СКАЧАТЬ:   tekhnologia_proizvodstva_ma.zip [42,43 Kb] (cкачиваний: 25)

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

по курсу: «Технология производства масел»

на тему: «Требования к присадкам»

Содержание

Введение. 3

1.   Понятие «присадки» и необходимость их  применения. 4

2.   Основные типы присадок и требования предъявляемые к ним. 5

Заключение. 14

Список использованной литературы.. 15

Введение

В различных машинах и механизмах, агрегатах и узлах трения к смазочным маслам предъявляются жесткие требования. Действительно, необходимо, чтобы масла не окислялись и препятствовали образованию высокотемпературных отложений, а в то же время рабочая температура зачастую достигает таких значений, при которых не только происходят процессы интенсивного окисления, но даже и термического распада масел. В зимнее время необходимо обеспечить легкий запуск двигателя при отрицательной температуре, быструю подачу масла к поверхностям трения, а с другой стороны — создание надежной масляной пленки при высокой температуре. И таких примеров можно привести множество.

Присадки используют в трансмиссионных, трансформаторных, гидравлических маслах, пластичных смазках и других смазочных материалах. Но особенно широкое распространение они получили в моторных маслах, от качества которых во многом зависит надежность и долговечность двигателей, а значит всей машины в целом. Моторные масла без присадок не выпускаются. Количество добавляемых в различные масла присадок колеблется от сотых долей процента до 15—18%, последние цифры относятся к маслам для форсированных двигателей внутреннего сгорания. Следует иметь в виду, что присадки могут повысить эксплуатационные свойства только хорошо очищенных высококачественных масел. Вначале подбирают сырье, улучшают технологию переработки и только после этого добавляют присадки.

В данной контрольной работе  рассмотрено понятие присадки, их основные типы и требования, предъявляемые к присадкам.

Контрольная работа состоит из введения, основной части, заключения  и списка использованной литературы.

1.            Понятие «присадки» и необходимость их  применения

Возможности технического совершенствования двигателя находятся в прямой зависимости от функциональных свойств моторного масла. Современные смазочные материалы способны длительное время выдерживать высокие механические и термические нагрузки, защищать от износа, коррозии и образования отложений, нарушающих нормальную работу агрегата и обеспечивать снижение потерь энергии.

Качество смазочного масла может быть улучшено двумя способами:

- улучшением свойств базового масла при его получении;

- легированием масла присадками.

Присадки – синтетические химические соединения, вводимые в базовое масло для улучшения свойств в периоды эксплуатации и хранения.

Практически все товарные автомобильные масла выпускаются с присадками, их число достигает до 8 различных соединений, а общее массовое содержание – до 25%. Почти все присадки, как одиночные, так и пакеты, поставляются на масло смесительные заводы в виде растворов присадок в масле, содержащих около 50%  активного вещества. В рецептурах указывается не содержание чистой присадки, а количество товарного продукта присадки, т.е. его раствора. Поэтому указание о наличие в масле 25% присадок ещё не указывает реального количества активных веществ. При анализе готовых или работающих масел, определяется расходование присадок и рассчитывается содержание активных элементов присадок. Некоторые присадки влияют на физические свойства базовых масел, другие оказывают химический эффект. Они могут дополнять друг друга, что создаёт синергетический эффект, но могут вызывать и антагонистический эффект.

Многие современные присадки выполняют несколько функций. На рынок чаще всего поставляют композиции присадок – пакеты. Это пакеты строго определённого состава, предназначенные для масла конкретного назначения и класса качества.

Пакеты присадок поставляются в виде концентрированного раствора присадок в масле (до 50% активных веществ). Такая композиция вводится в базовое масло и после перемешивания получается товарное масло, готовое к применению.

2.     Основные типы присадок и требования предъявляемые к ним

Существуют следующие основные типы присадок:

1)       Вязкостные присадки

2)       Присадки, улучшающие смазывающие свойства

3)       Моющие присадки

4)       Дополнительные присадки

1) Вязкостные присадки. К ним относятся:

а) Загустители. Модификаторы вязкости.

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 путём 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.

Загустители, или, как их раньше называли, присадки, улучшающие индекс вязкости, образуют класс соединений, которые улучшают вязкостно-температурные характеристики смазочных материалов. Химические соединения, применяемые в качестве модификаторов вязкости:

-          сополимеры олефинов;

-          полиметакрилаты;

-          полиизобутилены;

-          стирольные полиэфиры;

-          гидрированные радиальные полиизопрены и др.

Модификаторы вязкости загущают масло в избранном температурном диапазоне. Загущающий эффект наиболее сильно проявляется при высоких температурах и менее заметен при низких. Применение таких присадок значительно расширяет температурный диапазон, при котором может использоваться данный смазочный материал, что является очень важным свойством для всесезонных масел, способных надежно работать в широком температурном интервале.

Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах, эксплуатируемых при умеренных нагрузках, в отсутствие высокой деформации сдвига. При высокой нагрузке и высокой скорости сдвига длинные молекулы загустителя могут разрываться на мелкие фрагменты, вследствие чего эффективность загустителя при эксплуатации постепенно уменьшается. Именно поэтому новые масла с высоким индексом вязкости, стабильным в течение продолжительной работы в тяжёлых условиях, получают не только добавлением полимерных присадок, но и путём 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 течение длительных интервалов эксплуатации при высокой температуре и высокой деформации сдвига. Часто их называют маслами со стабильными свойствами при эксплуатации.

б) Депрессанты.

При значительном понижении температуры смазочного масла из него начинают выпадать парафиновые кристаллы в виде игл и пластин с образованием пространственной кристаллической решётки, что приводит к потере подвижности масла (желатинизации) 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 -15 ̊С. Дальнейшее понижение температуры застывания достигается введением депрессорных присадок, которые в состоянии понизить температуру желатинизации (застывания) ещё на 20-30 ̊С путём подавления срастания кристаллов парафина, 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  применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты. Концентрация депрессанотов 0,05 – 1,0 %.

2) Присадки, улучшающие смазывающие свойства.

а) Противоизносные присадки. Противоизносные присадки являются одними из первых химических присадок. Основные их типы:

-     дитиофосфаты цинка;

-     дитиокарбаматы.

При нормальном смазывании, из-за взаимодействия полярных групп молекул масла с поверхностью металла, на поверхностях трения образуется адсорбированная плёнка масла. При граничном смазывании, сила трения и износ в значительной степени зависят от стойкости этой плёнки и силы взаимодействия молекул масла с поверхностью металла, т.е. от смазывающей способности и липкости масла.

Противоизносные присадки оседают на металлических поверхностях, предотвращая их контакт при высоких нагрузках. Гидролитическая и термическая стабильность, устойчивые смазывающие свойства, минимальная коррозионность по отношению к цветным металлам являются определяющими при их подборе. Они предотвращают износ клапанов и при этом значительно замедляют окисление и коррозию подшипников.

б) Модификаторы трения. Это присадки, регулирующие фрикционные свойства – коэффициент трения смазываемых поверхностей. В большинстве случаев требуется снижение потерь на трение, например в двигателе. Однако в некоторые агрегаты трансмиссии включены фрикционные механизмы – сцепления и тормоза мокрого типа, замедлители, блокирующие устройства, синхроизаторы и др., которые находятся в масле и должны обеспечить хорошее сцепление трущихся поверхностей и предотвращение их проскальзывания. В этих случаях находят применение присадки, повышающие трение.

в) Модификаторы, понижающие трение. Для снижения потерь на трение в двигателе, а тем самым и для снижения расхода топлива, в масло вводятся присадки, уменьшающие коэффициент трения. В качестве таких присадок применяются соединения, в молекуле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и длинная линейная цепочка, обеспечивающая хорошее скольжение. Применения подобных присадок, создаёт дополнительные возможности для создания «энергосберегающих масел».

г) Модификаторы, повышающие трение. Такие присадки одновременно понижают возможность возникновения шума и вибраций, вследствие скольжения со скачками коэффициента трения, характерного в мощных узлах трансмиссий в тормозах мокрого типа. В качестве таких присадок применяются соединения, в молекуле которых имеется сильная полярная группа, обеспечивающая хорошее прилипание и короткая линейная часть, при определённых условиях обеспечивающая хорошее сцепление. Такими соединениями являются некоторые детергенты, сульфиды. Эти присадки добавляются в масла для гидромеханических передач, автоматических коробок передач, дифференциалов повышенного трения и др.

д) Антиокислительные присадки. В условиях эксплуатации, при высокой температуре и под воздействием кислорода воздуха, происходит интенсивное окисление углеводородных соединений масла, в результате которого ухудшаются его смазывающие и другие функциональные свойства. Ресурс присадок расходуется, и масло подлежит замене. Антиокислительные присадки продлевают срок службы масла.

Процесс окисления масла достаточно сложен. Кроме кислорода и температуры на него оказывают влияние скорость сдвига, интенсивность перемешивания, примеси, ионы металлов (особенно меди, в меньшей степени – железа и др.)

Ингибиторы окисления предотвращают химическую реакцию масла с кислородом воздуха в условиях высоких температур и перемешивания. Для этих целей используют следующие химические вещества и соединения:  дитиофосфаты цинка, сульфиды фенолятов, ароматические амины, замещенные алкилфенолы.

Ингибиторы такого типа либо связывают свободные радикалы, либо взаимодействуют с пероксидами, замедляя процесс роста вязкости масла вследствие его окисления.

е) Ингибиторы ржавления. Ржавление и коррозия - это разрушение металлических поверхностей вследствие взаимодействия металла с атмосферным кислородом и кислотными продуктами. В число химических соединений, использующихся в качестве ингибиторов ржавления и коррозии, входят:   щелочные детергенты, алкенилянтарные кислоты,  алкилированные феноксиалкиленоксиды.

Ингибиторы ржавления и коррозии ставят барьер между металлической поверхностью и активными химическими веществами, либо нейтрализуя кислоты, либо образуя защитную пленку. Молекулы пленки закрепляются на поверхности металла в результате физической абсорбции или химической реакции.

ж) Противозадирные присадки, EP – присадки. Противозадирные присадки являются разновидностью противоизносных присадок и используются при высоких нагрузках и температурах. Они образуют на поверхности металла прочные пленки, которые, по существу, выполняют роль твердых смазок, предотвращая непосредственный контакт металлических поверхностей. В их число входят: алкил- и арилдисулфиды,  дитиокарбаматы,  диалкилфосфиты водорода,  соли алкилфосфорных кислот.

Химические соединения этого типа в основном используются для композиции трансмиссионных масел и пластичных смазок.

3) Моющие присадки.

а) Детергенты. Детергенты - это металлосодержащие моющие агенты, выполняющие две основные функции:

- предотвращение отложения твердых продуктов сгорания на деталях двигателя;

- нейтрализация сильных кислот, образующихся при сгорании и окислении топлива и воздуха, и превращение их в пассивные нейтральные соли.

Детергенты содержащие соли металлов:  сульфонаты,  салицилаты,  феноляты.

Ионы металлов в структуре этих соединений представлены обычно кальцием, магнием или натрием, но не исключено использование солей других металлов.

Мера способности детергента нейтрализовать кислоту характеризуется его щелочным числом. Чем оно выше, тем больше кислоты может быть нейтрализовано. Однако, соединения, имеющие наибольшее щелочное число, не всегда обладают наилучшими моющими свойствами, и наоборот. В некоторых случаях, вторичные свойства такие, как чувствительность к попаданию воды или совместимость с другими химическими веществами, входящими в состав смазочного материала, могут оказать первоочередное влияние на выбор детергента.

б) Дисперсанты. Дисперсанты подавляют агломерацию и слипание продуктов окисления, образование шлама или осаждение смолистых отложений на поверхности металлов. Дисперсанты поддерживают коллоидные частицы продуктов окисления во взвешенном состоянии. В основном они обеспечивают чистоту непрогретого двигателя. При эффективной работе дисперсантов моторное масло темнеет, а диспергированные мелкие продукты окисления не забивают фильтр и не осаждаются на мелких деталях двигателя.

Дисперсанты схожи с детергентами тем, что они также обладают моющими свойствами. Однако их химический состав отличается тем, что он по своей структуре беззолен, т. е. они не содержат металлов. Дисперсанты намного эффективней детергентов предотвращают образование шлама и лаковых отложений, которые возникают при периодической эксплуатации бензиновых двигателей при низких температурах. Соединения, использующиеся как дисперсанты:

-     высокомолекулярные эфиры производных янтарной кислоты;

-     сукцинимиды;

-     основания Мaнниха на основе высокомолекулярных алкилфенолов и др.

4) Дополнительные присадки.

а) Противопенные присадки. Почти всегда при эксплуатации масла подвергаются интенсивному перемешиванию, вследствие чего в них попадает воздух, и образуется пена. Избыточное пенообразование снижает эффективность смазки, так как происходит разрушение гидродинамической пленки между трущимися поверхностями.

Пенообразование срывает нормальную работу системы смазки: смазывание трущихся поверхностей становится недостаточным из-за разрыва масляной плёнки, ухудшается работа гидравлических систем, ускоряется процесс окисления масла в присутствии кислорода воздуха. Вязкие масла являются более склонными  к пенообразованию, особенно при низких температурах и в присутствии влаги. Антиокислительные и моющие присадки также увеличивают пенообразование. В составе противопенных присадок обычно содержатся силиконовые масла – полиалкилсилоксаны и некоторые другие полимеры. Силиконовые масла разрушают стенки крупных пузырей, а полимеры – уменьшают количество мелких пузырей.

б) Эмульгаторы. Эти соединения понижают поверхностную энергию жидкостей, вследствие чего вода в масле образует стойкую эмульсию и не выделяется в отдельный слой. Эмульгаторами служат детергенты.

в) Присадки для обкатки и восстановления двигателя.  

Обычные смазочные масла для этой цели малоэффективны. Для обкатки применяются специальные масла с химически активными присадками обкатки, при воздействии которых увеличивается износ выступов (находящихся под наибольшей нагрузкой) на поверхности трения. Выступы выравниваются и прирабатываются. Масла для обкатки применяются в течении относительно короткого срока, и только до приработки поверхностей. Восстановительные присадки – это суспензии порошка мягких металлов (меди и олова) в масле. Такие присадки не только уменьшают износ поверхностей трения, но и в некоторых случаях металлизируют их, восстанавливая прежние размеры. Однако применение восстановительных присадок в составе товарных масел для двигателей внутреннего сгорания, по мнению всех автопроизводителей, является недопустимым.

Присадки должны отвечать определенным требованиям:

1)       Присадки должны эффективно улучшать эксплуатационные свойства масел в соответствии с назначением, не оказывая при этом негативного влияния на другие показатели.

2)       Присадки должны хорошо растворяться в масле, иметь низкую летучесть (высокую температуру кипения), обладать высокой термической и термоокислительной стабильностью и не менять свои свойства при хранении.

3)       Присадки должны быть не дорогими и иметь достаточную сырьевую базу.

4)       Присадки не должны вступать в реакцию с другими добавками, подавляя их действие, не должны реагировать с конструкционными материалами маслосистемы (кроме тех случаев, когда это предусмотрено механизмом их действия), не должны быть токсичными и придавать маслу неприятный запах.

Желательно иметь такие присадки, которые при добавлении их в масло не вызывали бы изменений (ухудшений) начальных физико-химических показателей. Пока это требование не выполнимо: при добавлении большинства синтезированных присадок исходные параметры масла изменяются. Если в присадку входят металлоорганические соединения, то при сжигании масла остается большее количество золы по сравнению с маслом без присадки. Как правило, повышается коксуемость масел. С введением присадки может увеличиваться начальное содержание органических кислот, но в то же время корродирующее действие масел с присадками значительно ниже. С введением ряда присадок масло приобретает щелочную реакцию и часто высокую щелочность.

С каждым годом расширяются ассортимент и область применения присадок. Если раньше присадки в основном добавляли в масла для двигателей внутреннего сгорания, то сейчас их также широко используют для трансмиссионных, изоляционных, турбинных и многих других масел. По имеющимся в литературе сведениям, доля присадок к общему производству смазочных масел должна быть не менее 6%, в нашей стране эта цифра пока еще несколько ниже.

Заключение

В заключение контрольной работы можно сделать следующие выводы.

Современные моторные масла представляют собой сбалансированный коллоидный раствор многих функциональных присадок в базовом нефтяном или синтетическом масле и лишь благодаря этому способны справляться со своими обязанностями в двигателе.

Присадки к маслам - это специальные химические вещества, которые придают маслам новые свойства или улучшают их физико-химические характеристики. Присадки бывают вязкостные, антиокислительные и антикоррозионные, нейтрализующие, моющие, противоизносные, антипенные и понижающие температуру застывания масла. Наиболее распространены многофункциональные присадки, которые улучшают не одну, а сразу несколько характеристик масла.

Присадки должны:

- хорошо растворяться в масле;

- обладать малой летучестью и не испаряться из масла при хранении и эксплуатации в широком диапазоне температур;

- не вымываться водой и не подвергаться гидролизу;

- не взаимодействовать с контактирующими поверхностями материалов;

- сохранять свои функции в присутствии других добавок и не оказывать на них депрессивного действия.

Присадки к маслам бывают следующих типов: вязкостные присадки, присадки, улучшающие смазывающие свойства, моющие присадки и дополнительные присадки

Список использованной литературы

1. Белосельский Б.С. Технология топлива и энергетических масел – М.: Изд. МЭИ, 2003 – 340 с.
2. Евдокимов, Б. П. Топливо и смазочные материалы: учебное пособие: Сыктывкар: СЛИ, 2013. – 172 с.
3. Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1985. - 312 с.
4. Продукты нефтепереработки Корох Н.И., Якунина И.Н. - Москва, Техинформ, 2004. -376c.
5. Современные технологии производства компонентов моторных топлив Козин В.Г., Солодова Н.Л., Башкирцева Н.Ю. - Казань, Хэтер (ТаРИХ), 2003. -264c.
6. Технология производства масел. Учебное пособие по дисциплине «Технология производства масел» для студентов, обучающихся по специальности 080502.65 - Макарова Т.П., Харисова Г.Ф., Галяутдинова М.С. - Альметьевск, Типография АГНИ, 2009. -108c.
7. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3-я //Черножуков Н.И. – 10-е изд. перераб. и доп. – М.: Химия, 1989 – 424 с.