tổng quan về mỡ nhờn

PHẦN I MỞ ĐẦU VỀ MỠ BÔI TRƠN I.1 KHÁI NIỆM VỀ MỠ BÔI TRƠN Theo định nghĩa của Hiệp hội thử nghiệm nguyên vật liệu Mỹ (ASTM – D288) thì “Mỡ bôi trơn là loại sản phẩm có nhiều dạng từ rắn cho đến bán lỏng do sự phân bố của các tác nhân làm đặc chất bôi trơn dạng dung dịch và các thành phần khác được đưa vào để tạo nên các đặc tính của mỡ”. Theo định nghĩa này, mỡ là các chất bôi trơn dạng lỏng được làm đặc lại nhằm tạo nên các tính chất mà chỉ riêng các chất bôi trơn dạng lỏng không có. Mặc dù hàng năm trên thế giới, lượng mỡ nhờn tiêu thụ ít hơn rất nhiều so với dầu nhờn, nhưng mỡ nhờn là loại sản phẩm không thể thay thế được trong kỹ thuật và công nghệ. Hàng trăm loại mỡ nhờn có thành phần và công dụng khác nhau đã được nghiên cứu và sản xuất cho đến ngày nay. Mỡ nhờn sản xuất từ nguồn dầu nhờn gốc dầu mỏ và các loại xà phòng của axit béo chiếm tới trên 90% tổng lượng mỡ nhờn, là loại mỡ thông dụng nhất; còn rất nhiều loại khác tuy không thông dụng bằng, nhưng đặc chế sử dụng trong các trường hợp cụ thể. I.2. VAI TRÒ VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MỠ BÔI TRƠN I.2.1. Vai trò của mỡ bôi trơn Mỡ nhờn có tác dụng bôi trơn phụ trợ cho dầu nhờn. Vai trò chủ yếu của nó cũng giống như dầu bôi trơn. Tuy nhiên, mỡ nhờn còn có những vai trò khác mà dầu nhờn không có được. I.2.1.1. Vai trò bôi trơn Cũng giống như dầu nhờn, vai trò chủ đạo của mỡ nhờn là tạo ra sự bôi trơn toàn bộ để giảm sự ma sát và chống được tác hại do mài mòn ở các bộ phận có ổ trục. Để bổ sung thêm tác dụng bôi trơn của dầu nhờn, mỡ có tác dụng bôi trơn ở những nơi có áp lực cao (trục xe, chốt nhíp), ở những chỗ trống, hở, không có bầu dầu, ở nơi có sức ly tâm lớn. Tuy nhiên sự bôi trơn của mỡ không thể thay thế hoàn toàn cho dầu được vì mỡ ở trạng thái đặc sệt, không lưu thông được, dùng mỡ bôi trơn sẽ tốn nhiều động lực của động cơ khi máy móc làm việc. I.2.1.2. Vai trò bảo vệ Khi bôi trơn lớp mỡ lên bề mặt các dụng cụ, khí tài, máy móc, chế tạo bằng kim loại sẽ có tác dụng chống lại sự xâm nhập, ăn mòn của môi trường xung quanh như hơi nước, axit - kiềm, bụi bẩn... có thể gây nên sự han gỉ, phá hoại bề mặt kim loại. So với dầu nhờn, mỡ có tác dụng bảo vệ tốt hơn vì chúng ở trạng thái đặc sệt, không bị chảy trôi, có tính bám dính và ổn định tốt. I.2.1.3. Vai trò bịt kín Mỡ được dùng để bịt kín trong các trường hợp cần lắp các ống dẫn thể lỏng hay khí. Mỡ được bôi vào các ren nối hoặc các khớp nối đường ống, các đệm nắp máy, các khe hở giữa các bộ phận... Mỡ có tác dụng bịt kín tốt hơn nhiều so với dầu vì mỡ ở thể đặc sệt và bám dính lên bề mặt kim loại tốt hơn. Do vậy, mỡ tránh được sự rò rỉ và chảy giọt Tuy nhiên, mỡ khác với dầu nhờn ở chỗ nó không có vai trò làm nguội và làm sạch vì mỡ không lưu thông được. I.2.2. Phạm vi sử dụng của mỡ bôi trơn Mỡ bôi trơn thường dùng thay thế chủ yếu cho dầu bôi trơn ở những nơi đòi hỏi chất bôi trơn phải giữ nguyên được trạng thái cấu trúc ban đầu của nó; đặc biệt là ở những nơi điều kiện để bôi trơn thường xuyên bị hạn chế hay về mặt kinh tế là không thể chấp nhận. Mỡ được sử dụng để bôi trơn phổ biến nhất là ở các ổ bi cầu và các ổ con lăn của các máy công cụ, mô tơ điện và nhiều loại ổ trục khác nhau. Để có được đặc tính thích hợp và nhiệt độ nhỏ giọt cao, người ta thường sử dụng mỡ xà phòng Liti, Natri hoặc mỡ phức canxi-natri. Mỡ phải ngăn được sự rò rỉ trong điều kiện ẩm ướt và ngăn được tác dụng xúc tác của kim loại và chúng có độ ổn định oxy hoá tốt. Mỡ được dùng bôi trơn ở những nơi mà dầu không thể thực hiện được vì thể lỏng dễ bị trôi đi mất như ở các trục đứng, trục ngang. Điều quan trọng là mỡ phải bảo vệ được các ổ trục khỏi bị tác dụng của môi trường bằng cách ngăn không để cho hơi ẩm hoặc các chất bẩn xâm nhập vào ổ trục.

TỔNG QUAN VỀ MỠ NHỜN

Báo cáo thí nghiệm bài số 4

Nhóm 2 - Lớp Hoá dầu 1 K51

Sinh viên thực hiện

1 Đỗ Văn Hoa Phần I.1

2 Nguyễn Minh Hoàn Phần II & Phần V

3 Đinh Việt Hoàng Phần I.2

4 Phùng Long Hoàng Phần III.2 & III.3

5 Phạm Quang Huy Phần IV

6 Hồ Công Long Phần III.1

7 Vũ Tuấn Long Phần III.1

8 Khiếu Thị Ngoan Phần III.2

9 Lê Thị Hồng Ngân Phần VI

PHẦN I

MỞ ĐẦU VỀ MỠ BÔI TRƠN

I.1 KHÁI NIỆM VỀ MỠ BÔI TRƠN

Theo định nghĩa của Hiệp hội thử nghiệm nguyên vật liệu Mỹ (ASTM –D288) thì “Mỡ bôi trơn là loại sản phẩm có nhiều dạng từ rắn cho đến bán lỏng

do sự phân bố của các tác nhân làm đặc chất bôi trơn dạng dung dịch và cácthành phần khác được đưa vào để tạo nên các đặc tính của mỡ” Theo định nghĩanày, mỡ là các chất bôi trơn dạng lỏng được làm đặc lại nhằm tạo nên các tínhchất mà chỉ riêng các chất bôi trơn dạng lỏng không có

Mặc dù hàng năm trên thế giới, lượng mỡ nhờn tiêu thụ ít hơn rất nhiều sovới dầu nhờn, nhưng mỡ nhờn là loại sản phẩm không thể thay thế được trong

kỹ thuật và công nghệ Hàng trăm loại mỡ nhờn có thành phần và công dụngkhác nhau đã được nghiên cứu và sản xuất cho đến ngày nay Mỡ nhờn sản xuất

từ nguồn dầu nhờn gốc dầu mỏ và các loại xà phòng của axit béo chiếm tới trên90% tổng lượng mỡ nhờn, là loại mỡ thông dụng nhất; còn rất nhiều loại kháctuy không thông dụng bằng, nhưng đặc chế sử dụng trong các trường hợp cụ thể

I.2 VAI TRÒ VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MỠ BÔI TRƠN

I.2.1 Vai trò của mỡ bôi trơn

Mỡ nhờn có tác dụng bôi trơn phụ trợ cho dầu nhờn Vai trò chủ yếu của

nó cũng giống như dầu bôi trơn Tuy nhiên, mỡ nhờn còn có những vai trò khác

mà dầu nhờn không có được

I.2.1.1 Vai trò bôi trơn

Cũng giống như dầu nhờn, vai trò chủ đạo của mỡ nhờn là tạo ra sự bôitrơn toàn bộ để giảm sự ma sát và chống được tác hại do mài mòn ở các bộ phận

có ổ trục Để bổ sung thêm tác dụng bôi trơn của dầu nhờn, mỡ có tác dụng bôitrơn ở những nơi có áp lực cao (trục xe, chốt nhíp), ở những chỗ trống, hở,không có bầu dầu, ở nơi có sức ly tâm lớn

Tuy nhiên sự bôi trơn của mỡ không thể thay thế hoàn toàn cho dầu được

vì mỡ ở trạng thái đặc sệt, không lưu thông được, dùng mỡ bôi trơn sẽ tốn nhiềuđộng lực của động cơ khi máy móc làm việc

I.2.1.2 Vai trò bảo vệ

Khi bôi trơn lớp mỡ lên bề mặt các dụng cụ, khí tài, máy móc, chế tạobằng kim loại sẽ có tác dụng chống lại sự xâm nhập, ăn mòn của môi trườngxung quanh như hơi nước, axit - kiềm, bụi bẩn có thể gây nên sự han gỉ, pháhoại bề mặt kim loại

So với dầu nhờn, mỡ có tác dụng bảo vệ tốt hơn vì chúng ở trạng thái đặcsệt, không bị chảy trôi, có tính bám dính và ổn định tốt

I.2.1.3 Vai trò bịt kín

Mỡ được dùng để bịt kín trong các trường hợp cần lắp các ống dẫn thểlỏng hay khí Mỡ được bôi vào các ren nối hoặc các khớp nối đường ống, cácđệm nắp máy, các khe hở giữa các bộ phận

Mỡ có tác dụng bịt kín tốt hơn nhiều so với dầu vì mỡ ở thể đặc sệt vàbám dính lên bề mặt kim loại tốt hơn Do vậy, mỡ tránh được sự rò rỉ và chảygiọt

Tuy nhiên, mỡ khác với dầu nhờn ở chỗ nó không có vai trò làm nguội vàlàm sạch vì mỡ không lưu thông được

I.2.2 Phạm vi sử dụng của mỡ bôi trơn

Mỡ bôi trơn thường dùng thay thế chủ yếu cho dầu bôi trơn ở những nơiđòi hỏi chất bôi trơn phải giữ nguyên được trạng thái cấu trúc ban đầu của nó;đặc biệt là ở những nơi điều kiện để bôi trơn thường xuyên bị hạn chế hay vềmặt kinh tế là không thể chấp nhận

Mỡ được sử dụng để bôi trơn phổ biến nhất là ở các ổ bi cầu và các ổ conlăn của các máy công cụ, mô tơ điện và nhiều loại ổ trục khác nhau Để có đượcđặc tính thích hợp và nhiệt độ nhỏ giọt cao, người ta thường sử dụng mỡ xàphòng Liti, Natri hoặc mỡ phức canxi-natri

Mỡ phải ngăn được sự rò rỉ trong điều kiện ẩm ướt và ngăn được tác dụngxúc tác của kim loại và chúng có độ ổn định oxy hoá tốt Mỡ được dùng bôi trơn

ở những nơi mà dầu không thể thực hiện được vì thể lỏng dễ bị trôi đi mất như ởcác trục đứng, trục ngang Điều quan trọng là mỡ phải bảo vệ được các ổ trụckhỏi bị tác dụng của môi trường bằng cách ngăn không để cho hơi ẩm hoặc cácchất bẩn xâm nhập vào ổ trục

PHẦN II

PHÂN LOẠI MỠ BÔI TRƠN

Mỡ bôi trơn rất đa dạng Do những yêu cầu phát triển của các ngành chếtạo máy và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, các chủng loại mỡ khôngngừng được mở rộng, đổi mới Chính vì vậy có nhiều các phân loại mỡ khácnhau như sau:

- Theo phạm vi sử dụng, có hai nhóm: mỡ công nghiệp và mỡ động cơ

- Theo nhiệt độ làm việc: nhiệt độ cao, nhiệt độ thường và nhiệt độ thấp

- Theo tính năng ứng dụng: mỡ thông dụng, mỡ đa dụng và mỡ đặcdụng

- Mỡ xà phòng - mỡ không xà phòng

- Theo thành phần lỏng: mỡ từ dầu gốc và mỡ từ dầu tổng hợp

- Theo khả năng chịu tải: chịu tải thường, chịu tải cao và chịu áp suất rấtcao

Hiện nay, các tổ chức tiêu chuẩn hoá đã từng bước sàng lọc để việc phânloại mỡ được tiện dụng, hiệu quả cho các nhà máy chế tạo và người sử dụng

II.1 PHÂN LOẠI THEO NLGI

NLGI (National Lubricating Grease Institue) đã đưa ra sự phân loại dựatrên độ xuyên kim của mỡ, theo phương pháp thử ASTM D217 như sau:

Phân loại mỡ theo NLGI

Đây là phương pháp phân loại đơn giản và được ứng dụng rộng rãi Tuynhiên, nhược điểm của phương pháp này là không phản ánh các tính chất hoá lý

và khả năng ứng dụng của mỡ Hiện nay, chất lượng mỡ được đánh giá theo cáctiêu chuẩn như ISO 6743-9 hoặc DIN 51825.

II.2 PHÂN LOẠI THEO THÀNH PHẦN CHẤT LÀM ĐẶC

Dựa vào chất làm đặc được sử dụng người ta phân loại mỡ thành 2 nhómchính là: mỡ xà phòng và mỡ không xà phòng

Mỡ xà phòng sử dụng chất làm đặc là các axit béo cao phân tử Nhóm này

chiếm phần lớn lượng mỡ được sản xuất và sử dụng hiện nay

Dựa vào các cation kim loại trong chất làm đặc mà mỡ xà phòng lại đượcchia làm 3 nhóm nhỏ:

- Mỡ chứa axit béo của các kim loại kiềm (Li, Na, K)

- Mỡ chứa axit béo của các kim loại kiềm thổ (Ca, Ba)

- Mỡ chứa axit béo của các kim loại thường (Al, Zn, Pb)

Dựa vào gốc anion của chất làm đặc thì mỡ được chia làm 2 nhóm: mỡđơn và mỡ phức

Mỡ không xà phòng là loại mỡ sử dụng các chất làm đặc vô cơ như

silica-gel, than hoạt tính; hoặc các chất hữu cơ cao phân tử như polyure;

II.3 PHÂN LOẠI THEO TÍNH NĂNG SỬ DỤNG

Tuỳ theo tính năng sử dụng và các đặc tính kỹ thuật mà mỡ nhờn đượcchia thành 3 nhóm chính theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5688 như sau:

Trong quá trình làm việc, mỡ chống ma sát phải chịu các tác động cơ học,nhiệt độ, hoá học có thể gây ảnh hưởng đến cấu trúc mỡ Một vấn đề nữa đó là

sự thất thoát của lượng thành phần lỏng trong mỡ do nhiệt độ cao Khi lượnglỏng mất mát đến 50% thì cần phải thay mỡ mới

Loại mỡ này thường là mỡ canxi, có nhiệt độ nhỏ giọt ≥75oC Yêu cầu đốivới loại mỡ này là khả năng chịu nước tốt, độ ổn định keo cao, các tính chất bảo

vệ tốt Tuy nhiên, mỡ canxi thường có độ ổn định cơ học thấp

Phạm vi ứng dụng: được sử dụng bôi trơn trong khoảng nhiệt độ từ -30oCđến 70oC, đối với các cụm ma sát thô của máy móc, thiết bị, phương tiện vận tải,máy móc nông nghiệp, thiết bị cầm tay, bản lề, trục vít, bánh răng,

* Mỡ thông dụng nhiệt độ tương đối cao

Đối với khoảng nhiệt độ làm việc tương đối cao, người ta sử dụng mỡnatri – canxi, có nhiệt độ nhỏ giọt ≥120oC

Loại mỡ này có độ ổn định cơ học tốt hơn so với mỡ canxi, tuy nhiên chịunước kém, độ ổn định keo thấp

Công dụng: được sử dụng trong các trường hợp môi trường làm việc có

độ ẩm thấp, nhiệt độ dao động từ -20oC đến 110oC và đối với các chi tiết ổ lăn, ổtrượt, bánh xe, các chi tiết trong quạt, máy đúc,

II.3.1.2 Mỡ đa dụng

Bao gồm nhóm mỡ liti, có nhiệt độ nhỏ giọt ≥160oC Loại mỡ này chịunước tốt, độ ổn định keo và độ bền cơ học đều cao; mặt khác lại có tính bámdính tốt

Công dụng: được sử dụng trong các điều kiện độ ẩm tương đối cao, côngsuất thiết bị lớn, giới hạn nhiệt độ từ 40oC đến 150oC; bôi trơn tất cả các ổ lăn, ổtrượt, cơ cấu truyền động, các chi tiết ma sát, phương tiện vận tải,

Công dụng: sử dụng trong các trường hợp tải trọng không lớn nhưng nhiệt

độ làm việc rất thấp, có thể xuống dưới -40oC, ví dụ như các cụm ma sát trongthiết bị hàng không, radio kỹ thuật,

* Mỡ bền hoá học

Là loại mỡ với chất làm đặc là các hydrocarbon hoặc silica-gel, đảm bảochịu nước và chịu ăn mòn tốt.

Công dụng: bôi trơn các cụm ma sát, van, mối nối, ren trong các thiết bịhoá học, các thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn; hoặc sử dụng trongtrường hợp cần bảo vệ bề mặt kim loại khỏi ăn mòn

II.3.1.4 Mỡ chuyên dụng

Mỡ chuyên dụng bao gồm nhiều loại mỡ khác nhau Mỗi loại mỡ đượcsản xuất, phục vụ cho những yêu cầu riêng biệt của từng ngành đặc thù Bảngsau giới thiệu một số loại mỡ chuyên dụng

II.3.2 Mỡ bảo quản

Mỡ bảo quản được tổng hợp và sử dụng nhằm bảo vệ, ngăn ngừa sự ănmòn bề mặt các chi tiết kim loại và máy móc khi vận chuyển, bảo quản, vậnhành

Các loại mỡ bảo quản cần phải có khả năng bám dính trên bề mặt tốt vìvậy chúng thường là các loại mỡ hydrocarbon, vaselin, có nhiệt độ nhỏ giọt

≥60oC Chúng có độ ổn định keo và độ ổn định hoá học cao, độ bay hơi thấp,chịu nước tốt Phạm vi nhiệt độ làm việc thường không quá 50oC

Bôi trơn trong khoảng nhiệt

độ làm việc tương đối rộngđối với các máy công cụ,luyện kim, thiết bị nângchuyển

Mỡ máy khoan - Sản xuất từ dầu nặng

- Độ nhớt cao

- Chịu nước tốt

- Chống mài mòn tốt

Giảm mài mòn và ma sáttrong các cột ống khoan, điểmtựa của các chòng xoay

Bôi trơn các cụm ma sát trongcác thiết bị bay.

Mỡ tàu hoả

- Bền nhiệt

- Chống mài mòn tốt

- Chống ăn mòn tốt

- Chịu nước trung bình

Bôi trơn các ổ trục, ổ lăn, cơcầu phanh hãm của tàu hoả

Mỡ tàu thủy

- Mỡ nhôm, nhiệt độ nhỏgiọt ≥80oC

áp suất cao và van thiết bị cấp phát

Các loại mỡ này cần chịu nước tốt, độ bám dính cũng như độ ổn định keocao và tương đối cứng

II.3.3.2 Mỡ ren

Mỡ ren được sử dụng để làm kín và bôi trơn trong các thiết bị khoan, ốngdẫn dầu và khí Trong mỡ ren thường chứa nhiều bột kim loại nên khá độc hại.Các loại mỡ này đòi hỏi phải có khả năng chịu nước tốt, độ bám dính cao

II.3.3.3 Mỡ chân không

Đây là các loại mỡ được sản xuất bằng cách làm đặc dầu gốc parafin bằngxerezin, thường chứa cao su tự nhiên và có độ nhớt cao, nhiệt độ nhỏ giọt

≥50oC Vì vậy, các loại mỡ này khá giống cao su tự nhiên, khả năng bám dínhtốt

Mỡ chân không được sử dụng làm kín các mối nối động của hệ thốngchân không; khe hở của các thiết bị để ngăn bụi và hơi ẩm khi bao gói, bảo quảnthiết bị trong thời gian dài.

PHẦN III

THÀNH PHẦN MỠ BÔI TRƠN

Các loại mỡ bôi trơn được chế biến bằng công nghệ dựa trên phương pháplàm đặc các loại dầu bôi trơn thể lỏng nhờ các chất làm đặc riêng biệt theo cáccông đoạn và các điều kiện kỹ thuật nhất định Mỡ là hỗn hợp của dầu nhờn gốcdầu mỏ hoặc dầu nhờn tổng hợp với 5% đến trên 30% một loại chất làm đặc nào

đó Dầu nhờn làm nhiệm vụ bôi trơn còn chất làm đặc có chức năng giữ dầulỏng ở trạnh thái bán rắn trong mỡ và chống chảy Chất làm đặc có thể là bất cứloại vật liệu rắn nào đó mà khi phối liệu với các loại dầu thích hợp trong nhữngđiều kiện xác định chúng sẽ tạo ra một cấu trúc đồng nhất dạng rắn hoặc nửarắn

III.1 THÀNH PHẦN LỎNG

Dầu làm nhiệm vụ bôi trơn và là thành phần chính của mỡ, thông thườngchiếm 70-95% thành phần mỡ Do là thành phần chính nên hàm lượng dầu vàtính chất lý hóa của dầu đều có ảnh hưởng rõ ràng đến tính năng làm việc của

mỡ Nếu mỡ bôi trơn dùng cho các bộ phận làm việc ở nhiệt độ thấp, phụ tải nhẹ

và tốc độ quay nhanh thì phải dùng dầu có nhiệt độ đông đặc thấp, độ nhớt thấp

và chỉ số độ nhớt cao Nếu mỡ làm việc ở nơi có phụ tải lớn, nhiệt độ cao và tốc

độ chậm thì phải dùng dầu có độ nhớt cao và pha thêm chất độn ( như bộtgraphit ) Trong nhiều trường hợp phải dùng dầu tổng hợp thay cho dầu khoángtrong chế biến mỡ Dầu tổng hợp mang đến cho mỡ tính năng chịu lạnh và chịunhiệt tốt Các loại mỡ chế biến từ dầu tổng hợp có thể làm việc trong dải nhiệt

Parafin - Trong dầu nhờn gốc, parafin là các parafin mạch dài, có khối

lượng phân tử lớn, bao gồm cả parafin và iso-parafin Trong đó hàm lượng parafin thường cao hơn so với iso-parafin

n-Mỡ nhờn làm từ dầu có hàm lượng parafin càng lớn thì khoảng nhiệt độlàm việc càng rộng, khả năng chống oxy hóa tăng N-parafin làm tăng điểm chảycủa dầu Tuy nhiên, một số iso-parafin có thể giảm điểm chảy Các n-parafin cóđiểm chảy cao hơn nhiệt độ môi trường Trong khi đó đối với các iso-parafin,chúng có điểm chảy thấp hơn so với n-parafin Điểm chảy càng giảm khi mức

độ phân nhánh tăng Với cùng số nguyên tử carbon, các parafin có nhánh dàinhưng số nhánh ít thuận lợi hơn so với các parafin có nhiều nhánh ngắn Tuynhiên, các loại dầu có hàm lượng parafin cao làm giảm khả năng hòa tan cácchất phụ gia có Những yếu tố này gây ra những khó khăn trong việc tạo ra cácloại mỡ hiệu suất cao từ những loại dầu này Các tính chất nhiệt độ thấp của mỡbôi trơn có nguồn gốc từ dầu parafinic không phải là mối quan tâm lớn vì một

số chức năng của chất làm đặc như sự khống chế điểm chảy tràn là tốt

Naphten - Các hợp chất vòng no tồn tại trong dầu nhờn có thể ở dạng 1

vòng, 2 vòng hoặc 3 vòng Chúng có thể có các mạch nhánh parafin ngắn hoặcdài

Hàm lượng của các naphten trong dầu gốc tương đối lớn và là một thànhphần rất quan trọng Nhìn chung các naphten giúp cho dầu có khả năng chốngoxy hoá cao, nhiệt độ đông đặc thấp, tuy nhiên điểm chảy thấp Các naphtenicmạch nhánh dài, đặc biệt là các naphten 1 vòng có mạch nhánh dài là thành phầnrất tốt vì chúng có độ nhớt cao, ít thay đổi theo nhiệt độ Trong khi đó, cácnaphten có mạch nhánh ngắn giúp làm tăng độ nhớt nhưng lại khiến chỉ số độnhớt của dầu giảm.

Aromatic - Hydrocarbon thơm 1 vòng, 2 vòng cũng như các hydrocarbon

thơm nhiều vòng ngưng tụ; đồng thời có cả các cấu trúc hỗn hợp giữa aromatic

và naphten, giữa aromatic và các chất phi hydrocarbon Các hợp chất đa vòngngưng tụ càng chứa nhiều vòng thì độ bền oxy hoá càng kém Cũng giống nhưnaphtenic, các aromatic có mạch nhánh càng dài thì độ nhớt càng ít phụ thuộcvào nhiệt độ (chỉ số độ nhớt cao) Dầu thơm, mặc dù có khả năng hòa tan tốt vàtăng độ đặc của mỡ, tuy nhiên độ oxy hóa kém ổn định hơn, vì vậy chúng không

sử dụng hiệu quả để tạo ra mỡ bôi trơn nhiệt độ cao

Khi sử dụng naphthenic hay nguyên liệu thơm, việc sử dụng các chất ứcchế quá trình oxy hóa là điều cần thiết Độ đàn hồi chuẩn của mỡ bôi trơn cũngquan trọng, trong đó dầu thơm bị ảnh hưởng nhiều hơn các loại dầu naphthenic

So sánh thành phần hoá học của các nhóm dầu nhờn phân loại theo Việndầu mỏ Hoa Kỳ (API):

* Phân loại theo thành phần hoá học

Dầu nhờn gốc được phân loại theo thành phần họ hydrocarbon chiếm chủyếu và sẽ mang tên loại đó Với cách phân chia như vậy sẽ có 3 loại lớn là: dầuparafinic, dầu naphtenic và dầu aromatic Tuy nhiên, trên thực tế, để sản xuấtdầu nhờn thương phẩm người ta chủ yếu chỉ sử dụng 2 loại: parafinic vànaphtenic Dầu parafinic thể hiện các tính chất tốt ở khoảng nhiệt độ cao trongkhi dầu naphtenic thể hiện các tính chất tốt ở khoảng nhiệt độ thấp

Thông số cơ bản Dầu parafinic Dầu naphtenic Dầu aromatic

- Chỉ số độ nhớt

- Phân tử lượng

- Độ nhớt 40 o C Cst

10044040

033040

18524630

3.04354

6.08014

443719

23 3641

Các thông số cơ bản của dầu gốc khoáng

Các phân chia này đơn giản nhưng không phản ánh được bản chất của dầunhờn gốc Với mục đích làm chất bôi trơn nên dầu nhờn gốc được sản xuất vàđánh giá dựa theo độ nhớt của nó Hơn nữa, trong thực tế không tồn tại các loạidầu nhờn thuần chủng như vậy, mà chỉ có các loại dầu nhờn chứa đồng thời cả 3loại hydrocarbon Thông thường để sản xuất dầu nhờn gốc, người ta pha trộnnhiều loại dầu nhờn khác nhau nhằm đạt được các tính chất tối ưu

* Phân loại theo Viện dầu mỏ Mỹ (API)

Dầu nhờn được phân loại dựa trên 3 tiêu chuẩn: hàm lượng lưu huỳnh,hàm lượng các chất bão hoà, chỉ số độ nhớt Theo cách phân loại này, dầu nhờngốc được chia thành 5 loại Trong đó, loại I, II và III là dầu gốc khoáng; loại IV

là các poly-alphaolefin (PAO); loại V là các loại dầu còn lại (như este, )

Các tiêu chuẩn so sánh, đánh giá các nhóm dầu nhờn khác nhau phân loạitheo API:

I >0.03 <90 ≥80 đến <120

II ≤0.03 ≥90 ≥80 đến <120II+ ≤0.03 ≥90 ≥110 đến <119

III+ ≤0.03 >90 ≥130 đến <150

Phân loại dầu nhờn theo Viện dầu mỏ Mỹ

Nhóm II+ và nhóm III+ không phải là các nhóm chính thức, chỉ được sửdụng trên thị trường Thực chất, đó là các trường hợp riêng của nhóm II vànhóm III

* Phân loại dầu gốc khoáng theo thành phần chưng cất trung tính

III.1.1.3 Ảnh hưởng của dầu gốc đến tính năng của mỡ

Loại dầu được sử dụng phổ biến để sản xuất mỡ nhờn là hỗn hợp dầu có

độ nhớt từ ISO VG 100 tới VG 220 Mỡ bôi trơn sử dụng cho khoảng nhiệt độthấp và tốc độ cao được sản xuất từ dầu gốc có độ nhớt thấp Mỡ dùng chotrường hợp tải trọng cao, hay tải trọng thay đổi liên tục thì lại được tổng hợp từcác loại dầu có độ nhớt cao hơn Mỡ bôi trơn làm từ dầu có độ nhớt thấp có đặctính tốt ở nhiệt độ thấp và vận chuyển tốt, chủ yếu sử dụng trong vòng bi trơn vàcác khớp nối có tốc độ vòng bi chống ma sát cao Mỡ bôi trơn từ dầu gốc có độnhớt cao được sử dụng trong vòng bi chạy chậm và bánh răng mà hoạt độngtheo tải trọng cao Tăng độ nhớt dầu giảm thiểu tổn thất bay hơi của nó, tăngcường độ kết dính và ngăn ngừa tính ăn mòn, kiểm soát tiếng ồn, và cải thiện sựdung nạp nước

III.1.2 Dầu gốc tổng hợp

Dầu nhờn có nguồn gốc là sản phẩm của những phản ứng hóa học đượcgọi là dầu nhờn tổng hợp Tính ưu việt của dầu tổng hợp là có thể làm việc trongphạm vi nhiệt độ rộng hơn, trơ về mặt hóa học, ít tiêu hao, tiết kiệm năng lượng,không gây độc hại…

Mỡ bôi trơn có nguồn gốc từ dầu tổng hợp được sử dụng khi mỡ đi từ dầugốc khoáng không thực hiện được các chức năng mong muốn Mỡ có nguồn gốc

từ dầu khoáng không có khả năng làm việc trong các trường hợp như: nhiệt độcực cao và nơi đòi hỏi tuổi thọ chất bôi trơn cao, hoạt động sạch hơn, nghĩa là,

sự hình thành cặn dầu, cặn carbon ít hơn Mỡ bôi trơn tổng hợp dựa trên dầutổng hợp có thể làm việc ở khoảng nhiệt độ cao (95 - 315°C, hoặc 200 - 600°F)hoặc khoảng nhiệt độ thấp (-40 đến -75°C, hoặc -40 đến -100°F) Tuy nhiên, chiphí của dầu tổng hợp là cao hơn đáng kể hơn so với dầu khoáng

Trong số các loại dầu tổng hợp, dieste, các polyalkylene glycol, silicon,este acid phosphoric, ete perfluoroalkyl và chlorofluoroalkyl đóng một vai tròquan trọng và được sử dụng nhiều hơn cả So với mỡ đi từ dầu khoáng, mỡ bôi

trơn từ dầu tổng hợp được sử dụng ít hơn nhiều một phần là do chi phí cao hơn,hơn nữa chỉ được sử dụng chỉ giới hạn trong các sản phẩm chuyên môn cao.

Polysiloxan mạch thẳng không màu, có tính ưa nước, có khả năng chịunén, trơ về mặt hóa học, không độc hại, bền trong môi trường ăn mòn kể cả ởnhiệt độ cao, duy trì độ nhớt thấp trong khoảng nhiệt độ rộng, độ bay hơi thấp

Este có thể tạo mỡ làm việc tốt trong khoảng nhiệt độ -60 tới 130ºC

Các hydrocacbon tổng hợp thường được tạo ra bằng các polyme hóa cácolefin nhẹ, hoặc ankyl hóa hydrocacbon thơm Các ankylat nhiều nhánh củahydrocacbon thơm có nhiệt độ chảy thấp, chỉ số độ nhớt và độ bền nhiệt cao hơn

so với các ankylat chỉ có một nhánh Khi sử dụng các ankylat này làm môitrường phân tán để sản xuất mỡ như mỡ Benton thì khoảng làm việc có thể đạt-60 đến 200°C, khả năng chống mài mòn tốt

Polyglycol có khả năng bay hơi thấp hơn dầu khoáng, khó tạo gôm và khócháy hơn Ngoài ra chúng còn có chỉ số độ nhớt cao, dẫn nhiệt tốt, tính chốngmài mòn cao, nhiệt độ chảy thấp, trơ với cao su Nhờ những tính chất nàypolyglycol thích hợp để tạo mỡ nửa lỏng và mỡ dùng trong hộp giảm tốc

Polyphenyl ete trong phân tử chứa từ 4-6 vòng benzene có độ bền caotrong môi trường chứa oxi, tác nhân phóng xạ và nhiệt độ cao phù hợp tạo mỡlàm việc trong những điều kiện khắc nghiệt

Các hợp chất floclorocacbon là sản phẩm halogen hóa phân đoạn kerosene

và các phân đoạn dầu mỏ khác Chúng rất khó cháy,độ bền nhiệt rất cao, bềntrong môi trường axit, môi trường ăn mòn, không bị oxi hóa, tính bôi trơn tốtnhưng chỉ số độ nhớt thấp và đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nên hiện naykhông được sử dụng

Các loại mỡ bôi trơn làm từ dầu tổng hợp có những điểm sau đây

1 làm việc ở khoảng nhiệt độ rộng tốt

2 khả năng chống oxy hóa tuyệt vời

3 bảo vệ chống ăn mòn cao

4 Ít biến động ở nhiệt độ cao

5 quá trình oxy hóa ổn định

6 Áp suất cực kỳ cao/ đặc tính chống mài mòn

7 phù hợp với mỡ khác

8 điện tính tốt

9 Khả năng bôi trơn bề mặt phi kim loại

10 Môi trường tương thích, không có hoặc ít độc tính, giảm nguy cơ cháy

11 Phân hủy vi khuẩn

Mỡ đi từ dầu tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong máy bay, tên lửa, tàukhông gian hoặc trong kỹ thuật quân sự Khi tổng hợp các chất làm đặc và chấtlỏng này, dầu mỡ được sử dụng hầu như chỉ trong các thiết bị hiệu suất cao Đốivới một số ứng dụng tên lửa, tuổi thọ phục vụ là một phút, hoặc ít hơn.

Ngoại trừ các polyglycol alkylene, tất cả dầu tổng hợp được sử dụng trong

mỡ có độ nhớt trong phạm vi của các dầu gốc khoáng HVI Tuy nhiên, chỉ số độnhớt và điểm chớp cháy của dầu tổng hợp cao hơn; điểm chảy tràn lại thấp hơnđáng kể so với dầu khoáng Ngoài chi phí cao hơn, este có thêm nhược điểm do

dễ gây ra sự trương nở Do đó, phải chú ý đến các loại vật liệu được sử dụngtrong thiết bị có sử dụng mỡ ester Mỡ ester được sử dụng trong trường hợp cóphạm vi nhiệt độ làm việc rộng, chẳng hạn như bôi trơn máy bay Các loại mỡbôi trơn làm từ polyalkylene glycol có nhiệt độ ổn định hợp lý Silicon, hoặcpolysiloxanes, có tính lưu động tốt ở nhiệt độ thấp, biến động thấp, khả năngchống oxy hóa tốt, khả năng chịu nước tốt, đàn hồi tốt và nhiệt độ ổn định Cáctính chất này giúp cho mỡ có thể được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao

và nhiệt độ làm việc rộng Tuy nhiên, mỡ bôi trơn có nguồn gốc từ siliconekhông thích hợp cho các ứng dụng liên quan đến tải trọng cao, vì chúng khôngbảo vệ chống mài mòn

Phân loại theo tính chất hóa học

- Hydrocacbon tổng hợp PAO, polybuten (C,H)

- Este hữu cơ : Este diaxit, este polyol (C,H,O )

Xà phòng là những muối kim loại của axit cacboxylic trong tự nhiên.Những kim loại phù hợp để tạo chất làm đặc xà phòng được sử dụng là: liti,natri, canxi, bari và nhôm Những loại mỡ đầu tiên được chế tạo từ các xà phòng

Ca, sau đó được làm từ xà phòng Na Ngày nay xà phòng liti được sử dụng rộng

rãi hơn, nó có nhiêt độ nhỏ giọt ổn định và cao hơn so với các muối Na, Ca, Ba(nhiệt độ nhỏ giọt khoảng 350F).

Dưới đây là tình hình sử dụng loại chất làm đặc ở một số nước:

Aluminum Soap

Calcium Soap

bò, dầu thực vật sẵn có trong tự nhiên như trong hạt,rau củ…

Thường có quá trình hydro hóa để chuyển những chất bão hòa có mặttrong chất béo tự nhiên, những axit nhận được từ dầu thực vật Từ đó cải thiện

độ bền oxi hóa để nhận được mỡ bôi trơn

Các ion, cation kim loại trong xà phòng quyết định những đặc tính trong

mỡ bôi trơn, quyết định khả năng làm đặc, khả năng chịu nước và nhiệt độ nhỏgiọt…

Phần cacboxyl trong mỡ ảnh hưởng đến đặc tính khác Như chiều dài vànhánh của nó ảnh hưởng đến sự hòa tan, tính đồng nhất và đặc tính bề mặt của

mỡ Để đạt sự đồng nhất tối ưu cần những cacboxyl dài tối ưu, nhưng nếu quádài hay quá ngắn cũng ảnh hưởng đến tính làm đặc

Cấu trúc mỡ bôi trơn biến thiên trong khoảng hẹp Dưới đây là bảng cấutrúc chất làm đặc mỡ

Một vài loại mỡ được làm từ hỗn hợp các loại xà phòng như Ca với Na được gọi là mỡ hỗn hợp nhằm nâng cao chất lượng mỡ bôi trơn

Ngoài hai thành phần chủ yếu trên trong mỡ bôi trơn còn có một số chấtđộn như bột graphit hay một số loại phụ gia để cải thiện một số tính chất cầnthiết của mỡ nhờn như tính ổn định hóa học, tính chịu nhiệt độ thấp, tính bámdính…

Mean Dimension

(Diameter Length)

Grease Appearance

Thickener 10^(−12) m Microscopic Macroscopic

Sodium Soaps 1 x 100 Long fibers Long fibers, stringsLithium Soaps

0.2 x 25

Long fibers,spirals, mostly

0.15 x 1.5 Short fibers, short

threads

Short fibers,smoothCalcium Soaps

0.11 Fine threads, short

rings

Short fibers,smoothAluminum Soaps

0.1 Spheres Short fibers,

smoothOrganophilic

Bentonites 0.10.5

Platelets, cardhouse structure

Short fibers,smooth

Cấu trúc Chất làm đặc Li đơn

* Mỡ Nhôm Al

• Chiếm 5% lượng sản xuất trên thế giới

• Là mỡ thực phẩm

– Al đơn: nhiệt độ làm việc < 60oC

• Chiếm 3% lượng sản xuất trên thế giới

• Là mỡ làm việc ở nhiệt độ rất cao

– Nhiệt độ làm việc có thể đến 160-180oC

– Dễ sản xuất

* Mỡ hỗn hợp Li/Ca

• Chiếm 2% lượng sản xuất trên thế giới

• Là mỡ đa dụng, kinh tế, kết hợp các ưu điểm của mỡ Li và mỡ Ca

Cấu trúc chất làm đặc Ca phức

* Mỡ Polyuré

• Chiếm 5% lượng sản xuất trên thế giới