@Admin @nonconfo
Lubrizol 2021:
Оценка TBN является простым методом определения основности моторного масла, но, как показано в этой работе, TBN недостаточно точно описывает скорость нейтрализации кислот. Скорость нейтрализации можно регулировать путём продуманного управления коллоидными добавками, специально разработанными для борьбы с кислотными загрязнениями. Таким образом, TBN оказывается слишком упрощённым параметром для полного понимания способности моторного масла нейтрализовать кислоты и, в конечном счёте, защищать от коррозионного износа.
Эффект металла
В процессе разработки моторных масел широко применяются суперосновные детергенты с ядром на основе MgCO₃ или CaCO₃. Поэтому важно понять, как замена металла в ядре влияет на скорость нейтрализации. На рисунке 7 показаны скорости нейтрализации для детергентов с ядрами из CaCO₃ и MgCO₃, а также влияние исходного TBN для каждого из металлов.
Очевидно, что детергенты на основе магния при заданном TBN менее эффективны, чем на основе кальция, а порядок реакции для разных металлов различается. Например, 400 TBN магниевый сульфонат нейтрализует около 20% кислоты за 400 секунд, тогда как кальциевый сульфонат с тем же TBN нейтрализует 80%. Аналогичная тенденция наблюдается и для детергентов с низким TBN. Это объясняется тем, что ионный радиус кальция больше, чем у магния (114 пм против 86 пм), что ослабляет связь металл-карбонат. В результате CaCO₃ обладает более высокой основностью, чем MgCO₃.
Например, сульфонат 4 достигает завершения нейтрализации за ~9 секунд, в то время как фенат 1 справляется с этой задачей в 90 раз быстрее, достигая плато всего за 0,1 секунды. Это происходит несмотря на то, что TBN обоих разведённых суперосновных детергентов одинаков и составляет 1,0 мг КОН/г. Этот пример наглядно показывает, что хотя TBN отражает общую способность к нейтрализации, он ничего не говорит о её скорости.
Период полураспада реакции (t₁/₂) вычисляется из исходных данных, определяя время, необходимое для достижения половины финального значения плато, как это показано на графике на рисунке 4.
Константа скорости реакции k рассчитывается по уравнению 1. Для каждого суперосновного детергента значения констант скорости были определены в диапазоне TBN от 0,2 до 1,0 мг КОН/г. При увеличении TBN концентрация основных частиц детергента в системе возрастает, поэтому, как и ожидалось, период полураспада сокращается, а константа скорости увеличивается.
В исследованном диапазоне TBN существует линейная зависимость между TBN и константой скорости, как показано на рисунке 5. Наклон прямой отражает константу скорости на единицу TBN (единицы измерения: с⁻¹·TBN⁻¹), что принято обозначать как общую скорость нейтрализации кислоты. Для всех протестированных суперосновных детергентов были получены хорошие линейные зависимости, а результаты скоростей нейтрализации приведены в таблице 4.
