РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ТА ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Дослідження неінгібованого та інгібованого окиснення комплексних літійових
мастил кінетичними методами
2.1.1. Модифікація установки для дослідження окиснюваності мастил
Через недосконалість та обмежену інформативність традиційних методів майже всі
проведені на сьогодні дослідження антиокиснювальної стабільності мастил не
носять системного характеру і не дають кількісної кінетичної оцінки ні
початкових, ні глибоких стадій окиснення. Це не дозволяє характеризувати
динаміку процесу в цілому і вскладнює науково обгрунтоване підбирання
антиоксидантів. Для підвищення ефективності досліджень необхідно застосовувати
методиками, що враховують і кількісно характеризують усю різноманітність
реакцій окиснення мастил з інгібіторами та без них.
Cеред значної кількості методів вивчення кінетики окиснення вуглеводнів одним з
найбільш простих і доступних є метод вимірювання поглиненого кисню і розрахунку
на цій основі кількісних кінетичних параметрів. Бутовцем В.В. [14] виготовлена
установка, що дозволяє за кінетикою поглинання кисню у динамічних умовах
кількісно оцінювати стійкість мастил до окиснення. Основним робочим вузлом
установки є реактор оригінальної конструкції, що являє собою роликову вальницю
кочення. У реакторі створюється велика поверхня контакту досліджуваного мастила
з киснем у безперервно поновлюваному тонкому шарі. Реактор залучений до
замкнутої герметичної системи з примусовою циркуляцією окиснювального агенту та
автоматичним компенсаційним пристроєм. Газоподібні продукти, що утворюються у
процесі окиснення, виморожуються. Поглинена мастилом кількість кисню фіксується
автоматичним потенціометром у вигляді кінетичної кривої (рис.2.1).
Антиокиснювальна стабільність мастил харак-теризувалася автором [14] за двома
показниками – тривалістю індукційного періоду окиснення () та швидкістю
поглинання кисню (). Індукційний період визначався у точці перетину двох
дотичних до кривої поглинання кисню в момент її різкого підйому, а швидкість
окиснення – тангенсом кута нахилу кривої на ділянці з постійною швидкістю
поглинання кисню. Для характеристики окиснення мастил у [14] використовувались
лише два розрахункові параметри,
але ці дослідження створили наукове підгрунття для впровадження кінетичних
методів у вивчення окиснювальних перетворень у мастилах.
Рис.2.1. Загальний вигляд кінетичної кривої [14].
Метод непогано зарекомендував себе при дослідженні стійкості до окиснення
різних типів мастил, при порівнянні ефективності у них антиоксидантів. Але сама
установка доволі громіздка, на визначення параметрів окиснення витрачається
багато часу та електроенергії, а компенсаційний пристрій не завжди достатньо
точно фіксує кількість кисню, поглинутого мастилом.
Нами модифіковано установку (рис.2.2). Вона стала більш компактною, для
компенсації кисню застосовано електролізер. Для дослідів витрачається у два
рази менше мастила (~2 г), що важливо при проведенні ініційованого окиснення.
Мастило окиснюється у реакторі (рис.2.3), що виконаний у вигляді планетарного
механізму і являє собою модель роликової вальниці. Всі деталі реактора
перебувають у фіксованому положенні і розміщені один відносно іншого із зазором
~ 0,05 мм. Обертання вала-шестірні (3) передається двом роликам (5).
Обертаючись одночасно навколо своєї осі та по внутрішній поверхні реактора,
ролики розподіляють мастило тонким шаром (0,05 мм) по поверхні реактора (3),
корпусу (1), кришок (2, 4), валу-шестірні і здійснюють безперервне поновлення
поверхні шару. Ефективному контакту плівки мастила з киснем сприяє велика
поверхня поділу фаз газ – мастило. Конструкція реактора моделює реальні умови
роботи мастила у вальниці.
Рис.2.2. Загальний вигляд установки для визначення антиокиснювальної
стабільності мастил у динамічних умовах.
Рис.2.3. Реактор установки для визначення антиокиснювальної стабільності мастил
у динамічних умовах: 1-корпус; 2-передня кришка; 3-вал-шестірня; 4-задня
кришка; 5-ролики.
Рис.2.4. Загальна схема установки для визначення антиокиснювальної стабільності
мастил у динамічних умовах:
1-електродвигун; 2-термостат; 3-реактор; 4-реометр; 5-циркуляційний насос;
6-пастка; 7-електролізер; 8-електронний потенціометр.
При заданій температурі, що варіюється у діапазоні 25-200 0С, реактор (3)
термостатується, продувається інертним газом, а потім киснем (рис.2.4). Зразок
мастила (~2 г) вводиться у реактор спеціальним шприцем через гумове ущільнення.
Включається циркуляційний насос (5), електродвигун (1), електролізер (7) і
потенціометр (8). Кількість кисню, що подається у реактор за певний проміжок
часу, вимірюється реометром (4) і задається насосом. Газоподібні продукти
окиснення виморожуються твердою вуглекислотою (“сухим льодом”) у пастці (6), а
очищений у такий спосіб кисень циркулює до реактора. В результаті поглинання
кисню мастилом тиск у системі стає нижчим атмосферного, рівень електроліту в
електролізері підіймається і замикає контакт. На аноді в результаті електролізу
води виділяється кисень, а на катоді – водень (4ОН–>2Н2О+О2+4е; 2Н++2е>Н2).
виділяється в атмосферу, а надходить у систему до повної компенсації поглиненої
мастилом кількості кисню. Одночасно сигнал подається на електродвигун
потенціометра, який переміщує покажчик кількості поглинутого кисню, що
фіксується на діаграмі у вигляді кінетичної кривої. Крива є носієм інформації
про початкову і кінцеву швидкості та індукційний період окиснення, на основі
чого визначаються інші кінетичні параметри, що характеризують окиснюваність
мастил.
Дослідження кінетики окиснення мастил у динамічних умовах, на наш
- Київ+380960830922