Forstå vaskemiddeltilsetningsstoffer i motoroljer: en oversikt

Innhold

Hva er vaskemiddel for forbrenningsmotoroljer?

Funksjoner av vaskemidler

Syrenøytraliseringsevne

Rengjøringsevne

Spredning

Solubilisering

Ytelsessammenligning av hovedvaskemidler

Typer vaskemidler for smøremidler.

Sulfonat

Alkylfenater og svovelbehandlede alkylfenater

 

Hva er vaskemiddel for forbrenningsmotoroljer?

 

 

Vaskemiddel (for forbrenningsmotoroljer) er et kjemikalie som kan rense motordeler og holde motordeler rene, og hjelpe til med å suspendere uønskede faste partikler i motorolje. Vaskemiddel har fire funksjoner: syrenøytralisering, vaskemiddel, dispergering og solubilisering.

I motoroljeformuleringer bruker de fleste vaskemidler alkaliske metallsåper for å nøytralisere organiske eller uorganiske syrer som genereres under oksidasjon eller forbrenning.

Vaskemidler kombineres vanligvis meddispergeringsmidlerogZDDPog brukes hovedsakelig i forbrenningsmotoroljer.

 

• I 1943 oppdaget USA at dieselmotorolje tilsatt organiske karboksylsyremetallsåper, som oljeløselige fettsyrer eller naftensyrer kunne løse problemet med økte karbonavleiringer i stempelringspor, folk kaller det vaskemiddel fordi denne typen oljeløselig metallsåpe har samme rengjøringsevne som en vannløselig såpe.
• Forskningen på vaskemidler startet medmetallsåper, og ble populær med fettsyrer og naftensyresåper. På grunn av de fleste fettsyremetallsalter og naftensyremetallsalter er også oksidasjonskatalysatorer til smøreolje, ble de erstattet av sulfonater, fenater og fosfater med utviklingen av smøremiddelindustrien.
• I moderne smøremiddeltilsetningsstoffer inkluderer de mest populære vaskemidleneSulfonater, Sulfuriserte alkylfenater, Fosfonottiolat, Alkylsalisylaterog naftenater. De fem typene vaskemidler påføres i utgangspunktet med nøytrale salter.
• På slutten av 1940-tallet og begynnelsen av 1950-tallet, med økningen av høyeffekts superladede dieselmotorer og økningen av svovelholdig drivstoff, samt mer forståelse for nøytralisering av vaskemidler, begynte folk å utviklebase vaskemidlerogover-base vaskemidler.
• På slutten av 1950-tallet ble det utviklet vaskemiddelprodukter med en grunnverdi på 250 mg KOH/g.
• For tiden tar mengden av høyt basisantall av produkter flertallet av moderne smøremiddeltilsetninger, og basisverdien kan nå opp til 400 ~ 500mgKOH/g. Mer enn 75 prosent av vaskemidlene brukes i bensinmotorolje og dieselmotorolje. Vaskemiddeldoseringen i bilmotorolje kan nå 3 prosent ~15 prosent, og innholdet i marinemotorolje vil være enda høyere. Marine sylinderoljer (TBN 100) inneholder opptil 30 prosent tilsetningsstoffer, de fleste av disse tilsetningsstoffene er vaskemidler.

 

 

Funksjoner av vaskemidler

 

Syrenøytraliseringsevne
De fleste vaskemidler har en grunnverdi, og noen har en høy grunnverdi, som kalles aTotalt basisnummer (TBN), og TBN representerer evnen til å nøytralisere syrer. Ulike metallsalter har forskjellige syrenøytraliseringsevner.

Alkaliske sulfonat- og fosfatvaskemidler er sterke syresterke alkalisalter, og bare den overalkaliske delen av vaskemidlet, det vil si karbonat og hydroksid, kan nøytralisere syreevnen, mens nøytrale sulfonater og fosfater er såper og ikke har evne til å nøytralisere syrer . Imidlertid er basiske karboksylater, salisylater og fenater sterke base-svake syresalter, noe som gjør dem til Lewis-baser. Ikke bare den overalkaliske delen har den nøytraliserende evnen, men også såpen har evnen til å nøytralisere syren.

Vaskemidler med høy basisverdi er vanligvis en kombinasjon av karbonater (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃osv.) og metallhydroksider [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] og andre superpartikkeltilstandskolloider er dispergert i nøytrale metallbaserte vaskemidler.

Overbaserte vaskemidler med høye alkalireserver kan kontinuerlig nøytralisere de oksidasjonsavledede syrene i smøreolje og fyringsolje, og forhindrer dem i ytterligere oksidativ kondensering, og derved reduserer harpiksavleiringene i motoren. Samtidig kan det også nøytralisere svoveloksidet som genereres etter forbrenning av svovelholdig brensel, og hindrer det i å sulfonere smøreolje;

Det kan også nøytralisere karboksylsyren, svovelsyren, salpetersyren osv. som produseres etter bensinforbrenning, og hindre dem i å virke videre på hydrokarboner.

På grunn av nøytraliseringen av disse uorganiske syrene og organiske syrene forhindres korrosjon av disse sure stoffene på metalldelene av motoren, noe som er spesielt viktig for dieselmotoroljer og marineoljer som bruker drivstoff med høyt svovelinnhold.

 

Rengjøringsevne

Vaskemidlet er i form av miceller i oljen og det har sterk adsorpsjon på den uønskede harpiksfilmen og karbonavleiringer. Den kan vaske av harpiksfilmen og karbonavsetningen som fester seg til stempelet og spre dem i oljen.

Generelt, jo sterkere dispergeringsegenskapene er, desto sterkere er egenskapene.

 

Spredning

Vaskemidlet kan absorbere de små faste partiklene som kolloid- og karbonpartiklene som har blitt generert og spre dem i oljen, og forhindrer dem i å agglomerere og danne store partikler som fester seg til sylinderen eller legger seg i slam.

 

Solubilisering

Solubilisering er fenomenet at flytende oppløste stoffer som opprinnelig er uløselige i olje, løses opp på grunn av tilsetning av en liten mengde overflateaktivt middel.

Vaskemidler er noen overflateaktive stoffer, ofte dispergert i olje som miceller, som kan løse opp oksygenholdige forbindelser som inneholder hydroksyl- og karbonylgrupper, nitroholdige forbindelser, slam, sot og vann. Disse stoffene er mellomproduktene for å danne malingsfilmen. De solubiliseres i midten av micellene og er omgitt av additivmolekylene som danner micellene, og forhindrer derved ytterligere oksidasjon og kondensering, og reduserer dannelsen av malingsfilmer og karbonavleiringer. Faktisk er solubiliseringen av avsetningsforløperne med vaskemidler, dvs. evnen til å gjøre disse svært reaktive funksjonelle gruppene mindre aktive, og dermed forhindre deres transformasjon til avleiringer, mye mindre solubiliserende enn mange askefrie dispergeringsmidler.

 

I utgangspunktet består vaskemiddelet avLipophilic Group, Polar Group og Hydrophilic Group.Som følgende tabell:

 

PUNKT	Lipofile gruppe	Polar Group	Hydrofil gruppe	Molekylær struktur
Sulfonat	Alkylaryl	Sulfonsyregruppe	Ca, Mg, Ba, Na
Alkylfenoler og sulfuriserte alkylfenater	Alkylaryl	Fenolisk hydroksyl	Ca, Ba
Alkylsalisylater	Alkylaryl	Salisylat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Polyisobutylen n=17-20	fosfortioat eller fosforsyre	Ca, Ba

 

Vaskemiddel- og dispersjonsytelsen til de viktigste vaskemidlene og dispergeringsmidlene

Smøremiddeltilsetninger	Solubiliseringsevne		Spredningsevne			Rengjøringsevne
	Solid / prosent	Pyruvat/(mmol/kg)	organiske syrer nedbrytningsprodukter/ prosent	asfalt/ prosent	kjønrøk / prosent	Forhindre carbon black adsorpsjon / prosent	rengjør den adsorberte carbon black / prosent	Forhindre carbon black-adsorpsjon under elektrisk felt/prosent
Kalsiumalkylsalisylat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkylfenat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Bariumtiofosfat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalsiumalkylfenolsulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesiumsulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalsiumsulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Succinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Ytelsessammenligning av hovedvaskemidler

PUNKT	Spredning	Syrenøytralisering	Solubilisering	Antirust	Antioksidasjon
Nøytral, base sulfonat	midten	midten	midten	ja	Nei
High Base sulfonater	midten	høy	midten	ja	Nei
Nøytral, basefenat	lav	midten	lav	Nei	ja
Høybase alkylfenat	lav	høy	lav	Nei	ja
Alkylsalicylat	lav	midten	lav	Nei	ja
Tiofosfat	midten	midten	midten	Nei	ja

 

Typer vaskemidler for smøremidler.

 

I henhold til kilden til råvarer kan sulfonatvaskemidler deles inn i:

• Petroleumssulfonat;
• Syntetisk sulfonat.

 

I henhold til basenummeret er sulfonater delt inn i:

• nøytralt sulfonat;
• Mellombasenummer Sulfonat;
• Høyt basetall sulfonat;
• Superhøyt basetall sulfonat.

 

Avhengig av typen metall:

• kalsiumsulfonat;
• Magnesiumsulfonat;
• natriumsulfonat;
• og litiumsulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalsiumsulfonater det mest brukte vaskemiddelet for sulfonat.

 

På grunn av det lave askeinnholdet avMagnesiumsulfonat, den oppfyller kravene til smøreolje med lav aske og har god rustmotstand. Den brukes mest i høyverdig bensinmotorolje, og det er relativt enkelt å bestå MS Ⅱ D rusttesten.

 

Siden bariumsalt er et tungmetall og er giftig, blir bruken mindre og mindre, ogBariumsulfonater nesten fullstendig eliminert som smøreoljevaskemiddel. Men Barium Sulfonate har utmerket anti-rust ytelse på ulike metaller og er egnet for bruk som enAnti-rust additiv.

 

Det overbaserte kalsiumsulfonatet dannes ved å dispergere overskuddsbasen i micellene i form av kalsiumkarbonat (CaCO3,) for å danne et overbasert sulfonat. Forholdet mellom kalsiumsalt (m) dispergert som kalsiumkarbonat og kalsiumsalt av sulfonat (n) overstiger 30:1.

 

Nøytrale eller lavbase sulfonater har en bedre dispergerende effekt på sot og andre stoffer, mens overbaserte sulfonater har bedre nøytraliseringsevne og vaskeevne ved høy temperatur.
Sulfonat kan adsorberes fast på overflaten av jernmetallet for å danne en ugjennomtrengelig beskyttende film, som sikrergod antirust ytelse.

Sammenlignet med salisylat og fenat er sulfonat bedre enn salisylat og fenat når det gjelder solubilisering og dispersjon, men under tøffe høytemperaturforhold er nøytraliseringshastigheten og vaskeevnen dårligere enn salisylat og fenat.
Spesielt alleSulfonattilsetningsstoffer har dårlige antioksidasjons- og anti-korrosjonsegenskaper, ogsulfonattilsetningsstoffer med høy basisverdi fremmer til og med oksidasjon.
For å kompensere for mangelen på antioksidasjon, i tillegg til å blande forskjellige høy- og lavbasesulfonater i moderne motoroljer, er det viktigere å bruke sulfonater i kombinasjon med sulfuriserte alkylsalter, dispergeringsmidler og antioksidanter og antioksidanter. -korrosjonstilsetningsstoffer.

Vanligvis har sulfonatgodt rengjøringsmiddel ved høy temperatur, sterk nøytraliseringsevne,god rustmotstand, ognoe spredningsevne. Råmaterialet er enkelt å få tak i og prisen er billig. Det kan blandes med andre tilsetningsstoffer for å tilberede ulike forbrenningsmotoroljer. Den brukes også til marine sylinder- og motoroljer.

 

Alkylfenater og svovelbehandlede alkylfenater

 

Alkylphenplte-vaskemiddel er et av motoroljevaskemidlene som dukket opp på slutten av 1930-tallet. Fra begynnelsen ble denne typen tilsetningsstoffer raskt omdannet til forskjellige derivater, for eksempel sulfurisert alkylfenat, formaldehydkondensasjonsalkylfenat, aminformaldehydkondensasjonsalkylfenat.

Siden 1950-tallet, med utviklingen av ulike dieselmotorer med høy effekt og bruk av drivstoff med høyt svovelinnhold, for effektivt å løse problemene med økte karbonavsetninger på stempler og korrosjon og slitasje på sylinderforinger, har alkylfenolvaskemidler gradvis utviklet seg mot høybaserte produkter med TBN 200~250.

De mest brukte alkylfenolsaltene er kalsiumsalter og magnesiumsalter, og de mest brukte er kalsiumsalter.
Imidlertid er ytelsen til rent alkylfenat dårlig, og det er vanskelig å metallisere for å produsere høybasiske produkter, så Sulfurized Salt Alkyl Phenate og alkylphenat vises nesten samtidig og blir de mest brukte i verden i dag. Den har et bredt spekter av arter, og forbruket er nest etter sulfonater, og alkaliske fenater står for en tredjedel av markedet for smøremiddeltilsetningsmidler.

 

I henhold til basenummeret inkluderer sulfuriserte alkylfenater:

 

 

• Lavbase sulfurisert alkylfenat (TBN100);
• Middels base sulfurisert alkylfenat (TBN150);
• Høybase sulfurisert alkyfenat (TBN250);
• Superhøy base sulfurisert alkylfenatkalsium (TBN300).

 

 

Egenskaper for svovelbehandlet fenat:

 

• Sulfurisert alkylfenat er lett å dissosiere i oljemediet, så det har en spesieltgod nøytraliseringsevneogutmerket antioksidasjon og anti-korrosjonegenskaper.

• Sulfurisert alkylfenat har spesieltgodt rengjøringsmiddel ved høy temperatur, og er spesielt effektiv for å undertrykke karbonavleiringer i det øverste ringsporet til superladet dieselmotorolje. Det er et av de uunnværlige tilsetningsstoffene for superladet dieselmotorolje;

• Sulfurisert alkylfenat er mye brukt i forskjellige kvaliteter av forbrenningsmotorolje på grunn av singod alkaliretensjon og vannseparasjonsevne, og er fortsatt en av hovedtilsetningene til marin smøreolje.

 

Forskjellen mellom fenatvaskemidler og sulfonatvaskemidler:

 

Både høy-base sulfonat og høy base alkylfenat har godsyrenøytraliseringsevne.

Sulfonat med høy base kan redusere antioksidantytelsen i smøremidler. Men alkylfenat med høy base har antioksidantegenskaper.

 

Sulfurisert alkylfenat er sammensatt med andre vaskemidler, dispergeringsmidler og ZDDP, og er mye brukt i forskjellige forbrenningsmotoroljer, spesielt i superladede dieselmotoroljer for å redusere karbonavleiringer. Den opprettholder god alkalitet og er godt brukt i marin sylinderolje, så den er utviklet i stor skala i vestlige land og har blitt en av de viktigste smøremiddeltilsetningene for tiden.