Антифрикционные присадки (модификаторы трения) входят в состав энергосберегающих моторных масел. Они 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 — хемосорбционные пленки «сэндвичевой структуры» с диффузией легирующих металлов присадки в трущиеся поверхности деталей. Они наиболее эффективны при граничном режиме трения, например, между компрессионными поршневыми кольцами и цилиндрами вблизи верхних мертвых точек. Достоинством твердых нерастворимых добавок к смазочным материалам является также их эффективность, как при низких, так и при высоких температурах.
Под воздействием кислорода, влаги и агрессивных веществ металлические поверхности подвергаются коррозии (коррозионному изнашиванию). Следовательно, главное при защите от коррозии — предотвращение контакта металлических поверхностей с этими веществами. Существуют различия между атмосферной корро з ией (например, при хранении и транспортировке в условиях влажного и теплого климата) и коррозией под воздействием веществ, образующихся в двигателе (главным образом соединений хлора и брома при сжигании этилированного бензина или серы при сжигании дизельного топлива), а также других агрессивных веществ. К тому же, например, противозадирные присадки, содержащиеся в трансмиссионных маслах, при высоких температурах приобретают коррозионные свойства, вследствие чего в эти масла необходимо вводить противокоррозионные присадки (ингибиторы коррозии).
Ингибиторы коррозии существенно снижают несущую способность масел вследствие конкурентного взаимодействия обеих присадок с металлическими поверхностями. При этом, благодаря наличию природных ингибиторов, неочищенные масла или масла неглубокой очистки обеспечивают определенную защиту от атмосферной коррозии, тогда как антикоррозионные свойства чистых минеральных масел неэффективны при защите от атмосферной коррозии, кислород и влага свободно диффундируют через масляную пленку и взаимодействуют с металлом. Так как коррозия является, главным образом, следствием электрохимических реакций, то и предотвратить ее можно созданием (нанесения) специального защитного слоя, препятствующего непосредственному контакту влаги и кислорода с металлом.
Высокоэффективные ингибиторы должны обладать высокой адгезией к металлической поверхности и создавать пленку, непроницаемую для кислорода и влаги. Различают ингибиторы физического механизма действия, представляющие собой молекулы с длинными алкильными цепями и полярными группами, способные адсорбироваться на металлических поверхностях, создавая защитные слои. К другой группе относятся химические ингибиторы, реагирующие непосредственно с металлом поверхности с образованием защитных химических соединений, изменяющих её электрохимический потенциал.
Коррозия (лат. corrodo — грызу) — процесс разрушения поверхности металла в результате химического или электрохимического воздействия внешней среды.
Противопенные (антипенные) присадки предназначены для предупреждения образования пены и быстрого ее разрушения в масле, в особенности при аэрации в процессе эксплуатации. Механизм действия этих присадок основан на снижении поверхностного натяжения на границе раздела жидкость — воздух. К противопенным присадкам относятся фосфорсодержащие соединения, фторированные углеводороды, эфиры и соли жирных кислот, силоксановые полимеры. Наиболее известна противопенная присадка полиметилсипоксан ПМС-200А, которая широко применяется в различных маслах в концентрации 0,007…0,005 % (мас.).
Функции присадок к смазочным маслам не ограничиваются только каким‑то одним действием. Так, антифрикционные присадки оказывают влияние на противозадирные и противоизносные свойства масел, моющие — на антиокислительные, и наоборот. При этом в рамках каждой группы эффективность присадок может заметно изменяться как в зависимости от концентрации, состава присадки, так и от концентрации компонентов ее составляющих, а также 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 присадки не просто механически смешиваются, а химически взаимодействуют. Поэтому усиливаются базовые или проявляются новые качества присадок.
Для упрощения хранения, транспортирования и облегчения смешивания базовых масел с присадками выпускают пакеты присадок, в состав которых не входят только вязкостные и депрессорные присадки. При необходимости их вводят в масло дополнительно. Изменяя дозировки 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 % (мас.).
Характеристики некоторых отечественных пакетов приведены в табл. 6. Для моторных масел производятся пакеты присадок К-471, К-483, К-484.
Табл. 6. Характеристика некоторых пакетов масляных присадок
Щелочное число — количество кислоты (перхлорной или соляной), необходимое для нейтрализации всех компонентов основы масла, выраженное в эквивалентах КОН. Характеризует количество оснований щелочных элементов, которые могут нейтрализовать свободные кислоты в масле, например кислые продукты окисления масла или продукты горения сернистых топлив, попадающие в моторные масла. Для моторных масел — основной показатель, характеризующий запас качества или уровень эксплуатационных свойств. Щелочность измеряется в мг КОН на 1 г продукта.
От характера взаимодействия присадок друг с другом (в случае композиции) и с полярными компонентами масла зависит восприимчивость (или приемистость) масел к присадкам и взаимное ослабление (антагонизм) или 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. Так, например, на взаимодействие молекул присадок влияют продукты окисления масел, вода может вызывать гидролиз присадок.
Содержание воды определяется путем нагревания пробы нефтепродукта с обезвоженным бензином в дистилляционном аппарате Дина — Старка, снабженном холодильником и градуированным приемником. После конденсации растворитель и вода непрерывно разделяются в приемнике. Вода остается в градуированной части ловушки, а нефтепродукт возвращается в дистилляционный сосуд. Норма содержания воды — «следы», означает не более 0,03 % воды по массе.
Как уже отмечалось, присадки, используемые в маслах, могут проявлять синергетические или антагонистические свойства, усиливающие или ослабляющие их действие по основному функциональному направлению. Так, например, наличие детергентов влияет на эффективность действия дитиофосфатов цинка как противоизносных присадок. Влияние на эффективность действия присадок оказывает и состав масляной основы.
При выборе присадок к маслам помимо состава и свойств самой присадки (наличие примесей, стабильность при хранении и т. д.) учитывают химический состав масла, концентрацию присадки и ее совместимость с присадками другого функционального действия, технологию введения присадок (последовательность, температуру, концентрацию и другие факторы) и условия применения масла (температуру, удельные давления, контактирование с металлами, продолжительность работы и т. п.).
Вопрос. Какова оптимальная периодичность замены моторного масла?
Ответ. Периодичность замены моторного масла определяется рекомендациями производителей автомобиля.
Однако оптимальные сроки замены моторного масла традиционно вызывают достаточно острые дискуссии. Так, например, в Извещении № 46708 от 21.01.2002 г. Лаборатории топливно — смазочных материалов (ТСМ) Волжского автомобильного завода было рекомендовано осуществлять замену масла группы «Стандарт» (стоимость его на тот период составляла 30…60 р. за 1 литр) на автомобилях ВАЗ, выпущенных до 01.10.2000 года и эксплуатировавшихся в зимнее время преимущественно в городе, через 5…7 тыс. км пробега.
Другие примеры. В одном из номеров журнала «За рулем» описывался случай, когда автолюбитель не менял моторное масло до 50 тыс. км пробега. В 2002 году в МАДИ докладывалась докторская диссертация, в которой ее автор доказывал возможность эксплуатации отечественной автомобильной техники до 70 тыс. км пробега без полной замены моторного масла. В качестве профилактического средства в работе предлагалось производить дозаправку до необходимого уровня композицией из используемого в двигателе моторного масла и металлоплакирующих присадок. К слову сказать, защита диссертации оказалась неудачной. Диссертационный совет, состоящий из заслуженных ученых пенсионного возраста, не оценил, столь «революционных», на их взгляд, предложений.
