Physicochemical properties of engine oil mixtures with SUPROTEC lubricating composition

Full Text

Известно, что присутствующая в моторном масле смазочная композиция СУПРОТЕК обладает не только моющим действием (снимает нагары и отложения с поверхностей дета- лей двигателя), но и формирует на деталях поверхностный износостойкий слой с низким ко- эффициентом трения. Такая способность смазочной композиции связана с присутствующими в ней слоистыми силикатами (активный компонент ультрадисперсные частицы серпентинов, хлоритов и других минералов), которые, как это указано в литературных источниках, хими- чески нейтральны ко всем веществам, входящим в пакет присадок смазочного материала. Однако сложная структура указанных минералов, многокомпонентность состава, а также присутствие примесей Fe2+, Fe3+, Al, Mn, Ni, Ti, Ca и ОН групп, например, в серпентине, вы- зывает необходимость проведения опытов, связанных с контролем физико химических свойств смазки после введения в нее смазочной композиции СУПРОТЕК. Экспериментальная часть Исследованию подвергали синтетическое моторное масло Сastrol Magnatec 5W 40 (API SN/CF) и смазочную композицию СУПРОТЕК УНИВЕРСАЛ (СКУ). Готовили пробы исход- ного масла и работавшего масла (РМ). Содержание в пробах смазочной композиции состав- ляло 2-16%. Работавшее масло - это пробы, взятые из прогретого двигателя масла после 8 тысячного (км.) пробега автомобиля. Объем жидкой фазы во всех опытах не превышал 20 мл. Перед приготовлением смесей масел с СКУ флакон, содержащий смазочную компози- цию, по рекомендации производителя, подвергали интенсивному встряхиванию. Кинематическую вязкость объектов исследования определяли (в интервале температур от 40ºС до 100ºС) вискозиметрами ВПЖ 4, плотность (ρ) жидкостей измеряли нефтеденси- метрами. Расчет вязкости (ν, сСт) проводили по уравнению:   C  , (1) где: С - постоянная вискозиметра, сСт·с 1; τ - среднеарифметическое время истечения масла и проб, содержащих компоненты масла и кондиционера металла, сек. Расчет индекса вязкости (ИВ), характеризующего вязкостно температурные свойства моторного масла и проб, содержащих компоненты масла и смазочную композицию, осу- ществляли по формулам: ИВ   (anti log N ) 1  100 ; (2)  0.00715  N  log H  logU , (3) logY где: U и Y - кинематическая вязкость при 40 и 100ºС; H - кинематическая вязкость при 40ºС моторного масла с индексом вязкости 100, обладающего той же вязкостью, что и ис- пытуемые пробы при 100ºС. Значения Н определяли по таблице. Процесс набухания резины изучали, используя не специальную маслобензостойкую ре- зину, а обычную, применяемую для изготовления медицинских бинтов. Габаритные размеры образцов (плоскопараллельные образцы) не превосходили 1.510 2×1.510 2×1.410 3 [м]. Рези- ну, предварительно взвешенную на порционных весах ВЛТЭ 150, помещали в пробы масла. Контроль массы образцов проводили чрез 80 часов контакта резины с объектами исследова- ния (за время 80 часов в системе резина масло устанавливается состояние равновесия [1]). Опыты проводили при 20ºС. Степень набухания резины () рассчитывали по уравнению [2]:   m  m0  / m0 , (4) где: m - масса резины после набухания, г; m0 - масса резины до набухания (до соприкосно- вения с образцом масла), г. Энергию активации вязкого течения (Еа) определяли графически по тангенсу угла наклона прямых, построенных в координатах ln от обратной температуры (1/Т). Зависи- мость вязкости от температуры описывается уравнением [3]:  Aexp(Ea / RT ) , (5) где: А - постоянная; Еа - энергия активации; R - универсальная газовая постоянная; Т - аб- солютная температура. Кислотное число (К) исходного моторного масла и проб, содержащих СКУ, определя- ли, используя метод титрования (0.05 N раствор КОН). Индикатором избытка гидроксил ионов при проведении опытов служил 1% ый спиртовой раствор фенолфталеина [4]. Этот метод определения К отличается от методики ГОСТа 5985 79, однако он позволяет оценить влияние на кислотность моторного масла смазочной композиции. Масса проб объектов ис- следования масла составляла ~10 г. Обсуждение результатов Из сопоставления данных (таблица 1) следует, что ИВ смазочной композиции ниже ин- декса вязкости исходного моторного масла. В значениях параметров ИВ смесей наблюдается определенная закономерность. С увеличением содержания СКУ индекс вязкости смесей па- дает. Аналогичным образом изменяются и вязкость смесей моторного масла со смазочной композицией. Построенные в координатах вязкость состав зависимости представляют собой прямые линии. Следовательно, смеси исходного моторного масла со смазочной композицией обладают свойством аддитивности, т. е. не будут расслаиваться как при приготовлении со- ставов (в представленных ранее пропорциях), так и при их хранении [5]. Таблица 1 Значения вязкости, плотности, индекса вязкости исходного моторного масла (ИМ), смазочной композиции (СКУ) и проб, содержащих компоненты моторного масла и смазочной композиции Параметр СКУ ИМ РМ ИМ* ИМ с 8% СКУ ИМ с 4% СКУ ИМ с 2% СКУ ν при 400С, сСт 64.5 81.9 68.2 79.0 80.5 81.3 81.6 ν при 1000С, сСт 9.0 14.1 13.8 13.2 13.6 13.8 14.0 ИВ 115 182 182 183 172 176 178 ρ, г·см 3 0.878 0.845 0.852 * - нормативные значения плотности (при 150С) и вязкости моторного масла Сastrol Magnatec 5W 40 (API SN/CF). Из составления данных (таблица 2) следует, энергия активации вязкого течения ИМ и РМ одинакова (27.7 кДж/моль). Идентичны и параметры индекса вязкости ИМ и РМ (табл.1, 2). Такая идентичность указанных параметров свидетельствует, что работавшее моторное масло не потеряло своих эксплуатационных свойств. Это подтверждается также и оценкой моюще диспергирующих свойств РМ, проведенной методом капельной пробы («масляного пятна») [6]. Диспергирующая способность (ДС) работавшего моторного масла составила 0.7 0.8 ус. ед. (неудовлетворительным считается диспергирующее свойство меньше 0.3 ус. ед.). Аналогичные параметры ДС получены и для смесей работавшего моторного масла со сма- зочной композицией [7]. Следовательно, присутствующие в смесях компоненты смазочной композиции не оказывают влиянии на формирование зоны растекания (расплыва) и зоны диффузии работавшего моторного масла, нанесенного на фильтровальную бумагу. Это ха- рактеризует не только то, что размер частиц (ультрадисперсные частицы) активного компо- нента СКУ ниже размера частиц, загрязняющих моторное масло, но и свидетельствует об от- сутствии протекания процесса агрегации частиц в более крупные образования. Такой вывод подтверждают и одинаковые параметры степени набухания резины, помещенной в работав- шее моторное масло и резины, контактирующей со смесями, содержащими СКУ (таблица 2). Размеры (d) и подвижность ( компонентов СКУ не выше и не ниже параметров d и  ком- понентов работавшего масла [2]. В противном случае значения степени набухания в смесях были бы больше или меньше значения  полученного для работавшего моторного масла. Таблица 2. Значения степени набухания резины (, энергии активации вязкого течения (Еа), кислотного числа (К) моторного масла (ИМ), работавшего масла (РМ) и смесей моторного масла со смазочной композицией Параметр СКУ ИМ ИМ с 8% СКУ РМ РМ с 2% СКУ РМ с 8% СКУ РМ с 16% СКУ , г/г 0.54±0.03 0.54±0.03 0.54±0.03 Еа, кДж/моль 30.5 27.7 27.7 27.7 К, мг КОН/г 0.06 0.70 0.76 Энергия активации вязкого течения СКУ выше на ~9% параметра Еа моторного масла (таблица 2). Однако такое отличие никак не отражается в Еа смесей моторного масла с СКУ. Следовательно, присутствующие в смесях моторных масел с СКУ ультрадисперсные части- цы не оказывают влияния на механизм перемещения (по вакансиям) молекул компонентов моторного масла из одного слоя жидкости в другой. Кислотное число исходного моторного масла после введения в него СКУ возрастает на величину, равную значению К смазочной композиции (таблица 2). Кислотность смазочной композиции намного ниже параметра К моторного масла. Такая разница в указанных значе- ниях свидетельствует, что СКУ оказывает слабое влияние на кислотность моторного масла. Таким образом, влияние смазочной композиции на физико химические свойства мо- торного масла пренебрежимо мало. Это влияние, скорее всего, связано не свойствами систе- мы масло ультрадисперсные частицы, а со свойствами минерального масла, выполняющего в указанной композиции функцию носителя. Падение индекса вязкости и рост кислотности смесей, состоящих из СКУ и моторного масла, не должен сказываться на эксплуатационных характеристиках моторного масла.

About the authors

A. I Akinina

Peoples' Friendship University of Russia

V. V. Bernatskiy

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Email: vladislav_bern@mail.ru
Ph.D.; +7 495 223-05-23, ext. 1587

A. A Khodiakov

Peoples' Friendship University of Russia

Ph.D.

R. I Abdel Sater

Peoples' Friendship University of Russia

References

Supplementary files