Какие бывают присадки

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.

Новости/Акции

Присадки в моторном масле

При современном уровне развития двигателестроения использование масла без присадок практически невозможно, т.к. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались в течение длительного времени. Все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать 20%.

Присадки можно разделить на несколько типов:

• Вязкостно-загущающие присадки
• Моющие присадки (детергенты и дисперсанты)
• Противоизносные присадки
• Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
• Ингибиторы коррозии и ржавления
• Антипенные присадки
• Модификаторы трения
• Депрессорные присадки.

Вязкостно-загущающие присадки.

Механизм их действия основан на изменении формы макромолекул полимеров в зависимости от температуры. В холодном состоянии эти молекулы, будучи свернутыми в спиральки, не влияют на вязкость масла, при нагреве же они распрямляются, и масло густеет, или, точнее, не становится слишком жидким. Фактически эта присадка повышает индекс вязкости масла. Масла, в состав которых входят вязкостные присадки (до 10%), называют загущенными — это зимние и всесезонные сорта. В зависимости от количества добавленной вязкостно-загущающей присадки можно получить масла с разными вязкостями. Чем выше изначальный индекс вязкости базового масла, тем меньше вязкостно-загущающей присадки необходимо добавлять. Если индекс вязкости достаточно высок, можно получить моторное масло, не содержащее загустителей. Современные тенденции в области разработки моторных масел направлены на создание моторных масел с невысокими диапазонами вязкостей. Причина заключается в том, что такие масла, как правило, обеспечивают энергосберегающие свойства (т.е. позволяют экономить топливо) и содержат невысокое количество загустителя или вообще его не содержат. Почему большое количество загустителя в моторном масле нежелательно для двигателя? В двигателе множество пар трения, где масло подвергается высоким сдвиговым нагрузкам, в результате которых происходит разрушение загустителя. Это приводит к потере вязкости моторного масла, ухудшению функций смазывания (уменьшение толщины смазывающей пленки), а продукты разрушения загустителя являются потенциальным источником нагаров и лаковых отложений в двигателе. Масла с большими диапазонами вязкостей ориентированы исключительно на спортивное применение. Они предназначены только для экстремальных условий эксплуатации, в которых наиболее важны высокие вязкостные свойства, а не их стабильность с течением времени.

Моющие присадки.

Моющие присадки нужны для предотвращения образования лаковых и сажевых (в дизелях) отложений на деталях двигателя. Они, как правило, состоят из детергирующих компонентов, которые вымывают продукты окисления масла и износа деталей и несут их к фильтру, и диспергирующих, способствующих дроблению крупных частиц нагара на мелкие (не больше микрона).

Принцип действия этих присадок в двигателе в точности такой же, как и у моющих средств, использующихся в быту. Кроме этого,детергенты обладают щелочными свойствами, т.е. могут нейтрализовать кислоты. Кислоты образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе, особенно дизельном и при окислении самого масла. Нейтрализуя такие кислые продукты, эффективно предотвращается коррозия деталей двигателя. Т.е. вторая важная функция таких присадок – нейтрализация кислот и антикоррозионные свойства.

Основная задача этих присадок – поддержание загрязнений в масле в растворенном состоянии, предотвращение их отложений на деталях двигателя, масляных каналах и др., диспергирование (растворение) крупных загрязнений. Диспергирующие добавки удерживают грязь в мелкодисперсном состоянии, не дают ей слипнуться в большие комки и пригореть к металлу. Естественно, грязь проходит по всей системе смазки, фильтр ее пропускает, но это гораздо меньшее зло, чем если бы она осаждалась на металле. Кстати, результаты работы моющих присадок можно наблюдать почти сразу после замены старого масла на новое. Вроде только-только залил, немного поездил — и уже черное! Не волнуйтесь. В данном случае чернота масла свидетельствует о высокой моющей способности его присадок — они смыли грязь со стенок, довели ее до безопасной консистенции, и масло гоняет ее по системе смазки.

Противоизносные присадки.

Основная функция – предотвращение изнашивания трущихся деталей двигателя в местах, где невозможно образование масляной пленки необходимой толщины. Они работают путём абсорбирования в поверхность металла, а затем химически реагируя с ней в процессе контакта металл-металл, тем более активно, чем больше тепла при этом контакте образуется, создавая при этом особую металлическую плёнку со «скользящими” свойствами, чем и предотвращают абразивный износ.

Ингибиторы окисления(антиокислительные присадки).

В процессе работы масло в двигателе постоянно подвергается воздействию высоких температур, кислорода воздуха и окислов азота, что вызывает его окисление, разрушение присадок и загущение. Противоокислительные присадки замедляют окисление масел и неизбежно следующее за ним образование коррозионно-активных осадков. Принцип их действия заключается в химической реакции при высоких температурах с продуктами, вызывающими окисление масла. Делятся на присадки-ингибиторы, работающие в общем объеме масла, и на термоокислительные присадки, выполняющие свои функции в рабочем слое на нагретых поверхностях.

Ингибиторы коррозии и ржавления.

Ингибиторы коррозии призваны защищать поверхность деталей двигателя от коррозии, вызываемой органическими и минеральными кислотами, образующимися при окислении масла и присадок. Механизм их действия – образование защитной пленки на поверхности деталей и нейтрализация кислот. Ингибиторы ржавления в основном призваны защищать стальные и чугунные стенки цилиндров, поршни и кольца. Механизм действия схожий. Противокоррозионные присадки часто путают с противоокислительными. Это разные вещи. Противоокислительные, как говорилось выше, защищают от окисления само масло. Противокоррозионные же — поверхность металлических деталей. Они способствуют образованию на металле прочной масляной пленки, предохраняющей его от контакта с всегда присутствующими в объеме масла кислотами и водой.

Антипенные присадки.

При сильном перемешивании масла с воздухом, что в частности наблюдается при работе двигателя, когда коленвал интенсивно взбалтывает масло в картере, возможно повышенное образование пены. Этому процессу также способствуют различные загрязнения, присутствующие в масле. Ее формирование значительно ухудшает эффективность смазывания деталей двигателя, что может привести к повышенному износу и ухудшению теплоотвода. Противопенные присадки (обычно это силиконы или полилоксаны) не растворяются в моторных маслах, а присутствуют в виде мельчайших капелек. Их действие основано на разрушении пузырьков воздуха. Обойтись без этих присадок практически невозможно, но их присутствие не должно превышать тысячных долей процента — при термическом разложении силикона образуется оксид кремния, который является сильным абразивом.

Модификаторы трения.

Для современных двигателей все чаще стараются использовать масла с модификаторами трения, позволяющими снизить коэффициент трения между трущимися деталями с целью получения энергосберегающих масел. Наиболее известные модификаторы трения – графит и дисульфид молибдена. В современных маслах их очень сложно использовать, поскольку эти вещества нерастворимы в масле, а могут быть только диспергированы в нем в виде маленьких частиц. Это требует введения в масло дополнительных дисперсантов и стабилизаторов дисперсии, однако это все равно не позволяет использовать такие масла в течение длительного времени. Поэтому в настоящий момент в качестве модификаторов трения обычно используют маслорастворимые эфиры жирных кислот, обладающих очень хорошим прилипанием к металлическим поверхностям, формированием на них слоя молекул, снижающих трение.

Депрессорные присадки(для минеральных масел).

При сильном понижении температуры масла в нем начинают образовываться кристаллы парафинов, что ведет к потере подвижности масла и в результате ухудшается низкотемпературный пуск двигателя и прокачиваемость масла по каналам. В процессе производства базовых масел часть парафинов удаляют, но полное их удаление по технологическим и экономическим причинам невозможно (сильно возрастают затраты на получение базового масла). Обычно минеральное базовое масло имеет температуру застывания около -15°С. Возможность получения минеральных моторных масел с температурами застывания -30°С…-35°С достигается путем введения в масло депрессорных присадок. Эти присадки предотвращают срастание кристаллов парафина, но не предотвращают их появление вообще (принцип действия такой же, как у дизельных антигелей).

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

Виды базовых присадок для масел

Присадки для масла — это химические вещества, которые в небольших количествах меняют свойства моторного масла, делая его более подходящим для техники, в которой оно применяется. Существуют разные виды присадок, некоторые могут выполнять сразу много функций.

Рассмотрим подробнее каждую базовую присадку:

• Противопенные — такие присадки препятствуют образованию пузырьков в масле. Они снижают поверхностное натяжение масла, за счёт чего пена перестаёт возникать при перепадах давления. Отсутствие пены способствует улучшению смазывающих свойств моторного масла.
• Антиокислительные — уменьшают скорость окисления основы моторного масла, препятствуют накоплению в масле вредных продуктов его распада. Само по себе окисление — процесс неизбежный, это обыкновенное старение масла как следствие его контакта с воздухом.
• Загущающие (вязкостные) — присадки, переменно растворимые в масле при разной температуре, благодаря чему повышается его вязкость, пожалуй, самая основная характеристика. Вязкое масло лучше препятствует трению деталей внутри двигателя автомобиля.
• Против застывания (депрессорные) — такие присадки понижают температуру застывания моторного масла. Используются в холодное время года. Замёрзшее масло хуже смазывает двигатель, способствуя большему трению деталей, а значит их скорому износу.
• Противоизносные — препятствуют изнашиванию деталей двигателя. Химические элементы, содержащиеся в таких присадках, модифицируют моторное масло, улучшая его смазывающие свойства. Самый распространённый вид присадок.
• Моющие (детергенты) — предотвращают образование нагара на нагревающихся деталях двигателя автомобиля. Также двигатель чистится от других загрязнений.
• Антикоррозионные — присадки, защищающие двигатель машины от ржавчины, путём образования прочной обволакивающей плёнки на его деталях и картере.
• Рассеивающие (диспергирующие) — присадки, которые рассеивают загрязнения в масле и стабилизируют образующуюся суспензию. Действие таких присадок способствует продлению срока жизни масла, и улучшению эксплуатационных характеристик двигателя.

Наш интернет-магазин специализируется на подборе и продаже автомобильных масел. Помимо подбора масла вы можете заказать у нас присадки. Позвоните по телефону 8 (499) 991-00-12, наши менеджеры смогут подобрать требуемые присадки для масла в вашем автомобиле.

Доставка возможна в любой регион России.