Жидкие углеводороды нефти (нафтеновые, ароматические, нафтеноароматические с парафиновыми цепями) находятся в масле в полностью растворенном состоянии (истинный раствор). Парафины высокого молекулярного веса при высокой температуре также являются жидкими и полностью растворяются в смеси других углеводородов. Однако при понижении температуры они выделяются из раствора в виде кристаллических структур и образуют твердую фазу.

Выделяющиеся кристаллы парафинов за счет молекулярного притяжения сцепляются друг с другом и создают пространственную кристаллическую сетку (каркас), которая отнимает у жидкой фазы способность перемещаться. В результате этого масло застывает. Если масло имеет малую вязкость, то образование прочной кристаллической структуры происходит при достаточно большой концентрации кристаллов парафинов. Если вязкость велика, этот процесс будет проходить и при малом содержании кристаллов.

Очевидно, что способность масла к застыванию при температурах эксплуатации является крайне нежелательным свойством. Чтобы избавиться от этого явления, применяют два способа улучшения масла:

I) в процессе переработки нефти на масла специальными методами удаляют высокомолекулярные парафиновые углеводороды (депарафинизация);

2) вводят в масло особые вещества, способные препятствовать сцеплению кристаллов парафина, т. е. образованию кристаллической сетки в масле. Эти вещества называются депрессорными присадками, или депрессаторами. Наиболее распространенной присадкой этого типа является депрессатор АзНИИ, представляющий собой соединение двух бензольных колец (нафталин) с присоединенными к ним парафиновыми цепями, содержащими атомы хлора.

Механизм действия депрессаторов связан с их адсорбцией на кристаллах парафина. Покрытые молекулами присадки кристаллы теряют способность к сцеплению друг с другом, и кристаллическая сетка не образуется. Кроме того, частицы присадки могут образовывать с парафином смешанные кристаллы, которые неспособны к построению кристаллической сетки.

Вызываемое присадками понижение температуры застывания может составлять от нескольких градусов до 30—35° С в зависимости от количества и типа парафиновых углеводородов, присутствия высокомолекулярных ароматических соединений и смол (они препятствуют действию депрессатора), вязкости масла и других факторов. Наибольший эффект дает добавка 0,5—1,0% депрессатора АзНИИ. Масла, прошедшие депарафинизацию, невосприимчивы к действию присадки.

Особое место среди физических свойств смазочных масел занимает вязкость, являющаяся важнейшей эксплуатационной характеристикой масла.

Из углеводородов, содержащихся в масле, парафиновые имеют наименьшую вязкость, большей вязкостью обладакгфроматические и еще большей — нафтеновые. Например, вязкость парафинового углеводорода с числом углеродных атомов 22 около 5 сст при 50° С. Ароматический углеводород с одним бензольным кольцом и боковыми цепями с таким же числом углеродных атомов имеет вязкость не многим более 6 сст. Вязкость аналогичного нафтенового углеводорода около 7 сст.

Вязкость масел зависит от температуры. Величина вязкости без указания температуры не имеет смысла, так как при повышении или понижении температуры на несколько десятков градусов вязкость может изменяться в сотни раз. Особенно сильно эта зависимость выражена в области низких температур.

Согласно теории вязкости передача движения от одного слоя текущей жидкости к другому осуществляется за счет сцепления молекул соседних слоев. Однако это сцепление существует лишь временно. Периодически сцепление прерывается на короткий промежуток времени и затем осуществляется вновь между новыми парами молекул. Чем больше энергия сцепления, т. е. чем большую энергию нужно подвести к молекулам, чтобы расцепить их (энергия активации вязкого течения), тем выше вязкость. Величина энергии активации зависит от природы жидкости.

Повышение температуры приводит к росту интенсивности теплового движения молекул: нарушается взаимное расположение молекул и уменьшается прочность их сцепления в процессе вязкого течения.

Похожие записи: