Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – это химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Существенное действие технологических ПАВ выражается как в прямом, так и в косвенном (посредство изменения структуры) влиянии на поверхностные явления на границе раздела фаз смазка-металл, т.е. на смазочную и защитную способность смазок.


Значительное влияние на процессы трения и изнашивания оказывают не только индивидуальные катионные ПАВ (КПАВ), но и продукты окисления, образующиеся в процессе приготовления и работы смазочных материалов (твердые ПАВ, или ТПАВ).


Еще в 1950-е годы Д. С. Великовским с сотрудниками были разработаны присадки серии МНИ, являющиеся продуктами окисления петролатума или церезина. Показано, что носителями их функциональных свойств, в том числе противоизносных, являются эфирокислоты, содержащие активные группы СООН, СООС, ОН, а также лактонные группы, образующие квазикристаллические структуры.

Триботехнические свойства смазок, содержащих ТПАВ, в значительной степени зависят от состава основы, ее стабильности к окислению на этапе приготовления смазки, а также срабатываемости при эксплуатации. С увеличением длительности термообработки расплава литиевых смазок, приготовленных на ароматизированной основе, смазочная способность несколько улучшается.


Особенно это касается смазок на LioSt, которые в большей степени подвержены окислительному процессу с накоплением высокомолекулярных кислот. Последние, контактируя с поверхностями трения, образуют полимолекулярные граничные пленки, особенно прочные на окисленных участках поверхности металла, где адсорбция определяется полярностью активной группы молекулы ТПАВ.


По улучшению противоизносных свойств модельные ТПАВ – индивидуальные жирные кислоты и спирты располагаются в ряд: стеариновая кислота – бегеновая кислота – цетиловый спирт – нафтеновые кислоты.

Вероятно, в отличие от объемных свойств в регулировании смазочного действия большое значение имеет химическое сродство молекулы ТПАВ к молекуле дисперсной фазы. При концентрациях более 1% жирные кислоты снижают также задир и схватывание трущихся поверхностей, однако при этом они полностью разрушают структуру смазки.


Кроме того, синтетический эфир ДОС влияет на противоизносные свойства смазок сильнее, чем любое из исследованных модельных технологических ПАВ.


В условиях трения при граничной смазке в смазочном материале формируются жидкокристаллические структуры. Выдерживание расплавов мыло-масляных дисперсий при температурах жидкокристаллического состояния приводит к наиболее быстрому включению в работу этих слоев в условиях трения, т.е. к более эффективной работе смазки.

Вероятно, в ряде случаев некоторые элементы высокотемпературных мезофаз сохраняются в конечной структуре смазки и при нормальной температуре в результате склонности мыло-масляных расплавов к переохлаждению.

В работающем узле трения существенное значение имеет срабатывание основы смазки с образованием высокомолекулярных кислородсодержащих соединений.


Данный фактор настолько важен, что установлена максимально допустимая степень срабатывания масла: 45-50%.


Поэтому направленный синтез ТПАВ в процессе производства смазки для улучшения ее смазочной способности нужно проводить с учетом кинетики срабатывания основы в узле трения неполярных дисперсионных сред. В частности, от содержания ТПАВ в масле С-220 зависит скорость срабатывания этой основы при испытании готовой смазки в узле трения прибора «Трибохим».

В режиме приработки скорость срабатывания основы, характеризуемая тангенсом угла tg α наклона кинетических кривых, постоянно возрастает с увеличением длительности обработки при +210 °С мыло-масляного расплава, т.е. с ростом количества ТПАВ. Эта закономерность согласуется с общими представлениями о срабатывании масла, в котором уже до начала испытания содержатся продукты окисления.

Поэтому наиболее стабилен в режиме приработки образец с минимальным содержанием продуктов окисления, т.е. при τ = 0 мин. Скорость срабатывания его основы меньше, чем для смазок с повышенным содержанием кислородсодержащих ПАВ.


Однако основной показатель качества смазки при этих испытаниях – скорость срабатывания основы в установившемся режиме трения.


Этот параметр свидетельствует, что наиболее устойчива к срабатыванию основа смазки, полученной при длительности термообработки расплава 30 мин. Образующиеся кислородсодержащие ПАВ в наименьшей степени склонны к полимеризации и поликонденсации с образованием высокомолекулярных смолообразных соединений, каковыми являются продукты срабатывания основы.

При окислении готовых смазок в процессе длительного хранения и эксплуатации прочность смазочной пленки уменьшается, противоизносные свойства ухудшаются. По-видимому, продукты окисления, воздействуя в процессе эксплуатации на структуру смазки, уменьшают ее способность образовывать прочные пленки на металле. В этом случае в образовании смазочных слоев на металле существенно совместное действие мыла и ТПАВ.