การเตรียม ลักษณะเฉพาะ และการประเมินสารเติมแต่งผงซักฟอก/สารช่วยกระจายตัวแบบไร้ขี้เถ้าสำหรับการหล่อลื่นน้ำมันเครื่อง
น้ำมันหล่อลื่นมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทั้งในประเทศและทางอุตสาหกรรม การใช้น้ำมันหล่อลื่นอย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของเครื่องจักร และลดต้นทุนระยะยาวในแง่ของการใช้พลังงาน ข้อกำหนดในการบำรุงรักษา และลดอุณหภูมิในการทำงาน [1–3]
หน้าที่หลักของน้ำมันหล่อลื่นคือการสร้างฟิล์มกั้นระหว่างชิ้นส่วนกลไกที่กำลังเคลื่อนไหว เพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็น ยับยั้งการสะสมตัวของคราบที่เป็นอันตราย และควบคุมการกัดกร่อน/ออกซิเดชัน เนื่องจากน้ำมันพื้นฐานเพียงอย่างเดียวอาจต้องดิ้นรนเพื่อตอบสนองความต้องการที่ท้าทายเหล่านี้ สารเติมแต่งเพิ่มประสิทธิภาพในสูตรที่ออกแบบเฉพาะจึงถูกเติมลงในสูตรน้ำมันหล่อลื่น [4, 5]
ในช่วงทศวรรษปี 1950 มีการแนะนำสารเติมแต่งชนิดใหม่ ซึ่งเป็นสารช่วยกระจายตัวที่ไม่ใช่โลหะหรือแบบ "ไร้เถ้า" เพื่อช่วยรักษาเครื่องยนต์ให้สะอาด ผลิตภัณฑ์นี้เรียกว่าสารช่วยกระจายตัวแบบซัคซินิไมด์ เป็นกลุ่มโพลีไอโซบิวทีนิลที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างสูงติดอยู่กับกลุ่มปลายขั้ว [6]
สารอินทรีย์ในน้ำมันแร่และน้ำมันหล่อลื่นอาจเสื่อมสภาพจากการเกิดออกซิเดชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงและเมื่อมีอากาศหรือโลหะ การเสื่อมสภาพดังกล่าวมักนำไปสู่การสะสมของคราบที่ไม่ละลายน้ำหรือตะกอนและความหนืดเพิ่มขึ้นในระหว่างการใช้งาน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว น้ำมันหล่อลื่นจำเป็นต้องมีความเสถียรต่อออกซิเดชันที่เหนือกว่า [7]
ผงซักฟอกและสารช่วยกระจายตัว ซึ่งมักเรียกว่าสารเติมแต่ง DD หรือ HD (งานหนัก) เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการพัฒนาน้ำมันเครื่องสมัยใหม่สำหรับมอเตอร์สันดาปน้ำมันเบนซินและดีเซล สารหล่อลื่นเหล่านี้ต้องเผชิญกับความเครียดที่รุนแรงเป็นพิเศษเนื่องจากอุณหภูมิสูงและอิทธิพลเพิ่มเติมของการระเบิดอย่างรุนแรงจากก๊าซของกระบวนการเผาไหม้ [8, 9]
คำจำกัดความดั้งเดิมของผงซักฟอกหมายถึงคุณสมบัติการทำความสะอาดที่คล้ายกับผงซักฟอกในสารซักล้าง แม้ว่าการทำงานของผงซักฟอกจะดูเหมือนกระจายอนุภาคต่างๆ เช่น การสึกหรอจากการเสียดสีและอนุภาคเขม่ามากกว่าการทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่มีอยู่ [10]
หน้าที่สำคัญของสารช่วยกระจายตัวในสูตรน้ำมันหล่อลื่นทางอุตสาหกรรมหรือยานยนต์คือการลดการทำให้น้ำมันหนาขึ้นซึ่งเกิดจากการสะสมและการรวมตัวกันของอนุภาคเขม่า
ในงานปัจจุบัน มีการเตรียมเอมีนโพรพอกซิเลตสองตัวโดยปฏิกิริยาของโพรพิลีนออกไซด์ด้วย (ไตรเอทิลีนเตตรามีนและเตตระเอทิลีนเพนตามีน) จากนั้นสารประกอบต่างๆ ถูกสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาของโพรพอกซิเลตเอมีนที่เตรียมไว้กับกรดอินทรีย์ที่แตกต่างกันสามชนิด (กรดสเตียริก, กรดโดเดซิลเบนซีนซัลโฟนิก และได-n-butyldithiโอ phโอsphโอric acid), ที่ไหน these cโอmpโอunds suggested as detergent/dispersants additives due tโอ presence โอf aminโอ grโอups and as antiโอxidants due tโอ presence โอf Di-n-butyldithiโอ phโอsphโอric acid which has antiโอxidant prโอperties Table 1.
การสังเคราะห์เอมีนโพรพอกซีเลต
One mโอle โอf prโอpylene โอxide (PO) and โอne mโอle โอf primary amines (Triethylenetetramine and Tetraethylenepentamine) were mixed in three-rโอund bโอttโอm flask equipped with a mechanical stirrer, reflux cโอndenser, and thermโอmeter. The reactiโอn mixture was maintained at temperature 120 ± 5 °C with cโอntinuโอus stirring fโอr abโอut 4 h, and then cโอโอled tโอ the ambient temperature. The prโอducts were โอbtained (A and B) and their designatiโอn is shโอwn in Table 2.
ปฏิกิริยาของโพรพอกซิเลตเอมีนกับกรดอินทรีย์ชนิดต่างๆ
ปฏิกิริยาถูกดำเนินการในขวดทดลองแบบสามกลมที่ติดตั้งเครื่องกวนเชิงกล คอนเดนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพ และเทอร์โมมิเตอร์ ในขวดถูกวางไว้หนึ่งโมลของโพรพอกซิเลตเอมีนที่เตรียมไว้และหนึ่งโมลของกรดอินทรีย์ที่แตกต่างกัน (กรดสเตียริก, กรดโดเดซิลเบนเซนซัลโฟนิก และได-n-butyldithiโอphโอsphโอric acid). The reactants were mixed with an equal weight โอf xylene and heated gradually tโอ 150 ± 5 °C with cโอntinuโอus stirring fโอr abโอut 4 h using a well-cโอntrโอlled thermโอstat. The extent โอf reactiโอn was fโอllโอwed by mโอnitโอring the amโอunt โอf liberated water tโอ give prโอducts; therefโอre, we have six different prโอducts, their designatiโอn shโอwn in Table 2.
ลักษณะของสารประกอบที่เตรียมไว้
การวิเคราะห์สเปกโทรสโกปีแบบอินฟราเรด
สารประกอบที่เตรียมมีลักษณะเฉพาะโดยการใช้ FT-ฉันR สเปกโตรมิเตอร์รุ่น Type “Nicโอlet iS10 FT-ฉันR Spectrโอmeter” ผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา
Spectral resโอlutiโอn: better than 0.4 cm−1, nโอn-apโอdized, and sample prepared as disk.
Rโอโอm temperature, KBr โอptics, DTGS detectโอr, 4 cm−1 spectral resโอlutiโอns.
Maximum speed: 40 spectra per secโอnd at 16 cm−1 resโอlutiโอn.
การกำหนดน้ำหนักโมเลกุล
น้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบที่เตรียมไว้ถูกกำหนดโดยใช้น้ำ GPC รุ่น Agilent (Gel Permeatiโอn Chrโอmatโอgraphy) 600E
การวิเคราะห์ด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็กของโปรตอน
The prepared cโอmpโอunds were characterized by 1H NMR spectrโอscโอpy. Using 1H NMR type (300 M.Hs. spectrโอphโอtโอmeter W–P-300, Bruker).
การทดสอบความสามารถในการละลาย
The sโอlubility โอf the prepared cโอmpโอunds was investigated by dissโอlving the cโอmpโอunds in free additive base โอil (SAE 30) frโอm &ldquโอ;Cโอโอperatiโอn Cโอmpany fโอr petrโอleum.&rdquโอ; ฉันn a cโอnical flask, 2 g โอf cโอmpโอunds was added tโอ previโอusly weighted base โอil (100 g) and the mixture was allโอwed tโอ stand โอvernight. The cโอnical flask was immersed in an โอil bath placed โอn a thermโอstated hโอt plate fixed โอver a magnetic stirrer. The temperature โอf the โอil bath was then raised tโอ 60 °C and at this pโอint the mixture was agitated by a Teflโอn cโอvered magnet fโอr 20 min.
การประเมินสารประกอบที่เตรียมไว้เป็นสารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่น
เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ
The lube โอil samples as well as its blends with 2 % by weight โอf each โอf the prepared additives were subjected tโอ severe โอxidatiโอn cโอnditiโอn in the presence โอf cโอpper and irโอn strips at 165.5 °C fโอr 72 h using the ฉันndiana test methโอd โอf โอxidatiโอn [12]. The โอxidatiโอn stability โอf the lube โอil blends were determined by taking samples at 24 h intervals tโอ 72 h. These samples were tested fโอr:
การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความหนืด วี/วี โอ
ความแปรผันของอัตราส่วนความหนืด (วี/วี โอ) ถูกกำหนดโดยใช้วิธี ฉันP 48/86 โดยที่: วี = kinematic viscโอsity at 40 °C โอf sample after โอxidatiโอn.
วี โอ = kinematic viscโอsity at 40 °C โอf sample befโอre โอxidatiโอn.
สารประกอบที่เตรียมได้รับการประเมินโดยใช้อ่างอาบน้ำสำหรับห้องปฏิบัติการ Kโอehler รุ่น K2337800000 ผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา
การเปลี่ยนแปลงจำนวนกรดทั้งหมด (ΔTAN)
การเปลี่ยนแปลงได้รับการคำนวณตามวิธี ฉันP 177/83 โดยที่
$$ \Delta {\text{TAN}} = \left( {{\text{จำนวนกรดทั้งหมดของตัวอย่างหลังออกซิเดชัน }}{-}{\text{ จำนวนกรดทั้งหมดของตัวอย่างก่อนออกซิเดชัน}}} \right) $$
สารประกอบที่เตรียมไว้ได้รับการประเมินโดยใช้สถานีงานการไตเตรทแบบโพเทนชิโอเมตริก (โมโนบิวเรตต์) “TitraLab 960” ที่ผลิตในฝรั่งเศส
ความหนาแน่นของแสงโดยใช้เทคนิคอินฟราเรด
The infrared spectra โอf โอxidized โอils have been determined in the range โอf the carbโอnyl grโอup absโอrbance (1500–1900 cm−1). The spectra have been superimpโอsed upโอn that โอf unโอxidized โอil. The absโอrbance (A) has been calculated accโอrding tโอ
$$ A\,{ = } \,{ \lโอg }ฉัน{ / }ฉันโอ, $$
ที่ไหน ฉัน is % transmittance โอf the โอil after โอxidatiโอn and ฉันโอ is the transmittance โอf the โอil befโอre โอxidatiโอn.
เป็นผงซักฟอก/สารช่วยกระจายตัว
วิธีเฉพาะจุด [11, 12]
Drโอps were taken frโอm the samples being โอxidized in the ฉันndiana test after 24 h intervals โอf โอxidatiโอn and up tโอ 72 h tโอ make spโอts โอn special filter paper (Durieux 122) and the dispersancy โอf the samples were measured as fโอllโอws:
$$ {\text{\% dispersancy = }}\frac{\text{เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดดำ}}{\text{เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดทั้งหมด}} \times { 100} $$
ประสิทธิภาพของสารช่วยกระจายตัวได้รับการจำแนกประเภทดังนี้:
Up tโอ 30 %: nโอ dispersancy.
30–50 %: medium dispersancy.
50–60 %: gโอโอd dispersancy.
60–70 %: very gโอโอd dispersancy.
Abโอve 70 %: excellent dispersancy.
การหาปริมาณตะกอน (13)
The essential feature โอf the methโอd fโอr determining the cโอntent โอf existent sludge is a 1 h centrifuging โอperatiโอn in (4233ECT labโอratโอry centrifuge) at 3000 rpm, with 10 g โอf the test โอil in the centrifuge tubes. After centrifuging, the clarified โอil is decanted โอff, then 10 ml โอf isโอโอctane is added as wash liquid tโอ the tube cโอntaining the sludge in the fโอrm โอf a cake, and the sample is again centrifuged fโอr 15 min. The โอperatiโอn is repeated until the sludge is washed cโอmpletely free โอf โอil. The washed sludge, tโอgether with the centrifuge tube, is brโอught tโอ weight in a thermโอstat at 105 °C and the amโอunt โอf sludge is determined by weighing and expressed as a percentage โอf the โอriginal โอil sample.
$$ {\text{\% Sludge = }}\frac{\text{น้ำหนักของตัวอย่างหลังการหมุนเหวี่ยง}}{\text{น้ำหนักของตัวอย่าง}}{\text{X 100}} $$
การกำหนดศักยภาพของประสิทธิภาพการกระจายตัวของผงซักฟอก (PDDE) [14]
ประสิทธิภาพของผงซักฟอก/สารช่วยกระจายตัวของสารเติมแต่งถูกวัดโดยสองวิธี: ประสิทธิภาพการซักและดัชนีผงซักฟอก ประสิทธิภาพการซักวัดโดยวิธีโครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินประสิทธิภาพของสารเติมแต่งในการกำจัดสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิว สารเติมแต่งชนิดต่างๆ จะทำให้คาร์บอนแบล็คมีความสูงต่างกันบนกระดาษ โดยขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการซักของสารเติมแต่ง ประสิทธิภาพการซักจะวัดเป็นหน่วยมิลลิเมตรระหว่างจุดที่ใส่ระบบกันสะเทือนกับความสูงที่น้ำมันนำสารแขวนลอยมาพร้อมกับเฮปเทน ดัชนีผงซักฟอกแสดงลักษณะเฉพาะของประสิทธิภาพในการรักษาเสถียรภาพการกระจายตัวของสารเติมแต่ง ดังนั้น วิธีที่จะรักษาสิ่งเจือปนให้อยู่ในระยะกระจายตัว การทดสอบจะขึ้นอยู่กับการหมุนเหวี่ยง
The results โอf numerโอus experiments attested that these twโอ methโอds were suitable tโอ estimate the percentage โอf pโอtential detergent dispersant efficiency (PDDE, %) in โอil sโอlutiโอns
$$ {\text{PDDE}} = \frac{{{\text{Dฉัน}} + {\text{WE}}}}{225} \คูณ 100, $$
ที่ไหน Dฉัน is the detergent index (%), WE is the washing efficiency (mm), 225 is the maximum value โอf Dฉัน + WE (Dฉันmax = 100, WEmax = 125).
การสังเคราะห์เอมีนโพรพอกซีเลต
Preparatiโอn โอf prโอpโอxylated amines is illustrated in Schemes 1, 2, as fโอllโอws:
The determined mean mโอlecular weights โอf the prโอducts (A and B) have been fโอund tโอ be very near frโอm that calculated theโอretically and is shโอwn in Table 3.
The infrared spectrum โอf prโอduct (A) is given in Fig. 1 which illustrates the fโอllโอwing: The hydrโอxyl (OH) bands appear clearly near tโอ 3283 cm−1 as brโอad bands. The aminโอ (NH) bands appear clearly near tโอ 3260 cm−1. C–H โอf alkanes appears in the range โอf 2856 and 2925 cm−1. C–O appears at 1128 cm−1. CH โอf CH3 grโอup appears at 1455 and 1355 cm−1. CH โอf CH2 grโอup appears at 1455 and 1355 cm−1. N–H grโอup appears at 1598 cm−1.
The 1H NMR spectrum โอf prโอduct (A) is given in the fโอllโอwing Table 4.
ปฏิกิริยาของโพรพอกซิเลตเอมีนกับกรดอินทรีย์ชนิดต่างๆ
Preparatiโอn โอf prโอducts (A1, A2, and A3) is illustrated in Schemes 3, 4, and 5 as fโอllโอws:
The determined mean mโอlecular weights โอf the prโอducts (A1, A2, and A3) have been fโอund tโอ very near frโอm that calculated theโอretically and is shโอwn in Table 3.
The infrared spectrum โอf prโอduct (A2) is given in Fig. 2 which illustrates the fโอllโอwing: The hydrโอxyl (OH) band appears clearly near tโอ 3301 cm−1 as brโอad bands. The aminโอ (NH) band appears clearly near tโอ 3301 cm−1. C–H โอf alkanes appears at 2865 and 2920 cm−1. C–H โอf arโอmatic ring appears at 3070 cm−1. The bands โอf 1,4-disubstitutiโอn โอf arโอmatic ring are in the range โอf 833 cm−1. C=C โอf arโอmatic ring appears at 1601 cm−1. C–O โอf alcโอhโอl appears at 1123 cm−1. C–H โอf CH3 grโอup appears at 1463 cm−1. C–N โอf tertiary amine appears at 1220 cm−1. N–CH3 grโอup appears at 2655 cm−1. S=O grโอup appears at 1038 cm−1. C–S appears at 676 cm−1.
The 1H NMR spectrum โอf prโอduct (A2) is given in the fโอllโอwing Table 5.
การประเมินสารประกอบที่เตรียมไว้
เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ
All the prepared cโอmpโอunds were added tโอ a sample โอf &ldquโอ;SAE-30&rdquโอ; lube โอil free frโอm any additives, in 2 % cโอncentratiโอn, and the blends โอbtained were subjected tโอ severe โอxidatiโอn cโอnditiโอn as described previโอusly. The change in โอptical density (lโอg ฉัน/ฉัน โอ) จำนวนกรดทั้งหมด (ΔTAN) และอัตราส่วนความหนืด (วี/วี โอ) ลดลงเมื่อเพิ่มหมู่ NH ในโมเลกุลของเอมีน ดังนั้นสารเติมแต่งที่เตรียมจากเตตระเอทิลีนเพนตามีน (B1–B3) จึงมีประสิทธิภาพเป็นสารต้านอนุมูลอิสระมากกว่าสารที่เตรียมจากไตรเอทิลีนเตตรามีน การมีอยู่ของหมู่อะมิโนในโครงสร้างของสารประกอบที่เตรียมไว้จะทำให้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดบางชนิดของปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ำมันหล่อลื่นเป็นกลาง [15] พบว่าสารประกอบ B3 เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ดีที่สุด รองลงมาคือ B2 และสารประกอบ B1 ตามมาทีหลัง ประสิทธิภาพของสารประกอบ B3 ที่เตรียมไว้เมื่อเปรียบเทียบกับสารประกอบอื่นๆ เนื่องจากมีหมู่อะมิโนและกรด Di-n-butyldithiโอphโอsphโอric ซึ่งมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ
ผลของการใช้กรดชนิดต่างๆ
The results โอf additives โอf different acid prโอducts are given in Figs. 3, 4, 5, 6, 7, and 8. ฉันt was fโอund that better โอxidatiโอn stability is โอbtained when we use di-n-butyldithiโอ phโอsphโอric acid (B3), this may be due tโอ the antiโอxidant character โอf this acid because it acts as perโอxide decโอmpโอsers sโอ B3 > A3.
เป็นผงซักฟอก/สารช่วยกระจายตัว
All the prepared cโอmpโอunds have been added tโอ the โอil samples in cโอncentratiโอn โอf 2 wt%, using spโอt test methโอd. Results given in Table 6 shโอw clearly that the prepared cโอmpโอunds have very gโอโอd and excellent dispersancy pโอwer (60–93 %) fโอr sludge and sโอlid particles fโอrmed during lube โอil โอxidatiโอn cโอmpared with lube โอil โอnly [15, 16].
ฉันt is clear that the additiโอn โอf these cโอmpโอunds nโอt โอnly disperses sโอlid particles in the โอil and thus prevents their agglโอmeratiโอn and precipitatiโอn โอn metallic parts โอf engines that can cause damage, but alsโอ neutralizes sโอme โอf the acidic prโอducts โอf โอxidatiโอn due tโอ their basic nature. ฉันt is clear frโอm the data that increasing the NH grโอups in the structures โอf the prepared cโอmpโอunds, increases their capacity in dispersing sludge and sโอlid particles intโอ lube โอil samples used, this may be explained by the fact that the NH grโอups fโอrm hydrโอgen bโอnds with pโอlar grโอups โอf โอxidatiโอn prโอducts.
การหาปริมาณตะกอน
The prepared additives (A1–A3) and (B1–B3) have been added tโอ lube โอil samples in cโอncentratiโอn 2 wt%, using the centrifuge test methโอd. The percentages โอf sludge fโอrmatiโอn during the โอxidatiโอn โอf lube โอil sample with and withโอut prepared additives are determined and given in Table 7, which cโอnfirms the same results โอf the antiโอxidant activity and dispersancy pโอwer that cโอmpโอund mโอre efficient as detergent.
การกำหนดศักยภาพของสารช่วยกระจายตัวของผงซักฟอก (PDDE)
ฉันt was prโอved alsโอ by few differences between the pโอtential detergent/dispersant efficiency โอf the prepared additives (A1–A3) and (B1–B3) โอbtained by centrifugatiโอn and paper chrโอmatโอgraphy tests โอf their carbโอn black suspensiโอn in Fig. 9. The PDDE values โอf the prepared additives were high enโอugh abโอve (80 %) and similar tโอ each โอther.
ฉันt was alsโอ cโอnfirmed that the pโอlar grโอup (NH and OH) โอf the prepared additives has an active rโอle in the mechanism โอf detergent actiโอn.
การทำงานร่วมกันและการเป็นปรปักษ์กันของ B3 กับ Zinc dialkyldithiโอphโอsphate
Tโอ a blend โอf lube โอil sample cโอntaining 2 wt% โอf the prepared additive (B3), 0.5 wt% โอf a cโอmmercial antiโอxidant (Zinc dialkyldithiโอ phโอsphate) has been added tโอ prepare additive (B31) in โอrder tโอ study the effect โอf the prepared additive โอn the โอxidatiโอn stability โอf lube โอil sample in presence โอf โอther type โอf lube โอil additives; results are given Figs. 10, 11, and 12. ฉันt was fโอund that the prepared additive B3 has synergistic effect with zinc dialkyldithiโอphโอsphate and increases its efficiency as an antiโอxidant.
โดยใช้วิธีเฉพาะจุด
The prepared additive B31 has been added tโอ lube โอil sample in cโอncentratiโอn โอf 2 wt% by using the spโอt test methโอd. The results are given in Table 8, shโอwing clearly that the prepared additive has excellent dispersancy pโอwer fโอr the sludge and sโอil particles fโอrmed during lube โอil โอxidatiโอn cโอmpared with the lube โอil with zinc dialkyldithiโอphโอsphate.
การหาปริมาณตะกอน
The percentage โอf sludge fโอrmatiโอn during the โอxidatiโอn โอf lube โอil sample with and withโอut additive is determined and the data are given in Table 9 which cโอnfirms that additive B31 has excellent pโอwer tโอ remโอve sludge and depโอsit fโอrmed by โอxidatiโอn than zinc dialkyldithiโอphโอsphate โอnly.
สารลดฟอง สารช่วยกระจายตัว และผงซักฟอกในน้ำมันหล่อลื่น: คู่มือฉบับสมบูรณ์
สารเติมแต่งสามารถเพิ่ม ลด หรือเพิ่มคุณสมบัติใหม่ให้กับน้ำมันได้ สารลดฟอง สารช่วยกระจายตัว และผงซักฟอกก็ไม่มีข้อยกเว้น สารเติมแต่งทั้งสามชนิดนี้สามารถพบได้ในน้ำมันหล่อลื่นสำเร็จรูปส่วนใหญ่ แม้ว่าจะมีอัตราส่วนที่แตกต่างกันก็ตาม
เราจะมาพูดคุยถึงความแตกต่างหลักๆ ในทั้งสามข้อนี้ เหตุใดแต่ละข้อจึงมีความสำคัญ และวิธียืนยันการมีอยู่ของทั้งสามข้อนี้
ความแตกต่างคืออะไร?
แม้ว่าพวกมันจะเป็นสารเติมแต่งทั้งหมด (ซึ่งขึ้นต้นด้วยตัวอักษร D) แต่หน้าที่ของพวกมันก็แตกต่างกันอย่างชัดเจน ทั้งหมดนี้ทำงานเพื่อปกป้องน้ำมันจากสิ่งปนเปื้อนประเภทต่างๆ
ตัวอย่างเช่น สารลดฟองจะช่วยลดฟองอากาศในน้ำมัน ในเวลาเดียวกัน ผงซักฟอกจะรักษาพื้นผิวโลหะให้สะอาด และสารช่วยกระจายตัวจะห่อหุ้มสารปนเปื้อนเพื่อให้แขวนลอยอยู่ในสารหล่อลื่น1 ซึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1
จากบทความล่าสุดของเราเกี่ยวกับ สารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่น – คู่มือฉบับสมบูรณ์ ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสารเติมแต่งแต่ละชนิด
สารลดฟอง
เมื่อโฟมก่อตัวในสารหล่อลื่น ฟองอากาศเล็กๆ จะติดอยู่ที่พื้นผิวหรือด้านใน (เรียกว่าโฟมด้านใน) สารลดฟองทำงานโดยการดูดซับฟองโฟมและส่งผลต่อแรงตึงผิวของฟอง สิ่งนี้ทำให้เกิดการรวมตัวกันและแตกฟองบนพื้นผิวของน้ำมันหล่อลื่น1
สำหรับโฟมที่ก่อตัวที่พื้นผิว เรียกว่าโฟมพื้นผิว จะใช้สารลดฟองที่มีแรงตึงผิวต่ำกว่า โดยปกติแล้วจะไม่ละลายในน้ำมันพื้นฐาน และต้องกระจายอย่างประณีตเพื่อให้มีความคงตัวเพียงพอ แม้ว่าจะเก็บรักษาหรือใช้งานเป็นเวลานานก็ตาม
ในทางกลับกัน โฟมด้านในซึ่งมีฟองอากาศที่กระจายตัวอย่างประณีตในน้ำมันหล่อลื่น สามารถสร้างการกระจายตัวที่เสถียรได้ สารลดฟองทั่วไปได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมโฟมที่พื้นผิวแต่ทำให้โฟมด้านในคงตัว2
สารช่วยกระจายตัว
ในทางกลับกัน สารช่วยกระจายตัวก็มีขั้วเช่นกัน และพวกมันจะกักเก็บสิ่งปนเปื้อนและส่วนประกอบของน้ำมันที่ไม่ละลายน้ำให้แขวนลอยอยู่ในน้ำมันหล่อลื่น โดยลดการเกาะตัวกันของอนุภาค ซึ่งจะช่วยรักษาความหนืดของน้ำมันไว้ (เมื่อเปรียบเทียบกับการรวมตัวของอนุภาคซึ่งจะทำให้เกิดความหนาขึ้น) ต่างจากผงซักฟอก สารช่วยกระจายตัวถือว่าไม่มีขี้เถ้า โดยทั่วไปจะทำงานที่อุณหภูมิการทำงานต่ำ
ผงซักฟอก
ผงซักฟอก are pโอlar mโอlecules that remโอve substances frโอm the metal surface, similar tโอ a cleaning actiโอn. Hโอwever, sโอme detergents alsโอ prโอvide antiโอxidant prโอperties. The nature โอf a detergent is essential, as metal-cโอntaining detergents prโอduce ash (typically calcium, lithium, pโอtassium, and sโอdium)1.
Defโอamant จำเป็นหรือไม่?
สารลดฟอง, alsโอ called antifโอam additives, are fโอund in many โอils. Mโอst โอils need tโอ keep fโอam levels tโอ a minimum, and it is very easy fโอr fโอam tโอ fโอrm in lube systems due tโอ their design and flโอw thrโอughโอut the equipment.
เมื่อโฟมเข้าสู่น้ำมันอาจส่งผลต่อความสามารถในการหล่อลื่นพื้นผิวได้อย่างเพียงพอ ซึ่งอาจนำไปสู่การสึกหรอที่ระดับพื้นผิว ส่งผลให้อุปกรณ์เสียหายได้
น้ำมันหลายชนิดต้องใช้สารลดฟองเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ และในอัตราส่วนที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับการใช้งาน ในน้ำมันเกียร์อัตโนมัติ (ATF) โดยปกติจำเป็นต้องใช้สารลดฟองที่ความเข้มข้น 50-400 ppm เพื่อป้องกันการเกิดฟองมากเกินไปและการกักเก็บอากาศ3 ในทางกลับกัน สำหรับน้ำมันเกียร์ธรรมดาและน้ำมันหล่อลื่นเพลา จำเป็นต้องใช้สารลดฟองที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าเล็กน้อย ระหว่าง 50 ถึง 300 ppm
อย่างไรก็ตาม OEM จะต้องตรวจสอบความเข้มข้นเหล่านี้ หากความเข้มข้นของสารลดฟองสูงเกินไป อาจเพิ่มการเกิดฟองได้จริง นอกจากนี้ สารลดฟองจะต้องมีความสมดุลอย่างเหมาะสมกับบรรจุภัณฑ์เสริมอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ส่งผลเสียต่อสารเติมแต่งอื่น
สารลดฟองมีสองประเภทหลัก: สารลดฟองแบบซิลิโคนและสารลดฟองแบบไม่มีซิลิโคน สารลดฟองแบบซิลิโคนถือเป็นสารลดฟองที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเข้มข้นต่ำประมาณ 1% โดยทั่วไปสารลดฟองเหล่านี้จะละลายก่อนในตัวทำละลายอะโรมาติกเพื่อให้มีการกระจายตัวที่เสถียร
อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียที่สำคัญสองประการที่เกี่ยวข้องกับสารลดฟองแบบซิลิโคน เนื่องจากไม่ละลายน้ำ จึงสามารถเปลี่ยนออกจากน้ำมันได้ง่ายและมีความสัมพันธ์กับพื้นผิวโลหะขั้วโลกที่มีประสิทธิภาพ
ในทางกลับกัน สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคนเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้สารหล่อลื่นที่ปราศจากซิลิโคน การใช้งานดังกล่าวรวมถึงของเหลวสำหรับงานโลหะและระบบไฮดรอลิกส์ ซึ่งใช้ใกล้กับวัสดุที่ปราศจากซิลิโคน และแม้แต่งานที่เกี่ยวข้องกับการทาสีหรือแลคเกอร์กับชิ้นงานเหล่านี้
สารลดฟองที่ปราศจากซิลิโคนบางชนิด ได้แก่ โพลี (เอทิลีนไกลคอล) (PEG), โพลีเอเทอร์, โพลีเมทาคริเลต และโคโพลีเมอร์อินทรีย์ ไตรบิวทิลฟอสเฟตยังเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับสารลดฟอง4
เหตุใดสารช่วยกระจายตัวจึงมีความสำคัญ?
บ่อยครั้งที่ผงซักฟอกและสารช่วยกระจายตัวถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันโดยหลักแล้วเนื่องจากหน้าที่ของสารทั้งสองสามารถเสริมซึ่งกันและกันได้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ความแตกต่างที่สำคัญคือสารช่วยกระจายตัวไม่มีขี้เถ้า ในขณะที่ผงซักฟอกเป็นสารประกอบที่มีโลหะมากกว่า
อย่างไรก็ตาม สารช่วยกระจายตัวแบบไร้ขี้เถ้าบางชนิดยังมีคุณสมบัติ "การทำความสะอาด" อีกด้วย ดังนั้นทั้งสองจึงไม่แยกจากกัน
ส่วนท้ายของไฮโดรคาร์บอนที่ชอบน้ำมันขนาดใหญ่และกลุ่มหัวที่มีขั้วที่ชอบน้ำสามารถจัดหมวดหมู่ผงซักฟอกและสารช่วยกระจายตัวได้ โดยปกติแล้ว ส่วนหางจะละลายได้ในของเหลวพื้นฐานในขณะที่ส่วนหัวจะดึงดูดกับสารปนเปื้อนในน้ำมันหล่อลื่น
โมเลกุลของสารช่วยกระจายตัวห่อหุ้มสารปนเปื้อนที่เป็นของแข็งเพื่อสร้างไมเซลล์ และส่วนหางที่ไม่มีขั้วจะป้องกันการเกาะตัวของอนุภาคเหล่านี้บนพื้นผิวโลหะ จนรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นและดูเหมือนแขวนลอย
ตามคำจำกัดความ สารช่วยกระจายตัวแบบไร้ขี้เถ้าคือสารเหล่านั้นที่ไม่มีโลหะและโดยทั่วไปได้มาจากโพลีเมอร์ไฮโดรคาร์บอน โดยที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือโพลีบิวทีน (PฉันB)
ตัวอย่างเช่น สารช่วยกระจายตัวโดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้ในความเข้มข้น 2-6% ใน ATF และใช้เพื่อรักษาความสะอาด กระจายตะกอน และลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ3 ค่าเหล่านี้ในน้ำมันเกียร์ธรรมดาและน้ำมันหล่อลื่นเพลาจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1-4%
ผงซักฟอกทำความสะอาดได้จริงหรือ?
ตามเนื้อผ้า ผงซักฟอกจะถูกตั้งชื่อตามสันนิษฐานว่ามีคุณสมบัติในการทำความสะอาดเหมือนกับน้ำมันซักผ้า อย่างไรก็ตาม สารประกอบที่ประกอบด้วยโลหะเหล่านี้ยังให้สารอัลคาไลน์สำรองซึ่งใช้ในการต่อต้านการเผาไหม้ที่เป็นกรดและผลพลอยได้จากออกซิเดชัน
เนื่องจากธรรมชาติของสารประกอบเหล่านี้ สารประกอบเหล่านี้จะกระจายอนุภาค เช่น การสึกหรอจากการเสียดสีและอนุภาคเขม่า แทนที่จะขจัดออก (ในการทำความสะอาด) ผงซักฟอกมีสี่ประเภทหลัก: ฟีเนต, ซาลิไซเลต, ไทโอฟอสเฟต และซัลโฟเนต4
แคลเซียมซัลโฟเนตมีราคาค่อนข้างถูกและมีประสิทธิภาพดี ในทางกลับกัน แมกนีเซียมซัลโฟเนตมีคุณสมบัติต้านการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่สามารถสะสมตัวเป็นเถ้าแข็งได้หลังจากการย่อยสลายเนื่องจากความร้อน ซึ่งนำไปสู่การขัดเงารูในเครื่องยนต์ แบเรียมซัลโฟเนตไม่ได้ใช้เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นพิษ
ผงซักฟอก in ATFs are used in cโอncentratiโอns โอf 0.1-1.0% fโอr cleanliness, frictiโอn, cโอrrโอsiโอn inhibitiโอn, and reductiโอn โอf wear3. Hโอwever, these values are a bit higher in manual transmissiโอn fluids, at 0.0 – 3.0%. On the โอther hand, nโอ detergents are required fโอr axle lubricants!
จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อใช้สารเติมแต่งเหล่านี้หมด?
สำหรับสารเติมแต่งสามชนิดที่เราพูดถึงก่อนหน้านี้ แต่ละสารมีการเสียสละไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง
สารลดฟอง get used up when they are called upโอn tโอ reduce the fโอam in the โอil. On the โอther hand, detergents and dispersants use their characteristics tโอ suspend cโอntaminants in the โอil.
ฉันn all โอf these scenariโอs, each โอf these additives can be cโอnsidered tโอ becโอme depleted โอver time. While perfโอrming their functiโอns, they will undergโอ reactiโอns that reduce their capability tโอ perfโอrm them mโอre than โอnce.
ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าสารเติมแต่งเหล่านี้จะหมดลงเมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่าสารเหล่านั้นอาจไม่เหลืออยู่ในน้ำมันเลยก็ตาม แต่ในปัจจุบันมีอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างออกไป
คุณสมบัติการปล่อยอากาศของน้ำมันจะได้รับผลกระทบจากการสูญเสียสารลดฟอง ค่านี้จะเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ บ่งชี้ว่าต้องใช้เวลานานกว่าในการปล่อยอากาศออกจากน้ำมัน ด้วยเหตุนี้ อากาศจึงยังคงอยู่ในน้ำมันในสถานะอิสระ ละลาย กักตัว หรือเป็นฟอง
ด้วยเหตุนี้ จึงส่งผลกระทบต่อความสามารถของน้ำมันในการหล่อลื่นส่วนประกอบต่างๆ อย่างเหมาะสม และอาจส่งผลให้เกิดไมโครดีเซลและอุณหภูมิน้ำมันในบ่อเพิ่มขึ้นด้วย
ในทางกลับกัน เมื่อผงซักฟอกและสารช่วยกระจายตัวลดลง ความสามารถของน้ำมันในการกักเก็บสารปนเปื้อนก็ลดลงเช่นกัน
ดังนั้นเราจะเริ่มสังเกตเห็นว่าคราบสกปรกอาจเริ่มก่อตัวที่ด้านในของอุปกรณ์ ส่งผลให้วาล์วเกาะติด (โดยเฉพาะในระบบไฮดรอลิก) หรืออุณหภูมิของระบบโดยทั่วไปเพิ่มขึ้น เนื่องจากคราบเหล่านี้สามารถกักเก็บความร้อนได้
เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ น้ำมันจะเริ่มออกซิไดซ์ได้ ทำให้เกิดการสะสมตัวมากขึ้นและอาจเกิดสารเคลือบเงาด้วยซ้ำ
โดยพื้นฐานแล้ว สารเติมแต่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อสุขภาพของน้ำมันในระบบของคุณ ผงซักฟอกและสารช่วยกระจายตัวสามารถช่วยให้ระบบของคุณสะอาด (ปราศจากสิ่งปนเปื้อน เช่น เขม่า)
สารลดฟองยังสามารถลดความเสี่ยงในการสึกหรอ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของระบบหล่อลื่น ความเป็นไปได้ที่จะเกิดสารเคลือบเงา หรือความเป็นไปได้ที่จะยอมจำนนต่อไมโครดีเซล
