Дефоматоры, дисперсанты и моющие средства в смазках: Полное руководство

Присадки могут улучшать, подавлять или придавать маслам новые свойства. Пеногасители, диспергаторы и детергенты не являются исключением. Это трио присадок можно найти в большинстве готовых смазочных материалов, хотя и в разных соотношениях.

Давайте обсудим основные различия между этими тремя, почему каждая из них так важна, и способы подтверждения их наличия.

В чем разница?

Несмотря на то, что все они являются присадками (название которых начинается с буквы D), их функции существенно различаются. Все они защищают масло от различных типов загрязнений.

Например, пеногасители уменьшают количество пузырьков воздуха в масле. В то же время моющие средства сохраняют металлические поверхности чистыми, а диспергаторы инкапсулируют загрязняющие вещества, так что они остаются во взвешенном состоянии в смазочном материале.1 Это показано на рисунке 1.

Из нашей предыдущей статьи о присадках к смазочным материалам – Подробное руководство, вот несколько подробных описаний того, как работает каждая из этих присадок.

Пеногасители

Когда в смазочном материале образуется пена, крошечные пузырьки воздуха задерживаются либо на поверхности, либо внутри (так называемая внутренняя пена). Пеногасители адсорбируются на пузырьках пены и влияют на поверхностное натяжение пузырьков. Это приводит к слипанию и разрушению пузырьков на поверхности смазки1.

Для образования пены на поверхности, называемой поверхностной пеной, используются пеногасители с более низким поверхностным натяжением. Обычно они не растворяются в базовом масле и должны быть мелкодисперсными, чтобы быть достаточно стабильными даже после длительного хранения или использования.

С другой стороны, внутренняя пена, представляющая собой мелкодисперсные пузырьки воздуха в смазке, может образовывать стабильные дисперсии. Обычные пеногасители предназначены для борьбы с пенообразованием на поверхности, но стабилизируют внутреннюю пену2.

Диспергаторы

С другой стороны, диспергаторы также являются полярными, и они удерживают загрязняющие вещества и нерастворимые компоненты масла во взвешенном состоянии в смазочном материале. Они сводят к минимуму слипание частиц, что, в свою очередь, сохраняет вязкость масла (в отличие от слипания частиц, которое приводит к загустению). В отличие от моющих средств, диспергаторы считаются беззольными. Обычно они работают при низких рабочих температурах.

Моющие средства

Моющие средства are polar molecules that remove substances from the metal surface, similar to a cleaning action. However, some detergents also provide antioxidant properties. The nature of a detergent is essential, as metal-containing detergents produce ash (typically calcium, lithium, potassium, and sodium)1.

Необходимы ли пеногасители?

Пеногасители, also called antifoam additives, are found in many oils. Most oils need to keep foam levels to a minimum, and it is very easy for foam to form in lube systems due to their design and flow throughout the equipment.

Попадание пены в масло может повлиять на его способность обеспечивать надлежащее смазывание поверхности. Это может привести к износу поверхности и повреждению оборудования.

Для многих масел требуются пеногасители, которые выполняют различные функции и используются в разных соотношениях в зависимости от их применения. В жидкостях для автоматических трансмиссий (ATF) пеногасители обычно используются в концентрациях 50-400 частей на миллион, чтобы предотвратить чрезмерное вспенивание и захват воздуха3. С другой стороны, для жидкостей для механических трансмиссий и смазочных материалов для мостов требуются пеногасители в несколько меньшей концентрации, от 50 до 300 частей на миллион.

Однако производители оборудования должны проверять эти концентрации. Если концентрация пеногасителей слишком высока, это может привести к увеличению пенообразования. Кроме того, пеногасители должны быть надлежащим образом сбалансированы с другими добавками, чтобы они не оказывали негативного воздействия на другие добавки.

Существует два основных типа пеногасителей: силиконовые пеногасители и пеногасители, не содержащие силикон. Силиконовые пеногасители считаются наиболее эффективными пеногасителями, особенно при низких концентрациях около 1%. Эти пеногасители обычно предварительно растворяют в ароматических растворителях для получения стабильной дисперсии.

Однако у силиконовых пеногасителей есть два существенных недостатка. Из-за своей нерастворимости они легко отделяются от масла и обладают сильным сродством к полярным металлическим поверхностям.

С другой стороны, пеногасители, не содержащие силикона, являются еще одной альтернативой, особенно для применений, где требуются смазочные материалы, не содержащие силикона. К таким применениям относятся жидкости для металлообработки и гидравлики, которые используются практически без силикона, и даже для нанесения красок или лаков на эти детали.

Некоторые пеногасители, не содержащие силикон, включают полиэтиленгликоль (ПЭГ), простые полиэфиры, полиметакрилаты и органические сополимеры. Трибутилфосфат также является еще одним вариантом пеногасителей4.

Почему диспергаторы так важны?

Довольно часто детергенты и диспергаторы объединяют в одну группу главным образом потому, что их функции могут дополнять друг друга. Как отмечалось выше, существенная разница заключается в том, что диспергаторы не содержат золы, в то время как детергенты содержат больше металлсодержащих соединений.

Однако некоторые беззольные диспергаторы также обладают "очищающими" свойствами, поэтому они не являются взаимоисключающими.

Большой олеофильный углеводородный шлейф и полярная гидрофильная головная часть позволяют разделить детергенты и диспергаторы на две категории. Как правило, хвостовик растворяется в основной жидкости, в то время как головка притягивается к загрязнителям, содержащимся в смазочном материале.

Молекулы диспергатора обволакивают твердые примеси, образуя мицеллы, а неполярные "хвосты" предотвращают прилипание этих частиц к металлическим поверхностям, в результате чего они слипаются в более крупные частицы и кажутся взвешенными.

Беззольные диспергаторы - это, по определению, те, которые не содержат металлов и обычно производятся из углеводородных полимеров, наиболее популярными из которых являются полибутены (PIBs).

Например, в ATF обычно требуются диспергаторы в концентрации 2-6%, которые используются для поддержания чистоты, рассеивания осадка и снижения трения и износа3. Эти значения в жидкостях для механических трансмиссий и смазочных материалах для мостов варьируются в пределах 1-4%.

Действительно ли моющие средства очищают?

Традиционно такое название получили моющие средства, поскольку предполагалось, что они придают маслу чистящие свойства, аналогичные свойствам стиральных порошков. Однако эти металлосодержащие соединения также обеспечивают щелочной резерв, используемый для нейтрализации кислотных побочных продуктов горения и окисления.

Благодаря своей природе эти соединения рассеивают твердые частицы, такие как частицы абразивного износа и сажи, а не удаляют их (в процессе очистки). Существует четыре основных типа моющих средств: фенаты, салицилаты, тиофосфаты и сульфонаты4.

Фенаты кальция являются наиболее распространенным типом фенатов. Они образуются путем синтеза алкилированных фенолов с элементарной серой или хлоридом серы с последующей нейтрализацией оксидами или гидроксидами металлов. Эти фенаты кальция обладают хорошими диспергирующими свойствами и обладают большим потенциалом нейтрализации кислот.

Салицилаты обладают дополнительными антиоксидантными свойствами и доказанной эффективностью в составе масел для дизельных двигателей. Они получают путем карбоксилирования алкилированных фенолов с последующим образованием солей двухвалентных металлов. Затем в эти продукты добавляют избыток карбоната металла для получения высокоосновных моющих средств.

Тиофосфонаты в настоящее время используются редко, так как они представляют собой продукт с избыточной концентрацией.

Сульфонаты , как правило, обладают отличными антикоррозийными свойствами. Нейтральные сульфонаты (или сульфонаты с избыточной концентрацией) обладают отличным моющим и нейтрализующим действием. Эти нейтральные сульфонаты обычно образуются из коллоидно диспергированных оксидов или гидроксидов металлов.

Сульфонаты кальция относительно дешевы и обладают хорошими эксплуатационными характеристиками. С другой стороны, сульфонаты магния обладают отличными антикоррозийными свойствами, но после термической деструкции могут образовывать твердые отложения золы, что приводит к полировке отверстий в двигателях. Сульфонаты бария не используются из-за их токсичных свойств.

Моющие средства in ATFs are used in concentrations of 0.1-1.0% for cleanliness, friction, corrosion inhibition, and reduction of wear3. However, these values are a bit higher in manual transmission fluids, at 0.0 – 3.0%. On the other hand, no detergents are required for axle lubricants!

Что происходит, когда эти присадки заканчиваются?

Что касается трех присадок, о которых мы говорили ранее, то каждая из них так или иначе вредна. 

Пеногасители get used up when they are called upon to reduce the foam in the oil. On the other hand, detergents and dispersants use their characteristics to suspend contaminants in the oil.

Во всех этих случаях можно предположить, что со временем эффективность каждой из этих добавок будет снижена. Выполняя свои функции, они будут подвергаться реакциям, которые снижают их способность выполнять их более одного раза.

Следовательно, можно сделать вывод, что со временем эти присадки истощаются, даже если они физически не покидали масло, а теперь существуют в другой форме.

Потеря пеногасителей влияет на способность масла выделять воздух. Это значение значительно возрастет, что указывает на то, что для удаления воздуха из масла требуется больше времени. Таким образом, воздух остается в масле в свободном, растворенном, захваченном состоянии или в виде пены.

Следовательно, это влияет на способность масла должным образом смазывать компоненты и может даже привести к микродизелированию и повышению температуры масла в поддоне.

С другой стороны, по мере уменьшения количества детергентов и диспергаторов способность масла удерживать загрязняющие вещества также снижается.

Таким образом, можно заметить, что на внутренних поверхностях оборудования могут образовываться отложения, приводящие к заклиниванию клапанов (особенно в гидравлических системах) или общему повышению температуры системы, поскольку эти отложения могут задерживать тепло.

При повышении температуры масло может начать окисляться, что приведет к образованию большего количества отложений и, возможно, даже лака.

По сути, эти присадки необходимы для поддержания работоспособности масла в вашей системе. Моющие и диспергирующие средства помогут поддерживать вашу систему в чистоте (без загрязнений, таких как сажа).

Пеногасители могут даже снизить риск износа, повышения температуры системы смазки, образования лака или микродизеля.

Бруно Дефелиппе из Парагвая не понимает, что такое минеральные масла.

"Разве не все моторные масла являются минеральными?" - спрашивает он. "В чем разница с "неминеральными маслами", если таковые существуют."#8221;

Как и во многих других областях авиации и жизни, ответ таков: "ну, в некотором роде, да". Все моторные масла являются минеральными маслами.

Проблема здесь в том, что каждая отрасль, регион страны и профессия имеют свой собственный язык и терминологию.

Много лет назад я выступал с докладом перед группой, в которую входили несколько врачей.  После выступления один из них прокомментировал, что в его самолете появился новый двигатель, и он не знал, что можно пойти в больничную аптеку и просто купить там минеральное масло для своего самолета. двигатель.

После того, как я немного успокоился, я объяснил, что минеральное масло в авиации общего назначения относится к продукту, который соответствует спецификации Mil-L-6082E/SAE 1966 для авиационных масел.

Обычно используется для обкатки некоторых авиационных поршневых двигателей, в основном это минеральная основа практически без добавок (за исключением небольшого количества антиоксиданта и средства, снижающего температуру застывания). 

Теория, лежащая в основе использования минерального масла для обкатки новых или капитально отремонтированных двигателей, заключается в том, что при отсутствии беззольных диспергирующих присадок для очистки, большая часть металлических частиц износа из новых деталей остается в зоне кольцевого ремня и действует как притирочные составы, способствующие износу новых цилиндров и комплектов колец.  

Другой классификацией масел для поршневых авиационных двигателей является спецификация Mil-L-22851D/SAE 1899 для масел, которые обычно называются AD или беззольными диспергирующими маслами.  Эти продукты, как правило, представляют собой минеральные масла с добавлением беззольного диспергатора для повышения чистоты.

Исключением здесь являются полусинтетические всесезонные масла или их части, которые смешиваются с некоторыми базовыми неминеральными маслами.

Многие люди ошибочно называют AD oils моющими маслами, и это работает в авиационном сообществе, где существуют только две спецификации масел для сертифицированных авиационных поршневых моторных масел.

Но это неверно, когда речь идет о других классификациях масел. В мире смазочных материалов моющее масло - это такое масло, которое содержит моющее средство на основе золы или металла, в отличие от беззольного диспергатора.  Разница кажется незначительной, но в двигателе она существенна.

В авиадвигателях моющее масло, содержащее золу, может привести к образованию отложений в двигателе, что, вероятно, приведет к преждевременному воспламенению и, возможно, к выходу двигателя из строя.  

Какое масло следует использовать для очистки двигателя моего самолета?

Итак, какое масло следует использовать для замены в новом двигателе? Ответ зависит от того, какая компания изготовила или восстановила ваш двигатель, и от рекомендаций этой компании.

Например, Continental рекомендует использовать минеральное масло, соответствующее спецификации Mil-L-6082/SAE 1966, для всех своих двигателей. Но Lycoming рекомендует использовать масло AD, соответствующее спецификации Mil-L-22851/SAE 1899, для двигателей с турбонаддувом. и минеральное масло для обкатки большинства поршневых двигателей без турбонаддува. Для некоторых моделей, например, для двигателей серии O-320H от Lycoming, также существуют различные рекомендации. 

Кроме того, несколько мастерских по ремонту двигателей и цилиндров имеют свои собственные рекомендации.

Итак, в чем суть рекомендаций по маслам?

Всегда уточняйте у специалистов, которые изготавливали ваш двигатель, их рекомендации по замене, а затем строго следуйте им. 

Также спросите их рекомендации о том, какое масло использовать после замены и рекомендуемые интервалы замены масла. 

Используйте только - и я действительно имею в виду только - те масла, которые соответствуют рекомендуемым спецификациям Mil/SAE.

Последний совет: Всегда контролируйте и регулируйте температуру масла, чтобы во время круиза она поднималась примерно до 180 ° F или около того. По мере прохождения масла через двигатель оно нагревается на 50% больше, чем указано.  Если температура у вас значительно ниже 180°с, вы не сможете выкипятить воду, а если она значительно выше 180°с, вы можете вызвать закоксовывание двигателя. масло.  

Настоящая спецификация MIL-L-22851 устанавливает требования к смазочным маслам, содержащим беззольные диспергирующие присадки, для использования в четырехтактных поршневых авиационных двигателях с возвратно-поступательным движением. Данная спецификация отменена. Заменен на SAE-J1899.

Спецификация Спецификация Спецификация Спецификация Mil-Spec