Razumijevanje aditiva za deterdžente u motornim uljima: Pregled

Sadržaj

Šta je deterdžent za motorna ulja sa unutrašnjim sagorevanjem?

Funkcije deterdženata

Sposobnost neutralizacije kiseline

Sposobnost deterdženta

Disperzija

Solubilizacija

Poređenje učinka glavnih deterdženata

Vrste deterdženata za maziva.

Sulfonat

Alkil fenati i sumporizovani alkil fenati

 

Šta je deterdžent za motorna ulja sa unutrašnjim sagorevanjem?

 

 

Deterdžent (za motorna ulja sa unutrašnjim sagorevanjem) je hemikalija koja može da čisti delove motora i održava delove motora čistima, i pomaže da se suspenduju nepoželjne čvrste čestice u motornom ulju. Deterdžent ima četiri funkcije: neutralizaciju kiseline, deterdžent, disperziju i solubilizaciju.

U formulacijama motornog ulja, većina deterdženata koristi sapune alkalnih metala za neutralizaciju organskih ili neorganskih kiselina koje nastaju tijekom oksidacije ili sagorijevanja.

Deterdženti se uglavnom kombinuju sadisperzantiiZDDPi uglavnom se koriste u motornim uljima sa unutrašnjim sagorevanjem.

 

• Godine 1943. Sjedinjene Američke Države su otkrile da ulje za dizel motore dodano metalnim sapunima organske karboksilne kiseline, kao što su masne kiseline rastvorljive u ulju ili naftenske kiseline, može riješiti problem povećanih naslaga ugljika u žljebovima klipnih prstenova, ljudi ga zovu deterdžent jer ova vrsta metalni sapun rastvorljiv u ulju ima sposobnost čišćenja sličnu sapunu rastvorljivom u vodi.
• Istraživanje o deterdžentima je počelo sametalni sapuni, i postao popularan sa sapunima masnih kiselina i naftenske kiseline. Zbog većine metalnih soli masnih kiselina i metalnih soli naftenske kiseline također su katalizatori oksidacije ulja za podmazivanje, razvojem industrije maziva zamijenjeni su sulfonatima, fenatima i fosfatima.
• U moderne aditive za maziva spadaju najpopularniji deterdžentiSulfonati, Sumporizirani alkilfenati, Fosfonotiolat, Alkilsalicilatii Naftenati. Pet vrsta deterdženata se u početku nanose s neutralnim solima.
• Krajem 1940-ih i ranih 1950-ih, sa porastom dizel motora velike snage sa superpunjačem i povećanjem goriva koja sadrže sumpor, kao i sa više razumijevanja neutralizacije deterdženata, ljudi su počeli da se razvijaju.bazni deterdžentiideterdženti preko baze.
• Krajem 1950-ih razvijeni su proizvodi deterdženta sa baznom vrijednošću od 250 mg KOH/g.
• Trenutno, količina visokog baznog broja proizvoda zauzima većinu modernih aditiva za maziva, a bazna vrijednost može doseći i do 400~500mgKOH/g. Više od 75 posto deterdženata se koristi u ulju za benzinske i dizel motore. Doza deterdženta u automobilskom motornom ulju može doseći 3 posto ~15 posto, a sadržaj u ulju brodskog motora bit će još veći. Ulja za brodske cilindare (TBN 100) sadrže do 30 posto aditiva, većina ovih aditiva su deterdženti.

 

 

Funkcije deterdženata

 

Sposobnost neutralizacije kiseline
Većina deterdženata ima osnovnu vrijednost, a neki imaju visoku baznu vrijednost, koja se naziva aUkupni osnovni broj (TBN), a TBN predstavlja sposobnost neutralizacije kiselina. Različite soli metala imaju različite sposobnosti neutralizacije kiseline.

Alkalni sulfonatni i fosfatni deterdženti su jake kiseline jake alkalne soli, a samo prealkalni dio deterdženta, odnosno karbonat i hidroksid, može neutralizirati kiselost, dok su neutralni sulfonati i fosfati sapuni i nemaju sposobnost neutralizacije kiselina. . Međutim, bazični karboksilati, salicilati i fenati su soli jake baze i slabe kiseline, što ih čini Luisovim bazama. Ne samo da prealkalni dio ima sposobnost neutralizacije, već i sapun ima sposobnost da neutralizira kiselinu.

Deterdženti visoke bazne vrijednosti su općenito kombinacija karbonata (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, N / A₂CO₃, Li₂CO₃itd.) i hidroksidi metala [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] i drugi koloidi u stanju superčestica su dispergovani u neutralnim deterdžentima na bazi metala.

Deterdženti sa prekomjernom bazom s visokim alkalnim rezervama mogu kontinuirano neutralizirati kiseline dobivene oksidacijom ulja za podmazivanje i loživog ulja, sprječavajući njihovu dalju oksidativnu kondenzaciju i na taj način smanjujući naslage smole u motoru. Istovremeno, može neutralizirati oksid sumpora koji nastaje nakon sagorijevanja goriva koja sadrži sumpor, sprječavajući ga da sulfonira ulje za podmazivanje;

Također može neutralizirati karboksilnu kiselinu, sumpornu kiselinu, dušičnu kiselinu itd. koja nastaje nakon sagorijevanja benzina i spriječiti njihovo dalje djelovanje na ugljikovodike.

Zbog neutralizacije ovih anorganskih kiselina i organskih kiselina sprečava se korozija ovih kiselih materija na metalnim delovima motora, što je posebno važno za ulja za dizel motore i brodska ulja koja koriste goriva sa visokim sadržajem sumpora.

 

Sposobnost deterdženta

Deterdžent je u obliku micela u ulju i ima jaku adsorpciju na nepoželjni smolasti film i naslage ugljika. Može isprati smolasti film i naslage ugljika koji se lijepe na klip i raspršiti ih u ulju.

Općenito, što su jača svojstva disperzije, to su jača svojstva.

 

Disperzija

Deterdžent može apsorbirati male čvrste čestice poput koloida i čestica ugljika koje su nastale i dispergirati ih u ulju, sprječavajući ih da se aglomeriraju i formiraju velike čestice koje se prianjaju za cilindar ili se talože u mulj.

 

Solubilizacija

Solubilizacija je fenomen da se tekuće otopljene tvari koje su izvorno netopive u ulju otapaju zbog dodavanja male količine surfaktanta.

Deterdženti su neki surfaktanti, često dispergovani u ulju kao micele, koji mogu rastvoriti jedinjenja koja sadrže kiseonik i koja sadrže hidroksilne i karbonilne grupe, jedinjenja koja sadrže nitro, mulj, čađ i vodu. Ove supstance su međuprodukti za formiranje filma boje. Oni su solubilizirani u centru micela i okruženi molekulima aditiva koji formiraju micele, čime se sprječava daljnja oksidacija i kondenzacija i smanjuje stvaranje filmova boje i naslaga ugljika. Zaista, solubilizacija prekursora taloga pomoću deterdženata, tj. sposobnost da se ove visoko reaktivne funkcionalne grupe učine manje aktivnim, čime se sprječava njihova transformacija u naslage, mnogo je manje solubilizirajuća od mnogih disperzanta bez pepela.

 

U osnovi, deterdžent se sastoji odLipofilna grupa, Polarna grupa i Hidrofilna grupa.Kao sledeća tabela:

 

ITEM	Lipophilic Group	Polar Group	Hydrophilic Group	Molecular Structure
Sulfonat	Alkylaryl	Grupa sulfonske kiseline	Ca, Mg, Ba, Na
Alkilfenoli i sumporizirani alkilfenati	Alkylaryl	Fenolni hidroksil	Ca, Ba
Alkil salicilati	Alkylaryl	Salicilat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Poliizobutilen n=17-20	fosforotioat ili fosforna kiselina	Ca, Ba

 

Performanse deterdženta i disperzije glavnih deterdženata i disperzanata

Aditivi za maziva	Sposobnost solubilizacije		Sposobnost disperzije			Sposobnost deterdženta
	Čvrsto / posto	piruvat/(mmol/kg)	produkti raspadanja organske kiseline/ postotak	asfalt/ posto	čađa / postotak	Spriječiti adsorpciju čađe / postotak	očistiti adsorbiranu čađu / posto	Spriječiti adsorpciju čađe pod električnim poljem/ postotak
Kalcijum 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
Barijum tiofosfat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalcijum alkil fenol sulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnezijum sulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalcijum sulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Sukcinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Poređenje učinka glavnih deterdženata

ITEM	Disperzija	Neutralizacija kiseline	Solubilizacija	Antirust	Antioksidacija
Neutralno, bazni sulfonat	srednji	srednji	srednji	da	br
Sulfonati visoke baze	srednji	visoko	srednji	da	br
Neutralno, bazni fenat	nisko	srednji	nisko	br	da
Alkil fenat visoke baze	nisko	visoko	nisko	br	da
Alkilsalicilat	nisko	srednji	nisko	br	da
Tiofosfat	srednji	srednji	srednji	br	da

 

Vrste deterdženata za maziva.

 

Sulfonatni deterdženti se prema izvoru sirovina mogu podijeliti na:

• Petroleum Sulfonate;
• Sintetički sulfonat.

 

Sulfonati se prema baznom broju dijele na:

• Neutral Sulfonate;
• Sulfonat srednjeg baznog broja;
• Sulfonat sa visokim baznim brojem;
• Sulfonat sa super visokim baznim brojem.

 

Prema vrsti metala:

• kalcijum sulfonat;
• Magnezijum sulfonat;
• natrijum sulfonat;
• i litijum sulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalcijum sulfonatje najčešće korišteni sulfonatni deterdžent.

 

Zbog niskog sadržaja pepelaMagnezijum sulfonat, zadovoljava zahtjeve ulja za podmazivanje sa niskim sadržajem pepela i ima dobru otpornost na rđu. Uglavnom se koristi u visokokvalitetnom benzinskom motornom ulju i relativno je lako proći MS Ⅱ D test na hrđu.

 

Budući da je so barijuma teški metal i toksična, njena primena je sve manja, iBarijum sulfonatse gotovo potpuno eliminira kao deterdžent za ulje za podmazivanje. Ali barijum sulfonat ima odlične performanse protiv rđe na raznim metalima i pogodan je za upotrebu kao sredstvoAditiv protiv hrđe.

 

Kalcijum sulfonat sa prekomernom bazom nastaje raspršivanjem viška baze u micelama u obliku kalcijum karbonata (CaCO3,) da bi se formirao sulfonat sa prekomernom bazom. Odnos kalcijeve soli (m) dispergovane kao kalcijum karbonat prema kalcijum soli sulfonata (n) prelazi 30:1.

 

Neutralni ili niskobazni sulfonati imaju bolji disperzioni efekat na čađ i druge supstance, dok sulfonati na bazi imaju bolju sposobnost neutralizacije i deterdžente na visokim temperaturama.
Sulfonat se može čvrsto adsorbirati na površini željeznog metala kako bi se formirao nepropusni zaštitni film, koji osigurava njegovudobre performanse protiv hrđe.

U poređenju sa salicilatom i fenatom, sulfonat je bolji od salicilata i fenata u smislu solubilizacije i disperzije, ali pod teškim uslovima visoke temperature, brzina neutralizacije i deterdžent su lošiji od salicilata i fenata.
Konkretno, sveSulfonatni aditivi imaju loša antioksidacijska i antikorozivna svojstva, iSulfonatni aditivi visoke osnovne vrijednosti čak potiču oksidaciju.
Da bi se nadoknadio nedostatak antioksidacije, osim mešanja različitih visoko- i niskobaznih sulfonata u modernim motornim uljima, važnije je koristiti sulfonate u kombinaciji sa sumporiranim alkil solima, disperzantima i antioksidansima i antioksidansima. -aditivi protiv korozije.

Generalno, sulfonat imadobro deterdžente na visokim temperaturama, jaka sposobnost neutralizacije,dobra otpornost na rđu, ineka disperzibilnost. Njegovu sirovinu je lako nabaviti, a cijena je jeftina. Može se kombinovati sa drugim aditivima za pripremu raznih motornih ulja sa unutrašnjim sagorevanjem. Također se koristi za ulja za brodske cilindare i motore.

 

Alkil fenati i sumporizovani alkil fenati

 

Alkylphenplte deterdžent je jedan od deterdženata za motorno ulje koji se pojavio kasnih 1930-ih. Od samog početka, ova vrsta aditiva je brzo pretvorena u različite derivate, kao što su sumporisani alkilfenat, formaldehid kondenzacioni alkilfenat, amin formaldehid kondenzacioni alkil fenat.

Od 1950-ih, razvojem različitih dizel motora velike snage i primjenom goriva s visokim sadržajem sumpora, kako bi se efikasno riješili problemi povećanih naslaga ugljika na klipovima i korozije i habanja košuljice cilindara, alkilfenol deterdženti su se postepeno razvijali prema proizvodi visoke baze sa TBN 200~250.

Najčešće korištene soli alkilfenola su soli kalcija i magnezijeve soli, a najčešće korištene soli kalcija.
Međutim, učinak čistog alkil fenata je loš i teško ga je metalizirati za proizvodnju visokobaznih proizvoda, pa se alkil fenat sumporne soli i alkil fenat pojavljuju gotovo u isto vrijeme i danas postaju najčešće korišteni u svijetu. Ima širok raspon vrsta, a njegova potrošnja je na drugom mjestu nakon sulfonata, a alkalni fenati čine jednu trećinu tržišta aditiva za deterdžente za maziva.

 

Prema baznom broju, sumporisani alkil fenati uključuju:

 

 

• Niskobazni sumporirani alkil fenat (TBN100);
• Sumporizirani alkil fenat srednje baze (TBN150);
• Sumporizirani alkifenat visoke baze (TBN250);
• Super-visoka baza sumporizirani alkil fenat kalcijum (TBN300).

 

 

Karakteristike sumpornog fenata:

 

• Sumporizirani alkilfenat se lako disocira u uljnom mediju, pa ima posebnodobra sposobnost neutralizacijeiodlična antioksidativna i antikorozivna svojstvasvojstva.

• Sumporizirani alkilfenat ima posebnodobro deterdžente na visokim temperaturama, a posebno je efikasan u suzbijanju naslaga ugljika u gornjem žljebu prstena dizel motornog ulja sa kompresorom. Jedan je od nezamjenjivih aditiva za dizel motorno ulje s kompresorom;

• Sumporizovani alkilfenat se široko koristi u raznim vrstama ulja za motore sa unutrašnjim sagorevanjem zbog svogdobro zadržavanje alkalija i sposobnost odvajanja vode, i još uvijek je jedan od glavnih aditiva ulju za podmazivanje brodova.

 

Razlika između fenatnih deterdženata i sulfonatnih deterdženata:

 

I visokobazni sulfonat i visokobazni alkil fenat imaju dobre rezultatesposobnost neutralizacije kiseline.

Sulfonati visoke baze mogu smanjiti učinak antioksidansa u mazivima. Ali alkil fenat visoke baze ima antioksidativna svojstva.

 

Sumporizirani alkilfenat je spojen s drugim deterdžentima, disperzantima i ZDDP, te se široko koristi u raznim motornim uljima s unutarnjim sagorijevanjem, posebno u dizel motornim uljima s kompresorom kako bi se smanjile naslage ugljika. Održava dobru alkalnost i dobro se koristi u ulju za brodske cilindre, tako da je razvijeno u velikim razmjerima u zapadnim zemljama i postalo je jedan od najvažnijih aditiva za podmazivanje trenutno.