Диссертация (1172972), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Изменение вязкости в зависимостипродолжительности окисления приведено в Таблице 53 и на Рисунке 31.Таблица 53 – Прирост вязкости в зависимости от продолжительности окислениябазовых компонентовИспытуемыйобразецVHVI-4ПИОМВремя окисления,мин0ν40, мм2/сприрост вязкости, %18,6901019,433,962019,725,513020,047,226021,5815,46017,4401017,4-0,232018,083,673018,365,2897ИспытуемыйобразецПАОМ-4Время окисления,мин60ν40, мм2/сприрост вязкости, %19,3410,89018,5501018,44-0,592019,233,673019,344,266020,048,03Рисунок 31 – Прирост вязкости в зависимости от продолжительности окислениябазовых компонентовНаибольший прирост кинематической вязкости характерен для масла VHVI4, наименьший — для ПАОМ-4. Можно предположить, что ПАОМ-4 отличаетсянаилучшимиантиокислительнымисвойствамисредиисследуемыхмасел.Окисление ПАОМ-4 и ПИОМ в течение 10 мин приводит к незначительномуснижению вязкости. Это можно объяснить разрывом на первоначальных стадиях98окисления длинных углеводородных цепей, что приводит, в свою очередь, кснижению вязкости.Была измерена оптическая плотность окисленных образцов масел ирассчитан прирост оптической плотности в зависимости от продолжительностиокисления (Таблица 54 и Рисунок 32), на основании чего рассчитано изменениеколлоидной стабильности образцов в ходе термоокислительной обработки.Коллоидную стабильность Ск рассчитывали по формуле:Ск = (1 – D640/D490)100(3),где D640 и D490 — оптическая плотность на светофильтрах с длиной волны 640 и490 нм (соответственно красном и синем) [131].
Коллоидная стабильность дляПИОМ после 1 часа окисления составила 0,6, для ПАОМ-4 0,8 и для VHVI-4 2,4.Коллоидная стабильность рассчитывалась только для 1 часа окисления.Прирост оптической плотности на синем светофильтре масла VHVI-4,окисленного в течение 60 мин, максимален, что коррелирует с изменениемвязкости. Среди исследуемых масел наименьшим приростом оптическойплотности на синем светофильтре и наилучшей термической стабильностьюотличается ПИОМ.Таблица 54 – Изменение оптической плотности на синем (а) и красном (б)светофильтрах в зависимости от продолжительности окисления базовыхкомпонентовОбразецVHVI-4ПИОМВремя окисления, мин0D4900D6400100,1820,243200,1850,233300,2450,244600,80,331000100,0680,23200,0910,26599ОбразецВремя окисления, мин30D4900,099D6400,272600,1930,3000100,1420,34200,1130,336300,1280,332600,450,5215ПАОМ-4Рисунок 32 – Изменение оптической плотности на синем (а) и красном (б)светофильтрах в зависимости от продолжительности окисления базовыхкомпонентовДля изучения глубины окисления испытуемые образцы исследовалиметодом ИК-спектроскопии.
Была построена диаграмма зависимости глубиныокислениябазовыхмасел(площадиполосвобласти1700–1750см–1,100соотвествующих карбоксильным группам) от продолжительности окисления(Таблица 55 и Рисунок 33). Можно отметить, что наибольшее количествопродуктов окисления накапливается в базовом масле VHVI-4.Таблица 55 – Площадь полос в области 1700–1750 см–1 в зависимости отпродолжительности окисления базовых компонентовОбразецVHVI-4ПИОПАОМВремя окисления, минПлощадь пика 1720 см-100100,236200,378300,582601,77400100,193200,368300,533601,67100100,144200,341300,509601,604101Рисунок 33 – Зависимость площади полос в области 1700–1750 см–1 отпродолжительности окисления базовых компонентовВ результате высокотемпературных испытаний базовых масел можносделать вывод, что минимальной склонностью к окислению среди исследуемыхобразцов отличается ПАОМ-4, которому незначительно уступает базовое маслоПИОМ.
Таким образом, наибольшей склонностью к отложениям в двигателехарактеризуется масло VHVI-4, наименьшей — ПИОМ.Необходимо учитывать, что масла для бензиновых двигателей должныиметь не только высокую термоокислительную стабильность, но и высокиепоказатели работы при низких температурах. В этой связи базовые маслаиспытывали на способность обеспечивать легкий запуск двигателя в холоднуюпогоду.
Использовали имитатор запуска холодного двигателя ССS. Максимальнаянизкотемпературная вязкость характеризует нижний температурный пределприменения моторного масла, также по ней судят о классе вязкости моторногомасла по SAE. Результаты измерения динамической вязкости были следующими:для ПИОМ 499 Мпа∙с, для ПАОМ-4 547 Мпа∙с, для VHVI-4 660 Мпа∙с.
Такимобразом, лучшие низкотемпературные свойства показал образец ПИОМ, худшие— VHVI-4. Однако значения максимальной низкотемпературной вязкости всехобразцов очень малы по сравнению с требуемыми значениями для маселсоответствующих классов вязкости по SAE. Следовательно, исследуемые масламожно применять при температуре ниже –25 °С.1025.2.
Выбор состава компаундированной основыС целью выбора наиболее подходящей базовой основы для моторногомасла, каталитическому термолизу подвергали смеси базовых компонентов вразличном соотношении:1 — 40% VHVI-4, 30% ПАОМ-4, 30% ПИОМ;2 — 50% VHVI-4, 30% ПИОМ, 20% ПАОМ-4;3 — 40%VHVI-4, 40% ПИОМ, 20% ПАОМ-4.На Рисунке 34 и в Таблице 56 отображено изменение вязкости смесей спродолжительностью окисления.Таблица 56 – Прирост вязкости в зависимости от продолжительности окислениясмесей базовых компонентовИспытуемый образец40% VHVI-4Время окисления0ν40, мм2/с18,25прирост вязкости, %0102018,4718,961,233,893019,35,786020,3711,650% VHVI-4018,31030% ПИОМ1018,671,9820% ПАОМ-4203019,1219,454,456,256020,5712,3540%VHVI-4018,17040% ПИОМ1018,330,8720% ПАОМ-4203018,8918,983,954,476020,3912,2430% ПАОМ-430% ПИОМ103Рисунок 34 – Прирост вязкости в зависимости от продолжительности окислениясмесей базовых компонентовИзменение оптической плотности и коллоидной стабильности смесей взависимости от продолжительности окисления представлено в Таблице 57 и наРисунках 35 и 36.Таблица57 – Изменение оптической плотности на синем (а) и красном (б)светофильтрах в зависимости от продолжительности окисления смесей базовыхкомпонентовОбразецВремяD 640D 490DокисленияКоллоиднаястабильность40 % VHVI-4000010030100,00720,2430,0297,0200,0780,2610,2970,1300,1340,2620,548,9600,220,3020,7227,250 % VHVI-40000100,030 % ПИОМ100,0680,2310,2970,620200,0910,2640,3465,5%ПАОМ-430 % ПИОМПАОМ-4%104ОбразецВремяD 640D 490DокисленияКоллоиднаястабильность300,1450,2690,5346,1600,20,3080,6435,140 %VHVI-40000100,040 % ПИОМ100,00610,2240,0297,320200,1010,2550,3960,4300,1280,2590,4950,6600,190,2990,6336,5%ПАОМ-4Рисунок 35 – Изменение оптической плотности на синем (а) и красном (б)светофильтрах в зависимости от продолжительности окисления смесей базовыхкомпонентов105Рисунок 36 – Изменение коллоидной стабильности в зависимости отпродолжительности окисления смесей базовых компонентовПо результатам исследования вязкостных характеристик установлена общаятенденция увеличения вязкости в зависимости от продолжительности окисления,которая отражает увеличение содержания более вязких веществ (продуктовокисления, уплотнения, полимеризации и поликонденсации), что коррелирует споказаниями дисперсности.
Прослеживаемая тенденция показывает увеличениевсех показателей примерно на одинаковую величину.При подборе концентрации базовых компонентов руководствовались,прежде всего, требованиями к моторным маслам класса С по АСЕА, а такжетребованиями к моторным маслам Eвро 4 и 5 по содержанию химическихэлементов, образующих золу.
Для соблюдения требований класса С по АСЕА итребований Евро 4 и 5 максимально допустимое содержание базового компонентаVHVI-4 с содержанием серы 0,03% мас. составляет 50%. Кроме этого, при выборесоотношения компонентов (базовых масел) учитывали результаты исследований,описанных выше. В результате в качестве базовой основы моторного масла былапредложена смесь 2. Большее содержание в смеси ПИОМ, чем ПАОМ,обусловлено более низкой ценой ПИОМ.Ввиду того, что для расширения температурного диапазона применениямоторных используются вязкостные присадки, были проведены исследованиямасел с вязкостными присадками. В качестве вязкостной присадки была106использована присадка Infineum SV 260 зарубежного производства, концентрация(1,2 % мас.) которой принята в соответствии с требованиями по вязкости SAE кмоторному маслу 0W-40 и рекомендациями производителя вязкостной присадки.Высокотемпературным (240°С) испытаниям в течение 10, 20 и 30 минподвергались загущенные компоненты VHVI-4, ПИОМ, ПАОМ-4 и предложеннаясмесь 2 базовых компонентов.
Изменение вязкости испытуемых образцовприведено в таблице 58.Таблица 58 – Изменение вязкости в зависимости от продолжительностиокисления индивидуальных базовых компонентов и смеси 2Продолжительность окисления, мин Вязкость при 40°С, мм2/сУменьшениевязкости, %VHVI-4065,4401061,066,692057,7411,763055,7614,79067,7501060,989,992057,0315,823054,6719,30064,9301056,6512,752050,6721,963045,7829,49ПИОМПАОМ-4107Продолжительность окисления, мин Вязкость при 40°С, мм2/сУменьшениевязкости, %Смесь 2067,4401060,6510,002056,2316,623054,3619,39Уменьшение вязкости объясняется термоокислительной и механическойдеструкцией вязкостной присадки. Значительное снижение вязкости ПАОМ-4обусловлено плохой приемистостью этого масла к присадке, поэтому загущающаяприсадка выпадала из масла и подвергалась быстрой деструкции. Наименьшееснижение вязкости наблюдается для базового масла VHVI-4, но это связаночастично с увеличением вязкости вследствие окисления базовой основы.Для исследуемых образцов была определена оптическая плотность на синеми красном светофильтрах, а также рассчитана коллоидная стабильность (Таблица59).Таблица 59 – Изменение оптической плотности и коллоидной стабильностииндивидуальных базовых компонентов и смеси 2 в зависимости от времениокисленияПродолжительностьокисления, минОптическая плотность насветофильтреКоллоиднаястабильностьсинемкрасном100,19120,2470,774089200,2150,2450,877551300,2870,2581,112403VHVI-4108Продолжительностьокисления, минОптическая плотность насветофильтреКоллоиднаястабильностьсинемкрасном100,0730,230,317391200,0890,2560,347656300,0940,2620,3587790000100,1570,2890,543253200,1780,3890,457584300,2260,3430,658892100,1640,2350,697872200,1840,2570,715953300,1950,2760,706522ПИОМПАОМ-4Смесь 2Тенденция увеличения оптической плотности смеси аналогична тенденциидля базовых компонентов моторного масла.В загущенную смесь был добавлен пакет присадок компании Lubrizol lz21101.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
