ВведениеВ контексте современных требований к качеству и эксплуатационным характеристикам топлив, вопрос повышения их химической стабильности приобретает особую актуальность. Одним из наиболее эффективных подходов к решению данной задачи является использование специальных присадок – антиоксидантов. Эти соединения, как правило, содержат в своей основе ингибиторы радикально-цепного окисления углеводородов, что обеспечивает существенное повышение устойчивости топлива к нежелательному воздействию кислорода воздуха[1].

В качестве антиоксидантов используются соединения различных классов: фенолы, хиноны, соединения серы, азота, фосфора, также применяются антиоксиданты смешанного действия, в которых нередко проявляются синергетические эффекты. Наиболее распространённые действуют по механизму обрыва реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. Даже в небольшом количестве (0,01-0,001 %) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. Примеры некоторых используемых антиоксидантов: бутилированный гидрокситолуол, 2,4- диметил-6-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутилфенол, фенилендиамин, этилендиамин [2].

Пространственно-затрудненные фенолы выделяются как наиболее эффективные антиоксиданты благодаря своей уникальной структуре. Их высокая эффективность обусловлена объёмными заместителями, оптимально защищающими водород ОН-группы, а также низкой активностью образующегося феноксильного радикала при взаимодействии с пероксидными радикалами. Эти свойства делают их ценными стабилизаторами, биологически активными соединениями и востребованными в различных областях промышленности. Дополнительным преимуществом является их меньшая токсичность по отношению к человеку и животным, что повышает значимость пространственно-затрудненных фенолов в разнообразных сферах производственной деятельности.

При радикально-цепном окислениизатрудненный фенольный антиоксидант образует феноксильные радикалы. Поскольку свободные радикалы образуют сопряженную систему с бензольным кольцом (происходит делокализация спиновой (электронной) плотности свободного электрона), то фенольные радикалы имеют высокую стабильность и низкую активность. В то же время феноксильный радикал также обладает способностью поглощать свободные радикалы, что может остановить цепную реакцию окисления [3].

Цель исследования оценить воздействие исследуемого вещества на коррозионнуюактивность топлива.

Материал и методы исследованияДля оценки влияния калиевой соли 2,6-диэтоксикарбонил-3,5-диметил-4-нитрозофенола на коррозионную активность готовят пять образцов с различным массовым содержанием исследуемого вещества в качестве антиокислительной присадки: одна из которых не содержит исследуемое вещество (контрольная), вторая содержит 0,0005 % масс. исследуемой присадки, третья – 0,001 % масс., четвертая – 0,0025 % масс., последняя – 0,005 % масс.. Для проведения исследования в закреплённую в штатив химическую пробирку на магнитной мешалке, содержащую образец ДТ, по каплям вводят точно измеренный объем исследуемого вещества. Магнитная мешалка обеспечивает интенсивное перемешивание исследуемого вещества с образцом топливной фракции. Перемешивание осуществляют в течение 10 мин, после чего в пробирку помещают обработанную медную пластинку. Исследование на коррозионную активность топлива проводилось в соответствии с ГОСТ 6321-92 [4]. Химическую пробирку опускают в бомбу, которую помещают в водяную баню при температуре 50 °С в течение 3 часов. По прошествии времени исследуемые образцы извлекают из водяной бани, а медные пластинки после промачивания в фильтровальной бумаге визуально исследуют, сравнивая с эталонной шкалой коррозии ASTM для определения коррозионной активноститоплива. Изменение цвета медной пластинки отражает коррозионную агрессивность топлива, которая может быть связана с образованием продуктов окисления – кислот, пероксидов и смол.

Исследования проводилось на топливной фракции Игнялинской нефти с пределами выкипания 180-340 °С, полученной при перегонке в соответствии с ГОСТ 2177-99 [5].

Результаты исследования и их обсуждениеПри сравнении пяти пластинок стоит отметить, что контрольная проба топливной фракции, не содержащая исследуемое вещество, оказывает наиболее сильно коррозионное воздействие на пластинку. Пластинка имеет многоцветное окрашивание с красно-синими оттенками, что относится к степени коррозии 3b и характеризуется как сильное потускнение.

Образец топливной фракции, содержащий 0,0005 % масс.исследуемого вещества,оказываетменьшее коррозионное воздействие на пластинку по сравнению с контрольным образцом,пластинка обладает темно-красным оттенком, относится к степени коррозии 3a и характеризуется как сильное потускнение

Увеличение концентрации исследуемого вещества до 0,001 % масс. приводит кдальнейшему снижению коррозионного воздействияна пластинку. В результате, пластинка обладает лиловато-синим оттенком, относится к степени коррозии 2с и характеризуется как умеренное потускнение

Четвертая пластинка, контактировавшая с топливной фракцией, содержащей 0,0025 % масс.исследуемого вещества, демонстрируетзначительное уменьшение коррозионной активности.Пластинка обладает темно-оранжевым оттенком, относится к степени коррозии 1b и характеризуется как незначительное потускнение.

Достижение концентрации исследуемого вещества 0,005 % масс.практически полностью исключает коррозионное воздействие топлива на пластинку. Пластинкаимеет светло-оранжевый цвет, такой же, как и исходная пластинка, относится к степени коррозии 1а и характеризуется как незначительное потускнение. На рисунках 1 и 2 представлены медные пластинки после проведения испытания.

Рисунок 1 – Коррозионное воздействие образцов топливной фракции 180-340 °С на медную пластинку(а – 0,0005 %, б – 0,001 %, в – контрольная)

Рисунок 2 – Коррозионное воздействие образцов топливной фракции180-340 °С на медную пластинку (а – 0,005 %, б–0,0025 %, в – контрольная)

Заключение Проведенные исследования демонстрируют выраженную зависимость между концентрацией исследуемого компонента и коррозионной активностью топлива по отношению к медным поверхностям. Экспериментальные данные свидетельствуют о значительном снижении коррозионного воздействия при увеличении содержания исследуемого вещества, достигая оптимального эффекта при концентрации 0,005% масс., что соответствует минимальной степени коррозии 1а по классификации ASTM D130.