72908114 phu gia chong mai mon va phu gia cuc ap copy
Post on 31-Jul-2015
146 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 1
Mở đầu
Trong thời đại công nghiệp phát triển hiện nay, đặc biệt là ngành công
nghiệp ôtô và công nghiệp sản xuất sử dụng các máy truyền động có sử dụng dầu
nhớt đang phát triển rất mạnh mẽ đóng góp vào sự phát triển của thế giới.
Cùng với sự phát triển này thì ngành công nghiệp sản xuất dầu nhờn cũng
ngày càng có những bước tiến rõ rệt cả về số lượng lẫn chất lượng. Điều này đã
làm tối ưu các tính năng của các sản phẩm dầu nhờn.
Đối với các động cơ hoạt động trong môi trường áp suất cao và độ mài mòn
lớn thì vai trò của dầu nhờn càng đóng vai trò đặc biệt quan trọng.
Trong nội dung của bài tiểu luận này chúng tôi sẽ trình bày khái quát về hai
loại phụ gia : phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp. Mặc dù đã nỗ lực và cố
gắng hết sức nhưng vì nhiều lý do chủ quan, cũng như khách quan nên không thể
tránh khỏi những sai sót. Vì thế, chúng tôi rất mong nhận được sự thông cảm và
góp ý của Thầy và các bạn.
NHÓM SVTH
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 2
MỤC LỤC
Mở đầu .........................................................................................................................
Chương 1: Tổng quan về phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp .........................
Chương 2: Các loại phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp ..................................
2.1. Các hợp chất Phôtpho ...........................................................................................
2.2. Các hợp chất Lưu huỳnh .......................................................................................
2.3. Phụ gia chứa Nitơ ..................................................................................................
2.4. Phụ gia Halogen ....................................................................................................
2.5. Phụ gia phôtpho – Lưu huỳnh ...............................................................................
2.6. Phụ gia Nitơ – Lưu huỳnh .....................................................................................
2.7. Phụ gia Phôtpho – Nitơ .........................................................................................
2.8. Các hợp chất bôi trơn rắn ......................................................................................
Các chất phụ gia chống mài mòn, cực áp phi truyền thống .................................. 2.9.
Chương 3: Kết luận và hướng phát triển .....................................................................
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA CHỐNG MÀI MÒN
VÀ PHỤ GIA CỰC ÁP
Các phụ gia EP thường được sử dụng trong các ứng dụng như dầu hộp số
trong khi các phụ gia chống mài mòn được sử dụng với các ứng dụng tải nhẹ như
các động cơ thủy lực và ô tô.
Các loại dầu cực áp dùng trong động cơ có bánh răng hoạt động tốt trong
một phạm vi nhiệt độ, vận tốc và kích cỡ thiết bị để giảm tổn hại cho các bánh răng
khi khởi động hay dừng động cơ. Không giống như các phụ gia AW , phụ gia EP
rất ít sử dụng trong dầu động cơ. Các hợp chất lưu huỳnh và clo chứa trong chúng
có thể phản ứng với nước và đốt cháy các sản phẩm phụ tạo thành axit tạo điều
kiện cho sự ăn mòn của các bộ phận động cơ và vòng bi.
Phụ gia EP thường có chứa các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, phốt
pho, clo. bao gồm hợp chất phốtpho - lưu huỳnh và lưu huỳnh - phốtpho - bo.
Chúng phản ứng hóa học với bề mặt kim loại trong điều kiện áp suất cao. Trong
điều kiện như vậy, các bất thường nhỏ trên bề mặt trượt gây ra chớp cục bộ nhiệt
độ cao (300-1000 ° C) nhưng không có sự gia tăng đáng kể của nhiệt độ trung bình
tại bề mặt. Các phản ứng hóa học giữa chất phụ gia và bề mặt bị giới hạn trong
vùng này.
Các chất phụ gia EP ban đầu là các muối chì của axit béo ( xà phòng chì),
các hợp chất lưu huỳnh hoạt động (mercaptan). Trong những năm 1950 việc sử
dụng xà phòng chì đã được loại bỏ và thay thế bằng các hợp chất kẽm và phốt
pho, chẳng hạn như dithiophosphate kẽm.
Do cấu trúc phân cực, những phụ gia này hình thành các lớp trên bề mặt kim
loại bằng cách hấp phụ hoặc hấp thụ hóa học và đảm bảo có mặt ngay lập tức khi
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 4
xuất hiện ma sát .Nếu chưa xuất hiện hoặc không có màng bôi trơn thủy động sẽ
làm nhiệt độ ở nơi tiếp xúc tăng lên và các chất phụ gia chống mài mòn và phụ gia
cực áp sẽ phản ứng với bề mặt kim loại hình thành các lớp dãy phản ứng hóa học
(Sắt phốt phít, sulfide, sulfat, oxit và cacbua-tùy thộc vào tính chất hóa học của
phụ gia) chúng ngăn ngừa sự tiếp xúc giửa các bề mặt kim loại trượt. Việc giảm
ma sát và hình thành các lớp trượt này có thể làm phẳng các chổ gồ gề của kim loại
bằng các biến dạng dẽo và giảm mài mòn nhờ quá trình hàn siêu nhỏ lần lượt thay
vì quá trình hàn dính thật sự các bề mặt kim loại của các bộ phận chuyển động
dưới điều kiện cực áp (do nhiệt độ cao sẽ xảy ra việc hàn dính kim loại).
Sự hình thành các lớp do sự hấp thụ vật lý các chất phân cực như: dầu béo,
axit béo và các chất khác chỉ thể hiện tính yếu hoặc cao vừa phải của áp lực. Các
loại phụ gia này được gọi là các chất hỗ trợ ma sát. Hiệu quả và ổn định hơn là các
sản phẩm phản ứng hóa học (phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp). Chúng có
thể hình thành các lớp của chuỗi phản ứng hóa học.
Các chất phụ gia chống mài mòn được thiết kế chủ yếu để giảm mài mòn khi
hệ thống đang chạy và tạo ra ma sát mạnh trong khi phụ gia cực áp có nhiều phản
ứng và được sử dụng khi hệ thống áp lực rất cao để ngăn chặn việc hàn các bộ
phận chuyển động mà nếu không sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng . Thông thường thì
phụ gia cực áp sẽ tăng mài mòn do độ phản ứng cao của chúng.
Sự khác biệt các chất phụ gia chống mài mòn và cực áp là không rõ ràng.
Một số phân loại phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp được sử dụng trong
các ứng dụng khác nhau. Và một số có cả hai đặc tính chống mài mòn và cực áp.
Một số phụ gia cực áp chỉ hiệu quả trong các trường hợp tốc độ thấp và tải trọng
cao, một số khác lại chỉ hiệu quả trong trường hợp có tốc độ và nhiệt độ cao.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 5
Phụ gia chống mài mòn được thiết kế để tạo màng trên bề mặt ở điều kiện
hoạt động bình thường, nhờ đó tỉ lệ hao mòn liên tục được giảm, ăn mòn vừa phải.
Trong khi phụ gia cực áp sẽ phản ứng nhanh chóng với bề mặt và ngăn chặn điều
kiện khắc nghiệt của động cơ như khi mài mòn lớn, kẹt động cơ (scuffing, galling,
và seizure) …Gần đây chúng được yêu cầu đổi tên thành phụ gia antiscuffing vì
không có sự phân biệt rõ ràng về áp lực giữa chúng và các phụ gia chống mài mòn,
chỉ có khác biệt về sự tăng hiệu suất trong điều kiện tải nặng. Phụ gia cực áp có xu
hướng phản ứng rất cao, một số còn có tác động xấu đến độ ổn định oxy hóa của
dầu, chúng có thể ăn mòn vật liệu kim loại màu và có thể làm giảm thời gian chịu
đựng của các bề mặt chịu lực và bề mặt hộp số. Chúng chỉ được sử dụng khi gặp
những điều kiện khắc nghiệt. Đây là khả năng riêng biệt của chúng.
CHƢƠNG 2: CÁC LOẠI PHỤ GIA
CHỐNG MÀI MÒN VÀ PHỤ GIA CỰC ÁP
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 6
2.1. Các hợp chất phốt pho
Các chất phụ gia có chứa phốt pho được sử dụng để bảo vệ cho thiết bị làm
việc từ áp suất trung bình đến áp suất cao, tiếp xúc giữa kim loại với nhau trong
ranh giới bôi trơn và bôi trơn thủy động học. Không giống như các chất phụ gia bôi
trơn lưu huỳnh, nơi hoại động cực áp của chúng phải được cân đối với những yêu
cầu về sự ổn định nhiệt và ăn mòn nhẹ các hợp kim chứa đồng. Phụ gia chứa
phốtpho thường kiểm soát ăn mòn rất tốt . Do sự tham gia khác nhau vào tỉ lệ hình
thành màng bề mặt cũng như độ mạnh của màng. Chất phụ gia phốt pho không thể
thay thế cho chất phụ gia lưu huỳnh trong nhiều ứng dụng và ngược lại. Thông
thường, phụ gia chứa phốt pho ứng dụng tốt trong các ứng dụng có tốc độ trượt
chậm và độ nhám bề mặt cao.
Hầu hết tất cả các phụ gia đều là chất trung tính và là dẫn xuất của este
phốtphorít axit, kim loại của chúng, muối amin hoặc amit. Hỗn hợp này mang tính
axit sẽ có hoạt tính cao nhất . Hoạt tính sẽ giảm khi tăng độ trung hòa.
Trialkyl và Triarylphosphate đặc trưng tiêu biểu cho các Trieste acid
phosphorit trung hòa.
Tricresyl phosphate (TCP) [6.15] là chất được biết đến nhiều nhất . Do
những lý do về độc tính nên TCP giống như là o-cresol tự do (ortho methyl phenol)
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 7
Những hổn hợp amin trung hòa của các mono este và dialkyl axit phosphorit
[6.16] là FZG boosters hiệu quả cao và được sử dụng rộng rãi trong các công thức
dầu thủy lực không cặn. Một số loại còn biểu hiện tính chất chống ăn mòn bổ sung.
Mono ethoxylate và axit dialkylphosphorit phân cực bởi cất trúc ưa nước của
chúng, cấu trúc này làm cho tác dụng của chúng hiệu quả hơn.
Ngoài ra, các photphit đã được quan tâm nhiều bởi vì sự thủy phân vốn
không ổn định của nó trong thực tế đã làm cản trở không gian các chất dẫn xuất
như triaryl phosphit và các chuỗi dài trialkyl phosphit. Các chất này được sử dụng
cho một số ứng dụng.
Bên cạnh tính chống mài mòn của chúng, chúng có thể làm sạch lưu huỳnh
bằng cách hình thành thiophosphate nếu sử dụng chúng trong các dầu thiết bị.
Photphonate & photphine, các dẫn xuất của phosphonic và axit phosphinic,
củng được đề xuất như là phụ gia chống mài mòn nhưng ít được sử dụng.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 8
2.1.1. Các este phosphate
Chúng đã được sản xuất thương mại kể từ năm 1920 và đóng vai trò quan
trọng trong phụ gia bôi trơn, hóa dẻo và là những chất lỏng tổng hợp cơ bản cho
máy nén và các loại dầu thủy lực. Chúng là este của phenol và rượu với công thức
chung O=P(OR)3 với R đại diện cho alkyl, aryl, alkylaryl hoặc thường là một hổn
hợp của các thành phần alkyl và aryl. Đặc tính vật lý và hóa học phosphate
este có thể được thay đổi đáng kể tùy thuộc vào sự lựa chọn của nhóm thế, và
chúng có thể được lựa chọn để đạt được hiệu suất tối ưu cho ứng
dụng nhất định. EstePhosphate được sử dụng đặc biệt trong các ứng dụng mà
chúng mang lại lợi ích về sự ổn định nhiệt độ cao và các thuộc tính chống
cháy tuyệt vời bên cạnh tính chống mài mòn hoàn hảo.
Hóa học và sản xuất
Este Phosphate được sản xuất bằng phản ứng của clorua phosphoryl với
rượu hoặc phenol .
Việc sản suất ban đầu của este phosphate dựa trên phân đoạn acid cresylic
hoặc có nguồn gốc từ nhựa axit bằng cách chưng cất cặn của nhựa than
đá. Nguyên liệu này là một hỗn hợp phức tạp của cresols, xylenols, và các vật
liệu nặng khác bao gồm số lượng đáng kể của o-cresol. Sự có mặt o-cresol với
nồng độ cao trong este đã liên quan với các hiệu ứng gây độc thần kinh. Điều này
dẫn đến việc sử dụng phân đoạn nhựa than đá bị kiểm soát chặt chẽ, trong đó hàm
lượng của o-cresol và khác ortho-n-alkylphenols giảm đáng kể.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 9
Este Phosphate sử dụng phân đoạn nhựa than đá thường được gọi là "tự
nhiên" trái ngược với "tổng hợp", nơi nguyên liệu có độ tinh khiết cao được sử
dụng. Phần lớn các este phốt phát hiện đại là "tổng hợp", chúng sử dụng các vật
liệu có nguồn gốc từ hóa dầu. Ví dụ, phenol t-butylate được sản xuất từ
phenol bằng phản ứng với Butylene.
Phản ứng của rượu hoặc phenol với clorua phosphoryl mang lại sản phẩm sơ
cấp, chúng thường được rửa, chưng cất, sấy khô, và làm mất màu để mang lại
những sản phẩm hoàn thiện. Este trialkyl với trọng lượng phân tử thấp, hòa tan
trong, đòi hỏi việc sử dụng các kỹ thuật khan. Khi hỗn hợp este alkylaryl được
sản xuất, các chất phản ứng phenol và rượu được thêm vào một cách riêng
biệt.Phản ứng này được thực hiện trong một quá trình từng bước và nhiệt độ phản
ứng giữ càng thấp càng tốt để tránh các phản ứng trao đổi nhóm hữu cơ R
của một ester với nhóm hữu cơ R rượu diễn ra.
Các este phosphate được sử dụng phổ biến nhất cho các tính năng chống
mài mòn hiệu quả là tricresyl phosphates (TCP), trixylenyl phosphates (TXP), and
tributylphenyl phosphates (TBP).
Tính chất lý, hóa học.
Các tính chất vật lý của các este phốt phát thay đổi đáng kể theo sự pha trộn
và loại nhóm thế hữu cơ, trọng lượng phân tử và cấu trúc đối xứng, tất cả là đặc
biệt quan trọng. Do đó, este phốt phát nằm trong khoảng độ nhớt thấp, chất lỏng
hòa tan trong nước, không hòa tan chất rắn nóng chảy cao.
Như đã đề cập trước đây, việc sử dụng các este phosphate là chất lỏng cơ
bản tổng hợp nhằm chủ yếu là vì khả năng chống cháy tuyệt vời và bôi trơn tốt
hơn nhưng bị giới hạn do thủy phân và ổn định nhiệt của chúng, nhiệt độ thấp, và
độ nhớt chỉ mục. Trong khi các este phốt phát được sử dụng rộng rãi làm chất phụ
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 10
gia chống mài mòn cho dầu bôi trơn, những mối quan tâm về ổn định thủy phân,
ổn định nhiệt, và, tất nhiên tính chống mài mòn đạt yêu cầu quan trọng không kém.
Trong đó, triaryl phốt phát chiếm ưu thế hơn trialkyl phốt phát, bởi vì sự ổn định
nhiệt thủy phân của nó là tốt hơn nhiều.
Sự ổn định nhiệt của triaryl phốt phát được coi là tốt hơn của trialkyl este,
làm suy giảm nhiệt bởi một cơ chế tương tự như của cacboxylic este :
Với sự liên quan cho sự ổn định thủy phân, este aryl phosphate tốt hơn este
alkyl. Tăng chiều dài chuỗi và mức độ phân nhánh của các chất dẫn đầu nhóm
alkyl cải thiện đáng kể trong sự ổn định thủy phân. Tuy nhiên, alkyl và aryl phốt
phát có xu hướng dễ bị thủy phân hơn triaryl hoặc trialkyl este.
Đặc tính nhiệt độ thấp của este phosphate có chứa một hoặc nhiều nhóm thế
alkyl là khá tốt. Nhiều triaryl phosphate là chất rắn có điểm nóng chảy tương đối
cao. Nhưng điểm chảy có thể chấp nhận được có thể đạt được bằng cách dung hổn
hợp các thành phần aryl. Phân đoạn nhựa than đá được sử dụng để tạo ra các este
phosphate tự nhiên là những hổn hợp phức tạp và este ới các điểm chảy đạt yêu
cầu.
Este Phosphate là những dung môi rất tốt và rất tích cực đối với sơn và các
loại vật liệu bít kín, một loạt các chất dẻo và cao su. Các este phốt phát thuận lợi ở
chỗ chúng tương thích với hầu hết các phụ gia thông thường khác và cho phép
được sử dụng như các chất mang cho các chất phụ gia khác, ít hòa tan để tạo ra
một phụ gia vữa.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 11
2.1.2. Phosphites
Phosphites là các hợp chất phốt-pho hữu cơ chính được sử dụng để kiểm
soát oxy hóa xuống cấp của dầu bôi trơn. Chúng loại
bỏ hydroperoxides, peroxy, và các gốc alkoxy,làm chậm tối màu của chất bôi
trơn theo thời gian, và cũng có thể hạn chế suy thoái quang học.
Bên cạnh vai trò quan trọng của chúng như là chất chống oxy
hóa, phosphites cũng được tìm ra là chất phụ gia chống mài mòn hữu
ích. Dyakyl hydro phosphite và diary hydro phosphites là những este trung tính của
axit phốt pho. Những chất này có hai hình thức cân bằng nhanh chóng: hình thức
xetol (RO)2P(=O)H và hình thức axit (RO)2P–O–H. Đo lường vật lý chỉ ra
rằng chúng tồn tại đáng kể trong các hình thức keto, liên kết trong dimeric hoặc
các nhóm trimeric bằng lực liên kết hydro.
Trialkyl phosphites và phosphites triaryl là những este phốt pho trung
tính hóa trị ba. Những vật liệu này là những chất làm sạch, và là chất lỏng di động
với mùi đặc trưng.
Hóa học và Sản xuất
Phosphites được sản xuất bằng phản ứng của phosphor triclorua với rượu
phenol như hình dưới đây:
Khi hỗn hợp alkylaryl phosphites được sản xuất, các chất phản
ứng phenol và rượu được thêm vào riêng rẽ, với việc kiểm soát cẩn thận nhiệt
độ phản ứng .
phosphites với trọng lượng phân tử cao có thể được sản xuất
từ của một trong các phản ứng trao đổi nhóm hữu cơ R " với nhóm hữu cơ R '
hai rượu hoặc phenol với trimethyl phosphite theo các điều kiện xúc tác (có tính
axit).
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 12
Với sự thủy phân xúc tác acid, dyakyl hoặc diaryl-hydro phosphites có
thể được sản xuất từ trialkyl hoặc triaryl phosphites như hình dưới đây
Bằng cách tiến hành các phản ứng trên với sự có mặt của các chất
nhận hydro clorua như pyridin, sự tách ra của mono-, di-, và trialkyl phosphites là
có thể thực hiện được.
Tuy nhiên,với rượu của phản ứng bình thường, sản phẩm
chủ yếu là dyakyl hydro photphite. Điều này có thể được thực hiện lên
đến 85% năng suất, bằng cách thêm PCl3 vào một hỗn hợp methanol và rượu cao
hơn ở nhiệt độ thấp Methyl và hydro clorua sau đó được loại bỏ bằng cách nung
nóng dưới áp suất thấp trong nồi hơi.
Các photphite được sử dụng phổ biến đã có sẵn trên thị trường là dimethyl
hydrogen phosphite, diethyl hydrogen phosphite, diisopropyl hydrogen phosphite,
dibutyl hydrogen phosphite, bis (2-etylhexyl) hydrogen phosphite, dilauyl
hydrogen phosphite, bis (tridecyl) hydrogen phosphite, dioleyl hydrogen phosphite,
trisnonylphenyl phosphite, triphenyl phosphite, triisopropyl phosphite, tributyl
phosphite, triisooctyl phosphite, tris (2-ethylhexyl) phosphite, trilauryl phosphite,
triisodecyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, diphenylisooctyl phosphite,
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 13
phenyldiisodecyl phosphite, ethylhexyl diphenyl phosphite, and diisodecyl
pentaerythritol diphosphite.
Đặc tính lý hóa
Phosphites có xu hướng bị thủy phân khi tiếp xúc với độ ẩm trong không khí
hoặc hơi ẩm trong dầu bôi trơn. Mức độ thủy phân phụ thuộc vào độ ẩm của môi
trường xung quanh khí quyển, nhiệt độ, và thời gian tiếp xúc. Nói chung,
phosphites dạng lỏng ổn định hơn so với ở dạng rắn vì giảm diện tích bề mặt có
sẵn để nhận hơi ẩm. Nhưng thủy phân có thể được hạn chế tối đa nếu các biện
pháp phòng ngừa thích hợp, chẳng hạn dùng nitơ khô của khí quyển, kho lạnh, và
sử dụng đệm không thấm, được quan sát. Hydro dyakyl phosphites thủy phân ở cả
hai dạng có tính axit và dung dịch kiềm thành este monoalkyl và axit phốtpho.Tỷ
lệ thủy phân bình thường giảm khi tăng trọng lượng phân tử.Các este thấp hơn
phosphites trialkyl nhanh chóng thủy phân bằng axit, tuy nhiên, chúng tương đối
ổn định trong các dung dịch trung tính hoặc kiềm. Nói chung, sự ổn định thủy phân
của phosphites trialkyl tăng theo trọng lượng phân tử. Khi hydro dyakyl phosphites
tồn tại chủ yếu ở dạng keto, chúng có phần khả năng chống oxy hóa và không tạo
phức với đồng halogenua .Cả hai có những phản ứng đặc trưng của hợp chất
phốtpho hữu cơ hóa trị ba. Các este này không phản ứng với oxy và lưu huỳnh,
nhưng phản ứng khá dễ dàng với Clo và Brôm, cho dyakyl tương ứng
phosphorohalidates [(RO)2P(=O) X, X = Cl, Br] . Các nguyên tử hydro của hydro
dyakyl phosphites có thể thay thế bằng kiềm nhưng không có tính axit trong điều
kiện thường. Các muối kiềm có thể dễ dàng có thể tạo được bằng phản ứng của
ester với các kim loại. Ngược lại với các hợp chất gốc, các muối dễ dàng thêm Lưu
huỳnh để tạo thành phosphorothioates tương ứng. Muối natri của phosphites có thể
phản ứng với clo alkyl để sản xuất phosphonates alkyl. Các muối phản ứng với
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 14
halophosphites để sản xuất pyrophosphites và với clo hoặc brôm để mang lại
hypophosphates tương ứng. Dyakyl phosphites hydro phản ứng dễ dàng ketone,
aldehyde, olefin, và anhydrit, và những phản ứng này được xúc tác các căn cứ và
các gốc tự do. Đây là loại phản ứng cung cấp một phương pháp tuyệt vời cho việc
điều chế phosphonates. Lưu huỳnh phản ứng dễ dàng với trialkyl hoặc triaryl
phosphites tạo thành trialkyl tương ứng hoặc triaryl phosphorothioates, chúng là
phụ gia chống mài mòn rất hữu ích.
Phản ứng của các phosphites trialkyl với halogen là một phương pháp tuyệt
vời cho hình thành dyakyl phosphorohalidates. Acyl Halogenua và halogenua béo
đa chức năng nhất có thể được sử dụng. Triisopropyl là châ t cung cấp một biện
pháp duy nhất để điều chế phosphonates không đối xứng và diphosphonates bởi vì
các sản phẩm phụ isopropyl halogen phản ứng rất chậm và do đó không hoàn tất
chung với các phản ứng chính.
Ứng dụng và đặc tính hiệu suất
Dyakyl (hoặc diaryl) hydro phosphites , ngoài việc làm tác nhân chống mài
mòn tuyệt vời, còn được xem là hình thức hiệu quả nhất của phospho. Thích hợp
với các momen xoắn cao, vận hành tốc độ chậm. Đây là nơi mà quá trình chống
mài mòn xảy ra cao nhất và là một trong những giai đoạn quan trọng nhất của hiệu
quả cực áp. Lưu huỳnh có thể hoàn toàn không có khả năng đưa ra sự bảo vệ trong
điều kiện như thế. Chỉ có hợp chất mang nguồn gốc phospho nếu có đủ hoạt tính
và nồng độ sẽ có thể giúp đỡ trong điều kiện này. Ngược lại,
các thành phần phốtpho sử dụng rất ít trong các vận hành tốc độ và va chạm cao.
Ở những điều kiện như thế thì các hợp chất mang lưu huỳnh là tuyệt vời.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 15
Phosphites dialkyl hoặc diaryl cũng là chất chống oxy hóa mạnh.
Với dyakyl phosphites , nó đã được gián tiếp quá trình oxy hóa sản sinh ra
một anion phosphate có xu hướng hoạt động như một phối tử chuyển tiếp để hình
thành thành một oligome sắt (III) phức tạp, đó là một oxit sắt phức tạp tương tự
như cơ cấu sau:
Phosphites dyakyl sử dụng rộng rãi trong các loại dầu hộp số, truyền dịch tự
động (ATF), và nhiều các ứng dụng khác.
Dialkyl Alkyl Phosphonates 2.1.3.
Diakyl alkyl phosphonates [R-P (= O) (OR) 2] là hợp chất phốt pho hữu
cơ ổn định có thể trộn lẫn với ether, rượu, và hầu hết các dung môi hữu cơ. Bên
cạnh đó, chúng được sử dụng làm chất phụ gia trong các dung môi và chất lỏng
thuỷ lực ở nhiệt độ thấp, chúng cũng có thể được sử dụng trong khai thác kim loại
nặng, trong tách dung môi, phụ gia tiền bốc cháy cho xăng, các tác nhân chống tạo
bọt, chất hoá dẻo và chất ổn định. Dyakyl alkylphosphonates được chuẩn bị từ một
trong hai dyakyl hydro phosphites hoặc trialkylphosphites như mô tả dưới
đây (phản ứng Michaelis-Arbusov ):
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 16
Về nguyên tắc, sự đồng phân hóa có cấp nhiệt của tất cả các phosphites
thành các phosphonates có thể được thực hiện. Sự ổn định của các hợp chất này
thay đổi đáng kể .Tuy nhiên, tùy thuộc theo tính chất của nhóm R, các sản
phẩm khác có thể được hình thành trong quá trình gia nhiệt. Đối với R = methyl,
sự chuyển đổi xảy ra hoàn toàn ở 2000C trong 18 giờ. , nhưng cho R =butyl, hợp
chất được ổn định ở 223 °C. Một số nhà nghiên cứu tin rằng đồng phân
phosphites có thể tồn tại chỉ khi vết tích của phosphonat đã có mặt như một tạp
chất.
2. Acid Phosphates 1.4.
Acid phosphates là chất phụ gia mạnh, hữu ích trong các lĩnh vực chống
mài mòn và EP tương tự như dialkylphosphites.
Orthophosphoric (monophosphoric) acid (H3PO4), oxyacid đơn giản
nhất của phốt pho, có thể được thực hiện bởi phản ứng phốt pho pentôxít với
nước. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón.
Hóa học và sản xuất
Alkyl (aryl) axit phốt phát được làm từ rượu (phenol) và pentôxít phốt pho.
Nói chung, một hỗn hợp của monoalkyl (aryl) và dyakyl (aryl) phốt phát được sản
xuất:
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 17
Cơ bản mono-hoặc dyakyl (aryl) phốt phát có thể được tổng hợp thông qua
nhiều cách và phản ứng khác nhau như mô tả dưới đây:
Tính chất, đặc tính năng suất và ứng dụng
Axit phốtphorit có khuynh hướng thủy phân khi tiếp xúc với môi trường ẩm.
Mức độ thủy phân phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường xung quanh và thời gian
tiếp xúc. Hầu hết, axit phốtphorit được đặt ở khí trơ để tránh sự thủy phân. Vì thế,
sự tiếp xúc độ ẩm ngẫu nhiên ở nơi các ứng dụng là không thể tránh khỏi. Vì thế,
axit phosphates không nên dùng.
Acid phosphates, được sử dụng như các chất ức chế rỉ sét và phụ gia chống
mài mòn. Tuy nhiên, chúng không được sử dụng rộng rãi như các dẫn xuất amin
trung hoà của chúng.
2.2. Các hợp chất lƣu huỳnh
Phụ gia có chứa lưu huỳnh được sử dụng để cung cấp sự bảo vệ cho thiết bị
nhằm chống lại tác hại do áp suất cao, sự tiếp xúc giữa kim loại- kim loại trong
giới hạn bôi trơn. Nhiệm vụ của hàm lượng lưu huỳnh trong phụ gia là làm thay
đổi độ lớn của hoạt tính cực áp. Phụ gia có hàm lượng lưu huỳnh cao thường là tác
nhân cực áp hiệu quả hơn so với phụ gia có hàm lượng luu huỳnh thấp. Hàm lượng
lưu huỳnh của phụ gia phải được cân đối với việc ổn định nhiệt, không gỉ đối với
các hợp kim chứa đồng.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 18
Sulfur hóa bằng cách bổ sung các hợp chất lưu huỳnh ( nguyên tố lưu huỳnh,
hydro sulfide, mercaptan) vào các hợp chất không bão hòa. Hai loại phổ biến nhất
olefin sulfurized và este axit béo sulfurized của phụ gia gọi là . Bởi vì chúng được
sản xuất từ các phản ứng của olefin và este axit béo được tìm thấy trong tự nhiên
hoặc được tổng hợp nhân tạo cới các hợp chất lưu huỳnh.
Trong điều kiện không có chất khởi đầu, việc bổ sung các olefin đơn giản là
bằng cơ chế ái điện tử và theo sau là quy tắc Markovnikov. Tuy nhiên, các phản
ứng này thường rất chậm hoặc hầu như không thể thực hiện được hoặc đòi hỏi điều
kiện rất nghiêm ngặt trừ khi sử dụng một chất xúc tác axit. Với sự khởi đầu phản
H2S và mercaptans thêm vào liên kết đôi và ba bằng một ứng bằng một gốc tự do,
cơ chế gốc tự do, và định hướng là chống lại Markovnikov. Sản phẩm ban đầu của
việc thêm H2S vào liên kết đôi là một mercaptan.
Từ trước đến nay, trong thành phần của dầu bôi trơn, lưu huỳnh đã được
thêm vào trực tiếp cho dầu khoáng (lên đến 1,5%) để cải thiện tính chịu cực áp
(EP) của kim loại làm việc trong chất lỏng. Hợp chất hữu cơ lưu huỳnh tan trong
dầu được gọi là các chất mang lưu huỳnh. Công thức chung R-Sx-R nhằm cải thiện
khả năng hòa tan và kiểm soát tốt hơn các phản ứng của lưu huỳnh.
Về cơ bản, có thể có sự khác biệt giửa chất mang lưu huỳnh hoạt động và
không hoạt động. Các loại không hoạt động với các cầu disulfit (x=2) chủ yếu có
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 19
được những liên kết C-S tương đối ổn định và chúng chỉ phản ứng khi ở nhiệt độ
cao.
Còn đối với các chất mang lưu huỳnh hoạt động với x=3-5 (còn gọi là
pentasulfit) sẽ phản ứng nhiều hơn cũng giống như các cầu polysulfit là tương đối
không bền và nó có thể dể dàng phản ứng ngay ở nhiệt độ thấp.
Hơn nữa, rất nhiều chất mang lưu huỳnh với sự phân bố cụ thể của các cầu
polysulfid khác nhau (x=1-5) được sử dụng trong toàn bộ các ứng dụng có yêu cầu
áp lực thay đổi.
Cơ chế của chất mang lưu huỳnh trong điều kiện cực áp có thể được mô tả
như bắt đầu với sự hấp thụ vật lý và tiếp theo đó là sự hấp thụ hóa học, cuối cùng
là sự phân tách của lưu huỳnh và phản ứng của nó trên bề mặt kim loại (hình 6.10).
Phản ứng này diễn ra ở nhiệt độ trên 6000C .
Chất mang lưu huỳnh hoạt động là phụ gia cực áp tuyệt vời. Nó sẽ ngăn
chặn hàn dính bề mặt kim loại bằng một loại kiểm soát mài mòn khi các lớp phản
ứng tạo trượt bị loại bỏ liên tục dưới tải trọng nặng .
Do các phản ứng cao với kim loại màu nên các chất mang lưu huỳnh hoạt
động không được sử dụng trong việc gia công của các kim loại màu tương ứng.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 20
Khi kim loại màu được đưa vào trong động cơ hoặc các tổ hợp khác. Các
chất mang lưu huỳnh không hoạt động cần nhiệt độ cao hơn để tạo ra lưu huỳnh tự
do so với các chất mang lưu huỳnh hoạt động. Vì thế, chúng tương thích hơn với
các kim loại màu và thể hiện một số mức độ chống mài mòn.
Trái ngược với trạng thái được biết, các chất mang lưu huỳnh hoạt động với
sự chống mài mòn tốt trong các este không bão hòa hoặc các loại dầu béo như là
trimethylol propane trioleate [CH3CH2C(CH2OOC17H33)3].
Do sự phân cực và vì ái lực với bề mặt kim loại được quyết định bởi các chất
hữu cơ. Sự phân cực gia tăng trong chuỗi hydrocarbon đã sulfur hóa, este, rượu và
các axit béo. Trong khi đó, với thứ tự này thì sự hòa tan trong dầu gốc khoáng cũng
giảm dần.
Hydrocarbon được sulfur hóa [6.20] sẽ thu được bằng cách sulfur hóa trực
tiếp olefin (VD: di isobutylene, tecpen) với lưu huỳnh sơ cấp trong sự xuất hiện
của H2S, phản ứng của chúng với diclodisulfit hoặc oxy hóa mercaptan để thu được
disulfit . Phương pháp đầu tiên sẽ dẫn đến sản phẩm có hàm lượng lưu huỳnh lên
đến 45%. Các phương pháp khác sẽ hình thành các chất mang lưu huỳnh không
hoạt động. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các loại dầu bánh răng và chất lỏng
cơ khí nhẹ. Pentasulfit được sử dụng cho quá trình gia công nặng như chuốt, đục,
khoan.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 21
Các dầu béo được sulfur hóa và các este axit béo được sản xuất bằng cách
sulfur hóa nguyên liệu thô không bão hòa lưu huỳnh (sản phẩm màu tối) hoặc với
lưu huỳnh trong sự có mặt của H2S để được những sản phẩm màu sáng. Các sản
phẩm này được sử dụng trong các chất bôi trơn hiện nay thay vì các sản phẩm dầu
được sử dụng trước đây. Sự kết hợp giửa lưu huỳnh với tính chất làm giảm ma sát
của các nguyên liệu thô béo sẽ tạo ra các chất phụ gia cực áp tuyệt vời với động cơ
có công suất, tải trọng cao trong “four ball testing” (Thiết bị đo mức dầu mở phù
hợp với chi tiết máy. Thiết bị này chứa một quả bóng được dẫn động ngược lại với
ba quả bóng đứng yên được xếp chồng trong cốc chứa đầy dầu. Tính hiệu quả của
dầu mỡ sẽ được đo theo dấu hiệu mài mòn trên các quả bóng tỉnh - nguồn
Wikipedia).
Olefins Sulfurit 2.2.1.
Olefin sulfurit được chuẩn bị bằng cách xử lý một olefin với một nguồn lưu
huỳnh, dưới điều kiện phản ứng thích hợp. Tuy nhiên, để cung cấp khả năng hòa
tan dầu thích hợp,olefin cần có bốn nguyên tử carbon trở lên. Như vậy các olefin
thích hợp là buten, penten, hexen, octen, nonen, and decen. Trong đó, isobutylen là
olefin duy nhất không chỉ thể hiện độ phản ứng rất cao với chất phản ứng lưu
huỳnh mà còn có thể tạo ra các sản phẩm sulfur hóa có độ ổn định và khả năng
tương thích chất bôi trơn tốt. Vì vậy, isobutylene sulfurit(SIB) đã là phụ
gia cực áp cho đến nay và là chất có chi phí-hiệu quả nhất, được sử dụng rộng
rãi trong chất bôi trơn.
Hóa học và sản xuất
Ban đầu, olefin sulfurit được sản xuất bằng quá trình clorid hai bước. Sulfur
monochloride và sulfur dichloride được sử dụng trong bước đầu tiên để sản xuất
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 22
chlorinated adducts. Và sau đó, chất này được xử lý bằng một muối sulfide của
kim loại kiềm với sự có mặt của lưu huỳnh tự do trong dung môi rượu-nước. Sản
phẩm cuối cùng và một chất lỏng màu vàng sáng với olygome monosulid và
disulfide là thành phần chính.
Việc sản xuất olefin sulfurit thường liên quan đến lưu huỳnh monochloirid
và sản phẩm cuối cùng có chứa clo dư. Quá trình này sẽ tạo ra một lượng nước thải
độc hại lớn có chứa lưu huỳnh và clo gây ra ô nhiểm môi trường nghiêm trọng.
Ngoài ra, clo xuất hiện trong các chất bôi trơn và các nguyên liệu khác trở thành
mối quan tâm về môi trường vì dioxyl chlorinated có thể được tạo ra nếu các hộp
chất chứa clo bị đốt. Nhưng nếu chúng ta thay đổi quá trình sản xuất để giảm lượng
clo dư thì phải tốn nhiều chi phí hơn và tạo ra nước thải nhiều hơn.
Trong cuối những năm 1970, quá trình sulfurized isobutylene (HPSIB) áp
suất cao phát triển để thay thế các phương pháp truyền thống: quá trình áp suất
thấp, quá trình clo. Quá trình Sulfurized isobutylenes áp suất cao thường là hổn
hợp của di-tert-butyl trisulfides, tetrasulfides,and higher-order polysulfides.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 23
Nếu sản phẩm nhiều Polysulfid sẽ có lợi hơn cho hoạt tính cực áp. Chúng sẽ
tăng sự ổn định oxy hóa và giảm ăn mòn đồng so lói monosulfid và disulfide của
olefin sulfurit thông thường. Khi không có các chất phản ứng khác, Phản ứng trực
trong một chất tiếp giửa nguyên tố lưu huỳnh và isobutylene tạo ra sản phẩm
lỏng màu đen có chứa một số lượng đáng kể củadithiolethiones (thiocarbonates). 4-
Methyl-1,2-dithiole-3-thione là một hợp chất dị vòng thơm giả tạo. Do cấu trúc
vòng cứng nhắc của chúng, dithiolethione có thể dễ dàng kết tủa là chất rắn màu
vàng gây ra vấn đề xỉn màu nghiêm trọng. Vì vậy, dithiolethione thường không
phải là một sản phẩm mong muốn trong isobutylene sulfurized.
Trong dự hiện diện của chất xúc tác khác nhau như là : dung dịch ammoniac,
muối kim loại kiềm sulfide, hoặc dithiocarbamates kim loại. Lượng dithiolethiones
và oligomeric polysulfides có thể giảm xuống và poly sulfide phân tử lượng thấp
(x=2-6 theo cấu trúc B) là sản phẩm chiếm ưu thế.
Việc sử dụng hydrogen sulfide trong quá trình olefin sulfurized áp suất
cao có thể giảm bớt sự phức tạp phản ứng và cũng có mang lại chất lượng
cao, trọng lượng phân tử thấp polysulfides.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 24
Thành phần của các sản phẩm tạo ra từ quá trình này thường có sự rõ nét, ít
mùi, màu nhẹ và hoạt tình EP cao. Hydrogen sulfide là một khí có mùi thối và độc
hại. Nó có thể gây ra xỉu, hôn mê và tử vong do suy hô hấp trong một vài giây. Do
vậy, đòi hỏi phải tốn chi phí đáng kể cho mặt an toàn, hóa lỏng áp suất cao. Một
quyết định sản xuất olefin sulfurized áp suất cao cần đánh giá cẩn thận rủi ro so
với yêu cầu kinh tế. Các olefin khác hoặc hổn hợp olefin củng được sử dụng trong
sự chuẩn bị của olefin sulfurid. Trong số này, di-tert-nonyl và di-
dodecyl trisulfides và penta-sulfide là phụ gia rất phổ biến. Diisobutylene (2,4,4-
trimethyl-1-pentene) cũng được sử dụng rộng rãi để làm cho độ nhớt cao hơn.sử
dụng rộng rãi để làm cho sản phẩm có độ nhớt cao hơn sulfurized.Ngoài
ra, hydrocarbon sulfurid, chẳng hạn như terpen sulfurid, dicyclophentadien
sulfurid, olefinpenten sulfurid và sáp sulfurid cũng được sử dụng rộng rãi do chi
phí thấp.
Ứng dụng và đặc tính hiệu suất.
Olefin sulfurid đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các hệ thống phụ
gia lưu huỳnh/phosphor (S/P) không tro vượt trội cho dầu bôi trơn các động cơ ô tô
và dầu hộp số công nghiệp (cực áp) vào cuối những năm 1960. Các phụ gia cực áp
cho dầu hộp số gần đây bị chi phối bởi clo, kẽm và chì nhưng chúng gặp khó khăn
trong việc bảo vệ tốt các thiết bị công suất lớn. Mặt khác, các phụ gia kỹ thuật dầu
hộp số S/P dựa trên thành phần không tro và clo tự do, chúng rất tốt trong việc ổn
định oxy hóa nhiệt và ức chế gỉ.
Chúc năng chủ yếu của olefin sulfurid là thông qua cơ chế thủy phân nhiệt.
Lưu huỳnh sẽ ngăn ngừa tiếp xúc giữa bề mặt kim loại thông qua sự hình thành
màng trung gian của sulfur sắt. Bằng cách này, lưu huỳnh thường giảm tỉ lệ hao
mòn nhưng tăng tốc độ làm mịn bề mặt. Việc làm mịn này thực sự giúp giảm tỉ lệ
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 25
hao mòn. Hơn nữa, Một phần trăm cao hơn của lưu huỳnh hoạt động trong một
phân tử củng làm tăng khả năng phản ứng của bề mặt kim loại và thuận lợi hơn
trong đặc tính cực áp so với đặc tính chống mài mòn.Vì thế, isobutylene sulfurit
(SIB) chủ yếu là một phụ gia chống xước, mài mòn mạnh mẽ. Với đặc tính bảo vệ
mài mòn vượt trội. Bảng 1 cho ta thấy hệ số ma sát và kích thước đối với bề mặt
kim loại., các phân tử dầu và các lớp sulfide. Nó cho ta thấy hệ số ma sát của các
lớp sulfide chỉ bằng khoản một nửa so với các bề mặt kim loại với nhau. Các lớp
sulfide làm chậm quá trình hàn dính bề mặt kim loại khi chuyển động nhưng không
ngăn được sự mài mòn. Các hạt sulfur sắt liên tục được loại ra khỏi bề mặt kim
loại. Sự mài mòn này có thể được xác định bằng cách phân tích các loại dầu bôi
trơn (hàm lượng sắt dư) và sự hình thành cặn sau đó có thể điều khiển bởi việc sử
dụng các chất phân tán.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 26
Bên cạnh các ứng dụng cho dầu hộp số công suất lớn, Olefin sulfurid còn
được phát hiện trong các lỉnh vực bôi trơn khác, chẵn hạn như dầu xử lý kim loại,
mỡ bôi trơn, dầu hàng hải và các loại dầu, máy kéo truyền tải.
2.2.2. Este sulfide và dầu sulfide
Tính chất, đặc tính hiệu suất và ứng dụng
Thuộc tính mang tải của các loại dầu sulfurid liên quan trực tiếp đến lượng
lưu huỳnh hoạt động trong các chất phụ gia. Phần trăng hoạt động của lưu huỳnh
(cung cấp đặc tính cực áp) và tổng lượng lưu huỳnh có thể được xác định bằng các
phương pháp phân tích thích hợp và dự khác biệt là số phần trăm lưu huỳnh không
hoạt động. Lưu huỳnh hoạt động xuất hiện nhiều hơn, ở mức cao hơn của các tải
trọng nặng. Tuy nhiên, đó củng là sự ảnh hưởng tực tiếp giửa lưu huỳnh hoạt động
và sự ăn mòn đồng. Càng nhiều lưu huỳnh hoạt động thì sự bảo vệ đồng khỏi ăn
mòn càng khó khăn hơn. Chúng còn dẫn đến những thách thức về độ sạch và ổn
định. Vì thế, từ những thuộc tính dầu nhờn cụ thể sẽ đưa ra các sản phẩm sulfurid
thích hợp.
Mặc dù hàm lượng lưu huỳnh có thể không cao như trong các olefin sulfurid
nhưng este sulfurid vẫn hấp dẫn nhờ việc hổ trợ ma sát đặc biệt tốt của chúng
trong nhiều ứng dụng. Điều này là do sự kết hợp giửa lưu huỳnh với chất béo
trong phụ gia dầu bôi trơn tạo ra một tác dụng tổng hợp. trong trường hợp này, chất
béo làm giảm ma sát, lưu huỳnh bảo vệ khỏi sự mài mòn và cực áp. Trong tất cả
các nguyên tố thì lưu huỳnh có thể cung cấp kết tủa tác dụng chung tốt nhất khi kết
hợp với các thành phần và các hợp chất hửu cơ khác. Đối với đặc tính cực áp, este
sulfurid có một hoạt tính bề mặt được tạo bởi một lượng nhỏ axit béo tự do của
chúng. Đây là những loại phân cực có xu hướng bị hấp thụ trong các lớp của kích
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 27
thước phân tử tại bề mặt phân cách kim loại. Sự xen vào của các màng có hiệu quả
trong việc ngăn chặn sự bắt giử kim loại trong điều kiện cực áp hoặc điều kiện các
màng bôi trơn có xu hướng di chuyển giữa các bề mặt chịu lực. Ở đây, sức mạnh
của màng và hiện tượng cực áp được sử dụng với nghĩa giống nhau. Sức mạnh của
màng có nghĩa là sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại và sự hàn dính được ngăn
chặn là kết quả của sự hình thành màng bằng các phản ứng của kim loại với một
phụ gia cực áp. Ngoài ra, đối với dầu béo và dầu béo sulfurid, bởi vì các ái lực với
bề mặt kim loại của chúng nên sẽ không dễ dàng di chuyển chúng từ các bề mặt
kim loại bởi nước hơn là di chuyển chúng bằng dầu gốc khoáng.
Các nhóm este ferophilic thể hiện các tính chất cực áp. Tùy thuộc vào cấu
trúc phân tử , độ phân cực của nó và độ hoạt động bề mặt khác nhau. Kể từ khi độ
hoạt động và độ phân cực trên bề mặt được sử dụng cho việc lưu huỳnh hóa thì nó
đã dóng vai trò quyết định trong hoạt động bôi trơn. Khi so sánh triglucerid
sulfurid với monoester sulfurid. Chúng ta thấy rằng tính chất cực áp của
triglyceride sẽ tốt hơn. Các chất bép sulfurid được sử dụng rộng rãi trong các dầu
bôi trơn như: chất lỏng kim loại, chất lỏng kéo-truyền tải và mở bôi trơn.
Hóa học và sản xuất
Sperm oil là một hỗn hợp của este và rượu béo và các axit béo cùng với một
lượng nhỏ triglyceride . Sau khi phân tách các loại sáp rắn bằng cách lọc hoặc ly
tâm, sáp lỏng vẫn còn bao gồm chủ yếu là este của rượu và axit oleic. Một cấu trúc
như vậy không tốt cho mục đích lưu huỳnh hóa.
Tương tự như olefin sulfurid. Este sulfurid có thể được thực hiện bằng cách
sulfur hóa với lưu huỳnh đơn chất hoặc với hydro sulfide dưới áp suất lớn hơn áp
suất khí quyển. Hiện nay, chúng chủ yếu được tạo ra từ dầu thực vật. có liên kết
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 28
đơn hoặc lớn hơn liên kết đôi. Este sulfurid củng được tạo ra từ axit béo không bão
hòa như axit oleic hoặc este hóa rượu methanol. Quá trình sulfur hóa thường xuyên
được thực hiện trong sự có mặt của olefin, tốt nhất là mạch dài. Các sản phẩm
thương mại được tạo ra là hỗn hợp của 2 loại. Phương trình phía dưới cho thấy một
ví dụ điển hình của việc sulfur hóa methyl oleate với nguyên tố lưu huỳnh. Khi
sulfur hóa với hydro sulfide thì sản phẩm tạo ra thường có màu sáng và mùi ít hơn.
2.2.3. Các phụ gia lƣu huỳnh khác
Nguyên tố lưu huỳnh cung cấp cho tính chịu cực áp tốt, tuy nhiên nó thường
dẫn đến ăn mòn. Nó hòa tan trong dầu khoáng ở một mức độ nhất định tùy thuộc
vào loại dầu gốc. Parafinic/napthenic phân cực thấp thuộc loại nhóm 2 và 3 của
dầu gốc thường hòa tan hạn chế đối với lưu huỳnh. Các aromat sulfurid như là
dibenzyl disulfide, butylphenol disulfide, diphenyl disulfide, hay
tetramethyldibenzyl disulfide thường chứa ít lưu huỳnh hoạt động nhằm cải thiện
vừa phải đặc tính cực áp của dầu bôi trơn. Do đó, chúng được sử dụng chủ yếu
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 29
trong sự kết hợp với các phụ gia cực áp chứa lưu huỳnh, phospho khác. Các chất
mang lưu huỳnh như là sulfurized nonylphenol, dialkyl thiodipropionates
(S[CH2CH2C(=O)OR]2), các dẫn xuất của thioglycolic acid esters
(HS−CH2C(=O)OR) . Tuy nhiên, các nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp
thường ít hoạt tính chống mài mòn, cực áp.
2.3. Phụ gia Nitơ
Phụ gia chứa Nitơ được sử dụng để ức chế gỉ và các tính năng làm sạch
trong các ứng dụng chất bôi trơn khác nhau. Ví dụ như các chất phân tán không tro
chứa nitơ là một thành phần quan trọng cho dầu động cơ. Các hợp chất amin
alkoxilate được sử dụng trong mỡ bôi trơn để ức chế ăn mòn. Hơn nữa, arylamin
được sử dụng rộng rãi như một chất chống oxy hóa hiệu quả nhờ khả năng chấm
dứt sự lan truyền gốc tự do của các chuỗi và quá trình phân hủy peroxit. Rất ít phụ
gia nitơ đơn độc mà có thể là phụ gia chống mài mòn, cực áp hiệu quả và hiệu suất
của chúng hoặc là rất cụ thể cho những ứng dụng công nghiệp hoặc là tương đối lệ
thuộc vào công thức sản phẩm. Tuy nhiên, khi kết hợp chúng với phụ gia lưu
huỳnh, phốtpho hoặc Bo thì phụ gia chứa nitơ có thể được bổ sung rất hiệu quả
hiệu suất chống mài mòn và cực áp.
Hóa học, sản xuất và tính chất
Dicyano là hợp chất đã được kiểm tra và thể hiện rất tốt trong “four-ball
wear activies”. Muối Polymid-amin của styrn-maleic anhydride copolymer cũng là
phụ gia chống mài mòn. Tuy nhiên, phụ gia này cần thiết phải có nồng độ cao (5-
10%). Các sản phẩm của nitrogen heterocycles như là benzotriazole (BZT)
vàtolytriazole (TTZ) (cấu trúc F and G) với amines hay carboxylic acids. Được tìm
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 30
thấy là phụ gia chống mài mòn hiệu quả trong cả hai dầu bôi trơn và nhiên liệu.
Mặc dù các triazoles là các hóa chất tốn kém nhưng chúng có cấu trúc hình học
phân tử đóng góp hiệu quả cho việc hình thành bề mặt.
2.4. Phụ gia Halogen
Clo là một trong những chất chống mài mòn sớm nhất và có các thành phần
EP được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu nhờn. Các chất phụ gia có chứa Clo
vẫn còn được sử dụng trong các loại dầu và chất bôi trơn cắt kim loại khi làm việc,
kết hợp với các chất phụ gia chứa lưu huỳnh. I-ốt đã được biết đến trong chất bôi
trơn trong quá trình sản xuất nhôm để kiểm soát mài mòn. Flo trong các hợp chất
perfluorinated, được biết đến để làm giảm mài mòn và đặc biệt là giảm ma sát.
Các hợp chất clo đóng vai trò và chức năng trong đó chúng phủ bề lên mặt
kim loại bằng một lớp clorua kim loại dưới tác động của áp suất cao tại các điểm
bôi trơn và trong có mặt sự hiện diện của hơi ẩm. FeCl2 nóng chảy ở 672 ° C và có
cường độ cắt thấp hơn so với thép.
Hiệu quả của các hợp chất clo phụ thuộc vào phản ứng của nguyên tử clo,
nhiệt độ và nồng độ. Hydro clorua hình thành trong sự có mặt của số lượng lớn độ
ẩm có thể gây ra sự ăn mòn nghiêm trọng của các bề mặt kim loại.
Nguy cơ ăn mòn tăng lên cùng với các đặc tính EP có khả năng phản ứng ngày
càng tăng của các nguyên tử clo, một sự điều chỉnh phải là cần thiết cho sự phát
triển của clo có chứa các chất phụ gia.
Parafin clo như trichlorocetane đại diện cho một nhóm quan trọng của phụ
gia EP được sử dụng trong quá khứ. Chúng có thể làm tăng đáng kể các giai đoạn
nạp liệu được thử nghiệm với FZG với nồng độ ngày càng tăng. Chiều dài chuỗi
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 31
trên thực tế có ảnh hưởng rất ít đến hiệu quả cực áp. Mặt khác, khả năng mang tải
tăng với mức độ ngày càng tăng của sự clo hóa. Trong thực tế, parafin clo với từ
40 đến 70 % clo được sử dụng, tuy nhiên chúng rất nhạy với độ ẩm và ánh sáng và
có thể dễ dàng tạo thành hydro clorua. Các hợp chất như phenoxy-propylen oxit,
các amin, hoặc sulfonates có khả năng trung hòa trung hòa clorua hydro và do đó
đóng vai trò như là chất ổn định.
Cũng thu được kết quả tốt với khử trùng bằng clo axit béo và dẫn xuất của
chúng, đặc biệt là những chất có nhóm trichloromethyl ở vị trí cuối cùng, các chất
phụ gia với nhóm CCl3 đặc biệt có hiệu quả.
Do tính ổn định cao của chúng, chất thơm khử trùng bằng clo có tính chất
cực áp kém thuận lợi hơn aliphatics khử trùng bằng clo. Alkylaromatics với chuỗi
phụ clo cải thiện khả năng mang tải nhiều hơn so với clo trong vòng, hiệu quả tăng
lên theo số lượng của các nguyên tử carbon trong chuỗi phụ. Clo dầu béo và este
cũng như tecpen khử trùng bằng clo và các amin cũng đã được công nhận như là
chất phụ gia cực áp.
Phụ gia lưu huỳnh, clo đã được phát hiện nhằm sử dụng để bôi trơn bánh
răng xe ô tô tải vào giữa những năm 1930. Rõ ràng, loại phụ gia này chúng đáp
ứng tốc độ cao và hoạt động tải trọng trung bình của xe ô tô chúng có thể đáp ứng
tại thời điểm đó. Khi lưu huỳnh và clo kết hợp trong các phân tử hữu cơ, lưu huỳnh
hơi làm giảm xu hướng tính ăn mòn mòn của clo, mặt khác, các đặc tính EP được
cải thiện phân nữa so với các hợp chất riêng lẻ. Clo sulfide alkyl, chlorophthalenes
sulfrized, khử trùng bằng clo alkyl thiocarbonates, bis (p-chlorobenzyl) disulfide,
sulfide tetrachlorodiphenyl, và trichloroacrolein mercaptals Cl2C = CC1-CH (SR)-
SR ", trong đó R và R" là alkyl hoặc aryl phải được được đề cập trong mục này.
Sản phẩm phản ứng của olefin và este axit béo không bão hòa với clorua lưu huỳnh
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 32
chứa β-chlorosulfides phản ứng mạnh, do clo phản ứng với chúng và các nguyên tử
lưu huỳnh cung cấp các tác nhân EP rất tốt cho thấy nhiều hơn hoặc ít hơn xu
hướng ăn mòn mạnh. Tuy nhiên, mài mòn nghiêm trọng thường xuyên gặp phải
trong trục xe tải, hiệu suất mòn theo điều kiện mòn, tốc độ thấp mô-men xoắn cao
có tầm quan trọng lớn hơn. Sau đó, sự có mặt của clo mặc dù là một tác nhân EP
tốt, đã được phát hiện có thể gây hại cho sự ổn định chất bôi trơn nhiệt. Do đó,
trong 30 năm qua clo đã không được sử mòn trong các loại dầu bánh răng.
2.5. Phụ gia phôtpho- lƣu huỳnh
Chúng được biết đến từ lâu rằng các hợp chất lưu huỳnh tình thành một
màng sắt sulfur và các hợp chất phosphor dưới dạng sắt phosphate trên các bề mặt
kim loại nối tiếp. Nói chung , những màng được hình thành từ hợp chất lưu huỳnh
như SIB dự kiến sẽ chứa FeS, FeSO4 cũng như các mảnh hữu cơ từ sự phân hủy
các phụ gia. Với các nguồn phosphor như là dialkyl phosphite, màng sẽ có chứa
FePO4, FePO3 cũng như các mảnh hữu cơ mong muốn. Khi cả 2 lưu huỳnh và
phosphor có mặt. Cả hai nguyên tố góp phần vào tính chất của màng và tính chất
chủ yếu phụ thuộc vào tỉ lệ S/P, cơ chế phân hủy và điều kiện hoạt động.
Phosphorothioates không tro được sử dụng rộng rãi thay thế cho dithiophosphat
kim loại trong các ứng dụng bôi trơn ở kim loại ít được mong muốn.
Phosphorothioates thường sử dụng hiện nay (được tạo ra tại chổ) trong công thức
bôi trơn khi phụ gia chứa cả 2 lưu huỳnh và phôtpho được sử dụng. Aryl
phosphorothioates cung cấp sự ổn định nhiệt và đặc tính chống mài mòn, cực áp
tốt. Phụ gia chứa lưu huỳnh và phosphor thường gồm có : Dithiophosphat không
tro, Phosphorothioates không tro và thiophosphate.
Nhóm phụ gia quan trọng và được biết đến nhiều nhất của các hợp chất lưu
huỳnh-photspho là kẽm diakyldithiophosphates (ZnDTP) [6.33]. Chúng được tổng
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 33
hợp bởi phản ứng của rượu bậc nhất và rượu bậc hai(C3-C12) cũng như alkyl hóa
phenol với phốt phosulfide bằng cách trung hòa axit dialkyldithiophosphoric với
oxit kẽm. Thông thường bước phản ứng cuối cùng được thực hiện trong dung dịch
dầu khoáng hóa nhưng nó cũng có thể làm các hợp chất dầu khoáng tự do bằng
cách sử dụng các dung môi có thể được loại bỏ sau đó bằng cách chưng cất. Bên
cạnh đó, ZnDTP trung tính có thể được thu được khi sự trung hòa được thực hiện
với sự dư thừa kẽm oxit.
ZnDTPs dựa trên isopropanol hoặc n-butanol là chất rắn, trong khi hỗn hợp
của rượu có mạch ngắn và dài đều là lỏng. Sự ổn định của nhiệt, thủy phân của
ZnDTPs và do đó khả năng phản ứng (hiệu suất AW / EP) có thể bị ảnh hưởng bởi
cấu trúc của các nhóm alkyl. Vì vậy, sự ổn định nhiệt tăng với chiều dài chuỗi của
nhóm alkyl và cấu trúc của chúng trong dãy đầu, dãy thứ hai và thơm. Bằng cách
định hướng cẩn thận thành phần rượu theo yêu cầu của các ứng dụng cụ thể khác
nhau để có thể chọn lọc điều chỉnh. Bên cạnh việc chống mài mòn hoàn hảo và đặc
tính chịu áp lực khắc nghiệt , ZnDTPs còn chống oxy hóa hiệu quả và thậm chí còn
không phản ứng với kim loại.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 34
Bảng 2: Ảnh hưởng của rượu đến thành phần và cấu trúc các thuộc tính của
ZnDTPs
Những đặc tính đa chức năng làm cho chúng phổ biến rộng nhất của nhóm
phụ gia có chi phí hiệu quả và được sử dụng hiện nay với số lượng lớn trong các
loại dầu động cơ, các loại dầu hấp thụ và các chất lỏng thủy lực. Ảnh hưởng của
rượu đến thành phần và cấu trúc các thuộc tính của kẽm diakyldithiophosphates
được trình bày ở bảng 2.
Ngoài ZnDTPs thì amoniac, antimon, molypđen và chì
dialkyldithiophosphates được biết đến, mà sau này không còn có ý nghĩa thực sự
bởi vì các mối quan tâm độc tính và tác động bởi hóa chất. MoDTPs là phụ gia
chống mài mòn có hiệu quả với hiệu quả giảm ma sát đáng kể và khả năng chống
oxy hóa hoàn hảo. Dialkyldithiophosphoric acid-O, O, S-trieste 6.17 phân biệt
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 35
bằng cách cải thiện sự thủy phân ổn định so với muối kim loại của axit
dithiophosphoric. Mặt khác thuộc tính oxi hóa đang giảm. Tương tự như ZnDTPs
phản ứng có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của các nhóm thế hữu cơ.
Triphenylphosphorothionate (TPPT) 6.18 thuộc thiophosphoric trung tính
este axit và được phân biệt bởi tính ổn định nhiệt đặc biệt của nó khiến nó thích
hợp để bôi trơn nhiệt độ cao.
2.6. Phụ gia Nito-lƣu huỳnh
Phụ gia chứa lưu huỳnh và nito được sử dụng để cung cấp sự bảo vê nhằm
chống lại tác hại của áp suất trung bình đến cao, sự tiếp xúc giữa bề mặt kim loại
trong ranh giới của dầu bôi trơn thủy động đàn hồi. Cả hai chuỗi mở và các hợp
chất dị vòng đã thu hút đáng kể các nỗ lực nghiên cứu để tìm hiểu chúng như là
phụ gia chống mài mòn, cực áp. Trong các phụ gia chuỗi mở, dithiocarbamates
được sử dụng rộng rãi nhất. Các chất phụ gia khác như muối amoni của axit hữu cơ
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 36
sulfonic. Và muối alkylamin của axit thiocyanic có gia trị tương thương mại tương
đối thấp. Các hợp chất dị vòng chứa nito và lưu huỳnh như là 2-
mercaptobenzothiazole (MBT), 2,5-dimercapto-1, 3, 4-thiadiazole (DMTD) và dẫn
xuất của chúng được sử dụng nhiều năm như chất chống oxy hóa, chất ức chế ăn
mòn và chống gỉ. Nồng độ của các chất này tương đối thấp. Ngoài phụ gia chứa
lưu huỳnh và nito là DMTD, MBT và dithiocarbamate thì còn có một số phợp chất
khác như thiuram monosulfides, thiuram disulfides, and benzoxazoles cũng được
đặc biệt quan tâm bởi vì chúng là những hợp chất giàu lưu huỳnh và nitơ .
Disulfides có tính chất hóa học tương tư như dithiocarbamates, nó có thể
được sử dụng trong nghành công nghiệp cao su như lưu hóa cao su. 2-Alkyldithio-
benzoxazoles cũng cung cấp những đặc tính hổ trợ ma sát tốt bên cạnh tính chống
mài mòn và cực áp mạnh mẽ.
Kẽm-bis (diamyldithiocarbamate) và methylene-bis không tro (di-n-
butyldithiocarbamate) [6.19] là phụ gia cực áp hiệu quả cao và là chất chống oxy
hóa rất tốt. Bên cạnh những loại chính này còn dẫn xuất antimon và vonfram (khí
trơ) được biết đến. Dithiocarbamates chủ yếu được sử dụng trong các loại mỡ bôi
trơn và trong các công thức dầu hộp số.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 37
Việc sử dụng chất khử lưu huỳnh và dithiocarbamates được giới hạn do mức
giá thành khá cao .
2.7. Phụ gia phôtpho – nitơ
2.7.1. Amine phosphate
Amin phosphate được sử dụng rộng rãi trong các loại dầu công nghiệp, mỡ
bôi trơn và dầu hộp số. Chúng chống gỉ rất tốt được chúng mình thông qua các
kiểm tra ASTM D665và CRC L-33. Ngoài ra, chúng còn mang đặc tính chống mài
mòn, cưc áp tuyệt vời (four-ball wear and four-ball EP, FZG, Timken and CRCL-
37). Amin phosphate là những loại rất phân cực, chúng tương tác mạnh mẽ với các
thành phần phụ gia khác nên khi sử dụng chúng cần chú ý thêm. Chúng được sản
xuất bằng cách xử lý axit phosphate với aryl hoặc alkyl amin.
2.7.2. Amin thiophosphate và Amin Dithiophosphate
Amine thiophosphate và Amin dithiophosphate đều là phụ gia đa chức năng
cung cấp sự ức chế gỉ và đặc tính chống mài mòn tốt, chúng có hoạt tính cao và sự
ổn định thấp nên cần cân nhắc khi sử dụng.
Amine thiophosphates and amine dithiophosphates có thể được tìm thấy
trong dầu động cơ và dầu công nghiệp. Ở đó, Kẽm dithiophosphate và các phụ gia
chứa nito khác được sử dụng.
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 38
Thiophosphate amin được sản xuất bằng phản ứng axit thiophosphoric với
alkyl hoặc aryl amin. Tương tự như vậy, amin dithiophosphate được tổng hợp tử
axit dithiophosphorit với amin.
Nhiều phụ gia chống mài mòn không tro chứa phosphor và nito được báo
cáo trong các tài liệu. Chúng thường nằm trong dạng công nghệ độc quyền và
không rõ về tình trạng thương mại. Dẫn xuất Organophosphorus là một nhóm phụ
gia dựa trên triazole and di-alkyl or di-alkylphenyl phosphorochloridate. Chúng
chủ yếu có tác dụng như một chất chống oxy hóa đa chức năng và phụ gia chống
mài mòn.
2.8. Các hợp chất bôi trơn rắn
Chủ yếu là bột nghiền mịn của graphite and molybdenum disulfide tương
ứng. Các dạng phân tán của chúng được sử dụng làm các chất phụ gia rắn. Ngoài
ra, các hỗn hợp bôi trơn rắn áp dụng cho nhiệt độ cực cao được sử dụng vì tính ổn
định nhiệt cao của chúng. Các hỗn hợp khác được sử dụng đặc biệt trong mỡ bôi
trơn là poly tetraflo eten, canxi và kẽm sunfur.
Các chất phụ gia chống mài mòn, cực áp phi truyền thống2.9.
Các hợp chất lưu huỳnh, phosphor và halogen truyền thống là những phụ gia
chống mài mòn/cực áp chiếm ưu thế trên thị trường. Tuy nhiên, mối quan ngại về ô
nhiễm môi trường ngày càng tăng. Trong tương lai sẽ có khuynh hướng sử dụng
những hợp chất có lợi nhằm giảm các mối nguy hiểm tiềm năng và ô nhiểm môi
trường. Các nhiên liệu sạch gần đây đang hướng đến mức độ lưu huỳnh trong
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 39
phạm vi 10-50 phần triệu khối lượng. Sau này, trong các nền công nghiệp dầu khí
hướng đến việc ít sử dụng các chất bôi trơn chứa lưu huỳnh bởi vì lưu huỳnh cũng
là một chất ngộ độc xúc tác cho hệ thống . Ngoài ra việc giảm khí NOx thải ra môi
trường củng là việc cấp bách. Vì thế, việc sử dụng phụ gia chống mài mòn phi
truyền thống ngày càng cần thiết hơn.
Một số chất phụ gia công nghệ không chứa lưu huỳnh, photpho không tro
được báo cáo trong các tài liệu. Trong số này, high hydroxyl esters (HHE),
dimeracids, hydroxylamine esters, acid anhydrides, cyclic amides, và các dẫn xuất
của Bo được ghi nhận là những công nghê hàng đầu. Graphite and TeflonTM có
đặc tính giảm ma sát tuyệt vời và góp phần gián tiếp vào đặc tính chống mài mòn
và cực áp. Tuy nhiên, cả 2 chất này đều hòa tan trong dầu bôi trơn rất hạn chế làm
cản trở tính hữu dụng của chúng. Borat hữu cơ được xem là chất hỗ trợ giảm ma
sát, chống oxi hóa, làm sạch hiệu quả. Các nghiên cứu mới đây cho thấy một số
borate có thể là các phụ gia chống mài mòn tốt.
CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 40
Phụ gia chống mài mòn và cực áp là rất quan trọng trong dầu bôi trơn mặc
dù tỉ lệ chúng rất ít. Nếu không có chúng, chế độ hoạt động của động cơ sẽ bị phá
vỡ, mài mòn sẽ tăng cao, sự hàn dính bề mặt sẽ xảy ra liên tục và ảnh hưởng vô
cùng nghiêm trọng đến hệ thống. Kết quả cuối cùng là hệ thống sẽ bị phá hủy, tuổi
thọ của động cơ sụt giảm nghiêm trọng.
Ngành công nghiệp phụ gia đã trải qua một cuộc suy thoái nhẹ trong những
năm gần đây. Mặc dù việc yêu cầu chất lượng của các loại dầu động cơ mới
nghiêm ngặt hơn. Việc sử dụng dầu bôi trơn ngày càng hợp lý hơn vì khả năng sử
dụng các chất phụ gia ngày lâu hơn và việc tái chế các sản phẩm trong công nghiệp
ngày càng nhiều. Do đó, tổng nhu cầu phụ gia đang phát triển rất chậm (<2%). Nhu
cầu thị trường về các phụ gia chống mài mòn và cực áp với các phụ gia khác không
khác nhau nhiều. Dithiophosphate kẽm vẫn là phụ gia thống lĩnh trong dầu động cơ
trong những năm tiếp theo dù chúng tác động xấu đến hệ thống.
Tuy nhiên, hiện nay xuất hiện một số yêu cầu cải thiện phụ gia bôi trơn. Yêu
cầu của chính phủ và các quy định mới thách thức cho các sản phẩm giảm bớt độc
tính và nhảnh hưởng của nó đối với môi trường. Ví dụ như nước ta sẽ chuyển sang
tiêu chuẩn Euro4 vào năm 2017 đối với xe ôtô và Euro3 đối với môtô. Bên cạnh
đó, việc phát triển các động cơ mới với điều kiện hoạt động khắc nghiệt hơn và
quan trọng nhất là yêu cầu tìm ra các phụ gia với giá thành ngày kinh tế hơn củng
là động lực thúc đẩy nghành công nghê phụ gia nói chung và phụ gia chống mài
mòn và cực áp nói riêng và giải pháp hiện nay là thay thế bớt các hợp chất gây ô
nhiễm bằng các chất ít ô nhiễm hơn như các hợp chất không tro, các hợp chất bôi
trơn có khả năng phân hủy sinh học …
Phụ gia chống mài mòn và phụ gia cực áp Lớp: DH08H2
GVGD: ThS. NGUYỄN TRẦN THANH Trang 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lubricants and lubrication, 2 nd Ed, Wiley,2007.
[2]. Dầu mỡ bôi trơn, Dương Viết Cường.
[3]. Bài giảng dầu nhờn mỡ phụ gia, ebook.
top related