Химическая экспертиза сравнения 2-х образцов моторного масла
По данным видам экпертиз продаётся наша книга
105037, г. Москва, Измайловский проезд, д. 11, стр.2.
тел. +7 (495) 234-78-05; +7 (495) 764-27-21
www.avtotehexpert.ru, е-mail: avtotehexpert@mail.ru
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
№ ... .
... г. ООО «ЭКЦ «Автотранспорт» и гр. ... заключили договор № ... на проведение химического исследования масла.
На разрешение исследования поставлены вопросы:
1. «Соответствует ли образец моторного масла, отобранное из двигателя автомобиля по составу моторному маслу марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN представленному в качестве образца сравнения?
2. Пригодно ли масло, отобранное из двигателя автомобиля, для дальнейшей эксплуатации?
На исследование поступили:
- образец моторного масла из двигателя автомобиля;
- сравнительный образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN.
ИССЛЕДОВАНИЕ
1. Внешний осмотр
Образец моторного масла, отобранный из двигателя автомобиля, поступил на исследование в пластиковой бутылке с завинчивающейся крышкой. Общий вид бутылки с образцом моторного масла приведен на фото 1.
Исследуемый образец моторного масла представляет собой подвижную жидкость черного цвета со специфическим запахом, характерным для работавших масел.
Сравнительный образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN в металлической емкости объемом 1 л (фото 2) представляет собой подвижную жидкость желтого цвета (фото 2-4).
Моторные масла по спецификации API SN (Американский Нефтяной Институт) утверждены 1 октября 2010 года и предназначены для двигателей автомобилей, где в качестве топлива используется бензин. Современный класс автомасел, отвечающий высоким экологическим требованиям, обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, которые способствуют защите двигателя. API SN имеет одно существенное отличие от масел предыдущего поколения: в составе уменьшено процентное содержание фосфора и увеличены свойства, помогающие существенно сократить топливный расход. Основное отличие API SN от предыдущих классификаций API в ограничении содержания фосфора для совместимости с современными системами нейтрализации выхлопных газов, а также комплексное энергосбережение.
2. Определение показателя преломления
С целью предварительной идентификации базового масла использовали рефрактометрический метод. Измерение показателя преломления образцов масел проводили на рефрактометре типа Аббе «КАРАТ-МТ» при длине света λD=589,3 нм, соответствующей положению линии D в спектре излучения натрия при температуре 20°С.
Числовые значения показателей преломления n 20/d для синтетических углеводородных масел находятся в большинстве случаев в пределах 1,4560-1,4700, для смешанных масел в пределах 1,4730-1,4770, для нефтяных масел в пределах 1,4740-1,4880 [2].
Сравнительный образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN имеет показатель преломления (nD20) 1,4630. Образец исследуемого масла имеет показатель преломления (nD20) 1,4610.
Таким образом, значение показателей преломления образцов масел находится в интервале значений, соответствующих для синтетических масел
3. Исследование методом тонкослойной хроматографии (ТСХ)
3.1 Анализ группового состава
Структурно-групповой состав образцов моторных масел устанавливали методом ТСХ качественному составу, выявляемому в тонком слое сорбента в УФ-лучах, и по ароматическим углеводородам различной степени конденсации, обнаруживаемым с помощью 2%-ого раствора формалина в концентрированной серной кислоте (реактив ФСК).
Анализ проводили на готовых пластинках «Силуфол» без УФ–индикатора хроматографированием в системе: октан – бензол (5:1), длина пробега растворителя 10 см.
После проведенного анализа получены следующие результаты:
– при визуальном осмотре хроматограммы на дорожке 1 исследуемого масла имелся след светло серого цвета характерный для работавших масел (фото 5);
- при осмотре хроматограммы (фото 6) в УФ - лучах с длиной волны 365 нм – люминесцирующие следы характерные для минеральных (нефтяных) масел не имелось;
– после обработки 2-%-ым раствором формальдегида в концентрированной серной кислоте (реактив ФСК) на хроматографических дорожках образца исследуемого масла и сравнительного образца марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN проявлялись бесцветные несмачиваемые (гидрофобные) следы длиной от старта до 6 см, указывающие на наличие в составе масел вязкостной присадки полимерной природы, добавляемой в моторные и в некоторые трансмиссионные масла и жидкости с целью улучшения вязкостно-температурных свойств.
1- дорожка – образец моторного масла, представленный на исследование;
2 - дорожка – образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN.
3.2.Анализ присадок
Анализ проводили с целью установления, возможно содержащихся в исследуемых объектах химических веществ: алкилфенолятов, алкилсалицилатов, дитиофосфатов цинка, производных ароматических аминов, алкилфенолов, используемых в качестве функциональных добавок – присадок, добавляемых в смазочные материалы для придания определенных эксплуатационных качеств.
Обнаружение присадок и их идентификацию проводили с помощью цветных химических реакций с различными реагентами и по их хроматографической подвижности (Rf). Результаты исследования представлены на фотоснимках 8 - 11.
3.2.1. Обнаружение вязкостных присадок
Хроматограмму обрабатывали водой (фото 8) на дорожках №№ 1-2, проявлялись бесцветные не смачиваемые (гидрофобные) следы длиной от старта до 9 см, указывающие на наличие в составе сравниваемых масел вязкостной присадки полимерной природы, добавляемой в моторные и в некоторые трансмиссионные масла и жидкости для улучшения вязкостно-температурных свойств.
К присадкам полимерной природы относятся: вязкостные (КП-5, КП-10, КП-20), представляющие собой полиизобутилены с различной молекулярной массой; полиметакрилаты (ПМА «В-1», ПМА «В-2», ПМА «Д», Дизакрил) и др.
3.2.2. Обнаружение моюще-диспергирующих присадок
В основном в маслах в качестве моюще-диспергирующих присадок используются алкилфеноляты. Основное назначение их состоит в предотвращении отложения продуктов окисления масел на металлических поверхностях, уменьшении количества осадков и нагара на деталях путем удержания во взвешенном состоянии нерастворимых в масле веществ, нейтрализации кислот, образующихся в процессе эксплуатации двигателя вследствие окисления масла и сгорания топлива.
В качестве моюще-диспергирующих присадок также используют высокощелочные сульфонаты, алкилсалицилаты.
Хроматограмму обрабатывали смесью 0,1% спиртовых растворов индикаторов бромфенолового синего и бромкрезолового зеленого (фото 9), в результате реакции на дорожках образца исследуемого масла и образца сравнения моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN проявлялись следы зеленовато-синего цвета, свидетельствующие о щелочной среде масла.
Щелочное число моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN равно 8.0.
Щелочная среда обусловлена наличием в составе моторных масел алкилфенолятов (кальциевые и (или) магниевые соли алкилфенолов) или алкилсалицилатов, содержащих так называемый «щелочной компонент», включающий оксиды, гидроксиды и карбонаты металлов в коллоидно-диспергированном состоянии.
По изменению цвета индикатора можно определить приблизительно щелочное число исследуемого масла, сравнив его с цветовыми эталонами раствора:
жёлтый – менее 1,5 мг КОН/г;
желтовато-зеленый – от 1,5 до 2,5 мг КОН/г;
зеленовато-голубой – 3 мг КОН/г;
зеленовато-синий – от 3,5 до 4,5 мг КОН/г;
синий – от 4,5 мг КОН/г и выше.
На дорожке №1 исследуемого образца моторного масла после обработки смесью 0,1% спиртовых растворов индикаторов бромфенолового синего и бромкрезолового зеленого проявлялся синий след.
Таким образом, щелочность исследуемого образца масла составляет приблизительно от 4,5 мг КОН /г и выше.
Предельный уровень щелочного числа для высокофорсированных двигателей установлен равным 2,5 мг КОН/г, для среднефорсированных – 1,5 мг КОН/г.
Следовательно, моюще-диспергирующей присадки в исследуемом образце моторного масла содержится на достаточном уровне.
Эксплуатация двигателя на масле с щелочным числом ниже предельного ведёт к ускоренному износу вкладышей коленчатого вала, поршневых колец и цилиндров, иногда наблюдается интенсификация лако- и нагарообразования. Низкое щелочное число приводит к коррозии и разрушению наиболее уязвимых деталей двигателя, в частности вкладышей подшипников коленчатого вала.
3.2.3. Обнаружение антиокислительных присадок на основе дитиофосфатов цинка
Хроматограмму обрабатывали раствором 0,05 % дитизона в хлороформе (фото 10), в результате реакции на дорожках 1-2 образца исследуемого моторного масла и сравнительного образца марки «Titex» SAE 5W-30, проявлялись ярко розовые следы, обусловленные образованием комплексного соединения цинка с дитизоном, свидетельствующие о наличии в маслах дитиофосфатов цинка (присадки ДФ-11, ДФБ, А-22, ЦД-7, ВНИИ НП-354, ВНИИ НП-360 и зарубежные аналоги).
Дитиофосфаты цинка содержатся в качестве ингибиторов окисления в моторных и в некоторых трансмиссионных маслах. Кроме антиокислительного действия они придают маслам высокие противоизносные и антикоррозионные свойства.
3.2.4. Обнаружение антиокислительных беззольных присадок на основе ароматических аминов
После обработки хроматограммы (фото 11) 0,1% раствором п-диметиламинокоричного альдегида в этаноле, подкисленным лимонной или соляной кислотами до pH 4-5, на дорожке 1 образца исследуемого образца моторного масла проявлялось розовое пятно, обусловленное наличием диалкилпроизводных ароматических аминов, применяемых в качестве беззольных антиокислительных присадок.
Ароматические амины, например, диалкилпроизводные дифениламина (ДФА) часто вводят в состав высококачественных моторных и некоторых трансмиссионных масел в качестве беззольных антиокислительных присадок.
Антиокислительные присадки замедляют окисление масел, исключают каталитическое воздействие примесей на металлические поверхности и неизбежно следующее за ним образование коррозионно-активных осадков.
На дорожке 2 сравнительного образца моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30 после обработки 0,1% раствором п-диметиламинокоричного альдегида в этаноле, подкисленным соляной кислотой до pH 4-5, разовое пятно не проявлялось (фото 11).
Таким образом, в сравнительном образце моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30 диалкилпроизводных ароматических аминов, применяемых в качестве беззольных антиокислительных присадок, не имеется.
1- дорожка – образец моторного масла, представленный на исследование;
2 - дорожка – образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN.
3. Исследование методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ)
Анализ проводили с целью определения вида синтетической основы образца моторного масла, представленного на исследование и сравнительного образца моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN.
Исследование проводили на газовом хроматографе «Кристалл 2000 М». Условия хроматографического анализа и хроматограммы приведены ниже. Хроматограммы обработаны с использованием программного комплекса «Хроматэк Аналитик 2.5».
Условия ГЖХ-анализа.
Температурный режим анализа:
| Температура колонки, °С | Длительность изотермы, мин | Скорость подъема температуры, °С/мин |
| 100,00 | 00:01:00 | 18,00 |
| 285,00 | до завершения выхода пиков |
Испаритель, °С: 270,00
Детектор, °С: 285,00
Скорость газа-носителя 1 (азот), см/с: 28,80
Расход газа-носителя 2 (азот), мл/мин: 30,00
Деление потока 1:30
Расход водорода, мл/мин: 20,00
Расход воздуха, мл/мин: 200,00
Конфигурация колонки: капиллярная;
неподвижная фаза: ZB-1
длина колонки, м: 30,00
диаметр капилляра, мм: 0,25.
На хроматограммах образца исследуемого моторного масла (рис.1) и сравнительного образца моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN (рис.2), зарегистрированы комплекс практически не разделенных пиков выходящих на «горбе» в интервале от 8 до 15 мин. удерживания. При наложении хроматограммы не различаются между собой и совпадают по максимумам пиков (рис. 3).
При сравнении полученных хроматограмм с хроматограммами масел различного вида, имеющихся в электронной базе данных лаборатории, установлено, что они совпадают с хроматограммами углеводородных масел, полученных по технологии гидрокрекинга или гидроизомеризации. Такие масла относятся к синтетическим.
Хроматограммы масел данного типа отличается от хроматограмм минеральных (нефтяных) масел отсутствием выраженных пиков, соответствующих н-парафиновым углеводородам фрагмента гомологического ряда С15 – С20, элюирующихся на восходящем участке хроматограммы.
На этом основании можно утверждать, что образец исследуемого моторного масла не отличаются по составу от сравнительного образца моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN. На хроматограммах пиков соответствующих примесям бензину и дизельному топливу не имеется.
4. Исследование методом НПВО ИК-Фурье-спектроскопии
Исследование методом НПВО ИК-Фурье-спектроскопии проводилось с целью установления в образце моторного масла примесей охлаждающей жидкости (антифриза) и нефтяного масла.
Регистрацию ИК - спектров проводили ИК-Фурье спектрометре с микроскопом Nicolet iN10 (фирма "Thermo Fisher Scientific", США), оснащенного приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазным кристаллом и дополнительным оборудованием.
Условия съемки:
спектральный диапазон регистрации 4000-500 см-1;
число сканов пробы: 32;
разрешение: 4,000
усиление: 8,0;
скорость зеркала: 0,4747;
диафрагма: 150,00.
Полученные ИК-спектры приведены на рис. 4-6.
Исследование методом ИК - спектроскопии образца исследуемого моторного масла (рис. 4) и сравнительного образца марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN (рис.5) показывает, что ИК – спектры при наложении полностью совпадают между собой (рис 6).
На ИК – спектрах фиксируется широкий набор полос поглощения характерных для углеводородов масел, относимых к следующим структурам:
– 2967, 2926, 2853 см-1 – валентные колебания метиленовой (-СН2-) и метильной (-СН3-) групп;
– 1704-1703 см-1 – полоса поглощения слабой интенсивности валентных колебаний карбонильных групп (-С=О) кислородсодержащих продуктов окисления углеводородов (димеров карбоновых кислот, алифатических кетонов и альдегидов);
– 1463 см-1 – деформационные колебания -СН2- и -СН3-групп;
– 1377 см-1– деформационные колебания -СН3-группы;
– 1304-1302 см–1 (1310–1302) – парафиновые цепочки углеводородов, содержащие не менее четырех метиленовых групп (СН2)n–СН3, n>4);
– 1154-1157 (1170–1160) см–1 – конденсированные полиметиленовые кольца углеводородов;
– 975-971 см–1 (971–955) – конденсированные полиметиленовые кольца (нафтеновые структуры);
– 722 (725–722) см–1 – длинные парафиновые цепи, содержащие более 4 метиленовых групп R–(CH2) n– R, n≥4).
Кроме того, на спектрах сравниваемых масел отсутствуют специфические полосы сложных эфиров характерные для вязкостных полимерных присадок - полиметакрилатов (ПМА «В-1», ПМА «В-2», ПМА «Д», Дизакрил) и др.
На этом основании и результата анализа методом ТСХ можно утверждать, что полимерная присадка обнаруженная методом ТСХ, относится к полиизобутиленам с различной молекулярной массой (КП-5, КП-10, КП-20).
На спектрах совокупности полос поглощения, указанных ниже, характерной для антифриза на основе этиленгликоля не имеется:
- 1079 (1080-1092) см-1 – валентные асимметричные колебания (νаC-O-C) и С–О-Н гидроксильной группы спиртов;
- 1028 см-1 (1075-1000) – валентные колебания СН2–О-Н первичных спиртов и симметричные валентные колебания С–О–С.
Таким образом, можно утверждать, что в образце исследуемого моторного масла антифриза на основе этиленгликоля не имеется.
ВЫВОДЫ
1,2. Сравнительный образец моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN – изготовлен на основе углеводородного синтетического масла. В нем содержится комплекс присадок добавляемых в моторные масла: антиокислительная - дитиофосфаты цинка, моюще-диспергирующая - соли алкилфенолятов, вязкостная присадка полимерной природы относящая к полиизобутиленам.
Образец исследуемого моторного масла изготовлен на основе углеводородного синтетического масла. В нем присутствует комплекс присадок добавляемых в моторные масла: антиокислительные - дитиофосфаты цинка и диалкилпроизводные дифениламина (ДФА), моюще-диспергирующие - соли алкилфенолятов, вязкостная присадка полимерной природы относящая к полиизобутиленам.
Образец исследуемого моторного масла отличается от сравнительного образца моторного масла марки «Titex» SAE 5W-30, АPI SN тем, что в его составе дополнительно содержится антиокислительная присадка, относящая к диалкилпроизводным дифениламина (ДФА). Возможно, указанная присадка входила в состав моторного масла, оставшаяся в двигателе после слива старого масла.
Образец исследуемого моторного масла в процессе эксплуатации не выработал свой ресурс и не утратил качество, поэтому может применяться по основному назначению.
Специалист ... .
