Поликонденсация

Лейметер Тибор
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
РАБОТОСПОСОБНОСТИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
2007
Факторы, влияющие на эффективность применения
и срок службы моторных масел
Создание
Качество моторного масла
Хранение
• Вид и качество топлива
• Сочетание присадок
• Стабильность
эксплуатационных свойств
Применение
Замена
Снижение
срока
службы
Время эксплуатации
– Термическая стабильность
– Термоокислительная
стабильность
– Моющее-диспергирующие
свойства
– Коррозионно-защитные
свойства
– Смазочная способность
Причины изменения основных показателей качества
моторных масел
Наименование
Прирост вязкости
Остаточная щелочность
Кислотность
Примеси / нерастворимые
pH
Причина
Окисление
Поликонденсация
Продукты неполного сгорания топлива
Кислые продукты сгорания топлива
Кислые продукты в масле
Угар, долив
Система очистки масла
Накопление в масле продуктов окисления
Серо и азотосодержание в топливе
Поликонденсация
Посторонние примеси
Накопление сильных кислот
Основные изменения состава работающего масла
по данным ИК-спектрального анализа
60,0
Окисление
(Кислотное число)
Поликонденсация
(Вязкость)
50
%T
40
30
20
10
Диапазон срабатывание присадок
(Потеря функциональных свойств)
0,0
2000,0
1500
1000
500,0
cm-1
Поликонденсация – результат цепного механизма окисления, т.е. потеря антиокислительного и
нейтрализующего действия присадок
Влияние базовой основы на термоокислительную
стабильность* моторных масел
1
2
Показатель отработанности, усл.ед
1,00
API SJ
SAE 5W-40
API SJ
SAE 10W-40
0,75
1
0,50
2
0,25
0,00
0,34
0,40
Оптическая плотность окисленных масел
1 – исходное масло, 2 – окисленное (3 часа) масло
* Накопление поликонденсированных продуктов старения определяется кало- и
колориметрическими методами при этом показатель отработанности исчисляется
соотношением пиков на калориметрических кривых
Доля групп присадок в пакете
Предельное значение щелочности как критерий
работоспособности моторных масел
Показатели
Минималь ное значение
щелочного числа
1
2
3
Уменьшение щелочного числа
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,36
Сульфонаты
0,33
0,29
0,20
0,19
Оптическая плотность,Dсин
Феноляты
Дитиофосфаты
1 – вязкость; 2 – кислотность, 3 – оптическая плотность
Предельное (минимальное) значение щелочного числа зависит от состава пакета
присадок и главным образом от количества активных центров в присадках
Влияние основных компонентов пакетов присадок на
термоокислительную стабильность моторных масел
0,6
Комплексный показатель - A
A  [(Са+Zn)/(Кч+S+AB+P)]b
Оптическая плотность
0,5
R2 = 0,8319
Щелочные составляющие
0,4
Ca – Кальций
Zn – Цинк
Щелочное число**
Кислотные составляющие
0,3
Кч – Кислотное число
S – Сера
0,2
P – Фосфор
AB – Активное вещество сульфонатов
0,1
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Комплексный показатель*, у.е.
**Определяется потенциометрическим
титрованием
Динамика изменения показателей работающего
моторного масла
Показатели 1-4
I
III
4
II
1
3
2
Время работы масла
1 – электропроводность, 2 – щелочное число,
3 – кислотное число, 4 - вязкость
I. Эффективная работа масла, II. Диапазон замены масла,
III. Интенсивное старения масла и возможный выход техники из строя
Влияние коллоидно-химического строения присадок на
их нейтрализующую способность
V1  ke
 E1
RT
Электропроводность
 E2
V2  ke
1
2
K
N1 Co  Cn 
RT
N 2 Cn 
N 2 
N1 
− Скорость реакции или нейтрализующая
активность (V1;V2)
3
Содержание кислоты
1.
Сульфонат – нейтрализует в первую
очередь коллоидно (солюбилизация)
2.
Фенолят – нейтрализует химически
3.
Салицилат – нейтрализует химически
− Общее число щелочных центров (N)
− Щелочные центры, легко вступающие в
реакцию нейтрализации (N1)
− Щелочные центры, трудно вступающие в
реакцию нейтрализации (N2)
− Продукты термохимических превращений
масла (Со)
− Продукты сгорания топлив (Сn)
− Коэффициент, характеризующий химическую
активность присадки (К)
Эффективная щелочность, «информативный» показатель
свежих и работающих моторных масел
Причины потери
нейтрализующей
эффективности масла
Щелочное число, мг КОН/г
6
5
1
4
3
Расходование присадок на
нейтрализацию
2
2
Сильных кислот (сгорания топлива)
1
Слабых кислот (продукты старения
масла)
0
0
2
4
6
8
Содержание кислоты мг КОН/г
Нейтрализация органической кислоты
моторным маслом:
1 – свежее, 2 - работающее
10
Расходование присадок на другие
функциональные действия
Моющее действие
Диспергирующее действие
Термический распад и угар
Определение запаса работоспособности моторных
масел
Моторный стенд
0,7
0,7
0,6
0,6
0,5
0,4
3
0,3
0,2
2
1
Запас работоспособности
Запас работоспособности
Окисление
0,5
0,4
0,3
3
0,2
2
0,1
0,1
0,0
0,0
0
1
2
3
4
5
6
Время окисления, час
1
0
50
100
150
200
Наработка, моточасы
1 – М-8В, 2 – SF/CC, 3 – SJ/CF-4
1 час окисление масла в условиях ВКО соответствует приблизительно 30 моточасам его
работы на моторном стенде
Прогноз работоспособности и срока службы моторных
масел в реальных условиях их применения
Определения запаса работоспособности моторного
масла* в реальных условиях
Прогноз эффективности действия моторных
масел в двигателе
0,7
Запас работоспособности
0,6
Моторное
масло
0,5
Прогнозируемый срок службы в
двигателе
бензиновый,
до тыс.км
Дизельный,
до моточасов
М-8В
7
360
*SF/CC
15
700
SJ/CF-4
18
800
Разработанное
15
750
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
3
6
9
12
15
Пробег, тыс. км
Корреляция метода ВКО (1час окисления) с
продолжительностью работы моторного масла в двигателе
Тип двигателя
бензиновый,
км пробега
Дизельный,
моточасы
3000-3500
160-200
* Рекомендация производителя масла
API SF/CC – около 14000 км пробега
Спасибо за внимание