Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Индустриальные гидравлические масла, их свойства, производство и применение 11
1.1. Современное состояние и перспективы производства масел 11
1.2. Условия эксплуатации, технические требования и методы оценки качества масел 14
1.3. Присадки и их композиции 25
Глава 2. Объекты и методы исследования 33
2.1. Сырьевые компоненты и приготовление масел . 33
2.2. ИК-спектроскопические исследования 47
2.3. Традиционные методы исследования 52
2.4. Нестандартные методы исследования 56
Глава 3. Молекулярные взаимодействия присадок и их моделей в маслах разного состава 63
3.1. Влияние гидрофобных групп молекул ПАВ на их ассоциацию в неполярных средах 64
3.2. Влияние кислородсодержащих ПАВ на коллоидную стабильность растворов присадок в маслах 69
3.3. Ж-спектроскопическая оценка ранних стадий окисления 77
Глава 4. Колловдная стабильность и эксплуатационные свойства масел с композициями присадок 86
4.1. Термоокислительная и коллоидная стабильность масел 87
4.2. Влияние внешних факторов на стабильность масел 93
4.2.1. Кислородсодержащие ПАВ 93
4.2.2. Вода и механические примеси 96
4.3. Исследование совместимости присадок 100
4.3.1. Влияние совместимости присадок на фильтруемость товарных масел 107
Глава 5. Подбор оптимальных композиций присадок и совершенствование технологии приготовления гидравлических масел 114
5.1. Приготовление и исследование лабораторных и опытно-промышленных образцов 114
5.1.1. Статистический анализ метода оценки коллоидной стабильности масел 121
5.1.2. Оценка коллоидной стабильности масел по величине фактора устойчивости . 124
5.2. Влияние технологических режимов приготовления масла ИГСп-38д на его стабильность 135
Выводы 139
Литература 143
Приложение
- Условия эксплуатации, технические требования и методы оценки качества масел
- Влияние кислородсодержащих ПАВ на коллоидную стабильность растворов присадок в маслах
- Влияние внешних факторов на стабильность масел
- Влияние технологических режимов приготовления масла ИГСп-38д на его стабильность
Введение к работе
Развитие машино- и приборостроения, дальнейшее ужесточение условий эксплуатации новой техники вызывают необходимость улучшения качества смазочных масел, в том числе индустриальных гидравлических с композициями присадок *. Одним из направлений в области смазочных материалов, сформулированных ХХУІ съездом КПСС, является сокращение их ассортимента, прежде всего за счет создания универсальных рабоче-консервационных масел /I/. Важной задачей в этой связи является сокращение и унификация ассортимента товарных масел, в том числе индустриальных с присадками и их композициями. Объем производства последних непрерывно возрастает и к 1990 г. должен составить около 38,4$ от общей выработки индустриальных масел в СССР /2/. Однако их качество не всегда удовлетворяет современным требованиям. Это сделало необходимым поиск путей улучшения качества масел, который осуществляется прежде всего расширением использования присадок /3/. Однако до сих пор подбор присадок осуществляется преимущественно по их функциональному действию /4, 5/. При этом не всегда учитываются запас растворимости присадок и изменения в межмолекулярных взаимодействиях при совместном присутствии, т. е. коллоидная стабильность растворов присадок. Не регламентируются технологические режимы завершающей стадии приготовления товарных масел с композициями присадок (последовательность введения присадок, температура, продолжительность и интенсивность перемешивания). Все это и приводит к тому, что в условиях хранения и применения
х Далее для краткости они будут называться просто маслами.
товарных масел происходит осаждение одной или нескольких присадок и ухудшение отдельных показателей эксплуатационных свойств масел, в частности, ухудшение фильтруемости гидравлических масел, забивание фильтров и выход гидросистемы из строя.
Систематических исследований по изучению коллоидной стабильности товарных масел, за исключением разрозненных работ /6-14/, не проводилось. Это свидетельствует о том, что возможности регулирования и улучшения качества смазочных масел за счет применения оптимальных композиций присадок полностью не выявлены.
Как известно /15, 16/, функциональное действие присадок определяется составом полярной группы молекулы, а неполярная (гидрофобная группа) определяет их растворимость в масле. Для сохранения стабильности в растворе масла присадки должны в минимальной степени реагировать на внешние воздействия, изменяющие их межмолекулярные взаимодействия в объеме масла. Гидрофобные группы должны обеспечивать присадкам большой запас растворимости, особенно при изменении вязкости масла, попадании в него воды, механических примесей или накапливании продуктов окисления, вызывающих сильную ассоциацию присадок. Это делает необходимым исследование и поиск путей по повышению коллоидной стабильности товарных масел с композициями присадок с целью повышения качества выпускаемой продукции.
Традиционные реологические и физико-химические методы не позволяют исследовать стабильность растворов присадок в маслах, во многом определяющую надежность применения товарных масел. Важным является привлечение современных спектральных и физико-химических методов, позволяющих оценить межмолекулярные взаимодействия в системе. В связи с этим основными задачами работы являются:
- подбор и совершенствование методов исследования, а также выбор критериев оценки коллоидной стабильности;
изучение совместимости присадок и выявление причин снижения коллоидной стабильности товарных масел серии ИГСп с целью подбора оптимальных композиций присадок в индустриальных маслах;
исследование ассоциации индивидуальных кислородсодержащих соединений (моделей продуктов окисления) с целью выявления их влияния на межмолекулярное взаимодействие присадок;
изучение влияния гидрофобных групп молекул MB (моделей присадок) на ассоциацию и стабильность растворов присадок в зависимости от полярности базовой основы;
разработка рекомендаций по оптимизации рецептуры и технологии производства масла ИГСп-38д с учетом межмолекулярного взаимодействия присадок.
Работа посвящена изучению влияния на коллоидную стабильность межмолекулярных взаимодействий присадок и их изменений под влиянием внешних факторов.
Диссертационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, включающих 34 таблицы ж 29 рисунков, выводов, списка литературы 136 наименований и приложения.
Во введении и в первой главе обоснована актуальность работы и дан критический анализ результатов исследований в области коллоидной стабильности масел с композициями присадок и методов оценки путей регулирования качества товарных масел.
Вторая глава посвящена обоснованию выбора объектов и методов исследования. Критерием коллоидной стабильности товарных масел при их хранении выбран фактор устойчивости (Фу). О стабильности судили также и по времени до выпадения осадка из раствора присадок в масле. Размеры коллоидных образований определяли методом спектроскопии оптического смешения. Для оценки окисляемости ма-
сел использовали ИК-спектроскопию. На основе метода ЙК-спектро~ скопии рассчитаны равновесные концентрации кислородсодержащих MB (кислот, спиртов). Изучен ряд эксплуатационных свойств масел: фильтруемость, защитная и смазочная способность.
В третьей главе изучены межмолекулярные взаимодействия в маслах разного состава. Исследовано действие моделей продуктов окисления - индивидуальных ПАВ и их смесей (жирные кислоты, спирты) на межмолекулярные взаимодействия и коллоидную стабильность растворов присадок в маслах. Приведены данные мщеллобразования индивидуальных кислородсодержащих ПАВ. Изучено влияние гидрофобных групп ПАВ (моделей присадок) на их ассоциацию в неполярных средах.
В четвертой главе изучено изменение коллоидной стабильности масел в условиях хранения и использования в гидросистемах. Показано влияние продуктов окисления, воды и механических примесей на коллоидную стабильность масел с присадками. Установлена зависимость фильтруемости товарных масел от склонности присадок к усилению межмолекулярных взаимодействий и формированию крупных ассоциатов (I мкм и более).
Пятая глава посвящена обобщению материала по подбору оптимальных композиций присадок и технологии приготовления масла ИГСп-38д улучшенного качества. Проведены исследования и выявлена возможность замены присадки B-I5/4I на ингибитор коррозии Купринол-1. Предложены рекомендации по последовательности введения присадок в базовое масло, подбору оптимальной концентрации Купринола-1, в соответствии с которым приготовлен и исследован опытный образец масла ИГСп-38д, успешно прошедший квалификационные испытания. Исследовано влияние концентрации присадки Купринол-1 и температуры испытания на стабильность товарного масла. Данная зависимость представлена номограммой.
Таким образом, на основании проведенных исследований разработаны научные принципы подбора композиций присадок для товарных индустриальных масел с целью повышения их коллоидной стабильности, основанные на оптимизации технологических и рецептурных факторов регулирования межмолекулярных взаимодействий ПАВ в малополярных средах. Экспериментально подтверждена высокая эффективность этого пути, позволяющая наряду с улучшением коллоидной стабильности масел уменьшить отрицательное действие продуктов окисления, воды и механических примесей, накапливаемых в масле в процессе хранения и применения. Эффективность развиваемого направления подтверждена разработкой и промышленным внедрением новой композиции присадок для масла ИГСп-38д и выдачей рекомендаций по улучшению его качества.
Для выявления возможности использования в маслах присадок и их композиций подобраны и усовершенствованы методы определения коллоидной стабильности их растворов по фактору устойчивости (Фу), а также по данным Ж-спектроскопии и спектроскопии оптического смешения. Эти методы впервые применены для изучения межмолекулярного взаимодействия присадок, их моделей и композиций.
Показано влияние взаимодействий присадок на размеры их коллоидных образований (диапазон измерений лежит в интервале 0,38--1,60 мкм) и на некоторые эксплуатационные свойства товарных масел. Методом ИК-спектроскопии изучено влияние гидрофобной группы молекул присадок на их ассоциацию в малополярных средах. Установлено, что роль гидрофобной группы возрастает с уменьшением энергии взаимодействия полярных групп и с усложнением структуры молекулы.
Выявлено сильное межмолекулярное взаимодействие присадок
АБЭС и B-I5/4I и влияние на него продуктов окисления,воды и механических примесей,накапливаемых в масле при хранении и применении* приводящее к понижению коллоидной стабильности товарного масла.
Результаты проведенных исследований позволили разработать ряд рекомендаций по повышению коллоидной стабильности масел подбором присадок с учетом их совместимости в композиции и по оптимальной технологии производства товарных масел. Опираясь на научные результаты исследований и установленные закономерности, совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом по переработке нефти ( ВНИИ НП), Куйбышевским филиалом ВНИИ НП (КФ ВНИИ НП) и Рязанским опытным заводом ВНИИ НП ( РОЗ ВНИИ НП), разработана новая композиция присадок для масла ИГСп-38д и уточнена технология его приготовления. Опытный образец масла ИГСп-38д ( с Купринолом-1) отличается существенно лучшей коллоидной стабильностью, лучшими фильтрующими свойствами и смазочной способностью, чем товарное масло ИГСп-38д.
Внедрение результатов исследований обеспечит народнохозяйственный эффект в сумме 245 тыс. руб. в год, повысит технический уровень производства и применения индустриальных масел.
Условия эксплуатации, технические требования и методы оценки качества масел
Гидравлическая система представляет собой совокупность машин и аппаратов, служащих для передачи энергии от одного узла или агрегата машины к другому и превращения этой энергии в полезную работу. Средой для передачи энергии в гидравлической системе служит относительно несжимаемая жидкость на нефтяной или синтетической основе. Работоспособность гидравлических передач промышленного оборудования определяется их конструкцией и качеством смазочных материалов /2, 17/.
По условиям применения различают две основные категории: масла для легких и средних режимов скоростей и нагрузок, и масла для форсированных и тяжелых условий работы /22/. Особенностью применения современных масел является интенсификация режимов работы промышленных механизмов и комплексная их автоматизация. Если в станках и механизмах старых конструкций температура масла не превышала 40-60С, то в настоящее время рабочие температуры достигают Ю0С и более, что требует применения стабильных масел, содержащих присадки /2/. Широкое распространение промышленных циркуляционных систем смазки и систем гидравлического привода управления, работающих в условиях форсированных режимов, предъявляет ряд специфических требований к маслам. Важнейшие из них -устойчивость против образования осадков (коллоидная стабильность), стойкость к окислению в течение нескольких тысяч часов работы (химическая стабильность) и высокая смазочная способность /20/. Для устойчивой работы систем циркуляционной смазки, и особенно гидравлических систем, важно, чтобы колебания рабочих температур в минимальной степени отражались на вязкости масла, т. е. масла должны обладать высоким индексом вязкости /21/.
В последнее время наметилась тенденция к повышению рабочего давления в гидравлических системах. В связи с этим большое значение приобретает надежность их отдельных элементов, в частности рабочей жидкости /23/. С повышением давления, как известно, условия работы жидкости ужесточаются /24/. Поэтому рабочая жидкость должна иметь соответствующую вязкость, хорошие вязкостно-температурные и противопенные свойства; продолжительный срок эксплуатации; защищать от ржавления металлические поверхности и предотвращать их коррозию /25/. При повышении давления до 50 Ша масло должно иметь минимальную сжимаемость и пониженную склонность к утечке /23/.
Подбору жидкостей для гидравлической системы уделяется большое внимание. В современной литературе подробно рассмотрены важнейшие физико-химические свойства масел и методы их оценки /20, 24-31/. В табл. I /3/ приведены предельные нормы изменения показателей физико-химических свойств масел в процессе их эксплуатации, при повышении которых масло в системе рекомендуется заменять свежим.
Под стабильностью товарных масел понимают их способность сохранять свой состав и основные свойства в условиях хранения, транспортирования и применения /28/. Стабильность масла в процессе работы определяет срок работоспособности как самого масла, так и гидросистем. Основными факторами, влияющими на стабильность масел, являются воздействие кислорода воздуха, температуры, воды, а также присутствие катализаторов и загрязнений /II, 29/. Многообразие задач, которые выполняют масла в условиях применения, предъявляют к ним повышенные, а в некоторых случаях и противоречивые требования, удовлетворение которых представляет собой сложную техническую задачу. Поэтому современные масла в своем составе содержат присадки, концентрация которых может достигать 20%. Некоторые присадки или их компоненты при длительном хранении масел могут выпадать в осадок или отделяться от базового масла, что приводит к ухудшению ряда эксплуатационных свойств масла /30-31/. В работе /30/ показано, что большое влияние на коллоидную стабильность масла оказывает химический состав базовой основы. Так, например, масла гидрокрекинга хуже совмещаются с противоизносными и вязкостными присадками по сравнению с маслами селективной очистки.
В результате окисления гидравлических масел образуются жидкие или твердые нерастворимые продукты, отличающиеся высокомолекуляр ной массой. Находясь в масле во взвешенном состоянии,высокомолекулярные продукты могут осаждаться на поверхностях механизмов в виде пленок. Нерастворимые продукты могут образоваться также в результате химических превращений углеводородов масла или присадок и выпадать из него в связи с ухудшением растворимости в базовом масле /24/.
Интенсивность окисления масла (так же, как и скорость химической реакции) с повышением температуры на ЮС практически удваивается /24, 31/. Уменьшение количества воздуха, циркулирующего в системе, при прочих равных условиях способствует повышению антиокислительной стабильности масла за счет снижения концентрации кислорода и снижения возможности местного повышения температуры. По данным работы /31/, при адиабатическом сжатии воздуха от ат-мосферного давления до 70 кГ/см температура его повышается от 0 до 700С.
Влияние кислородсодержащих ПАВ на коллоидную стабильность растворов присадок в маслах
Как известно, функциональное действие присадок определяется составом полярной группы молекулы, а неполярная (гидрофобная) группа определяет ее растворимость в масле. Для сохранения стабильности в масле присадки должны в минимальной степени реагировать на внешние воздействия, изменяющие характер межмолекулярных взаимодействий присадок. Гидрофобные группы молекул присадок должны обеспечивать им запас растворимости, особенно в присутствии кислородсодержащих ШШ, вызывающих сильную ассоциацию присадок.
Состояние ПАВ в растворе (равновесие между индивидуальными молекулами первичных ассоциатов) влияет на коллоидную стабильность присадок в маслах и зависит от природы молекул дисперсионной среды.
В работах /16, 99/ рассмотрены особенности первичной ассоциации и мицеллообразования ПАВ в ССІ и основные факторы, влияющие на эти процессы /101, НО/. Однако влияние природы растворителя не изучалось. Между тем известно, что многие свойства олео-дисперсных систем чувствительны к составу неполярной дисперсионной среды /115, 116/. В связи с этим изучали влияние химической природы ряда неполярных растворителей (гексан (Е = 1,89), бензол (Е = 2,28), а также нафтено-парафиновое масло С-220 (Е = 2,20) и экстракт селективной очистки фракции 350-420С (Е = 2,62)). Выбор растворителей обусловлен тем, что их диэлектрическая проницаемость изменялась незначительно, однако природа составляющих их молекул - существенно.
На примере присадки АБЭС и моделей, представляющих собой индивидуальные ПАВ разных классов (представители карбонових кислот, алифатические и ароматические спирты), изучали влияние состава базового масла и состава кислородсодержащих ПАВ на коллоидную стабильность товарных масел. Растворители и масла дополнительно очищали на хроматографических колонках с прокаленной двуокисью кремния. Содержание воды в растворителях, определявшееся спектроскопически /117/ и гидридкальциевым методом /103/, не превышало 0,001%.
Значения ККА и ККМ определяли спектроскопически по методике /16, 99/, мицеллярные массы и числа ассоциации - по методике /114/. Все измерения проводили в равновесных условиях, причем время достижения равновесия в растворах масел составляло 3-5 ч, в растворителях - 10-15 мин. В табл. 17 приведены значения ККА и ККМ исследованных ПАВ. Из приведенных данных видно, что природа растворителя влияет как на ККА, так и на ККМ. Однако пределы изменения максимальных показателей невелики. Как у алифатических карбонових кислот, так и у бензойной кислоты значения ККА и ККМ выше в ароматических растворителях, чем в нафтено-парафиновых. По всей вероятности, это объясняется лучшей растворимостью соответствующих ПАВ в первых растворителях, чем во вторых. Молекулярная масса растворителей и их вязкость оказывают незначительное влияние на ККА и ККМ и отражаются лишь на времени установления равновесия. Результаты, полученные для спиртов, аналогичны данным для кислот. Однако спирты более чувствительны к природе молекул растворителя. Значения ККА и ККМ у них варьируют в более широких пределах (табл. 17).
Как уже отмечалось, более высокие значения ККМ спиртов по сравнению с кислотами объясняются меньшей энергией связи молекул ПАВ в ассоциатах у спиртов. Это приводит к увеличению их мицел-лярных масс и чисел ассоциации. В соответствии с влиянием природы молекул углеводородных растворителей на ККМ изменяются также и мицеллярные массы и соответственно числа ассоциации молекул в мицеллах у исследованных ПАВ (табл. 18). Мицеллярные массы и числа ассоциации в гексане выше, чем в бензоле. Природа растворителя в большей степени проявляется у спиртов, чем у кислот. Отметим также, что в случае фенола, у которого ККМ в бензоле намного выше, чем в гексане; соответствующее различие мицеллярных масс особенно велико.
В работах /99, 118/ было показано, что, как общее правило, уменьшение ККА и ККМ приводит у всех ПАВ к возрастанию энергии связи молекул ПАВ в ассоциатах. Энтальпия как первичной ассоци ации, так и мицеллообразования (табл. 19) у всех исследованных ПАВ увеличивается (по абсолютной величине) при переходе от бензола к гексану. Причем эти изменения больше всего (как относительные, так и абсолютные) у спиртов, поскольку общий уровень энергии связи в их ассоциатах ниже, чем у карбоновых кислот. Энтропия системы по нижается тем больше, чем выше энергия связи молекул ПАВ в ассо-циатах (энтальпия процесса).
Выше показано влияние природы молекул растворителей на ассоциацию в них молекул ПАВ. Однако на практике, как правило, приходиться встречаться с нефтяными маслами и их смесями, а не с индивидуальными растворителями. В этой связи изучали зависимость ККМ стеариновой кислоты и цетилового спирта от состава смеси масел С-220 и ЭА.
Влияние внешних факторов на стабильность масел
Изменение качества товарных масел при хранении зависит от их химического состава, условий хранения, транспортирования и применения, конструктивных особенностей технических средств и состояния их поверхности, контактирующей с товарным маслом. Под воздействием внешних факторов в маслах протекают физические и химические процессы. Основным результатом физических процессов являются загрязнения масла механическими примесями и водой, а химических - образование и накопление продуктов окисления. Все эти процессы приводят к необратимому изменению качества масел, в частности - потере стабильности.
Состав продуктов окисления сложен и зависит от природы масла и условий его хранения, поэтому исследования проводили на моделях (лауриновая кислота и лауриловый спирт). Выбор объектов обусловлен тем, что по природе и строению как полярных, так и неполярных частей их молекул они моделируют основные классы мас-лорастворимых ПАВ.
Как видно из рис. 15, опытный образец масла (с Кутіринолом-І) более устойчив к влиянию продуктов окисления, чем образец товарного масла (с В-І5/4І).
Интересно отметить, что действие модельных кислородсодержащих ПАВ ослабевает при замене ингибитора коррозии В-І5/4І в компози-ции ЙГСп-38д на Купринол-1. Повышенная концентрация в масле спирта (1-3%) объясняется менее прочной связью в группе -СОН спирта, по сравнению с -СО0Н кислоты при ассоциации молекул. Из представленных данных (рис. 15) видно, что действие спирта в большей степени сказывается на стабильности масла с присадкой В-І5/4І, чем с Купринолом-1 (кривые I и 3). Это объясняется, по-видимому, тем, что в состав присадки В-І5/4І входит сложноэфирная группа -С00Н, которая, как известно /126/, способна образовывать прочные ассо-циаты, в частности, с компонентами присадки АБЭС, входящей в композицию товарного масла ИГСп 38д. Образование осадка, вероятно, проходит стадии окислительного уплотнения (с повышением концентрации спирта до 3%) и седиментации коллоидных частиц в осадок. Для масла, содержащего Купринол-1, это же количество спирта незначительно уменьшает стабильность системы (Ф = 0,91 по сравнению с Ф = 0,99 исходного масла). Можно предположить, что Купри-нол-1 способен стабилизировать как продукты окисления масла, так и труднорастворимые в масле компоненты присадки АБЭС. Образование в растворе ассоциатов (потеря агрегативной устойчивости, поскольку образование ассоциатов еще не означает потери кинетической устойчивости - выпадения осадка) создает условия для так называемого растворения нерастворимых в масле веществ (солюбили-зации). Молекулы этих веществ способны включаться в гидрофильное ядро мицеллы и удерживаться в растворе.
Характер же действия лауриновой кислоты на стабильность масел оказался более сложным (рис. 15, кривые 2 и 4), что подтверждает данные литературы /127/. По полученным экспериментальным данным (рис. 15, кривая 4) можно отметить, что содержание кислоты в масле до 0,3$ стабилизирует систему (Ф = 1,0). Это можно объяснить возникновением комплексов присадка-кислота, более растворимых в углеводородной среде, чем сама присадка. С увеличением концентрации кислоты до 0,3$ коллоидная стабильность образца масла ИГСп-38д с B-I5/4I значительно снижается (Ф = 0,59), ас Купринолом-1 остается на прежнем уровне (Ф = 1,0). То есть,чем выше степень протонизации водорода кислоты (при повышении полярности вещества) и чем сильнее она отличается от молекулы присадки, тем в большей степени можно ожидать эффекта максимальной поляризации и повышения стабильности системы. Соотношение степени ассоциации ПАВ (присадки и кислоты) и стерический фактор имеют также существенное значение при формировании ассоциатов, т. е. кислота должна вписаться в мицеллу присадки с минимальными объ емными затруднениями /127/. Это особенно существенно для продуктов окисления масел (преимущественно нафтеновых кислот). Для масла с присадкой Купринол-І в композиции существуют две оптимальные концентрации, при которых стабильность системы достигает максимума (Ф =1,0) - 0,1 и 0,3%. В случае же масла с присадкой B-I5/4I оптимальной является концентрация 0,02% (Ф =0,80). Полученные данные подтверждают предположение о более высокой стабильности масла ИГСп-38д с Купринолом-1 при продолжительных сроках хранения, чем с B-I5/4I.
Влияние технологических режимов приготовления масла ИГСп-38д на его стабильность
При производстве масел с композициями присадок не регламентируются технологические режимы завершающей стадии компаундирования (последовательность введения присадок и температура перемешивания). Это делает необходимым проведение исследований по влиянию технологии приготовления товарного масла ИГСп-38д (с Купри-нолом-1) на его коллоидную стабильность.
Из представленных результатов (табл. 33) следует, что оптимальной является следующая последовательность введения присадок в базовое масло И-40А: ДФ-ІІ, АБЭС, Купринол-І, ПМС-200А, Д-І57 (Ф = 0,99 и скорость фильтрования W = 0,42 10 м/с).
В работе проводились исследования и по влиянию температуры перемешивания жри приротовлежии масла ИГСж-38д на его коллоидную стабильность. По результатам исследований (рис. 29) оптимальной является температура перемешивания 75G (Ф„ « 0,99). Так как при повышении температуры до 140С наблюдается понижение Ф до 0,90. Это связано, по-видимому, с более интенсивным окислением масла и увеличением концентрации продуктов окисления до 0,060 с 0,015 ммоль/л при 50С.
Даже такое количество продуктов окисления в системе приводит к повышению ассоциации между кислородсодержащими ПАВ и компонентами присадок. Подтверждается вывод о том, что чем меньше продуктов окисления в системе, тем ниже степень ассоциации и выше коллоидная стабильность товарного масла.
Результаты исследований и выявленные закономерности использованы при разработке новой композиции масла ИГСп-38д. Они послу жили научной основой для подбора составов, совершенствования технологии производства и составления условий на новые масла с присадками и их композициями. Совместно с сотрудниками ВНИИ Ш, КФ ВНИИ Ш и РОЗ ВНИИ Ш разработаны и решены вопросы организации производства масла ИГСп-38д с новой композицией присадок (с Кущшюлом-I), обладающих высокими эксплуатационными свойствами (табл. 34). Сформулированы требования к составу и свойствам дисперсионной среды, выданы рекомендации по подбору оптимальной концентрации Купринола-1 и введению присадок в базовое масло Й-40А при производстве товарного масла ИГСп-38д, что позволило организовать производство стабильного масла ИГСп-38д о присадкой Купринол-1, взамен использовавшихся ранее дефицитной присадки B-I5/4I и импортной Лубризол-859. Показано, что одним из путей повышения коллоидной стабильности товарных масел является подбор оптимальных технологических режимов их приготовления. Установлено, что последовательность введения присадок существенно влияет на коллоидную стабильность товарного масла. Результаты квалификационных испытаний масла Ш?Сп-38д с новой композицией присадок показали, что опытный образец не уступает товарному.
Таким образом, проведенные исследования позволяют рекомендовать ингибитор коррозии Купринол-1 в композицию присадок масла ИГСп-38д.
В заключение отметим, что изучение коллоидной стабильности растворов присадок в маслах - это важное новое направление в общей проблеме улучшения качества и повышения эффективности применения масел с присадками. В его основе лежат вопросы механизма и регулирования межмолекулярных взаимодействий ПАВ в объеме-тиа-лополярных жидкостей разного состава. Учитывая многообразие факторов, определяющих стабильность товарных масел с присадками (рецептурные, технологические), можно полагать, что это направлен ние одновременно крупная научная и прикладная проблема, требующая обстоятельных комплексных исследований. 1. Разработаны научные принципы подбора композиций присадок для товарных индустриальных масел с целью повышения их коллоидной стабильности, основанные на оптимизации технологических и рецептурных факторов регулирования их межмолекулярных взаимодействий в малополярных нефтяных средах. Экспериментально подтверждена высокая эффективность этого пути, позволяющая наряду с улучшением коллоидной стабильности масел уменьшить отрицательное действие продуктов окисления, воды и механических примесей, накапливаемых в масле в процессе хранения и применения. Достоверность результатов исследований подтверждены разработкой и промышленным внедрением новой композиции присадок для масла ИГСп-38д и выдачей рекомендаций по улучшению качества масел аналогичного назначения. 2. Для выявления возможности использования в маслах присадок и их композиций подобраны и усовершенствованы методы определения коллоидной стабильности их растворов по фактору устойчивости - Ф, а также по данным ИК-спектроскопии и спектроскопии оптического смешения. Эти методы впервые применены для изучения межмолекулярного взаимодействия присадок, их моделей и композиций в нефтяных маслах.
