В конце пятидесятых годов прошлого столетия Х. В. Германсом и Т. Ф. Иганом было обнаружено явление образования органических отложений (загрязнений) на релейных контактах телефонной и телеграфной связи. На основании специальных высокоточных экспериментов ими было установлено, что отложения в зоне контакта образуются вследствие химических превращений паров органических веществ, выделяемых некоторыми изоляционными материалами. Во всех случаях образовавшиеся отложения снижали коэффициент трения в контактной паре. Поэтому эти соединения было предложено называть «полимерами трения» (frictional polymers).
Автохимические препараты, содержащие в своем составе политетрафторэтилен («тефлон»), фторопласт-4, перфторпропиленоксид, перфторполиэфир карбоновой кислоты («эпилам»), полисилоксаны (силикон) и некоторые другие, следует выделить в отдельную группу — полимерсодержащие (или полимерные) добавки или модификаторы.
Еще в 30–е годы прошлого века американский инженер норвежского происхождения Оле Бардаль (Bardahl) разрабатал и внедрил революционный, на тот момент, принцип смазывания. Он был основан на феномене поляризации молекул смазочного материала, что позволяло слою смазочного материала притягиваться к любым металлическим поверхностям, создавая защитную пленку. Разработка была столь эффективна, что американская армия присвоила ей гриф «секретно» вплоть до конца второй мировой войны. Эти разработки можно считать первыми прообразами нового направления в производстве смазочных материалов и автохимии — поляризованных соединений. В настоящее время фирма Bardahl продолжает дело своего основателя, производя целый спектр препаратов специальной автохимии.
В конце прошлого столетия за рубежом получила известность и достаточно длительное время широко применялась специальная жидкость SLIK-50 на основе политетрафторэтилена (ПТФЕ), разработанная Нейлом Греттоном и производимая в Великобритании, но затем она надолго изчезла с рынка автохимии. Также была известна более поздняя разработка — S LIDER 2000 PTFE . Как указано в рекламных проспектах фирмы — производителя, она также содержала ПТФЕ и позволяла существенно повышать надежность обработанных узлов и агрегатов: она могла применяться как добавка к маслам двигателей, станков и т. д., а также вводиться во впускной коллектор ДВС в виде аэрозолей.
Политетрафторэтилен или фторопласт (химическая формула (C2F4)n, где n = 1000…10 000) был открыт в 30–х годах прошлого столетия американским ученым Роем Планкеттом и был запатентован компанией «DuPont de Neumours & Company» (Дюпон) под торговой маркой Тефлон®. Применение ПТФЕ обусловлено тем, что он занесен в Книгу мировых рекордов Гиннесса, как самый скользкий материал в мире. Многие ученые всего мира стали активно работать с этим материалом, предлагая его применение во многих областях, в том числе в автомобильной и автохимической промышленности.
Было также разработано множество модификаций ПТФЕ, которые получили различные наименования: полифлон (Япония), алгофлон (Италия), флюон (Англия), сорефлон (Франция), гостафлон TP (Германия);
политрифторхлорэтилен, известный под торговыми марками фторопласт-3, дайфлон (Япония), гель F (США), гостафлон (Германия), волталеф (Франция); поливинилиденфторид, известный под торговыми марками, фторопласт-2, кайнар (США), KF — п олимер (Япония); видар (Германия); солеф (Бельгия), форафлон (Франция); сополимер тетрафторэтилена с этиленом, известный под торговыми марками фторопласт-40, тефзел (США), неофлон ETFE (Япония), хостафлон ET (Германия); сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом, известный под торговой маркой фторопласт-42; сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, известный под торговыми марками фторопласт-4МБ, тефлон FEP (США), хостафлон FEP (Германия), неофлон (Япония); сополимер тетрафторэтилена с перфторвинилпропиловым эфиром, известный под торговыми марками фторопласт-50, тефлон PFA (США), а также отечественные фторопласты марок Ф4, Ф3 и др.
Компания Shell, получив права на торговую марку SLIK 50, снова выпустила на рынок автохимии серию препаратов под данной торговой маркой.
Выше указывалось, что разработчиком и обладателем зарегистрированной торговой марки «Teflon» и одним из первых производителей тефлоновых препаратов для автохимии (DLX -600 и др.) является американская фирма DuPont, которая, однако, давно прекратила выпуск препаратов этого класса, а тефлоновые препараты сняты с вооружения американской армии уже почти 20 лет.
Полимерсодержащие препараты в основном применяются для повышения надежности и экономичности двигателей. Наиболее простой способ обработки заключается в следующем:
— полностью слить отработанное моторное масло и заменить масляный фильтр;
— тщательно взболтать содержимое флакона с препаратом в течение 3…5 мин.;
— ввести препарат в установленной пропорции в приготовленный к заправке объем моторного масла;
— тщательно перемешать полученный состав и залить в двигатель;
— немедленно пустить двигатель и проехать не менее 10…15 км или оставить его работающим на 25…30 мин. и не менять масло до пробега 5 тыс. км для лучшей обработки всех деталей двигателя.
Автохимические препараты этого класса также рекомендуется применять для специальной обработки, заключающейся во введении добавки в виде аэрозоля (или капельным путем) через впускные трубопроводы дизелей или карбюраторы бензиновых двигателей.
После обработки на прогретом и работающем двигателе, его не следует останавливать (глушить) в течение 15…20 мин., или можно осуществить технологический пробег на расстояние порядка 10 км.
В процессе обработки ПТФЭ покрывает трущиеся поверхности деталей, что заменяет трение металла о металл трением полимер по полимеру. Приводимые в рекламных проспектах (SLIDER 2000 PTFE treatment team (Великобритания), Antifriction PTFE (США) и др.) данные указывают на значительное увеличение сроков службы обработанной полимерами техники, снижение расхода топлива и смазочных материалов, на другие положительные факторы.
Были попытки создания подобного автохимического соединения на основе ПТФЭ и в нашей стране. Широкую рекламную компанию вели авторы препарата «Аспект — модификатор» на основе перфторпропиленоксида (химическая формула CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF, где n = 15…55), а также «Универсальный модификатор», производимых российскими фирмами «Амтек», «Автоконинвест», которые предлагалось вводить в моторные и трансмиссионные масла.
Как заявляли разработчики, данные препараты изначально были созданы для применения в армейской технике в условиях боевых действий, когда во что бы то ни стало надо выполнять боевую задачу. Вопрос о сохранении межремонтного ресурса в этом случае, конечно, ни имел никакого смысла, так как, например, «время жизни» бронетанковой техники в современном бою составляет около 30 мин. Возможность длительной эксплуатации автомобилей на таких препаратах, как показала реальность, детально не исследовалась (если исследовалась вообще). Видимо, этим можно объяснить множество негативных «аспектов» их применения.
Новосибирская компания «Новофорум» одно время выпускала серию специальных противоизносных препаратов марки Forum, содержавших поверхностно — активированный фторопласт-4 (химическая формула (C2F4)nCOF, где n = 100…1000), разработанных в Институте химии Дальневосточного отделения РАН. К достоинствам данного препарата можно отнести его невысокую стоимость (около 100 р.) по сравнению с западными аналогами. Например, английский препарат S lik-50R стоил в США от 25 долларов, в Японии от 150 долларов. Минимальный размер частиц ПТФЭ (менее 1 мкм) в этом препарате позволяет беспрепятственно проходить через ячейки масляного фильтра (диаметр около 10 мкм) автомобиля и длительно удерживаться в смазочном материале во взвешенном состоянии.
В настоящее время имеется возможность производства волокон политетрафторэтилена диаметром всего в 40…60 нм при длине несколько микрометров. На рис. 9 (справа) представлены фотографии нановолокон ПТФЭ, полученные на электронном микроскопе.
Рис. 9. Фрагменты структуры Ленгмюра на поверхностях трения (слева) и нановолокна политетрафторэтилена (справа): 1 — смазочный материал; 2 — спиралевидные молекулы эпилама; 3 — трущиеся поверхности
Ряд фирм заявили о применении в своих препаратах эпиламных полимерных соединений, наиболее известные из препаратов: «Универсальный модификатор-2» производства ЗАО «Автокон», марки «КАМП» производства ООО «Автостанкопром» (Россия) и серия препаратов под торговой маркой Energie 3000 (Энергия 3000) производства фирмы E 3000 (Франция).
