УДК 54
Митрофанова Валентина Ивановна – кандидат химических наук, доцент Амурского государственного университета.
Аннотация: В статье представлено исследование автомобильного моторного масла разных производителей в виде мини-мониторинга по физико-химическим показателям для подтверждения их качества и выявления фальсификатов или подделок.
Ключевые слова: смазочные материалы, сложные смеси, присадки, вязкость, плотность, температура вспышки, температура застывания, вода.
Моторные масла (ММ) – это смазочные материалы (СМ) и, прежде всего, это достаточно сложные смеси, состоящие из базового масла и различных добавочных компонентов, в частности, присадок. Термин «базовые» указывает на их ведущее значение в свойствах именно ММ, в отличии от других СМ. По базовым маслам (по их вязкостным характеристикам, а также ряду преобладающих функциональных свойств) подразделяют на минеральные, полусинтетические и синтетические масла. Минеральные масла получают путем переработки нефти. «Различают дистиллятные (основа зимних и всесезонных масел) и остаточные (основа летних масел) фракции минерального масла. Первые получают при вакуумном разделении мазута на фракции, вторые – это остатки перегонки. На одном из этапов производства в масляную основу добавляют различные присадки и добавки, улучшающие физико-химические и механические свойства ММ». [8, с. 1]. Базовые масла с заданным уровнем вязкости получают при смешивания дистиллятных и остаточных основ в определенных соотношениях. В свою очередь базовые масла международная номенклатура подразделяет на шесть классов, различающихся «содержанием насыщенных углеводородов и серы, а также индексом вязкости:
На данном этапе времени минеральные ММ применяют все реже, так как по ряду физико-химических характеристик они стали уступать синтетическим и полусинтетическим ММ. По терминологии понятно, что синтетические масла получают чисто химическим путем – диэфирные, полиалкиленгликолевые, фторуглеродные, силиконовые [8] и другие, а полусинтетические смазочные материалы (в том числе ММ) получают из синтетической основы с добавлением минеральной составляющей, или получают путем гидрокрекинга. «Рецептура» производимых и разрабатываемых новых образцов ММ это трудоемкий поиск и труд, требующий больших знаний и опыта работы в этой области.
Так как функциональное назначение ММ предотвращать проблемные процессы при работе ДВС
Добавляемые присадки к базовым маслам играют немаловажную роль. Их назначение самое разнообразное: функциональные – это противоизносные и антиокислительные присадки и пр., вязкостные присадки, как правило, отвечают за стабильность масляных пленок и вязкость, моющие присадки работают как очистители деталей двигателя и т.д. Таким образом, в сочетании с отличной базовой основой и подобранными присадками, ММ будет обладать уникальными свойствами и физико-химическими характеристиками, обеспечивающими экономичную, бесперебойную и отлаженную работу всех деталей двигателя, и в целом автомобиля.
В современном «автомобильном мире» к ММ предъявляются достаточно жесткие требования, так как совершенствуются в техническом плане автомобили, возрастают и требования как к функциональным, так и прочим характеристикам ММ.
Данное исследование есть продолжение мини-мониторинга ряда физико-химических характеристик некоторых образцов ММ в связи с эксплуатацией автомобилей в довольно сложных климатических условиях резко-континентального климата Дальнего востока. [9, 10]. Кроме того, имеет место появление подделок некоторых марок ММ на потребительском рынке.
Для сравнительного исследования были отобраны всесезонные синтетические и полусинтетические образцы ММ, некоторые из которых исследовались ранее в 2018-2019 г.:
1 образец – Лукойл Люкс 5W-40 SN/CF (Россия, компания «Лукойл»);
2 образец – Mobil Super 3000 Х1 5W-40 (марка принадлежит объединённой американской компании ExxonMobil, производят масло в разных странах, в том числе во Франции, Швеции и Финляндии, в том числе для российского потребителя);
3 образец – Castrol EDGE 5W-40 (марка принадлежит компании Castrol Ltd, Великобритания, производство в разных странах);
4 образец – ESSO Ultron 5W-40 (марка принадлежит американской корпорации EXXON (ExxonMobil), производство в разных странах). [8, 10].
Так как образцы отбирались по принципу произвольной выборки и простого опроса автомобилистов, а также по мониторингу отзывов в интернете для полноты и объективности эксперимента были также взяты новые образцы:
5 образец – SHELL Helix Ultra 5W-40 (Британо-Нидерландская нефтегазовая компания, для российских потребителей их выпускают в Торжке, где расположен крупнейший завод Royal Dutch Shell);
6 образец – TNK Magnum Super 5W-40 (масла ТНК принадлежат одновременно таким гигантам, как «British Petroleum», «Роснефть» и собственно «Тюменской нефтяной компании»).
Надо отметить, что синтетические масла и в определенной степени и полусинтетические, обладают исключительно удачными вязкостно-температур-ными характеристиками. Прежде всего это «более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-500С, -600C) и очень высокий индекс вязкости, то есть относительно небольшое изменение вязкости в зависимости от изменений температуры, что очень облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Также они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C – благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. Кроме того, к достоинствам синтетических масел можно отнести высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков, а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар». [8]
Как и ранее [9, 10] физико-химические испытания были проведены согласно нормативных требований ГОСТ 10541-78 [2] и по соответствующим методикам. Из физико-химических показателей важнейшими являются реологические и температурные, так как именно эти свойства обеспечивают защиту мотора от перегрева, препятствуют образованию коррозии, предотвращают быстрый износ механизмов, а также выводят нагар, сажу, продукты сгорания топлива за пределы двигательной системы и соответственно способствуют увеличению ресурсу силового агрегата.
В рамках исследования были определены плотность, динамическая и кинематическая вязкость, индекс вязкости, значение температуры вспышки в открытом тигле, температура застывания, щелочное число и содержание механических примесей.
«Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Чем прочнее масляная пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах, меньше расход масла на угар». [8] Определяется она с помощью индекса вязкости. Индекс вязкости – это величина, показывающая степень тягучести масляной жидкости при температурных изменениях. Высокие значения индекса вязкости характеризуют высокую адаптивную способность ММ под температурные перепады, что в условиях резко-континентального климата ДВ является жизненно необходимым: в условиях отрицательных температур моторная жидкость с низким индексом затруднит пуск силового агрегата, а при высокотемпературных режимах не сможет предотвратить большую силу трения (определяется по ГОСТ 25371).
Динамическая вязкость выражается силой сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см2, отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с (определяется по ГОСТ 52257-2004).
Кинематическая вязкость определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости (ГОСТ 33768-2015 и ГОСТ 350085).
Такой показатель как температура застывания характеризует состояние ММ при низкой температуре, когда масло теряет подвижность (определяется по ГОСТ 20287-91). В определенной степени температура застывания отвечает той предельной температуре, при которой возможен запуск охлажденного двигателя. Также по температуре застывания можно классифицировать масла на летние (от минус 150С и более) и зимние (от минус 200С и ниже).
Показателем коррозионного износа деталей является щелочное число – это качественный показатель: чем больше эксплуатировалось ММ, тем ниже показатель щелочности (ГОСТ 11362-96).
К вязкостно-температурным показателям относится температура вспышки (определяется в открытом тигле, ГОСТ 4333-87). ММ в двигателях подвергаются действию повышенных температур и подвергаются испарению, а далее смешиваясь с воздухом, образуют взрывную смесь. Температуры вспышки и воспламенения характеризуют огнеопасность продукта, по ее значению можно судить о характере углеводородов, входящих в состав масла, а также о наличии примеси топлива в нем.
В ММ в технологической цепочке производства и подготовки к использованию по назначению могут попасть механические примеси, вызывающие износ деталей ДВС, и вода. По нормативным требованиям в ММ без присадок механических примесей быть не должно, а с присадками не более 0,015 % по массе (определяются по ГОСТ 6370-83). Вода - это «враг» присадок, так как вызывает их деструкцию, поэтому ее по нормативным требованиям быть не должно (определяется по ГОСТ 1547-84).
Полученные результаты анализа представлены в таблицах 1, 2, 3, 4.
Таблица 1. Значения плотности и индекса вязкости.
|
№ образца
|
ρ, г/см3 при 20 ℃ |
Индекс вязкости |
||
|
Среднее значение |
Значение по ГОСТ 10541-78 |
Среднее значение |
Значение по ГОСТ 10541-78 |
|
|
1 |
0,864 |
не более 0,900 |
120 |
не менее 115
|
|
2 |
0,902 |
116 |
||
|
3 |
0,871 |
121 |
||
|
4 |
0,858 |
125 |
||
|
5 |
0,904 |
114 |
||
|
6 |
0,875 |
125 |
||
Таблица 2. Значения кинематической вязкости.
|
№ образца |
ν, /с |
|||
|
Среднее значение |
Значение по ГОСТ 10541-78 |
|||
|
при 40 0С |
при 100 0С |
≈ при 40 0С |
при 100 0С |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
90,2 |
13,8 |
90,3 |
не менее 12 |
|
2 |
96,2 |
12,4 |
95,7 |
|
|
3 |
95,6 |
14,1 |
||
|
4 |
95,0 |
12,9 |
||
|
5 |
95,4 |
12,9 |
||
|
6 |
95,5 |
13,5 |
||
Таблица 3. Значения температуры вспышки, температуры застывания.
|
№ образца
|
Значение исследуемых параметров |
Нормируемый показатель по ГОСТ 10541-78 |
|
Значение температуры вспышки, t 0С |
не ниже 210 |
|
|
1 |
218 |
|
|
2 |
211 |
|
|
3 |
218 |
|
|
4 |
212 |
|
|
5 |
210 |
|
|
6 |
224 |
|
|
Значение температуры застывания, t 0С |
не выше ˗ 30 |
|
|
1 |
˗ 25 |
|
|
2 |
˗ 15 |
|
|
3 |
˗ 18 |
|
|
4 |
˗ 16 |
|
|
5 |
˗ 15 |
|
|
6 |
˗ 22 |
Таблица 4. Значения щелочного числа, содержание механических примесей и воды.
|
№ образца
|
Значение исследуемых параметров |
Нормируемый показатель по ГОСТ 10541-78 |
|
Щелочное число, мг КОН на 1 г |
не менее 7,5 |
|
|
1 |
7,9 |
|
|
2 |
8,2 |
|
|
3 |
7,6 |
|
|
4 |
9,2 |
|
|
5 |
7,5 |
|
|
6 |
8,8 |
|
|
Содержание механических примесей, % |
не более 0,015 |
|
|
1 |
0,003 |
|
|
2 |
0,056 |
|
|
3 |
0,011 |
|
|
4 |
0,014 |
|
|
5 |
0,035 |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
6 |
0,005 |
|
|
Содержание воды, не более |
следы |
|
|
1 |
Отсутствует |
|
|
2 |
Установлено наличие |
|
|
3 |
Отсутствует |
|
|
4 |
Отсутствует |
|
|
5 |
Установлено наличие |
|
|
6 |
Отсутствует |
По полученным физико-химическим показателям шести образцов ММ разных марок и производителей можно сделать следующие выводы:
Список литературы