CHƯƠNG 2 PHỤ GIA dầu NHỜN

Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc... 37 Vai trò: Hấp phụ lên các cặn bẩn và lôi kéo chúng ra khỏi bề mặt mà chúng bám dính, giữ chúng ở trạng thái lơ lửng trong khối dầu..

2

Dễ hòa tan trong dầu và không phản ứng với dầu

Không hoặc ít tan trong nước

Không ảnh hưởng đến tác dụng nhũ hóa của dầu

Không bị phân hủy bởi nước và kim loại

Không gây ăn mòn kim loại

Không bị bốc hơi ở nhiệt độ làm việc

Không làm tăng tính hút ẩm của dầu

Hoạt tính có thể kiểm tra được

Không hoặc ít độc, rẻ tiền, dễ kiếm

HO 2 * + RH H 2 O 2 + R *

Phân nhánh chuỗi

Kết thúc:

ROOH RO * + HO * 2ROOH RO * + ROO * + H 2 O

RO * + RH ROH + R *

R * + R * R - R ROO * + R * ROOR ROO * + ROO * R , O + R ,, OH + O 2

6

M (n+1)+ + ROOH M n+ + H + + ROO *

M n+ + ROOH M (n+1)+ OH * + RO *

Giai đoạn khơi mào:

Giai đoạn phát triển mạch:

Sự có mặt của các ion kim loại là tác nhân cho quá trình phát triển mạch và khơi mào

M (n+1)+ + RH M n+ + H + + R *

M n+ + O 2 M (n+1)+ + O 2 *

R C H R C R C OO

ROO -ROOH

Loại phụ gia Tên phụ gia Công thức hóa học

Các dẫn xuất

của phenol

2,6 diter butyl paracresol

Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc

Loại phụ gia Tên phụ gia Công thức hóa học

Phenyl Alphanaptylamin

H 3 C

HN

N H

H

Phụ gia gốc amin

Phụ gia alkyldiphenylamin

Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc amin thơm

R O

* +

O

-+

O

Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc amin thơm

R +

120oC

Sự kết hợp giữa hai loại phụ gia gốc phenol và amin thơm

Mechanism of synergism between ADPA and hindered phenol

Sự kết hợp giữa hai loại phụ gia gốc phenol và amin thơm

Phụ gia phá hủy hydroperoxit ROOH

Hợp chất alkylsunfit Hợp chất alkylphosphit Dithiophosphate

Phụ gia phá hủy peroxit của alkylsunfit

Dibenzyl sulfide

CH 2 S CH 2

Dialkylphenol sulfide

(S) x OH

HO

RH + SO2ROOH - ROH

ROSO3H

H2O

H2SO4ROOH ROOR

R2C=O

Decompose more hydroperoxides

Cơ chế phá hủy peroxit của alkylsunfit

N S R S N

R R

R R

Chất phân hủy hydroperoxyt : kẽm dialkyldithiophosphate (ZDDP)

Kẽm Dialkyldithiophosphate được điều chế bởi Herbert C Freuner

Cơ chế hoạt động của phụ gia phá hủy hydroperoxyt của ZDDP

(RO)2PS* + R,OOH (RO)2PSH + R,OO*

2 (RO)PSH + R,OOH (RO)2PS + R,OH + H2O

2

Cơ chế hoạt động của phụ gia phá hủy hydroperoxyt ZDDP

S Zn S

P P

37

Vai trò:

Hấp phụ lên các cặn bẩn và lôi kéo chúng ra khỏi bề mặt mà chúng bám dính, giữ chúng ở trạng thái lơ lửng trong khối dầu

Hợp chất: là các hợp chất cơ kim có cực Các kim loại thông

SO 3 H

R

SO 3 Na +H 2 O

R

SO 3 Na + CaCl 2 2

R

SO 3 Ca

2

+ 2NaCl

Sunfonat trung tính

Sunfonat kiềm cao :

R

S O M O S

R O

O R

O

x M CO3

+ +

+ +

+ +

M

M M M

O

O

(S)x

R R

Sunfua coupled alkylphenol or phenol sulfide

R R

CO2

x MCO3

COOK + CaCl2

R R

CO2

M = Ca, Mg MCO3

Hỗn hợp của:

Phenol sunfurit và salixylat

Phenol sunfurit và sunfonat

Mỗi hỗn hợp thể hiện tính chất của các hợp

chất riêng lẻ

2.4 Phụ gia tẩy rửa hỗn hợp

2.5 hợp chất phosphonate

P2S5

RR

RR

RR

R+ P2S5

Phosphorus pentasulfide

Polyisobutylene - P2S5 adduct

H2O

PR

RR

R

RSOHOH

Synthesis of alkenylphosphonic acide

48

R R

R P

S

OH

OH R

R1

R R

R P

S

O M O

OH R

R1

S

P

OH R

R1

R R R

R R

R P

S

O

O R

R1

O Polyisobutenyl phosphonic acid

R R

R P

S

O M O

OH R

R1

S

P

OH R

R1

R R R

R R

R P

S

O M O

OH R

R1

S

P

OH R

R1

R R R

x MCO3

CO2Base

Hợp chất phosphate kiềm cao

3.1 Chức năng:

Là các polyme hữu cơ

Có chứa nhóm O hoặc N

Không chứa kim loại

→ phụ gia không tro

Tồn tại dưới 3 dạng :

ankenyl polyamin suxinimit

3.2 Đặc trưng:

52

Cấu trúc chung của phụ gia phân tán

Phần ưu dầu: nhóm alkyl

Nhóm nối

Phần

phân cực,

N, O, P

3.3 Cơ chế hoạt động

54

Tổng hợp phụ gia ankenyl polyamin suxinimit

Giai đoạn 1: tổng hợp ankenyl suxinic anhydrit (PIBSA):

O O

O

Polyisobutylene Maleic Anhydride

Heat

O O

O Polyisobutenyl Succinic Anhydride

Giai đoạn 2: trung hòa bằng 1 polyamide tạo succinimide

O O

N O

O

2 PIBSA + Polyamide R

NH

x N O

56

Tổng hợp ester Succinate:

O O

C R

R

R,

R, CH2

CH2OH

Este succinate :

Cơ chế hoạt động: như succinimide

Ưu nhược điểm :

Kém bền nhiệt so với succinimide

Khả năng phân tán kém hơn succinimide

→ được sử dụng hỗn hợp với succinimide

3.5 Phụ gia ester Succinate:

58

PIB + Polyisobutylene (PIB) Acid

Polyisobutylphenol

3.6 Phụ gia ankenyl polyamin phenol:

Tổng hợp phụ gia ankenyl polyamin phenol:

NH 2

CH 2

NH 2 NH

CH 2

3.6 Phụ gia ankenyl polyamin phenol:

3.7 Phụ gia ester phosphate:

Tổng hợp phụ gia ester phosphate :

Bis - hydroxypropyl Polyisobutenylthiophosphonate

3.7 Phụ gia ester phosphate:

Tổng hợp phụ gia ester phosphate :

Ethylene Propylene Copolymer 4 - Vinylpyridine

n H 2 C = C COOR + CH 2 = C C OCH 2 CH 2 N

CH 3 O

Alkyl Methacrylate

Dimethylaminoethyl Methacrylate Radical

Initiator

CH 2 C CH 2 C CH 2 C

CH 3 COOR

COOR

C OCH 2 CH 2 N

CH 3

CH 3 O

3.8 Phụ gia polyacrylate:

64

CH CH2 CH CH

C C O

N

n

n Styrene maleic anhydride polymer

3.8 Phụ gia copolyme styren anhydrit maleic:

Tại sao phải dùng phụ gia chống đông?

Thành phần của dầu khoáng:

Aromat: 5-10%

Naphten: 20-30%

Parafin: 60-70%

Parafin

66

4.1 Chức năng của phụ gia chống đông

PPD

4.2 Các polyme có chức năng làm giảm nhiệt độ đông đặc

C

CH 3 O

68

Alkyl phenol mạch dài

Este của dialkylary của axit phtalic

R OH

C

C O

R

4.2 Các polyme có chức năng làm giảm nhiệt độ đông đặc

4.3 Ảnh hưởng của PPD đến khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp của dầu

PPD không làm thay đổi điểm vẩn đục của dầu

70

5.1 Đặc tính:

Là các polyme (có trọng lượng phân tử lớn và mạch dài) tan được trong dầu có tác dụng làm giảm sự thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ

Ở nhiệt độ thấp các polyme

co cụm lại không làm ảnh hưởng đến độ nhớt

Ở nhiệt độ cao, các polyme duỗi ra làm tăng độ nhớt của dầu

so với cùng nhiệt độ

đó

74

C CH2 CH CH

CH3

C OR

O

n

C OR

m

5.2 Các loại phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt

6.1 Vai trò của phụ gia chống tạo bọt

Chống lại tác dụng phụ của phụ gia tẩy rửa

Duy trì độ nhớt của màng dầu: quá nhiều bọt khí làm giảm khả năng bôi trơn

Tránh mài mòn do hiện tượng khí xâm thực: cải thiện sự tách không khí

Tránh sự sụt áp suất dầu khi bơm

Tránh mất mát dầu do sự tràn

10/15/12 CN Chế biến dầu nhờn 76

6.2 Cơ chế phá bọt của phụ gia

6.2 Cơ chế phá bọt của phụ gia

10/15/12 CN Chế biến dầu nhờn 78

6.2 Cơ chế phá bọt của phụ gia

6.2 Cơ chế phá bọt của phụ gia

6.3 Đặc trưng của phụ gia:

Hòa tan ít trong dầu: hợp chất có cực

Đủ hòa tan để phân tán trong dầu: có nhánh dài

Có sức căng bề mặt nhỏ hơn so với dầu

6.4 Các hợp chất phổ biến: polymetylsiloxan

7.1 Vai trò của phụ gia thụ động hóa kim loại:

Hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo thành một màng bảo vệ, ngăn cản hoạt tính xúc tác

Hình thành phức chất ( phức Chelat) ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp giữa bề mặt kim loại với dầu bôi trơn

Function of benzotriazole as film forming agent

7.3 Cơ chế hoạt động của phụ gia thụ động hóa kim loại

10/15/12 CN Chế biến dầu nhờn 84

Function of N,N-disalicylidene-propylenediamine as chelating agent

7.3 Cơ chế hoạt động của phụ gia thụ động hóa kim loại

8.1 Vai trò của phụ gia ức chế gỉ:

Ngăn cản sự tiếp xúc của nước với bề mặt kim loại (hấp phụ trên bề mặt kim loại và tác dụng như màng ngăn chống ẩm)

8.2 Các loại phụ gia ức chế gỉ:

H3C

O

O OH

10/15/12 CN Chế biến dầu nhờn 88

9.1 Vai trò của phụ gia ức chế ăn mòn:

Các phụ gia này hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo thành một màng bảo vệ Màng bảo vệ này sẽ dính chặt lên bề mặt kim loại tránh bị tróc ra bởi chất phân tán hoặc tẩy rửa

90

9.3 Cơ chế hoạt động của phụ gia ức chế ăn mòn:

10/15/12 CN Chế biến dầu nhờn

10.1 Vai trò của các phụ gia tribologie:

Giảm mài mòn các chi tiết cơ khí do tiếp xúc: kéo dài thời gian làm việc của thiết bị

Giảm ma sát: tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu

Biến tính ma sát: tối ưu hóa hoạt động của thiết bị (khi thay đổi vận tốc trong hộp, phanh dầu)

10.1 Vai trò của các phụ gia tribologie:

94

10.2 Các phụ gia tribologie:

Phụ gia chống mài mòn (Antiwear Additives)

Phụ gia cực áp (Extreme Pressure Additives)

Phụ gia biến tính ma sát (Friction Modifiers Additives)

10.3 Các loại phụ gia chống mài mòn và cực áp

96

10.4 Cơ chế hoạt động của phụ gia cực áp