Какие классы присадок не повышают вязкость масла

Присадки к смазочным материалам. Практическое руководство

Специалисты по смазке зачастую прекрасно знают о том, какова вязкость базового масла смазочных материалов, с которыми они работают. В конце концов, вязкость – самое важное свойство базового масла. На основе вязкости устанавливаются основные параметры поступающих масел, и уровень вязкости позволяет контролировать состояние масла. Однако вязкость – не единственная характеристика масла. Очень важно понимать роль присадок и их функции в смазочном материале.

Добавки в смазочных материалах представляют собой органические или неорганические соединения, растворенные или взвешенные в виде твердых частиц в масле. Обычно они составляют от 0,1 до 30 процентов объема масла, в зависимости от машины.

Добавки выполняют три основные роли:

• Улучшение свойств существующих базовых масел посредством противоокислительных агентов, ингибиторов коррозии, пеногасителей и деэмульгаторов.
• Подавление нежелательных свойств базового масла с помощью компонентов, снижающих температуру застывания, и улучшителей индекса вязкости (VI).
• Придание новых свойств базовым маслам с помощью противозадирных присадок, детергентов, деактиваторов металлов и агентов повышения липкости.

Полярные присадки

Полярность присадки определяется как естественное направленное притяжение молекул присадки к другим полярным материалам, контактирующим с маслом. Проще говоря, это все, что растворяет вода или все, что растворяется в воде.

Губка, металлическая поверхность, грязь, вода и древесная целлюлоза – полярны. Неполярные вещества включают воск, тефлон, минеральную основу и водоотталкивающие средства.

Важно отметить, что добавки также не вечны. Они истощаются и исчезают, и этот процесс необратим. Проанализируйте окружающую среду, в которой находится оборудование, продукцию, которую вы производите, а также присутствующие загрязняющие вещества.

Если вы допускаете попадание в вашу систему загрязняющих веществ, которые притягивают добавки, например грязи, диоксида кремния и воды, добавки, притягиваясь к загрязняющим вещества, будут вместе с ними оседать на дно или отфильтровываться, что приведет к истощению пакета присадок.

Полярные механизмы

Есть несколько полярных механизмов, заслуживающих внимания, например, обволакивание частиц, эмульгирование воды и смачивание металла, которые заслуживают обсуждения.

Обволакивание частиц означает, что добавка прилипает к поверхности частицы и обволакивает ее. Таким свойством обладают деактиваторы металлов, моющие присадки (детергенты) и дисперсанты. Они применяются для пептизации (диспергирования) частиц сажи с целью предотвращения агломерации, осаждения и образования отложений, особенно при низких и умеренных температурах.

Обычно такие ситуации возникают в двигателе. Их можно обнаруживать при анализе масла, используя специализированные комплексы тестов. Такой подход позволяет своевременно обнаруживать и устранять любые возникающие проблемы.

Слишком много – тоже плохо

Больше – не всегда лучше. Бывает так, что увеличение содержания присадок не дает результата, а иногда даже ухудшает эксплуатационные характеристики. В других же случаях характеристики присадки не улучшаются, но увеличивается продолжительность ее службы.

Кроме того, увеличение процентного содержания определенной присадки может улучшить одно свойство масла и в то же время ухудшить другое. Если заданный баланс между концентрациями присадок нарушается, это также может повлиять на общее качество масла.

Некоторые добавки конкурируют друг с другом за одно и то же место на металлической поверхности. Если добавить в масло много противоизносного агента, может понизиться эффективность ингибитора коррозии. В результате может увеличиться количество проблем, связанных с коррозией.

Эмульгирование воды происходит, когда полярная головка добавки цепляется за микрокаплю влаги. Такие добавки являются эмульгаторами. Вспомните об этом следующий раз, когда увидите воду в баке.

Разумеется, необходимо удалить воду, определить место, через которое она попала в систему и провести ремонт с устранением первопричины, однако также следует помнить о том, что был нарушен пакет присадок. С точки зрения смазки это называется истощением присадок. Надлежащий отчет об анализе масла поможет определить состояние оставшихся присадок.

Смачивание металла – это закрепление присадок на металлических поверхностях, и именно так они должны себя вести. Присадки прикрепляются к внутренней части корпуса редуктора, зубьям шестерен, подшипникам, валам и т. д.

Добавки, имеющие такое свойство, – это антикоррозийные, противоизносные и противозадирные присадки, маслянистые присадки и ингибиторы коррозии.

Противоизносные присадки предназначены для защиты металлических поверхностей в граничных условиях. Они образуют пластичную, похожую на золу пленку при температуре контакта от умеренной до высокой (от 66 до 110 °C).

В граничных условиях вместо материала поверхности деформируется пленка противоизносной присадки.

Одной из распространенных противоизносных присадок является диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP). Она снижает риск контакта металла с металлом, который может привести к повышенному нагреву, последующему окислению и снижению прочности пленки.

Присадки, усиливающие или подавляющие свойства базового масла или придающие ему новые свойства, играют важную роль в смазке машин. Помните, что истощенные добавки не восстанавливаются, поэтому не забывайте проверять используемый пакет присадок.

63% специалистов, согласно недавнему опросу на сайте machinerylubrication.com, отслеживают состояние присадок в рамках программы анализа масла.

Типы присадок к смазочным материалам

Существует множество типов химических присадок, добавляемых к базовым маслам для улучшения их свойств, подавления некоторых нежелательных свойств базового масла и, возможно, придания некоторых новых свойств.

Добавки обычно составляют от 0,1 до 30 процентов готового масла, в зависимости от целевого применения смазочного материала.

Присадки к смазочным материалам – это дорогостоящие химические вещества, и создание правильной смеси или рецептуры присадок – очень сложная наука. Именно набор присадок отличает турбинное (R&O) масло от гидравлического, а трансмиссионное масло – от моторного.

Существует множество присадок к маслам, и конкретные присадки выбирают в зависимости от их способности выполнять те или иные функции. Кроме того, на выбор присадок влияет их способность легко смешиваться с выбранными базовыми маслами, чтобы обеспечить совместимость с другими присадками в составе масла и экономическую эффективность.

Некоторые присадки выполняют свою функцию непосредственно в масле (например, антиокислительные), а другие действуют на поверхности металла (например, противоизносные присадки и ингибиторы коррозии).

Обычные присадки к смазочным материалам

Ниже рассматриваются наиболее распространенные типы присадок.

Антиокислительные присадки

Окисление – это общее воздействие кислорода воздуха на самые слабые компоненты базового масла. Оно происходит при любых температурах все время, но ускоряется при повышении температуры и в присутствии воды, металлических частиц износа и других загрязняющих веществ.

В конечном итоге это вызывает образование кислот (которые приводят к коррозии) и шлама (что приводит к образованию отложений на поверхностях и увеличению вязкости). Ингибиторы окисления, как их еще называют, используются для продления срока службы масла.

Это расходуемые присадки, которые, задерживая начало окисления, истощаются при выполнении своей задачи, тем самым защищая базовое масло. Они присутствуют практически в любом масле или консистентной смазке.

Ингибиторы ржавчины и коррозии

Эти добавки сокращают или устраняют внутреннюю ржавчину и коррозию, нейтрализуя кислоты и создавая химический защитный барьер, отталкивающий влагу от металлических поверхностей.

Некоторые из этих ингибиторов специально предназначены для защиты определенных металлов. Следовательно, масло может содержать несколько ингибиторов коррозии. Опять же, они содержатся почти во всех маслах и консистентных смазках. Деактиваторы металлов – еще одна форма ингибиторов коррозии.

Средства, улучшающие индекс вязкости

Улучшители индекса вязкости – это очень распространенные полимерные присадки, которые частично предотвращают разжижение масла (потерю вязкости) при повышении температуры. Эти присадки широко используются при изготовлении всесезонных моторных масел, таких как SAE 5W-30 или SAE 15W-40.

Они также обеспечивают улучшение текучести масла при низких температурах, что приводит к снижению износа и повышению экономии топлива. Кроме того, присадки, улучшающие индекс вязкости, используются для получения гидравлических и трансмиссионных масел с высоким индексом вязкости, улучшающих запуск и смазку при низких температурах.

Действие присадки, повышающей индекс вязкости, можно сравнить со спиральной пружиной, которая остается сжатой при низких температурах и очень мало влияет на вязкость масла.

Затем, когда температура повышается, присадка (т.е. пружина) расширяется, увеличиваясь в размерах, и предотвращает слишком сильное разжижение масла при высоких температурах.

У улучшителей индекса вязкости есть несколько недостатков. Такие добавки представляют собой высокомолекулярные полимеры, что делает их восприимчивыми к измельчению или разрезанию на мелкие части компонентами машинами (из-за сил сдвига). Как известно, шестерни негативно воздействуют на присадки, улучшающие индекс вязкости.

Постоянный сдвиг присадки, улучшающей индекс вязкости, может вызвать значительную потерю вязкости, которую можно обнаружить с помощью анализа масла. Вторая причина потери вязкости – мощные силы сдвига в зоне нагрузки фрикционных поверхностей (например, в подшипниках скольжения).

Считается, что присадка, улучшающая индекс вязкости, теряет свою форму или однородную ориентацию и, следовательно, теряет часть своей загущающей способности.

Вязкость масла временно падает в зоне нагрузки, а затем возвращается к нормальному значению после того, как масло покидает зону нагрузки. Эта характеристика фактически помогает снизить расход топлива.

Существует несколько различных типов присадок, улучшающих индекс вязкости (распространены олефиновые сополимеры). Высококачественные улучшители индекса вязкости менее подвержены безвозвратным потерям при сдвиге, чем недорогие и низкокачественные добавки.

Противоизносные (AW) средства

Эти присадки обычно используются для защиты деталей.

Такие присадки, как правило, применяются для защиты машин от износа и потери металла в условиях граничной смазки. Это полярные добавки, которые прикрепляются к трущимся металлическим поверхностям.

Они химически реагируют с металлическими поверхностями, когда такие поверхности контактируют друг с другом в условиях смешанной и граничной смазки.

Они активируются теплом, выделяющимся при контакте, образуя пленку, которая минимизирует износ. Они также помогают защитить базовое масло от окисления, а металл – от коррозионных кислот.

Эти присадки «расходуются», выполняя свою функцию, после чего увеличивается адгезионный износ. Обычно это соединения фосфора, наиболее распространенным из которых является диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP).

Существуют различные версии ZDDP. Некоторые из них предназначены для гидравлических систем, а другие – для работы при более высоких температурах, например, в моторных маслах. ZDDP также обладают некоторыми противоокислительными и замедляющими коррозию свойствами. Кроме того, некоторые химикаты на основе фосфора применяются для защиты от износа (например, трикальцийфосфат [TCP]).

Противозадирные присадки

Эти присадки более агрессивны химически, чем противоизносные присадки. Они вступают в химическую реакцию с металлическими (железными) поверхностями, образуя расходуемую поверхностную пленку, которая предотвращает сварку и заедание противоположных неровностей при контакте металла с металлом (адгезионный износ).

Они активируются при высоких нагрузках и возникающих высоких температурах контакта. Обычно такие присадки используются в трансмиссионных маслах и придают им сильный запах серы. Эти добавки обычно содержат соединения серы и фосфора (а иногда и соединения бора).

Они могут вызывать коррозию желтых металлов, особенно при более высоких температурах, и поэтому не должны использоваться в червячных редукторах и аналогичных механизмах, где применяются металлы на основе меди. Существуют некоторые противозадирные присадки на основе хлора, но они используются редко из-за проблем с коррозией.

Противоизносные и противозадирные присадки образуют большую группу химических добавок, которые выполняют функцию защиты металлических поверхностей во время граничной смазки, образуя защитную пленку или барьер на изнашиваемых поверхностях.

Пока между металлическими поверхностями сохраняется гидродинамическая или эластогидродинамическая масляная пленка, граничная смазка не происходит, и присадки для граничной смазки не требуются.

Когда масляная пленка действительно разрушается и возникает контакт с шероховатостями при высоких нагрузках или высоких температурах, присадки для граничной смазки защищают изнашиваемые поверхности.

Моющие присадки

Моющие присадки (детергенты) выполняют две функции. Они помогают предотвращать образование отложений на горячих металлических деталях (поддерживать их чистоту) и нейтрализуют кислоты, образующиеся в масле. Моющие присадки в основном используются в моторных маслах и имеют щелочную или основную природу.

Они составляют основу резервной щелочности моторных масел, называемой щелочным числом (BN). Обычно это материалы на основе кальция и магния. В прошлом применялись моющие присадки на основе бария, но сейчас они используются редко.

Поскольку эти соединения металлов оставляют отложения золы при сгорании масла, они могут вызывать образование нежелательных остатков при высоких температурах. Из-за проблем, связанных с образованием золы, многие производители оборудования рекомендуют применять малозольные масла, работающие при высоких температурах. Моющая присадка обычно используется вместе с диспергирующей добавкой.

Диспергирующие присадки

Дисперсанты в основном содержатся в моторном масле в сочетании с детергентами, помогая поддерживать двигатель в чистоте и бороться с отложениями. Основная функция дисперсанта в том, чтобы частицы сажи в дизельном двигателе оставались мелкодисперсными или взвешенными в масле (размером менее 1 микрона).

Необходимо удерживать загрязнитель во взвешенном состоянии и не позволять ему образовывать скопления в масле, чтобы свести к минимуму повреждения и устранять загрязнитель при замене масла. Дисперсанты обычно бывают органическими и беззольными. При обычном анализе масла обнаружить их непросто.

Сочетание моющих и диспергирующих присадок позволяет нейтрализовать больше кислотных соединений и поддерживать большую часть загрязняющих частиц во взвешенном состоянии. Поскольку эти присадки выполняют функцию нейтрализации кислот и поддержания загрязняющих веществ во взвешенном состоянии, они в конечном счете исчерпывают свои свойства, и тогда требуется замена масла.

Противопенные агенты

Химические вещества в этой группе присадок обладают низким межфазным натяжением, что ослабляет стенки пузырьков в масле и позволяет пузырькам пены легко лопаться. Кроме того, они косвенно влияют на окисление, уменьшая контакт масла с воздухом.

Некоторые из этих присадок представляют собой нерастворимые в масле силиконовые материалы, которые не растворяются, а равномерно рассеиваются в масле. Как правило, потребная концентрация таких веществ очень мала. Если добавить слишком много противопенной присадки, может возникнуть обратный эффект, в результате чего усилится пенообразование и улавливание воздуха.

Модификаторы трения

Модификаторы трения обычно используются в моторных маслах и жидкостях для автоматических трансмиссий для изменения трения между компонентами двигателя и деталями трансмиссии. В двигателях упор делается на снижение трения с целью экономии топлива.

В трансмиссиях требуется улучшить сцепление фрикционных материалов. Модификаторы трения можно рассматривать как противоизносные присадки для более низких нагрузок, которые не активируются при нагреве от контакта.

Присадки, понижающие температуру застывания

Температура застывания масла – это самая низкая температура (приблизительная), при которой масло остается жидким. Кристаллы воска, образующиеся в парафиновых минеральных маслах, кристаллизуются (становятся твердыми) при низких температурах.

Твердые кристаллы образуют решетку, которая препятствует течению оставшегося жидкого масла.

Присадки этой группы уменьшают размер кристаллов парафина в масле и их взаимодействие друг с другом, сохраняя текучесть масла при низких температурах.

Деэмульгаторы

Деэмульгаторы предотвращают образование стабильной водно-масляной смеси или эмульсии, изменяя межфазное натяжение масла с тем, чтобы вода быстрее выделялась и отделялась от масла. Это важная характеристика смазочных материалов, подверженных воздействию пара или воды, благодаря которой свободная вода может осаждаться и легко сливаться в резервуар.

Эмульгаторы

Эмульгаторы используются в жидкостях для металлообработки на водно-масляной основе и огнестойких жидкостях для создания стабильной водно-масляной эмульсии. Эмульгирующую присадку можно сравнить с клеем, связывающим масло и воду вместе, так как обычно из-за межфазного натяжения и различий в удельном весе они отталкиваются друг от друга.

Биоциды

Биоциды часто добавляют в смазки на водной основе, чтобы контролировать рост бактерий.

Усилители клейкости

Усилители клейкости – это волокнистые материалы, используемые в некоторых маслах и консистентных смазках для предотвращения отбрасывания смазки с поверхности металла при вращательном движении.

Чтобы с присадками могли работать техники и другие конечные пользователи, присадки должны быть пригодны для использования в обычном смесительном оборудовании, стабильны при хранении, лишены неприятного запаха и должны быть нетоксичными в соответствии с обычными отраслевыми стандартами.

Поскольку многие из них представляют собой высоковязкие материалы, они, как правило, продаются производителям масел в виде концентрированных растворов в базовом масле.

Несколько ключевых моментов, связанных с присадками:

• Больше присадок – не всегда лучше. Когда речь идёт о присадках к маслам, больше – не всегда означает лучше.
• При добавлении присадки в масло зачастую достигается момент, когда дальнейшее увеличение её концентрации не приведёт к улучшению свойств масла, при этом характеристики масла могут даже начать ухудшаться. В других случаях эффективность присадки не растет, однако увеличивается ее срок службы.
• Увеличение концентрации одной присадки может привести к оптимизации одного свойства масла и ухудшить другое его свойство. Если нарушается заданный баланс концентрации присадок, может нарушиться общее качество масла.
• Некоторые присадки конкурируют между собой за одно и тоже место на металлической поверхности. Если в масло добавляется концентрированная противоизносная присадка, может снизиться эффективность ингибитора коррозии. В результате этого могут возникнуть проблемы, связанные с коррозией.

Как истощаются присадки

Очень важно понимать, что большая часть присадок расходуется и истощается из-за следующих факторов.

• «Разложение» или распад.
• «Адсорбция» на поверхности металла, частиц и воды.
• «Разделение» из-за осаждения или фильтрации.

Механизмы адсорбции и разделения включают массоперенос или физическое перемещение присадки.

В случае с многими присадками, чем дольше масло остается в эксплуатации, тем менее эффективно защищает оборудование оставшийся пакет присадок.

Когда пакет присадок ослабевает, вязкость увеличивается, начинает образовываться шлам, коррозионные кислоты начинают разъедать подшипники и металлические поверхности, и (или) начинается увеличение износа. Если используются масла низкого качества, эти проблемы начинают возникать гораздо раньше.

Именно по этим причинам всегда следует выбирать высококачественные смазочные материалы, отвечающие надлежащим отраслевым спецификациям (например, категориям обслуживания двигателей API). Приведенную ниже таблицу можно использовать в качестве руководства для более детального изучения типов присадок и их функций в составах моторных масел.

Химическая реакция с веществами, предшествующими образованию шлама и лака для

их нейтрализации и сохранения растворимости

ПРИСАДКИ К МОТОРНЫМ МАСЛАМ, ПОВЫШАЮЩИЕ МОЩНОСТЬ

ЗАЩИТНЫЕ ПРИСАДКИ К МОТОРНЫМ МАСЛАМ
Противопенные	Предотвращение образования в масле стойкой пены	Силиконовые полимеры и органические сополимеры	Уменьшение поверхностного натяжения для ускорения схлопывания пены
Антиокислительные	Замедление окислительного разложения	Дитиофосфаты цинка, пространственно затрудненные фенолы, ароматические амины, сульфированные фенолы	Разложение пероксидов и прекращение свободнорадикальных реакций
Деактиваторы металла	Ослабление каталитического влияния металлов на скорость окисления	Органические комплексы, содержащие азот или серу, амины, сульфиды и фосфиты	Образуют неактивную пленку на металлических поверхностях, соединяясь с ионами металлов

Из приведенной выше информации видно, у большей части масел, используемых для смазки оборудования, сложный химический состав. Это смеси химикатов, которые находятся в состоянии равновесия друг относительно друга, и этот баланс необходимо поддерживать.

Таким образом, следует избегать смешивания различных масел и добавления к ним дополнительных присадок.

Присадки и дополнительные кондиционеры для масел, предлагаемые на рынке автохимии

В продаже имеются сотни химических добавок и кондиционеров для масел. В некоторых специализированных областях или отраслях промышленности эти присадки могут использоваться для улучшения смазки.

Однако некоторые производители дополнительных смазочных материалов делают заявления о своих продуктах, которые преувеличены и (или) бездоказательны, а также не упоминают отрицательные побочные эффекты, которые может вызвать присадка.

Будьте очень осторожны при выборе и применении таких продуктов или, что еще лучше, избегайте их использования. Если вы хотите масло лучшего качества, просто купите лучшее масло, а его химический состав доверьте людям, которые знают, что делают.

Часто гарантия на масло и оборудование аннулируется при использовании сторонних присадок, так как окончательный состав масла никем не тестировался и не был одобрен. Будьте внимательны!

Собираясь использовать стороннюю присадку для решения какой-либо проблемы, рекомендуется помнить следующие правила.

Правило № 1 Некачественное масло нельзя преобразовать в продукт премиум-класса, просто добавив присадку. Покупать некачественное готовое масло и пытаться компенсировать его плохие смазывающие качества присадками – совершенно не логично.

Правило № 2 Некоторые лабораторные тесты могут дать ложноположительный результат. Некоторые добавки могут «обмануть» конкретный тест и дать положительный результат. Часто проводятся множественные испытания на окисление и износ, чтобы получить лучшее представление о характеристиках присадки. Затем проводятся фактические полевые испытания.

Правило № 3 Базовые масла могут растворять (нести) только определенное количество присадки. Таким образом, добавление сторонней присадки к маслу, имеющему низкий уровень растворимости или уже насыщенному присадками, может привести к тому, что присадка не растворится и останется на дне картера или поддона. В этом случае она никогда не сможет выполнять свою заявленную или предполагаемую функцию.

Если вы решите использовать присадку стороннего производителя, перед добавлением присадки или кондиционера масла в систему смазки примите следующие меры предосторожности.

• Определите, действительно ли есть проблема со смазкой. Например, загрязнение масла чаще всего связано с плохим обслуживанием или недостаточной фильтрацией, а не с плохими смазочными свойствами или некачественным маслом.
• Выберите подходящую дополнительную присадку или кондиционер для масла. Уделите время исследованию состава и совместимости различных продуктов, предлагаемых на рынке.
• Настаивайте на предоставлении фактических данных полевых испытаний, подтверждающих заявления об эффективности продукта.
• Проконсультируйтесь в авторитетной независимой лаборатории анализа масла. Перед добавлением сторонней присадки проверьте имеющееся масло как минимум дважды – так вы сможете сравнить полученный результат с исходным состоянием масла.
• После добавления присадки или кондиционера продолжайте регулярно проверять масло. Только такой сравнительный анализ позволит получить объективные данные об эффективности добавки.

Существует много противоречий, связанных с применением дополнительных присадок. Однако некоторые присадки к смазочным материалам действительно уменьшают или устраняют трение в некоторых механизмах, например, на направляющих станков, в высоконагруженных зубчатых передачах и некоторых гидравлических системах высокого давления.

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.

Виды присадок

Присадки – это вещества, которые добавляются в моторные масла, чтобы усилить эффективность базовых жидкостей и наделить их новыми свойствами. Такие добавки способны увеличить рабочий ресурс двигателя внутреннего сгорания с большим пробегом, повысить его мощность, уменьшить уровень шума во время работы, снизить расход горючего, поднять компрессию и в какой-то мере устранить течи из-под прокладок и сальников.

Присадки могут быть заводскими и индивидуальными. Первые добавляются в моторное масло производителями смазочных материалов, и их химический состав – закрытая информация. Индивидуальные присадки – это те, что можно купить в автомагазине или на рынке. Такие добавки используются водителями и сервисными центрами для решения каких-то конкретных задач с учетом фактического состояния двигателя. Какие виды присадок применяют сегодня заводы-изготовители и автовладельцы для улучшения рабочих характеристик моторных масел?

Вязкостные

В процессе использования моторного масла его эффективность постепенно снижается. Это особенно ощутимо, если машина часто простаивает в пробках, передвигается по бездорожью и эксплуатируется с перегрузками. Повысить вязкость смазочного материала при высоких температурах, не меняя свойств жидкости в холодное время, позволяют так называемые вязкостные присадки. Обычно это высокомолекулярные полимеры с переменной растворимостью в масле при разной температуре. Нередко эти вещества наделяют антиокислительными, дисперсными и другими свойствами, чтобы снизить общее число добавок в смазочной жидкости.

Противоизносные

Прямое предназначение этих присадок – снижение количества продуктов износа в моторном масле. Добавки такого типа усиливают смазывающую способность жидкости, образуя дополнительную защитную пленку в результате контакта с металлическими поверхностями. Вещества этого класса препятствуют образованию натиров, рисок, задиров, продлевая тем самым жизнь поршневым кольцам, цилиндрам, вкладышам подшипников и другим деталям двигателя. Высокую степень защиты от износа обеспечивают передовые пакеты присадок, которые используются в синтетических, полусинтетических и моторных маслах Rolf.

Противопенные

Вспенивание моторного масла происходит чаще всего в результате смешивания смазочной жидкости с антифризом. Такое случается после разгерметизации системы охлаждения из-за пробоя прокладки головки блока цилиндров. Еще одна причина, по которой может вспениться масло, – несовместимость используемых видов смазочных материалов. Неполное растворение друг в друге двух взаимоисключающих видов продукта ведет к образованию конденсата, который и вызывает пенообразование. Вспененное масло сразу же теряет теплопроводность, вязкость, смазывающую способность. Уменьшить склонность масла к образованию пены помогают противопенные присадки.

Антикоррозийные

Чтобы защитить внутренние поверхности двигателя от коррозии, эти присадки нейтрализуют кислоты, которые образуются в процессе интенсивной эксплуатации смазочной жидкости, а также при сгорании сернистого топлива. Для этой цели используются соединения, обладающие щелочными свойствами. Антикоррозийные добавки с содержанием серы, азота и фосфора образуют адсорбционную пленку, которая препятствует возникновению химических реакций кислот с металлами.

Антиокислительные

Для уменьшения скорости окисления масел и накопления в них продуктов этой химической реакции применяют антиокислительные присадки. Окислению смазочного материала способствует контакт с металлическими поверхностями и частицами износа, действующими как катализаторы. В результате изменяются химико-физические свойства масла, что ведет к ухудшению его эксплуатационных показателей. Если окислительный процесс зашел достаточно далеко, может потребоваться полная замена жидкости в системе смазки.

Дисперсные

Присадки этого типа сохраняют в виде суспензии твердые примеси, которые образуются в результате работы ДВС. Такие примеси могут представлять собой несгоревшие углеводороды, смолы, сажу, различные загрязнения и пр. Таким образом дисперсанты не допускают скопления твердых примесей и снижают степень закоксованности рабочих поверхностей двигателя.

Моющие

В состав этих добавок входят соли металлов на основе кальция или магния. Моющие присадки, или детергенты, препятствуют накоплению примесей и нагара в виде сажи, смолы, несгоревших углеводородов, грязи на деталях ДВС, испытывающих воздействие высоких температур, например, в канавках цилиндров. Их воздействие помогает бороться с углеродистыми осадками и окисленными смесями, а также с загрязнениями и смолистым налетом на металлических поверхностях.

Присадки в трансмиссионные масла и топливо

Не менее важную роль играют присадки трансмиссионных жидкостей. Они способны продлить срок службы коробки передач и повысить качество ее работы. При самостоятельном использовании этих добавок важно убедиться в их совместимости со смазочным материалом. Заводские присадки качественных масел для трансмиссии, например, из линейки продукции торговой марки Rolf, обладают высокими противоизносными, антикоррозийными и защитными свойствами, обеспечивая увеличенный рабочий ресурс оборудования. Определенную пользу могут принести также добавки в топливо. Предотвратить детонацию после заправки некачественным горючим можно с помощью октан- и цетан-корректоров (для бензиновых и дизельных моторов соответственно). Для профилактики загрязнений внутренних поверхностей двигателя многие водители применяют очищающие присадки.

Заключение

В составе большинства современных моторных и трансмиссионных масел уже имеются присадки, повышающие эффективность смазочных материалов. Если есть необходимость улучшить качество жидкости, применяют индивидуальные добавки. При этом, выбирая подходящий вид продукта, важно учитывать его совместимость с маслом, а также степень изношенности силового агрегата. В противном случае можно нанести вред узлам и механизмам автомобиля.

Автор: РОЛЬФ ЛУБРИКАНТС ГМБХ

Какие классы присадок не повышают вязкость масла

Моторное масло превратилось в очень сложный продукт. В его составе применяется точно выверенное сочетание присадок для более эффективной и долговечной работы конкретного типа двигателя. Узнайте все об основных присадках всего за несколько минут.

Почему необходимы присадки к маслам?

В теории базового масла должно быть достаточно для смазки двигателя. Однако на практике все совсем не так. Назовем лишь несколько проблем, которые могут возникнуть:

Масло окисляется. Многие материалы вступают в реакцию с кислородом при контакте в течение определенного времени. Этот процесс называется окислением, и его широко известный пример — образование ржавчины (на железе). Масло также может окисляться, в особенности при более высоких температурах, которые наблюдаются внутри двигателя.

Так как двигатель собирает сажу, пыль и другие частицы, масло быстро загрязняется, что приводит к поломкам или утечкам.

Вязкость колеблется в зависимости от температуры. Как при готовке на плите с оливковым маслом, базовое масло более густое при низкой температуре, и его текучесть повышается при нагреве. Таким образом, базовое масло имеет нужную вязкость летом, но не зимой — или наоборот.

В то же время присадки призваны решить трудности, связанные с усложнением конструкции двигателей в последние 10-15 лет. Под давлением актуальных тенденций уменьшения размеров и повышения эффективности двигателей производители двигателей внесли много инновационных конструктивных особенностей, требующих использования более специфичных смазочных материалов. И здесь на помощь приходят присадки.

Контрольный перечень присадок

В компании Wolf мы разрабатываем новые и инновационные смазочные материалы уже более 60 лет в тесном сотрудничестве с основными поставщиками присадок. Присадки к маслу должны обладать особыми качествами для применения в коммерческих продуктах. Вот несколько наиболее важных характеристик:

— присадки должны полностью и быстро растворяться в базовом масле;

— как правило, не должны растворяться в воде, в противном случае смазка будет вымываться при контакте с водой;

— не вступают в химические реакции с другими присадками или водой;

— должны быть удобны с точки зрения логистики и должны иметь приемлемый класс опасности.

Кроме того, в целях повышения эффективности производители масел отдают предпочтение многоцелевым присадкам. Такие присадки выполняют сразу несколько задач. В чем преимущества использования присадок? Мы представляем вашему вниманию пять основных видов присадок.

5 присадок, которые необходимо знать

Давайте рассмотрим пять основных присадок к маслу.

Вероятно, самый распространенный тип присадок. Масло окисляется подобно пищевым продуктам. То есть под действием кислорода из воздуха при более высоких температурах в масле происходит процесс разложения. Антиоксиданты препятствуют этому. Наиболее часто в антиокислительным целях используются дитиофосфаты цинка (или ZDTP).

2. Моющие присадки

Работающий двигатель производит «отходы». Три примера включают:

— отложения, формирующиеся при высокой температуре;

— кислоты, получаемые в процессе сгорания топлива (в особенности при использовании сернистых смазочных материалов);

— пыль, поступающая снаружи двигателя.

Моющие присадки «очищают» двигатель от этих и других материалов. Они содержат металлические элементы, такие как кальций (Ca), магний (Mg) или барий (Ba), что объясняет, почему они в свою очередь производят золу. Количество образуемой золы обозначается так называемым показателем зольности, который не может превышать установленное законодательством значение.

3. Диспергирующие присадки

Есть такие особые отложения в двигателе, с которыми моющие присадки не справляются. Обычно их называют нагаром. Нагар формируется при низких температурах и при запусках-остановках двигателя. Если не бороться с этими отложениями, они затвердевают и блокируют масляные фильтры и трубопроводы. К счастью, у нас есть диспергирующие присадки. Они поддерживают отложения и другие частицы во взвешенном состоянии, не позволяя им отвердевать. По этой причине масло со временем темнеет. Естественно существует предел насыщения масла такими частицами. По этой причине моторное масло подлежит регулярной замене: масло перенасыщено частицами нагара и других загрязнений. Следуйте рекомендациям производителя автомобиля касательно интервалов замены масла, так как сделать вывод о состоянии масла на основании его цвета на щупе невозможно.

4. Присадки, улучшающие индекс вязкости

Индекс вязкости смазочного материала является важной характеристикой. Раньше для двигателей необходимо было использовать одно масло зимой и другое летом, и это были масла с различной вязкостью. Присадки, улучшающие индекс вязкости, позволяют использовать одно и то же масло всесезонно.

Основные присадки, улучшающие индекс вязкости: полиалкилметакрилаты (PMA), алкена сополимеры и полиизобутилены. Это полимеры с высокой молекулярной массой, то есть они вязкие и густые (как мед). Поэтому их редко продают в чистом виде, чаще в виде масляного раствора.

Одним из недостатков этих полимеров является то, что усилие сдвига, возникающее в частях двигателя, двигающихся с высокой скоростью, может снизить эффективность управления вязкостью. Этот сдвиг приводит к потере вязкости. И конечно, производители отдают предпочтение присадкам, менее склонным к потере вязкости.

Дополнительно присадки, улучшающие вязкость, также могут иметь диспергирующие свойства или могут понижать температуру застывания.

5. Депрессорные присадки (PPD)

Смазочные материалы должны обладать равномерной текучестью, даже при низких температурах. Однако без присадок в масле при низких температурах кристаллизуются частицы парафина — например, вспомните как мутнеет холодное оливковое масло.

Депрессорные присадки препятствуют комкованию таких частиц и уменьшению текучести масла. Как и улучшители текучести депрессорные присадки являются полимерами.

Кроме этих пяти наиболее важных присадок, о которых следует знать, существует множество других. Например, противоизносные, антикоррозийные и антифрикционные присадки. Мы поговорим о них в другой раз.

Коротко о главном:

В основе каждого смазочного материал лежит базовое масло, остальные 10-30% составляют присадки.

Присадки позволяют избежать окисления, образования сажевых частиц и проблем с изменением вязкости.

5 важные присадок: антиоксиданты, моющие присадки, диспергирующие присадки, улучшители индекса вязкости и депрессорные присадки.

По материалам Wolf

«Сучасна Автомайстерня» № 9 ( 115 ) 2017