СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
METHOD OF INCREASING THERMAL-OXIDATIVE STABILITY OF LUBRICATING OILS

Изобретение относится к технологиям повышения качества смазочных масел и может быть использовано для повышения термоокислительной стабильности и определения количественных показателей улучшения этих свойств.
Известен метод повышения термоокислительной стабильности смазочных масел путем введения антиокислительной присадки, в качестве которой применяют фенольный или аминный антиокислитель (Заявка RU 2008102362 A, дата приоритета 22.06.2006, дата публикации 27.07.2009, авторы НУЛ Фолькер Клаус и др., DE).
Однако этот метод имеет скрытый неизвестный резерв, который не используется.
Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных масел, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, испытание пробы 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, по которой определяют параметры оценки термоокислительной стабильности (Патент РФ №2219530 C1, дата приоритета 11.04.2002, дата публикации 20.12.2003, авторы Ковальский Б.И. и др., RU).
Недостатком аналога является низкая эффективность, обусловленная ограничением возможностей способа и недостаточной информативностью, в связи с получением только качественной оценки свойств термоокислительной стабильности и отсутствием количественной оценки показателя возможного повышения термоокислительной стабильности.
Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных масел, принятый в качестве прототипа, включающий термостатирование проб смазочного масла, испытание их на сопротивляемость окислению и определение температуры термостатирования, при которой сопротивляемость окислению максимальна, при термостатировании каждую из проб смазочного материала нагревают в течение постоянного времени при атмосферном давлении и фиксированной температуре, которую при каждом последующем испытании новой пробы повышают, а после каждого нагревания отбирают пробу постоянной массы, которую затем нагревают с перемешиванием в присутствии воздуха в течение установленного времени в зависимости от базовой основы при постоянной температуре и постоянной скорости перемешивания, после окисления определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока, строят графическую зависимость коэффициента поглощения светового потока от температуры термостатирования, а термоокислительную стабильность смазочного материала определяют по температуре термостатирования с наименьшим значением коэффициента поглощения светового потока, при этом способ позволяет повысить термоокислительную стабильность производимых смазочных масел от 20 до 60% (Патент РФ №2485486 C1, дата приоритета 03.11.2011, дата публикации 20.06.2013, авторы Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является недостаточная информативность способа о возможности повышения термоокислительной стабильности, обусловленная низкой достоверностью оценки термоокислительной стабильности смазочных масел в связи с отсутствием основного показателя при данной оценке, характеризующего ресурс работоспособности окисленного термостатированного масла.
Задачей изобретения является обеспечение информативности о повышении термоокислительной стабильности смазочных масел и увеличении ресурса их работоспособности путем определения количественных показателей, характеризующих повышение сопротивляемости окислению за счет термостатирования смазочных масел и определения оптимальной температуры термостатирования, при которой сопротивляемость окислению максимальна.
Для решения поставленной задачи способ повышения термоокислительной стабильности смазочных масел, по которому пробы смазочного масла термостатируют нагреванием в герметичном стакане без перемешивания в течение постоянного времени при атмосферном давлении и фиксированной температуре, которую при каждом термостатировании новой пробы ступенчато повышают в диапазоне температур, определяемых назначением смазочного масла, после нагревания проводят отбор и испытание термостатированных проб на сопротивляемость окислению, при этом отбирают пробу постоянной массы, которую затем нагревают в присутствии воздуха с перемешиванием в течение установленного времени в зависимости от базовой основы смазочного масла при постоянной температуре и постоянной скорости перемешивания, окисленные пробы фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графическую зависимость изменения параметра оценки термоокислительной стабильности от температуры термостатирования, по которой определяют оптимальную температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению, согласно изобретению критерием оценки термоокислительной стабильности смазочного масла принимают ресурс работоспособности термостатированного масла, причем при испытании каждой новой термостатированной пробы на сопротивляемость окислению отбирают пробу окисленного масла через равные промежутки времени, фотометрированием определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графические зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления термостатированных масел при каждой температуре термостатирования, по которым определяют время достижения коэффициента поглощения светового потока выбранного значения для каждого окисленного термостатированного масла при разных температурах, строят графическую зависимость времени достижения выбранного значения коэффициента поглощения светового потока окисленных термостатированных масел от температуры термостатирования, и по точке этой зависимости с максимальной ординатой, характеризующей ресурс работоспособности, определяют температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению.
Согласно изобретению для оценки влияния температур термостатирования масел на процессы окисления дополнительно проводят испытание на сопротивляемость окислению товарного масла без термостатирования.
На фигурах представлены зависимости времени, характеризующего ресурс работоспособности окисленных термостатированных масел (Р, час) от температуры термостатирования (Т, °C): фиг.1 - минеральное Лукойл стандарт 10w-40 SF/CC; фиг.2 - частично синтетическое Mobil Super 2000 10w-40 SI/CF; фиг.3 - синтетическое Mobil Super 300 5w-40 SL.
Испытанию подвергались моторные масла различной базовой основы: минеральное Лукойл стандарт 10w-40 SF/CC; частично синтетическое Mobil Super 2000 10w-40 SI/CF; синтетическое Mobil Super 300 5w-40 SL.
Пробу масла постоянной массы (например, 100 г) термостатируют в термостойком стеклянном стакане без перемешивания при атмосферном давлении без доступа воздуха с отводом конденсата в течение постоянного времени (например, 8 ч) при температурах от 160 до 300°C (для моторных масел) со ступенчатым увеличением, например на 20°C, для каждой новой пробы. В процессе термостатирования температура поддерживается автоматически с точностью ±0,5°C.
Термостатированные при каждой температуре пробы масел постоянной массы, например 100 г, подвергались испытанию на сопротивляемость окислению нагреванием в термостойком стеклянном стакане с перемешиванием с постоянной частотой вращения стеклянной мешалки (например, 300±2 об/мин) для исключения влияния металлов на процессы окисления. Температура испытания принималась постоянной (например, 180°C) и в процессе испытания поддерживалась автоматически. После каждых 8 ч испытания отбирают пробу окисленного масла для фотометрирования и определяют коэффициент поглощения светового потока. Испытания прекращают при достижении коэффициента поглощения светового потока значений, приблизительно равных 0,75-0,8 ед.
Для оценки влияния температур термостатирования масел на процессы окисления товарное масло подвергалось окислению без термостатирования.
Время окисления товарного масла и при предварительном термостатировании представлено в следующей таблице.
Испытуемое масло
Время окисления товарного масла, ч
Время окисления термостатированного масла, ч
Температура предварительного термостатирования, °C
140
160
180
200
220
240
260
280
Лукойл стандарт 10w-40 SF/CC
56
56
64
72
80
80
-
-
-
Mobil Super 2000 10w-40 SI/CF
32
-
56
64
48
40
40
40
32
Mobil Super 300 5w-40 SL
80
-
240
256
248
232
224
144
-
По полученным результатам окисления товарного и термостатированных масел строят зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления для масел различной базовой основы, по которым определяют время достижения коэффициента поглощения светового потока значения, например 0,7 ед. для каждой температуры термостатирования. Затем строят графические зависимости данных значений времени от температуры термостатирования испытуемых масел (фиг.1, 2, 3), по которым определяют температуры, при которых время окисления термостатированных масел составило максимальное значение при коэффициенте поглощения светового потока, равного 0,7 ед., т.е. при данной температуре термостатирования сопротивляемость масла окислению максимальна.
Так, температура термостатирования, при которой установлено максимальное повышение термоокислительной стабильности (сопротивление окислению) составляет для моторных масел: минерального Лукойл стандарт 10w-40 SF/CC - 220°C; частично синтетическое Mobil Super 2000 10w-40 SI/CF - 180°C; синтетическое Mobil Super 300 5w-40SL - 180°C.
Техническим результатом изобретения является повышение термоокислительной стабильности смазочных масел и увеличение их ресурса за счет предварительного термостатирования и определения оптимальной температуры термостатирования, при которой сопротивляемость окислению максимальна.
Так по сравнению с товарными моторными маслами ресурс окисленных масел после термостатирования при установленных температурах увеличился: минерального на 36,3%; частично синтетического на 84,8%; синтетического на 130%.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить термоокислительную стабильность моторных масел и их ресурс от 36 до 130%.