СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR DETERMINING THERMAL-OXIDATIVE STABILITY OF LUBRICANTS

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов.
Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование и определение параметров оценки процесса окисления. При этом испытывают пробу смазочного материала постоянного объема при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом, строят графическую зависимость изменения коэффициента поглощения светового потока от времени испытания, продлевают линию зависимости после точки перегиба до пересечения с осью абсцисс и по абсциссе этой точки определяют время начала образования нерастворимых примесей, по точке перегиба зависимости определяют время начала коагуляции нерастворимых примесей, а по предельному значению коэффициента поглощения светового потока определяют ресурс работоспособности смазочного материала (Патент РФ №2219530 С1, дата приоритета 11.04.2002, дата публикации 20.12.2003, авторы Ковальский Б.И. и др. RU).
Недостатком известного аналога является то, что в нем не учитывается влияние продуктов окисления на индекс вязкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, принятый в качестве прототипа, при котором испытывают пробу смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием, при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока, вязкость исходного и окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления, причем испытания смазочного материала проводят, как минимум при трех, температурах ниже критической, определяют относительную вязкость как отношение вязкости окисленного смазочного материала к вязкости исходного, а термоокислительную стабильность определяют по показателю отношения коэффициента поглощения светового потока к относительной вязкости, строят графические зависимости показателя термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока, по которым определяют однородность состава продуктов окисления и температурную область работоспособности исследуемого смазочного материала (Патент РФ №2334976 С1, дата приоритета 26.12.2006, дата публикации 27.09.2008, авторы Ковальский Б.И. и др. RU, прототип).
Общим недостатком известного аналога и прототипа является недостаточная информативность о качестве товарных смазочных материалов, так как в известных способах не учитывается влияние температуры и продуктов окисления на их вязкостно-температурные характеристики.
Задачей изобретения является повышение информативности способа определения термоокислительной стабильности смазочных материалов путем учета влияния температуры и продуктов окисления на вязкостно-температурные характеристики смазочных материалов.
Для решения поставленной задачи предложен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробы смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальных, как минимум трех, температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, фотометрируют, определяют кинематическую вязкость исходного и окисленного смазочного материала, определяют показатель термоокислительной стабильности, строят графические зависимости указанного показателя от параметров фотометрирования для выбранных температур и проводят оценку процесса окисления. Новым является то, что при фотометрировании определяют оптическую плотность, кинематическую вязкость определяют при температурах 40°С и 100°С, при этом дополнительно определяют индекс вязкости и показатель относительного индекса вязкости как отношение индексов вязкости окисленного смазочного материала к товарному, а показатель термоокислительной стабильности определяют как отношение оптической плотности к показателю относительного индекса вязкости, при этом по графическим зависимостям показателя термоокислительной стабильности от оптической плотности, построенным по результатам, полученным при выбранных температурах испытания, определяют влияние температуры и продуктов окисления на вязкостно-температурную характеристику испытуемого смазочного материала и выявляют наименьшую скорость изменения показателя термоокислительной стабильности при увеличении температуры окисления.
2к
На фиг. 1, 2 и 3 представлены графические зависимости показателя термоокислительной стабильности от оптической плотности для минерального моторного масла Роснефть М-10Г (кривая 1) и частично синтетического моторного масла Роснефть Maximum 10W-40 SL/CF (кривая 2), полученные по результатам испытаний трех проб каждой марки при температурах окисления соответственно 180°С, 170°С и 160°С.
Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов осуществляют следующим образом. Пробу исследуемого смазочного материала постоянной массы, например 100±0,1 г, нагревают до температуры в зависимости от базовой основы (минеральное, частично синтетическое, синтетическое), назначения (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное) и группы эксплуатационных свойств с перемешиванием с помощью механической мешалки для смешивания с кислородом воздуха. Температура и частота вращения механической мешалки поддерживаются постоянными.
0
о
т
Через равные промежутки времени термостатирования отбирают пробу окисленного смазочного материала для фотометрирования и определения оптической плотности из выражения: , где F и F соответственно световой поток, падающий на поверхность смазочного материала, и световой поток, прошедший через слой заданной толщины; а также для определения кинематической вязкости, измеряемой при температурах 40°С и 100°С. Затем по ГОСТу 25371 - 97 (ИСО 2909-81) определяют индекс вязкости, характеризующий пологость вязкостно-температурной зависимости исследуемого смазочного материала, и показатель относительного индекса вязкости: , где ИВ и ИВ - соответственно индексы вязкости окисленного и товарного смазочных материалов. Испытание смазочных материалов продолжают до достижения оптической плотности испытуемого смазочного материала значений, равных 0,6-0,65.
тос
По результатам испытания определяют показатель термоокислительной стабильности П
.
тос
Данный показатель учитывает изменение оптической плотности и индекса вязкости при окислении испытуемого смазочного материала. Затем данный исследуемый смазочный материал испытывают при температуре на 10°С выше или ниже выбранной по описанной выше технологии и строят графические зависимости показателя термоокислительной стабильности П от оптической плотности по результатам, полученным при трех температурах испытания.
Результаты испытания смазочных масел на термоокислительную стабильность приведены в соответствующих таблицах 1 и 2.
тос
а
Представленные на фиг. 1-3 графические зависимости, построенные на основании данных таблиц 1, 2, описываются линейными уравнениями: П=D,
а
2к
тос
тос
тос
где  - коэффициент, характеризующий скорость изменения показателя термоокислительной стабильности от оптической плотности окисленного масла. Для минерального моторного масла Роснефть М-10Г регрессионное уравнение имеет вид для температур: 180°С - П=1,28D; 170°С - П=1,381; 160°С - П=1,48D.
тос
тос
тос
Для частично синтетического моторного масла Роснефть максимум 10W-40 SL/CF регрессионное уравнение имеет вид для температур: 180°С - П=0,98D; 170°С - П=1,12D; 160°С - П=1,2D.
тос
Для исследованных смазочных материалов установлено, что с увеличением температуры окисления скорость изменения показателя термоокислительной стабильности П уменьшается за счет более интенсивного увеличения индекса вязкости (вязкостно-температурной характеристики).
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить информативность способа определения термоокислительной стабильности смазочных материалов за счет учета влияния температуры и продуктов окисления на оптические свойства и индекс вязкости, а также промышленно применимо, так как позволяет выявить наименьшую скорость изменения показателя термоокислительной стабильности при увеличении температуры окисления, что имеет практическое значение при выборе смазочных масел.