Tổng quan về khả năng sử dụng , nguyên liệu nội địa để chế tạo dầu mỡ

Tổng quan về khả năng sử dụng , nguyên liệu nội địa để chế tạo dầu mỡ

1.1 Khái niệm chung về đầu mỡ bảo quản

1.1.1 Đầu bảo quan

Đầu bảo quần là những sẵn phẩm đầu có chứa hàm lượng lớn các chất

ức chế ăn mòn kim loại tan trong đầu, dùng để bảo quấn, niêm cất vật liệu, trang thiết bị kim loại trong điều kiện tĩnh,

Một khối lượng lớn đầu bảo quản, chú yếu nhập từ Liên-xô, đã được sử dụng ở Việt Nam hàng chục năm qua Các loại đầu bảo quần của Nga hiện nay

đang sử dụng rộng rãi ở Việt Nam được liệt kê trong Phụ lục 1 [8]

1.1.2 Mỡ bảo quan

Mỡ là hỗn hợp của dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp với một lượng chất làm đặc thích hợp Dầu làm nhiệm vụ bôi trơn, các chất làm đặc giữ đầu và chống chây Chất làm đặc có thể là bất cứ loại vật liệu nào mà khi phối hợp với loại đầu được chọn sẽ tạo ra một cấu trúc rắn hoặc nửa rắn Ngoài ra trong

mỡ còn có một số thành phần khác, chúng là các phụ gia được sử dụng để cải

thiện các đặc tính vốn có của mỡ hoặc để làm cho mỡ có thêm các đặc tính

mới cần thiết

Dựa vào tính chất của chất làm đặc có thể chia mỡ bảo quản làm hai

loại chính:

“ Mỡ xà phòng : chất làm đặc là các xà phòng kim loại, chẳng hạn xà

phòng canxi, bari, nhôm, kếm, chì,

“ MỠ hydrocacbon : chất làm đặc là các hydrocacbon có phân tứ lượng

cao như : xerezin, parafin, petrolatum, vazdlin

Mỡ hydrocacbon thường có nhiệt độ nóng chảy thấp khoảng 50 - 60°C nên dễ sử dụng khi niêm cất, bảo quản bằng phương pháp nhúng trong mỡ đụn chây và cũng thuận lợi cho việc phá niêm cất (xem Phụ lục 2 [§]) Ưu điểm của mỡ hydrocacbon là tính năng bảo vệ tốt, độ bên hóa học cao Khi thêm các

phụ gia chống ăn mòn và chống oxy hóa thì thời gian bảo quấn kim loại có

thể kéo dài tới 3 - 5 năm

Nhược điểm của mỡ hydrocacbon thể hiện ở độ bám đính kém, màng

mỡ để rạn nứt ở nhiệt độ thấp và để trôi tuột khi nhiệt độ tăng cao Do Việt Nam có điều kiện khí hậu khắc nghiệt với chí số nhiệt độ bể mặt khá cao [9],

nên việc sử dụng loại mỡ có nhiệt độ tuột thấp là không thích hợp Đôi khi lớp

mỡ bảo quản bị tuội từng máng, làm cho bể mặt kim loại không còn mỡ bảo quản nữa

Nhờ tính hoạt động bề mặt cao bơn, mỡ bảo quần loại xà phòng có tính

bám dính tốt hơn mỡ hydrocacbon Do có nhiệt độ nhỏ giọt và nhiệt độ tuội cao

nên mỡ xà phòng rất thích hợp cho việc sử dụng ở điều kiện nhiệt độ cao của vùng nhiệt đới Tuy nhiên, mỡ để bị phân hủy khi đun chảy, dầu tách ra khỏi chất làm đặc, nên chỉ có thể ding phương pháp bôi phết khi bảo quan bằng loại mỡ này So với mỡ hyđrocacbon, mỡ xà phòng có độ bền hóa học và độ én định keo thấp hơn, độ hút Ẩm cao hơn, nhưng màng mỡ lại ít biến đổi theo

nhiệt độ ( xem Phụ lục 3 [S})

Bảo quần trang bị để ngoài trời là rất cần thiết, song việc áp dụng gặp

nhiều khó khăn do thiếu những loại mỡ bảo quần chịu đựng được điều kiện

nắng, mưa, nhiệt độ và bức xạ mặt trời cao

Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng mỡ PVK của Ngã trong công tác bảo quần trang bị kim loại Các kết quả thử nghiệm gia tốc, thử nghiệm tự

nhiên tại các trạm vùng ven biển, cũng như trong điều kiện thực tế trên trang

bị kỹ thuật cho thấy loại mỡ này có khả năng chống ăn mòn tốt trong điều kiện nhiệt đới Ẩm có ảnh hướng của môi trường biển

Tóm lại, dầu mỡ bảo quản sử dụng trong điểu kiện nhiệt đới cần đáp ứng được các yêu cầu sau đây :

=_ Chống ăn mòn tốt

* Bám dính tốt vào bể mặt kim loại,

® Tro vé mặt hóa học, không gây tác động xấu đến chất lượng bể mặt cần bảo quần,

" Có độ bến keo tốt, không tách lớp

= Bến về mặt hóa học : khó bị oxy hóa, không bị biến chất trong thời gian bảo quần,

“ Bên về mặt sinh học : không bị vi khuẩn, nấm mốc phá hủy theo thời gian

= Bền về mặt cơ học : khó bị phá hủy, rửa trôi, rạn nút, dưới tác dung của mưa, gió, nắng, am

z5 Mềm dẻo, để sử dụng để bảo quấn không bị tuột khi lớp mỡ bảo

quản đầy tới 1-2 ram,

» Bền nhiệt, màng mỡ bến vững trong khoảng nhiệt độ biến động từ

-10 + 60C

1.2 Các loại phụ gia cho đầu mỡ bao quan

Để tăng cường các tính năng của dầu mỡ bảo quần, người ta thường phối hợp đầu mỡ với các loại phụ gia như phụ gia ức chế ăn mòn kim loại, chống gi, chống oxy hóa, tăng độ bám dính và chống nấm mốc

Quan trọng nhất là các phụ gia ức chế ăn mòn kim loại Thông thường

người ta sử dụng các sunfonat có trọng lượng phân tứ trung bình, đầu nitro hóa, các amin và các muối của chúng với axit béo Để tăng độ bến nước và độ bám đính của dầu mỡ bảo quân trên bể mặt kim loại cần đưa thêm các phụ gia đẩy nước và tăng độ bám đính như : axit stearic, petrolatum oxy héa, xà phòng kim loại, cao su tổng hợp, parafn, xerezin, bfum Trong trường hợp bảo quần đài

hạn cần có phụ gia chống oxy hóa và phụ gia diệt khuẩn trong dầu mỡ, hiệu quả nhất là các alkylphenol, các amin thơm, các hợp chất chứa S_P AB]

1.2.1 Ức chế ăn mòn kim loại,

Dầu mỡ bảo quần thường phái chứa ức chế ăn mòn tan trong dầu, Về mặt cấu trúc hóa học, chất ức chế ăn mòn kim loại tan trong đầu cấu tạo bởi 2 phần: gốc hydrocacbon có trọng lượng phân tử khá cao đấm bảo cho toàn bộ phân tử tan trong đầu và nhóm chức ( một hoặc vài nhóm) thể hiện khả năng bảo vệ của chúng Những nhóm chức này có thể là các nhóm amino, niữo, sunfonat hay các nhóm chứa oxy ( este, cacboxyl, hydroxyl )

Các chất ức chế tan trong dầu (chẳng hạn như đầu nitro hóa) không phân

ly, có khả năng bảo vệ tốt kim loại đen và màu [8] Tác dụng ức chế của chúng thường tuân theo cơ chế bao gồm các quá trình sau đây:

# Đẩy nước khỏi bể mặt kim loại

* Tao ra mang hap thụ hóa học trên bể mặt kim loại, cũng như hình

thành một lớp màng bảo vệ nhờ lực bám dính và liên kết

a Ức chế ăn mòn kim loại trên cơ số sunfonat dầu khoáng

Sunfonat tan trong dầu được sử dụng rộng rãi làm chất ức chế ăn môn kim loại Thông thường, sunfonat được điều chế thông qua phân ứng sunfo hóa đầu khoáng có trọng lượng phân tử cao bằng oleum hay SỐ;, Nếu dầu khoáng

có trọng lượng phân tử trên 400, có mạch hydrocacbon dai, thi cdc sunfonat tao

ra tan tốt trong đầu nhưng không có tác dụng ức chế ăn mòn và đẩy nước Trong trường hợp này ta chủ yếu nhận được phụ gia rửa - phân tán cho dầu nhờn động cơ Để tổng hợp phụ gia ức chế ăn mòn kim loại cần chọn dầu gốc

có trọng lượng phân tử trung bình (M = 300 + 400 ), khi đó sunfonat tạo thành

có hoạt tính bể mặt kim loại cao và màng hấp thụ bên vững Sunfonat Pb,

nhóm Ca, Na có khả năng bảo vệ tốt, sunfonat Lj và NHạ kém hơn, kém nhất 1a sunfonat Ba, Zn, Mg va K Sunfonat Ca kiém thấp có khả năng ức chế tốt

hon sunfonat kiểm cao Có thể kết hợp sunfonat Ca với các amin, axit béo va

muối của chúng Tốt nhất là trộn sunfonat Ca với petrolatum oxy hóa NG -

203 chính là hỗn hợp sunfonat Ca với petrolatnm oxy hóa

b Úc chế ăn mòn kim loại trên cơ sở dầu khoáng nữa hóa

Đầu nitro hóa là phụ gia ức chế ăn mòn kim loại được sử dụng hết sức rộng rãi Ở nước ngoài cũng như trong nước, Đó là hợp phần quan trọng của hàng loạt mác đầu nhờn động cơ và dầu mỡ bảo quần

Dầu nitro hóa được điều chế thông qua nhiều phương pháp khác nhau, nhưng thông dụng nhất là bằng cách niro hóa dâu khoáng nhờ HNO;¿ 60% + H;SO¿ sau đó trung hòa và cô đuổi nước Hóa chất trung hòa ánh hướng đáng

kể lên tính năng của dâu Nếu đùng bydroxyt Na, Pb, AI và Lí trung hòa thì sẵn phẩm nhận được có khả năng báo vệ kim loại tốt, còn nếu trung hoà bằng hydroxyt Ca và Ba thì kết quả kém hơn Khi trung hòa hỗn hợp đầu khoáng nitro héa + 10% axit stearic bing CaO sẽ nhận được phụ gia AKOR ~ 1 Đây là loại phụ gia được sử dụng khá phổ biến ở Liên-xô trước đây và Nga hiện nay Đầu bảo quần NG ~ 204 của Liên-xô có thành phần chủ yếu là dầu khoáng nitro hoá Ở Việt Nam, dầu nitro hóa đã được nghiên cứu và sẵn xuất ở quy mô

nhỏ từ những năm 89 [9]

c Uc ché dn mon kim loai trén ca sé amin

Nhiều hợp chất amin là những phụ gia ức chế ăn mòn tốt Muối của dietanolamin, cyclo vA dicyclohexylamin véi axit béo có khả năng ức chế ăn mòn kim loại rất cao Sunfonat amin nhận được qua phản ứng trao đổi giữa

sunfonat Ca va amin (dietylentriamin, diphenylendiamin }) hay thang từ axit

sunfonic với diamin cũng là những chất ức chế ăn mòn kim loại Muối của pctrolatum oxy hóa với amin là chất ức chế ăn mòn kim loại rất mạnh vì nó kết hợp được cả hai loại ức chế ăn mòn kim loại

4 Úc chế ăn mòn kim loại trên cơ sở petrolalum oxy hóa

Khi oxy hóa petrolatum bing không khí ở nhiệt độ cao sẽ nhận được petrolatim oxy hóa Sản phẩm này thường chứa các hợp chất cacboxyl, hydroxyl Đó là hỗn hợp este của axit béo và rượu Petrolathm oxy hóa và

một số xà phòng petrolatum oxy hóa được sử dụng làm chất ức chế ăn mòn kim loại trong một số đầu mỡ bảo quần như : K-17, K- 19, NG-203

1.2.2 Phụ gia chống oxy hóa

Dầu mỡ bảo quần rất dé bị oxy hóa, làm biến đổi tính chất sử dụng của chúng trong điều kiện nhiệt đới nóng Ẩm Quá trình oxy hoá có thể sinh ra axit gây ăn mòn, làm giảm tác dụng bảo quần của dầu mỡ Vì vậy, cần thiết phải thêm vào đầu mỡ bảo quần một lượng phụ gia chống oxy hoá nhất định để khắc phục hiện tượng trên Loại phụ gia chống oxy hoá thông dụng nhất là các hợp chất alkylphenol Thông thường, người ta sử dụng phụ gia chống oxy hoá alkylphenol ở 2 dạng: 4-metyl-2,6-di-trebutylphenol (lonol) và 2,2-metylen- bis-(4-metyl-6-tert-butyiphenol (Agidol-2) Ngoai ra, cdc amin thơm cũng thường được sử dụng làm chất phụ gia chống oxy hoá như điphenylamin và c4c din xuat, pheny! - alpha — naphtylamin [8]

Khả năng chống oxy hoá của loại phụ gia alkylphenol phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc nhóm thế, vị trí nhóm thế, đơn vòng hay đa vòng, mức độ phân cực của nhóm (-OH ), độ bến của gốc phenol Độ bến của gốc phenol

tăng theo chiều tăng của mức độ che chan không gian của nhóm alkyl ở vị trí orto và hiệu qủa được tăng lên theo kích thước của nhóm thế,

Ílonol thường được sử dụng làm phụ gia chống oxy hoá cho nhiều đối tượng nhưng ở nhiệt độ không cao ( dưới 150” ) còn ở nhiệt độ 150 - 180” thì tổ

ra kém hiệu quả Do đó, trong thực tế người ta đã chú ý đến sẵn xuất các chất chống oxy hoá dạng butylphenol, vì chúng có khả năng chống oxy hoá tốt ở nhiệt độ cao Vì vậy, Agidol — 2 12 chất phụ gia thường được đùng hơn Bởi lẽ dầu mỡ bảo quản hầu như chi được sử dụng ở điều kiện nhiệt độ khí quyển, nên không có sự phân biệt đáng kể về hiệu quả của hai loại phụ gia trên

1.2.3 Phụ gia tăng độ bám dính

Độ bám đính của dầu mỡ đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong điều kiện

nhiệt đới nơi có nhiệt độ nói chung và nhiệt độ bể mặt nói riêng khá cao [10]

Do đó, cần bổ sung các phụ gia đấm bảo tính năng này Phụ gia loại này gầm những chất làm biến đổi chỉ số độ nhớt như polyacrylat, polyisobutylen, cao su tổng hợp, xà phòng nhôm của các axít béo không no và các loại xà phòng khác

1.2.4 Phụ gia diệt khuẩn

Một trong những tính năng đặc biệt quan trọng đối với đầu mỡ bảo quản

là khả năng kháng nấm mốc Môi trường nhiệt đới rất thuận lợi cho sự phát triển vi sinh vật, nấm mốc, đẫn đến việc nhanh chóng phá húy vật liệu, trong

đó có vật liệu bảo quản Tại Đông Nam Á người ta đã phân lập được hàng loạt

vị sinh vật phát triển trên các vật liệu kỹ thuật, chang han như Phycomycetes

(4,6%), Aspergillus (29,2%), Penicillium (24,0%), Fungi imperfecti (18,6%),

Actinomycetales (2,9%) va vi khuan (20,6%) [11]

Rất nhiều vật liệu nói chung và đầu mỡ nói riêng, khi bảo quần lâu dai

ở điều kiện khí hậu nhiệt đới thường bị tác động của vị sinh vật, chủ yếu là nấm mốc, làm hư hỏng Vì thế, cần sử dụng các loại vật liệu có độ bên sinh học cao Đối với dầu mỡ, để giữ các màng bảo vệ được bền vững, cần phải

đưa thêm vào thành phần của chúng phụ gia diệt khuẩn nhằm ngăn ngừa hoặc

hạn chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc

Các phụ gia diệt khuẩn quan trọng nhất thuộc các nhóm sau: dẫn xuất

phenol, hợp chất chứa clo, dẫn xuất amin, hợp chất cacbamat, triazin

formaldehyt

1.3 Tình hình nghiên cứu đầu mỡ bảo quản thời gian gần đây

1.3.1 Nghiên cứu chế tạo đầu mỡ bảo quản

Nhờ những vai trò đặc biệt của mình, nên vật liệu bảo quần được chú ý sản xuất quy mô hàng triệu tấn/năm ở nhiêu hãng trên thế giới như : Vaivolline Oil, Witro Chemical (M9 ), Milloil ( Italy ), Aseol Waxil ( Thuy Si), Neftagar (Nam Tw }, Shell, BP (Anh), Castrol ( Singapore ) [6] Tất nhiên các san phẩm dẫu mỡ bảo quần, màng ức chế, chất lỏng bảo quản ở Liên-xô và các nước Đông Âu là những mặt hàng quen thuộc nhất trên thị trường Việt Nam

trong nhiều năm

San phẩm của thế giới ngày càng đa dạng và thích hợp với từng chủng

loại thiết bị, có thời gian bảo quần ngày càng đài, giá thành sản phẩm ngày càng thấp Điều này cũng thể hiện những tìm tồi không ngừng của các nhà nghiên cứu khoa học các nước trong lĩnh vực nghiên cứu này, Một trong những hướng quan trọng là việc sử dụng những phế liệu, sản phẩm rẻ tiền của công

nghiệp hydrocacbon, biến tính bằng các hợp chất thiên nhiên hoặc các phụ gia

cổ truyền Việc đó cho phép giảm giá thành sản phẩm trong khi tính năng của dầu mỡ vẫn đắm bảo tốt hoặc hơn các mẫu sẵn có [6,12 -16]

Theo hướng này, các nhà khoa học đã sử dụng những nguồn nguyên liệu

rẻ tiền như các phân đoạn sôi khác nhau của dầu diệp thạch để chế tạo dầu mỡ bảo quản Điều này dựa trên một thực tế là dâu diệp thạch (shale oil) là nguyên liệu rất phổ biến và rẻ tiền ở nhiều nước, thành phần hóa học lại khá thích hợp cho việc chế tạo vật liệu bảo quản Phân bố sản lượng dầu diệp thạch

ở các nước như sau: Hoa-kỳ : 50%, Braxin: 20%, Liên-xô cũ: 10%, Trung quốc, Úc: 5%, Cônggô, Marốc: 2,5%, Canađa: 2%

Ở Liên-xô trước đây, dầu diệp thạch được sử dụng rộng rãi để chế tạo

vật liệu bảo quản Dưới dạng màng mỏng dầu diệp thạch có khả năng bảo vệ tương đương với dầu khoáng M -8 chứa 25% ức chế ăn mòn và thấp hơn dầu K-

17, là loại đầu đang được sử dụng rộng rãi trong công tác bảo quản trang bị kỹ

thuật ở Việt Nam [17] Tuy nhiên, dầu diệp thạch có khả năng đẩy chất điện ly

ra khỏi bể mặt rất tốt, nên nó thường được sử dụng làm dầu bảo quản sau khi

bổ sung một số phụ gia ức chế ăn mòn gốc dầu mỏ Hàm lượng phenol cao làm cho dầu diệp thạch mang tính diệt nấm mốc (fungicide) Đây cũng là một tính chất quan trọng của dầu điệp thạch

Chẳng hạn, người ta đã đưa ra một loại dẫu có thành phần gồm : 20 —

30% dầu diệp thạch, dầu động cơ : 20 -30%, hỗn hợp sản phẩm oxy hóa

cyclohexan, dehydrat hóa cyclohexanol và đa ngưng tụ cyclohexanol : 35-55%

và petrolatum oxy hóa tới 100% [12] Một thành phần khác chứa dầu diệp thạch phân đoạn sôi 230-315°C : 5-15%, phụ gia AKOR-1: 3-7% va phan còn

lại là dầu điệp thạch phân đoạn sôi 320-360°C [13], Hoặc một thành phần nữa

bao gồm: 3-7% petrolatum oxy hóa, axit béo Cại-C;; : 3-7%, dầu diệp thạch

ĐH.&H.TỰ NHIÊN

1 | THƯ VIÊN

0461 |