The dependence of the thickening properties and rheological behavior of oils on the nature of viscosity modifiers based on styrene-butadiene copolymers.

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведено комплексное исследование модифицирующего действия сополимеров бутадиена и стирола с варьируемыми параметрами молекулярной массы (Mw = 100–520 кДа) и содержания стирольных звеньев на вязкостные и реологические свойства базовых масел различной природы. Все исследуемые сополимеры проявляют выраженную загущающую способность; при этом эффективность загущения напрямую коррелирует с молекулярной массой присадки. Максимальный прирост кинематической вязкости при введении присадок наблюдается для минеральных масел, а увеличение индекса вязкости более выражено в случае синтетических масел IV и V групп. Показано, что оптимальная концентрация присадок такого типа ограничена значениями в 2–3 мас.% вне зависимости от типа масла и природы присадки, тогда как использование модификаторов в большей концентрации приводит к резкому росту температуры застывания (более чем в 2 раза) и ухудшению низкотемпературной текучести. Изучение реологического поведения полиальфаолефинового масла, модифицированного присадками, показало, что повышение вязкости без структурообразования происходит при малом содержании макромолекул модификатора. Структурирование масла с появлением предела текучести и низкочастотным упругим откликом наблюдается при высоком содержании присадки. Полученные результаты могут быть использованы для создания композиций масел с заданными реологическими характеристиками для различных климатических зон и условий эксплуатации.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Anton Lyadov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9969-7706

кандидат химических наук, заведующий лабораторией 

Russian Federation, Moscow, 119991

A. V. Kochubeev

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

A. E. Anisimov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

S. O. Ilyin

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

G. O. Karpov

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

V. A. Zhigarev

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

O. P. Parenago

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lyadov@ips.ac.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Stambaugh R., Kinker B. Viscosity Index Improvers and Thickeners. In: Chemistry and Technology of Lubricants, Еds. R. Mortier, М. Fox, S. Orszulik. Springer, Dordrecht, 2010. https://doi.org/10.1023/b105569_5
  2. Müller H.G. Mechanism of action of viscosity index im­provers // Tribology Intern. 1978. V. 11, I. 3. P. 189–192. https://doi.org/10.1016/0301-679X(78)90006-3
  3. Covitch M., Trickett K. How polymers behave as vis­cosity index improvers in lubricating oils // Advances in Chem. En-gineering and Science. 2015. V. 5, № 2. P. 134–151. https://doi.org/10.4236/aces.2015.52015
  4. Liao W., Ju C., Zhao Q., Lou W., Wang X., Zhang S. Synthesis and properties study of a multifunctional polymethacry-late viscosity index improver // ACS Applied Engineering Materials. 2025. V. 3, № 1. P. 108–117. https://doi.org/10.1021/acsaenm.4c00624
  5. Marsden K. Literature review of OCP viscosity modi­fiers // Lubrication Science. 1989. V. 1, I. 3. P. 265–280. https://doi.org/10.1002/ls.3010010304
  6. Петрухина Н.Н., Цветков О.Н., Максимов А.Л. Гид­рированные сополимеры стирола и диенов как загущающие присадки к смазочным маслам (обзор) // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92, № 9. С. 1091–1103. https://doi.org/10.1134/S0044461819090019 [Petrukhina N.N., Tsvetkov O.N., Maksimov A.L. Hyd­rogenated styrene–diene copolymers as thickening additives to lubricating oils // Russ. J. of Applied Chemistry. 2019. V. 92. P. 1179–1189. https://doi.org/10.1134/S1070427219090015]
  7. Huang H.-M., Liu I.-C., Tsiang R. Studies of hydro­dynamic properties for characterizing star-shaped poly(ethylene-co-propylene) // Polymer. 2005. V. 46, I. 3. P. 955–963. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.11.102
  8. Martini A., Ramasamy U.S., Len M. Review of viscosity modifier lubricant additives // Tribol. Lett. 2018. V. 66. ID 58. https://doi.org/10.1007/s11249-018-1007-0
  9. Ver Strate G., Struglinski M.J. Polymers as lubricating-oil viscosity modifers. In: Polymers as Rheology Modi­fers. Еds. D.N. Schulz, J.E. Glass. Am. Chem. Soc. Washington, 1991.
  10. Carfora R., Notari M., Assanelli G., Caramia S., Nitti A., Pasini D. Thermoresponsive polymers as vis­cosity modi­fiers: innovative nanoarchitectures as lub­ri­cant additives // ChemPlusChem. 2025. V. 90. e202400611. https://doi.org/10.1002/cplu.202400611
  11. González Cortes P., Araya-Hermosilla R., Wrighton-Araneda K., Cortés-Arriagada D., Picchioni F., Yan F., Rudolf P., Bose R.K., Quero F. Effect of intermolecular interactions on the glass transition temperature of chemically modified alternating polyketones // Mater. Today Chem. 2023. V. 34. ID 101771. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2023.101771
  12. Коршак В.В., Виноградова С.В. Зависимость термо­стойкости полимеров от их химического строе­ния // Успехи химии. 1968. Т. 37, № 11. С. 2024–2069. [Korshak V.V., Vinogradova S.V. Dependence of ther­mal stability of polymers on their chemical structure // Russ. Chem. Rev. 1968. V. 37. P. 885–906. https://doi.org/10.1070/rc1968v037n11abeh001712]
  13. Yadykova A.Y., Ilyin S.O. Compatibility and rheology of bio-oil blends with light and heavy crude oils // Fuel. 2022. V. 314. ID 122761. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122761
  14. Ilyin S.O. Structural rheology in the development and study of complex polymer materials // Polymers. 2024. V. 16, I. 17. ID 2458. https://doi.org/10.3390/polym16172458
  15. Карпов Г.О., Моронцев А.А., Ильин С.О., Султанова М.У., Самойлов В.О., Бермешев М.В. Синтез сополимеров этилена с винилацетатом путем радикальной полимеризации с обратимой передачей цепи // Журнал при-кладной химии. 2023. Т. 96, № 1. С. 60–68. [Karpov G.O., Morontsev A.A., Ilyin S.O., Sultano­va M.U., Samoilov V.O., Bermeshev M.V. Synthesis of ethylene–vinyl acetate copolymers by reversible addition–fragmentation chain-transfer radical poly­me­rization // Russ. J. of Applied Chemistry. 2023. V. 96. P. 50–58. https://doi.org/10.1134/S1070427223010081]
  16. Hansen C.M. Hansen solubility parameters: a user's handbook. Boca Raton: CRC Press, 2007. 519 p. ISBN 0-8493-7248-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Рис. 1. 1 Н-ЯМР-спектры сополимера П2: (а) — до гидрирования и (б) – после гидрирования.

Download (92KB)
3. Рис. 3. Зависимости вязкости от напряжения сдвига при –20°C для АУ (а), И‑20 (б), ПАОМ‑4 (в) и ДОСт (г), содержащих 1% высокомолекулярной присадки.

Download (206KB)
4. Рис. 4. Зависимости вязкости от напряжения сдвига (а) и модулей накопления и потерь от угловой частоты (б) при –20°C для ПАОМ‑4, содержащего разную концентрацию П1.

Download (142KB)
5. Рис. 2. Зависимость вязкостных характеристик масел различных групп (АУ, И‑20, ПАОМ‑4, ДОСт) от природы присадки (концентрация присадки 1 мас.%).

Download (67KB)
6. Рис. 5. Зависимости вязкости от напряжения сдвига (а) и модулей накопления и потерь от угловой частоты (б) при –20°C для ПАОМ‑4, содержащего разную концентрацию П2.

Download (164KB)
7. Рис. 6. Зависимости вязкости от напряжения сдвига (а) и модулей накопления и потерь от угловой частоты (б) при –20°C для ПАОМ‑4, содержащего разную концентрацию П3.

Download (176KB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».