Opći uvod u poboljšivače indeksa viskoznosti za maziva

Sadržaj ovog članka.

Nazivi aditiva za kontrolu viskoznosti - kako ljudi nazivaju ovu hemikaliju.

Glavna istorija poboljšivača viskoznosti

Zašto su sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti tako važna? - Vrijednost poboljšivača indeksa viskoznosti (VII) u mazivima.

Poboljšajte performanse viskozitet-temperatura maziva

Smanjite potrošnju energije, minimizirajte habanje i smanjite trenje u mašinama

Pojednostavite proizvode za maziva

Povećava proizvodnju visokoviskoznih ulja za podmazivanje

Performanse popravljača indeksa viskoznosti

Stabilnost na smicanje

Sposobnost zgušnjavanja

Termička/oksidativna stabilnost

Performanse pri niskim temperaturama

Visoka temperatura, visoka brzina smicanja (HTHS)

Tipični popravljači indeksa viskoznosti

Poređenje svojstava nekoliko često korištenih popravljača indeksa viskoznosti (VII)

 

 

Viskoznost ulja za podmazivanje opada sa porastom temperature, aIndeks viskoznosti (VI)je indikator za mjerenje stepena promjene viskoziteta s temperaturom. Što je veći VI ulja, to je manji stepen promene viskoziteta sa temperaturom. Općenito, indeks viskoznosti mineralnog ulja (parafinska baza) je obično 96-120, za pripremu ulja višegradnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem (ICE ili IC motor) sa odličnim viskozitetno – temperaturnim karakteristikama i drugim industrijskim mazivima visokog indeksa viskoznosti, potrebno je dodati sredstvo za poboljšanje indeksa viskoznosti (VII) ili koristiti sintetičko bazno ulje.

Nazivi aditiva za kontrolu viskoznosti- Kako ljudi zovu ovu hemikaliju

 

Aditivi za kontrolu viskoziteta poznati su i pod nekoliko drugih naziva, uključujući:

• Modifikatori viskoziteta (VM)
• Sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti (VII)
• Sredstva za poboljšanje viskoznosti
• Sredstva za zgušnjavanje
• Aditivi za zgušnjavanje
• Stabilizatori viskoziteta
• Pojačivači viskoznosti

 

Ovi termini se često koriste naizmjenično za označavanje aditiva koji pomažu u kontroli viskoziteta maziva u različitim radnim uvjetima.

 

Glavna istorija poboljšivača viskoznosti

 

• Ranije 1930-ih Visokomolekularni spoj se koristio za hidrauličko ulje i ulje za topove za poboljšanje performansi viskozitet-temperatura.
• poliizobutilen (PIB)je jedan od prvih VII koji su razvijeni. 1930-ih, istraživači u Standard Oil Company (sada ExxonMobil) razvili su proces za proizvodnju PIB visoke molekularne težine, koji je imao bolja svojstva za poboljšanje VI.
• polimetakrilat, (PMA)je prvi put razvijen 1950-ih kao zamjena za sintetičku gumu. Sedamdesetih godina, istraživači su počeli da istražuju upotrebu PMA kao VII u mazivima. Otkrili su da PMA imaju odličnu stabilnost na smicanje, dobre performanse na niskim temperaturama i otpornost na oksidaciju.
• Etilen propilen kopolimer (EPC)iliolefinski kopolimeri (OCP)su prvi put razvijeni 1960-ih kao zamjena za poliizobutilen (PIB), koji je u to vrijeme bio dominantan VII. OCP su kopolimeri alfa-olefina i drugih monomera, kao što su etilen i propilen. U 1970-im i 1980-im, OCP je postao široko korišten u proizvodnji motornih ulja i drugih maziva. Posebno su bili popularni u Sjevernoj Americi, gdje su se koristili za poboljšanje performansi na niskim temperaturama.
• 20. vek 70-ih: razvijena Shell ChemicalStiren-izopren polimeri, koji su poznati po svojoj dobroj stabilnosti na smicanje i performansama na niskim temperaturama, što ih čini široko korištenim u popravljačima indeksa viskoziteta za automobilska motorna ulja.

 

Ova polimerna jedinjenja nazivaju se aditivi za zgušnjavanje ili poboljšivači indeksa viskoznosti.

 

npr. dodavanje PMA mineralnom ulju može efikasno povećati njegov viskozitet, posebno na visokim temperaturama. Ovo jedinjenje se obično naziva sredstvom za poboljšanje viskoznosti zbog svoje sposobnosti da utiče na performanse viskoziteta i temperature ulja. Konkretno, poboljšava indeks viskoznosti ulja, zbog čega je poznato i kao sredstvo za poboljšanje indeksa viskoznosti.

 

Tržišni udio za poboljšanje indeksa viskoznosti je u porastu zbog brzog razvoja višestrukih maziva. Višegradna motorna ulja zahtijevaju poboljšani indeks viskoznosti kako bi održala svoje performanse u širokom rasponu temperatura. Kao rezultat toga, poboljšači indeksa viskoziteta postali su neophodni u industriji podmazivanja. Prema statističkim podacima, ovi VII čine oko 22,5% ukupne potrošnje aditiva za maziva.

 

Zašto su sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti tako važna? - Vrijednost poboljšivača indeksa viskoznosti (VII) u mazivima.

 

Poboljšajte performanse viskozitet-temperatura maziva

 

Jedan od ključnih razloga zašto se indeks viskoznosti poboljšava (VII) aditivi su visoko cijenjeni jer poboljšavaju viskozitetsko-temperaturne performanse maziva. Maziva sa VII aditivima, kao što su motorna ulja, ulja za mjenjače i hidraulička ulja, izlažudobre performanse na niskim temperaturama i podmazivanje pri visokim temperaturama, što je neophodno za nesmetan rad i zaštitu mašina. Dodatno, maziva sa VII aditivima moguispunjavaju zahtjeve višestrukih razreda viskoznosti, što ih čini raznovrsnim i pogodnim za upotrebu u različitim primjenama i uvjetima tijekom cijele godine.

 

Smanjite potrošnju energije, minimizirajte habanje i smanjite trenje u mašinama

 

Popravljači indeksa viskoznosti igraju ključnu ulogu u smanjenju potrošnje energije, minimiziranju habanja i smanjenju trenja u mašinama. U poređenju sa jednostrukim mazivima, višestruka maziva formulisana sa pojačivačima indeksa viskoznosti troše manje maziva i loživog ulja, što rezultira značajno smanjenim mehaničkim habanjem. Višestruka maziva imaju glađe performanse viskozitet-temperatura, sa manjim varijacijama viskoziteta u odnosu na temperaturne promjene od jednostrukih maziva. Ovo osigurava adekvatno podmazivanje pokretnih dijelova na visokim temperaturama, smanjujući habanje i habanje. Na niskim temperaturama, multigradna maziva imaju niži viskozitet od jednogradnih ulja, što olakšava pokretanje motora i štedi energiju. U poređenju sa jednogradnim uljima istog nivoa viskoznosti, kao što je SAE 10W/30 naspram SAE 30, multigradna ulja mogu uštedeti do 2% do 3% na potrošnji goriva.

 

Pojednostavite proizvode za maziva

 

Popravljači indeksa viskoznosti igraju ključnu ulogu u pojednostavljivanju proizvoda za podmazivanje. Na primjer, univerzalna maziva za traktore mogu poslužiti kao motorno ulje, ulje za mjenjače, tečnost za prijenos i ulje za kočnice sve odjednom, zahvaljujući upotrebi popravljača indeksa viskoznosti. Ovo pojednostavljuje popis potrebnih maziva, smanjujući troškove povezane sa skladištenjem i upravljanjem više maziva. Osim toga, upotreba univerzalnih maziva može dovesti do manje zabune i grešaka u odabiru i primjeni maziva, što u konačnici doprinosi poboljšanju performansi i pouzdanosti opreme. Sposobnost pojednostavljenja proizvoda maziva korištenjem popravljača indeksa viskoznosti učinila ih je vrijednom komponentom u industriji maziva.

 

Povećava proizvodnju visokoviskoznih ulja za podmazivanje

 

Zbog ograničene dostupnosti resursa baznih ulja visokog viskoziteta, poboljšivači indeksa viskoznosti postali su bitni sastojci u uljima za podmazivanje. Dodavanjem poboljšivača indeksa viskoznosti baznim uljima niske viskoznosti, dobijeno ulje može zamijeniti bazna ulja visokog viskoziteta, što povećava proizvodnju visokoviskoznih ulja za podmazivanje i čini racionalnije korištenje resursa.

U motornim uljima, poboljšivači indeksa viskoznosti su ključni u stvaranju višegradnih motornih ulja koja su manje zavisna od temperature. U stvari, sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti su vitalna komponenta motornih ulja prema ILSAC GF{1}} specifikaciji motornog ulja putničkih automobila. Višegradna motorna ulja formulisana sa poboljšivačima indeksa viskoznosti mogu održavati viskozitet na visokim temperaturama i uslovima visokog smicanja, dok istovremeno osiguravaju da se ulja za podmazivanje mogu pumpati na niskim temperaturama.

 

U tečnostima za pogonske sisteme kao što su ulja za menjače i tečnosti za automatske menjače, poboljšači indeksa viskoziteta služe da minimiziraju promene viskoziteta u najširem mogućem opsegu radne temperature uz održavanje dobre stabilnosti na smicanje. Najčešći pojačivač indeksa viskoznosti je u višegradnim motornim uljima, koja čine oko 60% svih ulja za podmazivanje. Količina poboljšivača indeksa viskoznosti koja se koristi u motornim uljima može doseći i do 15% (maseni udio). Među raznim vrstama aditiva, u najvećoj se količini koriste poboljšivači indeksa viskoznosti, koji čine oko 23% ukupne prodaje aditiva.

 

Trenutno, ulja za podmazivanje koja štede energiju sa boljom ekonomičnom potrošnjom goriva su multigradna motorna ulja kombinovana od niskoviskoznih baznih ulja sa modifikatorima trenja, poboljšivačima indeksa viskoznosti i depresorima tačke stinjavanja. Sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti mogu smanjiti gubitak trenja u mješovitim i hidrodinamičkim zonama podmazivanja, dok modifikatori trenja mogu smanjiti gubitak trenja u graničnim i mješovitim zonama podmazivanja. Uz pravu formulaciju, poboljšivači indeksa viskoznosti i modifikatori trenja mogu raditi zajedno na smanjenju trenja i poboljšanju energetske efikasnosti ulja za podmazivanje.

 

Performanse popravljača indeksa viskoznosti

 

1. Stabilnost na smicanje

 

Stabilnost na smicanje je sposobnost polimera da se odupre naprezanju smicanja, što je ključna karakteristika popravljača indeksa viskoznosti. Kada sredstvo za poboljšanje indeksa viskoznosti ima lošu stabilnost na smicanje, glavni lanac polimera će se prekinuti pod djelovanjem smičnog naprezanja, što dovodi do pada viskoznosti. Kao rezultat toga, miješano ulje za podmazivanje ne može zadržati svoj izvorni razred viskoznosti, što uzrokuje povećano trošenje i potrošnju goriva. Za više, kliknitePoboljšivač stabilnosti na smicanje i indeksa viskoznosti u mazivu.

 

2. Sposobnost zgušnjavanja

 

Sposobnost zgušnjavanja je vrlo važna performansa popravljača indeksa viskoznosti. Što je veća sposobnost zgušnjavanja pojačivača indeksa viskoznosti, to je manja doza i niža cijena višegradnog maziva.
Sposobnost zgušnjavanja polimera uglavnom zavisi od relativne molekulske mase sredstva za poboljšanje indeksa viskoznosti, broja ugljenika glavnog lanca na molekuli (-[-CH2-]-) i oblika u baznom ulju .
Redoslijed sposobnosti zgušnjavanja komercijalno dostupnih poboljšivača indeksa viskoznosti je sljedeći:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

 

3. Termička/oksidativna stabilnost

 

Termička/oksidativna stabilnost je još jedan važan indeks evaluacije VII. Popravljači indeksa viskoznosti podložni su visokotemperaturnoj oksidaciji i termo-oksidativnoj razgradnji u stvarnoj upotrebi, a razlaganje će dovesti do niza problema kao što su smanjenje viskoznosti, povećanje kiselinske vrijednosti i povećanje naslaga ugljika u prstenastom žljebu. Visokomolekularni polimeri generalno ne prolaze očito termo-oksidativno razlaganje ispod 60 stepeni, i počinju da se termo-oksidativno razgrađuju na 100-200 stepenu. Termooksidativna stabilnost polimera povezana je sa strukturom VII.

 

Redoslijed oksidacijske stabilnosti komercijalno dostupnog VII je:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

 

4. Performanse pri niskim temperaturama

 

Niskotemperaturni viskozitet motornih ulja je ključna reološka karakteristika. Da bi se vozilo moglo pokrenuti po hladnom vremenu, viskoznost motornih ulja u ležajevima mora biti ispod kritične vrijednosti. Ova vrijednost je određena kroz eksperimente sa sposobnošću pokretanja motora na niskim temperaturama i definirana je unutar SAE J300 za sve "W" razrede.

Popravljač indeksa viskozitetaima važan utjecaj na niskotemperaturne performanse višegradnih motornih ulja, a postoje dvije kritične vrijednosti koje ukazuju na indeks performansi na niskim temperaturama višegradnih motornih ulja:niskotemperaturno pokretanje i niskotemperaturno pumpanje.

 

Mogućnost pokretanja pri niskim temperaturama

Mnogo je faktora koji utiču na sposobnost pokretanja pri niskim temperaturama, jedan od najvažnijih pokazatelja je niskotemperaturni viskozitet, što je manji niskotemperaturni viskozitet, lakše je startovati.
općenito,Simulator hladnog pokretanja (CCS)koristi se za mjerenje prividnog viskoziteta višegradnog ulja na niskim temperaturama. Simulator hladnog starta je reometar koji radi pri visokoj brzini smicanja pri fiksnoj temperaturi okoline kako bi se simulirao protok ulja za podmazivanje u ležajeve motora pri pokretanju. Nakon pokretanja motora, ulje također mora moći slobodno teći u uljnu pumpu i raspodijeliti se na različite uljne vodove motora.
Niskotemperaturna svojstva različitih VII-a su prilično različita, a PMA pokazuje niži viskozitet u širokom rasponu brzina smicanja, tako da PMA ima najbolje CCS performanse. Molekularni lanac PIB-a je relativno krut jer ima mnogo metil bočnih lanaca, a njegov viskozitet se brzo povećava na niskim temperaturama, tako da su performanse PIB-a na niskim temperaturama najgore.

Sposobnost pumpanja motornog ulja pri niskim temperaturama

Kada se motor pokrene na niskoj temperaturi, pritisak ulja u sistemu ulja za podmazivanje mora se normalizirati u kratkom vremenu kako bi se osiguralo da su svi dijelovi motora podmazani na vrijeme, inače će doći do habanja i habanja. Sposobnost motornog ulja da se pumpa u različite dijelove motora naziva se kapacitet pumpanja.

Pumpavost motornog ulja zavisi od prividnog viskoziteta pod uslovima pumpanja. Ispitivanja su pokazala da niskotemperaturni viskozitet pumpanja višegradnog ulja nije veći od 3Pa·s, što može osigurati opskrbu uljem za pumpanje, a ovaj viskozitet se naziva kritična viskoznost pumpanja. Temperatura na kojoj se postiže kritična viskoznost pumpanja naziva se kritična temperatura pumpanja, koja se mjeri pomoću mini-rotacionog viskozimetra (MRV). MRV je reometar niske brzine smicanja koji se koristi za simulaciju mogućnosti pumpanja višegradnog motornog ulja vozila nakon dva dana praznog hoda po hladnom vremenu.

SAE J300 također specificira gornje MRV granice viskoziteta za sva motorna ulja "W" razreda. MRV može mjeriti i granicu protoka viskoziteta i granicu otpora zraka. Prosječna temperatura pumpanja (BPT) koju predviđa MRV ima dobru korelaciju sa prosječnom graničnom temperaturom pumpanja motora.

Brookefield viskozitet može odrediti granicu protoka viskoziteta, a sljedeća tabela navodi efekte različitih tipova popravljača indeksa viskoziteta na performanse pumpanja na niskim temperaturama.

 

5. Visoka temperatura, visoka brzina smicanja (HTHS)

 

Visokotemperaturno visoko smicanje (HTHS) je pokazatelj stabilnosti viskoziteta motornog ulja pri visokim temperaturama i velikom smicanju, što odražava sposobnost motornog ulja da održi podmazivanje pod visokim temperaturama i visokim smičnom uvjetima.HTHS jednostavno možemo shvatiti kao čvrstoću uljnog filma.

Viskoznost ima odlučujući značaj za podmazivanje. Visokotemperaturni viskozitet višegradnog motornog ulja testira se kapilarnim viskozimetrom niske brzine smicanja za mjerenje kinematičkog viskoziteta na 100 stepeni. Za nenjutnovske fluide višestepenog uljnog sistema, viskozitet meren kapilarom sa niskim smicanjem ne može odražavati viskozitet motora u radnim uslovima visoke temperature (150 stepeni) i velike brzine smicanja (106s^-1). 

Istraživanje pokazuje da je prividni viskozitet izmjeren na temperaturi od 150 stepeni i brzini smicanja od 10⁶s^-1ima dobru korelaciju sa istrošenošću ležaja motora. Kada je SAE J300 revidiran 1995. godine, i minimalna visoka temperatura i visoka smicanja (visoka temperatura, visoka brzina smicanja, HTHS) su dodani viskozitet za svaki stepen viskoznosti. Visoka temperatura i visoki smični viskozitet mjere se pri vrlo visokoj brzini smicanja (10⁶ s^-1) i temperaturu (150 stepeni), što je slično okruženju protoka radnih ležajeva kućišta radilice u stabilnom stanju.

 

Općenito, visokokvalitetni popravljač indeksa viskoznosti ne samo da mora posjedovati jaksposobnosti zgušnjavanjaidobra stabilnost na smicanjeali i zahtijeva dobroperformanse na niskim temperaturamaivisoka termička oksidaciona stabilnost.

Hemijska struktura popravljača indeksa viskoznosti usko je povezana s njihovim performansama. Visoki polimeri na bazi ugljovodonika kao što je OCP imaju odlične efekte povećanja viskoziteta, ali njihova sposobnost da poboljšaju indeks viskoznosti (VI) nije tako dobra.

S druge strane, polimeri koji sadrže polarne grupe kao što je PMA nisu tako efikasni kao OCP za zgušnjavanje maziva, ali imaju odlične sposobnosti poboljšanja VI i mogu smanjiti tačku stinjavanja.

 

Tipični popravljači indeksa viskoznosti

 

 

Poređenje svojstava nekoliko često korištenih popravljača indeksa viskoznosti (VII)