Присадки и добавки в маслах, часть 4. Антикоррозионные, антиокислительные, моющие и другие 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 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 (ZDDP ), 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. Процесс окисления происходит значительнее в минеральных маслах. 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 присадками. 

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 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-ZDDP. Он используется и как противозадирная присадка. 

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 . 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. 

 

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. 

Спасибо за внимание! 

Присадки и добавки в МАСЛАХ, часть 1. Что такое присадки в масле? 

Присадки и добавки в МАСЛАХ, часть 2. Вязкостные присадки.