Comprensione degli additivi detergenti negli oli motore: una panoramica

Contenuti

Che cos'è il detergente per oli motore a combustione interna?

Funzioni dei detergenti

Capacità di neutralizzazione dell'acido

Capacità di detergenza

Dispersione

Solubilizzazione

Confronto delle prestazioni dei principali detergenti

Tipi di detergenti per Lubrificanti.

Solfonato

Alchilfenati e alchilfenati solforati

 

Che cos'è il detergente per oli motore a combustione interna?

 

 

Il detergente (per oli motore a combustione interna) è una sostanza chimica in grado di pulire le parti del motore e mantenere pulite le parti del motore e aiutare a sospendere particelle solide indesiderate nell'olio motore. Il detersivo ha quattro funzioni: neutralizzazione dell'acido, detergenza, dispersione e solubilizzazione.

Nelle formulazioni dell'olio motore, la maggior parte dei detergenti utilizza saponi di metalli alcalini per neutralizzare gli acidi organici o inorganici generati durante l'ossidazione o la combustione.

I detersivi sono generalmente combinati condisperdentiEZDDe sono utilizzati principalmente negli oli per motori a combustione interna.

 

• Nel 1943, gli Stati Uniti scoprirono che l'olio per motori diesel aggiunto con saponi metallici di acido carbossilico organico, come acidi grassi solubili in olio o acidi naftenici, poteva risolvere il problema dell'aumento dei depositi di carbonio nelle scanalature delle fasce elastiche, la gente lo chiama detergente perché questo tipo di il sapone metallico solubile in olio ha la capacità di pulizia simile a un sapone solubile in acqua.
• La ricerca sui detersivi è iniziata consaponi metallici, e divenne popolare con acidi grassi e saponi di acido naftenico. Poiché la maggior parte dei sali metallici degli acidi grassi e dei sali metallici degli acidi naftenici sono anche catalizzatori di ossidazione dell'olio lubrificante, sono stati sostituiti da solfonati, fenati e fosfati con lo sviluppo dell'industria dei lubrificanti.
• Nei moderni additivi per lubrificanti, i detergenti più popolari includonoSolfonati, Alchilfenati solforati, Fosfonottiolato, Alchilsalicilatie Naftenati. I cinque tipi di detergenti vengono inizialmente applicati con sali neutri.
• Alla fine degli anni '40 e all'inizio degli anni '50, con l'aumento dei motori diesel sovralimentati ad alta potenza e l'aumento dei carburanti contenenti zolfo, nonché una maggiore comprensione della neutralizzazione dei detergenti, le persone iniziarono a svilupparedetergenti di baseEdetergenti sovrabase.
• Alla fine degli anni '50 furono sviluppati prodotti detergenti con un valore base di 250 mg KOH/g.
• Allo stato attuale, la quantità di un numero di base elevato di prodotti richiede la maggior parte dei moderni additivi per lubrificanti e il valore di base può raggiungere fino a 400 ~ 500 mgKOH/g. Oltre il 75% dei detergenti viene utilizzato nell'olio per motori a benzina e nell'olio per motori diesel. Il dosaggio del detergente nell'olio per motori di automobili può raggiungere il 3% ~ 15% e il contenuto nell'olio per motori marini sarà ancora più elevato. Gli oli per cilindri marini (TBN 100) contengono fino al 30 percento di additivi, la maggior parte di questi additivi sono detergenti.

 

 

Funzioni dei detergenti

 

Capacità di neutralizzazione dell'acido
La maggior parte dei detersivi ha un valore di base e alcuni hanno un valore di base elevato, che si chiama aNumero base totale (TBN), e TBN rappresenta la capacità di neutralizzare gli acidi. Diversi sali metallici hanno diverse capacità di neutralizzazione dell'acido.

I detergenti alcalini a base di solfonato e fosfato sono sali acido-alcalini forti e solo la parte eccessivamente alcalina del detergente, ovvero carbonato e idrossido, può neutralizzare la capacità acida, mentre i solfonati e i fosfati neutri sono saponi e non hanno capacità di neutralizzare gli acidi . Tuttavia, i carbossilati, i salicilati e i fenati basici sono sali di acidi deboli di basi forti, che li rendono basi di Lewis. Non solo la parte troppo alcalina ha la capacità neutralizzante, ma anche il sapone ha la capacità di neutralizzare l'acido.

I detersivi ad alto valore di base sono generalmente una combinazione di carbonati (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, N / a₂CO₃, Li₂CO₃, ecc.) e idrossidi metallici [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] e altri colloidi allo stato di superparticelle sono dispersi in detergenti neutri a base di metalli.

I detergenti sovrabasici con elevate riserve alcaline possono neutralizzare continuamente gli acidi derivati ​​dall'ossidazione dell'olio lubrificante e dell'olio combustibile, impedendo loro un'ulteriore condensazione ossidativa e riducendo così i depositi resinosi nel motore. Allo stesso tempo, può anche neutralizzare l'ossido di zolfo generato dopo la combustione di combustibili contenenti zolfo, impedendogli di solfonare l'olio lubrificante;

Può anche neutralizzare l'acido carbossilico, l'acido solforico, l'acido nitrico, ecc. prodotti dopo la combustione della benzina e impedire loro di agire ulteriormente sugli idrocarburi.

A causa della neutralizzazione di questi acidi inorganici e acidi organici, viene prevenuta la corrosione di queste sostanze acide sulle parti metalliche del motore, che è particolarmente importante per gli oli per motori diesel e gli oli marini che utilizzano carburanti ad alto contenuto di zolfo.

 

Capacità di detergenza

Il detergente è sotto forma di micelle nell'olio e ha un forte adsorbimento sul film resinoso indesiderato e sui depositi carboniosi. Può lavare via la pellicola resinosa e il deposito carbonioso che aderisce al pistone e disperderli nell'olio.

In generale, più forti sono le proprietà disperdenti, più forti sono le proprietà.

 

Dispersione

Il detergente è in grado di assorbire le piccole particelle solide come particelle colloidali e carboniose che si sono generate e disperderle nell'olio, evitando che si aggreghino formando particelle grosse che aderiscono al cilindro o si depositano nella morchia.

 

Solubilizzazione

La solubilizzazione è il fenomeno per cui i soluti liquidi originariamente insolubili nell'olio vengono dissolti a causa dell'aggiunta di una piccola quantità di tensioattivo.

I detergenti sono alcuni tensioattivi, spesso dispersi nell'olio come micelle, che possono dissolvere composti contenenti ossigeno contenenti gruppi idrossilici e carbonilici, composti contenenti nitro, fanghi, fuliggine e acqua. Queste sostanze sono gli intermedi per la formazione del film di vernice. Sono solubilizzati al centro delle micelle e circondati dalle molecole additive che formano le micelle, prevenendo così ulteriore ossidazione e condensazione e riducendo la formazione di pellicole di vernice e depositi di carbonio. Infatti, la solubilizzazione dei precursori di deposito da parte dei detergenti, cioè la capacità di rendere meno attivi questi gruppi funzionali altamente reattivi, impedendo così la loro trasformazione in depositi, è molto meno solubilizzante di molti disperdenti senza ceneri.

 

Fondamentalmente, il detersivo è costituito daGruppo lipofilo, gruppo polare e gruppo idrofilo.Come la seguente tabella:

 

ARTICOLO	Gruppo lipofilo	Gruppo Polare	Gruppo idrofilo	Struttura molecolare
Solfonato	Alchilaril	Gruppo dell'acido solfonico	Ca, Mg, Ba, Na
Alchilfenoli e Alchilfenati Solforati	Alchilaril	Idrossile fenolico	Ca, Ba
Alchil salicilati	Alchilaril	Salicilato	Ca, Mg, Ba
Tiofosfato	Poliisobutilene n=17-20	fosforotioato o acido fosforico	Ca, Ba

 

Le prestazioni detergenti e di dispersione dei principali detergenti e disperdenti

Additivi lubrificanti	Capacità di solubilizzazione		Capacità di dispersione			Capacità di detergenza
	Solido / percento	Piruvato/(mmol/kg)	prodotti di decomposizione degli acidi organici/percento	asfalto/ percento	nerofumo / percento	Impedisce l'adsorbimento del nerofumo/percento	pulire il nerofumo adsorbito / percentuale	Impedire l'adsorbimento del nerofumo sotto il campo elettrico/percento
Salicilato alchilico di calcio	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alchil fenato	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Tiofosfato di bario	——	346	——	——	40	——	——	90
Solfuro di alchilfenolo di calcio	——	24	——	——	38	——	——	50
Solfonato di magnesio	——	——	70	——	90	——	——	20
Solfonato di calcio	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Succinimide	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Confronto delle prestazioni dei principali detergenti

ARTICOLO	Dispersione	Neutralizzazione acida	Solubilizzazione	Anti ruggine	Antiossidante
Neutro, Base solfonato	mezzo	mezzo	mezzo	SÌ	NO
Alti solfonati di base	mezzo	alto	mezzo	SÌ	NO
Neutro, base fenato	Basso	mezzo	Basso	NO	SÌ
Alchilfenato ad alta base	Basso	alto	Basso	NO	SÌ
Alchilsalicilato	Basso	mezzo	Basso	NO	SÌ
Tiofosfato	mezzo	mezzo	mezzo	NO	SÌ

 

Tipi di detergenti per Lubrificanti.

 

In base alla fonte delle materie prime, i detergenti solfonati possono essere suddivisi in:

• solfonato di petrolio;
• Solfonato sintetico.

 

Secondo il numero di base, i solfonati sono divisi in:

• Solfonato neutro;
• Numero di base medio solfonato;
• Solfonato ad alto numero di basi;
• Altissimo numero di base solfonato.

 

A seconda del tipo di metallo:

• solfonato di calcio;
• solfonato di magnesio;
• solfonato di sodio;
• e solfonato di litio.

 

Solfonato

 

Solfonato di calcioè il detergente al solfonato più utilizzato.

 

A causa del basso contenuto di ceneri diSolfonato di magnesio, soddisfa i requisiti dell'olio lubrificante a basso contenuto di ceneri e ha una buona resistenza alla ruggine. Viene utilizzato principalmente nell'olio per motori a benzina di alta qualità ed è relativamente facile superare il test di ruggine MS Ⅱ D.

 

Poiché il sale di bario è un metallo pesante ed è tossico, la sua applicazione è sempre meno, eBario Solfonatoviene quasi completamente eliminato come detergente per olio lubrificante. Ma il solfonato di bario ha eccellenti prestazioni antiruggine su vari metalli ed è adatto per l'uso comeAdditivo antiruggine.

 

Il solfonato di calcio iperbasico si forma disperdendo la base in eccesso nelle micelle sotto forma di carbonato di calcio (CaCO3,) per formare un solfonato iperbasico. Il rapporto tra il sale di calcio (m) disperso come carbonato di calcio e il sale di calcio del solfonato (n) supera 30:1.

 

I solfonati neutri oa bassa base hanno un migliore effetto disperdente su fuliggine e altre sostanze, mentre i solfonati ultrabasici hanno una migliore capacità di neutralizzazione e detergenza ad alta temperatura.
Il solfonato può essere saldamente adsorbito sulla superficie del metallo ferroso per formare un film protettivo impermeabile, che ne garantisce labuone prestazioni antiruggine.

Rispetto al salicilato e al fenato, il solfonato è migliore del salicilato e del fenato in termini di solubilizzazione e dispersione, ma in condizioni di temperature elevate, la velocità di neutralizzazione e la detergenza sono peggiori del salicilato e del fenato.
In particolare, tuttigli additivi solfonati hanno scarse proprietà antiossidanti e anticorrosive, Egli additivi solfonati ad alto valore basico favoriscono anche l'ossidazione.
Per compensare la mancanza di antiossidazione, oltre alla composizione di diversi solfonati ad alto e basso contenuto di basi nei moderni oli motore, è più importante utilizzare solfonati in combinazione con sali alchilici solforati, disperdenti e antiossidanti e antiossidanti - additivi di corrosione.

Generalmente, il solfonato habuona detergenza ad alta temperatura, forte capacità di neutralizzazione,buona resistenza alla ruggine, Euna certa disperdibilità. La sua materia prima è facile da ottenere e il prezzo è economico. Può essere miscelato con altri additivi per preparare vari oli per motori a combustione interna. Viene utilizzato anche per cilindri marini e oli motore.

 

Alchilfenati e alchilfenati solforati

 

Il detergente Alkylphenplte è uno dei detergenti per olio motore apparsi alla fine degli anni '30. Fin dall'inizio, questo tipo di additivo è stato rapidamente trasformato in vari derivati, come l'alchilfenato solforato, l'alchilfenato di condensazione della formaldeide, l'alchilfenato di condensazione della formaldeide dell'ammina.

Dagli anni '50, con lo sviluppo di vari motori diesel ad alta potenza e l'applicazione di carburanti ad alto contenuto di zolfo, al fine di risolvere efficacemente i problemi di aumento dei depositi carboniosi sui pistoni e di corrosione e usura delle canne dei cilindri, i detergenti alchilfenolici si sono gradualmente sviluppati verso prodotti a base alta con TBN 200~250.

I sali alchilfenolici più comunemente usati sono i sali di calcio e i sali di magnesio, e quelli più comunemente usati sono i sali di calcio.
Tuttavia, le prestazioni dell'alchilfenato puro sono scarse ed è difficile metallizzare per produrre prodotti ad alto contenuto di base, quindi l'alchilfenato di sale solforato e l'alchilfenato appaiono quasi contemporaneamente e diventano oggi i più utilizzati al mondo. Ha una vasta gamma di specie e il suo consumo è secondo solo ai solfonati e i fenati alcalini rappresentano un terzo del mercato degli additivi per detergenti lubrificanti.

 

Secondo il numero di base, gli alchilfenati solforati includono:

 

 

• alchilfenato solforato a bassa base (TBN100);
• Alchilfenato solforato a base media (TBN150);
• Alchifenato solforato ad alto contenuto di basi (TBN250);
• Alchilfenato di calcio solforato a basi superalte (TBN300).

 

 

Caratteristiche del fenato solforato:

 

• L'alchilfenato solforato è facile da dissociare nel mezzo oleoso, quindi ha un particolarebuona capacità di neutralizzazioneEottimo antiossidante e anticorrosivoproprietà.

• L'alchilfenato solforato ha particolarmentebuona detergenza ad alta temperatura, ed è particolarmente efficace nell'eliminare i depositi carboniosi nella scanalatura dell'anello superiore dell'olio per motori diesel sovralimentati. È uno degli additivi indispensabili per l'olio motore diesel sovralimentato;

• L'alchilfenato solforato è ampiamente utilizzato in vari gradi di olio per motori a combustione interna grazie al suobuona ritenzione di alcali e capacità di separazione dell'acqua, ed è tuttora uno dei principali additivi dell'olio lubrificante marino.

 

La differenza tra detergenti a base di fenato e detergenti a base di solfonato:

 

Sia il solfonato ad alta base che il fenato alchilico ad alta base sono buonicapacità di neutralizzazione degli acidi.

Il solfonato ad alto contenuto di basi può ridurre le prestazioni antiossidanti nei lubrificanti. Ma l'alchil fenato ad alto contenuto di basi ha proprietà antiossidanti.

 

L'alchilfenato solforato è composto con altri detergenti, disperdenti e ZDDP ed è ampiamente utilizzato in vari oli per motori a combustione interna, in particolare negli oli per motori diesel sovralimentati per ridurre i depositi di carbonio. Mantiene una buona alcalinità ed è ben utilizzato nell'olio per cilindri marini, quindi è stato sviluppato su larga scala nei paesi occidentali ed è diventato uno dei più importanti additivi per lubrificanti attualmente.