Получение смазочных материалов
Смазочные материалы состоят из основного базового материала — базового масла и активных добавок — присадок, улучшающих или изменяющих его функциональные свойства. По способу получения смазочные материалы подразделяют на дистиллятные, получаемые при вакуумном разделении мазута (см. рис. 1.1); остаточные, получаемые из гудрона путем глубокой его переработки; компаундированные, получаемые смешиванием дистиллятных и остаточных масел.
Различные виды масел отличаются фракционным составом: дистиллятные масла имеют температуру кипения 300—400 °С (легкое вакуумное масло) и 350—420 °С (тяжелое вакуумное масло), остаточные масла — 420—490 °С. Дистиллятные масла отличаются низкой вязкостью. Остаточные масла обладают хорошими смазывающими свойствами. Их липкость и стойкость к окислению лучше, чем у дистиллятных масел.
Из легких дистиллятов получают легкие индустриальные и трансформаторные масла. Из средних и тяжелых дистиллятов вырабатывают индустриальные и моторные масла, из компаундированных и остаточных — трансмиссионные, тяжелые индустриальные и другие масла.
Масла представляют собой смесь углеводородов с температурой кипения 350—500 °С.
Кроме углеводородов, в маслах содержатся те же примеси, что и в топливах. Выход масел при переработке из нефти составляет 2—2,5 %. Основу нефтяных масел составляют циклоалканы (75—80 %). Наряду с циклоалканами в маслах содержатся ароматические углеводороды. Также в них присутствуют нафтеновые кислоты, сернистые соединения и смолисто-асфальтеновые вещества.
Обязательным этапом при производстве масел является их очистка:
- • от избытка сернистых соединений и органических кислот, которые вызывают коррозию металлов;
- • от непредельных углеводородов, понижающих антиокисли-тельную стойкость масел;
- • от смолисто-асфальтеновых веществ, которые образуют лаковые отложения и нагар на горячих деталях, ухудшают низкотемпературные свойства и подавляют эффективность антиокислительных и антикоррозионных присадок;
- • от нафтеновых кислот и парафинов (воскообразных веществ), которые повышают температуру застывания масла;
- • от полициклических соединений, которые ухудшают низкотемпературные свойства масла.
Способы очистки выбирают в зависимости от исходного сырья и назначения масел.
Существуют следующие способы очистки: кислотно-щелочной (устарел), селективный, контактный (адсорбционный, экстракционный).
При кислотно-щелочном способе очистки масла обрабатывают 92—96%-ной серной кислотой, затем щелочью (для нейтрализации остатков кислоты), промывают водой и сушат. Сернистые соединения, асфальтены растворяются в серной кислоте и отделяются от основной массы.
При селективном способе очистки подогретое масло смешивают с растворителем, который растворяет нежелательные примеси, и отделяют его от масла.
Селективная очистка позволяет получать масло более высокого качества.
Контактный способ очистки масел предполагает их очистку от примесей с помощью отбеливающих глин и цеолитов. Нежелательные примеси адсорбируются на поверхности адсорбентов и выводятся из состава масел.
При производстве высококачественных масел выполняют очистку от углеводородов, кристаллизующихся при сравнительно высоких температурах.
Очищенные масла называются базовыми. В базовые масла вводят присадки, которые улучшают свойства масел, повышают долговечность смазываемых узлов и увеличивают срок службы масел в 3—5 раз, снижают их расход. Присадки к маслам бывают: вязкостные, депрессорные, антиокислительные, противокоррозионные, противопенные, противозадирные и моющие.
Антиокислительные присадки добавляют к маслам для повышения их химической стабильности. Молекулы присадок обрывают цепные реакции окисления.
Противокоррозионные присадки создают на металле защитный мономолекулярный слой, препятствующий воздействию на металл кислых и других активных агентов.
Депрессорные присадки понижают температуру застывания масел путем разрушения кристаллического каркаса, образованного тугоплавкими углеводородами, которые входят в состав масел.
Вязкостные присадки увеличивают вязкость низковязких масел при положительных температурах и не оказывают существенного воздействия при низких температурах.
Противоизносные и противозадирные присадки повышают смазывающую способность масел, образуют прочный пограничный слой на поверхности металла путем химического взаимодействия активных групп присадки с металлом.
Противопенные присадки предупреждают вспенивание масел из-за снижения прочности поверхностных масляных пленок.
Моющие присадки диспергируют образующиеся на поверхности металла отложения (на поршнях, кольцах) и выводят их из зоны трения.
Практически все автомобильные масла выпускаются с присадками (до восьми присадок), содержание которых достигает до 25 % общей массы.
Разработка оптимального состава пакета присадок, в котором была бы достигнута полная совместимость всех составляющих, является сложным и трудоемким процессом. Поэтому введение новых добавок в картер автомобиля может привести к нарушению существующего баланса.
