Для улучшения химических показателей масел в базовые масла вводят
антиокислительные, противокоррозионные и детергентно-диспергирующие
присадки, в отдельных случаях — противомикробные. Физические свойства
масел улучшаются за счет депрессорных, антипенных и повышающих вязкость
присадок [9,20, 52].
Некоторые присадки улучшают одновременно несколько свойств масел, в этом
случае их называют многофункциональными. В масло вводится несколько
присадок, при этом они должны взаимно усиливать активность или проявлять
синергизм. Ввиду отсутствия теории применения присадок их выбор
осуществляется в основном экспериментальным путем.
Присадки должны хорошо растворяться в масле при разных температурах и не
давать осадка при использовании масел, их обработке и хранении.
Присадки антиокислительные. Процесс окисления масла происходит под
действием кислорода воздуха, завиоит от температурных условий,
химического состава, каталитического воздействия металлов, длительности
окисления и некоторых других факторов. Продукты окисления масла мало
растворимы и при накапливании изменяют внешний вид масла и его
физико-химические показатели: увеличивается вязкость, масло темнеет,
возрастает кислотность, окисленные вещества могут выпадать в осадок.
Процесс окисления масел до конца не изучен, но общепринято, что его
изменение идет на начальном этапе с образованием перекисей и
гидроперекисей. При возрастании температуры скорость окисления масел
увеличивается примерно в 2 раза на каждые 10 °С. При температуре ниже 82
°С процесс окисления мало проявляется.
Для предотвращения интенсивного окисления масел вводят ингибиторы
окисления: низкотемпературные (в основном ионол) — в турбинные,
индустриальные и другие виды масел; высокотемпературные (в основном
дитиофосфаты цинка) — в моторные масла. В качестве антиокис-лительных
присадок используются ДФ-1, ДФ-11, МНИИП-22К, ИНХП-22, ВНИИНП-354.
Присадки антикоррозионные. Продукты окисления масел коррозионно-активны,
поэтому для защиты металлических поверхностей от коррозии в масла вводят
щелочные присадки, которые нейтрализуют продукты окисления. Наиболее
эффективны присадки, образующие на металле непроницаемые пленки. Для
придания маслам защитных свойств и получения консервационных масел в них
вводятся присадки АКОР-1, КП и КП-2.
Присадки противоизносные и противозадирные. Для снижения трения и износа
и предотвращения заедания в масла вводят в основном органические
соединения серы, фосфора и хлора. Антиокислительные присадки, вводимые в
масла, улучшают также противоизносные свойства масел.
Механизм действия присадок, содержащих серу, заключается в следующем:
молекула дисульфида сначала адсорбируется на поверхности металла, а
затем происходит разрыв связей с образованием тонких пленок меркаптида,
чем и обеспечивается противоизносное действие присадки. С повышением
нагрузки рост температуры в зоне трения приводит к разрыву связей в
меркаптиде и образованию на поверхности трения неорганического слоя,
содержащего серу; эти процессы определяют противозадирное действие
присадок.
Механизм действия фосфорсодержащих присадок следующий: в условиях трения
на поверхности металла происходит сначала сорбция, а затем и
взаимодействие фосфорорганической присадки. При этих условиях на
поверхности трения образуется пленка фосфата железа, обеспечивающая
противозадирное действие. Эффективность действия одной присадки при
различных условиях работы может существенно изменяться.
Противоизносные и противозадирные свойства серохлорсодержащих присадок
проявляются при температурах 220 °С и выше: присадки взаимодействуют с
поверхностью трения и образуют на ней пленку из хлоридов и сульфидов
железа. Сульфидная пленка предотвращает заедание деталей, а хлоридная —
снижает трение и износ.
При определенных условиях на трущихся поверхностях образуются
органические соединения, выделяющиеся из углеводородов смазочных
материалов и получившие название трибополимеров трения. Установлено, что
износы существенно снижаются за счет слоя трибополимеров, который
разобщает трущиеся поверхности в зоне контакта.
Для ускорения образования трибополимеров на трущихся поверхностях
разработаны специальные присадки для ввода их в масла (Лубри-зол 894,
ЭФ-357, ЭФ-390 и др.). При введении в масло присадки ЭФ-357 образование
трибополимеров происходит со скоростью 3,5 мг/ч, а присадки ЭФ-390 — со
скоростью 0,9 мг/ч. Выпускается индустриальное масло ИПТ-20 на основе
трибополимеризующей присадки с высокой противоиз-носной и
противозадирной эффективностью.
К противоизносным и противозадирным присадкам относятся следующие: типа
ЭФО, ОТП, АБЭС, ЛЭ-309/2, ЛЭ-23К и др.
Присадки детергентно-диспергирующие. Образующиеся при сгорании топлива
нагары и лаковые отложения в зоне поршневых колец и выхлопных окон
снижают экономичность и долговечность работы дизелей при одновременном
росте трудозатрат на их очистку. Ухудшение характеристик впрыска и
сгорания топлив повышенной вязкости приводит к снижению чистоты поршней,
закоксовыванию поршневых колец и загрязнению масла продуктами неполного
сгорания топлива. В связи с этим моторные масла должны обладать запасом
щелочности для нейтрализации неорганических кислот, хорошими
детергентными (моющими) и диспергирующими свойствами.
Действие детергентных присадок основано на реакционной способности
полярных групп соединений адсорбироваться на поверхности деталей и тем
самым препятствовать прилипанию сажеобразных и смолистых веществ. Их
действие подобно щелочным мылам на основе жирных кислот в водной среде.
Кроме того, присадки могут реагировать с промежуточными продуктами
окисления, которые необходимо нейтрализовать. Моющие присадки
изготовляют на основе солей щелочно-земельных металлов и в зависимости
от содержания металлического компонента могут быть нейтральными,
щелочными или высоко щелочными. В настоящее время из моющих присадок
широко применяют сульфонаты, алкилфено-ляты кальция и бария,
алкилсалицилаты и соли фосфорных кислот.
Назначение диспергирующих присадок — поддерживать во взвешенном
состоянии относительно большое количество твердых частиц, при этом
укрупнение таких частиц не происходит. Диспергирующие присадки
преимущественно изготовляют из беззольных соединений, молекула которых
имеет азотосодержащую группу. К ним относят сукцинимиды и сополимеры
алкилметакрилатов и аминометилметакрилатов.
Наиболее широко в качестве детергентных присадок применяют сульфонаты
кальция и бария, полученные из маслорастворимых сульфокислот путем
специальной обработки масел (присадки типа ПМСА, ПМС, СБ-3, С-300 и
др.).
Алкилфенольные присадки получают конденсацией алкилфенолов с
формальдегидом и дальнейшим омылением продуктов конденсации гидроокисями
металлов (кальция или бария). Они широко применяются и улучшают свойства
моторных масел (моющие, противокоррозионные, анти-окислительные и
противоизносные). В качестве алкилфенольных присадок применяются
ЦИАТИМ-339, ВНИИНП-360, ВНИИНП-370, БФК, ИХП-101. Алкил салицилатные
присадки представляют, собой соли алкил салициловых кислот (кальция или
бария) в масле АС-6 с избыточной щелочностью (присадки типа АСК, АСБ,
MACK).
Сукцинимидная присадка С-5А является имидопроизводным янтарной кислоты.
Эта беззольная моющая присадка обладает высокой диспергирующей
способностью и хорошей растворимостью в маслах. Ее широко применяют в
композиции с металлосодержащими моющими присадками для продления срока
службы масла в 3 ... 5 раз.
Присадки по предупреждению роста микроорганизмов. Исследованиями ряда
аварий судовых дизелей установлено, что они вызваны ухудшением качества
масел из-за воздействия на них микроорганизмов. На смазочные масла
оказывают влияние три разновидности микроорганизмов: бактерии, дрожжевые
и плесневые грибки. Наиболее распространено загрязнение аэробными
бактериями, которые содержатся в атмосфере, пресной и соленой воде.
Микробное заражение масел происходит в результате попадания в него воды.
Свежие масла, как правило, стерильны и обезвожены, в них могут
содержаться споры бактерий, но они не размножаются, пока отсутствует
вода. Для предупреждения роста микроорганизмов в масло могут вводиться
специальные биоцидные присадки (например, присадка АФОТАС).
Присадки депрессорные. Содержащиеся в смазочных маслах твердые
углеводороды при положительной температуре находятся в растворенном
состоянии, но с понижением температуры их растворимость уменьшается. Это
приводит к образованию кристаллов, что затрудняет эксплуатацию масел в
условиях низких температур. Для" понижения температуры застывания
смазочных масел вводят специальные депрессорные присадки, которые
уменьшают объем кристаллизующихся частиц и таким образом поддерживают
текучесть масел при низких температурах. С этой же целью в смазочные
масла вводят многофункциональные присадки, у которых преобладающим
является моющее свойство.
Присадка АзНИИ наиболее эффективна при добавлении в малопара-финистые
масла в концентрации 0,2 ...0,5 %. Присадка АзНИИ—ЦИАТИМ-1 помимо
депрессорного действия обладает также моющими и антикоррозионными
свойствами: добавляется к маслам в концентрации до 1 %. Присадка АФК —
это раствор алкилфенолята кальция в масле АУ, вводится в моторные масла
в концентрации до 1 % и понижает температуру застывания с - 10 до - 30
°С.
Присадки вязкостные. В качестве вязкостных присадок используются
органические полимеры, растворимые в масле, загущающая способность
которых увеличивается при высоких температурах. Такое свойство
необходимо для всесезонных, северных и арктических масел. Полимерами
служат полиизобутилены и полиалкилметакрилаты.
Для загущения моторных, трансмиссионных и других минеральных масел, а
также для улучшения вязкостно-температурных свойств дистил-лятных и
остаточных масел применяются вязкостные присадки КП-5, КП-10 и КП-20 и
ПМА „В-1”.
Присадки противопенные. Воздух в масле может находиться в растворенном
виде (7 ... 10%), в виде воздушно-масляной эмульсии (50 ... 70% и более)
и в виде пены (небольшие пузырьки воздуха, заключенные в пленке масла).
При наличии в масле воздуха ухудшаются его смазывающая способность,
уменьшается стабильность, повышается коррозионная агрессивность,
увеличиваются потери масла, снижается надежность работы маслосистемы
из-за возможного срыва подачи масла насосом. Одним из эффективных
способов устранения этих явлений является ввод в масло специальных
противопенных присадок. Например, противопенная присадка ПМС-200А
представляет собой полиметилсилоксан, вводится во все моторные и многие
другие масла в концентрации 0,001 ... 0,005 %.