Voiteluöljyn viskositeetti laskee lämpötilan noustessa jaViskositeettiindeksi (VI)on indikaattori, joka mittaa viskositeetin muutosastetta lämpötilan mukaan. Mitä korkeampi öljyn VI, sitä pienempi on viskositeetin muutos lämpötilan mukaan. Yleensä mineraaliöljyn (parafiinipohjaisen) viskositeettiindeksi on yleensä 96-120, jotta voidaan valmistaa moniasteista polttomoottoria (ICE- tai IC-moottori) öljyä, jolla on erinomainen viskositeetti-lämpötila-ominaisuudet ja muut korkean viskositeetti-indeksin teollisuusvoiteluaineet. lisätä viskositeettiindeksin parantajaa (VII) tai käyttää synteettistä perusöljyä.

Viscosity Index Improvers VII in Lubricant

Viskositeettia säätelevien lisäaineiden nimet- Kuinka ihmiset kutsuvat tätä kemikaalia

Viskositeettia säätelevät lisäaineet tunnetaan myös useilla muilla nimillä, mukaan lukien:

Viskositeettimuuntajat (VM)
Viskositeettiindeksin parantajat (VII)
Viskositeettia parantavat aineet
Sakeuttamisaineet
Paksuttavat lisäaineet
Viskositeetin stabilointiaineet
Viskositeettia lisäävät aineet

Näitä termejä käytetään usein vaihtokelpoisina viittaamaan lisäaineisiin, jotka auttavat säätelemään voiteluaineiden viskositeettia erilaisissa käyttöolosuhteissa.

Viskositeettiparantajan tärkein historia

Aiemmin 1930-luvulla High Molecular Compoundia käytettiin hydrauliöljyissä ja tykkivaihteistoöljyissä viskositeetin ja lämpötilan suorituskyvyn parantamiseksi.
Polyisobuteeni (PIB)on yksi ensimmäisistä kehitetyistä VII:istä. 1930-luvulla Standard Oil Companyn (nykyisin ExxonMobil) tutkijat kehittivät prosessin korkean molekyylipainon PIB:n tuottamiseksi, jolla oli paremmat VI:tä parantavat ominaisuudet.
Polymetakrylaatti (PMA)kehitettiin ensimmäisen kerran 1950-luvulla synteettisen kumin korvikkeena. 1970-luvulla tutkijat alkoivat tutkia PMA:iden käyttöä VII-yhdisteinä voiteluaineissa. He havaitsivat, että PMA:illa oli erinomainen leikkauskestävyys, hyvä suorituskyky matalissa lämpötiloissa ja hapettumisenkestävyys.
Eteenipropeenikopolymeeri (EPC)taiOlefiinikopolymeerit (OCP)kehitettiin ensimmäisen kerran 1960-luvulla korvaamaan polyisobuteenin (PIB), joka oli tuolloin hallitseva VII. OCP:t ovat alfa-olefiinien ja muiden monomeerien, kuten eteenin ja propeenin, kopolymeerejä. 1970- ja 1980-luvuilla OCP:tä käytettiin laajalti moottoriöljyjen ja muiden voiteluaineiden tuotannossa. Ne olivat erityisen suosittuja Pohjois-Amerikassa, missä niitä käytettiin parantamaan suorituskykyä matalissa lämpötiloissa.
1900-luku 70-luku: Shell Chemical kehitettiinStyreeni-isopreenipolymeerit, jotka tunnetaan hyvästä leikkauskestävyydestään ja suorituskyvystään alhaisissa lämpötiloissa, minkä vuoksi niitä käytetään laajasti autojen moottoriöljyjen viskositeettiindeksin parantajissa.

Näitä polymeeriyhdisteitä kutsutaan sakeuttamislisäaineiksi tai viskositeetti-indeksin parantajiksi.

esim. PMA:n lisääminen mineraaliöljyyn voi tehokkaasti parantaa sen viskositeettia erityisesti korkeissa lämpötiloissa. Tätä yhdistettä kutsutaan yleisesti viskositeetin parantajaksi, koska se voi vaikuttaa öljyn viskositeetin ja lämpötilan suorituskykyyn. Erityisesti se parantaa öljyn viskositeettiindeksiä, minkä vuoksi se tunnetaan myös viskositeettiindeksin parantajana.

Viskositeettiindeksin parantajien markkinaosuus on nousussa johtuen monilaatuisten voiteluaineiden nopeasta kehityksestä. Monilaatuiset moottoriöljyt vaativat parannetun viskositeetti-indeksin, jotta ne voivat säilyttää suorituskyvyn laajalla lämpötila-alueella. Tämän seurauksena viskositeettiindeksin parantajista on tullut välttämättömiä voiteluteollisuudessa. Tilastojen mukaan nämä VII muodostavat noin 22,5 % voiteluaineiden lisäaineiden kokonaiskulutuksesta.

Miksi viskositeettiindeksin parantajat ovat niin tärkeitä? - Voiteluaineiden viskositeettiindeksin parantajien (VII) arvo.

Paranna voiteluaineiden viskositeetti-lämpötilan suorituskykyä

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi viskositeettiindeksin parantajat (VII) Lisäaineita arvostetaan suuresti, koska ne parantavat voiteluaineiden viskositeetti-lämpötila-suorituskykyä. Voiteluaineita, joissa on VII-lisäaineita, kuten moottoriöljyt, vaihteistoöljyt ja hydrauliöljyt, on esillähyvä suorituskyky matalissa lämpötiloissa ja voitelu korkeassa lämpötilassa, mikä on välttämätöntä koneiden moitteettoman toiminnan ja suojauksen varmistamiseksi. Lisäksi voiteluaineet, joissa on VII-lisäaineita, voivattäyttää useiden viskositeettiluokkien vaatimukset, mikä tekee niistä monipuolisia ja soveltuvia käytettäväksi erilaisissa sovelluksissa ja olosuhteissa ympäri vuoden.

Vähennä energiankulutusta, minimoi kuluminen ja vähennä koneiden kitkaa

Viskositeetti-indeksin parantajilla on ratkaiseva rooli energiankulutuksen vähentämisessä, kulumisen minimoimisessa ja kitkan vähentämisessä koneissa. Verrattuna yksilaatuisiin voiteluaineisiin, viskositeetti-indeksiä parantavilla aineilla valmistetut monilaatuiset voiteluaineet kuluttavat vähemmän voiteluainetta ja polttoöljyä, mikä vähentää merkittävästi mekaanista kulumista. Monilaatuisilla voiteluaineilla on tasaisempi viskositeetti-lämpötila-suorituskyky, ja viskositeetin vaihtelu lämpötilan muutoksissa on pienempi kuin yksilaatuisilla voiteluaineilla. Tämä varmistaa liikkuvien osien riittävän voitelun korkeissa lämpötiloissa, mikä vähentää kulumista. Matalissa lämpötiloissa monilaatuisten voiteluaineiden viskositeetti on alhaisempi kuin yksiasteöljyillä, mikä helpottaa moottorin käynnistämistä ja säästää energiaa. Verrattuna saman viskositeettitason yksilaatuisiin öljyihin, kuten SAE 10W/30 vs. SAE 30, monilaatuiset öljyt voivat säästää polttoaineenkulutuksessa jopa 2–3 prosenttia.

Yksinkertaista voiteluaineet

Viskositeettiindeksin parantajilla on ratkaiseva rooli voiteluaineiden yksinkertaistamisessa. Esimerkiksi traktorin yleisvoiteluaineet voivat toimia moottoriöljynä, vaihteistoöljynä, vaihteistoöljynä ja jarruöljynä kerralla, kiitos viskositeettiindeksin parantajien käytön. Tämä yksinkertaistaa tarvittavien voiteluaineiden inventointia ja vähentää useiden voiteluaineiden varastointiin ja hallintaan liittyviä kustannuksia. Lisäksi yleisvoiteluaineiden käyttö voi vähentää sekaannusta ja virheitä voiteluaineen valinnassa ja käytössä, mikä viime kädessä parantaa laitteiden suorituskykyä ja luotettavuutta. Mahdollisuus yksinkertaistaa Lubricant-tuotteita käyttämällä viskositeettiindeksiä parantavia aineita on tehnyt niistä arvokkaan komponentin voiteluaineteollisuudessa.

Lisää korkeaviskoosisten voiteluöljyjen tuotantoa

Korkeaviskositeettisten perusöljyresurssien rajallisen saatavuuden vuoksi viskositeettiindeksin parantajista on tullut voiteluöljyjen olennaisia ainesosia. Lisäämällä viskositeettiindeksin parantajia matalaviskositeettisiin perusöljyihin, tuloksena oleva öljy voi korvata korkeaviskoosiset perusöljyt, mikä lisää korkeaviskoosisten voiteluöljyjen tuotantoa ja resurssien järkevämpää käyttöä.

Moottoriöljyissä viskositeetti-indeksin parantajat ovat ratkaisevan tärkeitä luotaessa moniluokkaisia moottoriöljyjä, jotka ovat vähemmän riippuvaisia lämpötilasta. Itse asiassa viskositeetti-indeksin parantajat ovat tärkeä osa moottoriöljyjä ILSAC GF-5 -henkilöauton moottoriöljyspesifikaatioiden mukaan. Monilaatuiset moottoriöljyt, jotka on formuloitu viskositeetti-indeksin parantajilla, voivat ylläpitää viskositeettia korkeissa lämpötiloissa ja suurissa leikkausolosuhteissa ja samalla varmistaa voiteluöljyjen pumppaamisen alhaisissa lämpötiloissa.

Voimansiirtonesteissä, kuten vaihteistoöljyissä ja automaattivaihteistonesteissä, viskositeetti-indeksin parantajat pyrkivät minimoimaan viskositeetin muutokset mahdollisimman laajalla käyttölämpötila-alueella säilyttäen samalla hyvän leikkausvakauden. Yleisimmin käytetty viskositeetti-indeksin parantaja on moniastemoottoriöljyissä, joita on noin 60 % kaikista voiteluöljyistä. Moottoriöljyissä käytetyn viskositeetti-indeksin parantajan määrä voi olla jopa 15 % (massaosuus). Erilaisista lisäaineista eniten käytetään viskositeetti-indeksin parantajia, joiden osuus lisäainemyynnistä on noin 23 %.

Tällä hetkellä energiaa säästävät voiteluöljyt, joilla on parempi polttoainetalous, ovat moniluokkaisia moottoriöljyjä, jotka on yhdistetty matalaviskositeettisista perusöljyistä, joissa on kitkaa modifioivia aineita, viskositeettiindeksiä parantavia aineita ja jähmettymispistettä alentavia aineita. Viskositeettiindeksin parantajat voivat vähentää kitkahäviötä seka- ja hydrodynaamisilla voiteluvyöhykkeillä, kun taas kitkan modifiointiaineet voivat vähentää kitkahäviötä raja- ja sekavoiteluvyöhykkeillä. Oikealla koostumuksella viskositeetti-indeksiä parantavat aineet ja kitkaa muuttavat aineet voivat työskennellä yhdessä vähentääkseen kitkaa ja parantaakseen voiteluöljyjen energiatehokkuutta.

Viskositeettiindeksin parantajan suorituskyky

1. Leikkausstabiilisuus

Leikkauskestävyys on polymeerin kyky vastustaa leikkausjännitystä, mikä on viskositeetti-indeksin parantajien ratkaiseva suorituskyky. Kun viskositeetti-indeksin parantajalla on huono leikkausstabiilisuus, polymeerin pääketju katkeaa leikkausjännityksen vaikutuksesta, mikä johtaa viskositeetin laskuun. Tämän seurauksena sekoitettu voiteluöljy ei pysty säilyttämään alkuperäistä viskositeettiluokkaansa, mikä lisää kulumista ja polttoaineen kulutusta. Saat lisätietoja napsauttamallaVoiteluaineen leikkausstabiilisuuden ja viskositeettiindeksin parantaja.

2. Sakeuttamiskyky

Sakeuttamiskyky on erittäin tärkeä viskositeetti-indeksin parantaja. Mitä suurempi viskositeetti-indeksin parantajan sakeutuskyky on, sitä pienempi on annos ja sitä alhaisempi moniastevoiteluaineen hinta.
Polymeerin paksuuntumiskyky riippuu pääasiassa viskositeetti-indeksin parantajan suhteellisesta molekyylimassasta, molekyylin pääketjun hiililuvusta (-[-CH2-]-) ja perusöljyn muodosta. .
Kaupallisesti saatavien viskositeetti-indeksin parantajien sakeutuskyvyn järjestys on seuraava:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

3. Terminen/hapetusstabiilisuus

Terminen/hapetusstabiilisuus on toinen tärkeä VII:n arviointiindeksi. Viskositeetti-indeksin parantajat ovat alttiina korkean lämpötilan hapettumiselle ja lämpöhapettavalle hajoamiselle todellisessa käytössä, ja hajoaminen johtaa sarjaan ongelmia, kuten viskositeetin laskua, happoarvon nousua ja rengasura-hiilikertymän kasvua. Suurimolekyylisille polymeereille ei yleensä tapahdu selvää lämpöoksidatiivista hajoamista alle 60 asteessa, ja ne alkavat hajota lämpöhapettavasti 100-200 asteessa. Polymeerin lämpöhapettava stabiilisuus liittyy VII:n rakenteeseen.

Kaupallisesti saatavan VII:n hapettumisstabiilisuuden järjestys on:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

4. Suorituskyky matalassa lämpötilassa

Moottoriöljyjen viskositeetti alhaisissa lämpötiloissa on ratkaiseva reologinen ominaisuus. Jotta ajoneuvo voisi käynnistyä kylmällä säällä, laakereissa olevien moottoriöljyjen viskositeetin on oltava alle kriittisen arvon. Tämä arvo määritetään alhaisen lämpötilan moottorin käynnistyskykykokeiden avulla, ja se määritellään SAE J300:ssa kaikille "W"-luokille.

Viskositeetti-indeksin parantajasillä on tärkeä vaikutus moniasteisten moottoriöljyjen suorituskykyyn matalissa lämpötiloissa, ja on olemassa kaksi kriittistä arvoa, jotka osoittavat moniasteisten moottoriöljyjen suorituskykyindeksin matalassa lämpötilassa:Käynnistys alhaisessa lämpötilassa ja pumpattavuus matalassa lämpötilassa.

Alhaisen lämpötilan käynnistyskyky

Matalan lämpötilan käynnistyskykyyn vaikuttaa monia tekijöitä, yksi tärkeimmistä indikaattoreista on matalan lämpötilan viskositeetti, mitä pienempi matalan lämpötilan viskositeetti, sitä helpompi on käynnistää.
Yleisesti,Kylmäkäynnistyssimulaattori (CCS)käytetään monilaatuisten öljyjen näennäisen viskositeetin mittaamiseen matalissa lämpötiloissa. Kylmäkäynnistyssimulaattori on reometri, jota käytetään suurella leikkausnopeudella kiinteässä ympäristön lämpötilassa simuloimaan voiteluöljyn virtausta moottorin laakereihin käynnistyksen yhteydessä. Moottorin käynnistyksen jälkeen öljyn on myös voitava virrata vapaasti öljypumppuun ja jakautua moottorin eri öljylinjoille.
Eri VII:iden alhaisen lämpötilan ominaisuudet ovat melko erilaisia, ja PMA:lla on alhaisempi viskositeetti laajalla leikkausnopeuksien alueella, joten PMA:lla on paras CCS-suorituskyky. PIB:n molekyyliketju on suhteellisen jäykkä, koska siinä on monia metyylisivuketjuja ja sen viskositeetti kasvaa nopeasti alhaisissa lämpötiloissa, joten PIB:n suorituskyky matalissa lämpötiloissa on huonoin.

Moottoriöljyn matalan lämpötilan pumppauskyky

Kun moottori käynnistetään alhaisessa lämpötilassa, voiteluöljyjärjestelmän öljynpaine on normalisoitava lyhyessä ajassa, jotta kaikki moottorin osat voidaan voidella ajoissa, muuten se aiheuttaa kulumista. Moottoriöljyn kykyä pumpata moottorin eri osiin kutsutaan pumppauskapasiteetiksi.

Moottoriöljyn pumpattavuus riippuu näennäisviskositeetista pumppausolosuhteissa. Testit ovat osoittaneet, että monilaatuisen öljyn pumppausviskositeetti matalassa lämpötilassa ei ole korkeampi kuin 3Pa·s, mikä voi varmistaa pumppausöljyn syötön, ja tätä viskositeettia kutsutaan kriittiseksi pumppausviskosiksi. Lämpötilaa, jossa kriittinen pumppausviskositeetti saavutetaan, kutsutaan kriittiseksi pumppauslämpötilaksi, joka mitataan Mini-Rotary Viscometer (MRV) -mittarilla. MRV on pienen leikkausnopeuden reometri, jota käytetään simuloimaan ajoneuvon moniasteisten moottoriöljyjen pumpattavuutta kahden päivän joutokäynnin jälkeen kylmällä säällä.

SAE J300 määrittelee myös ylemmän MRV-viskositeettirajan kaikille "W"-luokan moottoriöljyille. MRV voi mitata sekä viskositeetin virtausrajan että ilmanvastuksen rajan. MRV:n ennustamalla keskimääräisellä pumppauslämpötilalla (BPT) on hyvä korrelaatio moottorin keskimääräisen pumppauslämpötilan kanssa.

Brookefield-viskositeetti voi määrittää viskositeetin virtausrajan, ja seuraavassa taulukossa on lueteltu erityyppisten viskositeettiindeksin parantajien vaikutukset alhaisen lämpötilan pumppaustehoon.

5. Korkea lämpötila, korkea leikkausnopeus (HTHS)

High-Temperature High Shear (HTHS) on moottoriöljyn viskositeetin stabiilisuuden indikaattori korkeassa lämpötilassa ja suuressa leikkausvoimassa, mikä heijastaa moottoriöljyn kykyä ylläpitää voitelukykyä korkeissa lämpötiloissa ja suurissa leikkausolosuhteissa.Voimme yksinkertaisesti ymmärtää HTHS:n öljykalvon vahvuutena.

Viskositeetilla on ratkaiseva merkitys voitelussa. Moniasteisen moottoriöljyn viskositeetti korkeassa lämpötilassa testataan alhaisen leikkausnopeuden kapillaariviskosimetrillä kinemaattisen viskositeetin mittaamiseksi 100 asteessa. Monivaiheisen öljyjärjestelmän ei-newtonilaisten nesteiden osalta alhaisen leikkausvoiman kapillaarilla mitattu viskositeetti ei voi heijastaa moottorin viskositeettia korkean lämpötilan (150 astetta) ja suuren leikkausnopeuden (106 s) olosuhteissa.^-1).

Tutkimus osoittaa, että näennäinen viskositeetti mitattuna lämpötilassa 150 astetta ja leikkausnopeus 10⁶s^-1sillä on hyvä korrelaatio moottorin laakerin kulumisen kanssa. Kun SAE J300 tarkistettiin vuonna 1995, ja jokaiselle viskositeettiluokalle lisättiin korkein lämpötila ja korkea leikkausvoima (High lämpötila, korkea leikkausnopeus, HTHS) viskositeetti. Korkea lämpötila ja korkea leikkausviskositeetti mitataan erittäin suurella leikkausnopeudella (10⁶ s^-1) ja lämpötila (150 astetta), joka on samanlainen kuin kampikammion laakereiden virtausympäristö vakaassa tilassa.

Yleensä korkealaatuisen viskositeetti-indeksin parantajan ei tarvitse olla vain vahvapaksuuntuvia kykyjäjahyvä leikkauskestävyysmutta vaatii myös hyvääsuorituskyky matalissa lämpötiloissajakorkea lämpöhapetuskestävyys.

Viskositeettiindeksin parantajien kemiallinen rakenne liittyy läheisesti niiden suorituskykyyn. Hiilivetypohjaisilla korkeapolymeereillä, kuten OCP:llä, on erinomaiset viskositeettia lisäävät vaikutukset, mutta niiden kyky parantaa viskositeettiindeksiä (VI) ei ole yhtä hyvä.

Toisaalta polaarisia ryhmiä sisältävät polymeerit, kuten PMA, eivät ole yhtä tehokkaita kuin OCP voiteluaineen sakeuttamisessa, mutta niillä on erinomaiset VI:n parantamisominaisuudet ja ne voivat myös alentaa jähmettymispistettä.

Tyypillisiä viskositeettiindeksin parantajia

Tyypillisiä viskositeettiindeksin parantajia	Lyhenne
Eteeni-propeenikopolymeeri, olefiinikopolymeeri (eteeni ja propeeni)	OCP
Polymetakrylaatti	PMA
Hydrostyreeni-vinyylidieenikopolymeeri	HSD
Polyisobuteeni	PIB

Useiden yleisesti käytettyjen viskositeettiindeksin parantajien ominaisuuksien vertailu （VII）

Esitys VII	Paksuntakyky	VI Parannus	Leikkauskestävyys	Vähennä jähmettymispistettä	Matalan lämpötilan viskositeetti		Korkean lämpötilan leikkausviskositeetti	Hapettumisstabiilisuus
Esitys VII	Paksuntakyky	VI Parannus	Leikkauskestävyys	Vähennä jähmettymispistettä	CCS	Brookfield	Korkean lämpötilan leikkausviskositeetti	Hapettumisstabiilisuus
PMA	Hyvä	Oikein hyvä	ei hyvä - Erittäin hyvä	Oikein hyvä	Oikein hyvä	Oikein hyvä	Hyvä	Hyvä
OCP	Oikein hyvä	Hyvä	ei hyvä - hyvä	Huono	Hyvä	Huono	Hyvä	Hyvä
HSD	Oikein hyvä	Hyvä	Oikein hyvä	Huono	Hyvä	Huono	Hyvä	Hyvä
OCP & PMA sekoitus	Hyvä	Hyvä	Hyvä	Hyvä	Oikein hyvä	Hyvä	Hyvä	Hyvä

Pari:Moottoriöljyjen pesuainelisäaineiden ymmärtäminen: Yleiskatsaus

Seuraava:Voiteluaineen leikkausstabiilisuuden ja viskositeettiindeksin parantaja.