Щелочное число (ЩЧ) — это мера основности , которая выражается в виде количества миллиграммов гидроксида калия на грамм образца масла (мг КОН/г). ЩЧ является важным измерением в нефтепродуктах , и его значение варьируется в зависимости от его применения. ЩЧ обычно колеблется от 6 до 8 мг КОН/г в современных смазочных материалах, от 7 до 10 мг КОН/г для общего использования в двигателях внутреннего сгорания и от 10 до 15 мг КОН/г для работы дизельных двигателей . ЩЧ обычно выше для смазочных материалов морского класса , приблизительно от 15 до 80 мг КОН/г, поскольку более высокие значения ЩЧ предназначены для увеличения периода эксплуатации в тяжелых условиях эксплуатации, прежде чем смазочный материал потребует замены. [1]
Формула масла состоит из базового или стокового масла и масляных присадок . Большинство формул масла содержат базовые присадки и моющие средства , предназначенные для реакции с кислотами и их нейтрализации, [2] предотвращая повреждение деталей двигателя, включая коррозию металлических поверхностей.
Хотя существуют методы испытаний IP Standard, более распространенными методами для BN являются методы, стандартизированные ASTM, такие как потенциометрическое титрование для свежих масел (метод испытания BN ASTM D2896). Образец обычно растворяют в предварительно смешанном растворителе хлорбензола и уксусной кислоты и титруют стандартизированной хлорной кислотой в ледяной уксусной кислоте для образцов свежего масла. [2] Конечная точка определяется с помощью стеклянного электрода, который погружают в водный раствор, содержащий образец, и подключают к вольтметру/потенциометру. Это вызывает ионный обмен во внешнем сольватированном слое на стеклянной мембране, поэтому генерируется изменение потенциала, которое может быть измерено электродом. [3] Когда достигается конечная точка химической реакции, которая отображается точкой перегиба на кривой титрования с использованием указанной системы обнаружения, необходимое количество титранта используется для получения результата, который сообщается в миллиграммах эквивалента гидроксида калия на грамм образца (мг KOH/г). [2] Потенциометрическое титрование отработанных масел (метод испытания BN ASTM D4739): образец растворяется в смеси растворителей толуол/пропан-2-ол/хлороформ с 0,5% деионизированной воды, а затем титруется стандартизированной спиртовой соляной кислотой . Система обнаружения эквивалентна методу свежего масла. Метод отработанного масла использует менее полярный растворитель и более слабый титрант, который не растворяет металлы износа, образующиеся во время работы, поэтому он больше подходит для анализа отработанных масел. [4]
Цветовое индикаторное титрование, например, с использованием метода испытаний ASTM D974, может быть проведено для указания относительных изменений, которые происходят в образце масла во время его использования в окислительных условиях. Образец растворяется в смеси растворителей толуол/пропан-2-ол с 0,5% деионизированной воды. Добавляется индикатор метилоранж, и раствор титруется с использованием спиртового гидроксида калия. Конечная точка обозначается изменением цвета с оранжевого на зеленый. [5]
В термометрических титрованиях постоянная скорость добавления титранта соответствует постоянному количеству выделяемого или потребляемого тепла, и, следовательно, более или менее постоянному изменению температуры вплоть до конечной точки. В титровании титрант реагирует с аналитом в образце экзотермически или эндотермически. Термозонд измеряет температуру титрующего раствора. Когда весь аналит в образце прореагирует с титрантом, температура раствора изменится, и конечная точка титрования будет выявлена перегибом на температурной кривой. [6]
Соответствующая аликвота образца пипетируется непосредственно в сосуд для титрования, и добавляются изобутилвиниловый эфир и растворитель толуол. Затем раствор титруется трифторметансульфоновой кислотой (TFMSA) до единой термометрической конечной точки. [6]
Метод кондуктометрического титрования также может быть использован для определения щелочного числа нефтепродуктов. Датчик проводимости используется для измерения проводимости аналита, что позволяет обнаружить конечную точку. Он подходит как для новых, так и для бывших в употреблении продуктов с щелочными числами от 1 мг до 40 мг KOH/г. Образец растворяется в смеси растворителей толуол/пропан-2-ол с 0,5% деионизированной воды. Ячейка проводимости помещается в сосуд для титрования. Раствор образца титруется спиртовой соляной кислотой. [6]
Средневолновую ИК- спектроскопию можно использовать для быстрого и количественного определения щелочного числа углеводородных смазочных масел путем спектроскопического измерения карбоксилатной (COO-) функциональной группы соли, образующейся при реакции трифторуксусной кислоты (TFA) с основными компонентами, присутствующими в образце масла. [7]