Диссертация (1172972), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Моюще-диспергирующие присадкиМоюще-диспергирующие присадки ввиду повышенной щелочности активнопротиводействуютразвитиюнейтрализациисолюбилизацииитермоокислительныхихпроцессовпродуктов,долгопосредствомсохраняясвоюэффективность в кислой среде. В конечном итоге это обеспечивает требуемуюнадежность двигателей при заданной работоспособности масла.Ключевой характеристикой моторного масла, обусловленной содержаниеммоюще-диспергирующих присадок,является нейтрализующая способность,определяемая по величине щелочного числа масел. Моющие и диспергирующиеприсадки в зависимости от их состава и степени карбонатации имеют различнующелочность, разделяясь тем самым на сверх-, высоко-, среднещелочные инейтральные.По химическому составу основные моющие присадки делятся наалкилфенолаты, сульфонаты и алкилсалицилаты металлов, в которых, в своюочередь имеются барий и кальций, и карбонаты этих металлов являютсяносителями щелочности.Отличаясь по химическому составу и строению мицелл, детергентыпроявляют своѐ действие сразу по нескольким направлениям, среди которыхопределяющимиявляютсянейтрализующаяспособность,атакжестабилизирующее и собственно моющее действие [30].
Собственно моющеедействие связано с наличием в детергентах щелочных центров, активновзаимодействующих с дисперсной фазой, что препятствует последней выделятьсяиз раствора и закрепляться на нагретой металлической поверхности. Этопозволяетобеспечитьчистотуповерхностиметалла.Всилубольшейподвижности карбоната кальция в силовом поле металла (адсорбента),16салицилаты выгодно отличаются по собственно моющему действию отсульфонатов [31].1.2.
Общие принципы функционирования присадок в моторных маслах иизменение их качества в процессе работы1.2.1. Изменение качества базовых маселПоведение базовых масел в составе моторных можно объяснить, исходя изтого, что любые превращения, протекающие в масле в процессе его работы,определяются, в первую очередь, химическим составом основы и склонностью еек изменению исходного состояния при внешних воздействиях. В идеальномслучае масло должно выполнять свои функции, значительно не изменяя свойхимический состав.Состояние масел в большом диапазоне температур можно интерпретироватьсхемой, приведенной на Рисунке 1 [32].СвязнодисперсноеНадмолекулярноеСвободнодисперсноеМолекулярноеМицеллярное(сверхмицеллярное)MinТемператураMaxРисунок 1 – Блок-схема состояния масел в зависимости от температурыПоведение нефтяного и частично синтетического базового масла в процессеработы в двигателе зависит от характера и степени взаимодействий в системе и, вчастности, свободных радикалов с диамагнитными молекулами и между собой,нейтральных частиц с заряженными и др.Соотношение между кинетической и потенциальной энергией частисистемы определяет ее устойчивость.
При этом избыточная кинетическая энергияможет привести к нарушению как ковалентных (гомолитическая диссоциация),так и ионных связей (гетеролитическая диссоциация).17Взаимодействие дисперсной фазы и дисперсионной среды в нефтяныхсистемах реализуется в виде гомолиза диамагнитных молекул и рекомбинации(ассоцирования) радикалов, следствием чего является изменение группового ихимического состава в том числе в результате образования асфальтенов,карбоидов и карбенов [33; 34].Образование отложений и осадков происходит через стадии укрупненияколлоидныхчастицпродуктовтермоокислительныхпревращенийиихпоследующей коагуляции, в т.
ч. гетероадагуляции.Количество отложений (Т) в зависимости от состава масла предложеноописывать формулой:Т = 10(29.11 - 23.7х + 24.13 у + 1.1Н)(2),где х - общее содержание ароматических углеводородов в масле;у - содержание моноароматических углеводородов;Н - содержание серы и конденсированных углеводородов [35].1.2.2. Изменение качества масел с присадкамиДля обеспечения необходимых свойств масел в них вводят различныефункциональные присадки.
На приемистость присадок оказывает влияниехимсостав масла и его степень очистки.В процессе работы масла на эффективность присадок существенно влияеткислотность среды, формирующаяся в результате развития термоокислительныхпревращений.Согласно теории ДЛФО наличие электролита (например, кислоты) вколлоидной системе приводит к коагуляции дисперсной фазы по причине сжатиядвойного электрического слоя, окружающего мицеллу.Выполняя свои функции, присадки в маслах постепенно разрушаются(срабатываются). Данному процессу способствуют образующиеся в маслекислоты.18Среди типовых присадок, входящих в состав моторных масел, довольнобыстро срабатываются алкилсалицилаты и алкилфеноляты металлов, а такжечастично и дитиофосфаты.
К сроку смены масла кроме вышеуказанныхдетергентов, дитиофосфатысрабатываются полностью, в товремякаксульфонаты бывают отработаны только на 35–40 % [36; 37].Срабатывание присадок и снижение качества масла, как правило,рекомендуется характеризовать уменьшением щелочного числа (щелочности)масла[38].Снижениещелочностиотносительноисходногозначенияприменительно к двигателю принято связывать с количеством заливаемого масла[39].1.3. Взаимодействие детергентов с кислотамиРаботоспособность присадок во времени и снижение эффективности ихдействияопределяетсяпосредствомнакоплениявмаслепродуктовтермоокислительных превращений и формирования кислой среды.При исследовании особенностей поведения компонентов в сложныхколлоидных системах, в том числе моторных масел, выявлено, что маслаотносятся к системам, для которых характерно образование разных устойчивыхгруппмолекул(тримеры,димеры,мицеллы,ассоциаты)вобъеме.Мицеллообразование, как самопроизвольная ассоциация поверхностно-активныхвеществ (ПАВ), рассматривается либо как фазовый переход с формированиемпсевдоструктуры, либо как квазихимическая или полиравновесня модель.
Придостаточно высоком содержании ПАВ мицеллы переходят в надмицеллярныеструктуры и в связнодисперсное состояние с образованием гелей.На основании коллоидно-химических представлений о строении масламожно спрогнозировать образование отложений в двигателе. При этомвысокотемпературные отложения могут рассчитываться как процесс быстрой, анизкотемпературные – медленной коагуляции.Коллоидно-химическая модель старения масла не является единственной.Возможны другие взгляды с использованием математического моделирования,19теории вероятностей и др. Но при этом следует считать, что в настоящий моментколлоидно-химические представления являются наиболее изученными.Тем самым, рассматривая масло как сложную коллоидную систему, можносущественноповыситьточностьоценкиегоэксплуатационныхсвойствпосредством перехода от качественного к количественному описанию, что даетвозможность повысить продуктивность решения задач на этапах как разработкимасел, так их промышленного производства, а также применения в технике [40].1.4.
Показатели предельного состояния моторных масел и оперативноепрогнозирование их работоспособностиНа практике при использовании смазочных масел разного назначенияприходится сталкиваться с необходимостью определения уровня их качества иработоспособности в конкретных условиях применения. В данной ситуацииодновременно оперируют предельно допустимым уровнем качества, нижекоторого масло не рекомендуется использовать по прямому назначению ввидуотрицательного влияния на надежность техники.При рассмотрении масла как сложной физико-химической микросистемы,оценку его работоспособности можно проводить с использованием положенийнеравновесной химической термодинамики.Согласно этим положениям скорость изменения энтропии системы связанасо скоростью протекания в ней химических превращений [41].Предлагаемый способ установления связи между работоспособностьюмасла и его качеством является одним из технически возможных и позволяет,например, по двум из трех важнейших технических характеристик расчетнымпутем оценивать третью.Для масел исходное состояние и его изменение во времени на практикехарактеризуется отдельными единичными показателями либо их сочетаниями.Применительно к работавшему маслу данные показатели можно разделитьна показатели, определяющие состояние самого масла (ПСМ – показателисостояния масла), и показатели, в той или иной степени характеризующие20состояние смазываемого объекта (ПСО – показатели состояния объекта).
К числупервых, в частности, относятся изменение вязкости, кислотного и щелочногочисла; вторых – например, содержание металлов.В эксплуатационных условиях ПСО используют для оценки состояниядвигателя, не разбирая его.На практике выделяют два типа показателей, объединенные в две группы:предельно допустимые, или браковочные, которыми следует считать значенияпоказателей, превышение которых снижает надежность двигателя, и аварийные,или критические (недопустимые), к которым относят значения, превышениекоторых приводит к перебоям в работе техники, поломкам и даже полномувыходу из строя [42].Если провести аналогию между соответствующими значениями показателейсостояния масел и степенью их превращения, то можно сделать предположение,что предельно допустимые значения соответствуют одному диапазону, ааварийные – другому диапазону.К числу наиболее информативных показателей можно отнести кислотное ищелочное числа масла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
