Способ определения вида минеральных моторных масел для автомобильной техники

Изобретение относится к области контроля качества моторных масел, преимущественно минеральных, с помощью оптических средств, в частности к способам определения вида минерального моторного масла (зимнее или летнее), и может найти применение в аналитических лабораториях. Суть изобретения заключается в том, что предлагается способ определения вида минерального моторного масла для автомобильной техники с помощью ИК-спектроскопии. На практике для улучшения низкотемпературных свойств в минеральные моторные масла вводят депрессорную присадку, преимущественно ПМА «Д». Была найдена полоса поглощения, характерная для соединений этой присадки - 1731 см^-1. А выявление вида минерального моторного масла производилось путем определения информативного показателя, равного разности оптических плотностей на полосах поглощения 1731 см^-1 и 2000 см^-1, и в зависимости от величины этой разности масло считают зимним или летним. Достигается снижение трудоемкости определения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области контроля качества моторных масел, преимущественно минеральных, с помощью оптических средств, в частности к способам определения вида минерального моторного масла (зимнее или летнее), и может найти применение в аналитических лабораториях.

Вязкостно-температурные свойства - одна из важнейших характеристик моторного масла. Эти свойства обеспечивают пуск двигателя без предварительного прогрева и беспрепятственное прокачивание масла насосом по смазочной системе в зависимости от диапазона температур окружающей среды, а также его транспортирование. Летние масла обеспечивают пуск двигателя при температуре окружающей среды 0°С. Зимние же масла обеспечивают холодный пуск при отрицательных температурах. Сезонные масла независимо от их наработки (пробега автомобиля) необходимо менять дважды в год. Требуемые вязкостно-температурные характеристики достигаются депарафинизацией базовых масел и введением в состав моторного масла депрессорных присадок. Зимние и летние моторные масла отличаются по температуре застывания (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. И.Г.Анисимов, К.М.Бадыштова, С.А.Бнатов и др.; под ред. В.М.Школьникова. Изд. 2-е - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999 с.132, 142, 147, 151, 154). Учитывая вышесказанное, в каждом случае замены моторного масла возникает необходимость получения достоверных сведений о виде заливаемого масла.

Перед авторами стояла задача разработать способ, позволяющий в короткий срок определить вид минерального моторного масла для автомобильной техники. При просмотре патентной информации и научно-технической литературы было выявлено следующее. О виде моторного масла для автомобильной техники судят по значениям температуры застывания, сравнивая эту температуру с требованиями ГОСТов.

Так известен способ оценки вида моторного масла по его температуре застывания (ГОСТ 20287 Нефтепродукты. Методы определения температуры застывания), при котором ступенчато понижают температуру масла до момента потери им текучести. Эта температура принимается за температуру застывания моторного масла. О виде масла опосредовано судят, учитывая величину температуры застывания. Так при температуре застывания моторного масла ниже минус 30°С считается, что масло возможно применять зимой. У масел, применяемых в летний период, температура застывания обычно нормируется как не выше минус 15°С.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является способ определения вида моторного масла по низкотемпературным свойствам (температуре начала помутнения, застывания и кристаллизации), в котором кювету с маслом ступенчато охлаждают с использованием двух термоэлектрических модулей, измеряют текущую температуру масла и фиксируют значения температуры начала помутнения (t_п), застывания (t_З) и кристаллизации (t_K) по изменению величины оптического пропускания светового потока через кювету с пробой (патент № 21833123, G01N 25/04 от 10.06.2002).

Общими недостатками этих способов является то, что необходимо моделировать низкотемпературные условия, затрачивать время на ступенчатое понижение температуры.

Технический результат изобретения - снижение трудозатрат за счет исключения операции ступенчатого понижения температуры и процесса охлаждения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения вида минерального моторного масла для автомобильной техники, включающем отбор пробы и определение информативного показателя, согласно изобретению замеряют оптическую плотность пробы на полосах поглощения 1731 см^-1 и 2000 см^-1, а в качестве информативного показателя используют разность оптических плотностей на этих полосах (ΔD=D₁₇₃₁-D₂₀₀₀) и при 0,055<ΔD≤0,340 считают моторное масло зимним, а при 0,020<ΔD≤0,055 - летним.

Суть изобретения заключается в том, что предлагается способ определения вида минерального моторного масла для автомобильной техники с помощью ИК-спектроскопии, что существенно снижает время проведения анализа, позволяет использовать пробу моторного масла без предварительной подготовки.

На практике для улучшения низкотемпературных свойств в минеральные моторные масла вводят депрессорную присадку, преимущественно ПМА «Д». Присадка ПМА «Д» - это раствор в масле полимеров эфиров метакриловой кислоты и синтетических жирных первичных спиртов типа Альфол фракции С₁₂-С₁₈ (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. / И.Г.Анисимов, К.М.Бадыштова, С.А.Бнатов и др.; под ред. В.М.Школьникова. Изд. 2-е - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999 с.459).

Известно также, что эфирные соединения в ИК-спектре характеризуются наличием полосы поглощения в диапазоне 1750-1717 см^-1 (Л.Белами, Инфракрасные спектры молекул. Перевод с английского В.М.Акимова. Под редакцией к.х.н. Д.Н.Шигорина, Изд. Иностранной литературы, М. 1957., с 215). Учитывая, что присадка ПМА «Д» в своем составе содержит полимеры эфиров метакриловой кислоты и синтетических жирных первичных спиртов, авторы провели исследования различных минеральных моторных масел с этой присадкой и выявили конкретную полосу поглощения 1731 см^-1, характеризующую непосредственно наличие присадки.

Основными марками отечественных минеральных моторных масел для автомобильной техники является: М-8В, М-8В₂, М-8Г2, М-8Г2к, М-8Дм - зимние; М-6з/10В - всесезонное (может применяться и зимой); М-10Г2, М-10Г2к, М-10В2, М-10Дм, М-14Дм - летние (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. / И.Г.Анисимов, К.М.Бадыштова, С.А.Бнатов и др.; под ред. В.М.Школьникова. Изд. 2-е - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999 с.143, 146, 149, 156). Отличительной особенностью зимних моторных масел является более высокий уровень, чем у летних масел, содержания депреосорной присадки ПМА «Д». В летних маслах ее содержание - до 0,5 мас.%, в зимних - более 0,5 до 5,0 мас.% Поэтому, в зависимости от количества присадки ПМА «Д», можно говорить о виде моторного масла.

Определив конкретную полосу поглощения для ПМА «Д», авторы разработали способ определения вида минеральных моторных масел для автомобильной техники.

Способ осуществляется следующим образом.

Отбирают пробу моторного масла М-8Дм в количестве 0,1 мл, замеряют ее оптическую плотность на полосе поглощения 1731 см^-1 (D₁₇₃₁=0,139) и 2000 см^-1 (D₂₀₀₀=0,043), затем определяют информативный показатель ΔD, равный разности оптических плотностей на этих полосах (ΔD=D₁₇₃₁-D₂₀₀₀=0,139-0,043=0,096), после этого определяют в какой диапазон попадает полученное значение ΔD: 0,020<ΔD≤0,055 или 0,055<ΔD≤0,340 и на этом основании делают вывод о виде моторного масла. Значения ΔD исследуемого образца попали в диапазон 0,055<ΔD≤0,340, поэтому данное масло - зимнее.

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа и актуальности отличительных признаков были взяты различные марки минеральных моторных масел (смотри таблицу столбец 1). Их исследовали заявляемым способом на ИК-Фурье спектрометре АФ-1 с разрешающей способностью 2 см^-1 и диапазоном длин волн от 4000 до 450 см^-1 в кювете из KCl толщиной 100 мкм при температуре 20±2°С образца. Результаты приведены в таблице.

Случай, когда ΔD больше, чем 0,340, означает, что содержание присадки ПМА «Д» выше, чем 5,0 мас.% Однако вероятность такого случая мала из-за того, что добавление такого количества присадки экономически не выгодно. Результаты исследований показали, что значения ΔD в диапазоне 0,055÷0,340 присущи зимним минеральным моторным маслам, а в диапазоне 0,020÷0,055 - летним. Таким образом границы 0,055<ΔD≤0,340 интервала приняты для зимних видов масел, что характеризует содержание присадки ПМА «Д» в смеси углеводородной основы от 0,5 до 5 мас.%, а границы 0,020<ΔD≤0,055 интервала приняты для летних видов масел, что характеризует содержание присадки ПМА «Д» в смеси углеводородной основы 0 и 0,5 мас.% соответственно.

Таблица Определение вида моторного масла заявляемым способом
Марка масла*	Концентрация ПМА «Д», мас.%	Предлагаемым способом	ГОСТ 20287
D1731	D2000	ΔD	Вид масла	Температура застывания, °С	Вид масла
М-8Дм	1,2	0,139	0,043	0,096	зимнее	-36	зимнее
М-8Г2к	1,0	0,126	0,041	0,085	зимнее	-35	зимнее
М-6з/10В	5,0	0,383	0,045	0,338	зимнее	-36	зимнее
М-10В2	0,5	0,105	0,051	0,054	летнее	-29	летнее
М-14Дм	0	0,066	0,046	0,02	летнее	-18	летнее
* - исследовались масла с заранее известным содержанием присадок

Полученные результаты подтверждают, что заявляемым способом можно оперативно оценить вид минеральных моторных масел для автомобильной техники, а значения, полученные с его помощью, согласуются со значениями, полученными в результате определения низкотемпературных свойств по ГОСТ 20287. Заявляемый способ прост в реализации, кроме того, при его использовании не требуется предварительная подготовка пробы.

Таким образом, применение изобретения позволит оперативно определять вид минерального моторного масла при минимальных трудозатратах.

Способ определения вида минеральных моторных масел для автомобильной техники, включающий отбор пробы и определение информативного показателя, отличающийся тем, что замеряют оптическую плотность пробы на полосах поглощения 1731 см^-1 и 2000 см^-1 а в качестве информативного показателя используют разность оптических плотностей на этих полосах (ΔD=D₁₇₃₁-D₂₀₀₀)

и при 0,055<ΔD≤0,340 считают моторное масло - зимним,

а при 0,020<ΔD≤0,055 - летним.