Групповой химический состав нефти и продуктов ее переработки

3. Антиокислительные присадки Антиоксиданты. Антиокислительные присадки (дитиофосфаты цинка, сульфиды фенолятов, ароматические амины, замещенные алкилфенолы) называют еще ингибиторами (замедлителями) окисления, которые предотвращают химическую реакцию масла с кислородом воздуха. Ингибиторы такого типа частично связывают кислород воздуха, свободные радикалы, замедляют процесс роста вязкости масла вследствие его окисления Благодаря появлению таких присадок интервалы замены моторных масел достигли современного уровня. Их содержание в масле — до 3%.

4. Присадки- ингибиторы коррозии (щелочи, алкенилянтарные кислоты, алкилированные феноксиалкиленоксиды) призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия — образование защитной пленки на поверхностях деталей и нейтрализация кислот. Молекулы пленки закрепляются на поверхности металла в результате физической или химической адсорбции. Ингибиторы ржавления защищают стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца.

5. Геомодификаторы (ремонтно-восстановительные составы- РВС) показывают наилучшие результаты в элементах трансмиссии. РВС существенно снижают износ и температуру в зоне трения, в том числе, в открытых узлах- цепная передача мотоциклов, шарниры карданных валов. Это металлокерамика (Мg₂SiO₄), компоненты которой взаимодействуют с трущимися участками деталей, формируют на этих участках металлокерамический слой, который частично восстанавливает дефекты поверхностей трения и обладает антифрикционными и противоизносными свойствами.

6. Кондиционер металла. Действие препаратов данной группы основано на адсорбции их поверхностно-активных компонентов с поверхностями трения. На трущихся поверхностях формируется тонкий слой, состоящий из чистого железа с включенными в него остаточными фазами углерода в алмазоподобном виде. Препарат- фторокарбонат кварца, смола, поверхностно-активные вещества.

7. Моющие присадки- детергенты, дисперсанты.

8. Противоизносные присадки.

9. Депрессорные (понижающие t_{замерзания}).

10. Антипенные.

 

КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ МАСЕЛ

 

Наличие сильнодействующих  водорастворимых кислот в свежих маслах не допускается. Однако при использовании топлив с высоким содержанием серы, в масле накапливается H₂SO₄, обладающая коррозионной активностью (см. низкотемпературную коррозию дизельного двигателя).

 

 

ВЯЗКОСТНО-ТЕМПЕРАТУРНЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ (ВТХ)

 

Вязкость зависит от температуры. Поэтому крайне важно, чтобы масло  обладало наименьшей вязкостью при  t=100°С (моторное). Это гарантирует жидкостное трение при самых напряжённых режимах работы двигателя.

Крутизну (пологость) ВТХ  можно оценить с помощью значения вязкости при 50°С и 100ºС. По этим значениям, по номограмме, определяют индекс вязкости (ИВ) масла. Сейчас ИВ не «гостируется». Индекс вязкости минерального моторного масла – 120, загущенных минеральных моторных масел – 130, полусинтетические и синтетические моторные масла обладают ИВ выше 120 – 145.

 

 

 

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

 

Моторные масла, вырабатываемые на основе базовых масел 1 и 2 групп называют минеральными, на основе 1, 2, 3 и 4 групп- полусинтетическими, на основе 3 и 4 групп- синтетическими. 

 

Пример: М-8Б₁

М – моторное масло,

8 –  n₁₀₀ (кинематическая вязкость при t = +100⁰C),

Б₁ – для малофорсированных карбюраторных двигателей.

Пример: М-6_З/10В₂

6 -  n_-18 (кинематическая вязкость при t = -18⁰C),

з – загущенное,

10 - n₊₁₀₀,

В₂ – среднефорсированные дизели.

 

Классификация по SAE и API. SAE J 300 (Общество автомобильных инженеров) API (Американский институт нефти). Классификация SAE определяет вязкостные показатели масла. По этой классификации моторные масла делятся на зимние, летние и всесезонные. Например, CАSTROL УЛЬТРА SAE 0W40 API SJ/CF- всесезонное масло, гарантирует стабильную работу двигателя в интервале от -40^оС до +40^оС.

Существует 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W- W-winter-зима) и 5 летних (20, 30, 40, 50 и 60) классов. Чем меньше число, стоящее перед буквой W, тем ниже температура застывания масла и легче пуск двигателя зимой. Чем больше второе число, тем выше температура, при которой масло надежно смазывает детали двигателя в летних условиях. Для северных климатических поясов предпочтение следует отдавать «более зимним» классам масел, а для южных- «более летним».

API определяет уровень качества масел. По классификации API моторные масла подразделяются на две категории:

S(Service)- масла для бензиновых двигателей-10 классов: SA, SB, SD, SE, SF, SG и т. д.;

С-(Сommmercial)- масла для дизелей- 11 классов: CA, CB, CC, CD, CF, CF-4, CF-2, CG-4, CH-4  и т. д.

COSOL УЛЬТРА SAE 0W40 API SJ/CF является универсальным моторным маслом. SJ- бензиновый двигатель, масло выдерживает нагревание без образования нагара. CF- масла, предназначенные для эксплуатации в дизелях внедорожной техники, для двигателя, работающего на топливе с повышенным содержанием серы.

 

 

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ

 

Трансмиссионные масла (ТМ) используют в коробках передач, ведущих мостах, раздаточных коробках автомобилей и тракторов, т. е. в агрегатах,  представляющих собой зубчатые передачи. ТМ снижает износ трущихся деталей, повышает механический КПД трансмиссии, охлаждает детали, предохраняет их от коррозии. ТМ снижает действие ударных нагрузок, уменьшает шум и вибрацию шестерен, уплотняет зазоры в сальниках.

Классификация трансмиссионных  масел.

ТМ-з-18

ТМ – трансмиссионное  масло,

18 - n₁₀₀ (кинематическая вязкость при t = 100⁰C),

з – загущенное,

с – селективной очистки,

п – содержит присадки.

ТМ-1-5 аналоги по API соответственно GL-1-5.

 

 

СИНТЕТИЧЕСКИЕ СМАЗОЧНЫЕ  МАТЕРИАЛЫ

 

Изготовляются на основе базовых масел ГРУППЫ 4- Полиальфаолефины (ПАО) и ГРУППЫ 5- сложные эфиры.

По сравнению с нефтяными  маслами синтетические обладают более высоким индексом вязкости, имеют улучшенные низкотемпературные свойства, стабильны к термоокислению, а также обеспечивают незначительную величину коэффициента трения.

К недостаткам синтетических  масел можно отнести их высокую  стоимость, плохую смешиваемость с традиционными типами присадок, невзаимозаменяемость нефтяных и ряда синтетических масел. К тому же, синтетические масла растворяют пластмассу, резину и лакокрасочные покрытия.

 

 

СИЛИКОНОВОЕ МАСЛО

 

Силиконовые масла- полисилоксаны (силиконы).

(-H₂C-CH₂-)_n, n- число атомов кремния в цепи. 

В отличие от углеводородных масел силиконовые масла обладают очень пологими вязкостно-температурными характеристиками. Эти масла сохраняют  текучесть при очень низких температурах.

 

 

Масла для гидравлических систем

Гидравлические  масла (рабочие жидкости для гидравлических систем) разделяют на нефтяные, синтетические  и водно-гликолевые. По назначению их делят в соответствии с областью применения: для летательных аппаратов, мобильной наземной, речной и морской техники; для гидротормозных и амортизаторных устройств различных машин; для гидроприводов, гидропередач и циркуляционных масляных систем различных агрегатов, машин и механизмов, составляющих оборудование промышленных предприятий. Основная функция рабочих жидкостей (жидких сред) для гидравлических систем — передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы. Гидравлический привод не может действовать без жидкой рабочей среды, являющейся необходимым конструкционным элементом любой гидравлической системы. В постоянном совершенствовании конструкций гидроприводов отмечаются следующие тенденции: повышение рабочих давлений и связанное с этим расширение верхних температурных пределов эксплуатации рабочих жидкостей;• уменьшение общей массы привода или увеличение отношения передаваемой мощности к массе, что обусловливает более интенсивную эксплуатацию рабочей жидкости; уменьшение рабочих зазоров между деталями рабочего органа (выходной и приемной полостей гидросистемы), что ужесточает требования к чистоте рабочей жидкости (или ее фильтруемости при наличии фильтров в гидросистемах). С целью удовлетворения требований, продиктованных указанными тенденциями развития гидроприводов, современные рабочие жидкости (гидравлические масла) для них должны обладать определенными характеристиками: иметь оптимальный уровень вязкости и хорошие вязкостно-температурные свойства в широком диапазоне температур, т.е. высокий индекс вязкости; отличаться высоким антиокислительным потенциалом, а также термической и химической стабильностью, обеспечивающими длительную бессменную работу жидкости в гидросистеме; защищать детали гидропривода от коррозии; обладать хорошей фильтруемостью; иметь необходимые деаэрирующие, деэмулъгирующие и антипенные свойства; предохранять детали гидросистемы от износа; быть совместимыми с материалами гидросистемы. Большинство массовых сортов гидравлических масел вырабатывают на основе хорошо очищенных базовых масел, получаемых из рядовых нефтяных фракций с использованием современных технологических процессов экстракционной и гидрокаталитической очистки. Физико-химические и эксплуатационные свойства современных гидравлических масел значительно улучшаются при введении в них функциональных присадок — антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, антипенньгх и др. В зависимости от эксплутационных свойств и состава (наличия соответствующих функциональных присадок) гидравлические масла делят на группы А, Б и В. Группа А (группа HH по ISO) – нефтяные масла без присадок, применяемые в малогруженных гидросистемах с шестеренными или поршневыми насосами, работающими при давлении до 15 МПА и максимальной температуре масла в объёме до 80°С. Группа Б (группа HL по ISO) – масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками. Предназначены для средненапряженных гидросистем с различными насосами, работающими при давлениях до 2,5 МПа и температуре масла в объёме свыше 80°С. Группа В (группа HM по ISO) – хорошо очищенные масла с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками. Предназначены для гидросистем, работающих при давлении свыше 2,5 МПа и температуре масла в объёме свыше 90°С.

Эти масла работают в  автомобильных системах, в приводах различных гидравлических агрегатов (механизмы подъема кузова и платформ и др.). Основные требования к этим маслам являются следующие:

- высокая температура кипения;

- удовлетворительные вязкостно-температурные  свойства;

- физическая и химическая стабильность.

В России эти масла классифицируются ГОСТ 17479.3-85 и обозначается буквами МГ. По эксплуатационным свойствам масла подразделяются на четыре группы А, Б, В, В+. По вязкости используемые в автомобилях масла подразделяются на 10 групп -5,7,10,15,22,32,46,68,100,150. В марке масла указывается обозначение масла, вязкость и группа, например, МГ-15Б, МГ-22А и т.д. Масла выпускаются, в основном, на минеральной основе.

Международная классификация гидравлических автомобильных масел производится по ISO 6074. Эта классификация подразделяет автомобильные масла также на четыре группы по эксплуатационным свойствам - НН, HL, HM, HV и на 10 групп по вязкости. Соответствие отечественных и зарубежных групп гидравлических масел приведено в табл. 25.

                                                                                               Таблица 25.

Группы гидравлических масел по отечественной и зарубежной классификации:

В настоящее время  в России допущено к применению трансмиссионно-гидравлическое масло ТГМ производства АО «Ярославнефтеоргсинтез».

Наиболее широко распространенные отечественные масла и их зарубежные аналоги для использования в автомобилях приведены в табл. 26.

 

                                                                                                         Таблица 26.

Аналоги отечественных и зарубежных гидравлических масел:

 

Серьезной проблемой  этих масел и жидкостей является их экологическая чистота, при эксплуатации автомобилей возможны их сливы в окружающую среду. Санитарные службы контролируют сливы и требуют их утилизации.

Зарубежными фирмами разрабатываются экологически безопасные масла для гидросистем автомобилей. Такие биоразлагаемые масла (серия PLANTO), получившие экологический знак «Голубой Ангел», разработаны и выпускаются крупнейшим мировым производителем смазочных материалов германской фирмой «Fuchs». Например, всесезонные масла «Plantosyn 3268 ECO» с вязкостью 32, 46 и 68 по ISO.

 

 

ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ

Мазе- или пастообразные  смазочные материалы, получаемые введением  твердых загустителей в жидкие нефтяные или синтетические масла и их смеси (базовые масла 1, 2 групп, 5 группы, полисилоксаны, полигликоли др). Пластичные смазки (ПС)- коллоидные системы, содержащие жидкую основу –масло и загуститель- коллоидные частицы. В состав ПС входят также модификаторы структуры и добавки (наполнители, присадки). Коллоидные частицы загустителя образуют пространственный структурный каркас, в ячейках которого прочно удерживается масло (подобие губки, смоченной маслом).

Загустители подразделяются на органические и неорганические, а также на мыльные и не мыльные загустители.

Смазки на органических загустителях: мыльные загустители – соли высших жирных кислот (мыла); не мыльные- парафин, озокерит, церезин.

 

CH₃(CH₂)₁₆ - C            +  NaOH → CH₃(CH₂)₁₆ – C           +  H₂O.

 

стеариновая кислота                    соль стеариновой кислоты

Мыльные смазки различают по катионам – кальциевые, натриевые, литиевые и др.

Смазки на неорганических загустителях. Получают загущением нефтяных и синтетич. масел неорганическими соединениями: силикагелем стекловолокном, асбестом, бентонитовыми глинами и т.д. Эти смазки стабильны при высоких темпертуррах (200-300°С, в перспективе – при 400-600°С), радиоактивном облучении и других сильных внешних воздействиях.

Прочность пространственного структурного каркаса смазок повышается благодаря модификаторам структуры, функцию которых выполняют смолы, нефтяные кислоты и поверхностно-активные вещества.

Наполнители (модификаторы трения 1-15%, реже до 20% по массе и более) – твердые высоко дисперсные (размер частиц до 10 мкм) вещества – графит, технический углерод (сажа), МоS₂ ВN, алюмосиликаты, порошки Sn, Сu и др. металлов. Обладают слабым загущающим действием, практически нерастворимы в дисперсионной среде, образуют самостоятельную фазу в смазках и способствуют упрочнению их граничных слоев.

Присадки (0,001-5% по массе) – обычно органические соединения, растворимые в дисперсионной среде, оказывают существ, влияние на формирование структуры и реологические свойства смазок. Основные присадки: антиокислительные (напр., ионол), антикоррозионные (нитрованный окисленный петролатум и др.), противоизносные (напр., трикрезилфосфат), вязкостные (полиизобутилены и др.) и т.д. (см. также Присадки к смазочным материалам). Эффективно также использование в пластичных смазках композиций присадок и наполнителей.

 

КОЛЛОИДНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

 

Это их свойство не подвергаться при различных воздействиях, например, тепла расслаиванию с образованием двух фаз: жидкой и твердой (твердая- слипшиеся коллоидные частицы). При потере коллоидной стабильности смазки коллоидные частицы слипаются. Процесс слипания коллоидных частиц с образованием твердой фазы называют коагуляцией.

Для увеличения стабильности пластичных смазок в них вводят антикоагуляторы (стабилизаторы). Для смазок на основе мыльных загустителей стабилизатором служит вода.

 

ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

 

С повышением температуры  пластичные смазки размягчаются и теряют свои упругие свойства. Температура, при которой пластичные смазки полностью  теряют свои свойства, называется температурой каплепадения.