O присадки и добавки к смазочным материалам

O Глава 1

Проблема снижения трения и изнашивания трущихся поверхностей возникла много раньше появления колеса. Решалась она по-разному, в основном повышением твер­дости контактирующих поверхностей или их разъединени­ем специальными средами — смазочными материалами.

В Египте примерно в 2400 году до н. э. при транспор­тировке египетского каменного колосса с использовани­ем деревянных салазок между полозьями салазок и дере­вянными болванами применялся особый смазочный материал, предположительно содержащий воду и ил из реки Нил, в который добавляли немного оливкового мас­ла (рис. 1).

Имеются сведения о дошедших до нас опорах коло­дезных воротов времен бронзового века (V век до н. э.) с обнаруженными остатками оливкового масла, которое наши предки применяли для снижения трения и избавле­ния от неприятного скрипа при подъеме воды.

Видно, и им было известно, что достаточно ввести в зону контакта совсем небольшое количество смазочного материала, как сила трения в этом месте может снизиться в 10 раз, а износ поверхностей трения уменьшится до 1000 раз. Не следует забывать, что все это должно было приводить к уменьшению работ по ремонту почти во столько же раз

Рис. 1. Транспортировка египетского каменного колосса с применением смазочного материала

Плиний Старший еще в 23—79 годах н. э. составил список некоторых растительных и животных масел, при­меняемых в качестве смазочных материалов.

Русский ученый Н. П. Петров в своей работе, вышед­шей в 1883 году и удостоенной Ломоносовской премии Российской академии наук, писал: «Расходы на топливо для машин, считающихся у нас в России десятками мил­лионов, заслуживают самого серьезного внимания. Уве­личение расхода на топливо на 5—10% может оказаться следствием неудовлетворительных условий смазывания, а это выразится в народном хозяйстве потерями миллио­нов рублей. Таковы теперь причины, заставляющие на­ших техников обратить свое внимание на правильный выбор смазочных материалов».

В настоящее время различают следующие группы смазочных масел (по назначению): моторные, индустри­альные, трансмиссионные, турбинные, компрессорные, приборные и некоторые другие масла более узкого спе­циального назначения. Наиболее масштабной по объему производства и ассортименту является группа моторных масел: для бензиновых двигателей, дизелей и моторов, работающих на газовом топливе. К этой же группе отно­сятся универсальные масла, применяемые в двигателях разной конструкции. В группу индустриальных масел для промышленного оборудования входят масла для гидрав­лических систем (гидравлические жидкости), направляю­щих скольжения, шпинделей, зубчатых передач и др. Трансмиссионные масла подразделяются на масла, ис­пользуемые для смазывания механических, гидромехани­ческих и гидростатических передач.

В настоящее время все чаще используются специаль­ные смазочные материалы, свойства которых обусловле­ны особенностями эксплуатации. При этом повышаются характеристики основных свойств, зависящих от увели­чения температур эксплуатации масел, нагрузок на меха­низмы и т. п.

Товарные масла состоят из базовых масел (основ) нефтяного или синтетического происхождения (иногда их смесей), в которые вводятся специальные присадки, улучшающие те или иные свойства основы. Для этих же целей используют и твердые порошкообразные добавки, улучшающие антифрикционные свойства масел.

Ранее функциональные свойства многих масел оце­нивали в основном по их вязкостно-температурным ха­рактеристикам и смазочной способности. В настоящее время требования к эксплуатационным свойствам масел значительно расширились и ужесточились, что и сделало необходимым введение большого количества разных по­казателей свойств масел. В общем случае смазочные мас­ла должны обладать целым комплексом характеристик:

•оптимальными вязкостно-температурными свойст­
вами, обеспечивающими подвижность масла при низких
температурах и важными для создания прочной смазоч­
ной пленки на рабочих поверхностях узла трения в широ­
ком диапазоне температур;

смазывающими свойствами, обеспечивающими ми­
нимизацию трения и различных видов изнашивания;

•высокой устойчивостью к окислению, предотвра­
щающей значительное изменение химического состава
смазочных масел в процессе их работы;

•моющими свойствами, влияющими на снижение
склонности масел к образованию различного состава
смолистых отложений на рабочих поверхностях и в сма­
зочной системе;

•низкой коррозионной активностью;

•удовлетворительными защитными свойствами, по­
зволяющими маслу предохранять металл от атмосферной
коррозии.

Смазочные масла также должны обладать высокими теплоотводящими свойствами, низкой испаряемостью, пенообразующей способностью, не вступать в соедине­ние с водой (эмульгироваться), не оказывать отрицатель­ного влияния на уплотнительные материалы, не быть токсичными, не подвергаться биоповреждениям, не из­менять своих свойств при хранении и регенерации, легко транспортироваться, не вызывать загрязнения окружаю­щей среды и т. д.

Несомненно, немаловажный фактор длительного и эффективного срока службы автомобильной техники -не только высокое качество ее эксплуатации, техниче­ского обслуживания и ремонта, но и качество применяе­мых топливно-смазочных материалов (ТСМ) и таких препаратов автохимии, как присадки и добавки.

Так, смазочные материалы передовых нефтяных ком­паний, например ChevronTexaco, позволяют эксплуати­ровать двигатели без ремонта до 1,6 млн км пробега (1 млн миль): в 1989 году был зарегистрирован такой без­ремонтный пробег у двигателя Caterpillar 3405B, работаю­щего на маслах ChevronTexaco, а в 1996 году — у моторов Cummins и Detroit Diesel. Другая известная корпорация, ExxonMobil, для демонстрации возможностей своих синте­тических моторных масел Mobil 1 в течение четырех с по­ловиной лет испытывала на форсированных режимах авто­мобиль BMW-325i, меняя масло через каждые 10 тыс. км пробега, в соответствии с требованиями завода-изготови теля. После наработки в 1 млн миль разборка и микро­метраж деталей двигателя показали, что износ всех деталей оказался в допусках, установленных заводом-изготовите­лем при выпуске новых автомобилей.

Оптимальные сроки замены моторного масла тра­диционно вызывают достаточно острые дискуссии. Так, например, в Извещении лаборатории ТСМ Волжского автомобильного завода № 46708 от 21 января 2002 года рекомендуется осуществлять замену масла группы «Стан­дарт» на автомобилях ВАЗ, выпущенных до 1 октября 2000 года и эксплуатирующихся в зимнее время преиму­щественно в городе, через 5—7 тыс. км пробега. При этом автолюбители, как правило, меняют моторное масло на своих «Жигулях» и «Ладах» гораздо реже: в одном из но­меров журнала «За рулем» описывался случай, когда мо­торное масло без последствий проработало на «Жигулях» 50 тыс. км. В 2002 году в Московском автомобильно-до­рожном институте защищалась докторская диссертация, в которой доказывалась возможность эксплуатации оте­чественной автомобильной техники без полной замены моторного масла до 70 тыс. км пробега. В качестве про­филактической меры предлагалось доливать в смазочную систему композицию из используемого в двигателе мо­торного масла и металлоплакирующих присадок. К слову сказать, защита диссертации оказалась неудачной — дис­сертационный совет не оценил столь «революционных» взглядов.

Следует отметить, что приведенные выше результаты по пробегу двигателей на моторных маслах производства ChevronTexaco и ExxonMobil получены на одних из луч­ших по качеству двигателей в мире, которые с самого на­чала эксплуатировались только на высококачественных смазочных материалах. В этих случаях нет необходимости говорить об использовании каких-либо дополнительных присадок и добавок к маслам. А если говорить о россий­ской технике или сильно изношенной импортной, пред­ставленной на нашем рынке, простая замена моторного масла, пусть даже самым лучшим и дорогостоящим, не решит проблемы поддержания автомобиля в работоспо­собном состоянии.

В связи с этим отметим, что изначально различные препараты для применения в качестве каких-либо доба­вок к топливно-смазочным материалам были созданы, в первую очередь, для повышения их противоизносных и антифрикционных свойств, то есть для профилактики износа и поддержания техники в работоспособном со­стоянии. Большинство из этих добавок и сейчас выпуска­ется для этих целей.

Вместе с принятыми и широко распространенными основными показателями моторных масел (противоизнос-ными, защитными, диспергирующими, стабилизирующими, вязкостно-температурными, антиокислительными, про-тивопенными и др.) в настоящее время введены и новые: демпфирующие, противопиттинговые, антикоррозионные, противозадирные и др. В целях придания маслам всех вышеперечисленных показателей разрабатываются новые технологии производства базовых масел и присадок к ним.

При эксплуатации машин и механизмов происходят значительные химические и физические изменения ма­сел — изменения их состава и свойств, что влияет на экс­плуатационные свойства. Для предотвращения подобных изменений в большинство смазочных масел вводят спе­циальные вещества и композиции. В зависимости от со­стояния и растворимости в масле эти вещества получили разные названия. Органические маслорастворимые про­дукты называют присадками, они составляют самую рас­пространенную группу (табл. 1). Твердые нерастворимые вещества, как правило, неорганического происхождения, называют антифрикционными добавками. Ряд полимер-содержащих композиций именуют модификаторами. Име­ются также кондиционеры и рекондиционеры металла.

При производстве моторных масел применяют различ­ные функциональные присадки: моющие (3—15%, а иногда и более), диспергирующие (1—2%), антиокислительные и противоизносные (до 2%), антикоррозионные (до 1%), вязкостные, депрессорные, антипенные и защитные. Их ассортимент и количество зависят от назначения мотор­ного масла.

Таблица 1

Некоторые функциональные присадки, используемые в смазочных маслах

 

Присадки	Химические соединения	Обозначение выпускаемых присадок
Моющие (детергенты)	Сульфонаты, феноляты, салицилаты различных металлов (кальция, бария, магния и др.)	MACK, ACK, ПМС А, С-150. АСБ
Диспергирующие (дисперсанты)	Моно- и бис-сукциними-ды, эфиры янтарной кислоты	Днепрол
Антиокислительные	Тиофенолы, ароматиче­ские и алифатические амины, дитиофосфаты и дитиокарбаматы раз­личных металлов (цинка, бария, сурьмы и др.)	Ионол, Агидол-2, ИХП-21ВНИИНП-354
Вязкостные (загущающие)	Полиизобутилен, сополимеры олефинов, по-лиметакрилат, винипол, сополимеры	КП-10, ПМАВ-1, ПМА В-2
Депрессорные	Полиметакрилат, каль­циевая соль алкилфе-нола, бариевая соль биссульфидалкил-фенола	ПМАД, АзНИИ-ЦИАТИМ-1
Противоизносные и противозадирные	Дитиофосфаты метал­лов, сульфиды (дисуль­фиды) и их производ­ные, фосфаты, эфиры трихлорметилфосфоно-вой кислоты	АБЭС, КИНХ-2, Л3-23к, ОТП, Хлорэф-40, Фриктол
Антифрикционные	Металлические мыла, дитиофосфаты и дитио-карбоматы молибдена и их производные, дисульфид молибдена, графит	МКФ-18, ПАФ-4, Фриктол

 

Продолжение табл. 1

Присадки	Химические соединения	Обозначение выпускаемых присадок
Защитные (ингибиторы коррозии)	Нитрованные масла, сукцинимид мочевины	АКОР-1СИМ, НМ07
Противопенные	Силоксаны	ПМС 200А

С помощью органических и металлоорганических при­садок, имеющих более сотни наименований, повышают смазочную способность, устойчивость масел к окисле­нию, абсолютное значение вязкости. При этом одновре­менно снижают зависимость вязкости от температуры, температуру застывания, коррозию металлических поверх­ностей, отложения нагаров на деталях двигателя и т. д. По функциональному действию присадки разделяют на противоизносные, антифрикционные, антиокислительные, вязкостные (загущающие), депрессорные, противопенные и др.

В основном присадки вводят в масла в небольших ко­личествах: от долей до нескольких процентов (в компози­циях их общая концентрация может доходить до 15% и более). Исключение составляют вязкостные присадки, которые могут добавляться в количестве до 20—30%, что, естественно, очень значительно изменяет изначальные свойства базовых масел. В то же время большое коли­чество вводимых присадок приводит к тому, что незна­чительное изменение баланса, например, вследствие по­падания в масло топлива, влаги, а также окисление при работе существенно снижает стабильность масел. Поверх­ностно-активные вещества (ПАВ) присадок теряют свои свойства, вступая в реакцию с влагой и топливом. В резуль­тате не только снижается эффективность их применения, но и ухудшаются трибологические свойства базовых сма­зочных масел.

По химическому составу присадки к смазочным мате­риалам представляют собой производные различных ор-ганических соединений — алкилфенолов, аминов, дитио-фосфорных, дитиокарбаминовых, салициловых кислот и ряда других веществ. Присадки состоят из молекул одной или нескольких полярных и одной или нескольких не­полярных групп. Полярные группы обусловливают ад­сорбцию молекул поверхностно-активных присадок на границе между маслом и металлом. По группе активной (полярной) составляющей присадки подразделяют на серо-, фосфор-, кислород-, хлор-, азот- и борсодержащие. Не­полярные группы (алкильные радикалы, нафтеновые или ароматические кольца и их сочетания) определяют рас­творимость присадок в маслах.

Многие базовые присадки являются техническими продуктами, представляющими собой раствор активного компонента в масле или другом растворителе. В таком виде под различными условными названиями и индекса­ми выпускаются производные мочевины, сульфонаты, сукцинимиды, эфиры фосфорной кислоты и другие при­садки.

Рассмотрим основные группы присадок к смазочным маслам несколько подробнее.

Для предотвращения или уменьшения образования лаковых отложений и осадков на преимущественно горя­чих металлических рабочих поверхностях и предупрежде­ния пригорания поршневых колец в моторные масла вво­дят моющие {детергенты) и диспергирующие (диспергенты) присадки. Также они служат для повышения коллоидной стабильности масла (удерживания в его объеме примесей органического и неорганического характера, например сажи, нагара, частиц солей свинца размером порядка 0,04 мкм, которые могут составлять до 10%).

Моющие присадки блокируют агломерацию асфаль-тенов в твердые частицы (нагар) размером 0,6—1,5 мкм. Таким образом, они препятствуют повышению вязкости масла, а также возникновению и росту отложений на ме­таллических поверхностях (шлама), чем значительно сни­жают абразивный износ деталей двигателя Моюще-диспергирующие присадки условно делят т зольные и беззольные. В молекулах зольных присадок со держатся полярные группы, которые адсорбируются т частицах окисления масла, препятствуя росту этих части­чек и отложению их на рабочих поверхностях. Тем самьш предотвращается образование отложений и лаков на де­талях двигателя. Зольные моющие присадки повышенной щелочности служат для нейтрализации кислот, оксидов азота, ди- и триоксидов серы (что особенно важно у дизе­лей), образовавшихся при окислении масла в процессе эксплуатации двигателя. Это достигается за счет значи­тельной щелочной реакции моющих присадок.

При производстве отечественных моторных масел, как видно из табл. 1, применяют детергенты трех классов: алкилфеноляты, сульфонаты и алкилсалицилаты щелоч-но-земельных металлов. В нормальных солях содержится стехиометрическое количество металлов, соответствую­щее щелочности кислот, а щелочные (высокощелочные, суперщелочные, гиперщелочные) соли включают значи­тельное количество оксидов металлов, гидроксидов, кар­бонатов и т. п. в коллоидно-дисперсной форме. Моющие присадки, содержащие соли металлов, долгое время соот­ветствовали предъявляемым к ним требованиям даже при очень высоких температурах цилиндропоршневой группы. Эти присадки составляют основную часть композиций присадок в моторных маслах. В последнее время, однако, наблюдается их уменьшение вследствие повышения доли беззольных дисперсантов и антиокислительных присадок.

Реакции окисления, протекающие в масле при высо­ких температурах в присутствии атмосферного воздуха, приводят к окислению (старению) смазочного материала.

В оптимально очищенных минеральных маслах изна­чально содержатся природные сернистые и азотные ин­гибиторы, обеспечивающие стабильность и срок службы масел, но не отвечающие необходимым требованиям \ моторных и трансмиссионных масел. К тому же сера, яв ляясь эффективным ингибитором окисления, оказыв значительное корродирующее действие. Соединения, со­держащие серу и фосфор, значительно эффективнее, чем составы лишь с одним из этих веществ. Последние при­меняются, главным образом, в виде ингибиторов для мо­торных масел.

Для предотвращения каталитического ускорения авто­окисления углеводородных масел под действием ионов металлов и сплавов, особенно цветных (меди, марганца, кобальта), ионы должны связываться в комплексы и осаж­даться в виде нерастворимых соединений металлов. Для этих целей в смазочные масла добавляются антиокисли­тельные присадки, которые отвечают за стабильность хи­мического состава масла, особенно при высоких темпе­ратурах.

Соединения селена (диалкилселенид) также могут при­меняться в качестве ингибиторов, так как имеют хоро­шие антиокислительные свойства в синтетических мас­лах при температуре до 270 °С. Однако они применяются довольно редко из-за коррозионной активности по отно­шению к меди, алюминию, серебру (иногда — к стали и чугуну), а также высокой стоимости.

Вязкостные (загущающие) присадки (модификаторы вяз­кости) добавляют в смазочные масла для повышения их вязкости и индекса вязкости при нагреве. Такие масла называют загущенными. Загущающие присадки в сочета­нии с присадками, улучшающими трибологические свой­ства моторных масел, позволяют создавать энергосбере­гающие масла.

В то же время масла с загущающими присадками, как и масла без этих присадок, постепенно теряют свою вяз­кость (загустевают). Это происходит не только в резуль­тате испарения самых низкокипящих фракций (темпера­тура в картере двигателя может достигать 180 °С), но и механической, а также термохимической деструкции (окис­ления) полимерных молекул загущающих присадок на мелкие фрагменты, эффективность которых значительно снижается.

В отличие от незагущенных масел, вязкость которых зависит от температуры смазочного материала и рабоче­го давления, загущенные масла обладают способностью изменять свою вязкость в зависимости от напряжения сдвига и градиента скорости сдвига. Загущенные масла проявляют временное падение вязкости с увеличением скорости сдвига, например, между поршнем и стенками цилиндра двигателя. Некоторые вещества (резиновый клей, густотертая краска, битум и др.) называют «разжижаемы­ми сдвигом», а их вязкость — «кажущейся», так как чем ниже температура базового масла при определенном гра­диенте скорости сдвига, тем сильнее снижается вязкость. Загущающие присадки на основе полиметакрилатов ПМА В-1, ПМА В-2 и «Дизакрил» представляют собой масляные растворы эфиров метакрилатовой кислоты и масел синтетических жирных спиртов. Молекулы поли­метакрилатов при низкой температуре, когда масло до­статочно вязкое, находятся в скрученном состоянии и мало влияют на вязкость. С ростом температуры они рас­правляются, повышая вязкость (рис. 2). Полимеры ком­пенсируют значительную потерю вязкости самого масла при повышении температуры. Таким образом повышает­ся индекс вязкости масла.

 

Поэтому загущенные масла наряду с высо­ким индексом вязкости, обеспечивающим ми­нимальные потери мощности на трение и эко­номию топлива при повышенных температу­рах, обладают хорошей текучестью при низких температурах, способствуют легкому и быстро­му пуску двигателя в холодное время года и не образуют большого количества нагара.

 

Как видите, смазочные материалы должны иметь высокую несущую способность, чтобы выдерживать большие сдвиговые и нормаль­ные нагрузки. Для обеспечения этих свойств

 

 

Рис. 2. Молекула полиметакрилата при различных температурах масла

 

в моторные масла (для снижения износа пар трения ку­лачок-толкатель), трансмиссионные масла (особенно для гипоидных передач, имеющих конические шестерни со спиральными зубьями), гидравлические жидкости и сма-зочно-охлаждающие среды добавляют противозадирные присадки.

Вязкостные свойства масел в нормальных условиях эксплуатации не отражают их характеристик при высо­ких нагрузках и скоростях скольжения, когда толщина смазочного слоя не обеспечивает надежного разделения трущихся поверхностей от непосредственного контакта. В этом случае наблюдается режим граничной смазки, что приводит к контакту микровыступов шероховатостей ме­таллических поверхностей, резкому нагреву (температур­ным «вспышкам») контактируемых участков (до 1500 °С), их свариванию и последующему разрушению (скалыва­нию).

За счет выделяющейся в зоне контакта энергии про­тивозадирные присадки вступают во взаимодействие с поверхностями трения, образуя защитные соединения с металлами. При нормальных режимах эксплуатации они являются твердыми веществами на поверхностях трения, но при высоких температурах резко снижают предел те­кучести, обеспечивая скольжение металлических поверх­ностей относительно друг друга. В результате не происхо­дит сваривания микровыступов трущихся поверхностей и, следовательно, повышения их интенсивности изна­шивания. При этом вязкость масла во многом определяет прочность масляной пленки.

Фосфор, сера и хлор — основные элементы многих противозадирных присадок, которые вступают в реакции с металлами в условиях повышения температуры и давле­ния с образованием на поверхности трения защитных пленок химических соединений. Эти присадки оказывают противозадирное, антикоррозионное и антиокислитель­ное действие и поэтому особенно широко применяются в моторных маслах. На их основе выпускаются ремонтно восстановительные препараты любительской автохимии, получившие название «кондиционеры металла», которые будут рассмотрены ниже.

Поскольку затраты на производство смазочных масел возрастают пропорционально обеспечению для них низ­котемпературных свойств, депарафинизация масел про­водится частично лишь до температуры застывания (около -15 °С). При отрицательных температурах из сма­зочного масла выделяются //-парафины (одна из групп предельных углеводородов, называемых также парафино­выми) в виде игл и пластин, что приводит к потере теку­чести (подвижности) масла и затрудняет низкотемпера­турный запуск двигателя. Форма и размер образовавших­ся кристаллов парафина зависят от вида масла и его фракционного состава. При этом из маловязких масел выделяются крупные кристаллы, а из высоковязких — микрокристаллические парафины. Наличие в масле па­рафиновых углеводородов обусловливает, в первую оче­редь, его застывание. Подвижность масла теряется из-за образования кристаллической структуры парафиновых углеводородов. Для дальнейшего понижения темпера­туры застывания и, соответственно, повышения работо­способности масла предназначены депрессорные присад­ки, которые модифицируют кристаллические структуры твердых углеводородов с сохранением подвижности масла.

Наиболее распространены следующие депрессорные присадки к моторным, трансмиссионным и гидравличе­ским маслам: АзНИИ (препарат алкилирования нафта­лина хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия); АзНИИ-ЦИАТИМ-1 (дисульфид алкилфено-ла с гидроксидом бария); АФК (алкилфенол с гидрокси-дом кальция); ПМА Д (30-40%-ный раствор полимеров эфиров метакриловои кислоты и синтетических жирных первичных спиртов в индустриальном масле); Депресал (модифицированный препарат алкилирования фенола хл орпарафинами). Депрессорные присадки применяются при концен­трациях 0,05—1,00% и более эффективны в маслах пара­финового, чем нафтенового основания.

Применение в качестве базовых масел высокоочи-щенных нефтяных основ, полученных гидрогенизацион-ным способом, а также ряда синтетических разработок позволяет значительно улучшить низкотемпературные свойства выпускаемых масел (уверенный запуск двига­телей при температурах —40...50 °С) и уменьшить потери на трение при гидродинамическом режиме смазывания. В то же время, наряду с положительными свойствами та­ких масел, отмечается ухудшение их антифрикционных и противоизносных свойств.

Для повышения трибологических свойств смазочных материалов (минимизации потерь на трение, снижения интенсивности изнашивания и температуры трущихся поверхностей) в масла вводят также антифрикционные и противоизносные присадки. Эффективность их действия зависит от химического строения присадки и химиче­ского состава масляной основы. В качестве антифрикци­онных присадок применяют различные препараты, опи­санные в разделе «Ремонтно-восстановительные препа­раты».

Антифрикционные присадки (модификаторы трения) входят в состав энергосберегающих моторных масел. Эти присадки обеспечивают гарантированную экономию то­плива за счет снижения механических потерь на трение и соответствующего повышения коэффициента полезного действия двигателя. Такие присадки образуют на поверх­ностях трения многослойные адсорбционно-хемосорб-ционные пленки «сэндвичной структуры» с диффузией легирующих металлов присадки в трущиеся поверхности деталей. Наиболее эффективны модификаторы трения при граничном режиме трения, существующем, например, между компрессионными поршневыми кольцами и ци­линдрами вблизи верхней мертвой точки. Достоинством твердых нерастворимых добавок к смазочным материалам является также то, что они достаточно эффективны как при низких, так и при высоких температурах.

Под воздействием кислорода, воды и других агрессив­ных веществ металлические поверхности подвергаются коррозии (коррозионному изнашиванию). Таким обра­зом, главная задача при защите от коррозии заключается в предотвращении контакта этих веществ с металличе­скими поверхностями. Следует иметь в виду различия между атмосферной коррозией (например, при хранении машины в условиях влажного и теплого климата и т. п.) и коррозией под воздействием различных агрессивных веществ, в том числе образующихся в работающем двига­теле — главным образом, соединений хлора и брома (при сжигании этилированного бензина) или серы (при сжи­гании дизельного топлива). К тому же противозадирные присадки, содержащиеся, например, в трансмиссионных маслах, при высоких температурах приобретают коррози-онно-активные свойства, вследствие чего в эти масла не­обходимо вводить противокоррозионные присадки {ингиби­торы коррозии).

Недостатком ингибиторов коррозии является то, что они существенно снижают несущую способность масел вследствие конкурентного взаимодействия ингибиторов коррозии и антифрикционных присадок с металлически­ми поверхностями. При этом благодаря наличию природ­ных ингибиторов неочищенные масла или масла неглу­бокой очистки обеспечивают определенную защиту от атмосферной коррозии, тогда как защитные антикорро­зионные свойства чистых минеральных масел неэффек­тивны от атмосферной коррозии, поскольку молекулы кислорода и воды свободно диффундируют через масля­ную пленку и взаимодействуют с металлом. Так как кор­розия — это, главным образом, следствие электрохими­ческих реакций, то и предотвратить ее можно посредст­вом создания (нанесения) специального защитного слоя, препятствующего контакту влаги и кислорода с металлом. Эффективные ингибиторы должны обладать высокой адгезией к металлической поверхности и создавать пленку, непроницаемую для кислорода и влаги. Различаются ин­гибиторы физического и химического механизма дейст­вия. Первые представляют собой молекулы с длинными алкильными цепями и полярными группами, способные адсорбироваться на металлических поверхностях, созда­вая защитные слои. Химические ингибиторы реагируют непосредственно с металлом поверхности трения с обра­зованием защитных химических соединений, изменяю­щих электрохимический потенциал поверхности.

Противопенные (антипенные) присадки предназначе­ны для предупреждения образования пены и быстрого ее разрушения в масле, особенно при аэрации масла в процессе эксплуатации. Механизм действия этих при­садок основан на снижении поверхностного натяжения на границе раздела жидкость — воздух. К противопен-ным присадкам относятся фосфорсодержащие соедине­ния, фторированные углеводороды, эфиры и соли жир­ных кислот, а также силоксановые полимеры. Наиболее известна противопенная присадка на основе полиметил-сипоксана (ПМС-200А), которая широко применяется в различных маслах в концентрации 0,007—0,005% (мас­совая доля).

Свойства и функции присадок к смазочным маслам не ограничиваются одним заложенным в них действием. Антифрикционные присадки оказывают влияние на про-тивозадирные и противоизносные свойства масел, мою­щие — на антиокислительные, и наоборот. В то же время в рамках каждой группы эффективность присадок может заметно изменяться как в зависимости от концентрации и состава присадки, так и от концентрации компонентов, ее составляющих, а также от типа и химического состава базового масла.

Возрастающие требования к качеству масел привели к необходимости создания композиций многофункцио­нальных присадок, которые повышают многие эксплуа­тационные свойства масел. При составлении композиций Таблица 2

Характеристика некоторых пакетов масляных присадок

 

Показатель	СамОйл7311	СамОйл 7321	ВДС-941Н	К-47	К-48
Марка А	Марка Б
Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с, не более
Щелочное число, мг КОН/г, не более			130-170
Доля активных элементов, % масс, не менее
кальций	2,5		4,30	3,1	7,2	3,2
цинк		1,1	1,05	0,6	2,5	2,6
фосфор	-	-	0,95	0,6	2.2	2,3
бор	-	-	-	-	0,012	0,012
Доля примесей, % масс не менее
механические примеси	0,08	0,08	0,1	0,1	0,1	0,1
вода	0,15	0,15	0,15	0,1	следы
сульфаты				11-15
Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже

 

присадки не просто механически смешиваются, а хими­чески взаимодействуют. Поэтому усиливаются базовые или проявляются новые качества присадок.

Для упрощения хранения, транспортировки и облег­чения смешивания базовых масел с присадками выпуска­ют пакеты присадок, в состав которых входят не только вязкостные и депрессорные присадки. При необходимости их вводят в масло дополнительно. Изменяя дозирование пакета присадок, можно приготавливать масла с различ­ным уровнем эксплуатационных свойств. Пакеты приса­док обычно содержат до 15 компонентов. Их вводят в масло в концентрации до 12% (массовая доля).

Характеристики некоторых отечественных пакетов присадок приведены в табл. 2. Применительно к мотор­ным маслам осваивается производство пакетов присадок К-471, К-483, К-484.

От характера взаимодействия присадок друг с другом (в случае композиции) и полярными компонентами мас­ла зависит восприимчивость (или приемистость) масел к присадкам и взаимное ослабление (антагонизм) или вза­имное усиление (синергизм) функционального действия присадок при их совместном применении. Антагонизм или синергизм действия смеси двух присадок зависит от их взаимодействия друг с другом, на которое влияют внеш­ние факторы — температура, влажность и т. п. (табл. 3). Например, на взаимодействие молекул присадок влияют продукты окисления масел и вода, которая может вызы­вать гидролиз присадок.

Итак, присадки, используемые в маслах, могут прояв­лять синергетические или антагонистические свойства, усиливающие или ослабляющие их действие по основно­му функциональному направлению. Например, наличие детергентов влияет на эффективность действия дитио-фосфатов цинка как противоизносных присадок. Влия­ние на эффективность действия присадок оказывает и состав масляной основы Таблица 3