Pochopení aditiv do detergentů v motorových olejích: Přehled

Obsah

Co je to detergent pro oleje pro spalovací motory?

Funkce detergentů

Schopnost neutralizace kyselin

Detergentní schopnost

Disperze

Solubilizace

Porovnání účinnosti hlavních pracích prostředků

Druhy detergentů pro maziva.

Sulfonát

Alkylfenáty a sířené alkylfenáty

 

Co je to detergent pro oleje pro spalovací motory?

 

 

Detergent (pro oleje pro spalovací motory) je chemikálie, která může čistit části motoru a udržovat části motoru čisté a pomáhá suspendovat nežádoucí pevné částice v motorovém oleji. Detergent má čtyři funkce: neutralizaci kyseliny, detergent, disperzi a solubilizaci.

Ve formulacích motorových olejů většina detergentů používá mýdla alkalických kovů k neutralizaci organických nebo anorganických kyselin vznikajících během oxidace nebo spalování.

Prací prostředky se obecně kombinují sdisperzantyaZDDPa používají se hlavně v olejích pro spalovací motory.

 

• V roce 1943 Spojené státy objevily, že olej pro vznětové motory přidaný s organickými karboxylovými kovovými mýdly, jako jsou mastné kyseliny rozpustné v oleji nebo naftenové kyseliny, může vyřešit problém zvýšených usazenin uhlíku v drážkách pístních kroužků, lidé tomu říkají detergent, protože tento typ Kovové mýdlo rozpustné v oleji má čisticí schopnost podobnou jako mýdlo rozpustné ve vodě.
• Výzkum detergentů začal skovová mýdlaa stal se oblíbeným u mastných kyselin a mýdel s kyselinou naftenovou. Vzhledem k tomu, že většina kovových solí mastných kyselin a kovových solí kyseliny naftenové jsou také oxidačními katalyzátory na mazací olej, byly s rozvojem průmyslu maziv nahrazeny sulfonáty, fenáty a fosfáty.
• Mezi moderní mazací přísady patří mezi nejoblíbenější detergentySulfonáty, Sulfurizované alkylfenáty, Fosfonotthiolát, Alkylsalicylátya naftenáty. Pět typů detergentů se zpočátku aplikuje s neutrálními solemi.
• Koncem 40. a začátkem 50. let 20. století, s nárůstem vysoce výkonných přeplňovaných vznětových motorů a nárůstem paliv obsahujících síru, stejně jako s lepším pochopením neutralizace detergentů, lidé začali rozvíjetzákladní detergentyanadměrné mycí prostředky.
• Koncem 50. let byly vyvinuty detergentní produkty se základní hodnotou 250 mg KOH/g.
• V současné době množství produktů s vysokým základním počtem zabírá většinu moderních mazacích přísad a základní hodnota může dosáhnout až 400 ~ 500 mg KOH/g. Více než 75 procent detergentů se používá v benzínových motorových olejích a naftových motorových olejích. Dávka detergentu v automobilovém motorovém oleji může dosáhnout 3 % ~ 15 % a obsah v oleji pro lodní motory bude ještě vyšší. Oleje pro lodní válce (TBN 100) obsahují až 30 procent přísad, většina těchto přísad jsou detergenty.

 

 

Funkce detergentů

 

Schopnost neutralizace kyselin
Většina detergentů má základní hodnotu a některé mají vysokou základní hodnotu, která se nazývá aCelkový základní počet (TBN), a TBN představuje schopnost neutralizovat kyseliny. Různé soli kovů mají různé schopnosti neutralizovat kyseliny.

Alkalické sulfonátové a fosfátové detergenty jsou silné kyselé a silné alkalické soli a pouze nadměrně alkalická část detergentu, tj. uhličitan a hydroxid, může neutralizovat schopnost kyseliny, zatímco neutrální sulfonáty a fosfáty jsou mýdla a nemají žádnou schopnost neutralizovat kyseliny. . Avšak bazické karboxyláty, salicyláty a fenáty jsou silné soli slabých kyselin, což z nich dělá Lewisovy zásady. Neutralizační schopnost má nejen přealkalická část, ale i mýdlo má schopnost neutralizovat kyselinu.

Prací prostředky s vysokou základní hodnotou jsou obecně kombinací uhličitanů (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃atd.) a hydroxidy kovů [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] a další koloidy v superčásticovém stavu jsou dispergovány v neutrálních detergentech na bázi kovů.

Čistící prostředky s vysokým obsahem zásaditých bází mohou nepřetržitě neutralizovat kyseliny mazacího oleje a topného oleje odvozené z oxidace, čímž zabraňují jejich další oxidační kondenzaci, a tím snižují tvorbu pryskyřičných usazenin v motoru. Současně může také neutralizovat oxid síry vznikající po spalování paliv obsahujících síru, čímž zabraňuje sulfonaci mazacího oleje;

Může také neutralizovat karboxylovou kyselinu, kyselinu sírovou, kyselinu dusičnou atd. vznikající po spalování benzínu a zabránit jim v dalším působení na uhlovodíky.

Díky neutralizaci těchto anorganických kyselin a organických kyselin je zabráněno korozi těchto kyselých látek na kovových částech motoru, což je důležité zejména u olejů pro vznětové motory a lodních olejů, které používají paliva s vysokým obsahem síry.

 

Detergentní schopnost

Detergent je ve formě micel v oleji a má silnou adsorpci na nežádoucí pryskyřičný film a uhlíkové usazeniny. Může smýt pryskyřičný film a uhlíkové usazeniny ulpívající na pístu a rozptýlit je v oleji.

Obecně platí, že čím silnější jsou disperzní vlastnosti, tím silnější jsou vlastnosti.

 

Disperze

Detergent může absorbovat malé pevné částice, jako jsou koloidní a uhlíkové částice, které se vytvořily, a rozptýlit je v oleji, čímž zabrání jejich aglomeraci za vzniku velkých částic, které přilnou k válci nebo se usadí v kalu.

 

Solubilizace

Solubilizace je jev, že kapalné rozpuštěné látky, které jsou původně nerozpustné v oleji, se rozpouštějí díky přidání malého množství povrchově aktivní látky.

Detergenty jsou některé povrchově aktivní látky, často dispergované v oleji jako micely, které mohou rozpouštět sloučeniny obsahující kyslík obsahující hydroxylové a karbonylové skupiny, sloučeniny obsahující nitro, kal, saze a vodu. Tyto látky jsou meziprodukty pro tvorbu nátěrového filmu. Jsou solubilizovány do středu micel a obklopeny aditivními molekulami tvořícími micely, čímž zabraňují další oxidaci a kondenzaci a snižují tvorbu nátěrových filmů a karbonových usazenin. Rozpouštění prekurzorů usazenin detergenty, tj. schopnost učinit tyto vysoce reaktivní funkční skupiny méně aktivními, čímž se zabrání jejich přeměně na usazeniny, je mnohem méně solubilizační než mnoho bezpopelových dispergačních činidel.

 

Mycí prostředek se v zásadě skládá zLipofilní skupina, polární skupina a hydrofilní skupina.Jako následující tabulka:

 

POLOŽKA	Lipofilní skupina	Polární skupina	Hydrofilní skupina	Molekulární struktura
Sulfonát	Alkylaryl	Skupina kyseliny sulfonové	Ca, Mg, Ba, Na
Alkylfenoly a sulfurizované alkylfenáty	Alkylaryl	Fenolický hydroxyl	Ca, Ba
Alkylsalicyláty	Alkylaryl	Salicylát	Ca, Mg, Ba
Thiofosfát	Polyisobutylen n=17-20	fosforothioát nebo kyselina fosforečná	Ca, Ba

 

Detergentní a disperzní výkon hlavních detergentů a disperzantů

Aditiva do maziv	Solubilizační schopnost		Schopnost disperze			Detergentní schopnost
	Pevné / procenta	Pyruvát/(mmol/kg)	produkty rozkladu organických kyselin/ procent	asfalt/ procento	saze / procent	Zabraňte adsorpci sazí / procento	vyčistěte adsorbované saze / procenta	Zabraňte adsorpci sazí pod elektrickým polem / procenta
Alkylsalicylát vápenatý	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkylfenát	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Thiofosfát barnatý	——	346	——	——	40	——	——	90
Alkylfenolsulfid vápenatý	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesium sulfonát	——	——	70	——	90	——	——	20
Sulfonát vápenatý	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
sukcinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Porovnání účinnosti hlavních pracích prostředků

POLOŽKA	Disperze	Neutralizace kyselin	Solubilizace	Antikorozní	Antioxidace
Neutrální, Base sulfonát	střední	střední	střední	Ano	Ne
High Base sulfonáty	střední	vysoký	střední	Ano	Ne
Neutrální, základní fenát	nízký	střední	nízký	Ne	Ano
Alkylfenát s vysokou bází	nízký	vysoký	nízký	Ne	Ano
Alkylsalicylát	nízký	střední	nízký	Ne	Ano
Thiofosfát	střední	střední	střední	Ne	Ano

 

Druhy detergentů pro maziva.

 

Podle zdroje surovin lze sulfonátové detergenty rozdělit na:

• ropný sulfonát;
• Syntetický sulfonát.

 

Podle základního čísla se sulfonáty dělí na:

• neutrální sulfonát;
• sulfonát středního základního čísla;
• sulfonát vysokého základního čísla;
• Sulfonát super vysokého základního čísla.

 

Podle druhu kovu:

• vápenatý sulfonát;
• síran hořečnatý;
• sulfonát sodný;
• a sulfonát lithný.

 

Sulfonát

 

Sulfonát vápenatýje nejpoužívanějším sulfonátovým detergentem.

 

Vzhledem k nízkému obsahu popelaSulfonát hořečnatý, splňuje požadavky na mazací olej s nízkým obsahem popela a má dobrou odolnost proti korozi. Většinou se používá ve vysoce kvalitním benzínovém motorovém oleji a je relativně snadné projít testem rzi MS Ⅱ D.

 

Vzhledem k tomu, že baryová sůl je těžký kov a je toxická, její aplikace je stále menší a menšíSulfonát barnatýje téměř úplně vyloučen jako detergent pro mazací oleje. Ale sulfonát barnatý má vynikající antikorozní vlastnosti na různých kovech a je vhodný pro použití jakoPřísada proti korozi.

 

Nadměrně zásaditý sulfonát vápenatý se tvoří dispergováním přebytečné zásady v micelách ve formě uhličitanu vápenatého (CaC03) za vzniku sulfonátu s přebytkem zásady. Poměr vápenaté soli (m) dispergované jako uhličitan vápenatý k vápenaté soli sulfonátu (n) přesahuje 30:1.

 

Neutrální sulfonáty nebo sulfonáty s nízkou bází mají lepší disperzní účinek na saze a jiné látky, zatímco sulfonáty na bázi zásaditých látek mají lepší neutralizační schopnost a detergenci při vysokých teplotách.
Sulfonát se může pevně adsorbovat na povrchu železného kovu a vytvořit nepropustný ochranný film, který zajišťuje jehodobrý antikorozní výkon.

Ve srovnání se salicylátem a fenátem je sulfonát lepší než salicylát a fenát, pokud jde o solubilizaci a disperzi, ale za drsných podmínek vysoké teploty je rychlost neutralizace a detergentnost horší než u salicylátu a fenátu.
Zejména všechnysulfonátové přísady mají špatné antioxidační a antikorozní vlastnosti, avysoce bazické sulfonátové přísady dokonce podporují oxidaci.
Aby se vykompenzoval nedostatek antioxidace, je kromě přimíchávání různých vysoce a nízko zásaditých sulfonátů do moderních motorových olejů důležitější používat sulfonáty v kombinaci se sířenými alkylovými solemi, dispergačními činidly a antioxidanty a antioxidačními činidly. -korozní přísady.

Obecně má sulfonátdobrá detergentní schopnost při vysokých teplotách, silná neutralizační schopnost,dobrá odolnost proti korozi, aurčitou disperzibilitu. Jeho surovina je snadno dostupná a cena je levná. Může být smíchán s dalšími přísadami pro přípravu různých olejů pro spalovací motory. Používá se také pro lodní válce a motorové oleje.

 

Alkylfenáty a sířené alkylfenáty

 

Alkylfenplte detergent je jedním z detergentů motorového oleje, který se objevil na konci 30. let 20. století. Od počátku byl tento typ aditiv rychle zpracován do různých derivátů, jako je sířený alkylfenát, formaldehydový kondenzační alkylfenát, aminformaldehydový kondenzační alkylfenát.

Od 50. let 20. století, s vývojem různých vysoce výkonných dieselových motorů a používáním paliv s vysokým obsahem síry, aby se účinně vyřešily problémy se zvýšenými usazeninami uhlíku na pístech a korozí a opotřebením vložek válců, se alkylfenolové detergenty postupně vyvíjely směrem k vysoce základní produkty s TBN 200~250.

Nejběžněji používané alkylfenolové soli jsou vápenaté soli a hořečnaté soli a nejběžněji používané jsou vápenaté soli.
Výkon čistého alkylfenátu je však špatný a je obtížné jej pokovit pro výrobu vysoce zásaditých produktů, takže se Sulfurized Salt Alkylphenate a alkylphenate objevují téměř současně a stávají se dnes nejpoužívanějšími na světě. Má širokou škálu druhů a jeho spotřeba je na druhém místě po sulfonátech a alkalické fenáty představují jednu třetinu trhu s přísadami do mazacích detergentů.

 

Podle čísla báze zahrnují sířené alkylfenáty:

 

 

• Nízkobazický sířený alkylfenát (TBN100);
• Středně zásaditý sířený alkylfenát (TBN150);
• Alkyfenát s vysokým obsahem báze (TBN250);
• Sulfátovaný alkylfenát vápenatý se super vysokým obsahem báze (TBN300).

 

 

Vlastnosti sířeného fenátu:

 

• Sulfurizovaný alkylfenát se v olejovém médiu snadno rozkládá, takže má zvláštědobrá neutralizační schopnostavynikající antioxidační a antikorozní ochranavlastnosti.

• Sulfurizovaný alkylfenát má zvláštědobrá detergentní schopnost při vysokých teplotácha je zvláště účinný při potlačování usazenin karbonu v drážce horního kroužku oleje přeplňovaného dieselového motoru. Je to jedna z nepostradatelných přísad do oleje přeplňovaných vznětových motorů;

• Sulfurizovaný alkylfenát je díky svému širokému použití v různých stupních motorového oleje s vnitřním spalovánímdobrá retence alkálií a schopnost odlučovat vodu, a je stále jednou z hlavních přísad do lodního mazacího oleje.

 

Rozdíl mezi fenátovými detergenty a sulfonátovými detergenty:

 

Jak sulfonát s vysokou bází, tak alkylfenát s vysokou bází mají dobréschopnost neutralizace kyseliny.

Sulfonát s vysokým obsahem báze může snížit antioxidační účinnost v mazivech. Ale alkylfenát s vysokým obsahem báze má antioxidační vlastnosti.

 

Sulfurizovaný alkylfenát je smíchán s jinými detergenty, dispergačními činidly a ZDDP a je široce používán v různých olejích pro spalovací motory, zejména v olejích přeplňovaných dieselových motorů ke snížení uhlíkových usazenin. Udržuje si dobrou zásaditost a dobře se používá v oleji pro lodní válce, takže byl vyvinut ve velkém měřítku v západních zemích a stal se v současnosti jedním z nejdůležitějších přísad do maziv.