Присадка к маслу

Присадки к маслу представляют собой химические соединения , которые улучшают смазочные характеристики базового масла (или «базового масла»). Производитель многих масел может использовать одно и то же базовое масло для каждой рецептуры и выбирать разные присадки для каждого применения. Присадки составляют до 5% по массе некоторых масел. ^[1]

Почти все коммерческие моторные масла содержат присадки, независимо от того, являются ли масла синтетическими или нефтяными . По сути, только моторные масла American Petroleum Institute (API) Service SA не имеют присадок и поэтому не способны защитить современные двигатели . ^[2] Выбор присадок определяется использованием, например, масло для дизельного двигателя с непосредственным впрыском в пикапе (API Service CJ-4) имеет другие присадки, чем масло, используемое в небольшом бензиновом подвесном моторе на лодке ( масло для 2-тактных двигателей).

Виды добавок

Присадки к маслу жизненно важны для правильной смазки и длительного использования моторного масла в современных двигателях внутреннего сгорания . Без многих из них масло будет загрязняться, разрушаться, вытекать или не будет должным образом защищать детали двигателя при любых рабочих температурах . Не менее важны присадки для масел, используемых в коробках передач , автоматических трансмиссиях и подшипниках . Некоторые из наиболее важных присадок включают те, которые используются для повышения вязкости и смазывающей способности , контроля загрязнения, контроля химического разрушения и для кондиционирования уплотнений. Некоторые присадки позволяют смазочным материалам работать лучше в суровых условиях, таких как экстремальные давления и температуры, а также высокий уровень загрязнения.

Контроль химического распада

Моющие присадки, появившиеся в начале 1930-х годов, используются для очистки и нейтрализации масляных примесей, которые обычно вызывают отложения ( масляный шлам ) на жизненно важных деталях двигателя. Типичными моющими средствами являются сульфонаты магния. ^[3]
Присадки, ингибирующие коррозию или ржавчину, замедляют окисление металлов внутри двигателя.
Антиоксидантные присадки замедляют деградацию нефтяного сырья в результате окисления . Типичными добавками являются органические амины и фенолы .
Металлические деактиваторы создают пленку на металлических поверхностях, предотвращающую окисление масла металлом.
Основы можно использовать для борьбы с химическим разложением базового масла в присутствии кислот. Когда масло подвергается сдвиговому износу и окислению воздухом и дымовыми газами, оно имеет тенденцию накапливать кислоты и увеличивать свое общее кислотное число (TAN). Например, кислоты разложения, обнаруженные в отработанном трансмиссионном масле, могут включать карбоциклические кислоты, кетоны, сложные эфиры, а также побочные продукты нитрования и сульфатации. ^[4] Органические и неорганические основы и моющие средства включены в состав большинства масел, как обсуждается в следующем параграфе, поэтому некоторые (но не все) из этих загрязнений будут нейтрализованы. Деградацию и долговечность трансмиссионного масла можно измерить по его TAN.

Химическая структура диалкилдитиофосфата цинка, типичного противоизносного агента, содержащегося во многих моторных маслах.

Щелочные присадки используются для нейтрализации кислот, упомянутых ранее, а также помогают предотвратить образование сульфатов в рабочем масле. В состав масла часто входит КОН ( гидроксид калия ), сильное основание, в небольших количествах, поскольку оно является эффективным нейтрализатором, используемым при переработке нефти. ^[5] Присадки, выполняющие аналогичную функцию в моторном масле, включают сульфонаты, салицилаты и фенаты магния и кальция. ^[4] Это моющие добавки, упомянутые ранее. Чтобы измерить потенциал щелочности составного масла, его тестируют на получение эквивалентного количества КОН для получения общего щелочного числа (TBN) масла с единицами измерения мг КОН на грамм масла. По мере деградации пакета присадок щелочное число будет снижаться до тех пор, пока не потребуется замена моторного масла. Дальнейшее использование масла приведет к образованию осадка, лака и коррозии металла. ^[4] Важным показателем деградации и долговечности моторного масла является его щелочное число по отношению к новому маслу.

По вязкости

Модификаторы вязкости повышают вязкость масла при повышенных температурах, улучшая его индекс вязкости (VI). Это предотвращает склонность масла к разжижению при высокой температуре. Преимущество использования менее вязкого масла с присадкой, улучшающей индекс вязкости, заключается в том, что оно будет обладать улучшенной текучестью при низких температурах, а также будет достаточно вязким для смазывания при рабочей температуре . Большинство всесезонных масел содержат модификаторы вязкости . Некоторые синтетические масла разработаны с учетом всесезонных требований без них. Модификаторы вязкости часто представляют собой пластичные полимеры. Практически всем маслам в качестве рабочей жидкости требуется определенный диапазон вязкости, поэтому вязкость является основным фактором, определяющим, приемлемо ли масло для двигателя. По мере того, как масла портятся в результате использования, их вязкость снижается, что в конечном итоге требует их замены.
Депрессорные присадки улучшают способность масла течь при более низких температурах .

Для смазывающей способности

Модификаторы трения или понизители трения, такие как дисульфид молибдена , используются для увеличения экономии топлива двигателя за счет уменьшения трения между движущимися частями. ^[6] Модификаторы трения изменяют смазывающую способность базового масла. Китовый жир использовался исторически. ^[7] В ^[8] показано, как использование антифрикционных присадок может повысить энергоэффективность двигателя.

Хлопья наночастиц из масляной присадки TriboTEX. Изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, демонстрирует наномасштаб.

Противозадирные агенты связываются с металлическими поверхностями, предохраняя их от соприкосновения даже при высоком давлении .
Противоизносные или противоизносные присадки образуют пленку, окружающую металлические детали, помогая удерживать их отдельно. Цинк диалкилдитиофосфат ^[9] или дитиофосфаты цинка обычно используют.
Наночастицы , образующие алмазоподобные углеродные покрытия, которые улучшают внедряемость и могут обеспечить сверхсмазывающую способность . Технология разработана совместно с Аргоннской национальной лабораторией и Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией и легла в основу продукта TriboTEX. ^[10] Способность этой технологии уменьшать и даже устранять износ была описана в журнале NASA Spinoff Magazine. ^[11]
Неорганические фуллереноподобные наночастицы дисульфида вольфрама (IF-WS2) с полой сферой ( фуллереноподобной ) морфологией обеспечивают исключительную смазывающую способность , антифрикционные свойства и высокую ударопрочность (до 35 ГПа). Частицы IF-WS2 были обнаружены профессором Решефом Тенне из Института науки Вейцмана . В отличие от стандартных смазочных присадок, которые имеют пластинчатую структуру с умеренными трибологическими свойствами, частицы IF-WS2 имеют десятки концентрических слоев, что позволяет этим частицам превосходно работать при экстремальном давлении или нагрузке. Частицы IF-LWS2 доступны в виде сухого порошка , а также в виде дисперсии в масле, воде и растворителе . Эти дисперсии используются в рецептурах различных смазок , консистентных смазок , жидкостей для металлообработки , покрытий , красок и полимеров .

Для контроля загрязнений

Металлические частицы, выделяющиеся в результате износа, являются непреднамеренными и нежелательными присадками к маслу. Большинство крупных металлических частиц и примесей удаляются на месте с помощью магнитов или масляных фильтров .
Диспергаторы удерживают загрязняющие вещества (например, сажу ) во взвешенном состоянии в масле, предотвращая их коагуляцию .
Противовспениватели (пеногасители) препятствуют образованию пузырьков воздуха и пены в масле, что может вызвать потерю смазки , точечную коррозию и коррозию в тех случаях, когда увлеченный воздух и дымовые газы контактируют с металлическими поверхностями.
Противозапотевающие вещества предотвращают распыление масла. Типичными антизапотевающими средствами являются силиконы. ^[1]
Модификаторы кристаллов воска — это средства депарафинизации, которые улучшают способность масляных фильтров отделять воск от масла. Этот тип присадки применяется при переработке и транспортировке нефти, но не в составе смазочных материалов.

По другим причинам

Кондиционеры для уплотнений вызывают прокладок набухание и уплотнений, что уменьшает утечку масла. Обычно они встречаются в моторных маслах с «большим пробегом».

Присадки на вторичном рынке и споры

Моторное масло производится с многочисленными присадками, а также имеются присадки для вторичного рынка . Вопиющее непоследовательность присадок к маслам, продаваемых на массовом рынке послепродажного обслуживания, заключается в том, что в них часто используются присадки, чужеродные моторному маслу. С другой стороны, также продаются коммерческие присадки, предназначенные для увеличенных интервалов замены (для замены отработанных присадок в отработанном масле) или для создания рецептуры масел на месте (для изготовления специального моторного масла из базового масла). Коммерческие присадки идентичны присадкам, содержащимся в обычном моторном масле, тогда как присадки, продаваемые на массовом рынке, содержат некоторые из них.

Хотя твердый ПТФЭ использовался в некоторых присадках к маслам послепродажного обслуживания, некоторые пользователи говорили, что ПТФЭ слипался, засоряя фильтры. Определенные люди ^{[ ВОЗ? ]} в 1990-х годах сообщалось, что это было подтверждено НАСА. ^[12] и университеты США. ^[13] Однако если частицы ПТФЭ меньше тех, которые, очевидно, использовались в 1980-х и 1990-х годах, то ПТФЭ может быть эффективной смазкой в суспензии. ^[14] Размер частиц и многих других взаимосвязанных компонентов смазочного материала затрудняет однозначные утверждения о том, полезен или вреден ПТФЭ. Хотя ПТФЭ называют « самым скользким веществом, известным человеку », ^[15]^[16] вряд ли это принесет пользу, если оно останется в масляном фильтре .

Некоторые присадки к моторным маслам массового рынка, особенно те, которые содержат ПТФЭ / тефлон (например, Slick 50 ). ^[17] и хлорированные парафины (например, Dura Lube ), ^[18] вызвало серьезную реакцию потребителей; США Федеральная торговая комиссия исследовала многие присадки к моторным маслам, продаваемые массово, в конце 1990-х годов.Хотя нет оснований утверждать, что все масляные присадки, используемые в пакетированном моторном масле, хороши, а все присадки для послепродажного обслуживания плохи, в индустрии послепродажного обслуживания наблюдается тенденция делать необоснованные заявления относительно эффективности их масляных присадок. Эти необоснованные заявления привели к тому, что потребители были склонны добавлять в свои двигатели бутылки с химикатами, которые не снижают выбросы, не улучшают износостойкость, не снижают температуры, не повышают эффективность и не продлевают срок службы двигателя в большей степени, чем это могло бы сделать (гораздо более дешевое) масло. Многие потребители убеждены, что присадки к маслу послепродажного обслуживания работают, но многие потребители убеждены, что они не работают и на самом деле вредны для двигателя. Тема горячо обсуждается в Интернете .

См. также

Топливная присадка
Присадка к бензину
Анализ масла - Лабораторный анализ свойств и загрязнений смазочных материалов на масляной основе.
Трибология – наука о трении, смазке и износе.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Торстен Бартельс и др. «Смазочные материалы и смазка» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a15_423
^ «Руководство API по моторным маслам, 2006 г.» (PDF) .
^ Chevron Oronite Дизельные присадки
^ Jump up to: ^а ^б ^с «ТАН и ТБН – Спектро Сайентифик» . www.spectrosci.com .
^ «Гидроксид калия в нефтегазовой промышленности – Continental Chemical» .
^ Роджер Ф. Себеник и др. «Молибден и соединения молибдена» в Энциклопедии химической технологии Ульмана, 2005 г.; Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a16_655
^ Китовый жир Dexron Turbo Hydra-matic 350, автор: Рон Сешнс], стр. 20.
^ Митрофанов Александр; Проскурин, Аркадий; Познанский, Андрей; Зивенко, Алексей (31 августа 2023 г.). «Определение влияния антифрикционной присадки на мощность механических потерь в роторно-поршневом двигателе» . Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий . 4 (1 (124)): 28–34. дои : 10.15587/1729-4061.2023.284500 . ISSN 1729-4061 .
^ «Моторное масло ZDDP — Ежемесячник Мустанг» . Мустанг 360 . Архивировано из оригинала 12 сентября 2009 г. Проверено 27 июня 2010 г.
^ Чанг, Цюин; Руденко, Павел; Миллер, Дин Дж.; Вэнь, Цзяньго; Берман, Диана; Чжан, Юэпэн; Эйри, Брюс; Чжу, Цзихуа; Эрдемир, Али (2017). «Операндо формирование граничной пленки со сверхнизким коэффициентом трения из синтетической добавки гидроксида магния и кремния» . Международная Трибология . 110 : 35–40. дои : 10.1016/j.triboint.2017.02.003 . ISSN 0301-679X .
^ «Нанотехнологии устраняют повреждения двигателя автомобилей» . Спинофф НАСА . 2020.
^ В исследовательском отчете НАСА о присадках к маслу из ПТФЭ говорится: «В рассмотренных нами типах контакта с поверхностями подшипников мы не увидели никакой пользы. В некоторых случаях мы наблюдали вредный эффект. Твердые частицы в масле имеют тенденцию накапливаться. на впускных отверстиях и действует как дамба, которая просто блокирует попадание масла. Вместо того, чтобы помогать, оно фактически лишает части смазки». Источник этой цитаты неизвестен, но сама цитата появляется в журнальной статье, указанной ниже.
^ См . статью Фреда Рау в журнале Road Rider Magazine (ныне Motorcycle Consumer News ) за август 1992 года, которая неоднократно переиздавалась, а также сайте Oilfilters.htm . современную дискуссию на
^ См . Нанофлон , ПТФЭ, который достаточно мал для суспендирования в смазочных материалах и используется для этой цели в коммерческих целях.
^ «ПТФЭ: мощная смола, хорошо хранимый секрет» , апрель 1981 г., для QMI. Презентация Оуэна Хитвола
^ «Эдвардс Двигатели — Технические характеристики продукции» . 24 февраля 2010 г. Архивировано из оригинала 24 февраля 2010 г.
^ Государство квакеров урегулировало обвинения Федеральной торговой комиссии против Slick 50 на сумму 10 миллионов долларов США в 1997 году.
↑ Dura Lube урегулировала обвинения FTC. Архивировано 15 января 2013 г. в Wayback Machine , заплатив 2 миллиона долларов США в качестве компенсации потребителям в 2000 году.

Внешние ссылки

Американского химического совета Группа по нефтяным присадкам ссылается на производителей масляных присадок.
Как работают присадки. Компания Oil Additives связана с производителями масляных присадок.

[Ullmann-1] Jump up to: ^а ^б Торстен Бартельс и др. «Смазочные материалы и смазка» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2005, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a15_423

[2] «Руководство API по моторным маслам, 2006 г.» (PDF) .

[3] Chevron Oronite Дизельные присадки

[spectro-4] Jump up to: ^а ^б ^с «ТАН и ТБН – Спектро Сайентифик» . www.spectrosci.com .

[continental-5] «Гидроксид калия в нефтегазовой промышленности – Continental Chemical» .

[ullmann-6] Роджер Ф. Себеник и др. «Молибден и соединения молибдена» в Энциклопедии химической технологии Ульмана, 2005 г.; Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a16_655

[7] Китовый жир Dexron Turbo Hydra-matic 350, автор: Рон Сешнс], стр. 20.

[8] Митрофанов Александр; Проскурин, Аркадий; Познанский, Андрей; Зивенко, Алексей (31 августа 2023 г.). «Определение влияния антифрикционной присадки на мощность механических потерь в роторно-поршневом двигателе» . Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий . 4 (1 (124)): 28–34. дои : 10.15587/1729-4061.2023.284500 . ISSN 1729-4061 .

[9] «Моторное масло ZDDP — Ежемесячник Мустанг» . Мустанг 360 . Архивировано из оригинала 12 сентября 2009 г. Проверено 27 июня 2010 г.

[Chang-10] Чанг, Цюин; Руденко, Павел; Миллер, Дин Дж.; Вэнь, Цзяньго; Берман, Диана; Чжан, Юэпэн; Эйри, Брюс; Чжу, Цзихуа; Эрдемир, Али (2017). «Операндо формирование граничной пленки со сверхнизким коэффициентом трения из синтетической добавки гидроксида магния и кремния» . Международная Трибология . 110 : 35–40. дои : 10.1016/j.triboint.2017.02.003 . ISSN 0301-679X .

[nasa_tribotex-11] «Нанотехнологии устраняют повреждения двигателя автомобилей» . Спинофф НАСА . 2020.

[12] В исследовательском отчете НАСА о присадках к маслу из ПТФЭ говорится: «В рассмотренных нами типах контакта с поверхностями подшипников мы не увидели никакой пользы. В некоторых случаях мы наблюдали вредный эффект. Твердые частицы в масле имеют тенденцию накапливаться. на впускных отверстиях и действует как дамба, которая просто блокирует попадание масла. Вместо того, чтобы помогать, оно фактически лишает части смазки». Источник этой цитаты неизвестен, но сама цитата появляется в журнальной статье, указанной ниже.

[13] См . статью Фреда Рау в журнале Road Rider Magazine (ныне Motorcycle Consumer News ) за август 1992 года, которая неоднократно переиздавалась, а также сайте Oilfilters.htm . современную дискуссию на

[14] См . Нанофлон , ПТФЭ, который достаточно мал для суспендирования в смазочных материалах и используется для этой цели в коммерческих целях.

[15] «ПТФЭ: мощная смола, хорошо хранимый секрет» , апрель 1981 г., для QMI. Презентация Оуэна Хитвола

[16] «Эдвардс Двигатели — Технические характеристики продукции» . 24 февраля 2010 г. Архивировано из оригинала 24 февраля 2010 г.

[17] Государство квакеров урегулировало обвинения Федеральной торговой комиссии против Slick 50 на сумму 10 миллионов долларов США в 1997 году.

[18] Dura Lube урегулировала обвинения FTC. Архивировано 15 января 2013 г. в Wayback Machine , заплатив 2 миллиона долларов США в качестве компенсации потребителям в 2000 году.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]