирующие присадки (детергенты и дисперсанты).

Присадки этого класса представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые предотвращают агломерацию (слипание) нерастворимых продуктов окисления масла и последующее их оседание на поверхностях деталей.

Основные свойства, которыми должны обладать моюще-диспергирующие присадки:

· н е й т р а л и з у ю щ и е – обусловливающие способность к нейтрализации кислых продуктов, образующихся при работе масел в условиях высокотемпературного окисления ;

· с о л ю б и л и з и р у ю щ и е – обусловливающие способность переводить нерастворимые продукты окисления масел в коллоидный раствор;

· д и с п е р г и р у ю щ и е – обусловливающие способность к самопроизвольному (пептизация) или с затратой внешней работы диспергированию (отделению) отложений образующихся в масле при работе двигателя;

· с т а б и л и з и р у ю щ и е – связанные с сорбцией поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их мицелл на углеродистых и сажистых частицах, а также способностью удерживать дисперсные частицы в масле во взвешенном состоянии и предотвращать их коагуляцию;

· с о б с т в е н н о м о ю щ и е – обусловливающие способность молекул к адсорбции на поверхности металлов с образованием двойного электрического слоя, обладающего экранирующим действием и препятствующим образованию отложений.

На долю моющих-диспергирующих присадок приходится около 50% общего объема мирового производства присадок, что является лучшим доказательством их важности в композициях смазочных масел. По своему действию подразделяются на детергенты и дисперсанты.

Детергенты – присадки, обладающие моющими свойствами (ПАВ) и защищающие поверхности деталей от скопления и прилипания продуктов окисления. Особую активность детергенты проявляют в горячем двигателе.

Дисперсанты – соединения, которые подавляют агломерацию, слипание продуктов окисления, образование шлама или осаждение смолистых отложений на поверхностях деталей. В качестве дисперсантов применяются обычно полимеры с полярными группами и сукцинимиды. Дисперсанты поддерживают коллоидные частицы продуктов окисления во взвешенном состоянии. Дисперсанты, в основном, обеспечивают чистоту холодного (непрогретого) двигателя. При эффективной работе дисперсантов масло темнеет, а мелкие продукты, которым дисперсант не дает слипаться, не забивают фильтр и не осаждаются на горячих поверхностных деталей.

Моющие-диспергирующие присадки условно можно разделить на зольные и беззольные.

З о л ь н ы е – представляющие собой соли металлов органических кислот, причем в зависимости от щелочности последние бывают: н е й т р а л ь н ы м и – содержащими ионы металлов и кислоту в стехиометрических соотношениях и щ е л о ч н ы м и (средне-, высоко- и сверхщелочными) – имеющими повышенный резерв щелочности. Последние содержат определенное количество карбонатов металлов в мелкодисперсном коллоидном состоянии. В настоящее время наибольшее применение получили присадки сульфонатного, алкилфенольного, и алкилсалицилатного типов.

Б е з з о л ь н ы е – к ним относят соединения типа сукцинимидов (имидопроизводные алкенилянтарной кислоты), высокомолекулярных оснований Манниха, алкенилированных полиаминов, полиэфиров и др.

Депрессорные присадки (депрессанты).

Присадки, снижающие температуру застывания масел. При снижении температуры окружающего воздуха происходит и понижение температуры смазочного материала. В масле выпадают парафиновые кристаллы в виде игл и пластин с образованием пространственной кристаллической решетки. В результате — масло теряет подвижность, желируется и застывает, как следствие, затрудняется холодный запуск двигателя. Низкотемпературные свойства моторных масел можно улучшить путем глубокой депарафинизации базовых масел, но это приводит к удорожанию производства конечного продукта. Поэтому технологически целесообразно проводить частичную депарафинизацию до температуры застывания масла примерно -15оС, а дальнейшее снижение температуры застывания смазочного материала проводить путем добавления депрессорных присадок, которые позволяют снизить температуру застывания масла дополнительно еще на 20-30оС. Принцип действия депрессорных присадок основан на подавлении роста и сростания кристаллов парафина. При этом депрессорные присадки не препятствуют появлению этих кристаллов. В качестве депрессорных присадок применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты. Депрессанты вводятся в масла в количестве 0,05-1,0%.

Вязкостные (загущающие) присадки.

Присадки, улучшающие температурно-вязкостные показатели масла. Иногда вязкостные присадки называют присадками, улучшающими индекс вязкости или модификаторами вязкости. К вязкостным присадкам относятся и депрессорные присадки, снижающие температуру застывания смазочного материала.

Модификаторы вязкости работают следующим образом: при низких температурах, когда масло вязкое, молекулы полимера находятся в «скрученном» (сжатом) состоянии и мало влияют на вязкость. С повышением температуры вязкостные присадки «раскручиваются» (разжимаются) и повышают вязкость масла, компенсируя потерю вязкости самого масла при повышении температуры. В качестве вязкостных присадок применяются полимеры и сополимеры – полиизобутилен, полиметакрилаты, сополимеры олефинов (этилена, пропилена, бутилена) и др.

Механизм действия антипенных присадок связан с их способностью снижать поверхностное натяжение на границе раздела «воздух – масло», разрушать пленку и облегчать выделения пузырьков воздуха из масляной фазы.

Пена возникает при интенсивном перемешивании масла с растворенным в нем воздухом. Устойчивость пены определяется свойством масла удерживать пузырьки газа и зависит от прочности пленок, образующихся на границе раздела «воздух – масло». Пенообразованию способствуют высокие вязкость и плотность масел, низкая температура, а также наличие в маслах поверхностно-активных веществ (антиокислительные, противоизносно-противозадирные, антикоррозионные моюще-диспергирующие и др. присадки).

Усиленное пенообразование способствует повышенной окисляемости масел, препятствует нормальной работе агрегатов, нарушает прокачиваемость масел в системах смазки и подачу их к смазываемым поверхностям.

В качестве антипенных присадок могут быть использованы присадки, имеющие различную химическую природу. Наибольшее распространение получили полисилоксаны (полиметилсилоксан, полидиметилсилоксан, полиэтилсилоксан и др.).

Важной особенностью действия полисилоксанов состоит в том, что они проявляют себя только в строго определенных концентрациях.

Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел (противоизносные, антифрикционные, противозадирные).
Присадки, защищающие детали от износа подразделяются на противозадирные, противоизносные и антифрикционные.
Противозадирные присадки (Extreme Pressure, ЕР-присадки) – присадки, защищающие поверхности трения деталей при работе в условиях высоких нагрузок, давлений и температур.

В качестве противозадирных присадок широкое распространение получили органические соединения серы (осерненные жиры, осерненные непредельные углеводороды, дисульфиды, полисульфиды, бис-(алкиларилтио) –алканы, эфиры тиоугольных кислот, дитиолтионы и др.) и хлора (хлорированные парафины, хлорированные ароматические и олефиновые углеводороды хлорированные ациклические углеводороды и др. ). Наибольший противозадирный эффект достигается при использовании присадок, содержащих несколько активных элементов, таких как, дибензилдисульфид и хлорированный парафин, продукты взаимодействия хлористой серы с соединениями, имеющими этиленовые связи, продукты взаимодействия хлорированных углеводородов с серосодержащими соединениями, продукты хлорирования сероорганических соединений, продукты осернения хлорсодержащих соединений и др., а также серосодержащие соединения, имеющие в своем составе кислород (сложные эфиры дитиокарбоновых кислот и др.). В сочетании с химически активными (серу и/или хлор содержащими) компонентами противозадирный эффект проявляют также некоторые неорганические металлосодержащие соединения (оксиды и сернистые соединения молибдена, вольфрама и др.), а также металлические соли нафтеновых и жирных кислот (свинца, олова, сурьмы и др.).
К рассматриваемой группе присадок можно также отнести присадки, ускоряющие процессы приработки пар трения – приработочные присадки. В качестве таких присадок чаще всего используют наиболее активные серосодержащие противозадирные присадки (растворенная или коллоидная сера, полисульфиды и др.). Эти присадки должны обеспечивать в период приработки или заводской обкатки повышенный износ деталей при сохранении высокой противозадирной стойкости. Они применяются в течение строго ограниченного периода времени и только до приработки поверхностей.

Противоизносные присадки (Anti Wear, AW — присадки) — снижают интенсивность изнашивания за счет повышенной адгезии (липкости), хорошей смазывающей способности и формирования на поверхностях трения прочной адсорбированной пленки. Наиболее эффективными противоизносными присадками являются маслорастворимые соединения фосфора, мышьяка и сурьмы. Практическое применение нашли наиболее доступные и наименее токсичные из них — соединения фосфора (полные и неполные эфиры фосфористой, фосфорной и алкилфосфоновой кислот, соли их неполных эфиров и др.). При умеренных нагрузочно-скоростных и температурных условиях трения в качестве противоизносных присадок могут использоваться некоторые серосодержащие присадки (главным образом осерненные жиры растительного и животного происхождения). Противоизносным эффектом обладают также многие присадки, традиционно относимые к группе антиокислительных и, в том числе, некоторые азот- и борсодержащие соединения.

К комплексным (противозадирно-противоизносным, AW/ЕР) присадкам относятся соединения, содержащие одновременно противозадирные и противоизносные активные элементы – серу и фосфор (эфиры кислот фосфора, содержащие серу), серу, фосфор и металлы (дитиофосфаты металлов), серу фосфор и азот (аминные соли дитиофосфорной кислоты), серу, азот и металлы (дитиокарбаматы металлов) и др.

Антифрикционные присадки – присадки, снижающие трение (коэффициент трения). В качестве антифрикционных присадок используют некоторые кислородсодержащие соединения с активными полярными группами, маслорастворимые молибденсодержащие продукты, дисперсии в маслах твердых смазок (графит, дисульфид молибдена, соединения бора) и др.

Для снижения энергетических потерь в узлах, работающих в напряженных температурных условиях, в моторных и трансмиссионных маслах применяют высокотемпературные антифрикционные присадки — модификаторы трения. К ним относятся, прежде всего, маслорастворимые соединения молибдена (дитиофосфаты и дитиокарбаматы), некоторые беззольные соединения, а также коллоидные дисперсии твердых смазок (графит, дисульфид молибдена и др.). В некоторых узлах трения (например, трансмиссии с тормозами мокрого типа, LS-дифференциалы) требуется применение присадок, повышающих коэффициент трения. В качестве модификаторов, повышающих трение, применяются некоторые детергенты и сульфиды.

Твердые противоизносные присадки. Занимают отдельную позицию в ряду противоизносных присадок. Графит, дисульфид молибдена (MoS2), тефлон (политетрафторэтилен – ПТФЭ, PTFE) – типичные представители твердых противоизносных присадок. Их высокая эффективность связана с особой слоистой («ламеллярной») структурой. Кроме того, критическая рабочая температура твердых присадок выше, чем у других присадок аналогичного назначения. Такие твердые присадки добавляются, как правило, в пластичные смазки, глейт-лаки.

Польза от присадок очевидна

Никто уже не спорит, что масло, заливаемое в двигатель, не может быть идеальным для разных по маркам и возрасту автомобилей. Для улучшения работы мотора и существуют различные добавки. Специфика их действия узконаправленна, входящие в их состав вещества действуют, по словам производителей, избирательно, точечно локализуя проблему. В присадках совершенно не нуждаются новые автомобили, а вот если пробег составляет приличное количество километров, следует обратиться к их помощи. Например, видавший виды двигатель, работающий, как говорится, на последнем издыхании, с большим расходом масла, безусловно, нуждается в дополнительной подпитке своей мощи. Присадки могут стать тем самым спасательным кругом, о котором мечтает владелец такого автомобиля. Тут пригодятся добавки, в составе которых дисульфид молибдена. Он снижает трение между деталями двигателя. Кроме того, можно использовать добавку, увеличивающую вязкость масла.

Когда оправдано использование присадок?

Применение присадок в масло оправдано в случае, если уже принято решение о проведении капремонта двигателя или его замене, но прямо сейчас это сделать невозможно. Добавка в масло антифрикционного свойства продлит срок службы мотора. Действие такой примеси направлено на дополнительную смазку деталей двигателя. Помочь в этом может дисульфид молибдена, который входит в состав многих добавок. Добавки помогут решить еще одну проблему – протекание масла. Происходит оно по разным причинам. Это может быть смена масла, например, если после минеральной горюче-смазочной жидкости стали использовать полусинтетику. Из-за этого течь дает сальник коленвала. В идеале решить проблему можно одним способом – заменить деталь, но автолюбители часто выбирают другой, как им кажется, более дешевый и легкий. Они просто добавляют присадку в масло. Она восстанавливает эластичность резины и позволяет еще некоторое время эксплуатировать «железного» коня. Вернуться к содержанию

Больше вреда, чем пользы

Противники применения присадок в масло аргументируют свое мнение тем, что сами производители машин не дают в инструкции к ней рекомендации по поводу того, какую добавку лучше всего использовать. Значит, по мнению специалистов, они вовсе не нужны. Если примеси так необходимы, почему же их производители не работают напрямую с компаниями, выпускающими масло для автомобилей? Этот вопрос задан не из праздного любопытства, он отражает суть проблемы, а она в том, что такие добавки рассчитаны на автолюбителей, до конца не осознающих вред использования добавки. Мало того, когда в двигатель добавлена присадка, следует сразу забыть о гарантии на автомашину, поскольку в этом случае, согласно инструкции, нарушаются правила эксплуатации авто. Если понадобится ремонт, автовладельцу попросту откажут в нем. Еще один аргумент о вреде дополнительных смесей в масло двигателя касается состава добавок, который своим эффектом неизменно влечет побочное действие на детали. Например, если в присадке присутствуют металлические частицы, то они вызывают сильнейший процесс окисления. Кроме того, через некоторое время эти частицы образуют осадок, уносящий с собой полезные для двигателя вещества, входящие в состав базового масла. А неорганические вещества повышают образование золы, которая впоследствии влияет на быстрое воспламенение рабочей смеси. Кроме того, из-за этого часто выходят их строя свечи.

Не уверены? Не заливайте!

Даже если польза от присадок в масло была доказана на работе одного из двигателей, их противники говорят о том, что через время мотор будет чувствовать себя намного хуже, чем до того момента, когда в него попала добавка. И в этом есть доля правды. Очень часто после добавления присадок на моторе образуется слой, напоминающий резину, что, безусловно, негативно сказывается на работе. Вернуться к содержанию
Что нужно знать при использовании присадок в масло.
Многие производители говорят, что присадки следует использовать после пробега в 50 тысяч километров. Именно после преодоления такого расстояния мотору нужна поддержка. Другие ориентируют на более позднее применение добавок. В любом случае нужно помнить, что, добавляя присадки в масло, автолюбитель меняет химический состав его. Это, в свою очередь, может негативно сказаться на общем состоянии авто. Кроме того, следует знать, что машины различаются между собой не только по внешнему виду, но и по техническим характеристикам, соответственно, и присадки должны быть подобраны для каждой модели индивидуально. Как правило, о совместимости должно быть написано в инструкции. По этому вопросу можно также проконсультироваться в автосервисе.

Какими бывают функциональные присадки

Возможности технического совершенствования двигателя находятся в прямой за­висимости от функциональных свойств моторного масла. Современные смазочные мате­риалы способны длительное время выдерживать высокие механические и термические нагрузки, защищать от износа, коррозии и образования отложений, нарушающих нормаль­ную работу агрегата и обеспечивать снижение потерь энергии.

Качество смазочного масла может быть усовершенствовано двумя способами:

— улучшением свойств базового масла (масла-основы) при его получении;

— легированием масла присадками.

Усовершенствование технологии производства масла применением эффективных процессов очистки, осуществлением молекулярной конверсии молекул нефти, синтезом новых масел, позволяет существенно улучшить некоторые эксплуатационные параметры. Весьма значительно свойства масел могут быть улучшены добавлением в базовое масло присадок. Масло, улучшенное присадками, называется компаундированным или леги­рованным маслом (blended oil, compounded oil, formulated oil). Варьированием состава компонентов базового масла и композиций присадок разработчики смазочных материалов могут создать масла, отвечающие разнообразным требованиям производителей механиз­мов и оборудования, а также формировать широкий ассортимент смазочных материалов с дифференцированными свойствами для решения многообразных, иногда весьма специфи­ческих и даже противоречивых, задач смазывания двигателей и агрегатов трансмиссии. В описаниях товарного продукта — смазочного масла, как правило, перечисляются основные способы его производства, технологии совершенствования базового масла, а так­же перечень наиболее важных присадок.

Присадки (additives) — синтетические химические соединения, вводимые в базовое масло для улучшения свойств в периоды эксплуатации и хранения. Практически все то­варные автомобильные масла выпускаются с присадками, их число достигает до 8 различ­ных соединений, а общее массовое содержание — до 25%. Почти все присадки, как одиноч­ные, так и пакеты, поставляются на маслосмесительные заводы в виде растворов присадок в масле, содержащих около 50 % активного вещества. В рецептурах указывается не содер­жание чистой присадки, а количество товарного продукта присадки, т.е. его раствора. По­этому указание о наличии в масле 25% присадок еще не указывает реального количества активных веществ. При анализе готовых или работающих масел, определяется расходова­ние присадок и рассчитывается содержание активных элементов присадок (active element content).

Некоторые присадки влияют на физические свойства базовых масел, другие оказы­вают химический эффект. Они могут дополнять друг друга, что создает синергетический эффект, но могут вызывать и антагонистический эффект. Многие современные присадки выполняют несколько функций (многофункциональные присадки). На рынок чаще всего по­ставляются композиции присадок — пакеты (additive package). Это пакеты строго опреде­ленного состава, предназначенные для масла конкретного назначения и класса качества.

Таким образом, при наличии на рынке готовых пакетов присадок и различных базовых масел, имеется возможность простыми технологическими приемами — дозировкой и смешением, получить товарные масла с определенным и постоянным уровнем эксплуатационных свойств. Американские и европейские системы обеспечения качества в своих документах (документы API и «Свод правил ATIEL») предусматривают для таких компаундированных масел упрощенные и более дешевые процедуры испытаний при присвоении класса качества и предоставлении права обозначать знаками классов API или АСЕА. Это позволяет мелким фирмам (заводам по смешиванию масел), с наименьшими затратами производить и поставлять на рынок автомобильные масла контролируемого и доста­точного качества. Разработка согласованного состава пакета, в котором была бы достигнута полная совместимость (compatibility) и синергетическое взаимодействие (synergism) отдельных присадок, является сложным и трудоемким процессом, требующим большого научно-технического потенциала. Производством пакетов присадок заняты крупные нефтекомпании («Shell Additive» + «Paramins»(«Exxon») = «Infenium», «Texaco Additive», «Oronite»(«Chevron») и др.) и химические компании («Lubrizol», «Ethyl», «BASF» и др.) Из-за опасности нарушения баланса присадок, КРУПНЫЕ НЕФТЕКОМПАНИИ И ПРОИЗВОДИТЕЛИ АВТОМОБИЛЕЙ, ОТРИЦАТЕЛЬНО СМОТРЯТ НА ПРИМЕНЕНИЕ дополнительных добавок, вливаемых в картер автомобиля (aftermarket additives). Пакеты присадок (additive package) поставляются в виде концентрированного раствора присадок в масле (до 50% активных веществ). Такая композиция вводится в базо­вое масло и после перемешивания получается товарное масло, готовое к применению. На практике такое производство осуществляется на смесительных заводах (blending plant). Смешение компонентов выполняется либо периодичным способом в больших резервуа­рах (batch blending) или непрерывным способом путем введения компонентов в основ­ной поток линии смешения масла (line blending, in-line blending). Готовое масло поступает на расфасовку. В Европе находится около 400 маслосмесительных заводов. Они бывают самостоя­тельными, имеющими свои товарные знаки, либо принадлежащими крупным нефтекомпаниям. Это хорошо оборудованные заводы, автома­тически управляемые, имеющие лаборатории для контроля качества продукции. Высокое качество продукции может гарантироваться автоматическим управлением смешения и по­стоянством поставщиков базовых масел и присадок. Любая замена базовых масел или дру­гих компонентов требует в обязательном порядке дополнительных процедур проверки ка­чества масла. Такая проверка регламентируется соответствующими документами — в Ев­ропе «Сводом правил ATIEL» (The ATIEL Code of Practice) и «Сводом правил АТС» (АТС Code of Practice), а в Америке — API системой лицензирования и сертификации моторных масел» (API Engine Oil Licensing and Certification System )и «Сводом пра­вил СМА» (СМЛ Code of Practice). Маслосмесительные фирмы старают­ся получить сертификаты качества ISO , «Ллойда» (Lloyd) и других ав­торитетных организаций. Знак полу­ченного сертификата наносится на упаковку продукции, как доказатель­ство высокого качества производства и контроля выпускаемой продукции.

Действие присадок.

— придать маслу новые свойства (образование на трущихся поверхностях деталей хе-мосорбционной сульфидной или фосфидной пленки, предотвращающей износ);

— улучшить имеющиеся свойства масла (уменьшить вязкостно-температурную зави­симость, понизить температуру застывания);

— замедлить или остановить нежелательные процессы, происходящие при эксплуата­ции масла, (замедлить окисление, образования шлама, коррозию металла).

Эффективность действия присадок обуславливается их химическими свойствами и концентрацией в смазочных материалах, а также приемистостью последних к добавкам, т.к. некоторые присадки более активны для одних базовых масел, чем для других.

Присадки должны:

— хорошо растворяться в масле;

— обладать малой летучестью и не испаряться из масла при хранении и эксплуатации в широком диапазоне температур;

— не вымываться водой и не подвергаться гидролизу;

— не взаимодействовать с контактирующими поверхностями материалов;

— сохранять свои функции в присутствии иных добавок и не оказывать на них депрес­сивного действия.

На практике присадки классифицируются по функциональному действию.

По главному назначению (определяющему свойству) присадки условно объединяют в несколько групп:

— вязкостные присадки, которые улучшают индекс вязкости и другие свойства (моди­фикаторы индекса вязкости, депрессанты);

— присадки, улучшающие смазочные свойства (модификаторы трения, антифрикци­онные, фрикционные, противоизносные, противозадирные, повышающие липкость, антипиттинговые, металлоплакирующие и др.);

— антиокислительные присадки, уменьшающие расход масла и увеличивающие ре­сурс работы масла (антиоксиданты);

— антикоррозионные присадки (ингибиторы коррозии);

— моющие присадки (детергенты);

— другие присадки (противопенные и др.)

Большинство современных присадок являются многофункциональными, т.е. обла­дают несколькими полезными свойствами, например, моющие присадки одновременно яв­ляются и антикоррозионными. Соотношение действия комплексных свойств регулируется химической структурой присадки.

В данном разделе будут рассмотрены в основном присадки, предназначенные для минеральных и полиальфаолефиновых масел. Для синтетических базовых масел могут быть применены другие присадки и в других пропорциях.

Вязкостные присадки.

Вязкостные присадки применяются для улучшения вязкостно-температурных харак­теристик. В иностранной литературе они называются улучшающими индекс вязкости или модификаторами индекса вязкости (viscosity index improvers, viscosity index modifiers -VIM). К вязкостным присадкам принадлежат и депрессанты температуры застывания. Их действие основано на подавлении гелеобразования при низкой температуре возникающе­го в результате кристаллизации парафина.

Модификаторы вязкости(viscosity modifiers — VM).Всесезонные масла должны иметь низкую зависимость вязкости от температуры, т.е. масло должно быть достаточно текучим при низкой температуре и достаточно вязким — при высокой. Это достигается путем введения вязкостных присадок — полимерных загустителей. При низкой температуре, когда масло вязкое, молекулы полимера находятся, как и в плохом растворителе, в скрученном виде и мало влияют на вязкость. С повышением температуры, их растворимость повышает­ся, они раскручиваются и повышают вязкость масла (компенсируют значительную потерю вязкости самого масла при повышении температуры). Таким образом, подавляется зависимость вязкости масла от температуры (повышается индекс вязкости). Присадки с такими свойствами называются улучшающими индекс вязкости (viscosity index improvers), однако в иностранной лите­ратуре в настоящее время чаще употребляют термин «модификатор вязкости». В качестве модификаторов вязкости применяются полиме­ры и сополимеры — полиизобутилен, полиметакрилаты, сополимеры олефинов (этилена, пропилена, бутилена), гидрированный сополи­мер стирола и бутадиена, гидрированный полиизопрен и др. С целью подчеркивания их высокомолекулярной природы, они называются полимерными модификаторами вязкости (polymeric viscosity modifiers).В настоящее время загущающие полимеры выпускают в виде растворов в стандартном базовом масле и поставляют на рынок маркированными как концентраты в соответствии с их загущающим эффектом.

Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах, эксплуатируемых при умеренных нагрузках, в отсутствии высокой деформации сдвига. При высокой нагрузке и высокой скорости сдвига длинные молекулы загустителей могут разрываться на мелкие фрагменты, вследствии чего эффективность загустителя при эксплуатации постепенно уменьшается. Именно поэтому новые масла с высоким индексом вязкости, стабильным в течении продолжительной работы в тяжелых условиях, получают не только добавлением полимерных присадок, но и путем модификации молекул базового масла, например гидро­крекингом. Более однородные по длине и линейной конфигурации молекулы масла имеют одновременно более высокий индекс вязкости и являются более устойчивыми к механи­ческой деструкции. Такие масла отличаются постоянной вязкостью в течении длительных интервалов эксплуатации при высокой температуре и высокой деформации сдвига (high temperature high shear — HTHS). Часто их называют маслами со стабильными свойствами при эксплуатации.

Депрессанты (depressants). При значительном понижении температуры смазочного масла из него начинают выпадать парафиновые кристаллы в виде игл и пластин с образова­нием пространственной кристаллической решетки, что приводит к потере подвижности масла (желатинизации) и затрудняет низкотемпературный запуск двигателя. Низкотемпературная текучесть таких масел может быть улучшена глубокой депарафинизацией, однако это приво­дит к повышению затрат при производстве. Поэтому масла депарафинируют лишь частично до температуры застывания порядка -15°С. Дальнейшее понижение температуры застыва­ния достигается введением депрессорных присадок, которые в состоянии понизить темпе­ратуру желатинизации (застывания) еще на 20 — 30°С путем подавления срастания и кри­сталлов парафина (wax crystallization and agglomeration), при этом они не предотвращают появление этих кристаллов. Физическая температура застывания всего масла, как правило, значительно ниже температуры кристаллизации парафинов — составной части масла. В каче­стве депрессорных присадок (pour point depressants) применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты. Концентрация депрессантов 0,05 — 1,0%.

Присадки, улучшающие смазывающие свойства. Действие этих присадок обусловлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок.

Противоизносные и антифрикционные присадки. По принципу действия противоизносные присадки (anti-wear additives) делят на три группы:

— противоизносные присадки, увеличивающие липкость и смазываемость (в эту груп­пу входят и модификаторы трения);

— противозадирные присадки (extreme pressure — ЕР);

— твердые противоизносные и противозадирные присадки.

Противоизносные присадки, увеличивающие липкость и смазываемость(lubricating additives, tackiness agents).При нормальном смазывании, из-за взаимодействия полярных групп молекул масла с поверхностью металла, на поверхностях трения образу­ется адсорбированная пленка масла. При граничном смазывании, сила трения и износ в значительной степени зависят от стойкости этой пленки и силы взаимодействия молекул масла с поверхностью метала, т.е. от смазывающей способности (lubricity) и липкости (tackiness) масла.

Для уменьшения износа и увеличения липкости, в масло вводятся противоизнос­ные присадки (anti-wear additives)-жирные спирты, амиды, сложные эфиры, соединения фосфора и др., образующие химическую связь с поверхностью металла. При помощи та­ких присадок улучшается липкость даже при низкой вязкости масла. Чем больше проч­ность образованной пленки и чем сильнее она связана с поверхностью металла, тем мень­ше может быть вязкость масла для достижения такого же смазывающего эффекта и умень­шения износа деталей, а с применением менее вязкого масла снижаются потери энергии на прокачиваемость.

Модификаторы трения (friction modifiers). Это присадки, регулирующие фрик­ционные свойства — коэффициент трения смазываемых поверхностей. В большинстве слу­чаев требуется снижение потерь на трение, например в двигателе. Однако в некоторые агрегаты трансмиссии включены фрикционные механизмы — сцепления и тормоза мокро­го типа, замедлители, блокирующие устройства, синхронизаторы и др., которые находятся в масле и должны обеспечить хорошее сцепление трущихся поверхностей и предотвраще­ние их проскальзывания (slippage). В этих случаях находят применение присадки, повы­шающие трение.

Модификаторы, понижающие трение (friction reducers). Для снижения потерь на трение в двигателе, а тем самым и для снижения расхода топлива, в масло вводятся присадки, уменьшающие коэффициент трения. В качестве таких присадок применяются соединения, в молекуле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и длинная линейная цепочка, обеспечивающая хорошее сколь­жение. Применение подобных присадок, создает дополнительные возможности для созда­ния, «энергосберегающих» масел («Fuel Economy oils», API SJ/EC, API SH/EC, APLSH/ECII, ILSAC GF-1, ILSAC GF-2, ILSAC GF-3, ILSAC GF-4).

Модификаторы, повышающие трение (friction enhancers). Такие присадки од­новременно понижают возможность возникновения шума и вибраций, вследствии сколь­жения со скачками коэффициента трения, характерного в мощных узлах трансмиссий с тормозами мокрого типа. В качестве таких присадок применяются соединения, в моле­куле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и короткая линейная часть, при определенных условиях обеспечивающая хорошее сцепле­ние. Такими соединениями являются некоторые детергенты, сульфиды. Эти присадки до­бавляются в масла для гидромеханических передач, автоматических коробок передач, диф­ференциалов повышенного трения и др.

Присадки, вводимые с целью уменьшения шума и повышения плавности работы гидромеханических передач, называются противошумными присадками (antisguawk additives). Это производные природных жирных кислот и серы, фосфониевые кислоты., В масла, предназначенные для механизмов, работающих в условиях ограниченного сколь­жения, например в масла самоблокирующегося дифференциала (для подавления рывков и вибрации возникающих при работе агрегата), вводятся противовибрационные присадки (dntichatter additives). Это жирные кислоты, высшие спирты и амины, диалкилфосфиты и др.

Противозадирные присадки, ЕР присадки (ЕР — extreme pressure additives).Тер­мин «экстремальных нагрузок» и сокращение ЕР (extreme pressure) ввело в 1920-х го­дах Американское общество инженеров автомобилестроителей (SAE) для обозначения особой нагрузки на зубья шестерней трансмиссий, особенно в гипоидных передачах. Адсорбционная пленка может разрушаться в результате высокой нагрузки и возни­кающего нагрева контактикурующих поверхностей металла (более 150 — 190°С). Вслед­ствие этого, трение и нагрев поверхности металла повышаются еще больше, вплоть до сваривания, заедания, слипания деталей. Сваривание может быть подавлено присадками, содержащими соединения серы, фосфора, хлора и др., которые в местах наивысшего тре­ния и высоких температур разлагаются с выделением соответствующих активных элементов, реагирующих с металлом и образующих сульфидную, фосфидную, хлоридную и хемосорбционную пленку — твердую смазку. Такая пленка является значительно лее стойкой, чем адсорбционная, и может защитить поверхности трения от износа в условиях большой нагрузки и высокой температуры. Поэтому присадки, образующие твердую хемосорбционную пленку, называются разделяющими противозадирными присадками или присадками высокой предельной нагрузки

В основном противозадирные присадки предназначены для повышения несущей способности (load-carrying capacity) трансмиссионных масел, особенно для гипоидных передач, индустриальных масел и пластичных смазках (процессы выравнивания и полировки являются недопустимыми для хонингованных поверхностей двигателей внутреннего сгорания и строго лимитируются современными международными спецификациями для моторных масел). Часто применяют присадку универсального действия, имеющую в своем составе и фосфор, и серу — Диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP — zinc dialk dithiophosphate). Диалкилдитиофосфат цинка отличается не только противозадирными, но и антиокислительными, антикоррозионными и др. свойствами. Свойства этой присадок зависят от структуры и величины радикалов (R) и путем их комбинации возможно выя вить одни или другие. Например, термостойкость присадки увеличивается при удлинении алкильной цепи. Алкильные соединения больше применяются в качестве противозадирных присадок, с алкильными (ароматическими) радикалами, отличающимися большой термостойкостью.

Высокая химическая активность противозадирных присадок не всегда приводит к желаемому результату (при очень высокой химической активности образуется толстая плёнка, которая плохо удерживается на поверхности металла). Кроме того, присадки, содержащие особо активные соединения хлора и серы, могут вызвать коррозию цветных металлов(особенно медных сплавов), поэтому масла с активными противозадирными присадкамболее пригодны для пар трения сталь — сталь и применять их для синхронизированияпередач надо с большой осторожностью.

Количество и эффективность противозадирных присадок является признаком классификации трансмиссионных масел по API, чем выше категория (API GL-3,GL-4, GL-5) тем больше их концентрация.

Твердые противозадирные при садки (solid additives) — в виде дисульфид молибдена, политетрафторэтилена (фторопласт, «Тефлон», ПТФЭ, PTFE) и графита в масле имеют коллоидную структуру, а на поверхности трущихся деталей образуют твердую и прочную противоизносную и противозадирную пленку. Их критическая рабочая температур выше, чем других антифрикционных присадок. Уменьшение трения достигается за счет легкого скольжение слоистой присадки. Такие твердые присадки в основном добавляют для улучшения смазывающих свойств пластичных смазок, однако некоторые производители выпускают масла с дисульфидом молибдена. В настоящее время выпускается большое количество препаратов — добавок к маслам, которые заливаются в картер двигателя (aftermarket additives). Их основу, как правило, составляет, одна из твердых присадок, либо соединение молибдена, либо полиэтилентерефталата. Как нефтекомпании, так и автомобилестроители отрицательно смотрят на такие добавки и своим клиентам не рекомендуют их применять. Однако спрос на такую продукцию возрастает, особенно со стороны владельцев поддержанных автомобилей. Особую осторожность следует соблюдать при применении присадок, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяемые для резки металлов. Действие этих присадок основано на разупрочнении поверхностей металлов (что приводит к значительному снижению трения и увеличению износа).

Антикоррозионные присадки.

Продукты коррозии металлов в масле, при попадании на поверхности трения, способствуют увеличению износа деталей. Поэтому присадки, подавляющие коррозию, выполняют одновременно функцию противоизносных присадок.

Антикоррозионные присадки, или ингибиторы коррозии действуют следующим образом:

— нейтрализуют кислоты, образованные при окислении масла или при сгорании сер­нистого топлива; для этой цели используются соединения, обладающие щелочны­ми (основными) свойствами;

— образуют защитную адсорбционную или хемосорбционную пленку, препятствующую реакции кислот с поверхностью металла;

— для этой цели применяются соедине­ния некоторых органических соединений серы, фосфора и азота;

— соединения серы, особенно дисульфиды и полисульфиды могут быть использованы в качестве противозадирных и противоизносных присадок;

— связывают влагу, без которой коррозия невозможна.Ингибиторы коррозии и присадки против ржавления(antirust additives).

Ингибиторы коррозии защищают поверхность вкладышей подшипников и других деталей из цветных металлов от коррозии и коррозионного износа, вызывае­мых органическими кислотами. Механизм защиты — образование защитной пленки и ней­трализация кислот. Для этих целей применяются Диалкилдитиофосфат цинка, другие со­единения серы и фосфора, присадки, отличающиеся и противозадирными свойствами. Присадки против ржавления защищают стальные или чугунные стенки цилиндров, порш­ни и поршневые кольца от ржавления при воздействии водного раствора кислоты. Меха­низм защиты — образование сильно адсорбированной защитной пленки, предохраняющей поверхность металла от непосредственного контакта с водным раствором кислоты. Для этой цели применяются аминосукцинаты и сульфонаты щелочных металлов — в основном сильные поверхностно-активные вещества (ПАВ) — детергенты. Способность масла про­тивостоять коррозии и ржавлению оценивается разными методами при определении дру­гих эксплуатационных свойств (стендовые или моторные испытания).

Особую роль при подавлении коррозии играют щелочные присадки, особенно в ди­зельных двигателях, в которых применяются сернистые топлива. Такие присадки нейтрализуют сернистые соединения, образующиеся при сгорании топлива предотвращая тем самым процесс коррозии. Высокой щелочностью отличаются металлсодержащие моющие присадки.

Антиокислительные присадки. В условиях эксплуатации, при высокой температуре и под воздействием кислорода воздуха, происходит интенсивное окисление углеводородных соединений масла, в резуль­тате которого ухудшаются его смазывающие и другие функциональные свойства. Ресурс присадок расходуется и масло подлежит замене. Антиокислительные присадки (antioxidants, oxidation inhibitors) продлевают срок службы масла.

Процесс окисления масла достаточно сложен. Кроме кислорода и температуры на него оказывают влияние скорость сдвига, интенсивность перемешивания, примеси, ионы металлов (особенно меди и, в меньшей мере, железа и др.)

При окислении масла протекают следующие процессы, оказывающие существенное влияние на эксплуатационные свойства:

— увеличение молекулярной массы соединений, составляющих компонентов масла вследствие чего повышается вязкость;

— образование органических кислот, вызывающих коррозию;

— образование смолистых веществ (resins) и углеродистых частиц (carbon), кокс (coke),которые образуют лаковые отложения (varnish, gum residual) и нагар (varnish deposits) на горячих поверхностях деталей двигателя (поршни, кольца). Подобные загрязнения приводят к снижению отвода тепла и залеганию (закоксовыванию) поршневых колец (ring sticking); — агрегация смолистых веществ и углеродистых частиц с образованием черного шлама (black sludge)в самом масле.

Антиокислительные присадки (antioxidants), называемые ингибиторами окисления (oxidation inhibitors), подавляют окисление масла в начальной его стадии взаимодействия с первичными продуктами реакции окисления — перекисями, с образованием неактивных соединений, не способных к продолжению цепной реакции окисления Многие антиокислительные присадки, снижающие образование кислот, уменьшают коррозию, т.е антиокислительные присадки являются одновременно и антикоррозионными при садками.

Каталитическое действие ионов металлов на окисление масла подавляется соеди­нениями другой группы антиокислительных присадок — деактиваторами металлы (metal deactivators). В качестве деактиваторов применяются органические соединения (этилендиамины, органические кислоты), связывающие ионы металлов в неактивные комп­лексы. В последнее время в зарубежной литературе появились данные, что небольшое количество ионов меди в моторных маслах наоборот, является эффективным антиоксидантом и специально вводится в некоторые сорта масел. Этот момент следует учитывать при анализе работающих или отработанных моторных масел.

В качестве антиокислителей — деактиваторов перекисей применяются фенолы и ами­ны, например ионол, а в качестве деактиваторов металлов — органические соединения серы, фосфора и другие. Самым распространенным антиокислителем в настоящее время является диалкилдитиофосфат цинка. Он используется и как противозадирная присадка. В новых высококачественных моторных маслах диалкилдитиофосфата цинка содержится до 1,4%.

Моющие присадки

Моющие присадки являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), кото­рые предотвращают агломерацию (слипание) нерастворимых продуктов окисления с пос­ледующим их отложением на деталях двигателя. Моющие присадки по своему действию делят на детергенты и дисперсанты.

Детергенты являются поверхностно-активными веществами, облада­ющими моющими свойствами, защищающими поверхность деталей от прилипания и скоп­ления на них продуктов окисления. Анионными детергентами обычно бывают маслорастворимые алкилбензолсульфонаты, фосфонаты и другие аналогичные соединения. Неко­торые сульфонаты имеют щелочные свойства и являются эффективными нейтрализатора­ми кислых продуктов окисления. По щелочности, которая характеризует эффективность присадок, сульфонаты делятся на нейтральные (10 — 30 мг КОН/г), щелочные (30 -100 мгКОН/г), и очень щелочные (100 — 300 мг КОН/г). В состав очень щелочных присадок мо­гут входить диспергированные окиси, гидроокиси и карбонаты металлов. Щелочные при­садки необходимы в маслах для дизелей, с целью нейтрализации серной кислоты, которая образуется при сгорании сернистого дизельного топлива.

Сульфонаты, фосфонаты и другие детергенты являются солями металлов, поэтому при сгорании они образуют заметное количество золы. Такие присадки называют высо­козольными (ash containing additives). В настоящее время, наряду с этими, применяются также и новые органические синтетические детергенты, которые при сгорании не образу­ют золы. Они называются малозольными (или беззольными) присадками (ashless additives). В маслах для современных двигателей обычно применяются сложные компози­ции, включающие оба вида детергентов. Особую активность детергенты проявляют в го­рячем двигателе (этот фактор следует учитывать при замене масла).

Дисперсанты (dispersants). Дисперсанты подавляют агломерацию и слипание про­дуктов окисления, образование шлама или осаждение смолистых отложений на поверхно­сти деталей. В качестве дисперсантов обычно применяются полимеры с полярными груп­пами и сукцинимиды. Дисперсанты поддерживают коллоидные частицы продуктов окис­ления и загрязнений во взвешенном состоянии (рис. 1.10). В основном они обеспечивают чистоту непрогретого двигателя. При эффективной работе дисперсантов моторное масло темнеет, а диспергированные мелкие продукты окисления не забивают фильтр и не осаж­даются на горячих деталях двигателя.

Дополнительные присадки

Эмульгаторы(emulsifiers). Эти соединения понижают поверхностную энергию жидкостей, вследствие чего вода в масле образует стойкую эмульсию и не выделяется в отдельный слой. Эмульгаторами служат детергенты.

Противопенные присадки (antifoam additives). Пенообразование срывает нормаль­ную работу системы смазки: смазывание трущихся поверхностей становится недостаточ­ным из-за разрывов масляной пленки, ухудшается работа гидравлических систем, ускоря­ется процесс окисления масла в присутствии кислорода воздуха. Пенообразованию спо­собствует интенсивное перемешивание масла. Вязкие масла являются более склонными к пенообразованию, особенно при низких температурах и в присутствии влаги. Антиокис­лительные и моющие присадки также усиливают пенообразование. В составе противопенных присадок обычно содержатся силиконовые масла- полиалкилсилоксаны и некоторые другие полимеры. Силиконовые масла разрушают стенки крупных пузырей, а полимеры -уменьшают количество мелких пузырей.

Присадки для обкатки (running-in additives) и восстановления двигателя (restoring additives). Обычные смазочные масла для этой цели малоэффективны. Для об­катки применяются специальные масла с химически активными присадками обкатки, при воздействии которых увеличивается износ выступов (находящихся под наибольшей нагрузкой) на поверхностях трения. Выступы выравниваются и прирабатываются. Масла для обкатки применяются в течении относительно короткого срока, и только до приработ­ки поверхностей. Восстановительные присадки — это суспензии порошка мягких ме­таллов (меди и олова) в масле. Такие присадки не только уменьшают износ поверхностей трения, но и в некоторых случаях металлизируют их, восстанавливая прежние размеры. Однако применение восстановительных присадок в составе товарных масел для двигателей внутреннего сгорания, по мнению всех автопроизводителей, является недопустимым.