Механизм действия разжижающих присадок

Механизм действия депрессорных или разжижающих присадок начал систематически исследоваться только в последнее время, и в литературе нет общепризнанного взгляда на причину их влияния на масла.

Первые соображения по этому вопросу были высказаны еще Л. Г. Гурвичем . Рассматривая влияние смол на застывание масел, он предположил, что эти вещества, адсорбируясь на кристаллах парафина, выделяющихся из масел, препятствуют их росту и тем самым снижают температуру застывания. Позднее аналогичная гипотеза была предложена Дэвисом , Бонди и некоторыми другими авторами для объяснения действия пара-флоу. Однако адсорбция смол и парафлоу на парафинах из масел вследствие их разной полярности представляется не очень вероятной. Убедительные данные в пользу такого допущения не опубликованы. Это представление не объясняет также падения эффективности добавок с ростом концентрации парафина в маслах и наличие оптимальной концентрации присадок.

Некоторые последующие представления о действии депрессорных добавок касались только отдельных сторон обусловливаемого ими эффекта. Н. И. Черножуков предположил, что смолы и аналогичные вещества способствуют понижению температуры застывания вследствие образования эвтектических смесей с парафинами. Образование эвтектик не может быть единственной причиной действия добавок ввиду разнообразия их состава. Для объяснения действия сантопура Н. И. Черножуков высказал дополнительные соображения.

П. А. Ребиндер считает, что депрессорные присадки образуют в маслах мицеллы с полярными группами, направленными внутрь мицеллы, навстречу друг другу, и углеводородными цепями, направленными наружу, к маслу. Такие мицеллы связывают в сольватные оболочки значительные количества углеводородов и препятствуют образованию сетки кристаллов при охлаждении. При дальнейшем повышении концентрации присадки образуется сетка, в которой участвуют мицеллы с адсорбированным парафином в качестве активных узлов структуры. Эта гипотеза объясняет изменение направления действия добавок на предельное напряжение сдвига с увеличением концентрации добавки (фиг. 94, кривая для N(C16H33)4j), но не касается их влияния на седиментацию парафина и на скорость фильтрации масел через парафиновую лепешку. Для объяснения этого явления Д. О. Гольдберг исходила из понижения сольватации кристаллов парафина добавками.

В последнее время К. С. Рамайя пытался построить гипотезу о механизме действия добавок, охватывающую все стороны их влияния на масла. В соответствии со своими общими воззрениями на структуру масел в качестве основного элемента сверх-мицеллярного структурообразования им приняты не кристаллы парафина, а мицеллы масляных молекул. По К. С. Рамайя, алифатические цепи присадок сцепливаются с внешними алифатическими цепями мицелл масла, ранее сольватированных парафинами, и частично покрывают их поверхность углеводородными кольцами или атомами металла. Кроме того, поверхностно активные группы присадок притягивают к себе мицеллы масел, что ведет к их уплотнению. Экранирование поверхности мицелл полярными группами присадок и уплотнение мицелл освобождают часть молекул парафина, связанных с последними. Вследствие этого сверхмицеллярная структура ослабляется, понижаются структурная вязкость, предел текучести и температура застывания. Освобожденный парафин приобретает способность нормально кристаллизоваться, что повышает синерезис и фильтрацию масел через парафин.

Представление о сцеплении присадок с поверхностью мицелл принципиально ничем не отличается от идеи Л. Г. Гурвича об адсорбции таких веществ на поверхности кристаллов парафина. Поэтому гипотеза К. С. Рамайя сталкивается с аналогичными трудностями: необходимо допустить, что поверхностно активные вещества разрывают связи между углеводородными цепями и занимают место части из них. Из общих представлений о взаимодействии полярных и неполярных веществ скорее можно ожидать перестройки масляных мицелл и притяжения циклической части молекул масла к углеродным кольцам молекул присадок. Именно к этому объяснению и прибегает К. С. Рамайя, указывая на уплотнение мицелл.

В своем объяснении механизма действия присадок автор исходит из того, что уменьшение вязкости структурированного коллоидного раствора или взвеси и уменьшение концентрации дисперсной фазы, вызывающей застывание, может иметь место или в результате распада сверхмицеллярной структуры, или вследствие увеличения компактности расположения частиц в агрегате, т. е. уменьшения объема структурных отдельностей . На примерах гидрофобных коллоидов неоднократно было показано, что переход рыхлых структур в компактные сопровождается снижением вязкости и разжижением гелей Увеличение прилипания частиц парафина друг к другу под влиянием рассматриваемых присадок, обусловленный ими синерезис, характер изменения структурной вязкости и увеличение скорости седиментации указывают на то, что эти вещества увеличивают компактность сверхмицеллярной структуры, или, иными словами, оказывают коагулирующее действие на парафины. Этот механизм без каких-либо дополнительных построений объясняет все известные нам в настоящее время стороны действия рассматриваемых присадок на механические и коллоидные свойства масел (в частности, увеличение скорости фильтрации масел). Он применим как к кристаллам парафина, так и к мицеллам, так как не связан с какими-либо допущениями о структуре или размерах частиц.

Причину коагулирующего действия присадок можно истолковать в соответствии с идеей П. А. Ребиндера о связывании растворенного парафина мицеллами присадки. Н. И. Черножуков