Miglioratore della stabilità al taglio e dell'indice di viscosità nel lubrificante.

Stabilità al taglioè la capacità di un polimero di resistere allo sforzo di taglio, che è una prestazione cruciale diMiglioratori dell'indice di viscosità. Quando un miglioratore dell'indice di viscosità ha una scarsa stabilità al taglio, la catena principale del polimero si romperà sotto l'azione dello sforzo di taglio, portando a un calo della viscosità. Di conseguenza, l'olio lubrificante miscelato non può mantenere il suo grado di viscosità originale, il che provoca un aumento dell'usura e del consumo di carburante.

La stabilità al taglio è correlata al grado di polimerizzazione (peso molecolare relativo), al grado di dispersione (distribuzione del peso molecolare relativo) e all'idrodinamica del polimero in soluzione per i miglioratori dell'indice di viscosità.

Più lunga è la catena polimerica (maggiore è il peso molecolare relativo) e maggiore è la dispersione, più facilmente si romperà, con conseguente scarsa stabilità al taglio.

Al contrario, minore è il peso molecolare relativo del polimero, migliore è la stabilità al taglio, ma la velocità di trattamento sarà maggiore, il che è dannoso per la pulizia. Pertanto, è solo necessario ottenere la stabilità al taglio richiesta, piuttosto che perseguire ciecamente la minima stabilità al taglio possibile.

 

Come esprimere la stabilità al taglio?

 

L'olio base minerale è un fluido newtoniano la cui viscosità non ha nulla a che fare con la velocità di taglio. L'olio lubrificante (olio multigrado) addizionato con un miglioratore dell'indice di viscosità modifica le proprietà di flusso dell'olio di base e diventa un fluido non newtoniano. La viscosità cambia con l'aumento o la diminuzione della velocità di taglio.

Sotto l'azione dello sforzo di taglio, la viscosità dell'olio multigrado diminuirà, che è espressa dal tasso di diminuzione della viscosità o dal tasso di perdita di viscosità (Indice di stabilità al taglio, SSI).

Quando il polimero è sottoposto a un'elevata velocità di taglio, si verificherà una temporanea perdita di viscosità. In questo momento, la velocità di taglio è solitamente di circa 10⁴s^-1, e le sue molecole fluiranno lungo la direzione assiale e diventeranno ordinate. La forma del polimero cambia da una linea sferica Gli agglomerati si trasformano in strutture allungate che occupano meno volume idrodinamico, con conseguente diminuzione della viscosità. Questa perdita di viscosità è reversibile e può essere recuperata una volta che lo sforzo di taglio scompare, quindi questa perdita di viscosità è temporanea, espressa daIndice di stabilità al taglio temporaneo (TSSI).

Man mano che la velocità di taglio viene ulteriormente aumentata, sempre più molecole vengono deformate, con conseguente maggiore perdita di viscosità, fino al raggiungimento della massima quantità di deformazione. Quando la velocità di taglio supera i 10⁶s^-1, oltre alla temporanea perdita di viscosità, c'è anche una perdita di viscosità irreversibile causata dalla scissione della catena polimerica, che è chiamata perdita di viscosità permanente. L'indice di stabilità al taglio permanente (Indice di stabilità al taglio permanente, PSSI) rappresenta. La scissione della catena del polimero avviene generalmente nel mezzo della catena, dove il legame carbonio-carbonio viene diviso per generare due molecole più piccole.

Maggiore è il peso molecolare del polimero, più facile è deformarsi e degradarsi meccanicamente. Tuttavia, quando il peso molecolare relativo del polimero è sufficientemente piccolo, non si verificherà nemmeno una perdita di viscosità permanente e di solito non è facile causare un'ulteriore degradazione, quindi il processo di degradazione è autolimitante.

La velocità di taglio di ciascuna parte del motore è diversa e anche la perdita di viscosità temporanea è diversa. L'ingranaggio, il cuscinetto, il pistone e la parete del cilindro sono i più grandi e anche la perdita temporanea di viscosità è elevata, quindi è facile causare usura e abrasione in queste parti

 

Velocità di taglio nell'olio per motori a benzina

Tasso di taglio		Parti del motore	Influenza
A	103/s~104/s	Fascia elastica posteriore, stelo valvola, ingresso pompa	Consumo di carburante, fluidità a bassa temperatura
B	105/s~106/s	Cuscinetti portanti, pistoni, pareti del cilindro	Usura dei cuscinetti, irritazioni, avviamenti a caldo
C	106/s-1~108/s	Ingranaggi, camme, punterie	Indossare

 

La perdita di viscosità è misurata dalla viscosità cinematica (KV) prima e dopo il taglio. La stabilità al taglio permanente è più comunemente definita dal Permanent Shear Stability Index (PSSI) o semplicemente SSI, secondo ASTM D6022 come segue:

 

PSSI=SSI=（V₀-V_S）/(V₀-V_b)*100

 

V_o= viscosità dell'olio non tranciato

V_s= viscosità dell'olio di taglio

V_b= viscosità del fluido di base (senza polimero)

 

Ci sono tre metodi comunemente usati per misurare la stabilità al taglio.

 

● Metodo con ugello diesel

● Metodo ad ultrasuoni

● Metodo L-38 (il grado di taglio viene misurato dopo che il motore L-38 è in funzione per 10 ore)

 

La durezza dei tre metodi è molto diversa. Le specifiche dell'olio per motori a combustione interna negli Stati Uniti, in Europa e in Cina utilizzano rispettivamente il metodo L-38, il metodo dell'ugello diesel e il metodo a ultrasuoni. Tutti e tre i metodi richiedono che la viscosità dopo il taglio rimanga ancora all'interno dell'intervallo di viscosità specificato per questo tipo di olio.

 

Confronto di SSI dicopolimero etilene-propilene (OCP) VIIcon diversi metodi di prova.

 

ARTICOLO	percentuale SSI
	Iniettore diesel	Taglio sonico	L-38 test del motore
I copolimeri etilene-propilene sono comunemente usati negli Stati Uniti e in Cina	48.5	38	20~22
Copolimeri etilene-propilene di uso comune conformi alle specifiche europee	28.3	21.7	12

 

La tabella sopra mostra che il valore SSI dei copolimeri etilene-propilene comunemente usati negli Stati Uniti e in Cina è di circa il 50% per l'iniettore diesel, circa il 40% per Sonic Shear e circa il 20% per il motore L-38 Test.

Il valore SSI dei copolimeri etilene-propilene comunemente usati secondo le specifiche europee è di circa il 30 percento con il metodo Diesel Injector, circa il 22 percento con Sonic Shear e circa il 12 percento con L-38 Engine Test.

Si noti che il valore SSI dipende dal particolare dispositivo di taglio utilizzato per misurare la stabilità al taglio.

 

Requisiti per la stabilità al taglio di vari oli lubrificanti:

 

Olio per motori a benzina<  Diesel Engine Oil  <   Automatic Transmission Fluid (ATF)  <   Hydraulic Oil  <   Gear Oil.

 

Vari prodotti a base di olio lubrificante hanno metodi di test di stabilità al taglio corrispondenti per soddisfare i loro requisiti.Metodi di provaSono:

Lubrificante del basamento: Metodo Sonic Shear (sia 5min che 10min), 3200km (2000 miglia) Road Shear test, metodo L-38, metodo Diesel Injector, test Peugeot 204.

Fluido cambio automatico e olio idraulico: Dexron ATF, HETC T-13, 10,000 cicli, test Chrysler Power Steering Pump, 4h×93,3 gradi (le condizioni di test includono 4137kPa×1700r /min e 2758kPa×1800r /min).

Olio per ingranaggi: Determinazione della stabilità al taglio del test di punteggio variabile ALI (Test di determinazione della stabilità al taglio del test di punteggio variabile AL I) 93,3 gradi × 120 ore.

 

SSI determinato da vari metodi di prova di taglio

Tipi di lubrificanti	Olio del basamento			ATF	Olio idraulico	Olio del cambio
Metodo di prova	Taglio sonico①	L-38,10h	Iniettore diesel②	Dexron ATF③10000 cicli	Prova della pompa④	ALIVST⑤
Acriloide 702⑥	30	20	45	49	52	89
Acriloide 955⑦	23	12	36	43	45	--
Acriloide 1017⑧	0	0	0.5	0	1	15~20

 

① ASTM D-2603, min 5 min.

② DIN-51382: Iniettore diesel: 10 W-30/10 W-40.

③ Dexron ATF, HETC T-13, 10000 cicli.

④ Test della pompa del servosterzo Chrysler, 4h×93. 3 gradi, carico 2758 kPa, 1800 giri/min.

⑤ Determinazione della stabilità al taglio del punteggio di gravità variabile ALI, 93. 3 gradi × 120 h.

⑥ Acryloid 702: PMA con effetto deprimente del punto di scorrimento, adatto per olio motore a benzina.

⑦ Acryloid 955: MA con effetti di depressione e dispersione del punto di scorrimento, adatto per benzina e olio per motori diesel

⑧ Acryloid 1017: PMA, adatto per fluido per trasmissioni automatiche, olio idraulico e olio per ingranaggi multigrado.

 

Metodo di prova di stabilità al taglio KRLè stato riconosciuto nell'industria dei lubrificanti come un accurato metodo di prova di taglio per prevedere la perdita di viscosità dell'olio lubrificante in condizioni operative effettive ed è diventato un importante strumento di valutazione nello sviluppo dei moderni prodotti a base di olio lubrificante.