НЕФТЕХИМИЯ, 2021, том 61, № 4, с. 445-460

УДК 665.3

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ

БИОРАЗЛАГАЕМЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)

А. М. Данилов¹

, С. А. Антонов^1,2,*, Р. В. Бартко¹, П. А. Никульшин^1,2

¹Акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти»,

Москва, 111116 Россия

²ФГАОУ ВО Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина,

Москва, 119991 Россия

*E-mail: antonovsa@vniinp.ru

Поступила в редакцию 19 октября 2020

После доработки 24 февраля 2021

Принята к публикации 12 апреля 2021

В обзоре рассмотрено современное состояние использования биоразлагаемых смазочных материалов, а

также обобщена информация о последних достижениях в области их использования. Главными факто-

рами, влияющими на развитие исследований в этой области, являются ужесточающиеся экологические

нормы. Помимо использования полиалкиленгликолевых и сложноэфирных жидкостей, значительный

интерес у разработчиков биоразлагаемых масел вызывает сырье растительного происхождения; для

многоцелевых смазок в качестве перспективного загустителя может использоваться целлюлоза.

Ключевые слова: биоразлагаемые масла, смазочные материалы, полиалкиленгликолевые масла, слож-

ноэфирные жидкости

DOI: 10.31857/S0028242121040018

Загрязнение окружающей среды смазочны-

которых воплощена на практике. Это направление

ми материалами - большая проблема всех стран,

развивается медленно из-за сложностей со сбором

несмотря на разработки новых масел и смазок и

отработанных масел и их сортировки, а также неяс-

организационные меры вплоть до принятия соот-

ности финансовых перспектив переработчика. Все

ветствующих законов [1, 2]. Попытки решить эту

это приводит к тому, что смазочные материалы по-

проблему делаются по следующим направлениям:

падают в почву и водоемы не только в аварийных

- создание смазочных материалов с длительным

ситуациях, но и по недобросовестности владельцев

сроком службы, желательно на все время функцио-

автомобилей и другой техники. В любом случае

нирования рабочего узла;

важна их способность под действием солнечного

- регенерация отработанных масел и смазок с

света, воды, кислорода воздуха, микроорганизмов

дальнейшим использованием регенерированных

и других природных факторов разлагаться до срав-

материалов в качестве сырья для новых произ-

нительно безвредных продуктов. В идеале процесс

водств;

разложения завершают бактерии, перерабатывая

- разработка масел и смазок, быстро разлагае-

загрязнения в углекислый газ, воду и некоторое ко-

мых в природной среде.

личество не усваиваемого остатка.

В первом направлении особенно преуспели

Перейдем к третьему направлению. Почти каж-

японские автомобилестроители, использующие в

дый смазочный материал состоит как минимум из

подшипниках своих изделий “вечные” смазки пре-

двух частей: масляной базы, составляющей основ-

имущественно на полимочевинах.

ную массу продукта и добавок - присадок, загу-

Что касается регенерации отработанных смазок

стителей и прочих, концентрация которых может

и масел, то имеется несколько технологий, часть из достигать 30%. В качестве биоразлагаемых основ

445

446

ДАНИЛОВ и др.

используются масла, выделяемые из растительных

Загрязнение окружающей среды растительным

масличных культур, полиалкиленгликоли, а также

маслом по понятным причинам не имеет ката-

сложноэфирные жидкости - продукты реакции

строфических последствий. В воде и почве масла

многоатомных спиртов с карбоновыми кислотами

гидролизуются с образованием глицерина и выс-

или, наоборот, двух- или полиатомных кислот с

ших алифатических кислот, которые со временем

алифатическими спиртами. Сравнительная оценка

образуют кальциевые, натриевые и другие мыла,

их биоразлагаемоси по методу CEC Code: CELS-

углеводородная часть которых легко усваивается

103-12 в процентах от исходного количества пред-

бактериями.

ставлена ниже [3]:

В [5] сравниваются методы определения окис-

- нефтяные масла - 20-40;

лительной стабильности смазочных масел и их

- растительные масла - 90-98;

биоразлагаемости. Биоразлагаемость раститель-

ного масла была предсказана с помощью биоки-

- сложноэфирные жидкости - 65-100.

нетической модели без использования микроорга-

К биоразлагаемым продуктам относят также и

низмов. Период полураспада для биоразлагаемого

полиальфаолефиновые масла (ПАО) [4]. Нормаль-

растительного масла составил около 25 дней, что

ные деценовые цепи, составляющие “гребенку”

значительно ниже по сравнению с нефтяными мас-

ПАО, фактически являются линейными парафина-

лами.

ми и подобно им перерабатываются бактериями.

В литературе встречается также понятие “био-

Кроме того, ПАО не содержат в своем составе аро-

синтетические” продукты. Это соединения, полу-

матических углеводородов, практически не усваи-

ченные синтетическим путем, но из чисто природ-

ваемых микроорганизмами.

ного сырья. Этот термин, слегка противоречащий

Биоразложение - один из этапов, часто заклю-

закону сохранения состава, оказался удобен в прак-

чительный, в ликвидации загрязнений окружаю-

тическом отношении, подчеркивая происхождение

щей среды смазочными материалами. В этом про-

продукта, важное в экологическом смысле. На-

цессе непременно участвуют кислород воздуха

пример, к ним относятся загустители пластичных

(работают аэробные бактерии), вода, солнечное

смазок на основе модифицированных лигнина или

излучение и другие факторы, которые готовят лег-

целлюлозы, продукты этерификации этиленглико-

кодоступную “пищу” для бактерий. Поэтому пути

ля метиловыми эфирами жирных кислот, получае-

разложения разных смазочных материалов в при-

мых из растительных культур (подсолнечника, сои,

роде несколько различаются между собой. Углево-

ятрофы, клещевины), которые могут использовать-

дороды по скорости усвоения микроорганизмами

ся в качестве компонентов смазочных матертиалов

располагаются в ряд: н-парафины > изо-парафины,

[6].

нафтены > ароматические углеводороды.

Поэтому, как указывалось выше, труднее всего

БАЗОВЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА

разлагаются нефтяные масла селективной очистки,

содержащие ароматических углеводороды, затем

Базовые растительные масла с точки зрения вли-

“гидрокрекинговые” масла III группы, в которых

яния на природу - идеальный продукт. Они сами по

пониженное содержание ароматических углеводо-

себе нетоксичны, не угнетают жизнедеятельность

родов, и, наконец, полиальфаолефиновые. Слож-

растений и живых организмов. Растительные мас-

ноэфирные жидкости сначала претерпевают гидро-

ла на 94-96% состоят из триглицеридов жирных

лиз, а образующиеся при этом спирты и кислоты

кислот С₁₀-С₂₀ и как всякие сложные эфиры легко

легко растворяются в воде. Полигликолевые жид-

гидролизуются с образованием сравнительно без-

кости в любом соотношении смешиваются с водой

вредных кислот С₁₀-С₂₀ и спиртов. Для хозяйства

и, будучи тяжелее нее, мигрируют вглубь почвы до

любой страны также немаловажно, что развитие

водоносных горизонтов. Здесь они неуязвимы для

промышленности технических растительных ма-

бактерий и надеяться можно только на их разбавле-

сел создает эффект экономического мультипли-

ние большим количеством воды. Впрочем, полиал-

катора, стимулируя развитие растениеводства и

киленгликоли сами по себе не особенно токсичны.

смежных отраслей. Но вместе с тем, растительные

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

447

Таблица 1. Трибологические характеристики некоторых масел (составлено по материалам [7])^a

Наименование масла

Р_кр, Н

D_ср, мкм

К_тр

ИЗ

И-20А

400

890

0.120

Оливковое

400

680

0.065

Кукурузное

750

660

0.050

Подсолнечное

670

720

0.070

Рапсовое

620

700

0.060

^aР_кр - критическая нагрузка до заедания, D_cр - средний диаметр пятен износа, К_тр - коэффициент трения, ИЗ -

индекс задира.

масла имеют недостатки, препятствующие их не-

Впрочем, и сами растительные масла по трибо-

посредственному применению в качестве смазоч-

логическим свойствам различаются между собой.

ных материалов: неудовлетворительные низкотем-

Например, кокосовое масло имеет неудовлетвори-

пературные свойства (температуры застывания),

тельные противоизносные характеристики даже по

окисляемость, склонность к нагарообразованию

сравнению с нефтяными маслами. Но если его сме-

в двигателе. Для минимизации этих недостатков

шать с эффективным горчичным маслом, смазоч-

рекомендуется подвергать их химической модифи-

ная способность смеси поднимается до удовлетво-

кации или подбирать к ним соответствующие при-

рительного уровня [9].

садки [7].

Лучшие противоизносные свойства раститель-

Трибологические характеристики растительных

ных масел подтверждают и другие исследователи

масел изучались многими исследователями. На че-

[10], но при этом отмечают, что большей результи-

тырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ

рующей силой давления смазочного слоя жидкости

9490 испытывали некоторые растительные масла в

на смазываемые поверхности - несущей способно-

сравнении с нефтяным маслом И-20А. Было обна-

стью масел - в эластогидродинамическом режиме

ружено, что растительные масла по трибологиче-

трения обладают все же нефтяные масла.

ским свойствам эффективнее, чем нефтяные (табл. 1).

Себестоимость технических растительных ма-

Данный факт объясняют тем, что средняя моле-

сел, приготовленных для использования в качестве

кулярная масса растительных масел меньше, чем у

смазочных материалов, даже при больших объемах

нефтяных, вследствие чего расклинивающее дей-

производства превышает себестоимость нефтяных

ствие, которое они оказывают на поверхность тре-

масляных фракций. Поиски более дешевых продук-

ния при формировании дефектного слоя за счет эф-

тов привели к отработанным кулинарным маслам.

фекта Ребиндера (измельчение твердых веществ в

Но поскольку такие масла содержат нежелательные

присутствии ПАВ), меньше [8]. Но с таким объяс-

примеси, их подвергают переработке. Например,

нением трудно согласиться. Дело в том, что эффект

алкоголизом их превращают в метиловые эфиры

Ребиндера наблюдается при изменении физиче-

жирных кислот, которые в определенном количе-

ских характеристик вещества, а в ЧШМ реализу-

стве подмешивают к свежим маслам [11].

ется граничное трение с образованием ювенильной

Смазывающие свойства растительных масел -

поверхности, обладающей огромной свободной

способность уменьшать величину износа и трения

энергией, которая расходуется на создание защит-

поверхностей - можно улучшить присадками. Ча-

ной пленки на поверхности трения. В образовании

сто предлагаются присадки, получаемые из при-

этой пленки участвует материал самой поверхно-

родного сырья. Например, в подсолнечное масло

сти и все, что с ней соприкасается: смазочная сре-

вводили 4% триалкилцитратов, полученных реак-

да, растворенные в ней воздух и вода, присадки. В

цией лимонной кислоты со спиртами С₈-С₁₈. При

этих процессах полярные молекулы триглицеридов

испытаниях на ЧШМ отмечали снижение диаметра

активнее, чем неполярные или слабополярные мо-

пятна износа с 650 мкм до 430 мкм, а коэффициент

лекулы углеводородов нефтяных масел. Они и ока-

трения в паре сталь по бронзе (машина трения ИИ-

зывают большее смазывающее действие.

5018) уменьшался в 1.5 раза [12].

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

448

ДАНИЛОВ и др.

Таблица 2. Основные кислоты, составляющие триглицериды растительных масел

Растительное масло

Наименование

соевое^a

клещевины^a

подсолнечное^б

хлопковое^б

Фракция С₁₀-С₁₄

0.8

0.4

Пальмитиновая, C₁₆H₃₂O₂

2.4-6.8

5.8

21.1

Стеариновая, C₁₈H₃₆O₂

4.4-7.3

3.4

1.9

Олеиновая, C₁₈H₃₄O₂

20-30

3-9

67.2

32.8

Линолевая, C₁₈H₃₂O₂

44-60

1-5

19.1

39.1

Линоленовая, C₁₈H₃₀O₂

5-14

0.5

2.1

Прочие жирные кислоты

80-90 (рицинолевая)

2.5

0.7

Сумма непредельных кислот

69-80

87-97

89.3

74.7

^аСправочные данные (Химическая энциклопедия. Т. 4. М.: Большая Российская энциклопедия. 1995. С. 378).

^б Результаты анализа конкретных образцов [14].

Окислительная стабильность растительных

Другой традиционный прием - использование

масел - стабильность масла против окисления, ха-

антиокислительных присадок. Но в этом случае

рактеризующаяся кислотным числом, количеством

требуются новые технические решения, так как

летучих низкомолекулярных кислот и осадка, об-

традиционные антиоксиданты в растительных

разующегося при окислении - важная характери-

маслах малоэффективны. Теоретическая база для

стика, влияющая на условия хранения масел, на-

создания принципиально новых присадок пока

отсутствует, поэтому исследования протекают в

гарообразование и шлакоотложение в двигателе

фазе активного скрининга самых разных соедине-

и масляной системе. Она хуже, чем у нефтяных и

ний, на первый взгляд и вовсе неожиданных, вроде

синтетических масел и обусловлена преобладани-

N-ацилированного хитозана, проявившего стаби-

ем непредельных соединений - глицеридов нена-

лизирующее действие при окислении касторового

сыщенных кислот. Чем больше кратных связей в

масла [22]. Сочетанием фенолокислот (галловой,

молекуле кислоты, тем легче она окисляется. От-

п-гидроксикоричной) с

4-амино-дифениламином

носительные скорости окисления кислородом воз-

получены продукты с исключительно высокой ста-

духа олеиновой, линолевой и линоленовой кислот

бильностью. При анализе методом дифференци-

составляют - 1 : 27 : 77 [13]. В качестве примера

ально сканирующей калориметрии период индук-

в табл. 2 представлен жирнокислотный состав не-

ции рапсового, кокосового и эпоксидированного

которых растительных масел, пользующихся наи-

соевого масел при добавке этих продуктов воз-

большим вниманием у разработчиков.

растал соответственно в 2.2, 14.0 и 32.0 раза [23].

Концентрацию непредельных связей можно со-

Кроме того, испытания на ЧШМ показали, что по

кратить гидрогенизацией [15], но лучше эпоксиди-

противоизносным свойствам испытуемая присадка

рованием - прием, часто встречающийся в статьях

превосходит широко используемый диалкилдитио-

и патентах [16, 17]. Оксирановые циклы раскрыва-

фосфат цинка.

ются нуклеофильными агентами: спиртами и даже

Продукт с повышенной термоокислительной

водой [18] с последующей этерификацией [19]. В

стабильностью удалось получить, добавляя к рас-

результате физико-химические характеристики

тительным маслам в качестве компонента пента-

остаются в допустимых пределах, а окислительная

эритритовый эфир абиетиновой кислоты. При до-

стабильность существенно повышается. На приме-

бавке 20% этого эфира период индукции окисле-

ре оливкового масла показано, что эпоксидирова-

ния рапсового и соевого масел увеличился соответ-

ние улучшает смазывающую способность масла за

ственно на 305 и 124% [24]. Необходимо отметить,

счет участия активных эпоксигрупп в трибохими-

что этот факт особенно интересен для стран с раз-

ческих реакциях [20]. Предложена также полиме-

витой целлюлозной промышленностью, в частно-

ризация соевого масла, сокращающая концентра-

сти, России. Абиетиновая кислота вместе со свои-

цию непредельных связей [21].

ми аналогами является основной составной частью

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

449

Таблица 3. Сравнительные характеристики растительных и товарных масел^а

Индекс

Температура, °С

Масло

Вязкость при 100°С, мм²/с

вязкости

вспышки

застывания

Растительные масла

Подсолнечное

7.9

167

320

-16

Рапсовое

8.1

156

285

-3

Оливковое

8.4

156

285

-12

Соевое

7.7

166

318

-12

Пальмовое

8.5

151

315

+130

Касторовое

7.2

88.9

296

-27

Товарные масла

М-8 (нефтяное)

7.5

89.0

203

-15

МС-20 (нефтяное)

20.5

270

-18

Б-3В (эфирное)

≥ 5

150-160

≥ 285

≤ -60

ДОСТ (эфирное)

3.3

150-160

215

≤ - 30^б

ПАОМ-6

В зависимости от степени

110-130

≤ -30

Полиалкиленгликолевое

полимеризации

150-250

-30

^а Показатели для растительных масел взяты из [27], показатели для товарных масел взяты из [28] или из нормативной и

технологической документации. ДОСТ - диоктилсебацинат термостабильный (ГОСТ 19096-73); Б-3В: основа - эфир

пентаэритрита и СЖК С₅-С₉; ПАОМ-6: основа - полиальфаолефиновая жидкость.

^б Температура помутнения.

так называемых смоляных кислот - отходов про-

многие растительные масла близки между собой.

изводства жирных кислот таллового масла [25].

Например, при 40°С кинематическая вязкость под-

Квалифицированного применения эти продукты не

солнечного, соевого и хлопкового масел состав-

находят.

ляют соответственно 27.0, 27.5 и 32.1 мм²/с [13].

Обращает на себя внимание совсем неплохая их

Количество двойных связей непосредственным

вязкостно-температурная характеристика. На рис. 1

образом влияет на хранение масла. Чем их больше,

показана зависимость кинематической вязкости

тем быстрее идет полимеризация молекул и масло

нерафинированного подсолнечного масла (ИВ 165)

“высыхает”. По способности высыхать масла делят

и нефтяного масла типа МС-8 (ИВ 80) от темпе-

на высыхающие (льняное, конопляное), полувысы-

ратуры. Некоторые характеристики растительных

хающие (подсолнечное, кукурузное, соевое, хлоп-

масел в сравнении с товарными маслами разных

ковое) и невысыхающие (кокосовое, пальмовое,

групп по API представлены в табл. 3.

рапсовое). Разумеется, с точки зрения хранения

невысыхающие масла предпочтительней высыха-

Низкотемпературные свойства. Существен-

ющих, но уступают им по низкотемпературным и

ным недостатком растительных масел, отмечаемым

трибологическим свойствам.

Физическая стабильность - свойство, для рас-

тительных масел более важное, чем для нефтяных.

Нерафинированные растительные масла содержат

в качестве примесей липиды, витамины, другие со-

единения. Их количество достигает 4%. Но этого

достаточно, чтобы со временем они выделялись

в особую фазу, заметную невооруженным глазом.

Процесс ускоряется, если в масло попадает ПАВ,

причем, чем больше его гидрофильно-липофиль-

ный баланс, тем быстрее расслаивается масло [26].

Рис. 1. Вязкостно-температурная характеристика нера-

Вязкость растительных масел соответствует

финированного подсолнечного масла (1) и нефтяного

масла типа МС-8 (2).

вязкости нефтяных масел. По этому показателю

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

450

ДАНИЛОВ и др.

Рис. 3. Депрессия температуры застывания полимери-

Рис. 2. Влияние содержания депрессорных присадок на

зованного соевого масла при разбавлении: 1 - поли-

депрессию температуры застывания полимеризованного

альфаолефиновым маслом ПАОМ-8, 2 - ди-тридецила-

соевого масла: 1 - LZ 7670 (сополимер стирола), 2 - LZ

дипинатом, 3 - три-изооктиловым эфиром тримеллито-

3702 (полиметакрилат), 3 - LZ 7671A (полиметакрилат).

вой кислоты (по материалам [21]).

исключительно всеми, являются высокие темпера-

Охлаждающие свойства. Теплопроводность

туры застывания. Попытки использовать депрес-

растительных масел при температуре 10-50°С ко-

сорно-диспергирующие присадки, как это делается

леблется в пределах 0.16-0.18 Вт/(м·К) [13]. Как

в нефтяных маслах, заметных результатов не дали.

и следовало ожидать, это несколько выше, чем у

Другой путь - разбавление низкотемпературными

нефтяных масел (общепринятое значение - 0.12),

жидкостями, тоже оказался малопродуктивным. В

но ниже, чем у полярных эфирных жидкостей -

работе [21] описаны результаты добавок некоторых

сложных эфиров спиртов и карбоновых кислот. То

депрессорно-диспергирующих присадок и масел

же можно сказать о теплоемкости, которая для не-

IV и V групп в полимеризованное соевое масло.

рафинированного подсолнечного масла составляет

При введении 8 мас. % присадки LZ7671A удалось

1.8-2.0 кДж/(кг·К), а для нефтяного масла - 1.7-

достичь депрессии 12.5°С (рис. 2).

2.5 кДж/(кг·К). Близость этих свойств благоприят-

ствует применению растительных масел в составе

Обращает на себя внимание высокая требуемая

концентрация. Даже при отличном эффекте с эко-

смазочно-охлаждающих жидкостей.

номической точки зрения это делает использование

Учитывая сказанное выше об эксплуатацион-

присадок в растительных маслах нецелесообраз-

ных свойствах растительных масел, можно предпо-

ным. То же самое можно сказать о разбавителях

ложить, что перспективы их применения в смазоч-

(рис. 3).

ных композициях - моторных и трансмиссионных

маслах, по крайней мере в обозримый период, нет.

Другим вариантом снижения температуры за-

Методы повышения термоокислительной стабиль-

стывания растительного масла может быть обра-

ности неприемлемо повышают стоимость масел;

зование эфиров. Так, например, удалось снизить

температуру застывания касторового масла с -15

кроме того надо учесть, что такие масла пришлось

бы чаще заменять. Однако их применение привет-

до -39°С за счет образования эфира с 2-этилгек-

ствуется в качестве гидравлических жидкостей и

санолом [29]. Другим направлением улучшения

масел для двухтактных и роторно-поршневых дви-

низкотемпературных свойств является поликон-

гателей, дисперсионных сред для пластичных сма-

денсация жирных ненасыщенных кислот со спир-

зок и компонентов масляных и водосмешиваемых

тами с образованием насыщенных эстолидов (ан-

смазочно-охлаждающих жидкостей.

гидридов оксикислот, образовавшихся в результате

межмолекулярного отщепления воды) различной

Растительные масла могут также быть сырьем

молекулярной массы, обладающих очень хороши-

для присадок разного назначения. Например, алко-

ми низкотемпературными свойствами (до -54°С) и

голизом растительного масла получают этиловые

индексом вязкости до 218 [30].

эфиры жирных кислот, которые затем осерняют

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

451

Таблица 4. Сравнительная характеристика различных смазок на основе диоктилсебацината [40]

Температура

Коллоидная

Коэффициент

Диаметр пятна

Критическая

Состав смазки

каплепадения, °C

стабильность, %

трения

износа, мм

нагрузка, кгс

Глина, 9%

239

0.41 ± 0.02

0.44 ± 0.03

Глина, 5%/

213

0.078 ± 0.006

0.69 ± 0.04

целлюлоза, 20%

Глина, 25%/

> 300

0.18 ± 0.01

0.42 ± 0.03

> 80

целлюлоза, 20%

Литол-24

185

0.11 ± 0.01

0.76 ± 0.03

SVEM^а

180

0.10 ± 0.01

0.76 ± 0.03

^а Состав SVEM: сложные эфиры жирных кислот пентаэритрита (76.3%), 12-гидроксистеарат лития (14%), низкомолекулярный

полиэфир (8.5%), поверхностно-активные вещества (0.8%), N-фенил-1-нафтиламин (0.4%).

элементной серой при 160-165^оС в течение 30-

щими свойствами растительных масел, описанных

60 мин и получают продукты осернения с содер-

выше [36]. При этом при анализе оригинальных пу-

жанием серы 5-45%. Добавки таких соединений в

бликаций создается впечатление, что наибольшее

литиевую смазку улучшают ее антиокислительные

внимание в качестве компонентов СОЖ для про-

и противозадирные свойства и могут использовать-

цессов резки металлов привлекают масла канолы

ся вместо традиционных не биоразлагаемых при-

и ятрофы [37, 38].

садок.

Исследовалась также пищевая смазка на основе

СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ

рапсового масла с 10% пчелиного воска. Смазка с

ПОЛИАЛКИЛЕНГЛИКОЛЕВЫХ (ПАГ) И

рапсовым маслом показала лучшие результаты по

СЛОЖНОЭФИРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

сравнению с маслом И-20А, но введение в рапсо-

Масла и смазки на ПАГ и сложноэфирных жид-

вое масло воска при высоких нагрузках ухудшало

костях известны давно и вырабатываются как срав-

его характеристики. Определяли К_трпары сталь по

нительно дорогие смазочные материалы для специ-

бронзе на машине трения МТУ-2К7 [31]. К контак-

ального применения. Примерами могут служить

ту с пищей допущены также масла на основе пище-

товарные российские масла Б-3В (эфир пентаэри-

вых и технических масел (рапсового, касторового)

трита и кислот С₅-С₉) и ДОСТ (диоктилсебацинат

индивидуально или в смесях с полиальфаолефина-

термостабильный). Высокая стоимость таких ма-

ми или полиалкиленгликолями [32].

сел препятствует их широкому использованию, не-

Растительные масла рассматриваются как пер-

смотря на многочисленные достоинства. Поэтому

спективные, например, для смазывания механиз-

ведутся активные работы, имеющие целью полу-

мов панелей солнечных электростанций [22].

чить более дешевые продукты, в основном, за счет

Интересен патент [33], согласно которому дис-

привлечения сырья c меньшей стоимостью. Напри-

персионной средой для смазки является смесь

мер, полиалкиленгликоли предложено получать

моно-, ди- и триацил-(С₁₆-С₂₂)-глицеридов, веро-

полимеризацией тетрагидрофурана, извлекаемого

ятно - продуктов неполного гидролиза раститель-

из биомассы (шерсть) [39].

ного масла.

Диоктилсебацинат при попытке получить смаз-

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на

ку, загущенную микрокристаллической целлюло-

основе растительных масел активно применяются

зой, образует неустойчивую коллоидную систему.

как в виде масляных [34], так и водосмешиваемых

Но при добавлении стабилизатора - олеофильно-

концентратов [35]. Многими отмечаются преиму-

го монтмориллонита - можно получить смазку с

щества СОЖ на растительных маслах перед тра-

хорошими реологическими и трибологическими

диционными нефтяными в режущих процессах

свойствами [40]. Определен оптимальный состав

обработки черных и цветных металлов. Это объяс-

смазки на эфирной основе, которая содержит 25%

няется хорошими трибологическими и охлаждаю-

глины, стабилизирующей систему, и 20% микро-

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

452

ДАНИЛОВ и др.

Рис. 4. Объемная скорость износа образцов финикового масла при введении различного количества наночастиц меди

при нагрузках 45 Н (а) и 95 Н (б): 1 - финиковое масло без наночастиц; 2 - 0.3 мас. %; 3 - 0.9 мас. %; 4 - 1.3 мас. %;

5 - 1.6 мас. % наночастиц.

кристаллической целлюлозы, что обеспечивает

[45] на реологические и трибологические свойства

высокие противоизносные свойства: высокий пре-

растительных масел или смазок на растительных

дел текучести (15 кПа), термостойкость (темпера-

маслах [46]. Вводятся наночастицы во все смазоч-

тура каплепадения более 300°C) и низкое выделе-

ные материалы, включая СОЖ.

ние масла (10% под давлением 100 кПа в течение

Наночастицы. Исследовано влияние введения

30 мин) (табл. 4).

наночастиц меди в финиковое масло на коэффици-

В качестве биоразлагаемой присадки к полиэ-

ент трения и износ образцов шариков на ЧШМ при

тиленгликолевому маслу добавляли лигнин [41].

нагрузках 45 и 90 Н. Наночастицы вводились в кон-

Но поскольку этот природный полимер не имеет

центрации от 0.3 до 1.6 мас. %. На рис. 4 показаны

определенной мимической структуры, которая за-

зависимости скорости износа образцов [42].

висит от типа древесины и методов его извлечения,

Установлено, что введение 0.9 мас. % наноча-

установлено, что смазочные свойства лигнина тем

стиц меди в финиковое масло способствует сни-

лучше, чем шире распределение его макромолекул

жению износа. Также при анализе поверхности

и больше концентрация оксигрупп.

шариков методом сканирующей электронной ми-

кроскопии (СЭМ), используемых в ЧШМ, опре-

ПРИСАДКИ, ДОБАВКИ И ИОННЫЕ

делено, что при введении 0.9 мас. % наночастиц

меди на поверхности образуются менее глубокие

ЖИДКОСТИ

борозды (рис. 5), чем без использования наноча-

Выше были описаны некоторые случаи ориги-

стиц меди.

нальных присадок, предназначенных для отдель-

Аналогичные результаты получены при введе-

ных базовых основ. Ниже приводится обзор ин-

формации о присадках общего назначения, которые

нии графена в смазку на основе природного воска.

Графен вводили ультразвуковым перемешиванием

вводятся не только в биоразлагаемые продукты, но

в смазочные материалы вообще. Это присадки для

при 80°С в течение 2 ч. Смазывающие характери-

масел Low SAPS (низкое содержание (или полное

стики оценивались на трибометре Optimol SRV-IV

отсутствие) сульфатной золы (sulphated ash), фос-

(шар по диску) в интервале температур 50-300°С

фора (phosphorus) и серы (sulphur)), а также нано-

при нагрузках 100-300 Н [46]. На рис. 6а показана

размерные добавки и ионные жидкости.

зависимость коэффициента трения от приложен-

ной нагрузки при испытании образца смазки без

Большое количество работ посвящено исследо-

добавки и с добавкой графена.

ванию влияния добавок наноразмерных частиц ме-

таллов и их оксидов: меди [42], титана [43], цирко-

Образец со смазкой не содержащей графена,

ния [44], а также углеродных нанотрубок и графена

при нагрузке 300 Н не выполняет своего смазываю-

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

453

(а)

Глубокая

борозда

50 мкм

(б)

Мелкая

50 мкм

борозда

50 мкм

Рис. 5. СЭМ-изображения образцов поверхности шариков, испытанных при нагрузке 95 Н: (а) чистое финиковое масло;

(б) введение 0.9 мас. % наночастиц меди в финиковое масло (адаптировано из [42]).

щего действия. На рис. 6б и 6в показаны зависимо-

ниже, чем у образца без добавки. На рис. 7 показа-

сти коэффициента трения и скорости износа стали

на схема механизма действия смазок без графена

от температуры испытания при 250 Н. Во всем ин-

и в его присутствии при комнатной и повышенной

тервале испытываемых температур коэффициент

температурах.

трения образца с графеном несколько ниже, чем у

При комнатной температуре смазка на основе

образца без добавки. В тоже время во всем интер-

воска обеспечивает смазочную пленку для сталь-

вале исследуемых температур скорость износа ста-

ных контактных пар и приводит к образованию

ли при испытании образца с графеном значительно

обильных борозд и продуктов трибореакции ок-

Рис. 6. Зависимости коэффициента трения и скорости износа образцов (по данным [46]): (а) - коэффициент трения от

величины приложенной нагрузки при температуре 25°С; (б) - коэффициент трения от температуры при нагрузке 250 Н;

(в) - скорость износа образцов от температуры испытания. 1 - образец без графена; 2 - образец с 1 мас. % графена.

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

454

ДАНИЛОВ и др.

Рис. 7. Схема механизмов действия образцов смазок при комнатной и повышенной температурах (150°C): (а) - комнатная

температура; (б) - повышенная температура. Адаптировано из [46].

сидов железа. Образец смазки с графеном в этих

масла и улучшает противоизносные и антифрик-

же условиях легко распределяется по поверхности

ционные характеристики. Исследовалось влияние

и удерживает фрагментированный многослойный

добавок наночастиц меди на физико-химические

графен, в результате чего образуется превосходная

характеристики диоктилсебацината [48]. Были по-

смазочная пленка. Эта пленка защищает сталь от

лучены результаты, общие для всех дисперсион-

окисления, снижает износ и повышает предельную

ных сред: улучшение противоизносных свойств,

нагрузку образцов смазки с графеном по сравне-

индекса вязкости и др. Замечен также синергизм

нию с образцом без графена. Это подтверждается

с фенольными антиоксидантами и диалкилдитио-

анализом морфологии поверхности и ее состава.

фосфатом и антагонизм с антиоксидантами на базе

При высокой температуре 150°C (рис. 7б) образец

аминов. Кроме того, наночастицам в смазочных ма-

смазки без графена расплавляется и частично обе-

териалах посвящен недавно опубликованный обзор

спечивает граничную смазку; следовательно в этом

российских авторов [49]. В зарубежной литературе

случае механизм износа стальных дисков - истира-

можно также найти обстоятельный обзор [50] по

ние и окислительные процессы. Смазка с графеном

синтезу и применению ионных жидкостей.

при высокой температуре обладает хорошей тер-

В связи с концепцией Low SAPS ведутся пои-

мической стабильностью и обеспечивает высокую

ски присадок с минимальным содержанием серы,

смазочную способность.

фосфора и золообразующих компонентов. Остав-

В [47] описана СОЖ на основе метилового эфи-

ляя в стороне паллиативные решения вроде замены

ра масла канолы, в которую для улучшения трибо-

цинка на магний в диалкилдитиофосфатах, рассмо-

логических свойств добавляли наночастицы ZrО₂ в

трим более оригинальные разработки. Основное

концентрации от 0.5 до 1.5%. Показано, что введе-

внимание уделяется соединениям, содержащим

ние 0.5% наночастиц ZrО₂ обеспечивает снижение

два последних “разрешенных” гетероатома: азот

среднего момента трения на 37.2% по сравнению с

и в большей степени - кислород. Так, реакцией

СОЖ для металлообработки на масляной основе.

2-пирон-5-карбоновой кислоты с алифатически-

Введение в масло или смазку десятых долей про-

ми спиртами были получены эфиры, которые при

цента различных наночастиц увеличивает вязкость введении в нефтяное масло в количестве 1% ока-

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

455

Таблица 5. Физико-химические и трибологические характеристики базового масла и его смесей с ионными

жидкостями (2 мас. %)

Базовое

Базовое масло + ионная

Наименование показателей

масло

жидкость I

жидкость II

Кинематическая вязкость, мм²/с

при 40°С

45.82

46.28

46.38

при 100°С

8.15

8.76

8.71

Плотность при 15°С, г/см³

0.9612

0.9656

0.9657

Температура застывания, °С

-24

-27

Средний диаметр пятна износа, мм

0.954

0.750

0.562

Коэффициент трения

0.132

0.0681

зывали существенное противоизносное действие:

Ионные жидкости гомогенизировали тщатель-

в условиях испытания: износ снижался на 60%, а

ным перемешиванием на магнитной плитке при

коэффициент трения - на 25% [51].

30°C в течение 20 мин. Они легко растворялись в

Часто в поисках сырья для новых разработок ис-

базовом масле - сложноэфирной жидкости и при-

следователи обращаются к природным продуктам.

водили к получению однородной и прозрачной

Судя по количеству публикаций у этого направле-

смеси, не расслаивающейся до и после испыта-

ния большой потенциал. Отличные антиокисли-

ния. Трибологические свойства полученных сме-

тельные свойства обнаружены у экстрактов неко-

сей исследовали на ЧШМ. Показано, что введение

торых растений (например, средиземноморской

2 мас. % ионных жидкостей в базовое масло не

пальмы Хамеропс приземистый), содержащих зна-

приводит к резкому изменению физико-химиче-

чительное количество галловой кислоты, катехи-

ских свойств полученных смесей, хотя. способ-

нов и др. полифенолов [52].

ствует снижению среднего диаметра пятна износа

Ионные жидкости как добавки к смазочным

и коэффициента трения (табл. 5).

материалам интересны, прежде всего, двумя осо-

В работе [54] в качестве ионных жидкостей ис-

бенностями: уникальной растворяющей способ-

пользовали соединения, содержащие (один из):

ностью и высокой каталитической активностью.

салицилато борат анион, манделато борат анион,

Первая обеспечивает совместимость в смазочном

малонато борат аниона, сукцинато борат анион,

материале компонентов различной химической

глутарато борат анион или адипато борат анион и по

природы, вторая - быстрое протекание трибохими-

меньшей мере один катион, выбранный из группы:

ческих реакций с образованием прочных защитных

тетраалкилфосфоний катион, холин катион, катион

пленок. Смазочные свойства ионных жидкостей

имидазолия или пирролидиний катион. Тест на из-

изучаются весьма активно, и почти во всех случаях

нос проводили при комнатной температуре (22°C)

подтверждается их высокий трибологический по-

на трибометре Nanovea, согласно ASTM G99 (пара

тенциал: в биосинтетическом диалкилсебацинате

трения: шар - алюминиевый диск). На диск было

[53], в нефтяных и синтетических моторных мас-

нанесено 0.1 мл смазочного материала. В качестве

лах [54], сложноэфирных средах и подсолнечном

образца сравнения использовалось моторное масло

масле [55].

15W-50. Эксперименты проводили при нагрузках

В работе [53] исследовано влияние введения

20 и 40 Н, длине скольжения 1000 м, с диаметром

2 мас. % ионных жидкостей, полученных на основе

дорожки износа 20 мм и скоростью 0.2 м/с. Коэф-

глутаминовой и аспаргиновой аминокислот следу-

фициент трения записывали в течение всего экспе-

ющего состава (структуры 1 и 2):

римента. После завершения тестов, глубину износа

алюминиевого диска измеряли с использованием

HOOC

C CH₂COO-

HOOC

C CH₂-CH₂COO^-

зондового профилометра Dektak 150. Определено,

(C₄H₉)₄N+

(C₄H₉)₄N⁺

что глубина износа при использовании моторно-

NH₂

го масла 15W-50 была 1.369 мкм и 8.686 мкм при

нагрузках 20 и 40 Н соответственно. Испытанные

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

456

ДАНИЛОВ и др.

Таблица 6. Характеристика биоразлагаемых пластичных смазок

Концентрация

Эффективная

Коэффициент

Температура, °С

Биоразлагаемость, %

целлюлозы, мас.%

вязкость, Па·с

трения

износа

застывания

вспышки

232

0.104

1.0×10^-9

-55

151

495

0.104

2.4×10^-7

-55

151

8210

0.104

8.9×10^-7

-55

151

ионные жидкости значительно уменьшили износ

совмещения базовой основы с загустителем. Тра-

алюминия, используемого в данном исследовании,

диционные пластичные смазки в качестве загусти-

в частности, при высокой нагрузке (40 Н). Напри-

телей чаще всего содержат литиевые, кальциевые

мер, глубины износа алюминиевого диска, смазан-

и другие мыла, которые могут считаться относи-

ного бис(малонато)борат тригексилтетрадецил-

тельно безвредными для природы. Но мыла не

фосфония были 0.842 и 1.984 мкм при нагрузках

всегда подходят к новым дисперсионным средам,

20 и 40 Н соответственно. Все испытанные ионные

особенно растительным маслам. Так, для загуще-

жидкости также показали более низкие средние

ния касторового масла предложена эпоксидирован-

коэффициенты трения по сравнению с моторным

ная целлюлоза [57], хитинол, полипропилен. В [58]

маслом 15W-50. Например, средние коэффициенты

целлюлоза использована в качестве загустителя и

трения для бис(малонато)борат тригексилтетраде-

для триэтилового эфира лимонной кислоты при

цилфосфония были 0.066 и 0.067 при нагрузках 20

получении низкотемпературных пластичных сма-

и 40 Н, в сравнении с моторным маслом - 0.093 и

зок. Характеристикой пластичных смазок является

0.102 при 20 и 40 Н соответственно.

их эффективная вязкость, измеренная при 25°С и

Было также отмечено, что при введении в под-

скорости сдвига 10 с^-1: чем выше ее уровень, тем

солнечное масло в качестве ионной жидкости

для более высоких температур данная смазка пред-

метилтриоктиламмоний-трифторацетата термо-

назначена. Противоизносная активность смазок

окислительная стабильность масла существенно

выражается в коэффициентах трения и износа, из-

увеличивалась.

меренных с использованием пары трения шар-пла-

стина (диаметр шара 6.35 мм, сталь марки 440С)

Интересным также представляется сообщение

при линейной скорости 1.53 м/с и силе трения

о том, что при введении в полиальфаолефиновое

100 Н. Показано (табл. 6), что при концентрации

масло ионных жидкостей, содержащих фосфоний

загустителя 7-15% низший температурный пре-

катионы, во время действия на пару трения внеш-

дел работоспособности смазки был установлен на

них сил наблюдалась пластическая деформация

уровне -55°С, а биоразлагаемость, оцененная с по-

[56]. Это свидетельствует о модификации состава

мощью модифицированного теста Штурма (OECD

материала пары трения и может быть, как поло-

301В, ISO 14852), во всех случаях превышает поро-

жительным, так и отрицательным фактором в за-

говую величину, равную 60%, что позволяет харак-

висимости от величины деформации [19]. Говоря о

теризовать данные смазки как легко и полностью

потенциальных возможностях ионных жидкостей,

биоразлагаемые.

необходимо обратить внимание на полемику, каса-

ющуюся их собственной токсичности. Этот вопрос

Проблема подбора загустителя отчасти реша-

до конца пока не выяснен [50, 54], но понятно, что

ется использованием смесевых сред, например,

токсичность - индивидуальное свойство, прису-

рапсового и касторового масел [59], растительных

щее не всем продуктам этого типа.

масел с гидрокрекинговыми нефтяными [60].

Основной компонент пластичных смазок, вли-

Влияние условий арктической зоны на выбор

яющий на загрязнение окружающей среды - ба-

смазочных материалов. В условиях Крайнего Се-

зовое масло. Поэтому разрабатывают составы с

вера многие факторы, которые в других местах

использованием биоразлагаемых жидкостей, рас-

способствуют разложению масел и смазок, практи-

смотренных выше. Но иногда появляется проблема

чески не работают. Низкие температуры, ледяной

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

457

Перемешивание слоев

Окисление под действием

Пониженная испаряемость воды,

нефти и воды под

УФ-лучей

при низких температурах

и наличии льда

действием сил ветра

Сход ледников

Слой взвешенных частиц

Уменьшение дисперсности

нефтяных компонентов в

области низких температур

Образование

льда

Агрегация

с включениям

фитопланктона с нефтью

нефтяных

Седиментация

компонентов

Бактерии

вокруг

Циркуляция

капли нефти

питательных веществ

Бактерии в

Континентальный шлейф

Седиментация

толще воды

Рис. 8. Принципиальная схема арктических условий, влияющих на биоразложение нефти (адаптировано из [61]).

покров, слабая инсоляция - все это слабо влияет

тельных масел являются их сравнительно высокие

на биоразложение смазочных материалов. Одна-

трибологические характеристики, высокий индекс

ко есть другие факторы: неизмеримое количество

вязкости, доступная возобновляемая сырьевая база

воды, способной диспергировать нежелательные

и, разумеется, нетоксичность. Однако у них есть

примеси до безвредных концентраций; огромные

и серьезные недостатки: неудовлетворительная

массы фитопланктона, который сможет включить

окислительная стабильность и плохие низкотем-

пературные свойства. Легкую окисляемость устра-

углеводороды и другие загрязнения в свои трофи-

няют эпоксидированием двойных связей углево-

ческие пищевые цепи; наконец, есть надежда на

дородных цепей триглицеридов с последующими

появление новых штаммов микроорганизмов, спо-

превращениями оксирановых циклов. С высокими

собных усваивать вредные вещества (рис. 8). Но

температурами застывания растительных масел

все это подлежит еще подробному изучению [61].

сложнее. Традиционный путь - введение депрес-

Таким образом, исследования в области био-

сорных присадок желаемого эффекта не дает. Про-

разлагаемых смазочных материалов в наибольшей

блема пока решается смешением растительных

степени сводятся к изучению возможностей про-

масел с низкотемпературными жидкостями на базе

дуктов природного происхождения. Интерес раз-

сложных эфиров или с полиальфаолефинами. Но

работчиков сосредоточен прежде всего на маслах,

следует ожидать более простого организационно-

выделяемых из растительных масличных культур,

го решения: сезонного использования товарных

а также продуктах, получаемых переработкой дре-

масел и смазок в регионах с теплым и умеренным

весины и другой биомассы. В экстрактах некото-

климатом. Что касается северных районов, то сма-

рых растений содержатся химически активные

зочные материалы для них будут изготавливаться

вещества вроде полиатомных фенолов и кислород-

на эфирных и полиалкиленгликолевых жидкостях с

содержащих гетероциклов. Достоинством расти-

хорошей биоразлагаемостью.

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

458

ДАНИЛОВ и др.

Загустители пластичных смазок вызывают

Паренаго О.П., Сафиева Р.З., Антонов С.В., Стени-

на Н.Д., Лядов А.С. Состояние и перспективы раз-

меньшую озабоченность. В большинстве своем

вития производства биоразлагаемых пластичных

это либо легко усваиваемые мыла, либо нетоксич-

смазок // Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 6. С. 766-768.

ные немыльные продукты: глины, пигменты, по-

https://doi.org/10.7868/S0028242117060302

лимочевины и пр. При этом мыла токсичных ме-

Luna F.M.T., Rocha B.S., Rola E.M., Albuquer-

таллов вроде бария или свинца уже практически

que M.C.G., Azevedo D.C.S., Cavalcante C.L.

не используются. Тем не менее, рассматриваются

Assessment of biodegradability and oxidation stability of

mineral, vegetable and synthetic oil samples // Industrial

альтернативные варианты. В соответствии с тен-

Crops and Products. V. 33. Issue 3. May 2011. P. 579-

денцией полного использования природного сырья

583. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2010.12.012

исследуются возможности целлюлозы, которая, по

Attia N.K., El-Mekkawi S.A., Elardy O.A., Abdelka-

нашему мнению, имеет хорошие перспективы в ка-

der E.A. Chemical and rheological assessment of

честве компонента многоцелевых смазок.

produced biolubricants from different vegetable oils //

Fuel. V. 271, 1 July 2020. Article 117578. https://doi.

Что касается присадок к маслам и смазкам, то

org/10.1016/j.fuel.2020.117578

поиски, несомненно приведут к соединениям,

Zainal N.A., Zulkifli N.W.M., Gulzar M., Masjuki H.H.

принципиально отличающимся от современных

A review on the chemistry, production, and technological

и опирающихся на ресурсы химии природных ве-

potential of bio-based lubricants // Renewable and

Sustainable Energy Reviews. V. 82. Part 1. February 2018.

ществ, в этом отношении пока ещё недостаточно

P. 80-102. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.004

изученных. Не исключено использования добавок

Григорьев А.Я., Ковалева И.Н., Кудрицкий В.Г. Сма-

наноразмерных частиц и ионных жидкостей на ос-

зочные свойства пищевых растительных масел //

нове нетоксичных соединений.

Трибология - машиностроению: Труды XI между-

народной научно-технической конференции. М.: Ин-

ститут компьютерных исследований, 2016. С. 55-56.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Sajeeb A., Rajendrakumar P.K. Comparative evaluation

Данилов Александр Михайлович, д.т.н., https://

of lubricant properties of biodegradable blend of

coconut and mustard oil // J. of Cleaner Production.

orcid.org/0000-0002-7681-0080

V. 240. 10 December 2019. Article 118255. https://doi.

Антонов Сергей Александрович, к.х.н., https://

org/10.1016/j.jclepro.2019.118255

orcid.org/0000-0003-1096-0067

10.

Nazri Z.H., Rody M.Z.M., Mohd Fadzli Bin Abdollah,

Бартко Руслан Владимирович, к.т.н., доцент,

Rafeq S.A., Nor Azmmi Bin Masripan. Elasto-

hydrodynamics lubrication for bio-based lubricants

https://orcid.org/0000-0002-6171-9866

in elliptical conjunction // Procedia Engineering.

Никульшин Павел Анатольевич, д.х.н., https://

2013. V. 68. P. 123-129. https://doi.org/10.1016/j.

orcid.org/0000-0002-3243-7835

proeng.2013.12.157

11.

Ameen N.H.A., Durak E. Study of the tribological

properties the mixture of soybean oil and used (waste)

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

frying oil fatty acid methyl ester under boundary

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

lubrication conditions // Renewable Energy. January

интересов, требующего раскрытия в данной статье.

2020. V. 145. P. 1730-1747. https://doi.org/10.1016/j.

renene.2019.06.117

12.

Дмитриев В.А., Дорохова О.О., Мухортов И.В., За-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

дорожная Е.А. Исследование влияния нетоксичной

1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС

противоизносной присадки на свойства биоразлагае-

030/2012 “О требованиях к смазочным материалам,

мых смазок // Сборник трудов XXX Международной

маслам и специальным жидкостям”.

инновационной конференции. М., 2019. С. 240-243.

2. Евдокимов А.Ю. Смазочные материалы в техносфере

13.

Нагорнов С.А., Дворецкий Д.С., Романцова С.В.,

и биосфере // Трибология - машиностроению: Труды

Таров В.П. Техника и технологии производства и

XI Международной научно-технической конферен-

переработки растительных масел. Тамбов: Изд-во

ции. М.: Институт компьютерных исследований.

Тамбовского Гос. ун-та, 2001. 96 с.

2016. С. 67-68.

14.

Шевченко Е.Б., Суханберлиев А.И., Аббасов М.М.,

3. Паренаго О.П. // Тезисы докладов Международ. на-

Данилов А.М. Жирные кислоты растительных ма-

уч.-тех. конф “Полимерные композиты и трибология.

сел как компоненты противоизносных присадок к

Гомель. 25-28 июня 2019. С. 8.

дизельному топливу // Журн. прикл. химии. 2019.

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

459

Т. 92. № 1. С. 133-136. https://doi.org/10.1134/

27.

Трофимов И.Л., Марчук С.И. Перспективы смазоч-

S0044461819010183

ных материалов на основе растительных жиров //

15.

Jian. Z. Preparation method for environment-friendly

Материалы Х Международной научно-тех. конф.

bio-based lubricating oil // Пат. CN № 107723054A.

“Продвижение в нефтеперерабатывающей и нефте-

Китай. 2018.

химической промышленности”. Львов, 18-23 мая

16.

Borugadda V.B., Goud V.V. Hydroxylation and

2020. С. 64-68.

hexanoylation of epoxidized waste cooking oil and

28.

Данилов А.М. Введение в химмотологию. М.: Техни-

epoxidized waste cooking oil methyl esters: Process

ка, 2003. 464 с.

optimization and physico-chemical characterization. //

29.

Luna F.M.T., Cecilia J.A., Saboya R.M.A., Barrera D.,

Industrial Crops and Products. V. 133. July 2019.

Sapag K., Rodríguez-Castellón E., Cavalcante C.L.

P. 151-159. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.01.069

Natural and Modified Montmorillonite Clays as Catalysts

17.

Laijun. T. Method for preparing high-performance

for Synthesis of Biolubricants // Materials. 2018. V. 11.

biology base lubricating oil with colza oil // Пат.

P. 1764. https://doi.org/10.3390/ma11091764

CN103805306A. Китай. 2014.

30.

Soni S., Agarwal M. Lubricants from renewable energy

18.

Rios Í.C., Cordeiro J.P., B.M.G. Arruda, Rodri-

sources - a review. // Green Chemistry Letters and

gues F.E.A., Ricardo M.P.S. Chemical modification

Reviews. 2014. V. 7. № 4. Р. 359-382. https://doi.org/

of castor oil fatty acids (Ricinus communis) for

10.1080/17518253.2014.959565

biolubricant applications: An alternative for Brazil’s

31.

Ковалева И.Н., Григорьев А.Я. Пластическая смазка

green market // Industrial Crops and Products. March

на основе рапсового масла и пчелиного воска // Три-

2020. V. 145. Article 112000. https://doi.org/10.1016/j.

бология - машиностроению: Труды XI международ-

indcrop.2019.112000

ной научно-технической конференции. М.: Институт

19.

Dalai A.K., Sharma R.V. Process for producing a

компьютерных исследований, 2016. С. 113-114.

lubricant from an epoxy-triglyceride // Patent US

32.

Бодачевский Ю.С., Поп Г.С., Железный Л.Н. Синтез

№ 9593287. 2016.

антизадирных присадок на основе эфиров жирных

20.

Kerni L., Raina A., Haq M.I.U. Friction and wear

кислот растительных масел и животных жиров //

performance of olive oil containing nanoparticles in

Трибология - машиностроению. Труды XI междуна-

boundary and mixed lubrication regimes // Wear.

родной научно-технической конференции. М.: Ин-

V. 426-427. Part A30. April 2019. P. 819-827. https://

ститут компьютерных исследований, 2016. С. 23-24.

doi.org/10.1016/j.wear.2019.01.022

33.

Beum K.S. Multifunctional anti corrosive lubricating

21.

Arca M., Sharma B.K., Perez J.M., Doll K.M. Gear oil

grease made with biodegradable nontoxic ingredients //

formulation designed to meet bio-preferred criteria as

Патент KR № 20180031939A. Корея. 2018.

well as give high performance // Intern. J. of Sustainable

34.

Дорогочинская В.А., Тонконогов Б.П., Волгин С.Н.,

Engineering, 2013. V. 6. № 4. Р. 326-331. https://

Антонов С.А., Вижанков Е.М., Заглядова С.В., Ми-

doi.org/10.1080/19397038.2012.725430

тягин В.А., Немец В.Л., Раскин Ю.Е., Ягода М.И.

22.

Gomna A., N’Tsoukpoe K.E., Nolwenn Le Pierrès,

Производство и применение технических жидкостей

Coulibaly Y. Review of vegetable oils behavior at high

и специальных продуктов масляных производств. М.:

temperature for solar plants: Stability, properties and

Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2019.

current applications // Solar Energy Materials and Solar

348 с.

Cells. V. 200. 15 September 2019, 109956. https://doi.

35.

Хисамутдинов Р.М., Пашков М.В., Обжерина Л.Н.,

org/10.1016/j.solmat.2019.109956

Кирамова Э.А., Галимова А.А., Данилов А.М., Безги-

23.

Zhao H., Feng J., Yu J.Z.H., Liu S. Synthesis and

на А.М., Константинова С.Ч., Овчинников К.А. Кон-

application of highly efficient multifunctional vegetable

центрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей

oil additives derived from biophenols // J. of Cleaner

жидкости // Патент РФ № 2713896. 2020.

Production. 21 January 2020. V. 24. Article 118274.

36.

Wickramasinghe K. C., Sasahara H., Rahim E.A.,

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118274

24.

Xu Z., Lou W., Zhao G., Zhang M., Wang X. Penta-

Perera G.I.P. Green Metalworking Fluids for sustainable

erythritol rosin ester as an environmentally friendly

machining applications: A review // J. of Cleaner

multifunctional additive in vegetable oil-based lubricant //

Production. V. 257. 1 June 2020. Article 120552. https://

Tribology International. V. 135. July 2019. P. 213-218.

doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120552

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.02.038

37.

D’Amato R., Wang C., Calvo R., Valášek P., Ruggiero A.

25.

Фыонг Ч.Х. Переработка лиственного таллового мас-

Characterization of vegetable oil as cutting fluid. //

ла и применение полученных продуктов на предпри-

Procedia Manufacturing. V. 41. 2019. P. 145-152. https://

ятиях лесопромышленного комплекса. Дисс… к.т.н.

doi.org/10.1016/j.promfg.2019.07.040

СПб: Лесотехнический ун-т. 2003. 190 с.

38.

Sani A.S.A., Rahim E.A., Sharif S., Sasahara H. The

26.

Zhang M., Li M., Wu H. Ageingofbio-oil and its

influence of modified vegetable oils on tool failure

fractions inpresence of surfactants // Fuel. 15 September

mode and wear mechanisms when turning AISI 1045. //

2019. V. 252. P. 403-407. https://doi.org/10.1016/j.

Tribology International. V. 129. January 2019. P. 347-

fuel.2019.04.132

362. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.08.038

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021

460

ДАНИЛОВ и др.

39.

Erwang X., Wei Z. Bio-based polyalkylene glycol

50.

Singh S.K., Savoy A.W. Ionic liquids synthesis and

and preparation method thereof // Патент CN

applications: An overview // J. of Molecular Liquids.

№ 103755948A. Китай. 2014.

V. 297. 1 January 2020. Article 112038. https://doi.

40.

Gorbacheva S.N., Yarmush Y.M., Ilyin S.O. Rheology and

org/10.1016/j.molliq.2019.112038

tribology of ester-based greases with microcrystalline

51.

White D., Podolak K., Kraus G.A., Sundararajan S.

cellulose and organomodified montmorillonite //

Tribological analysis of a novel lubricant additive:

Tribology International. V. 148. August 2020. Article

Pyrone esters // Wear. V. 442-443. 15 February

106318. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106318

2020. Article 203115. https://doi.org/10.1016/j.

41.

Mu L., Wu J., Matsakas L., Chen M., Shi Y. Two

wear.2019.203115

important factors of selecting lignin as efficient

52.

Zzeyani S., Mikou M., Naja J., Bouyazza L., Aiboudi M.

lubricating additives in poly (ethylene glycol): Hydrogen

Assessment of the waste lubricating oils management

bond and molecular weight // Intern. J. of Biological

with antioxidants vegetables extracts based resources

Macromolecules. V. 129. 15 May 2019. P. 564-570.

using EPR and FTIR spectroscopy techniques //

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.01.175

Energy. V. 180. 1 August 2019. P. 206-215. https://doi.

42.

Singh Y., Sharma A., Singh N.K., Chen W.-H.

org/10.1016/j.energy.2019.05.007

Development of bio-based lubricant from modified desert

53.

Nagendramma P., Khatri P.K., Thakre G.D., Jain S.L.

date oil (balanites aegyptiaca) with copper nanoparticles

Lubrication capabilities of amino acid based ionic

addition and their tribological analysis // Fuel. V. 259. 1

liquids as green bio-lubricant additives // J. of Molecular

January 2020. Article 116259. https://doi.org/10.1016/j.

Liquids. V. 244. October 2017. P. 219-225. https://doi.

fuel.2019.116259

org/10.1016/j.molliq.2017.08.115

43.

Rajaganapathy C., Vasudevan D., Murugapoopathi S.

54.

Анчуткин О.Н., Шах Ф.У., Главатских С.Б. Смазки

Tribological and rheological properties of palm and

на основе ионных жидкостей и смазочные присадки,

brassica oil with inclusion of CuO and TiO₂ additives //

содержащие ионы // Патент РФ № 2566364. 2016.

Materials Today: Proceedings. In press, corrected proof

55.

Хёпке А., Грундай Ш., Зон Д., Шмидт-Амелунксен

Available online 6 June 2020. https://doi.org/10.1016/j.

М., Бодесхайм Г. Применение ионных жидкостей для

matpr.2020.05.032

улучшения свойств смазочной композиции // Патент

44.

Shafi W.K., Charoo M.S. Rheological properties of

РФ № 2516705. 2014.

hazelnut oil mixed with zirconium-dioxide nanoparticles //

Materials Today: Proceedings. V. 26. P. 2. 2020..

56.

González R., Viesca J.L., Battez A.H., Hadfield M.,

Bartolomé M. Two phosphonium cation-based ionic

P. 745-749. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.019

45.

Ali I., Basheer A.A., Kucherova A., Memetov N.,

liquids as lubricant additive to a polyalphaolefin base

Tkachev A. Advances in carbon nanomaterials as

oil // J. of Molecular Liquids. V. 293. 1 November

lubricants modifiers. // J. of Molecular Liquids. V. 279.

2019. Article 111536. https://doi.org/10.1016/j.

1 April 2019. P. 251-266. https://doi.org/10.1016/j.

molliq.2019.111536

molliq.2019.01.113

57.

Cortés-Triviño E., Valencia C., Delgado M.A., Franco J.M.

46.

Xie M., Cheng J., Huo C., Zhao G. Improving the

Thermo-rheological and tribological properties

lubricity of a bio-lubricating grease with the multilayer

of novel bio-lubricating greases thickened with

graphene additive. // Tribology International. V. 150.

epoxidized lignocellulosic materials // J. of Industrial

October 2020. Article 106386. https://doi.org/10.1016/j.

and Engineering Chemistry. V. 80. 25 December 2019.

triboint.2020.106386

P. 626-632. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2019.08.052

47.

Nagabhooshanam N., Baskar S., Prabhu T.R., Arumu-

58.

Ильин С.О., Ядыкова А.Е., Горбачева С.Н., Анто-

gam S. Evaluation of tribological characteristics of nano

нов С.В. Способ получения биоразлагаемой низ-

zirconia dispersed biodegradable canola oil methyl

котемпературной пластичной смазки // Патент РФ

ester metalworking fluid // Tribology International.

№ 2692090. 2019.

V. 151. November 2020. Article 106510. https://doi.

59.

Rongquan G., Xiaomou G., Jiasheng H. Biodegradable

org/10.1016/j.triboint.2020.106510

lubricating grease // Патент CN № 107699328A.

48.

Guo Z., Zhang Y., Wang J., Gao C., Zhang Z. Interactions

Китай.·2018.

of Cu nanoparticles with conventional lubricant additives

60.

Zhanliang R., Xianhui W., Jingbo Y. Biodegradable

on tribological performance and some physicochemical

lubricating grease // Патент. CN № 106497651A.

properties of an ester base oil // Tribology International.

Китай.·2017.

V. 141. January 2020. Article 105941. https://doi.

61.

Vergeynst L., Wegeberg S., Mosbech A. Biodegradation

org/10.1016/j.triboint.2019.105941

49.

Оганесова Э.Ю., Лядов А.С., Паренаго О.П. Нано-

of marine oil spills in the Arctic with a Greenland

размерные присадки к смазочным материалам //

perspective // Science of The Total Environment. V. 626,

Журн. прикл. Химии. 2018. Т. 91. № 10. С. 1371-1387.

1 June 2018. P. 1243-1258. https://doi.org/10.1016/j.

https://doi.org/10.1134/S0044461818100018

scitotenv.2018.01.173

НЕФТЕХИМИЯ том 61 № 4 2021