СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПРИСАДКИ ДЕТЕРСОЛ-140 В МОТОРНЫХ МАСЛАХ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2007 года по МПК G01N33/28 G01N21/17 

Изобретение относится к области контроля качества моторных масел с помощью оптических средств, в частности к способам определения количественного состава, преимущественно для определения присадок в моторных маслах, и может найти применение в аналитических лабораториях, лабораториях нефтеперерабатывающих заводов, криминалистике.

В связи с тем, что в современных двигателях внутреннего сгорания автомобильной техники появились более напряженные условия, чем ранее (высокое форсирование, тяжелая нагруженность и т.д.), к моторным маслам предъявляются жесткие требования по их эксплуатационным свойствам, для обеспечения которых в моторное масло добавляют определенное количество различных функциональных присадок (антиокислительные, моюще-диспергирующие и т.д.). При снижении концентрации присадки падает уровень качества масла.

Определение не только наличия, но и количества присадок является важной задачей, так как они определяют надежность эксплуатации двигателя. Одной из присадок, улучшающих моюще-диспергирующие свойства моторного масла, является Детерсол-140, количество которой в масле должно быть от 2 до 3, 5 мас.%. Присадка Детерсол-140 представляет собой раствор карбонатированного алкилсалицилата кальция, полученного обработкой алкилсалицилата кальция газообразным диоксидом углерода в присутствии промотора и избыточного (против стехеометрии) количества гидроксида кальция. (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.450-451).

Перед авторами стояла задача разработать способ определения количества присадки Детерсол-140 в моторных маслах для автомобильной техники. При просмотре патентной информации и научно-технической литературы было выявлено следующее.

Известен способ определения присадок в маслах по величине «щелочного числа», включающий потенциометрическое титрование спиртовым раствором гидроокиси калия (ГОСТ 11362-96. Нефтепродукты и смазочные материалы. Число нейтрализации. Метод потенциометрического титрования).

Недостатками этого способа является то, что присадки определяют не деференцированно, а суммарно, причем об их содержании судят косвенно, исходя из того, что чем выше щелочное число, тем выше концентрация присадок.

Известен также способ определения активных элементов (бария, кальция и цинка), входящих в состав присадок к маслам в виде солей металлов, включающий разложение солей металлов соляной кислотой и комплексонометрическое оттитровывание бария, кальция и цинка (ГОСТ13538-68 Присадки и масла с присадками. Метод определения бария, кальция и цинка комплексонометрическим титрованием).

Недостатком данного способа является то, что определяют только активные элементы присадок, тогда как присадки состоят еще и из органической части (например, карбонатированные алкилсалицилаты).

Известно, что все алкилсалицилаты в ИК-спектре характеризуются наличием полосы поглощения в диапазоне 1640-1530 см^-1 (Казицина Л.А., Куплетская М.Б. Применение УФ, ИК, ЯМР спектроскопии в органической химии. М.: МГУ им. Ломоносова, Химфак. 1968, с.105). Учитывая то, что Детерсол-140 в своем составе содержит карбонатированный алкилсалицилат кальция, авторы при исследовании качества моторных масел с этой присадкой выявили для нее полосу поглощения 1604 см^-1, находящуюся в известном диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является ИК-спектроскопический способ определения содержания полиалкилметакрилатов в депрессорных присадках к нефтепродуктам, включающий приготовление образцов с известным отношением полимера, мономера и дизельного топлива, содержание которого во всех искусственных смесях составляет 50 мас.%.

ИК-спектр анализируемого образца снимают в области 1850-1050 см^-1 и измеряют оптические плотности на полосах 1735 см^-1 и 1170 см^-1. Проведя базисные линии через точки 1735 см^-1 и 1170 см^-1 нулевой линии спектра и замерив соответствующие отрезки, вычисляют концентрацию присадки:

С_П=6731lgD₁₇₃₅/D₁₁₇₀-85 (для С_П от 0 до 60 мас.%) или

С_П=2051lgD₁₇₃₅/D₁₁₇₀+18,2 (для С_П от 60 до 100 мас.%).

(Методы анализа, исследований и испытаний нефтей и нефтепродуктов (нестандартные методики), часть 2, М.:ВНИИНП, 1984, с.285-287).

Недостатком известного способа является ограниченный перечень присадок, определение которых возможно. Кроме того, способ длителен из-за наличия промежуточного расчета оптических плотностей и использования разных числовых коэффициентов при определении концентраций присадки в двух диапазонах.

Технический результат изобретения - расширение номенклатуры определяемых при помощи ИК-спектроскопии присадок для моторных масел.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения количества присадки Детерсол-140 в моторных маслах для автомобильной техники, включающем отбор пробы, спектрофотометрирование, измерение оптической плотности на заданных длинах волн и последующий расчет концентрации присадки по математической зависимости, согласно изобретению при спектрофотометрировании величину оптической плотности замеряют на полосах поглощения 1604 см^-1 и 2000 см^-1, а концентрацию присадки определяют по следующей зависимости

,

где С - концентрация присадки, мас.%;

ΔD=D₁₆₀₄-D₂₀₀₀, разность оптических плотностей;

D₁₆₀₄ - оптическая плотность полосы поглощения 1604 см^-1;

D₂₀₀₀ - оптическая плотность полосы поглощения 2000 см^-1;

а=0,1643 постоянный экспериментально полученный коэффициент;

b=0,0225 постоянный экспериментально полученный коэффициент.

Для обоснования отличительного признака были приготовлены образцы, представляющие собой композиции моторного масла с различной концентрацией присадки Детерсол-140 (табл.1).

Все искусственно приготовленные образцы исследуют на ИК-Фурье спектрометре АФ-1 с разрешающей способностью 2 см^-1, в диапазоне длин волн от 4000 до 450 см^-1 в кювете из KCl толщиной 0,1 мм при температуре 20±2°С образца.

Таблица 1Состав образцов, мас.%КомпонентыОбразец №1№2№3№4№5Присадка Детерсол-140, мас.%22,533,54Моторное масло марки М-6з/10В:     И-40а, мас.%91,591,090,590,089,5С присадками:     ДФ-11, мас.%22222ПМА «Д», мас.%1,51,51,51,51,5КНД, мас.%33333

Замеряют оптические плотности D₁₆₀₄ и D₂₀₀₀. Полоса поглощения 2000 см^-1 берется для определения фона образца. Определяют величину разности оптических плотностей полос поглощения 1604 см^-1 и 2000 см^-1 для каждого образца. Строят график зависимости разности оптических плотностей от концентрации присадки. Для присадки Детерсол-140 график зависимости разности оптических плотностей от ее концентрации имеет вид прямой и может быть представлен уравнением: ΔD=a+bC, где ΔD=D₁₆₀₄-D₂₀₀₀. Путем математической обработки экспериментальных данных авторы получили значения постоянных коэффициентов: а=0,1643; b=0,0225, что позволило получить формулу расчета концентрации присадки Детерсол-140 в моторном масле:

Подставив численные значения постоянных коэффициентов «a» и «b» определяют концентрацию присадки в моторном масле.

Полученные данные хорошо согласуется с законом Бугера - Ламберта - Бера, выражающим связь оптической плотности и концентрации поглощающего вещества (Казицина Л.А., Куплетская М.Б. Применение УФ, ИК, ЯМР спектроскопии в органической химии. М.: МГУ им. Ломоносова, Химфак. 1968, с.10).

Определив характерную полосу поглощения 1604 см^-1 присадки Детерсол-140 и получив математическую зависимость ее концентрации от разности оптических плотностей, авторы исследовали пробы моторного масла марки М-6з/10-В, в которые вводили присадку Детерсол-140 в определенном количестве образцы №№6, 7, 8 (навеску присадки взвешивали на весах ВЛР-200 с ценой деления 0,05 мг, обеспечивающих погрешность измерения 0,010 мг). Результаты представлены в табл.2.

Таблица 2Результаты исследования проб моторного масла М-6з/10-В с введенной присадкой Детерсол-140.Проба моторного масла№6№7№8Концентрация моторного масла М-6з/10-В, мас.%97,957596,960595,9562Концентрация присадки Детерсол-140 в пробе, мас.%2,04253,03954,0438Замеряемые
параметрыD₁₆₀₄0,2610,2820,308D₂₀₀₀0,0500,0510,052Задаваемые
параметрыа0,1643b0,0225Расчетные
параметрыΔD0,2110,2310,256С, мас.%2,07552,96444,0755

Полученные значения концентрации заявляемым способом обеспечивают необходимую точность измерения концентрации присадки Детерсол-140. Отклонения концентрации присадки находится в пределах допустимой нормы.

Таким образом, изобретение расширяет номенклатуру определяемых при помощи ИК-спектроскопии присадок для моторных масел и позволяет идентифицировать только присадку Детерсол-140 в моторных маслах для автомобильной техники и определять ее количество, а не суммарное содержание всех присутствующих в моторном масле присадок, и не ее активные элементы. Учитывая, что на эксплуатационные свойства присадки в моторном масле влияет не только содержание активных элементов, но и органическая часть присадки (алкилсалицилат), содержание которой ранее не учитывалось, то для оценки эксплуатационных свойств моторных масел, содержащих присадку Детерсол-140, изобретение является актуальным.

Изобретение относится к области контроля качества моторных масел с помощью оптических средств, в частности к определению присадок в моторных маслах. Способ включает отбор пробы, измерение оптической плотности на полосах поглощения 1604 и 2000 см^-1 при спектрофотометрировании и последующий расчет концентрации присадки по экспериментально-полученной зависимости. Достигается расширение номенклатуры определяемых при помощи ИК-спектроскопии присадок для моторных масел, а также - возможность идентификации только присадки Детерсол-140 и определения только ее количества, а не суммарного содержания всех присутствующих в моторном масле присадок. 2 табл.

Способ определения количества присадки Детерсол-140 в моторных маслах для автомобильной техники, включающий отбор пробы, спектрофотометрирование, измерение оптической плотности на определенных длинах волн и последующий расчет концентрации присадки по математической зависимости, отличающийся тем, что при спектрофотометрировании замеряют величину оптической плотности на полосах поглощения 1604 см^-1 и 2000 см^-1, а концентрацию присадки рассчитывают по следующей зависимости:

,

где С - концентрация присадки, мас.%;

ΔD=D₁₆₀₄-D₂₀₀₀, разность оптических плотностей;

D₁₆₀₄ - оптическая плотность полосы поглощения 1604 см^-1;

D₂₀₀₀ - оптическая плотность полосы поглощения 2000 см^-1;

а=0,1643 постоянный экспериментально полученный коэффициент;

b=0,0225 постоянный экспериментально полученный коэффициент.