Модификатор индекса вязкости (VII) — это полимерная присадка, которая снижает скорость изменения вязкости масла в зависимости от температуры. Без VII минеральное базовое масло, которое хорошо течет при 100 °C, было бы слишком густым для перекачки при -20 °C. Именно благодаря VII стало возможным производство современных всесезонных масел — 5W-30, 10W-40, 15W-40.
Что такое индекс вязкости?
Индекс вязкости (VI) — это безразмерная величина, характеризующая степень изменения кинематической вязкости масла в диапазоне температур от 40 °C до 100 °C. Более высокий VI означает меньшее изменение вязкости — масло сохраняет более стабильные характеристики в условиях экстремальных температур. Чистые минеральные базовые масла обычно имеют значения VI в диапазоне 95–105. Синтетические базовые масла PAO достигают значений 140–150. При хорошем значении VII и типичных дозировках присадок готовые масла могут достигать значений VI 160–200+.
VI рассчитывается на основе кинематической вязкости при 40 °C и 100 °C в соответствии со стандартом ASTM D2270. Он не измеряется напрямую.
Как работают добавки, повышающие индекс вязкости
VII представляют собой длинноцепочечные полимеры, демонстрирующие поведение типа «сворачивание и растяжение». При низких температурах полимерные цепи сжимаются в плотные спирали, которые оказывают минимальное влияние на вязкость масла — масло течет так, как будто полимера и нет. При высоких температурах цепи расширяются и переплетаются, загущая масло. Это зависящее от температуры загущение частично компенсирует естественное разжижение базового масла при повышенных температурах.
Ключевыми показателями VII являются:
- Эффективность сгущения (TE): насколько полимер увеличивает кинематическую вязкость на единицу массы полимера в растворе
- Индекс сдвиговой стабильности (SSI): процентная потеря вязкости после механического сдвига (ASTM D6278, CEC L-45). Более низкий показатель SSI означает более сдвигоустойчивый полимер
- Вклад в вязкость HTHS: влияние полимера на вязкость при высокой температуре и высоком сдвиге (HTHS) при 150 °C/10⁶ с⁻¹, что наиболее точно моделирует толщину подшипниковой пленки при пиковой нагрузке двигателя
Основные типы полимеров VII
Существует четыре основных коммерческих химических состава VII:
| Химический состав VII | Сдвиговая стабильность и стоимость | Типичное применение |
|---|---|---|
| OCP (сополимер олефинов) | Высокий TE, умеренный SSI (15–35 %), низкая стоимость | Практически все многоградусные масла PCMO и HDDO |
| PMA (полиметакрилат) | Хорошая стабильность при сдвиге; также снижает температуру застывания; более высокая стоимость по сравнению с OCP | ATF, трансмиссионные масла, энергосберегающие моторные масла; превосходные низкотемпературные характеристики |
| HSD (гидрогенизированный стирол-диен) | Очень высокий TE, хорошая стабильность при сдвиге; полимер звездообразной структуры | Масла премиум-класса PCMO и масла для экономии топлива |
| PIB (полиизобутилен) | Улучшение низкого индекса вязкости (VI) | Основа для многофункциональных добавок типа «дисперсант-VII»; загуститель для смазочных материалов |
CheMost поставляет улучшители индекса вязкости, включая марки OCP и PMA, для моторных масел, трансмиссионных масел и жидкостей для автоматических трансмиссий (ATF), с содержанием SSI от 10 до 45 % в зависимости от марки.
From the labNeed this chemistry for a formulation? CheMost supplies the chemistry.Browse all productsСтойкость к сдвигу и сохранение вязкости
В условиях работы двигателя высокие механические сдвиговые нагрузки (особенно в масляном насосе, подшипниках скольжения и клапанном механизме) могут привести к необратимому разрыву полимерных цепей. Это со временем снижает класс вязкости масла — процесс, называемый потерей вязкости при сдвиге. Масло, разработанное с учетом соответствия классу 5W-30 при заправке, может понизиться до уровня, эквивалентного 5W-20, в процессе эксплуатации, если его индекс вязкости (VII) подвергается чрезмерному сдвигу.
Именно поэтому современные спецификации моторных масел устанавливают минимальные пределы KV100 не только для свежего масла, но и после стандартизированных испытаний на сдвиг. Например, API SP устанавливает минимальное значение KV100 в 9,3 сСт после сдвига для масла 5W-30.
Для условий интенсивной эксплуатации стандарт ACEA E6/E9 требует, чтобы масло сохраняло свой класс вязкости после более чем 250 часов работы, что обусловливает необходимость использования масел классов OCP или PMA, отличающихся высокой стабильностью.
Часто задаваемые вопросы
В чём разница между вязкостью KV40, KV100 и HTHS?
KV40 и KV100 — это кинематические вязкости (в cSt), измеренные при 40 °C и 100 °C соответственно при отсутствии внешней сдвиговой силы (ASTM D445). HTHS — это высокотемпературная вязкость при высоком сдвиге, измеряемая при 150 °C и 10⁶ с⁻¹ (ASTM D4683), которая моделирует условия в подшипниках двигателя. HTHS является более точным показателем износа двигателя, чем KV100 в отдельности, и всё чаще используется в качестве целевого показателя в технических требованиях.
Вызывают ли VII образование нагара или лаковых отложений?
VII на основе OCP могут способствовать образованию низкотемпературного нагара, если содержание этилена слишком высокое, поскольку OCP с высоким содержанием этилена может кристаллизоваться при низких температурах. Современные OCP разработаны с содержанием этилена 50–60 % для обеспечения баланса между улучшением индекса вязкости (VI) и низкотемпературными характеристиками. VII на основе PMA по своей природе более устойчивы к образованию нагара.
Можно ли добавлять VII непосредственно в базовое масло для получения многоградусного масла?
Технически да, но готовый смазочный материал требует полного комплекса присадок (противоизносных, моющих, диспергирующих, антиокислителей и т. д.). Добавление одного только VII к базовому маслу дает более густое и термостабильное масло — но без химических компонентов, необходимых для обеспечения эксплуатационных характеристик, требуемых спецификациями моторных масел. VII всегда является одним из компонентов сбалансированной рецептуры.
Связанные статьи
Что такое ZDDP? Противоизносная присадка в моторном масле
Моющие и диспергирующие добавки к моторным маслам: как они работают
