Синтез и исследование функциональных свойств комплексных полифункциональных присадок

60 %-ный  Lz-6589G – 34,73 % масс.,

40 %-ный C-5A – 26,61 % масс.

Для приготовления 100 г комплексной присадки КП-2 в  соответствии с этим расчётом исходные компоненты были взяты в следующих количествах:

95 %-ный  Lz-1395 –15,0 г,

40 %-ный  НСК –  23,66 г,

60 %-ный  Lz-6589G – 34,73 г,

40 %-ный C-5A – 26,61 г.

В этом случае для образца  комплексной присадки (пакета) КП-2 дополнительная щёлочность, которую необходимо получить в процессе карбонатации, составит:

155 мг КОН/г – 74,12 мг КОН/г = 80,88 мг КОН/г.

Расчёт количеств Са(ОН)₂ и СО₂, необходимых для проведения карбонатации, был проведен по аналогии с получением присадки КП-1. Этот расчёт показал, что для получения комплексной присадки КП-2 необходимо взять 10 г Са(ОН)₂ (из которых в реакцию с СО₂ вступит 4,457 г), и подать в реактор 2,65 г СО₂.

Образец комплексной  присадки КП-2 был синтезирован методом  карбонатации по описанной выше методике. Исходные компоненты загружались в указанных выше количествах.

Характеристика полученного  образца присадки КП-2 приведена  в таблице 22.

Таблица 22

Характеристика  комплексной  присадки КП-2

№ п/п	Показатель	Значение
1	Кинематическая вязкость при 100 ºС, сСт	51
2	Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, ºС	183
3	Массовая доля кальция, %	6,0
4	Массовая доля фосфора, %	1,35
5	Массовая доля цинка, %	1,40
6	Общая щелочность, мг КОН  на 1 г масла	156,0
7	Зольность сульфатная, %	22,5

Опыт 5

Приготовление масла М-10 Г₂ К на основе комплексной присадки КП-2

На основе полученной комплексной присадки КП-2 по аналогии с опытом 3 был приготовлен образец  масла М-10 Г₂ К в количестве 500 г. Для его приготовления было взято то же базовое масло SAE-30, антипенная присадка ПМС-200А и комплексная присадка КП-2. Расчёт количеств данных компонентов проводился по аналогии с приготовлением масла М-10 Г₂ К на основе присадки КП-1.

Расчёт количества присадки КП-2 проводится по содержанию в получаемом масле фосфора, потому что именно этого активного элемента в данной присадке меньше всего (см. таблицу 22). Согласно требованиям ГОСТа 8581-78 (см. таблицу 9), в моторном масле М-10 Г₂ К должно содержаться не менее 0,05 % масс. фосфора. Данный активный элемент попадает в масло только из комплексной присадки КП-2. Согласно таблице 22, в этой присадке содержится 1,35 % масс. фосфора. Значит, КП-2 следует добавить в базовое масло в количестве ((0,05 %/1,35 %)*100 %) = 3,7 % масс.

Для гарантирования постоянства  качества масла содержание КП-2 в нём принимаем равным 4 % масс.

Антипенную присадку ПМС-200А добавляем в базовое  масло в количестве 0,003 % масс.

Соответственно базового масла SAE-30 будет 100% – 4 % масс. – 0,003 % масс. = 95,997 % масс.

Результаты данного  расчёта приведены в таблице 23.

Таблица 23

Состав масла  М-10 Г₂ К (опытный образец № 3)

№ п/п	Компонент		Содержание  в масле
1			% масс.	г
2	Присадки	КП-2	4	20
3		ПМС-200А	0,003	0,015
4	Всего присадок		4,003	20,015
5	Базовое масло SAE-30		95,997	479,985
6	∑		100	500

Приготовление опытного образца № 3 моторного масла М-10 Г₂ К осуществлялось путём перемешивания в реакторе указанных в таблице 23 компонентов при температуре 80 ºС в течение 30 мин.

Характеристика данного  опытного образца приведена в  таблице 24.

Таблица 24

Характеристика  опытного образца № 3 масла М-10 Г₂ К

№ п/п	Показатель	Значе-ния	Метод испытания
1	Вязкость кинематическая при 100 ºС, мм2/с	11,6	По ГОСТ 33-82
2	Индекс вязкости	90	По ГОСТ 25371-82
3	Массовая доля механических примесей, %	0,01	По ГОСТ 6370-83 с дополнением по п. 4.2 настоящего стандарта
4	Массовая доля воды, %	Следы	По ГОСТ 2477-65
5	Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, ºС	207	По ГОСТ 4333-87
6	Температура застывания, ºС	-16	По ГОСТ 20287-74
7	Щелочное число, мг КОН на 1 г масла	6,2	По ГОСТ 11362-76
8	Зольность сульфатная, %	0,95	По ГОСТ 12417-73
9	Плотность при 20 ºС, г/см3		По ГОСТ 3900-47
10	Массовая доля активных элементов, %: кальция (±0,002%)   цинка фосфора	0,24   0,055 0,052	По ГОСТ 9436-63 или ГОСТ 13538-68 То же По ГОСТ 9827-75, с дополнением по п. 4.4 настоящего стандарта

Как видно из таблицы 24, опытный образец № 3 масла М-10 Г₂ К, полученный на основе комплексной присадки КП-2, полностью отвечает требованиям ГОСТа 8581-78 для первого сорта по всем показателям.

Моторные  испытания масла М-10 Г₂ К

Для того, чтобы подтвердить  соответствие опытного образца № 3 масла М-10 Г₂ К не только требованиям ГОСТа 8581-78 по физико-химическим показателям, но и по эксплуатационным свойствам, были проведены стендовые испытания укрупнённого опытного образца масла в соответствии с требованиями комплекса квалификационных испытаний моторных масел.

Моющие и антикоррозионные свойства определялись на стенде ИМ-1 по ГОСТ 20303. Суть метода состоит в оценке состояния цилиндропоршневой группы двигателя после 96-часовой работы. Степень загрязнения поршня характеризует моющие свойства масла; а изменение массы шатунных вставок – антикоррозионные свойства на свинце. Результаты этих испытаний приведены в таблице 25.

Таблица 25

№ п/п	Наименование показателя	Значение показателя
		Норма по ГОСТ 20303 для масел группы Г	Опытный образец  № 3 масла М-10 Г2 К фактически
1	Моющие свойства. Общая  загрязнённость внутренней и внешней  поверхностей поршня, бал.	Не более 27	15
2	Антикоррозионные свойства (на свинце). Износ комплекта шатунных вставок, мг	Не более 150	41

Антиокислительные и  антикоррозионные свойства исследуемого образца определялись на стенде Petter-W-1 по методу CEC-L-02-A-78. Антиокислительные свойства характеризуются изменением кинематической вязкости масла при 50 ºС после 36-часового испытания; антикоррозионные свойства на меди характеризуются изменением массы шатунных вставок. Результаты данных испытаний приведены в таблице 26.

Таблица 26

№ п/п	Наименование  показателя	Значение показателя
		Норма по методу	Опытный образец  № 3 масла М-10 Г2 К фактически
1	Антиокислительные свойства. Изменение кинематической вязкости при 50 ºС, в %	Не более 50	42
2	Антикоррозионные свойства (на меди). Изменение массы шатунных вставок, мг	Не более 25	16

Исходя из результатов  проведённых испытаний можно  сделать вывод, что опытный образец  № 3 масла М-10 Г₂ К, приготовленный на основе комплексной присадки КП-2, полностью удовлетворяет требованиям норм эксплуатационной группы Г для моторных масел.

Опыт 6

Приготовление масла М-10 Г₂ К на основе композиции индивидуальных присадок.

Опыт 6 проводился с целью  получения на основе композиции индивидуальных присадок масла М-10 Г₂ К с таким же суммарным содержанием присадок, как и в опытном образце № 3. Поскольку этот образец был получен на основе комплексной присадки КП-2, то суммарное содержание в нём индивидуальных присадок равно содержанию в нём данной комплексной присадки. Согласно таблице 23 (см. выше), это содержание равно 4 %.

Итак, целью проведения опыта 6 является получение масла  М-10 Г₂ К с суммарным содержанием присадок 4 %.

Содержание в масле  каждой присадки для опыта 6 рассчитываем, умножая аналогичное содержание для опыта 1 на коэффициент пересчёта. Как следует из таблицы 10 (см. выше) суммарное содержание присадок (не считая ПМС-200А) для опыта 1 равно 6,26 %. Значит, коэффициент пересчёта равен (4 %) / (6,26 %) = 0,64.

Пример расчёта для  присадки Lz-1395:

0,56% *0,64 = 0,36%;

2,8 г *0,64 = 1,8 г.

В результате этого расчёта было установлено, что при проведении опыта 6 присадки необходимо брать в следующих количествах:

Lz-1395 – 0,36% масс.,

C-150 – 1,34% масс.,

Lz-6589G – 1,34% масс.,

C-5A – 0,96% масс.

Для приготовления 500 г  товарного масла М-10 Г₂ К в соответствии с этим расчётом все компоненты были взяты в следующих количествах:

Lz-1395 – 1,8 г,

C-150 – 6,7 г,

Lz-6589G – 6,7 г,

C-5A – 4,8 г,

базовое масло SAE-30 – 480 г (см. таблицу 27).

Таблица 27

Состав масла  М-10 Г₂ К (опытный образец № 4)

Компонент масла  М-10 Г2 К		Содержание  в масле
		% масс.		г
		Требуемое	Фактическое	Фактическое
Присадки	Lz-1395	0,55-0,6	0,36	1,8
	C-150	2,1	1,34	6,7
	Lz-6589G	2,1	1,34	6,7
	C-5A	1,5	0,96	4,8
	ПМС-200А	0,003-0,005	0,005	0,025
Всего присадок		6,253 - 6,305	4,005	20,025
Базовое масло SAE-30		До 100	До 100	479,975
∑		100	100	500

Приготовление опытного образца № 4 моторного масла М-10 Г₂ К осуществлялось путём перемешивания в реакторе указанных компонентов при температуре 80 ºС в течение 30 мин. Компоненты загружались в количествах, приведённых в таблице 27.

Характеристика данного  опытного образца приведена в  таблице 28.

Таблица 28

Характеристика  опытного образца № 4 масла М-10 Г₂ К

№ п/п	Показатель	Значе-ния	Метод испытания
1	Вязкость кинематическая при 100 ºС, мм2/с	11,1	По ГОСТ 33-82
2	Индекс вязкости	86	По ГОСТ 25371-82
3	Массовая доля механических примесей, %	0,01	По ГОСТ 6370-83 с дополнением по п. 4.2 настоящего стандарта
4	Массовая доля воды, %	Следы	По ГОСТ 2477-65
5	Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, ºС	208	По ГОСТ 4333-87
6	Температура застывания, ºС	-17	По ГОСТ 20287-74
7	Щелочное число, мг КОН  на 1 г масла	4,2	По ГОСТ 11362-76
8	Зольность сульфатная, %	0,61	По ГОСТ 12417-73
9	Массовая доля активных элементов, %: кальция (±0,002%)   цинка фосфора	0,156   0,0385 0,0335	По ГОСТ 9436-63 или ГОСТ 13538-68 То же По ГОСТ 9827-75, с дополнением по п. 4.4 настоящего стандарта

Как видно из таблицы 28, опытный образец № 4 масла М-10 Г₂ К не соответствует требованиям ГОСТа 8581-78 по показателям щелочное число и содержание активных элементов. Значит, задача приготовления масла М-10 Г₂ К с 4 % индивидуальных присадок, соответствующего требованиям ГОСТа 8581-78, не может быть решена.

Из этого можно сделать  вывод, что для приготовления масла М-10 Г₂ К на основе композиции индивидуальных присадок следует загружать в базовое масло товарные присадки в количествах, не менее указанных в таблице 10.