6 Вязкостные присадки
Вязкостные присадки применяются для улучшения вязкостно-температурных характеристик. В иностранной литературе они называются улучшающими индекс вязкости или модификаторами индекса вязкости (viscosity index improvers, viscosity index modifiers -VIM). К вязкостным присадкам принадлежат и депрессанты температуры застывания. Их действие основано на подавлении гелеобразования. при низкой температуре возникающего в результате кристаллизации парафина.
Модификаторы вязкости {viscosity modifiers - VM). Всесезонные масла должны иметь низкую зависимость вязкости от температуры, т.е. масло должно быть достаточно текучим при низкой температуре и достаточно вязким - при высокой. Это достигается путем введения вязкостных присадок - полимерных загустителей. При низкой температуре, когда масло вязкое, молекулы полимера находятся, как и в плохом растворителе, в скрученном виде и мало влияют на вязкость. С повышением температуры их растворимость повышается, они раскручиваются и повышают вязкость масла (компенсируют значительную потерю вязкости самого масла при повышении температуры) (рис. 1.7).
Рис. 1.7. - Полимерные молекулы модификатора вязкости в холодном (а)
и в горячем масле (6)
Таким образом подавляется зависимость вязкости масла от температуры (повышается индекс вязкости). Присадки с такими свойствами называются улучшающими индекс вязкости (viscosity index improvers), однако в иностранной литературе в настоящее время чаще употребляют термин "модификатор вязкости". В качестве модификаторов вязкости применяются полимеры и сополимеры - полиизобутилен, полимеры и сополимеры - полиизобутилен, поллиметакрилаты, сополимеры олефинов (этилена, пропилена, бутилена), гидрированный сополимер стирола и бутадиена, гидрированный полиизопрен и др. С целью подчеркивания их высокомолекулярной природы, они называются полимерными модификаторами вязкости (polymeric viscosity modifiers). В настоящее время загущающие полимеры выпускают в виде растворов в стандартном базовом масле и поставляют на рынок маркированными как концентраты в соответствии с их загущающим эффектом.
Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах, эксплуатируемых при умеренных нагрузках в отсутствии высокой деформации сдвига. При высокой нагрузке и высокой скорости сдвига длинные молекулы загустителей могут разрываться на мелкие фрагменты, вследствие чего эффективность загустителя при эксплуатации постепенно уменьшается. Именно поэтому новые масла с высоким индексом вязкости, стабильным в течении продолжительной работы в тяжелых условиях, получают не только добавлением полимерных присадок, но и путем модификации молекул базового масла, например гидрокрекингом. Более однородные по длине и линейной конфигурации молекулы масла имеют одновременно более высокий индекс вязкости и являются более устойчивыми к механической деструкции. Такие масла отличаются постоянной вязкостью в течении длительных интервалов экплуатации при высокой температуре и высокой деформации сдвига (high temperature high shear - HTHS). Часто их называют маслами со стабильными свойствами при эксплуатации (stay-in-grade),
Депрессанты (depressants'). При значительном понижении температуры смазочного масла из него начинают выпадать парафиновые кристаллы в виде игл и пластин с образованием пространственной кристаллической решетки, что приводит к потере подвижности масла (желатинизаши) и затрудняет низкотемпературный запуск двигателя. Низкотемпературная текучесть таких масел может быть улучшена глубокой депарафинизацией, однако это приводит к повышению затрат при производстве. Поэтому масла депарафинируют лишь частично до температуры застывания порядка -1 5°С. Дальнейшее понижение температуры застывания достигается введением депрессорных присадок, которые в состоянии понизить температуру желатинизации (застывания) еще на 20-30°С путем подавления срастания и кристаллов парафина (wax-crystallization and agglomaration), при этом они не предотвращают появление этих кристаллов. Физическая температура застывания всего масла, как правило, значительно ниже температуры кристаллизации парафинов-составной части масла. В качестве депрессорных присадок (pour point depressants)применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты. Концентрация депрессантов 0,05 - 1,0%.
