Присадки

Присадки для автомобильных смазочных материалов

Высокие требования к автомобильным смазочным материалам можно удовлетворить, только применяя масла со специальными маслорастворимыми присадками. Тип и количество присадок должны четко соответствовать цели применения. Количество присадок может достигать от 1 до 25 %. Эксплуатационные свойства масел многократно проверяются в процессе нормативных опытов.

Строение присадок

Полярные присадки

Многие присадки представляют собой поверхностно активные вещества, строение которых можно условно сравнить со спичкой: в головке спички сосредоточены вещества, которые называют «полярной группой». Они притягивают воду, кислоты, металлы и частички сажи. Таким образом, на этих веществах образуются пленки, подобно ворсинкам меха. Эти пленки оказывают определенное действие (например, предотвращают образование и осаждение отложений, защищают от износа и коррозии, нейтрализуют кислоты). Полярная группа может быть полностью органической (беззольной) или металлорганической (зольной). Стержень спички состоит из углеводородного радикала, что дает возможность присадке растворяться в базовом масле.

Неполярные присадки

Другие типы присадок состоят только из углеводородов специальной высокомолекулярной структуры. Такие присадки не присоединяют воду, кислоты, частицы сажи или металлы, а влияют только на масло.

Присадки, защищающие поверхность

Моющие присадки (детергенты)

Проблема: высокая рабочая температура ведет к образованию отложений (лаки, масляный нагар) особенно на поршнях. В результате уменьшается подвижность поршневых колец и увеличивается количество попадающих в картер газов. В дальнейшем, отложения на поршне действуют как абразив на цилиндр и образуют зеркальную поверхность, это явление называют «полировкой стенок цилиндров» или «образованием зеркальных пятен».

Решение: моющие присадки (детергенты) препятствуют или уменьшают образование отложений в виде лаков и нагара, а также очищают детали. В настоящее время, все же нет таких поршней, которые в работе оставались бы чистыми.

Испытания: чистота поршней, подвижность поршневых колец, полировка стенок цилиндров при различных видах двигательных испытаний при высоких температурах охлаждающей жидкости и масла.

Побочный эффект: благодаря щелочному составу, моющие присадки нейтрализуют кислотные продукты сгорания (серную и азотную кислоту).

Для качественной оценки моющих свойств масел используется параметр «общее щелочное число» (TBN) или «основное число» (TAN).

Диспергирующие присадки

Проблема: при низкой рабочей температуре образуются шламы и отложения, которые могут засорять сетку масляного фильтра и каналы подвода масла.

Решение: диспергирующие присадки покрывают тончайшие твердые и жидкие частицы загрязнений, и таким образом препятствуют их слипанию, а также удерживают их во взвешенном  состоянии.

Испытания: чистота двигателя, образование шлама при различных режимах работы двигателя, при низкой температуре масла и охлаждающей жидкости.

Побочный эффект: нейтрализация кислых продуктов сгорания.

Защита от износа и задира поверхностей

Проблема: У некоторых деталей (например, боковая поверхность зубьев шестерен, кулачковый вал) имеет место больший или меньший износ в результате контакта металлических поверхностей при высокой нагрузке.

Решение: присадки, защищающие от износа и высокого контактного давления, образуют, вступая в химическую реакцию с металлическими поверхностями, тонкие и скользкие слои, которые препятствуют непосредственному контакту металлов.

Испытания: износ кулачкового вала в моторном масле в различных режимах работы двигателя, на испытательных стендах; износ боковой поверхности зубьев в трансмиссионном масле на специальных испытательных стендах.

Защита от коррозии и ржавления

Проблема: Кислород, водород, агрессивные продукты сгорания приводят к коррозии металлических деталей.

Решение: присадки, защищающие от коррозии и ржавчины, образуют на поверхности металлических деталей защитную пленку и нейтрализуют кислоты.

Испытания: коррозия подшипников при различных моторных испытаниях или на стенде.

Модификаторы трения

Проблема: синхронизированная коробка передач, автоматическая коробка передач, «мокрые» тормоза тракторов требуют применения масел с определенными фрикционными характеристиками (коэффициентом трения). В механической и автоматической коробках передач, это обеспечивает более высокий комфорт переключения, в тормозах тракторов - плавность торможения и бесшумность.

Решение: присадки обеспечивают необходимые условия трения на поверхностях.

Испытания: поведение при трении в испытательных устройствах и на практике.

Присадки, улучшающие свойства масла

Модификаторы вязкости

Проблема: При низких температурах масло должно обеспечить легкий запуск двигателя и быстрое поступление масла к наиболее удаленным точкам смазки. При высоких температурах и нагрузках масло должно обеспечить достаточную несущую способность, смазывающая пленка масла должна быть как можно толще.

Решение: Модификаторы вязкости обеспечивают надежный холодный старт даже при сезонном масле низкой вязкости (например, рафинат  SAE 10W), а также при всесезонном масле (например, SAE 10W-40), которое предназначено для работы при высокой температуре. Масла, произведенные по новой технологи, обладают качеством всесезонного масла, и поэтому в меньшей степени или совсем не нуждаются в модификаторах вязкости.

Проверка: измерение вязкости, стабильность сдвиговой вязкости модификаторов вязкости при испытаниях на Бош-инжекторе. Для базовых масел на основе рафинатов обращают внимание на потери при испарении!

Депрессанты (присадки уменьшающие температуру застывания масла)

Проблема: Минеральные масла, в особенности рафинаты, выделяют при низкой температуре кристаллы парафина, которые, срастаясь, приводят к застыванию масла. Холодный старт становится невозможным, так как масло не поступает к местам смазки.

Решение: Наряду с депарафинизацией базового масла в него вводят депрессанты. Они препятствуют срастанию кристаллов парафина, так что масло остается текучим при низкой температуре.

Испытания: определение точки застывания масла.

Присадки для стабильности эластомеров

Проблема: некоторые синтетические углеводороды (например, РАО) могут вызывать сморщивание («высыхание») эластомеров, из которых изготовлены радиальные уплотнения валов. В результате может возникнуть течь масла.

Решение: присадки препятствуют изменению упругих свойств и формы эластомерных уплотнений, - механизмы остаются герметичными.

Испытания: эластомеры из разных материалов помещают в свежее масло на семь дней при определенных условиях, затем измеряют изменения свойств материала (твердость, прочность, объем).

Присадки, защищающие масло

Защита от старения (антиокислительные присадки)

Проблема: Высокая рабочая температура и кислород способствуют окислению масла, последствия которого: потемнение масла и увеличение вязкости.

Решение: Присадки препятствуют окислению и тем самым мешают образование продуктов старения.

Испытания: определение вязкости масла после моторных испытаниях с полной нагрузкой.

Деактиваторы металла

Проблема: Мельчайшие частицы железа и меди, которые образуются при износе деталей двигателя, каталитически ускоряют процесс старения масел.

Решение: применение деактиваторов металла, которые соединяются с ионами металлов и образуют защитную пленку, ослабляют или устраняют каталитическое действие металла.

Испытания: определение вязкости масла после моторных испытаниях с полной нагрузкой.

Противопенные

Проблема: При интенсивном перемешивании масла и воздуха образуется пена, которая выбивается из системы (например, через суфлирующие отверстия). Далее происходит ускорение старения масла, увеличение сжимаемости, причем последнее особенно плохо влияет на гидравлические усилители.

Решение: применение пеногасителей (например, кремнийсодержащих соединений), которые препятствуют образованию пены.

Испытания: стабильность пены, пенообразование, на специальном стенде.

Обзор присадок

для смазочных и гидравлических масел 

Тип присадки	Назначение/Действие
Моющая	Устранять, уменьшать, смывать отложения лака и нагара на «горячих» деталях (особенно поршнях). Нейтрализация кислотных продуктов сгорания.
Диспергирующая	Препятствовать образованию, уменьшать образование шлама и шламовых отложений при низкой рабочей температуре. Нейтрализация кислотных продуктов сгорания.
Противоизносная	Защищать металлические поверхности от износа.
Антикоррозионная	Защищать металлические поверхности от коррозии и ржавления.
Модификатор трения	Снижать или устанавливать определенное значение коэффициента трения между трущимися поверхностями.
Вязкостная	Обеспечивать необходимую вязкость при высокой и низкой температуре.
Депрессорная	Снижать температуру застывания.
Стабилизатор эластомеров	Препятствовать высыханию радиальных уплотнений при использовании определенных углеводородов.
Антиокислительная	Препятствовать образованию продуктов старения масла (смолы, лаки, шламы, кислоты, полимеры).
Деактиватор металла	Препятствовать каталитическому влиянию мельчайших частиц металла на старение масла.
Противопенная	Препятствовать образованию пены.