Razumijevanje aditiva za deterdžent u motornim uljima: pregled

Sadržaj

Što je deterdžent za motorna ulja s unutarnjim izgaranjem?

Funkcije deterdženata

Sposobnost neutralizacije kiseline

Sposobnost deterdženta

Disperzija

Solubilizacija

Usporedba učinkovitosti glavnih deterdženata

Vrste deterdženata za maziva.

Sulfonat

Alkil fenati i sumporizirani alkil fenati

 

Što je deterdžent za motorna ulja s unutarnjim izgaranjem?

 

 

Deterdžent (za motorna ulja s unutarnjim izgaranjem) je kemikalija koja može očistiti dijelove motora i održavati dijelove motora čistima te pomoći suspendirati nepoželjne krute 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 anorganskih kiselina koje nastaju tijekom oksidacije ili izgaranja.

Deterdženti se općenito kombiniraju sadisperzantiiZDDPa uglavnom se koriste u uljima za motore s unutarnjim izgaranjem.

 

• Godine 1943. Sjedinjene Države otkrile su da ulje za dizelske motore dodano metalnim sapunima organske karboksilne kiseline, kao što su masne kiseline topljive u ulju ili naftenske kiseline, može riješiti problem povećanih naslaga ugljika u žljebovima klipnih prstenova, ljudi ga nazivaju deterdžent jer ova vrsta metalni sapun topiv u ulju ima sposobnost čišćenja sličnu sapunu topljivom u vodi.
• Istraživanje deterdženata počelo je smetalni sapuni, a postao je popularan s masnim kiselinama i sapunima od naftenske kiseline. Budući da je većina metalnih soli masnih kiselina i metalnih soli naftenske kiseline također oksidacijski katalizator ulja za podmazivanje, s razvojem industrije maziva zamijenjeni su sulfonatima, fenatima i fosfatima.
• Među modernim aditivima za maziva, najpopularniji deterdženti uključujuSulfonati, Sumporizirani alkilfenati, Fosfonotiolat, Alkilsalicilatii Naftenati. Pet vrsta deterdženata u početku se nanose s neutralnim solima.
• Kasnih 1940-ih i ranih 1950-ih, s porastom dizelskih motora velike snage s kompresorom i porastom goriva koja sadrže sumpor, kao i s većim razumijevanjem neutralizacije deterdženata, ljudi su počeli razvijatibaznih deterdženataiprekobazni deterdženti.
• U kasnim 1950-im razvijeni su detergenti s osnovnom vrijednošću od 250 mg KOH/g.
• Trenutno, količina proizvoda s visokim baznim brojem zauzima većinu modernih aditiva za maziva, a bazna vrijednost može doseći do 400~500mgKOH/g. Više od 75 posto deterdženata koristi se u ulju za benzinske i dizel motore. Doziranje deterdženta u ulju za automobilske motore može doseći 3 posto ~ 15 posto, a sadržaj u ulju za brodske motore bit će čak i veći. Ulja za brodske cilindre (TBN 100) sadrže do 30 posto aditiva, većina tih aditiva su deterdženti.

 

 

Funkcije deterdženata

 

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

Alkalni sulfonatni i fosfatni deterdženti su jake kiselo-jake alkalne soli, i samo prelužnati dio deterdženta, odnosno karbonat i hidroksid, mogu neutralizirati sposobnost kiseline, 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 Lewisovim bazama. Ne samo da prekomjerno alkalni dio ima sposobnost neutralizacije, već i sapun ima sposobnost neutralizacije kiseline.

Deterdženti visoke bazne vrijednosti općenito su kombinacija karbonata (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃, itd.) i metalni hidroksidi [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] i drugi koloidi u stanju superčestica raspršeni su u neutralnim deterdžentima na bazi metala.

Prekomjerni deterdženti s visokim rezervama lužine mogu kontinuirano neutralizirati kiseline nastale oksidacijom ulja za podmazivanje i loživog ulja, sprječavajući njihovu daljnju oksidativnu kondenzaciju i time smanjujući smolaste naslage u motoru. U isto vrijeme, također može neutralizirati sumporni oksid koji nastaje nakon izgaranja goriva koja sadrže sumpor, sprječavajući sulfoniranje ulja za podmazivanje;

Također može neutralizirati karboksilnu kiselinu, sumpornu kiselinu, dušičnu kiselinu itd. proizvedenu nakon izgaranja benzina i spriječiti njihovo daljnje djelovanje na ugljikovodike.

Zbog neutralizacije ovih anorganskih kiselina i organskih kiselina sprječava se korozija ovih kiselih tvari na metalnim dijelovima motora, što je posebno važno za ulja za dizel motore i brodska ulja koja koriste goriva s visokim udjelom 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 zalijepljene s klipa i raspršiti ih u ulju.

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

 

Disperzija

Deterdžent može apsorbirati male čvrste čestice poput koloida i čestica ugljika koje su se stvorile i raspršiti ih u ulju, sprječavajući njihovo aglomeriranje u velike čestice koje se lijepe za cilindar ili se talože u mulj.

 

Solubilizacija

Solubilizacija je pojava da se tekuće otopljene tvari koje su izvorno netopljive u ulju otope zbog dodatka male količine surfaktanta.

Deterdženti su neke površinski aktivne tvari, često raspršene u ulju kao micele, koje mogu otopiti spojeve koji sadrže kisik koji sadrže hidroksilne i karbonilne skupine, spojeve koji sadrže nitro, mulj, čađu i vodu. Ove tvari su međuproizvodi za stvaranje filma boje. Oni su solubilizirani u središtu micela i okruženi su molekulama aditiva koji tvore micele, čime se sprječava daljnja oksidacija i kondenzacija te smanjuje stvaranje filmova boje i naslaga ugljika. Uistinu, solubilizacija prekursora naslaga deterdžentima, tj. sposobnost da se te visoko reaktivne funkcionalne skupine učine manje aktivnima, čime se spriječi njihova transformacija u naslage, puno je manje solubilizirajuća nego mnogi disperzanti bez pepela.

 

U osnovi, deterdžent se sastoji odLipofilna skupina, polarna skupina i hidrofilna skupina.Kao sljedeća tablica:

 

ARTIKAL	Lipofilna skupina	Polarna skupina	Hidrofilna skupina	Molekularna struktura
Sulfonat	Alkilaril	Skupina sulfonske kiseline	Ca, Mg, Ba, Na
Alkilfenoli i sumporizirani alkilfenati	Alkilaril	Fenolni hidroksil	Ca, Ba
Alkil salicilati	Alkilaril	Salicilat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Poliizobutilen n=17-20	fosforotioat ili fosforna kiselina	Ca, Ba

 

Učinak deterdženta i disperzije glavnih deterdženata i disperzanata

Dodaci mazivima	Sposobnost solubilizacije		Sposobnost disperzije			Sposobnost deterdženta
	Čvrsto / posto	Piruvat/(mmol/kg)	produkti razgradnje organskih kiselina/ posto	asfalt/ posto	čađa / posto	Spriječiti adsorpciju čađe / postotak	očistiti adsorbiranu čađu / posto	Spriječiti adsorpciju čađe pod električnim poljem/ postotak
Kalcij 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
Kalcij 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

 

 

Usporedba učinkovitosti glavnih deterdženata

ARTIKAL	Disperzija	Neutralizacija kiseline	Solubilizacija	Protiv hrđe	Antioksidacija
Neutralno, bazni sulfonat	sredini	sredini	sredini	Da	Ne
Visokobazni sulfonati	sredini	visoka	sredini	Da	Ne
Neutralno, bazni fenat	nizak	sredini	nizak	Ne	Da
Alkil fenat visoke baze	nizak	visoka	nizak	Ne	Da
Alkilsalicilat	nizak	sredini	nizak	Ne	Da
Tiofosfat	sredini	sredini	sredini	Ne	Da

 

Vrste deterdženata za maziva.

 

Prema izvoru sirovina, sulfonatni deterdženti se mogu podijeliti na:

• Nafta Sulfonat;
• Sintetski sulfonat.

 

Prema baznom broju sulfonati se dijele na:

• Neutralni sulfonat;
• Srednji bazni broj sulfonat;
• sulfonat s visokim baznim brojem;
• Sulfonat sa super visokim baznim brojem.

 

Prema vrsti metala:

• kalcijev sulfonat;
• Magnezijev sulfonat;
• natrijev sulfonat;
• i litijev sulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalcijev sulfonatje najčešće korišteni sulfonatni deterdžent.

 

Zbog niskog sadržaja pepelaMagnezijev sulfonat, zadovoljava zahtjeve ulja za podmazivanje s niskim sadržajem pepela i ima dobru otpornost na hrđu. Uglavnom se koristi u visokovrijednom ulju za benzinske motore, a relativno lako prolazi MS Ⅱ D test hrđe.

 

Budući da je barijeva sol teški metal i otrovna, njezina je primjena sve rjeđa, aBarijev sulfonatje gotovo potpuno eliminiran kao deterdžent ulja za podmazivanje. Ali barijev sulfonat ima izvrsnu učinkovitost protiv rđe na raznim metalima i prikladan je za upotrebu kao sredstvo za čišćenjeAditiv protiv hrđe.

 

Prekomerni kalcijev sulfonat nastaje dispergiranjem viška baze u micelama u obliku kalcijevog karbonata (CaCO3) kako bi se formirao prekomjerni sulfonat. Omjer kalcijeve soli (m) dispergirane kao kalcijev karbonat prema kalcijevoj soli sulfonata (n) prelazi 30:1.

 

Neutralni ili nisko bazni sulfonati imaju bolji učinak raspršivanja čađe i drugih tvari, dok prekomjerni sulfonati imaju bolju sposobnost neutralizacije i deterdženta na visokim temperaturama.
Sulfonat se može čvrsto adsorbirati na površinu metalnog željeza kako bi se stvorio nepropusni zaštitni film, koji osigurava njegovudobre performanse protiv rđe.

U usporedbi sa salicilatom i fenatom, sulfonat je bolji od salicilata i fenata u smislu solubilizacije i disperzije, ali pod oštrim uvjetima visoke temperature, brzina neutralizacije i detergentnost su lošiji od salicilata i fenata.
Konkretno, svesulfonatni aditivi imaju slaba antioksidacijska i antikorozivna svojstva, isulfonatni dodaci visoke bazne vrijednosti čak potiču oksidaciju.
Kako bi se nadoknadio nedostatak antioksidacije, osim miješanja različitih visoko i nisko baznih sulfonata u modernim motornim uljima, važnije je koristiti sulfonate u kombinaciji sa sumporiziranim alkilnim solima, disperzantima i antioksidansima i antioksidansima. -aditivi protiv korozije.

Općenito, sulfonat imadobro sredstvo za pranje na visokim temperaturama, jaka sposobnost neutralizacije,dobra otpornost na hrđu, iodređena disperzibilnost. Njegovu sirovinu je lako nabaviti, a cijena je niska. Može se miješati s drugim aditivima za pripremu različitih ulja za motore s unutarnjim izgaranjem. Također se koristi za brodska ulja za cilindre i motore.

 

Alkil fenati i sumporizirani alkil fenati

 

Alkylphenplte deterdžent je jedan od deterdženata motornog ulja koji se pojavio kasnih 1930-ih. Od početka je ova vrsta aditiva brzo pretvorena u razne derivate, kao što su sumporizirani alkilfenat, kondenzacijski alkilfenat formaldehida, kondenzacijski alkil fenat amin formaldehida.

Od 1950-ih, s razvojem različitih dizelskih motora velike snage i primjenom goriva s visokim sadržajem sumpora, kako bi se učinkovito riješili problemi povećanih naslaga ugljika na klipovima i korozije i trošenja košuljica cilindara, alkilfenolni deterdženti postupno su se razvili prema proizvodi visoke baze s TBN 200~250.

Najčešće korištene alkilfenolne soli su kalcijeve soli i magnezijeve soli, a najčešće korištene kalcijeve soli.
Međutim, izvedba čistog alkil fenata je loša i teško ga je metalizirati za proizvodnju visoko bazičnih proizvoda, tako da se sumporizirani solni alkil fenat i alkil fenat pojavljuju gotovo u isto vrijeme i postaju najrašireniji u današnjem svijetu. Ima širok raspon vrsta, a njegova potrošnja je druga nakon sulfonata, a alkalni fenati čine jednu trećinu tržišta aditiva za maziva.

 

Prema baznom broju, sumporizirani alkil fenati uključuju:

 

 

• Niskobazni sumporizirani alkil fenat (TBN100);
• Sumporizirani alkil fenat srednje baze (TBN150);
• Sumporizirani alkifenat visoke baze (TBN250);
• Sumporizirani kalcijev alkil fenat super visoke baze (TBN300).

 

 

Karakteristike sumporiziranog fenata:

 

• Sumporizirani alkilfenat lako se disocira u uljnom mediju, pa ima osobitodobra sposobnost neutralizacijeiizvrsna zaštita od oksidacije i korozijeSvojstva.

• Sumporirani alkilfenat ima osobitodobro sredstvo za pranje na visokim temperaturama, a posebno je učinkovit u suzbijanju naslaga ugljika u utoru gornjeg prstena ulja za dizel motor s kompresorom. Jedan je od nezamjenjivih aditiva za ulje za dizel motore s kompresorom;

• Sumporizirani alkilfenat naširoko se koristi u raznim vrstama ulja za motore s unutarnjim izgaranjem zbog svojedobro zadržavanje alkalija i sposobnost odvajanja vode, i još uvijek je jedan od glavnih dodataka ulju za podmazivanje brodova.

 

Razlika između fenatnih deterdženata i sulfonatnih deterdženata:

 

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

Visokobazni sulfonat može smanjiti učinak antioksidansa u mazivima. Ali visokobazni alkil fenat ima antioksidativna svojstva.

 

Sumporizirani alkilfenat se miješa s drugim deterdžentima, disperzantima i ZDDP-om i naširoko se koristi u raznim uljima za motore s unutarnjim izgaranjem, posebno u uljima za dizel motore s kompresorom za smanjenje naslaga ugljika. Održava dobru alkalnost i dobro se koristi u brodskom cilindričnom ulju, tako da je razvijeno u velikim razmjerima u zapadnim zemljama i postalo je jedan od najvažnijih aditiva za maziva u ovom trenutku.