Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Золотов Алексей Владимирович

Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками
<
Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Золотов Алексей Владимирович. Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками: диссертация ... кандидата химических наук: 02.00.13, 03.02.08 / Золотов Алексей Владимирович;[Место защиты: Российский государственный университет нефти и газа им.И.М.Губкина].- Москва, 2014.- 115 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Литературный обзор 10

1.1. Антиокислительные свойства смазочных масел 15

1.1.1. Основные пути ингибирования реакции окисления

углеводородов 15

1.1.1.1. Ингибирование свободно-радикальных процессов 15

1.1.1.2. Разложение гидропероксидов 18

1.1.1.3. Мицеллярное ингибирование 19

1.1.1.4. Пассивация металлов 20

1.1.2. Антиокислительные присадки к маслам, типы и механизм действия 21

1.2. Смазочные масла в трибологических процессах 28

1.2.1. Разновидности процессов трения и износа 28

1.2.2. Типы и механизм действия трибологически активных присадок к маслам 33

1.3. Экологические проблемы использования масел, содержащих сульфатную золу, атомы фосфора и серы 40

1.4. Выводы из литературного обзора 44

Глава II. Экспериментальная часть 46

2.1. Исходные реактивы и материалы 46

2.2. Методы проведения эксперимента 48

2.2.1. Синтез компонентов полифункциональной присадки 48

2.2.1.1. Синтез образцов аммонийной соли диалкилдитиофосфорной кислоты (АДТФ) 48

2.2.1.2. Синтез тетра(2-этилгексил)тиурамдисульфида 49

2.2.2. Методы определения антиокислительных свойствm композиции 50

2.2.2.1. Кинетика образования и разложения гидропероксидов 53

2.2.2.2. Показатели термостабильности масла в объеме 55

2.2.3. Методы определения трибологической активности композиции 56

2.2.3.1. Изучение противоизносных свойств присадок 57

2.2.3.2. Определение коэффициента трения 60

2.2.3.3. Изучение поверхности трения в результате трибоконтакта 60

Глава III. Результаты и их обсуждение 62

3.1. Антиокислительные свойства композиции 63

3.1.1. Кинетика накопления и расходования гидропероксидов 63

3.1.2. Изучение композиции в ходе высокотемпературного каталитического окисления индустриальных масел 68

3.2. Исследование композиции в процессах трения и износа 74

3.2.1. Определение трибологических параметров 74

3.2.2. Изучение поверхностей трения в результате трибоконтакта 80

Выводы 85

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы. Современные моторные масла включают, как правило, достаточно сложную композицию (так называемый пакет) присадок различного функционального назначения, в частности, присадки антиокислительного и противоизносного типа, представляющие собой цинковые соли диалкилдитиофосфорной кислоты с различными алкильными радикалами. Несмотря на их высокую антиокислительную и противоизносную активность, содержащиеся в составе этой присадки атомы фосфора и серы, а также образующаяся сульфатная зола (атомы цинка) оказывают отрицательное действие на эффективность систем очистки выхлопных газов (каталитические нейтрализаторы, системы рециркуляции выхлопных газов, сажевые фильтры), которыми оборудованы двигатели внутреннего сгорания, отвечающие требованиям Euro-4 и Euro-5.

Негативное влияние присадок этого типа на работу каталитических нейтрализаторов выхлопных газов связано с их дезактивацией под влиянием продуктов разложения дитиофосфатов цинка в виде стекловидной массы, образующейся на поверхности нейтрализаторов. Повышенное содержание в масле серы и наличие сульфатной золы обусловливают увеличение количества отложений в системе рециркуляции выхлопных газов, что приводит к интенсивному закупориванию пор сажевых фильтров и снижению эффективности их действия. По этим причинам при разработке состава моторных масел за рубежом возникло и развивается направление в создании масел нового поколения, так называемые Low and Zero SAPS (Low Sulphated Ash, Phosphorus and Sulfur), т.е. масел с низким уровнем или полным отсутствием сульфатной зольности, фосфора и серы.

В связи с этим актуальной проблемой является разработка новых, перспективных присадок к смазочным маслам, имеющих высокие противоизносные и антиокислительные свойства. При этом принципиально важным является обеспечение экологических требований по минимальному содержанию в присадках атомов металла, фосфора и серы. Актуальность работ в этой области соответствует их выполнению в рамках реализации

Федерального закона РФ «Об энергосбережении» от 3.04.1996 г. № 28-ФЗ.

Цель работы заключалась в исследовании антиокислительных и противоизносных свойств новой присадки к минеральным смазочным маслам на основе композиции гетероорганических соединений, обладающей улучшенными экологическими характеристиками.

Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие основные задачи:

- определить природу, состав и строение гетероорганических
соединений в качестве перспективной антиокислительной и
противоизносной присадки, содержащей пониженное количество атомов
фосфора и серы;

- для оптимизации состава выбранных соединений (аммонийная соль
диалкилдитиофосфорной кислоты и тетраалкилтиурамдисульфид) провести
синтез этих компонентов, включающих алкильные группы различного
строения;

- изучить состав и строение полученных соединений физико-
химическими методами;

определить антиокислительную активность компонентов композиции различными методами, в том числе изучить кинетику накопления и разложения гидропероксидов в ходе автоокисления модельного углеводорода;

исследовать трибологические свойства компонентов композиции при варьировании их природы и соотношения в различных узлах трения и условий проведения экспериментов с целью поиска синергического эффекта;

провести изучение противоизносных свойств композиции в составе реального моторного масла, максимально приближенного к используемому на практике;

Научная новизна работы. В качестве эффективной присадки к минеральным смазочным маслам впервые предложена новая композиция гетероорганических соединений, включающая аммонийную соль

диалкилдитиофосфорной кислоты (АДТФ) и тетраалкилтиурамдисульфид (ТДС). Показано, что предложенная композиция не включает металл и имеет пониженное содержание атомов фосфора и серы, что демонстрирует ее улучшенные экологические свойства. На основе первичных и вторичных аминов, включающих алкильные группы различного строения, впервые синтезирован ряд солей АДТФ с разными аминными компонентами, состав и строение которых подтверждены физико-химическими методами.

Кинетически по накоплению и расходованию гидропероксидов в
режиме автоокисления модельного углеводорода (гексадекана) кислородом и
испытанием минерального масла в жестких условиях (180оС), в том числе с
введением проокислителей, показана высокая антиокислительная активность
предложенной композиции. Установлена взаимосвязь между составом
синтезированных соединений и их активностью в процессах трения и износа.
Показано высокое противоизносное действие компонентов присадки при их
введении в минеральное масло в равном по массе отношении,
свидетельствующее об эффекте синергизма. Методами

атомно-силовой микроскопии показано уменьшение шероховатости поверхности металла в результате трибоконтакта в присутствии масла, содержащего присадку. С использованием рентгеновского микроанализа на поверхности трения обнаружены атомы фосфора и серы, при этом их максимальная концентрация имеет место при соотношении компонентов композиции, равном 1:1 масс.

Практическая значимость работы. Разработанная

полифункциональная присадка к смазочным маслам, как беззольная композиция гетероорганических соединений, была рекомендована для включения в пакет присадок для нового уникального всесезонного масла марки М-Зз/12-Д, отвечающего требованиям экологических категорий EURO-4 и 5. Масло, обеспечивающее надежную эксплуатацию автомобильной техники в интервале температур окружающего воздуха от минус 60 до плюс 50оС и содержащее в своём составе предложенную присадку, было испытано в двигателях ЯМЗ-536 (дизельный) и ЗМЗ-406 (бензиновый) с

положительным итогом. По результатам испытаний получено техническое заключение Межведомственной комиссии от 13.02.2013 г. № 3237/914 о допуске моторного масла М-3з/12-Д к производству и применению в технике. Кроме этого, получено одобрение ОАО «Автодизель» от 15.12.2012 г. о применении моторного масла М-3з/12-Д, в компонентный состав которого введена полифункциональная присадка, в форсированных двигателях семейства ЯМЗ-530 и 650 экологического норматива EURO-4 с турбонаддувом, в том числе в продукции Минобороны России.

Личный вклад автора состоял в проведении синтеза азот- и серосодержащих гетероорганических соединений, в определении их антиокислительного действия и трибологической активности, в обсуждении полученных результатов, в подготовке статей и докладов по материалам работы, выступлениях на научных конференциях.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены в Волгограде на XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (2011); в ИМАШ РАН (Москва) на международной научно-технической конференции «Трибология-машиностроению» (2012), в Звенигороде на IV Российской международной конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» (2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 1 патент РФ на изобретение, 5 статей и тезисы 3-х докладов, представленных на российских и международных конференциях.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Материал диссертации изложен на 115 страницах, содержит 25 рисунков, 18 таблиц, 1 схему и список цитируемой литературы из 121 наименования.

Разложение гидропероксидов

Смазочные масла являются рабочим телом, снижающим трение и износ контактирующих металлических поверхностей деталей в узлах и агрегатах машин и механизмов. Основные требования к маслам заключаются в снижении затрат энергии, расходуемой на преодоление сил трения при эксплуатации техники; в отводе тепла от нагретых деталей в широком диапазоне термомеханических нагрузок и скоростей перемещения трущихся поверхностей; в сохранении физико-химической стабильности под воздействием внешних условий; в совместимости с конструкционными материалами и в обеспечении экологической безопасности при использовании.

По своему составу масла представляют собой жидкости нефтяного (минерального), синтетического или растительного происхождения, содержащие функциональные присадки – ПАВ и придающие маслам заданные физико-химические характеристики и эксплуатационные свойства. Масла различают по происхождению, способу получения, назначению, классифицируют по вязкости и уровню эксплуатационных свойств, индексируют по группам.

По способу получения масла подразделяют на дистиллятные, полученные вакуумной перегонкой мазута; остаточне - из остатка вакуумной перегонки мазута; компаундированные - смешением дистиллятных и остаточных масел; загущенные - вовлечением в маловязкие масла полимеров для получения масел с требуемой вязкостью. Синтетические масла получают полимеризацией или алкилированием непредельных углеводородов, хлорированием алкановых и ароматических углеводородов, конденсацией эфиров, олигомеризацией децена и др.; частично синтетические - смешением нефтяных и синтетических масел.

Известно, что нефтяные масла состоят из изо-парафиновых, нафтено-парафиновых, нафтено-ароматических и ароматических углеводородов разной цикличности с молекулярной массой 300-750, содержащих в молекулах 20-60 атомов углерода, и гетероорганических соединений, включающих атомы кислорода, серы и азота. К синтетическим маслам относят поли--олефиновые, сложные эфиры карбоновых кислот и неопентиловых спиртов, эфиры фосфорной кислоты, полиорганосилоксаны [1].

Поли--олефиновые масла по химическому составу представляют собой разветвлённые длинноцепочные алифатические углеводороды, различные по молекулярно-массовому распределению и вязкости. Они имеют улучшенные реологические характеристики при низких температурах, высокую термоокислительную, химическую и гидролитическую стабильность, хорошую приёмистость к присадкам, пологую вязкостно-температурную зависимость и низкую температуру застывания. Применяют как основу современных масел.

Сложные эфиры дикарбоновых кислот обладают пологой вязкостно-температурной зависимостью, высокой термоокислительной стабильностью, низкими испаряемостью и температурой застывания. Эфиры работоспособны в интервале температур от минус 60 до 200оС и их применяют в качестве основы авиационных и гидравлических масел. Эфиры фосфорной кислоты (трикрезилфосфат, дибутилфенилфосфат), являясь огнестойкими соединениями с температурой воспламенения свыше 600оС, обладают высокой термоокислительной стабильностью. Применяют в качестве основы гидравлических жидкостей и энергетических масел. Сложными эфирами неопентиловых спиртов являются пентаэритрит, этириол, неопентогликоль, обладающие термоокислительной стабильностью и применяющиеся в качестве основы авиационных масел и смазок.

Полиорганосилоксаны в качестве основ авиационных, приборных масел обладают пологой вязкостно-температурной зависимостью, высокой термоокислительной стабильностью и низкой температурой застывания. По назначению различают моторные, трансмиссионные, редукторные; гидравлические, индустриальные, компрессорные, турбинные, авиационные, приборные, приработочные, ресурсосберегающие масла. Особая роль принадлежит моторным маслам для поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), что объясняется наибольшими объемами их производства. Они разделяются на масла для бензиновых двигателей, дизелей и универсальные, предназначенные для смазывания узлов трения ДВС обоих типов. По температурным пределам применения моторные масла делятся на сезонные и всесезонные и выполняют свои функции, обеспечивая ресурс ДВС при соблюдении необходимых условий их эксплуатации. К основным эксплуатационным свойствам смазочных масел относят антиокислительные и смазывающие (трибологическая активность).

Типы и механизм действия трибологически активных присадок к маслам

Улучшение антиокислительных свойств масел возможно по двум направлениям: повышение высокотемпературных характеристик базового масла (основы) и подбора эффективных антиоксидантов. Создание основы для перспективных масел является важной задачей, но в условиях значительных объемов её производства выбор одной основы становится нереальной. В патентах последних лет предложено довольно большое количество различных антиоксидантов, как новых, так и аналогов уже известных и применяющихся на практике.

Температурный режим классифицирует антиоксиданты на низко- и высокотемпературные. В зависимости от состава ингибитора (амины, алкил-фенолы, фосфор- и серосодержащие производные) различается и механизм их действия. Механизм действия первичных антиоксидантов (аминного и фенольного типов) основан на обрыве окисления по реакции с пероксо- и алкильными радикалами. Действие алкилфенольных присадок приводит к обрыву цепной реакции окисления с учётом взаимодействия с перекисными радикалами [19].

Наиболее сложным является механизм действия вторичных антиоксидантов (алкилпроизводных дитиофосфорной кислоты), которые тормозя окисление на начальной стадии дезактививацией перекисных радикалов, в дальнейшем разлагают гидроперекиси без их образования (дитиофосфаты), пассивации металлов (гетероциклические соединения и их производные). Осуществляется перевод гидроперекисей в устойчивое состояние без протекания цепной реакции. Химизм действия заключается в деструкции свободных радикалов с обрывом цепи и взаимодействии с образующимися пероксидами [19]. Антиоксидантами, функционирующими по первому направлению, являются фенольные соединения и ароматические амины (октилированный дифениламин, фенил- а -нафтиламин), эффективность которых повышается, например, в случае ортозамещения третичными алкильными группами.

Такие традиционные антиоксиданты, как стерически затруднённые фенолы (типа ионола), работоспособны согласно [34] только до 200 С, а при более высоких температурах эти соединения начинают быстро реагировать с кислородом. Введение э л ектроно акцепторных заместителей, например, нитрогруппы в фенольное кольцо повышает температурный предел работоспособности фенолов. При этом нитрофеноксильные радикалы стабилизированы за счёт делокализации неспаренного электрона по нитрогруппам, а молекула в целом более пассивна к окислению.

В литературе [35] описаны кинетика и механизм ингибирования свободно-радикальных процессов, например, амином и фенолом. При сочетании фенил- а -нафтиламина и ионола основную роль выполняет реакция, в которой исходный амин регенерируется из своего радикала

При окислении концентрация фенола постоянно уменьшается, а амина продолжительное время остаётся постоянной, он начинает быстро расходоваться только при определённой низкой концентрации фенола. В отсутствии побочных эффектов эта смесь ингибиторов не проявляет устойчивого синергизма [35], а весь период антиокислительного действия смеси ингибиторов складывается из индивидуальных времён ингибирования. Одним из эффективных путей повышения рабочей температуры антиоксидантов является введение в их молекулы электроноакцепторных заместителей в ароматическое кольцо. В этом случае достигается стабилизация образующегося свободного радикала за счёт NO2-групп, и одновременно снижается реакционная способность в свободно-радикальных процессах окисления. Эффект сказывается на поведении антиоксидантов при высоких температурах, поскольку снижается доля их окисления кислородом. Введение электроноакцепторных заместителей, например, NO2-групп повышает реакционную способность ароматических аминов и фенолов в реакциях переноса электрона (в окислительно-восстановительных режимах).

В качестве антиоксидантов изучены [36] 6-бутокси-2,4-динитрофенол, 2,5-динитрофенол и 2,4-динитрофенилгидразин. В частности показано, что в диапазоне концентраций 0,3-0,6% добавление 2,4-динитрофенилгидразина к композиции масла при 10-часовом окислении снижает прирост вязкости и кислотного числа, однако при этом возрастает коррозия меди. На основании полученных данных сделан вывод, что 2,4-динитро-фенилгидразин имеет слабую антиокислительную эффективность, однако возможно использование его в концентрации 0,1-0,3% в сочетании с другими антиоксидантами, например с октилированным дифениламином и фенил--нафтиламином.

При изучении действия соединений класса нитрофенолов - 6-бутокси-2,4-динитрофенола установлена высокая активность ингибирования в условиях 10-часового окисления и низкая – при 30-часовом, что можно связать с отрицательным влиянием продуктов превращения этого соединения на антиокислительную стабильность при глубоких термогетеролитических превращениях. Исследуя изомеры и производные карборана-10, являющиеся потенциальными восстановителями, было выявлено заметное снижение прироста вязкости в присутствии с октилированным дифениламином [36].

Обсуждается [31] вопрос применения ионогенных соединений в качестве антиоксидантов в маслах, где одним из вариантов этого способа ингибирования может рассматриваться применение солей-окислителей. Рост вязкости масел при их окислении связан с образованием альдегидов, ,- ненасыщенных соединений и кетонов. Увеличение содержания этих соединений в процессе окисления связано, в том числе с недостатком кислорода.

Методы определения антиокислительных свойствm композиции

Противоизносные свойства образцов оценивали на четырёхшариковой машине трения ЧМТ-1 по ГОСТ 9490 с помощью инструментального микроскопа ММИ-2 и в конце испытаний на UMT-3 измерением износа шарика и пластинки по методике DIN 51834 [110].

Для изучения строения отпечатков, полученных при малых нагрузках (менее 5-10 мН), когда размер отпечатка от индентора меньше, чем разрешение оптического микроскопа использовали атомно-силовой объектив Nanite B фирмы Nanosurf (Швейцария) с максимальной скоростью сканирования 60 мс/линия. Объектив позволил наблюдение поверхностного рельефа поверхности трибоконтакта с разрешением 50 мкм в опорной горизонтальной плоскости (координаты х-у) и 200 нм по вертикальной координате (z).

Для построения трехмерного изображения поверхности с возможностью измерения в трёх направлениях использован топографический контраст, который характеризует отклик материала при сканировании поверхности кантилевером TAP 190-Al-G-50 (кремниевой иглой специальной формы) c размером чипа 3,41,60,3 мм в условиях упругого механического контакта с постоянной силой прижима или при сохранении постоянным расстояния поверхность-индентор. Резонансную частоту поддерживали равной 190 кГц. Анализ изображений, полученных с помощью атомно-силового объектива, позволял проводить качественную и количественную оценку топографии и параметров шероховатости поверхности.

Противоизносные свойства образцов оценивали измерением износа шарика и пластины в конце испытаний на UMT-3 также с помощью интерференционного микроскопа WYKO NT 1 100 (США). Измеряемыми параметрами профиля поверхности пластины в зоне трибоконтакта были следующие: среднее арифметическое абсолютных значений отклонения профиля от средней линии в пределах длины оценки – Ra, среднее квадратическое отклонение – Rq, максимальная высота и глубина пика профиля - расстояние от значения отношения средней линии/поверхности к самой высокой/низкой точке - Rp, Rv , максимальное расстояние по вертикали между самой высокой и самой низкой точками в профиле поверхности трибоконтакта - Rt=Rp,+Rv. При испытании на UMT-3 использовали одну и ту же поверхность пластины со следующими параметрами её шероховатости (для профиломера TR-200): среднее арифметическое абсолютных значений отклонения профиля от средней линии в пределах длины оценки - Ra = 0,14 мкм, высота неровностей профиля по десяти точкам - Rz = 1,06 мкм, материал - сталь ШХ-15.

Анализом изменения топографии и параметров шероховатости площади поверхности трибоконтакта под воздействием на неё композиции синтезированных соединений с помощью оптической профилометрии получали 3D и 2D топографическое изображение поверхности, позволившие наглядно представить и количественно оценить неровности от нанометрового до миллиметрового диапазона.

Измерения осуществляли по методикам фазосмещающей интерферометрии PSI (Phase-shifting interferometry), позволяющей проводить измерения гладких поверхностей в автоматическом режиме, и вертикальной сканирующей интерферометрии VSI (Vertical scanning interferometry), позволяющей измерять поверхности с высокими значениями шероховатости [111].

Программное обеспечение (Wyko Vision 32) позволило совместить обе методики в одном измерении, строить 3D-изображения рельефа поверхности, линейные профили поверхности в заданном направлении и гистограммы распределения и пиков по высоте, а также рассчитывать объемные и линейные параметры шероховатости. При испытании образцов масла, содержащих 0,5% мас. АДТФ с различной длиной радикала, использовали следующие композиции: а). 0,5% мас. АДТФ+99,5% мас. ВМ, б). 0,5% мас. ТДС+99,5% мас. ВМ, в). 0,125% мас. ТДС+0,375% мас. АДТФ +99,5% мас. ВМ, г). 0,25% мас. ТДС+0,25% мас. АДТФ+99,5% мас. ВМ, д). 0,375% мас. ТДС+0,125% мас. АДТФ+99,5% мас. ВМ, е). вазелиновое масло (ВМ).

Изучение композиции в ходе высокотемпературного каталитического окисления индустриальных масел

Аналогично изучению антиокислительного действия предложенной присадки в ходе трибологических опытов при определении антифрикционной, противоизносной и противозадирной активности отдельно тестировали компоненты композиции и их смеси в сравнении с присадкой ДФ-11 [114, 119]. При этом использовали 4-х шариковую машину трения ЧМТ-1 (ГОСТ 9490) и трибометр UMT-3 (“Bruker”, США). Как уже отмечалось в главе 2, в случае ЧМТ-1 имеется вращательное движение шариков, в случае UMT-3 используется пара трения плоскость стальной пластины – стальной шарик с возвратно-поступательным движением. В качестве смазочной среды применяли различные минеральные масла.

Первоначально было исследовано влияние аминного компонента в составе АДТФ на трибологические свойства вазелинового масла (ВМ) при введении в него 0,5 % мас. солей (табл. 3.6) [120].

Как видно из этих результатов, по сравнению с базовым маслом все соли АДТФ приводят к снижению пятна износа, при этом наилучший результат обеспечивает соль, включающая в качестве аминного фрагмента ди(2-этилгексил)амин (АДТФ-1). Показатели противозадирной активности (Рк, Рс и Из) во всех случаях были несколько лучше по сравнению с вазелиновым маслом. Следует отметить высокие значения противоизносной активности солей в сопоставлении с чистым маслом, определенные по объемному износу пластины в результате трибоконтакта (правая колонка табл. 3.6). По этому показателю наибольшую эффективность проявляют амины с длинными углеводородными группами (октадециламин и диоктадециламин).

Антифрикционную активность синтезированных солей АДТФ определяли на трибометре UMT-3 также в среде вазелинового масла, содержащего 0,5 % масс присадки (рис. 3.5). Рис. 3.5. Зависимость коэффициента трения растворов АДТФ в вазелиновом масле от нагрузки для солей, содержащих различные аминные фрагменты: чистое масло (1), ди(додецил)амин (2), додециламин (3), ди(октадецил)амин (4), октадециламин (5), ди(2-этилгексил)амин (6)

Как следует из этих результатов, во всех случаях величины коэффициента трения для солей меньше, чем для базового масла во всем диапазоне нагрузок. Аналогично противоизносным свойствам наилучшее антифрикционное действие оказывает соль, включающая ди(2-этилгексил)амин, которая и была выбрана для проведения дальнейших исследований.

Полученные данные показывают, что антифрикционные и противозадирные свойства композиции АДТФ + ТДС сопоставимы по этим показателя с базовым маслом, в то время как ее противоизносная активность (диаметр пятна износа) проявляется наиболее ярко при равном по массе соотношении компонентов. Следует также отметить, что при этом составе противоизносное действие композиции лишь ненамного превышает этот показатель для цинксодержащего соединения, но при этом она не содержит металла, а отношение P/S почти в 3 раза меньше, чем в традиционной присадке.

Преимущества композиции в равном по массе соотношении компонентов отчетливо видно при сопоставлении объемного износа шарика и пластины (табл. 3.8). В этом случае для максимального приближения состава базового масла к применяемому на практике в него специально добавляли ряд антиокислительных присадок, обычно используемым в пакете присадок к моторным маслам. В качестве антиокислительной присадки вводили смесь фенил--нафтиламина, октилированного дифениламина, а также блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина. В качестве базового масла использовали смесь, включающую: 1) дистиллятное масло или его смесь с остаточным маслом (10-20%); 2) масло, полученное из малосернистых парафинистых нефтей с глубокой селективной очисткой и депарафинизацией (40-50%); 3) поли--олефиновое масло (25-35%); 4) сложноэфирное масло на основе себациновой кислоты и 2-этилгексанола (5-15%); 5) поливинил-н-бутиловый эфир (до 100%). Таким образом, можно заключить, что аналогично антиокислительным свойствам композиции противоизносная активность также проявляется при равном по массе соотношении компонентов, что, скорее всего, обусловлено эффектом синергизма. Следует отметить, что между антиокислительными и противоизносными свойствами часто наблюдается корреляция [121].

Похожие диссертации на Композиция гетероорганических соединений как антиокислительная и трибологически активная присадка к моторным маслам с улучшенными экологическими характеристиками