Moottoriöljyjen pesuainelisäaineiden ymmärtäminen: Yleiskatsaus

Sisällys

Mikä on polttomoottoriöljyjen pesuaine?

Pesuaineiden toiminnot

Hapon neutralointikyky

Pesukyky

Dispersio

Liukeneminen

Pääpesuaineiden suorituskyvyn vertailu

Voiteluaineiden pesuaineiden tyypit.

Sulfonaatti

Alkyylifenaatit ja sulfuroidut alkyylifenaatit

 

Mikä on polttomoottoriöljyjen pesuaine?

 

 

Pesuaine (polttomoottoriöljyille) on kemikaali, joka voi puhdistaa moottorin osia ja pitää moottorin osat puhtaina ja auttaa suspendoimaan ei-toivottuja kiinteitä hiukkasia moottoriöljyyn. Pesuaineella on neljä toimintoa: hapon neutralointi, pesu, dispersio ja liukoisuus.

Moottoriöljykoostumuksissa useimmat pesuaineet käyttävät alkalimetallisaippuoita neutraloimaan hapettumisen tai palamisen aikana syntyviä orgaanisia tai epäorgaanisia happoja.

Pesuaineet yhdistetään yleensädispergointiaineetjaZDDPja niitä käytetään pääasiassa polttomoottoriöljyissä.

 

• Vuonna 1943 Yhdysvallat havaitsi, että dieselmoottoriöljy, johon on lisätty orgaanisia karboksyylihappometallisaippuoita, kuten öljyliukoisia rasvahappoja tai nafteenihappoja, voisi ratkaista lisääntyneen hiilen kertymisen männänrenkaan urissa. Ihmiset kutsuvat sitä pesuaineeksi, koska tämäntyyppiset öljyliukoisella metallisaippualla on samanlainen puhdistuskyky kuin vesiliukoisella saippualla.
• Pesuaineiden tutkimus alkoimetalliset saippuat, ja siitä tuli suosittu rasvahappojen ja nafteenihapposaippuoiden kanssa. Koska useimmat rasvahappojen metallisuolat ja nafteenihapon metallisuolat ovat myös voiteluöljyn hapetuskatalyyttejä, voiteluaineteollisuuden kehittyessä ne korvattiin sulfonaateilla, fenaatteilla ja fosfaateilla.
• Nykyaikaisissa voiteluaineiden lisäaineissa suosituimpia pesuaineita ovat mmSulfonaatit, Sulfuroidut alkyylifenaatit, Fosfonotiolaatti, Alkyylisalisylaatitja Naftenaatit. Viisi pesuainetyyppiä käytetään aluksi neutraalien suolojen kanssa.
• 1940-luvun lopulla ja 1950-luvun alussa suuritehoisten ahdettujen dieselmoottoreiden lisääntyessä ja rikkipitoisten polttoaineiden lisääntyessä sekä pesuaineiden neutraloinnin ymmärtämisen myötä ihmiset alkoivat kehittyä.peruspesuaineetjaylipohjaiset pesuaineet.
• 1950-luvun lopulla kehitettiin pesuaineita, joiden perusarvo oli 250 mg KOH/g.
• Tällä hetkellä tuotteiden korkean perusmäärän määrä vie suurimman osan nykyaikaisista voiteluaineiden lisäaineista, ja perusarvo voi olla jopa 400–500 mgKOH / g. Yli 75 prosenttia pesuaineista käytetään bensiinimoottoriöljyissä ja dieselmoottoriöljyissä. Auton moottoriöljyn pesuaineen annostus voi olla 3–15 prosenttia, ja laivojen moottoriöljyn pitoisuus on vielä suurempi. Merisylinteriöljyt (TBN 100) sisältävät jopa 30 prosenttia lisäaineita, suurin osa näistä lisäaineista on pesuaineita.

 

 

Pesuaineiden toiminnot

 

Hapon neutralointikyky
Useimmilla pesuaineilla on perusarvo, ja joillakin on korkea perusarvo, jota kutsutaan aKokonaisperusnumero (TBN), ja TBN edustaa kykyä neutraloida happoja. Eri metallisuoloilla on erilaiset hapon neutralointikyvyt.

Alkaliset sulfonaatti- ja fosfaattipesuaineet ovat vahvoja happo-vahvoja alkalisuoloja, ja vain pesuaineen yliemäksinen osa, eli karbonaatti ja hydroksidi, voivat neutraloida happokykyä, kun taas neutraalit sulfonaatit ja fosfaatit ovat saippuoita, eivätkä ne pysty neutraloimaan happoja. . Emäksiset karboksylaatit, salisylaatit ja fenaatit ovat kuitenkin vahvoja emäs-heikkohapposuoloja, mikä tekee niistä Lewisin emäksiä. Ei vain yliemäksisellä osalla on neutralointikyky, vaan myös saippualla on kyky neutraloida happoa.

Korkean perusarvon pesuaineet ovat yleensä karbonaattien (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃jne.) ja metallihydroksidit [Ca(OH)₂, Ba(VAI NIIN)₂, Mg (VAI NIIN)₂, NaOH, LiOH] ja muut superhiukkastilan kolloidit dispergoidaan neutraaleihin metallipohjaisiin pesuaineisiin.

Yliemäksiset pesuaineet, joissa on suuria alkalivarantoja, voivat jatkuvasti neutraloida voiteluöljyn ja polttoöljyn hapettumisesta peräisin olevia happoja, estäen niitä hapettavasta kondensaatiosta ja siten vähentäen hartsikertymiä moottorissa. Samalla se voi myös neutraloida rikkipitoisten polttoaineiden palamisen jälkeen syntyvän rikkioksidin, mikä estää sitä sulfonoimasta voiteluöljyä;

Se voi myös neutraloida bensiinin palamisen jälkeen syntyvän karboksyylihapon, rikkihapon, typpihapon jne. ja estää niitä vaikuttamasta edelleen hiilivetyihin.

Näiden epäorgaanisten ja orgaanisten happojen neutraloinnin ansiosta estetään näiden happamien aineiden korroosio moottorin metalliosiin, mikä on erityisen tärkeää dieselmoottoriöljyille ja rikkipitoisia polttoaineita käyttäville laivaöljyille.

 

Pesukyky

Pesuaine on öljyssä misellien muodossa ja se adsorptioi voimakkaasti ei-toivottuihin hartsikalvoihin ja hiilikerrostumiin. Se voi pestä pois mäntään kiinnittyneen hartsikalvon ja hiilikerrostuman ja hajottaa ne öljyyn.

Yleensä mitä vahvemmat dispergointiominaisuudet ovat, sitä vahvemmat ominaisuudet.

 

Dispersio

Pesuaine voi imeä syntyneet pienet kiinteät hiukkaset, kuten kolloidi- ja hiilihiukkaset, ja hajottaa ne öljyyn estäen niitä agglomeroitumasta muodostaen suuria hiukkasia, jotka tarttuvat sylinteriin tai laskeutuvat lietteeksi.

 

Liukeneminen

Liukoisuus on ilmiö, jossa nestemäiset liuenneet aineet, jotka ovat alun perin liukenemattomia öljyyn, liukenevat pienen määrän pinta-aktiivista ainetta lisäämällä.

Pesuaineet ovat pinta-aktiivisia aineita, usein öljyyn dispergoituneita misellejä, jotka voivat liuottaa happea sisältäviä yhdisteitä, jotka sisältävät hydroksyyli- ja karbonyyliryhmiä, nitropitoisia yhdisteitä, lietettä, nokea ja vettä. Nämä aineet ovat maalikalvon muodostamisen välituotteita. Ne liukenevat misellien keskelle ja niitä ympäröivät misellit muodostavat lisäainemolekyylit, mikä estää hapettumisen ja kondensoitumisen lisää ja vähentää maalikalvojen ja hiilikerrostumien muodostumista. Itse asiassa saostumien esiasteiden liukeneminen pesuaineilla, ts. kyky tehdä näistä erittäin reaktiivisista funktionaalisista ryhmistä vähemmän aktiivisia, mikä estää niiden muuttumisen kerrostumiksi, on paljon vähemmän liukoista kuin monet tuhkattomat dispergointiaineet.

 

Periaatteessa pesuaine koostuuLipofiilinen ryhmä, polaarinen ryhmä ja hydrofiilinen ryhmä.Kuten seuraava taulukko:

 

KOHDE	Lipofiilinen ryhmä	Polar ryhmä	Hydrofiilinen ryhmä	Molekyylirakenne
Sulfonaatti	Alkyyliaryyli	Sulfonihapporyhmä	Ca% 2c Mg% 2c Ba% 2c Na
Alkyylifenolit ja sulfuroidut alkyylifenaatit	Alkyyliaryyli	Fenolinen hydroksyyli	Ca, Ba
Alkyylisalisylaatit	Alkyyliaryyli	Salisylaatti	Ca, Mg, Ba
Tiofosfaatti	Polyisobuteeni n=17-20	fosforotioaatti tai fosforihappo	Ca, Ba

 

Tärkeimpien pesu- ja dispergointiaineiden pesu- ja dispersioteho

Voiteluaineiden lisäaineet	Liukenemiskyky		Hajautuskyky			Pesukyky
	Kiinteä / prosenttia	Pyruvaatti/(mmol/kg)	orgaanisten happojen hajoamistuotteet/ prosentti	asfaltti / prosenttia	hiilimustaa / prosenttia	Estä hiilimustan adsorptio / prosenttia	puhdista adsorboitu hiilimusta / prosenttia	Estä hiilimustan adsorptio sähkökentän alaisena / prosenttia
Kalsiumalkyylisalisylaatti	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkyylifenaatti	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Bariumtiofosfaatti	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalsiumalkyylifenolisulfidi	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesiumsulfonaatti	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalsiumsulfonaatti	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Sukkinimidi	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Pääpesuaineiden suorituskyvyn vertailu

KOHDE	Dispersio	Hapon neutralointi	Liukeneminen	Antirust	Antioksidantti
Neutraali, perussulfonaatti	keskellä	keskellä	keskellä	Joo	ei
High Base sulfonaatit	keskellä	korkea	keskellä	Joo	ei
Neutraali, emäsfenaatti	matala	keskellä	matala	ei	Joo
Korkeaemäksinen alkyylifenaatti	matala	korkea	matala	ei	Joo
Alkyylisalisylaatti	matala	keskellä	matala	ei	Joo
Tiofosfaatti	keskellä	keskellä	keskellä	ei	Joo

 

Voiteluaineiden pesuaineiden tyypit.

 

Raaka-ainelähteen mukaan sulfonaattipesuaineet voidaan jakaa:

• maaöljysulfonaatti;
• Synteettinen sulfonaatti.

 

Perusluvun mukaan sulfonaatit jaetaan:

• Neutraali sulfonaatti;
• Keskimmäinen perusluku Sulfonaatti;
• korkea emäsluku sulfonaatti;
• Erittäin korkea emäsluku sulfonaatti.

 

Metallin tyypin mukaan:

• kalsiumsulfonaatti;
• Magnesiumsulfonaatti;
• natriumsulfonaatti;
• ja litiumsulfonaatti.

 

Sulfonaatti

 

Kalsiumsulfonaattion eniten käytetty sulfonaattipesuaine.

 

Alhaisen tuhkapitoisuuden vuoksiMagnesiumsulfonaatti, se täyttää vähätuhkaisen voiteluöljyn vaatimukset ja sillä on hyvä ruosteenkestävyys. Sitä käytetään enimmäkseen korkealaatuisessa bensiinimoottoriöljyssä, ja se on suhteellisen helppo läpäistä MS Ⅱ D -ruostetesti.

 

Koska bariumsuola on raskasmetalli ja myrkyllinen, sitä käytetään yhä harvemmin jaBariumsulfonaattion lähes kokonaan eliminoitu voiteluöljyn pesuaineena. Mutta bariumsulfonaatilla on erinomainen ruosteenestokyky erilaisille metalleille ja se soveltuu käytettäväksiRuosteenestoaine.

 

Yliemäksinen kalsiumsulfonaatti muodostuu dispergoimalla miselleissä oleva ylimääräinen emäs kalsiumkarbonaatin (CaCO3,) muodossa yliemäksisen sulfonaatin muodostamiseksi. Kalsiumkarbonaattina dispergoituneen kalsiumsuolan (m) suhde sulfonaatin (n) kalsiumsuolaan ylittää 30:1.

 

Neutraalilla tai matalaemäksisellä sulfonaatilla on parempi dispergointivaikutus nokeen ja muihin aineisiin, kun taas ylipohjaisilla sulfonaatteilla on parempi neutralointikyky ja korkean lämpötilan pesukyky.
Sulfonaatti voi adsorboitua tiukasti rautametallin pintaan muodostaen läpäisemättömän suojakalvon, joka varmistaa senhyvä ruosteenestokyky.

Verrattuna salisylaattiin ja fenaattiin, sulfonaatti on parempi kuin salisylaatti ja fenaatti liukenemisen ja dispersion suhteen, mutta ankarissa korkeissa lämpötiloissa neutralointinopeus ja pesukyky ovat huonompia kuin salisylaatti ja fenaatti.
Erityisesti kaikkisulfonaattilisäaineilla on huonot hapettumisenesto- ja korroosionestoominaisuudet, jakorkean perusarvon sulfonaattilisäaineet jopa edistävät hapettumista.
Antioksidanttien puutteen korvaamiseksi nykyaikaisissa moottoriöljyissä erilaisten korkea- ja matalaemäksisten sulfonaattien sekoittamisen lisäksi on tärkeämpää käyttää sulfonaatteja yhdessä sulfuroitujen alkyylisuolojen, dispergointiaineiden sekä antioksidanttien ja antioksidanttien kanssa. -korroosion lisäaineet.

Yleensä sulfonaatilla onhyvä korkean lämpötilan pesu, vahva neutralointikyky,hyvä ruosteenkestävyys, jajonkin verran hajaantuvuutta. Sen raaka-aine on helppo saada ja hinta halpa. Se voidaan sekoittaa muiden lisäaineiden kanssa erilaisten polttomoottoriöljyjen valmistamiseksi. Sitä käytetään myös merisylintereissä ja moottoriöljyissä.

 

Alkyylifenaatit ja sulfuroidut alkyylifenaatit

 

Alkylphenplte-pesuaine on yksi moottoriöljyn pesuaineista, jotka ilmestyivät 1930-luvun lopulla. Tämän tyyppisistä lisäaineista valmistettiin alusta alkaen nopeasti erilaisia ​​johdannaisia, kuten sulfuroitu alkyylifenaatti, formaldehydikondensaatioalkyylifenaatti, amiiniformaldehydikondensaatioalkyylifenaatti.

1950-luvulta lähtien, kun erilaisia ​​suuritehoisia dieselmoottoreita on kehitetty ja rikkipitoisia polttoaineita käytettiin, mäntien lisääntyneiden hiilikerrostumien sekä sylinterin sisäosien korroosion ja kulumisen ongelmien ratkaisemiseksi tehokkaasti, alkyylifenolipesuaineita on vähitellen kehitetty kohti. korkean perustuotteen TBN 200-250.

Yleisimmin käytetyt alkyylifenolisuolat ovat kalsiumsuolat ja magnesiumsuolat ja yleisimmin käytetyt kalsiumsuolat.
Puhtaan alkyylifenaatin suorituskyky on kuitenkin heikko, ja sitä on vaikea metalloida korkeaemäksisten tuotteiden valmistamiseksi, joten sulfurized Salt Alkyl Phenate ja alkyylifenaatti ilmestyvät lähes samaan aikaan ja niistä tulee nykyään eniten käytettyjä maailmassa. Sillä on laaja valikoima lajeja, ja sen kulutus on toisella sijalla sulfonaattien jälkeen, ja alkaliset fenaatit muodostavat kolmanneksen voiteluaineiden pesuaineiden lisäainemarkkinoista.

 

Perusluvun mukaan sulfuroituja alkyylifenaatteja ovat:

 

 

• Matalaemäksinen rikkipitoinen alkyylifenaatti (TBN100);
• Keskiemäksinen sulfuroitu alkyylifenaatti (TBN150);
• Korkeaemäksinen rikkipitoinen alkyfenaatti (TBN250);
• Erittäin korkeaemäksinen rikkipitoinen alkyylifenaattikalsium (TBN300).

 

 

Sulfuroidun fenaatin ominaisuudet:

 

• Sulfuroitu alkyylifenaatti on helppo dissosioitua öljyväliaineessa, joten sillä on erityisenhyvä neutralointikykyjaerinomainen hapettumisenesto ja korroosionestoominaisuuksia.

• Sulfuroidulla alkyylifenaatilla on erityisestihyvä korkean lämpötilan pesu, ja se on erityisen tehokas estämään hiilikerrostumia ahdettu dieselmoottoriöljyn ylärengasurassa. Se on yksi ahdettu dieselmoottoriöljyn välttämättömistä lisäaineista;

• Sulfuroitua alkyylifenaattia käytetään laajalti eri laatuisissa polttomoottoriöljyissä sen vuoksihyvä alkalinpidätys- ja vedenerotuskyky, ja se on edelleen yksi laivojen voiteluöljyn tärkeimmistä lisäaineista.

 

Ero fenaattipesuaineiden ja sulfonaattipesuaineiden välillä:

 

Sekä korkeaemäksisellä sulfonaatilla että korkeaemäksisellä alkyylifenaatilla on hyvähapon neutralointikyky.

Korkeaemäksinen sulfonaatti voi heikentää voiteluaineiden antioksidanttista suorituskykyä. Mutta korkeaemäksisellä alkyylifenaatilla on antioksidanttisia ominaisuuksia.

 

Sulfuroitua alkyylifenaattia sekoitetaan muiden pesuaineiden, dispergointiaineiden ja ZDDP:n kanssa, ja sitä käytetään laajasti erilaisissa polttomoottoriöljyissä, erityisesti ahdetuissa dieselmoottoriöljyissä hiilikertymien vähentämiseksi. Se säilyttää hyvän alkalisuuden ja sitä käytetään hyvin laivasylinteriöljyissä, joten sitä on kehitetty laajasti länsimaissa ja siitä on tullut yksi tärkeimmistä voiteluaineiden lisäaineista tällä hetkellä.