Тетраэтилсвинец в чистом виде в качестве антидетонационной присадки к бензинам использовать не удается, так как продукты его сгорания отлагаются и накапливаются на стенках камер сгорания в виде нагара и двигатель вскоре перестает работать. Основной продукт сгорания ТЭС — оксид свинца — имеет высокую температуру плавления (880°С), поэтому он отлагается на более холодных деталях двигателя в виде твердого серого налета.
Подсчитано, что если бы весь свинец оставался в двигателе, то камеры сгорания полностью заполнились бы свинцом и его соединениями уже через 40 ч работы. В действительности не все соединения свинца остаются в двигателе, основная часть их вследствие большой скорости выпуска газов из цилиндров захватывается их потоком и выносится из двигателя. Опыты показывают, что с отработавшими газами из камер сгорания уносится около 90% свинца, введенного с бензином. Но и остающиеся в камерах сгорания 10% свинцовых соединений дают столь обильные отложения, что вызывают очень серьезные неполадки в работе всех систем двигателя.
Гетраэтилсвинец добавляют к бензину в смеси с веществами, способными при сгорании образовывать со свинцом или его оксидами соединения с большим давлением насыщенных паров и низкой температурой плавления. Такие вещества получили название выносителей, а смесь ТЭС с выносителями — этиловой жидкости. В качестве выносителей применяют галогенсодержащие органические соединения, при высоких температурах разлагающиеся с образованием галогеноводорода и соответствующего непредельного углеводорода. Бромэтан, например, разлагается по схеме:
С2Н5Вr -> С2Н4+НВr
Образовавшийся галогеноводород взаимодействуете продуктами распада и окисления свинца с получением галогенидов свинца:
РЬО + 2НВr -> РЬВr+Н2О
Галогениды свинца, имея низкую температуру плавления, не конденсируются на деталях двигателя и в парообразном состоянии вместе с выпускными газами выносятся из него. Наиболее эффективными оказались бромсодержащие выносители. С увеличением числа атомов брома в молекуле бромалкана его эффективность как выносителя повышается. Однако практическое применение получили только галогеналканы, содержащие не более двух атомов галогена в молекуле.
Соотношение ТЭС и выносителя в этиловых жидкостях выбирают так, чтобы галоген мог связать весь свинец (стехнометрическое соотношение) и был некоторый (10-15%) запас выносителя.
Выноситель должен обладать и комплексом определенных физических свойств. При испарении этилированного бензина в карбюраторе двигателя неравномерно распределяется не только ТЭС, но и выноситель. Так, наиболее распространенный выноситель — бромэтан (компонент жидкости Р-9) кипит при 34,4°С и испаряется вместе с легкокипящими фракциями, тогда как ТЭС остается с ними в жидкой пленке. Отмеченная выше неравномерность распределения различных фракций приводит к тому, что в одни цилиндры попадает смесь с избытком ТЭС и недостатком выносителя, в другие — наоборот. В тех цилиндрах, где не хватает выносителя, вынос продуктов сгорания ТЭС ухудшается и нагарообразование усиливается. Избыток выносителя приводит к усилению коррозии деталей двигателя.
Наиболее равномерное распределение можно получить, используя такой выноситель, температура кипения которого близка к температуре кипения антидетонатора. Поэтому для бензинов с ТЭС был предложен в качестве выносителя ацетилентетрабромид с испаряемостью, близкой к испаряемости ТЭС. Испытания на двигателе показали очень хорошие результаты, но ацетилентетрабромид оказался нестойким при хранении и от него, к сожалению, пришлось отказаться.
Хорошее распределение по цилиндрам обеспечивает дибромпропан, входящий в этиловую жидкость П-2, однако промышленность ее не производит. Дибромэтан имеет также довольно высокую температуру кипения (132"С) и распределяется по цилиндрам двигателя лучше, чем бромэтан. Однако дибромэтан имеет другой недостаток — высокую температуру плавления (10°С). При температурах воздуха ниже 0°С дибромэтан кристаллизуется из раствора и этиловая жидкость становится непригодной к применению. Высокая испаряемость бромэтана помимо неравномерности распределения является причиной испарения части выносителя в условиях хранения бензина в летнее время, особенно в южных районах.
Наиболее существенным недостатком этилированных бензинов является их токсичность. Этиловая жидкость, так же как и чистый тетраэтилсвинец, является стойким сильнодействующим ядом. Работа с этиловой жидкостью и особенно добавление ее к бензинам (этилирование) должны выполняться с тщательным соблюдением всех правил техники безопасности. Поэтому бензины разрешено этилировать только на заводах, где имеется специальное смесительное оборудование. В этилированных бензинах содержание ТЭС очень мало, поэтому ядовитость их во много раз меньше, чем этиловой жидкости. Опыт применения этилированных автомобильных бензинов показывает, что при соблюдении элементарных правил предосторожности можно полностью избежать вредного действия ТЭС на организм человека.
В настоящее время наметилась тенденция непрерывного снижения содержания свинецсодержащих антидетонаторов в бензинах; в некоторых странах их вообще перестали применять.
Происходит это в основном по двум причинам. Во-первых, меры по снижению загрязненности воздушного бассейна больших городов включают и удаление из отработавших автомобильных газов токсичных продуктов сгорания свинцовых антидетонаторов. Во-вторых, во многих больших городах мира давно уже введены довольно жесткие нормы на содержание окиси углерода в отработавших газах, и в последующие годы они будут ужесточаться. Эти нормы могут быть соблюдены только при установке на автомобилях дожигателей, в которых окись углерода «дожигается» в углекислый газ в присутствии катализаторов. Наиболее эффективным катализатором оказалась сложная смесь химических соединений, содержащая платину и некоторые другие элементы. Но продукты сгорания свинца «отравляют» катализатор в дожигателе, резко сокращая срок его службы. Все попытки найти катализатор, «нечувствительный» к продуктам сгорания свинца, пока положительных результатов не дали, поэтому переход на неэтилированные бензины рассматривается как кардинальный способ снижения токсичности отработавших газов.