Razumevanje detergentnih dodatkov v motornih oljih: pregled

Vsebina

Kaj je detergent za motorna olja z notranjim zgorevanjem?

Funkcije detergentov

Sposobnost nevtralizacije kisline

Sposobnost pranja

Razpršenost

Solubilizacija

Primerjava učinkovitosti glavnih detergentov

Vrste detergentov za maziva.

sulfonat

Alkil fenati in žveplani alkil fenati

 

Kaj je detergent za motorna olja z notranjim zgorevanjem?

 

 

Detergent (za motorna olja z notranjim zgorevanjem) je kemikalija, ki lahko očisti dele motorja in ohranja čiste dele motorja ter pomaga suspendirati neželene trdne delce v motornem olju. Detergent ima štiri funkcije: nevtralizacijo kisline, detergent, disperzijo in solubilizacijo.

V formulacijah motornega olja večina detergentov uporablja mila alkalnih kovin za nevtralizacijo organskih ali anorganskih kislin, ki nastanejo med oksidacijo ali zgorevanjem.

Detergenti se običajno kombinirajo zdispergentiinZDDPin se večinoma uporabljajo v oljih za motorje z notranjim zgorevanjem.

 

• Leta 1943 so Združene države Amerike odkrile, da bi olje za dizelske motorje, dodano kovinskim milom iz organske karboksilne kisline, kot so v olju topne maščobne kisline ali naftenske kisline, lahko rešilo problem povečanih usedlin ogljika v utorih batnih obročkov, ljudje ga imenujejo detergent, ker ta vrsta kovinsko milo, topno v olju, ima podobno čistilno sposobnost kot vodotopno milo.
• Raziskava detergentov se je začela zkovinska mila, in postal priljubljen z maščobnimi kislinami in mili z naftensko kislino. Ker je večina kovinskih soli maščobnih kislin in kovinskih soli naftenske kisline tudi katalizatorjev oksidacije mazivnega olja, so jih z razvojem industrije maziv nadomestili sulfonati, fenati in fosfati.
• V sodobnih dodatkih za maziva so najbolj priljubljeni detergentiSulfonati, Žveplani alkilfenati, Fosfonotiolat, Alkilsalicilatiin naftenati. Pet vrst detergentov se na začetku nanese z nevtralnimi solmi.
• V poznih 1940-ih in zgodnjih 1950-ih, s povečanjem visoko zmogljivih dizelskih motorjev s kompresorjem in povečanjem goriv, ​​ki vsebujejo žveplo, ter z večjim razumevanjem nevtralizacije detergentov, so ljudje začeli razvijatiosnovni detergentiinnadbazni detergenti.
• V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja so bili razviti detergenti z osnovno vrednostjo 250 mg KOH/g.
• Trenutno količina visoko baznega števila izdelkov zahteva večino sodobnih dodatkov za maziva, osnovna vrednost pa lahko doseže do 400 ~ 500 mgKOH / g. Več kot 75 odstotkov detergentov je uporabljenih v motornem olju za bencinske in dizelske motorje. Odmerek detergenta v avtomobilskem motornem olju lahko doseže 3 do 15 odstotkov, vsebnost v motornem olju za plovila pa bo še višja. Olja za jeklenke (TBN 100) vsebujejo do 30 odstotkov aditivov, večina teh aditivov so detergenti.

 

 

Funkcije detergentov

 

Sposobnost nevtralizacije kisline
Večina detergentov ima osnovno vrednost, nekateri pa visoko osnovno vrednost, ki se imenuje aSkupno osnovno število (TBN), TBN pa predstavlja sposobnost nevtralizacije kislin. Različne kovinske soli imajo različne sposobnosti nevtralizacije kisline.

Alkalni sulfonatni in fosfatni detergenti so močne kislinsko močne alkalne soli in samo preveč alkalen del detergenta, to je karbonat in hidroksid, lahko nevtralizira sposobnost kisline, medtem ko so nevtralni sulfonati in fosfati mila in nimajo sposobnosti nevtralizacije kislin . Vendar so bazični karboksilati, salicilati in fenati močne bazično šibke kislinske soli, zaradi česar so Lewisove baze. Nevtralizirajoče sposobnosti ima ne samo preveč alkalen del, ampak tudi milo ima sposobnost nevtralizirati kislino.

Detergenti z visoko osnovno vrednostjo so na splošno kombinacija karbonatov (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃itd.) in kovinski hidroksidi [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] in drugi koloidi v stanju superdelcev so razpršeni v nevtralnih detergentih na osnovi kovin.

Detergenti z visoko vsebnostjo alkalij lahko nenehno nevtralizirajo kisline mazalnega in kurilnega olja, ki izhajajo iz oksidacije, s čimer preprečijo nadaljnjo oksidativno kondenzacijo in s tem zmanjšajo smolnate usedline v motorju. Hkrati lahko tudi nevtralizira žveplov oksid, ki nastane po zgorevanju goriv, ​​ki vsebujejo žveplo, in preprečuje sulfoniranje mazalnega olja;

Prav tako lahko nevtralizira karboksilno kislino, žveplovo kislino, dušikovo kislino itd., ki nastanejo po zgorevanju bencina, in jim prepreči nadaljnje delovanje na ogljikovodike.

Zaradi nevtralizacije teh anorganskih kislin in organskih kislin je preprečena korozija teh kislih snovi na kovinskih delih motorja, kar je še posebej pomembno za olja za dizelske motorje in olja za plovila, ki uporabljajo goriva z visoko vsebnostjo žvepla.

 

Sposobnost pranja

Detergent je v obliki micelov v olju in ima močno adsorpcijo na nezaželen smolnat film in ogljikove usedline. Lahko spere smolnat film in usedline ogljika, ki se držijo bata, in jih razprši v olju.

Na splošno velja, da močnejše kot so dispergirne lastnosti, močnejše so lastnosti.

 

Razpršenost

Detergent lahko absorbira majhne trdne delce, kot so koloidni in ogljikovi delci, ki so nastali, in jih razprši v olju, s čimer prepreči njihovo aglomeracijo v velike delce, ki se prilepijo na valj ali usedejo v blato.

 

Solubilizacija

Solubilizacija je pojav, da se tekoče raztopine, ki so prvotno netopne v olju, raztopijo zaradi dodatka majhne količine površinsko aktivne snovi.

Detergenti so nekatere površinsko aktivne snovi, pogosto razpršene v olju kot miceli, ki lahko raztopijo spojine, ki vsebujejo kisik in vsebujejo hidroksilne in karbonilne skupine, spojine, ki vsebujejo nitro, blato, saje in vodo. Te snovi so intermediati za tvorbo barvnega filma. Solubilizirani so v središču micelov in obdani z molekulami dodatkov, ki tvorijo micele, s čimer se prepreči nadaljnja oksidacija in kondenzacija ter zmanjša nastajanje barvnih filmov in ogljikovih usedlin. Solubilizacija predhodnikov usedlin z detergenti, tj. zmožnost, da te zelo reaktivne funkcionalne skupine postanejo manj aktivne, s čimer se prepreči njihovo preoblikovanje v usedline, dejansko veliko manj raztaplja kot mnogi brezpepelni disperzanti.

 

V bistvu je detergent sestavljen izLipofilna skupina, polarna skupina in hidrofilna skupina.Kot naslednja tabela:

 

POSTAVKA	Lipofilna skupina	Polarna skupina	Hidrofilna skupina	Molekularna struktura
sulfonat	Alkilaril	Skupina sulfonske kisline	Ca, Mg, Ba, Na
Alkilfenoli in žveplani alkilfenati	Alkilaril	Fenolni hidroksil	Ca, Ba
Alkil salicilati	Alkilaril	Salicilat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Poliizobutilen n=17-20	fosforotioat ali fosforjeva kislina	Ca, Ba

 

Učinkovitost detergenta in disperzije glavnih detergentov in disperzij

Dodatki za maziva	Sposobnost solubilizacije		Disperzijska sposobnost			Sposobnost pranja
	Trdno / odstotek	Piruvat/(mmol/kg)	produktov razgradnje organskih kislin/odst	asfalt/ odst	saj / procent	Preprečiti adsorpcijo saj / odstotek	očistite adsorbirane saje / %	Preprečiti adsorpcijo saj pod električnim poljem/odstotek
Kalcijev alkil salicilat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkil fenat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Barijev tiofosfat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalcijev alkil fenol sulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnezijev sulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalcijev sulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
sukcinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Primerjava učinkovitosti glavnih detergentov

POSTAVKA	Razpršenost	Nevtralizacija kisline	Solubilizacija	Proti rjavenju	Antioksidacija
Nevtralno, bazični sulfonat	sredina	sredina	sredina	ja	št
Visoko bazični sulfonati	sredina	visoka	sredina	ja	št
Nevtralno, bazni fenat	nizka	sredina	nizka	št	ja
Visoko bazični alkil fenat	nizka	visoka	nizka	št	ja
Alkilsalicilat	nizka	sredina	nizka	št	ja
Tiofosfat	sredina	sredina	sredina	št	ja

 

Vrste detergentov za maziva.

 

Glede na izvor surovin lahko sulfonatne detergente razdelimo na:

• naftni sulfonat;
• Sintetični sulfonat.

 

Glede na bazno število delimo sulfonate na:

• Nevtralni sulfonat;
• Srednje osnovno število sulfonat;
• sulfonat z visokim bazičnim številom;
• Sulfonat z zelo visokim baznim številom.

 

Glede na vrsto kovine:

• kalcijev sulfonat;
• magnezijev sulfonat;
• natrijev sulfonat;
• in litijev sulfonat.

 

sulfonat

 

Kalcijev sulfonatje najbolj uporabljen sulfonatni detergent.

 

Zaradi nizke vsebnosti pepelaMagnezijev sulfonat, izpolnjuje zahteve za mazalno olje z nizko vsebnostjo pepela in ima dobro odpornost proti rji. Večinoma se uporablja v visokokakovostnem olju za bencinske motorje in razmeroma enostavno opravi test rje MS Ⅱ D.

 

Ker je barijeva sol težka kovina in je strupena, je njene uporabe vedno manj, inBarijev sulfonatje skoraj popolnoma izločen kot detergent za mazalno olje. Toda barijev sulfonat ima odlično delovanje proti rji na različnih kovinah in je primeren za uporabo kotDodatek proti rji.

 

Nadosnovni kalcijev sulfonat nastane z dispergiranjem odvečne baze v micelih v obliki kalcijevega karbonata (CaCO3), da nastane nadomestni sulfonat. Razmerje med kalcijevo soljo (m), dispergirano kot kalcijev karbonat, in kalcijevo soljo sulfonata (n) presega 30:1.

 

Nevtralni ali nizko bazični sulfonati imajo boljši učinek razprševanja saj in drugih snovi, medtem ko imajo preveč bazični sulfonati boljšo sposobnost nevtralizacije in detergent pri visokih temperaturah.
Sulfonat se lahko trdno adsorbira na površino kovinskega železa, da tvori neprepusten zaščitni film, ki zagotavljadobro delovanje proti rjavenju.

V primerjavi s salicilatom in fenatom je sulfonat boljši od salicilata in fenata v smislu solubilizacije in disperzije, vendar sta v težkih pogojih visoke temperature hitrost nevtralizacije in detergent slabši od salicilata in fenata.
Zlasti vsesulfonatni dodatki imajo slabe antioksidacijske in protikorozijske lastnosti, insulfonatni dodatki z visoko bazično vrednostjo celo spodbujajo oksidacijo.
Da bi nadomestili pomanjkanje antioksidacije, je poleg mešanja različnih visoko in nizko baznih sulfonatov v sodobnih motornih oljih bolj pomembno, da se sulfonati uporabljajo v kombinaciji z žveplanimi alkilnimi solmi, dispergatorji ter antioksidanti in antioksidanti. - dodatki proti koroziji.

Na splošno ima sulfonatdobro pralno sredstvo pri visokih temperaturah, močna sposobnost nevtralizacije,dobra odpornost proti rji, innekaj disperzibilnosti. Njegove surovine je enostavno dobiti in cena je nizka. Lahko se zmeša z drugimi aditivi za pripravo različnih olj za motorje z notranjim zgorevanjem. Uporablja se tudi za motorna olja za ladjedelnike.

 

Alkil fenati in žveplani alkil fenati

 

Detergent Alkylphenplte je eden od detergentov za motorna olja, ki se je pojavil v poznih tridesetih letih prejšnjega stoletja. Od začetka je bila ta vrsta aditiva hitro narejena v različne derivate, kot so žveplani alkilfenat, kondenzacijski alkilfenat formaldehida, kondenzacijski alkil fenat amin formaldehida.

Od petdesetih let prejšnjega stoletja so se z razvojem različnih visoko zmogljivih dizelskih motorjev in uporabo goriv z visoko vsebnostjo žvepla, da bi učinkovito rešili probleme povečanih usedlin ogljika na batih ter korozije in obrabe oblog valjev, postopoma razvili alkilfenolni detergenti v smeri visokoosnovni izdelki s TBN 200~250.

Najpogosteje uporabljene alkilfenolne soli so kalcijeve soli in magnezijeve soli, najpogosteje uporabljene pa kalcijeve soli.
Vendar pa je učinkovitost čistega alkil fenata slaba in ga je težko metalizirati za proizvodnjo visoko bazičnih izdelkov, zato se žveplana sol alkil fenat in alkil fenat pojavita skoraj istočasno in postaneta danes najpogosteje uporabljena na svetu. Ima široko paleto vrst in njegova poraba je na drugem mestu takoj za sulfonati, alkalni fenati pa predstavljajo eno tretjino trga dodatkov za maziva.

 

Glede na bazno število žveplani alkil fenati vključujejo:

 

 

• Nizkobazični žveplani alkil fenat (TBN100);
• Srednje bazični žveplani alkil fenat (TBN150);
• Visoko bazični žveplani alkifenat (TBN250);
• Super visokobazični žveplani alkil fenatni kalcij (TBN300).

 

 

Značilnosti žveplanega fenata:

 

• Žveplani alkilfenat je zlahka disociiran v oljnem mediju, zato ima posebnodobra sposobnost nevtralizacijeinodlična zaščita pred oksidacijo in korozijolastnosti.

• Žveplani alkilfenat ima zlastidobro pralno sredstvo pri visokih temperaturah, in je še posebej učinkovito pri zatiranju usedlin ogljika v zgornjem obročnem utoru olja za dizelske motorje s kompresorjem. Je eden izmed nepogrešljivih dodatkov za dizelsko motorno olje s kompresorjem;

• Žveplani alkilfenat se pogosto uporablja v različnih vrstah olja za motorje z notranjim zgorevanjem zaradidobro zadrževanje alkalij in sposobnost ločevanja vode, in je še vedno eden glavnih dodatkov ladijskega mazalnega olja.

 

Razlika med fenatnimi detergenti in sulfonatnimi detergenti:

 

Tako visokobazični sulfonat kot visokobazični alkil fenat sta dobrasposobnost nevtralizacije kisline.

Visoko bazični sulfonat lahko zmanjša antioksidativno delovanje maziv. Toda visoko bazični alkil fenat ima antioksidativne lastnosti.

 

Žveplani alkilfenat se meša z drugimi detergenti, dispergirnimi sredstvi in ​​ZDDP ter se pogosto uporablja v različnih oljih za motorje z notranjim zgorevanjem, zlasti v oljih za dizelske motorje s kompresorjem za zmanjšanje usedlin ogljika. Ohranja dobro alkalnost in se dobro uporablja v olju za ladijske jeklenke, zato je bil razvit v velikem obsegu v zahodnih državah in je postal eden najpomembnejših dodatkov za maziva trenutno.