Виктор Балабанов - Автомобильные присадки и добавки
Эпиламные препараты Energie 3000 были разработаны по заказу заводской гоночной команды французской фирмы «Renault» для участия в международных ралли «VX‑Racing», где достаточно успешно апробированы и только затем перешли в розничную торговлю.
Особенность применения препаратов этой марки — они должны вводиться примерно за 1000 км до смены моторного масла. Затем масло с препаратом сливается, двигатель обрабатывается промывочными маслами и заправляется новым маслом. По утверждениям разработчиков, необходимая обработка трущихся соединений происходит ещё до смены масла, и дополнительное введение препарата не требуется.
За счет таких мероприятий, во — первых, достигается очистка систем двигателя от образовавшихся шламов, нагара и лаков. Во — вторых, удаляется из системы не израсходованный (не осевший) полимерный компонент, дальнейшее нахождение которого в двигателе нежелательно из‑за опасности его коагуляции (слипания) и блокировки масляного фильтра и приемного грибка масляного насоса. Однако не совсем корректно считать повышение эффективности работы двигателя после залива нового моторного масла только результатом действия обработки препаратом, уже слитым вместе с отработавшим маслом.
Из промышленных эпиламов наиболее известны марки 6–СФК-180–05 и 6–СФК-180–20, представляющие собой растворы перфторполиэфира карбоновой кислоты общего вида RfCOOH (где Rf — фторсодержащий радикал) в хладоне 113 (ГОСТ 23344—79).
В процессе обработки эпиламными препаратами фторсодержащие поверхностно — активные вещества (ПАВ) образуют так называемые структуры Ленгмюра в виде перпендикулярно ориентированных к поверхностям трения спиралей толщиной около 30…50 Å, способных выдерживать удельную нагрузку до 3 000 мН/мм 2 (см. рис. 9).
По некоторым данным, применение эпиламов значительно снижает поверхностную энергию материала, например, для металлов с 3 000…5 000 до 2…4 мНм, т. е. в 1000…10 000 раз.
Такие структуры, по данным разработчиков, способны надежно удерживать в зоне трения смазочный материал и в связи с этим значительно снижать интенсивность изнашивания и коэффициент трения обработанных подвижных соединений. Так, момент трения может снизиться до 10 раз, а момент страгивания в 10 000 раз по сравнению с необработанными поверхностями. Установлено, что ПАВ заполняет все микропоры и микротрещины на поверхности, вытесняя из них кислород и водород, предотвращая окисление и водородное изнашивание, а также рост микротрещин. Одно из достоинств эпиламов — возможность их применения в широком диапазоне рабочих температур, от очень низких (—200 °C) до достаточно высоких (+520 °C).
При тяжелых режимах работы соединений, приводящих к росту температуры и появлению очагов схватывания, фторорганические соединения (типа эпилама) могут вступать в реакцию с ювенальными (свободными от оксидных и других пленок) поверхностями с образованием на глубине до 40 Å фторида железа, что обеспечивает их высокие противозадирные свойства и снижение интенсивности изнашивания.
В связи с вышесказанным, эпиламы нашли широкое применение не только в качестве добавок к смазочным материалам, но и к смазочно — охлаждающим технологическим средам (СОТС) при механической обработке изделий из металлов, а также при специальной обработке резин, полимеров и других материалов в машиностроении.
Рассмотрим также более подробно силиконовые препараты. Полисилоксаны или силиконы — это полимерные кремнийорганические соединения (разнообразные жидкости, каучуки и смолы), находящие все более широкое применение в качестве специальных смазочных материалов и препаратов, в том числе при производстве синтетических моторных масел. Их основу составляет цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода. Углеводородные и другие органические радикалы различного структурного строения занимают боковые связи атомов кремния. Наибольшее практическое применение в качестве смазочных материалов имеют полимеры с метильными (метилполисилоксаны) и этильными (этилполисилоксаны) радикалами.
Кремнийорганические полимерные жидкости не имеют запаха, сильно различаются по вязкости, температуре кипения и замерзания. Они очень термостойки и, если горят, то с большим трудом, мало подвержены воздействию воды, большинства химических и физических факторов, разрушающих обычные органические материалы. В свою очередь, и они очень мало влияют или не влияют совсем на большинство таких органических материалов, как пластмассы, каучуки, краски или живые ткани и организмы. Кремнийорганические жидкости являются хорошими электроизоляционными материалами, они прозрачны и обладают гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами.
Редкое сочетание физических свойств объясняет такие разные области их применения. Их используют в присадках для моторных масел; при изготовлении различных смазочных веществ, гидравлических и демпферных жидкостей, работающих в широком диапазоне положительных и отрицательных температур; в кулинарии в составе варенья и джемов (для предупреждения вспенивания); в косметике; лакокрасочных покрытиях; при пропитке одежды и обивочных тканей; в пленках, покрывающих стенки сосудов для хранения некоторых жидких лекарств, чувствительных к контакту со стеклянной поверхностью; в составе мебельных и автомобильных полиролей; медицинском оборудовании; при производстве асфальта и пр. Тонкие пленки, оставляемые после обработки поверхности кремнийорганическими полиролями и пропитанными ими полировальными тканями, обладают исключительными пыле— и водоотталкивающими свойствами. Поверхность после такой обработки не смачивается водой и легко очищается от грязи.
Полисилоксаны (полиорганосилоксаны) отличаются низкой температурой застывания, имеют пологую вязкостно — температурную кривую, термостабильны. Эти смазочные материалы и препараты на их основе химически инертны, не вызывают коррозию стали, чугуна, цветных сплавов даже при нагревании до температуры 150 °C.
Кремнийорганические полимерные жидкости используются и в чистом виде. Точность чувствительных приборов и устойчивость их к повреждениям часто повышаются, если в качестве амортизирующих жидкостей применяются кремнийорганические полимеры. Хорошо подобранная жидкость устраняет нежелательное дрожание и скачки стрелки, даже если прибор испытывает значительные вибрации. Кремнийорганические жидкости позволяют снимать вибрацию маховиков в двигателях различных типов — от автомобильных моторов до локомотивных дизелей. Кремнийорганические полимеры обладают хорошей сжимаемостью, что дает возможность применять их в жидкостных амортизаторах.
Недостатками препаратов этой группы являются низкие смазывающая способность и противоизносные свойства, которые, в свою очередь, повышаются введением в них самих дополнительных присадок. Поэтому полисилоксаны более перспективны для применения в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах и гидроамортизаторах, а также для изготовления пластичных смазочных материалов и добавок к ним.
Анализ показывает, что, несмотря на доказанную результативность применения полимерсодержащих препаратов, существует целый ряд серьезных проблем при их широком использовании.
1. Так, лабораторные исследования и длительные эксплуатационные испытания одного из известных тефлоновых препаратов, проведенные в конце прошлого века Институтом автомобилей и прицепов в г. Радоме (Польша), выявили ряд негативных последствий использования данного восстановителя.
Было замечено, что образовавшееся на поверхностях трения тефлоновое покрытие может постепенно насыщаться мелкодисперсными частицами (продуктом износа) и абразива. Образуется подобие абразивного круга с пластичной матрицей из полимера и режущих элементов из застрявших в ней высокотвердых частиц. В результате, возможен переход от трения полимер по полимеру к трению в режиме абразивный круг — деталь .
2. Отмечено также, что применение тефлоновых препаратов способствует образованию смолистых отложений с белым налетом и нагара на днищах поршней и поршневых кольцах.
Похожие отложения на ряде поверхностей масляной системы двигателя, в том числе в фильтрах и каналах коленчатого вала, отмечаются и при применении некоторых других полимерсодержащих препаратов.
3. Рекомендуемые концентрации многих полимерсодержащих препаратов для введения в моторное масло необоснованно завышены (до 25 % от объема моторного масла), что сказывается на химмотологических свойствах базового масла.
Химмотология — наука о рациональном использовании топлив, масел и автохимии в технике.
4. Применение полимерсодержащих препаратов (особенно содержащих тефлон) на новых автомобилях, преимущественно японского производства, имеющих жёсткие допуски на изготовление трущихся соединений, например «шейка коленчатого вала — вкладыш», может привести к «забиванию» ими масляных каналов коленчатого вала и отказу двигателя.
