SiteHeart

Нанопрепараты-восстановители

   Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями автохимией и автокосметикой. К таким разработкам относятся различные ремонтно – эксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.

   Нано… – от греческого «нанос» – карлик, гном, приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10—9 м. На таком расстоянии вплотную может расположиться примерно 10 атомов вещества.

   Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире – от отдельных атомов (размером менее 0,1 нм) до их конгломератов и органических молекул, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях, а наиболее ярко выражены и эффективны они при размере зерен менее 10 нм. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, не свойственных традиционным моно– и поликристаллическим состояниям материалов. Уменьшение размера кристаллов (в первую очередь в металлах и сплавах) может приводить к существенному изменению свойств материалов. Принципиально важно, что они состоят из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискретная атомно – молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой поверхности наноструктур.

   При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные каким?то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико – химические, функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные) частицы, нановолокна (например ПТФЕ), пластинки монтмориллонита или иглы серпентина.

   На рис. 13 показаны сферические наноразмерные структуры кремния, здесь 84 % частиц имеют диаметр 44 нм и 16 % – 14 нм. Этот наноразмерный кремний получен при разложении газообразного моносилана (кремневодорода) SiH4, из которого получают чистый полупроводниковый кремний в инертной среде при резонансном поглощении лазерного излучения.

\"\"


   Рис. 13. Наноразмерные частицы кремния диаметром 14…50 нм (distance 40,7 nm – ориентировочная шкала размеров)



   Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:

   1. Наличие в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсных алмазов, металлических порошков, политетрафторэтилена (ПТФЕ), модифицированного графита и т. д.);

   2. Использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь – гель – технологии (рекондиционеры);

   3. Формирование на поверхностях трения, вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов (ионных металлоплакирующих присадок, кондиционеров, геомодификаторов), защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур.

   Рекондиционер (англ. reconditioner – реставратор) – объединение понятий кондиционирования (нормализации состояния) и латинской приставки «re» – возврат (return), что в комплексе означает – препарат автохимии, способствующий возвращению условий трения и изнашивания к нормальному состоянию.


   Несомненно, что всевышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно – восстановительным препаратам автохимии, применяемым для безразборного сервиса (восстановления) автотракторной техники. В одних случаях они являются определяющими для того, чтобы быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других могут быть отнесены к вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы.

   Углерод и его аллотропные формы – химические элементы, которые больше всего интересуют ученых в области нанотехнологий. До недавнего времени было известно, что углерод образует четыре аллотропные формы – алмаз, графит, карбин (получен искусственно) и лонсдейлит (впервые найден в метеоритах, затем получен искусственно). Известны и другие формы углерода, такие как аморфный углерод, белый углерод (чароит) и др., но все эти формы являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

   В настоящее время стала известна еще одна аллотропная форма углерода, так называемый «фуллерен» (многоатомные молекулы углерода Сn). Молекула фуллерена С60 была обнаружена в 1985 году при исследовании масс – спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца. Название дано в честь известного американского архитектора – авангардиста, философа, поэта и инженера Р. Б. Фуллера (Fuller), разработавшего дизайн строительных конструкций, форма которых аналогична форме молекулы фуллерена С60.

   Фуллерен является, по существу, новой формой углерода. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией, не свойственной неорганическим соединениям в природе. Поэтому признано, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит), – это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.

   Алмазные наночастицы в зависимости от условий применения могут выступать в виде либо тончайшего абразива, либо эффективного модификатора трения. Оказалось, что алмазная шихта (промежуточный продукт получения наноалмазов) чрезвычайно эффективна в виде добавок к моторным и трансмиссионным маслам, консистентным смазкам и смазочно – охлаждающим технологическим средам. Различный набор наночастиц алмазной шихты оказывает сильное структурирующее действие, как на поверхности трения, внедряясь в поверхности деталей, армируя ее, так и на смазочный материал, изменяя его характеристики.

   Как ни парадоксально, но алмазосодержащая смазочная композиция обладает высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами, наряду с высокой коллоидной стабильностью. Содержание наночастиц в рабочей среде в ничтожных количествах (всего 0,01…0,003 %) обеспечивает мягкую безабразивную приработку деталей двигателей и трансмиссий.

   Научно – производственная фирма «Лаборатория триботехнологии» впервые в мире разработала препарат на основе наноразмерных комплексов органосорбента, полученных по золь – гель – технологии из бентонитовых глин, названный «рекондиционер».

   Бентонитовые глины получили название от форта Бентон, расположенного в штате Вайоминг (США), где в конце прошлого века была начата их первая промышленная добыча. В дальнейшем практический интерес к бентонитовым глинам значительно возрос, и их месторождения были разведаны почти на всех континентах нашей планеты. Так, монтмориллонит – основной минерал бентонитовых глин – получил название от города Монтмориллон (Франция), вблизи которого был впервые обнаружен.

   Бентонитами следует называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60…70 % из минералов группы монтмориллонита, обладающие высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью.

   Более точную качественную характеристику природных бентонитов по одним только результатам их химического анализа дать весьма затруднительно. Для сравнительно чистых бентонитов содержание отдельных компонентов, в частности, окислов кремния и алюминия, и их молекулярное соотношение являются характеризующими признаками.

   Бентониты – важный вид минерального сырья, который находит все большее применение в различных отраслях. Они используются в практике глубокого бурения – для изготовления высококачественных глинистых буровых растворов, в литейном производстве – в качестве превосходного связующего материала, в нефтеперерабатывающей, энергетической, химической и пищевой промышленности – в качестве адсорбентов и катализаторов, в строительной и керамической промышленности, в сельском хозяйстве (при изготовлении комбикорма и в других целях), медицине и автохимии.

   Органобентонит является универсальным структурообразователем различных масляных сред. Он одновременно является загустителем масел, повышая их вязкость, термостойкость и термостабильность различных систем, может работать в агрессивных средах, в том числе в средах с любой минерализацией, а также значительно повышает устойчивость различных масел. С помощью органобентонита можно создавать системы из компонентов, которые в обычных условиях несовместимы, например, удерживать в воде или в масле специальные вещества или химические элементы – носители определенных заданных свойств.

   Для получения органобентонита используют бентонитовые глины. Предлагаемые к использованию глины обогащаются, перерабатываются и выпускаются в виде бентонитовых порошков с дисперсностью частиц 1?102…5?103 ?.

   При получении рекондиционеров проводится модификация бентонитовой глины фторуглеродным ПАВ, т. е. получаются наночастички глины с поверхностью, аналогичной тефлоновой (рис. 14).

\"\"


   Рис. 14. Наноразмерные слоистые частицы монтмориллонита, модифицированного фторуглеродными соединениями



   Группа препаратов на основе бентонитового наноразмерного органосорбента, выпускаемых компанией «Автохимпроект», имеет торговую марку «Old Chap», что переводится с английского как «старый друг». Фирмой выпускаются препараты данной марки для применения в двигателях, механических коробках передач и гидроусилителях руля автомобилей с пробегом более 100 000 км.

   Препараты обеспечивают повышение несущей способности (прочности) смазочного слоя в зоне контакта трущихся поверхностей, особенно имеющих повышенные зазоры вследствие износа.

   Этой же фирмой выпущен новый рекондиционер марки Fenom Tensei, который разработан специально для японских автомобилей (с учетом особенностей их эксплуатации и старения) с пробегом более 100 000 км для снижения темпа изнашивания деталей двигателя, улучшения его эксплуатационных и ресурсных характеристик. Препарат компенсирует недостатки в диагностике и техническом обслуживании автомобилей, несоответствие применяемых отечественных ТСМ требуемому уровню их качества.

   Fenom Tensei изготовлен с применением химических материалов компании Ciba Specially Chemicals Inc. (Швейцария) – мирового лидера в производстве компонентов пакетов присадок для масел. Препарат включает беззольные противоизносные компоненты Irgalube, антиоксиданты Irganox, дезактиваторы металлов Irgamet, реологические добавки Arglube, моющие компоненты, синтетическую основу. Компоненты созданы с помощью молекулярной инженерии, представляют собой беззольные соединения и предназначены для эффективной защиты двигателя и моторного масла в широком диапазоне нагрузок, скоростей и температур.

   Применение рекондиционеров следующее. Прогреть двигатель, залить в масляную систему препарат (флакон 250 мл) в двигатель и оставить работать на холостом ходу в течение 10…20 мин. После этого автомобиль можно эксплуатировать в штатном режиме. Рекондиционер добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 3,5…5 л масла. Рекомендуется заливать препарат в новое моторное масло, через две смены моторного масла.

   Продукцией компании «Автохимпроект» в области ремонтно – восстановительных нанопрепаратов являются добавки Renom Engine NanoGuard – к моторному маслу и Renom Gear NanoGuard – к трансмиссионному маслу.

   Renom Engine NanoGuard повышает ресурс и улучшает энергоэкономические показатели бензинового двигателя и дизеля. Препарат содержит полиалкиларены и современные нанокомпоненты – NanoJell?C®, формирующие защитную пленку (наноструктурированную твердую смазку), эффективно снижающую износ деталей и трение. Смесь неабразивных наноалмазов и наночастиц политетрафторэтилена с повышенной поверхностной энергией (Hi?Energy PTFE) находится в добавке в виде нанокапсул. При работе двигателя нанокапсулы образуют на металлических поверхностях устойчивую к истиранию при температурах до 500 оС «сверхскользкую» фторопластовую пленку, армированную наноалмазами. Это пленка равномерно заполняет все неровности металла, снижает трение, обладая свойствами твердой смазки и надежно защищая от износа.

   Полиалкиларены – углеводородные остатки (радикалы) ароматических углеводородов, входящие в состав металлоплакирующих добавок и присадок марки Renom и некоторых других препаратов автохимии.


   Для применения данной добавки необходимо прогреть двигатель, энергично встряхнуть флакон, залить добавку в двигатель, дать поработать двигателю на минимальных оборотах коленчатого вала в течение 10 мин. Добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 4…6 л масла.

   Применение нанопрепаратов – восстановителей связано с некоторыми особенностями:

   1. Прежде всего, это вопросы, связанные с центрифугированием их фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатыми валами; стабильностью их в смазочных материалах, особенно в случае изношенных двигателей; возможностью внедрения твердых наночастиц в менее твердые поверхности и последующего микрорезания дорогостоящей контактирующей детали, например коленчатого вала, и т. д.

   2. Кроме того, нанотехнологии несут в себе ряд реальных и потенциальных опасностей. Так, в 2002 году американское Агентство по защите окружающей среды (EPA), НАСА и международная неправительственная группа по защите прав человека в технологическую эру (ETC Group) по результатам совместного исследования заявили, что вдыхание нанотрубок (на сегодня базового строительного наноматериала), которому случайно подверглась группа астронавтов, привело к заболеванию легких. Такие углеродные трубки весьма схожи по негативному воздействию с обычной сажей. Кроме того, частицы наноустройств легко могут проникать в клетки через поры их стенок и накапливаться в органах. Последствия такого воздействия пока недостаточно изучены, но можно ожидать, что вряд ли они окажутся позитивными.



   Вопрос: Почему производители смазочных материалов не рекомендуют добавлять в свою продукцию каких?либо присадок и добавок?

   Ответ: Производители масел не рекомендует дополнительные присадки и добавки, так как в первую очередь их интересует продвижение на рынке собственной продукции, а не продукции конкурентов, тем более, если она улучшает свойства их разработок.

   Для примера, при незначительной течи масла можно было бы применить масляные антитечи, но, если строго следовать рекомендациям производителей масел, то заливать (применять) их нельзя, а нужно перебирать двигатель.

   При этом необходимость в препаратах автохимии (в дополнительных присадках и добавках) возникает у автовладельцев тогда, когда стандартные масла, рекомендованные фирмами – производителями, по каким?то показателям уже не в полной мере удовлетворяют их требования и ожидания.

   До тех пор, пока автомобиль работает без отказов (без проблем), его владелец не задумывается ни о присадках, ни о добавках, – и напрасно, так как следует думать о профилактике износа, об образовании нагара, о возможности снижения расхода топлива и т. д.

   Кроме того, крупные автохимические компании, зачастую, обладают рядом «ноу – хау», которые не всегда имеются даже у производителей известных марок масел.

   К тому же, многие передовые фирмы – производители масел сами также выпускают дополнительные присадки к своим маслам.



   Вопрос: Как правильно выбрать ремонтно – эксплуатационный препарат?

   Ответ: Несомненно, выбор того или иного препарата автохимии должен определяться в основном техническим состоянием того узла автомобиля (двигателя, трансмиссии, рулевого управления, кузова, салона и т. д.), для которого он предназначен.

   Наиболее простой способ диагностирования двигателя – по давлению, развиваемому в цилиндрах в конце такта сжатия (компрессии). Компрессия является одним из индикаторов многих характеристик автомобиля, в том числе мощности и приемистости, расхода (угара) моторного масла и топлива, токсичности отработавших газов и т. д.

   Компрессия (лат. compressio – сжатие) – максимальное давление газов в цилиндре двигателя в конце такта сжатия. Характеризует техническое состояние цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.


   Выбор препарата зависит от результатов диагностики:

   1. Так, при номинальных значениях компрессии (небольшом пробеге автомобиля) применяются профилактические масляные препараты, «мягкого» действия, например кондиционеры металла: ER, Fenom или SMT2.

   2. При допускаемых параметрах компрессии (пробеге автомобиля около 100 000 км) рекомендуются рекондиционеры Old Chap или Tensai.

   3. В случаях, когда значение компрессии близко к предельным значениям, но более или менее равномерное во всех цилиндрах, следует применять масляные ремонтно – восстановительные препараты серии Renom, обеспечивающие образование защитных пленок и «лечение» микродефектов на поверхностях трения ЦПГ.



   Вопрос: Совместимы ли кондиционеры металла и никель – кремниевое покрытие цилиндров?

   Ответ: Как известно, никель – кремниевое покрытие (никосил) на блоках цилиндров представляет собой слой никеля толщиной 0,1…0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния размером до 3 мкм. Разработчик технологии фирма Mahle называет это покрытие «Nicasil», а фирма Kolbenschmidt использует другое название – «Galnical».

   Такие покрытия применялись в двигателях автомобилей, выпускаемых до сентября 1998 года, а также различной двухтактной мото– и авиатехники (например, в двигателях парапланов СНАП-100).

   Имеются данные о том, что в условиях отечественной эксплуатации «Nicasil» со временем почти гарантированно разрушается. При этом восстановление никосил – покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

   Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи-95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи-92. Также известно, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

   Детонация – неуправляемый процесс взрывного сгорания топлива в результате самовоспламенения части рабочей смеси с образованием ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью (1500…2000 м/с).


   В ряде случаев, еще по гарантии, «никосиловые» двигатели заменялись на новые, имеющие покрытия из «алюсила» (алюминий – кремниевое покрытие).

   В инструкциях по применению кондиционеров металла делается акцент на их высокую эффективность в железосодержащих соединениях, поэтому применять их без специальных лабораторных и эксплуатационных исследований на двигателях с такими покрытиями не рекомендуется.



   Вопрос: Какие масляные кондиционеры лучше?

   Ответ: Как уже отмечалось, первым на отечественном рынке автохимии появился антифрикционный кондиционер металла «Energy release» (ER), разработанный в рамках программы по созданию самолета – невидимки «Stelth».

   Затем был разработан аналогичный отечественный препарат – кондиционер металла «Fenom», который был удостоен множества российских и международных наград самого высокого уровня. В дальнейшем был создан целый ряд кондиционеров и рекондиционеров металла и поверхности.

   Наука не стоит на месте, и в новом веке был разработан и выведен на рынок автохимии полностью биоразлагаемый кондиционер металла второго поколения «SMT2», обладающий, по данным фирмы – производителя, более высокими трибологическими свойствами.

   Ставить вопрос о том, какой из этих препаратов лучше или хуже – несколько не корректно. Все они основаны на близких физических принципах, имеют частично родственный химический состав и сопоставимые эксплуатационные свойства.

   Вопросы эффективного применения кондиционеров металла, да и других препаратов автохимии, несомненно, актуальны и требуют постоянного исследования, так как появляются новые смазочные и конструкционные материалы в автомобильной промышленности, различные технологические решения и т. д. Поэтому, компании – производители постоянно находятся в научном и техническом поиске оптимальных решений, как по эффективному применению уже известных препаратов, так и по разработке новых препаратов с уникальными свойствами.


← Назад к списку новостей

|
Заказать звонок
CAPTCHA