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), кокса (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 путем 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 металлов (metal deactivators). В качестве деактиваторов применяются органические соединения (эти-лендиамины, 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 (detergents) являются поверхностно-активными веществами, обладающими моющими свойствами, защищающими поверхность деталей от прилипания и скоп­ления на них продуктов окисления. Анионными детергентами обычно бывают маслора-створимые 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 мгКОН/г), щелочные (30-100 мг КОН/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 дисперснтоГмоторное масло темнеет, а диспергированные мелкие продукты окисления не забивают фильтр и не осаждаются на горячих деталях двигателя.