Читать онлайн «Автомобильные присадки и добавки». Страница 19

Кислотное число — число, соответствующее количеству химического соединения КОН (щелочи), необходимого для нейтрализации всех типов кислот в нефтяном продукте.

Другой немаловажной проблемой является наличие в кондиционерах металлов хлор— и фторсодержащих компонентов, применение которых в странах Западной Европы и США ограничено в связи с экологическими требованиями.

В настоящее время на рынке автохимии присутствует целый ряд препаратов автохимии, предназначенных для кондиционирования (восстановления свойств) самых различных конструкционных материалов, таких как резинотехнические и полимерные уплотнения систем двигателя, ременных передач, поверхностей облицовки и обивки салона и т. д., которые следует называть кондиционерами поверхности.

Следующую группу препаратов можно объединить понятием «слоистые добавки», которые также часто называют модификаторами. Препараты, отнесенные к данной группе, в основном включают в свой состав элементы с низким усилием сдвига между слоями, например дисульфиды молибдена (МоS2), вольфрама (WS2), тантала (TaS2) и ниобия (NbS2), диселениты молибдена (МоSе2), титана (TiSе2) и ниобия (NbSе2), трисульфид молибдена (МоS3), графит (C), нитрид бора (BN — «белый графит») и некоторые другие.

Слово «графит» происходит от греческого корня «графо» — пишу, так как он издавна применялся для изготовления грифелей карандашей. Примерно с XV века графит начал применяться для изготовления тиглей. В XVI веке началась добыча графита в Англии, где он стал использоваться как карандашные грифели взамен свинцовых. В связи с этим его вначале даже называли «плюмбаго» (от латинского «плюмбум» — свинец). Интересно и то, что его долгое время совсем не отличали от другого твердосмазочного материала — молибденита (по — гречески «молибдос»). Древние греки обычно путали молибденит с графитом, а иногда и со свинцом.

Рассмотрим механизм восстановительного, в основном антифрикционного и противоизносного, действия слоистых добавок, на примере химического строения графита и дисульфида молибдена, который, в общем, аналогичен и для других материалов подобной структуры.

Графит находит широкое применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности — от изготовления карандашных грифелей до блоков замедления нейтронов в ядерных реакторах. Атомы углерода в кристаллической структуре графита связаны между собой прочными ковалентными связями и формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями. Расстояние между атомами, расположенными в вершинах правильных шестиугольников, равно 0,142 нм, между слоями — 0,335 нм. Слои слабо связаны между собой (рис. 12). Такая структура — прочные слои углерода, слабо связанные между собой, определяет специфические свойства графита: низкую твёрдость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки, что обусловило его применение в различных смазочных материалах в качестве противозадирного и противоизносного материала.

Приведенная модель не является полной, так как некоторые факты не позволяют полностью описать механизм смазочного (защитного) действия графита только слоистой структурой. Например, при применении графита в сухом воздухе сила трения выше, чем во влажном, в атмосфере азота существенно выше, чем на воздухе (причем в сухом азоте выше, чем во влажном), а в восстановительной среде смеси газов вообще не обладает хорошей смазочной способностью. Таким образом, наличие пленки влаги или окисных пленок на поверхностях трения является необходимым условием для проявления графитом своих максимальных смазочных свойств.

Рис. 12. Слоистая структура кристаллической решетки графита (справа) и дисульфида молибдена (слева)

В настоящее время, ультрадисперсный графит входит в состав практически всех смазочных материалов, выпускаемых бельгийской компанией Marly под маркой Black gold, технологического партнера гонок «Формулы-1», «Форд», «Рено» и ряда российских автосоревнований. Например, 100 %-ное синтетическое моторное масло Blaсk gold bio carat специально разработано для использования в автоспорте. Оно содержит уникальную коллоидную смазку, основанную на графите, а также до 65 % эстеров, благодаря чему значительно снижается трение и износ трущихся соединений, увеличивается мощность двигателя и снижается расход топлива.

Кристаллическая решетка дисульфида молибдена схематично подобна решетке графита: между атомами молибдена и серы имеются достаточно сильные связи, в то время как расстояние между слоями серы много больше и связи слабее. Благодаря этому дисульфид молибдена может надежно работать при отрицательных температурах (до —50 °C), а также в вакууме. Однако при температуре 538 °C молибденит превращается в триоксид, являющийся абразивным материалом.

История одной из наиболее известных фирм мира, немецкой «Liqui Moly GmbH», как раз тесно связана с этим химическим соединением. Даже название фирмы является производным от Liqui (сокр.) — жидкость и Moly (сокр.) — молибден.

Однажды в одном из магазинчиков армии США, базировавшейся в Германии после окончания второй мировой войны, немца Ханса Хенле заинтересовал жестяной «бутылек», продававшейся под торговой маркой «Liqui Мoly». Этот пузырек содержал специальную жидкую смесь для добавки в моторное масло, которая должна была защищать двигатель самолета от повреждений в случае внезапной потери масла. Основой этой смеси являлся дисперсионный порошок темно — серого цвета — дисульфид молибдена (MoS2), который и придавал продукту эти удивительные защитно — смазывающие свойства. При поражении масляного бака или утечки масла дисульфид молибдена какое‑то время «смазывал» и защищал двигатель самолета, позволяя пилотам благополучно приземлять свои поврежденные машины.

В 1955 году Ханс Хенле выкупил права на торговую марку «Liqui Мoly» и патент на вещество «Дисульфид молибдена». В марте 1957 года была основана компания «Liqui Moly GmbH», которая начала выпуск своей собственной присадки в моторное масло (Oil‑Additiv), называвшейся тогда «Kfz 1», и по сей день представленной в фирменном ассортименте.

Дисульфид молибдена стал составной частью различных продуктов фирмы: Kfz 1 (Масляная присадка), Kfz 2 (Присадка в трансмиссионное масло), Kfz 3 (Универсальная смазка) и Kfz 4 (Монтажная паста). Продукты компании, содержащие различные соединения дисульфида молибдена, и сейчас занимают одно из ведущих мест в линейке продукции ставшей всемирно известной фирмы.

Наиболее известны специальные молибденсодержащие смазки для высоких механических и термических нагрузок в шарнирах карданов и равных угловых скоростей. Так, многоцелевая смазка Molybden эффективна при действии ударных нагрузок, устойчива к окислению и, что наиболее важно, способна защищать смазываемые детали от коррозии даже в случае попадания в смазку воды.

Достаточно известно на рынке моторное масло MANNOL Molibden немецкой фирмы SCT GmBH, содержащее дисульфид молибдена и широко представленное в сети магазинов России, реализующих смазочные материалы.

Нитрид бора (BN) — таков состав вещества, которое иногда называют «белым графитом». Его получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака. Это белый, похожий на тальк порошок, но сходство с тальком чисто внешнее, намного больше и глубже сходство аморфного нитрида бора с графитом. Одинаково построены кристаллические решетки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки. Известное сходство с углеродом проявляет и сам бор, а не только его соединения с азотом. Это не должно удивлять. Бор и углерод — соседи по таблице Менделеева, оба элемента — неметаллы, мало отличаются размеры их атомов и ионов. Главное следствие этого сходства — быстрое развитие химии бороводородов, которая, по мнению многих ученых, может со временем стать «новой органикой». Напомним, что просто «органика», органическая химия это, по существу, химия углеводородов и их производных.

В автохимии наиболее известны препараты, содержащие нитрид бора — «Ceramic Engine Protector» производства голландской фирмы Petromark Automotive Chemicals BV (Торговая марка — P. M. Xeramic), комбинированный препарат Z enox NV . производства бельгийской нефтехимической компании Marly SA ., слоистая добавка на эстеровой основе — «VX 500» также от бельгийской фирмы SWF s. a. / n. v ., (Торговая марка — Xenum), а также «CeraTec» немецкой фирмы Liqui Moly GmBH и др.