Вязкостные присадки

Вязкостными называют присадки, улучшающие вязкостно-температурные характеристики масел, т.е. присадки, уменьшающие изменения вязкости при повышении температуры. Масла, содержащие эти присадки, сочетают в себе хорошие пусковые и антифрикционные свойства, характерные для маловязких масел при низких температурах, и хорошие смазывающие свойства высоковязких масел при высоких температурах. При низких температурах вязкость масла, содержащего вязкостную присадку, ниже вязкости базового масла. Так как вязкостные присадки также увеличивают низкотемпературную вязкость, требуются сравнительно маловязкие масла для получения масел с заданными вязкостными характеристиками по SAE с помощью вязкостных присадок. С другой стороны, испаряемость маловязких (низкокипящих) базовых масел в результате испарения самых низкокипящих фракций возможно загустевание масла, т.к. температура в картере двигателя может достигать 180 °С. Большое значение имеет также увеличение чувствительности вязкостных присадок к механичесокму воздействию по мере увеличения молекулярной массы. Скорости сдвига, имеющие место, например, между поршнем и стенками цилиндра двигателя, приводят к необратимой деструкции полимерных молекул на мелкие фрагменты. Вследствие снижения средней молекулярной массы и сужения молекулярно-массового распределения снижаются вязкость и индекс вязкости. Вязкостные присадки могут также подвергаться термическому или окислительному разложению. Окислительное разложение обычно сопровождается снижением вязкости и эффективности вязкостных присадок вследствие уменьшения среднего среднего размера молекул. Однако могут появляться реакционноспособные продукты окисления, которые вызывают увеличение вязкости всесезонных масел и образование отложений.

В качестве вязкостных присадок используются различные полимерные продукты. Практическое применение получили полиизобутилен, полимет-акрилаты, полимеры виниловых эфиров, в меньшей степени - - полиалкил-Стиролы, сополимеры: углеводородные (например, сополимер изобутилена и изоамиленов - октол), производных метакриловой кислоты и азотсодер¬жащих мономеров и ряд других. Некоторые полимерные присадки наряду со способностью улучшать вязкостные свойства масел обладают также депрессорными или моющими свойствами или теми и другими.
Полиизобутилен
В качестве вязкостной присадки применяется полиизобутилен мол. веса 15000-20000.
Основная цепь полиизобутилена

За рубежом присадки на основе полиизобутилена выпускаются под названиями опанол и эксанол. Для удобства использования в США изготавливают полиизобутилен в виде 20-30%-ного раствора в минеральном масле средней вязкости. Такой раствор получил название паратон.
Полиметакрилаты
Осповная цепь макромолекулы полиметакрилата

где R - алифатический радикал с числом атомов углерода от 4 до 22.
Свойства и эффективность полимеров как присадок зависят от величины и строения радикала R. Наиболее эффективны полимеры с радикалами от 12 до 18 атомов углерода; такие полимеры обладают наряду с вязкостными еще и депрессорными свойствами.
Разработаны два типа полиметакрилатов: В (вязкостный) и Д (депрессорный).
Виниполы
Полимеры винил-п-бутилового эфира, или виниполы, используются как вязкостные присадки в основном для гидравлических жидкостей. Основная цепь макромолекулы винипола

Виниполы, используемые в качестве вязкостных присадок, имеют мол. вес 9000-12000.
Ниже приведены свойства одного из образцов винипола мол. веса 9000:

Плотность............. . 0,932
Коэффициент преломления ...... 1,4588
Вязкость условная при 100° С, °ВУ..........312
Температура вспышки (в открытом тигле), °С.....210

Промышленные образцы полимеров имеют широкий фракционный состав. Например, полиизобутилен среднего мол. веса 27000, разделенный адсорбционным методом на узкие фракции по молекулярному весу содержит только около 30% углеводородов мол. веса 25000-30000; остальные 70% компонентов имеют мол. вес от 5000 до 50000. Аналогичная картина наблюдается и для других полимеров.
Полимерные присадки различаются по своей загущающей способности: полиизобутилен стоит на первом месте, превосходя полиметакрилаты и виниполы. Однако по вязкостно-температурным свойствам масла, полученные при загущении основы полиметакрилатами, значительно превосходят масла, загущенные другими полимерами.
Загущающая способность полимеров зависит, от концентрации их в масле и величины их молекулярного веса. Все вязкостные полимерные присадки при нагревании или интенсивном механическом воздействии подвергаются деструкции, вследствие чего загущающая способность их падает. Чем выше молекулярный вес полимера, тем более он подвержен деструкции. Полиметакрилаты и виниполы более подвержены деструкции, чем полиизобутилены.
Степень деструкции зависит от концентрации полимера в масле и от продолжительности механического или термического воздействия. Единственный возможный путь борьбы с механической деструкцией - использование для загущения полимеров относительно невысокого молекулярного веса 3000-5000. Во избежание термической деструкции полимеров в масло добавляют присадки. Обычно с этой целью используют антиокислительные присадки.
Изменение вязкости 20% раствора полиизобутилена мол веса 30 000 в масле в процессе механической деструкции при различных напряжениях сдвига. Цифры на линиях - напряжение сдвига в дн/см2