33 Моющие и диспергирующие присадки

Впервые моющие присадки были применены в 1936 г. в связи с проблемами смазывания дизельных двигателей на подводных лодках. В настоящее время на долю моющих присадок приходится около 50 % общего потребления присадок.

Основное назначение моющих и диспергирующих присадок состоит в предотвращении отложения продуктов окисления и их уплотнения на металлических поверхностях, уменьшении количества осадков, а также нагаров на деталях путем удерживания во взвешенном состоянии нерастворимых в масле продуктов сгорания, которые могут составлять до 10 % (масс.). Таким образом, они устраняют образование отложений на металлических поверхностях, рост вязкости масла и отложение шлама в двигателе и резко снижают коррозионный износ вследствие нейтрализации кислых продуктов сгорания. Нагар и лакообразные отложения вызывают пригорание поршневых колец, прорыв газов сгорания в картер. Это приводит к высокой степени загрязнения масла и задирам цилиндропоршневой группы при высоких нагрузках двигателя. Отложения шлама могут забивать масляные фильтры и смазочные каналы и привести к масляному голоданию и износу двигателя.

Диспергирующие присадки представляют собой беззольные органические соединения, предотвращающие флокуляцию и коагуляцию коллоидных частиц. Поскольку одно лишь диспергирующее действие не обеспечивает предотвращения образования отложений в двигателе, маслам придают растворяющую способность по отношению к лакообразным и смолистым отложениям. Растворяющую способность маслам придают моющие присадки, представляющие собой маслорастворимые тонкодисперсные металлические соли органических кислот. Четкого различия между диспергирующими и моющими присадками нет.

Моющее действие детергентных присадок основано на ориентированной адсорбции на металлической поверхности с образованием солей металлов. Поскольку химическое взаимодействие с металлическими поверхностями связано с износом, необходим компромисс между моющим действием и износом.

Для комплексного удовлетворения требований эксплуатации все моющие присадки должны содержать:

а) полярные (гидрофильные) группы - сульфоно-, гидроксидные, карбокси или карбонамидные группы;

б) олеофильные, алифатические, циклоалифатические или циклоароматические углеводородные радикалы, обеспечивающие растворимость в масле;

в) один или несколько ионов металлов или аминогруппы.

К числу распространенных моющих и диспергирующих присадок относятся нафтенаты - Са, Pb, Zn и Мп; дихлорстеараты кальция; сульфонаты; феноляты; сульфированные феноляты и салицилаты; фосфаты, тиофосфаты; карбаматы, тиокарбаматы;сополимеры метакрилатов, фумараты.

34 Противозадирные присадки и модификаторы трения

Противозадирные присадки

Смазочные материалы должны иметь высокую несущую способность, чтобы выдерживать большие нагрузки. Для придания этих свойств в состав масел вводят противозадирные присадки.

В условиях высоких нагрузок на отдельных пятнах фактического контакта наблюдаются вспышки температуры, приводящие к образованию мостиков сварки. При разрушении этих мостиков образуются частички металла – продукты, износа. При резком подъеме температуры («вспышках» температуры) противозадирные присадки образуют на микроучастках фрикционного взаимодействия поверхности пар трения соединения с металлами. Эти соединения при обычных температурах представляют собой твердые вещества, но в условиях «вспышек» температур они являются смазывающими жидкостями, обеспечивающими скольжение контактирующих металлических поверхностей. Это предотвращает сваривание и, следовательно, неконтролируемый износ.

Атомы фосфора, серы и хлора, входящие в состав противозадирных присадок, в условиях трения вступают во взаимодействие с металлами. На поверхностях трения образуются слои, предотвращающие схватывание и глубинное вырывание.

В качестве противозадирных присадок применяются соединения серы, фосфора, хлора и других реагентов.

Хорошими противозадирными свойствами обладают соединения, содержащие Р и S. Эти присадки оказывают противозадирное, антикоррозионное и антиокислительное действие и поэтому особенно широко применяются в моторных маслах. В качестве присадок применяют диалкилдитиофосфаты, обработанные P₂S₅ фенолы и эфиры жирных кислот, тиофосфоновые кислоты.

Для достижения оптимальных противозадирных свойств и сведения к минимуму недостатков (склонность к коррозии) в качестве противозадирных присадок применяют комбинации соединений различных классов,содержащих 3 – 4 различных присадок. В настоящее время предпочтение отдают соединениям, содержащим S—Р—N, С1—Р—S.

Модификаторы трения.

При запуске и остановке двигателя металлические поверхности пар трения скольжения подвергаются высоким нагрузкам и создается режим смешанной смазки. Поэтому в ряде случаев используют слабые противозадирные присадки для предотвращения вибраций или шума. Эти присадки, получившие название модификаторы трения, в основном действуют за счет образования тонких пленок на поверхностях трения в результате физической адсорбции. Модификаторы трения представляют собой полярные маслорастворимые вещества – жирные спирты, амиды или соли, антифрикционная эффективность которых возрастает с увеличением молекулярной массы. Антифрикционный эффект этих веществ резко падает, когда температура достигает точки плавления данной жирной кислоты или соли. Высокое антифрикционное действие жирных кислот при таких температурах связывают с химическим взаимодействием с поверхностью металла (образование солей).

Модификаторы трения различного химического строения вводят в современные топливосберегающие масла для снижения трения металлических пар (поршней, стенок цилиндров и т. д.).