Смазочные масла, применяемые практически во всех областях техники, в зависимости от назначения выполняют следующие основные функции: уменьшают коэффициент трения между трущимися поверхностями, снижают интенсивность изнашивания, защищают металлы от коррозии, охлаждают трущиеся детали, уплотняют зазоры между сопряженными деталями, удаляют с трущихся поверхностей продукты изнашивания. Не смазочные масла служат рабочими жидкостями в гидравлических передачах, электроизоляционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, масляных выключателях, используются для приготовления смазок, присадок и т. п.
В товарном ассортименте более 400 марок масел различного назначения, однако широко распространено лишь ограниченное число марок.
По источнику сырья масла подразделяются на дистиллятные, полученные из соответствующих масляных фракций вакуумной перегонки мазута; остаточные, полученные из остатка вакуумной перегонки мазута, т. е. из гудрона; компаундированные, полученные при смешении дистиллятного и остаточного компонентов; загущенные, полученные введением в базовые масла загущающих полимерных присадок (в марках масел обозначаются индексом «З»). По способу очистки различают масла кислотно-щелочной, кислотно-контактной, селективной и адсорбционной очистки и гидроочистки (или гидрокрекинга). Основное количество масел производят с использованием процессов селективной очистки и депарафинизации.
Вязкость и вязкостно-температурные свойства масел зависятот их фракционного и химического состава. С повышением температуры кипения масел их вязкость возрастает. Остаточные масла более вязкие, чем дистиллятные. Парафиновые углеводороды нормального строения характеризуются наименьшей вязкостью. С разветвлением цепи их вязкость возрастает. Циклические углеводороды значительно более вязкие, чем парафиновые. При одинаковой структуре вязкость нафтенов выше, чем аренов. Наибольшую вязкость имеют смолистоасфальтеновые вещества. Важнейшей характеристикой масел является изменение их вязкости с температурой.
Чем более полога температурная кривая вязкости, тем выше значение ИВ и более качественно масло (современные масла должны иметь ИВ не менее 90). Индекс вязкости, наряду с температурой застывания, определяет интервал температур, в котором работоспособно масло. Всесезонные масла, например, имеют более высокие значения ИВ, чем летние или зимние. Наибольшим ИВ обладают алканы нормального строения. Для циклических углеводородов характерно улучшение вязкостно-температурных свойств с уменьшением цикличности молекул и увеличением длины боковых цепей. Для получения высоко индексных масел следует полностью удалять полициклические арены и нафтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и смолисто-асфальтеновые вещества.
Температура застывания масел зависит от содержания в них тугоплавких углеводородов, и прежде всего парафинов и церезинов. Выделяющиеся при низких температурах кристаллы твердых углеводородов образуют пространственную структуру, что приводит к застыванию и потере подвижности масел. Поэтому из масел следует удалять, помимо низко индексных, и компоненты, ухудшающие их низкотемпературные свойства.
Химическая стабильность масел. В процессе длительной эксплуатации под воздействием кислорода воздуха образуются (особенно интенсивно при высоких температурах и каталитическом влиянии различных металлов) и накапливаются в маслах различные продукты окисления и конденсации (оксикислоты, смолы, асфальтены, углистые отложения, лаки и др.), которые ухудшают их эксплуатационные свойства.
Наилучшей химической стабильностью обладают малоцикличные нафтено-ароматические углеводороды.
Смазочная способность масел является важнейшей их характеристикой в условиях работы машин и механизмов при больших нагрузках и малых скоростях. Она определяет способность масла создавать на металлической поверхности весьма прочный, но очень тонкий смазочный слой толщиной всего лишь 0,1–1,1 мкм, т. е. 50…500 молекулярных слоев. Такой тип смазки получил название граничной смазки. Несмотря на ничтожно малую толщину такого слоя, износ материалов при граничной смазке уменьшается в тысячи раз по сравнению с сухим трением. Наилучшей смазочной способностью обладают смолисто-асфальтеновые вещества, некоторые высокомолекулярные сероорганические и кислородсодержащие соединения, которые, с точки зрения других эксплуатационных показателей, в маслах нежелательны и подлежат удалению. Поэтому для улучшения смазочной способности в масла вводят специальные поверхностно активные присадки.
Защитные и антикоррозионные свойства масел обусловливаются их способностью вытеснять воду с поверхности металла, удерживать ее в объеме смазочного материала и образовывать на нем прочные адсорбционные и хемосорбционные пленки, препятствующие развитию коррозионных процессов. Базовые нефтяные масла не способны длительно защищать металлы от коррозии. Их защитные свойства улучшают введением небольших количеств ингибиторов коррозии.
Присадки к маслам. В связи с ужесточением требований различных видов техники к эксплуатационным свойствам смазочных масел, в мировой нефтепереработке со второй половины XX в. Наблюдается тенденция к непрерывному увеличению количества и ассортимента выпускаемых присадок к маслам. Присадками называют вещества, которые добавляют к маслу в количестве от тысячных долей до 10…12 % для улучшения одного или нескольких показателей его качества. Присадки не только улучшают эксплуатационные свойства масел, но и существенно снижают расход последних. В качестве присадок к маслам изучено и предложено несколько тысяч органических соединений. Однако промышленное производство и практическое применение получили только немногим более ста продуктов и композиций. Промышленное производство их в мире исчисляется миллионами тонн в год и является важной отраслью нефтехимии. Присадки принято классифицировать по назначению, т. е. по функциональному действию, на следующие группы, улучшающие те или иные свойства масел:
антиокислительные, повышающие стойкость масел к окислению при высокой температуре;
антикоррозионные, защищающие металлические поверхности от воздействия агрессивных веществ и атмосферной коррозии;
противоизносные и противозадирные (антифрикционные), улучшающие смазочные свойства масел;
моющие (детергентно-диспергирующие), препятствующие отложению лаков, нагаров и осадков;
депрессорные, понижающие температуру застывания масел;
вязкостные, улучшающие вязкостно-температурные свойства базовых масел;
антипенные, предотвращающие вспенивание масел;
антисептики, повышающие устойчивость масел к воздействию грибков и бактерий;
многофункциональные, улучшающие одновременно несколько эксплуатационных свойств масел.
Литература:
- Сайдахмедов Ш. М. Развитие технологий производства смазочных масел в Узбекистане, Ташкент, 2004, 112 с.
- Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. М., Химия, 199, 432 с.
