Forstå detergentadditiver i motorolier: en oversigt

Indhold

Hvad er rengøringsmiddel til forbrændingsmotorolier?

Funktioner af vaskemidler

Syreneutraliseringsevne

Rengøringsevne

Spredning

Solubilisering

Præstationssammenligning af hovedrengøringsmidler

Typer af rengøringsmidler til smøremidler.

Sulfonat

Alkylphenater og svovlbehandlede alkylphenater

 

Hvad er rengøringsmiddel til forbrændingsmotorolier?

 

 

Detergent (til forbrændingsmotorolier) er et kemikalie, der kan rense motordele og holde motordele rene og hjælpe med at suspendere uønskede faste partikler i motorolien. Detergent har fire funktioner: syreneutralisering, detergens, dispergering og solubilisering.

I motorolieformuleringer bruger de fleste rengøringsmidler alkaliske metalsæber til at neutralisere organiske eller uorganiske syrer, der dannes under oxidation eller forbrænding.

Vaskemidler kombineres generelt meddispergeringsmidlerogZDDPog bruges hovedsageligt i forbrændingsmotorolier.

 

• I 1943 opdagede USA, at dieselmotorolie tilsat organiske carboxylsyremetalsæber, såsom olieopløselige fedtsyrer eller naphthensyrer kunne løse problemet med øgede kulstofaflejringer i stempelringsriller, folk kalder det vaskemiddel, fordi denne type olieopløselig metalsæbe har samme rengøringsevne som en vandopløselig sæbe.
• Forskningen i vaskemidler startede medmetal sæber, og blev populær med fedtsyrer og naphthensyresæber. På grund af de fleste af fedtsyremetalsalte og naphthensyremetalsalte er også oxidationskatalysatorer til smøreolie, blev de erstattet af sulfonater, phenater og fosfater med udviklingen af ​​smøremiddelindustrien.
• I moderne smøremiddeladditiver omfatter de mest populære rengøringsmidlerSulfonater, Sulfuriserede alkylphenater, Phosphonotthiolat, Alkylsalicylaterog naftenater. De fem typer vaskemidler påføres i første omgang med neutrale salte.
• I slutningen af ​​1940'erne og begyndelsen af ​​1950'erne, med stigningen af ​​højeffekts superladede dieselmotorer og stigningen i svovlholdige brændstoffer, samt mere forståelse for neutralisering af rengøringsmidler, begyndte folk at udviklebasisvaskemidlerogoverbaserede rengøringsmidler.
• I slutningen af ​​1950'erne blev der udviklet vaskemiddelprodukter med en basisværdi på 250 mg KOH/g.
• På nuværende tidspunkt tager mængden af ​​højt basisantal af produkter størstedelen af ​​moderne smøremiddeladditiver, og basisværdien kan nå op til 400 ~ 500mgKOH/g. Mere end 75 procent af rengøringsmidlerne bruges i benzinmotorolie og dieselmotorolie. Rengøringsmiddeldoseringen i bilmotorolie kan nå op på 3 procent ~15 procent, og indholdet i marinemotorolie vil være endnu højere. Marine cylinderolier (TBN 100) indeholder op til 30 procent additiver, de fleste af disse additiver er rengøringsmidler.

 

 

Funktioner af vaskemidler

 

Syreneutraliseringsevne
De fleste vaskemidler har en grundværdi, og nogle har en høj grundværdi, som kaldes aTotalt basisnummer (TBN), og TBN repræsenterer evnen til at neutralisere syrer. Forskellige metalsalte har forskellige syreneutraliseringsevner.

Alkaliske sulfonat- og fosfatvaskemidler er stærke syrestærke alkalisalte, og kun den overalkaliske del af vaskemidlet, det vil sige carbonat og hydroxid, kan neutralisere syreevnen, mens neutrale sulfonater og fosfater er sæber og ikke har evne til at neutralisere syrer. . Imidlertid er basiske carboxylater, salicylater og phenater stærke base-svage syresalte, hvilket gør dem til Lewis-baser. Ikke kun den overalkaliske del har den neutraliserende evne, men også sæben har evnen til at neutralisere syren.

Vaskemidler med høj basisværdi er generelt en kombination af karbonater (CaCO₃, BaCO₃MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃osv.) og metalhydroxider [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] og andre superpartikeltilstandskolloider er dispergeret i neutrale metalbaserede detergenter.

Overbaserede rengøringsmidler med høje alkalireserver kan kontinuerligt neutralisere de oxidationsafledte syrer i smøreolie og brændselsolie, hvilket forhindrer dem i yderligere oxidativ kondensering og derved reducerer de harpiksholdige aflejringer i motoren. Samtidig kan det også neutralisere svovloxidet, der dannes efter forbrændingen af ​​svovlholdigt brændstof, hvilket forhindrer det i at sulfonere smøreolie;

Det kan også neutralisere carboxylsyren, svovlsyren, salpetersyren osv. produceret efter benzinforbrænding og forhindre dem i at virke yderligere på kulbrinter.

På grund af neutraliseringen af ​​disse uorganiske syrer og organiske syrer forhindres korrosion af disse sure stoffer på motorens metaldele, hvilket især er vigtigt for dieselmotorolier og marineolier, der anvender brændstoffer med højt svovlindhold.

 

Rengøringsevne

Vaskemidlet er i form af miceller i olien, og det har stærk adsorption på den uønskede harpiksholdige film og kulstofaflejringer. Det kan vaske den harpiksholdige film og kulstofaflejringer, der klæber til stemplet, og sprede dem i olien.

Generelt gælder det, at jo stærkere dispergeringsegenskaberne er, jo stærkere er egenskaberne.

 

Spredning

Vaskemidlet kan absorbere de små faste partikler som kolloid- og kulstofpartikler, der er blevet dannet, og sprede dem i olien, hvilket forhindrer dem i at agglomerere og danne store partikler, der klæber til cylinderen eller sætter sig i slam.

 

Solubilisering

Solubilisering er det fænomen, at flydende opløste stoffer, der oprindeligt er uopløselige i olie, opløses på grund af tilsætning af en lille mængde overfladeaktivt stof.

Rengøringsmidler er nogle overfladeaktive stoffer, ofte dispergeret i olie som miceller, som kan opløse oxygenholdige forbindelser indeholdende hydroxyl- og carbonylgrupper, nitroholdige forbindelser, slam, sod og vand. Disse stoffer er mellemprodukterne til dannelse af malingsfilmen. De solubiliseres i midten af ​​micellerne og omgives af additivmolekylerne, der danner micellerne, og forhindrer derved yderligere oxidation og kondensering og reducerer dannelsen af ​​malingsfilm og kulstofaflejringer. Faktisk er solubiliseringen af ​​aflejringsprækursorerne med detergenter, dvs. evnen til at gøre disse meget reaktive funktionelle grupper mindre aktive, og derved forhindre deres omdannelse til aflejringer, meget mindre solubiliserende end mange askeløse dispergeringsmidler.

 

Grundlæggende består vaskemidlet afLipophilic Group, Polar Group og Hydrophilic Group.Som følgende tabel:

 

VARE	Lipofil gruppe	Polar Group	Hydrofil gruppe	Molekylær struktur
Sulfonat	Alkylaryl	Sulfonsyre gruppe	Ca, Mg, Ba, Na
Alkylfenoler og sulfuriserede alkylphenater	Alkylaryl	Fenolisk hydroxyl	Ca, Ba
Alkylsalicylater	Alkylaryl	Salicylat	Ca, mg, ba
Thiophosphat	Polyisobutylen n=17-20	phosphorthioat eller phosphorsyre	Ca, Ba

 

Rengørings- og dispergeringsevnen for de vigtigste rengøringsmidler og dispergeringsmidler

Smøremiddeladditiver	Solubiliseringsevne		Spredningsevne			Rengøringsevne
	Solid / procent	Pyruvat/(mmol/kg)	organiske syrenedbrydningsprodukter/ procent	asfalt/ pct	kønrøg / procent	Forhindre carbon black adsorption / procent	rense den adsorberede carbon black / procent	Forhindre carbon black-adsorption under elektrisk felt/procent
Calciumalkylsalicylat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkylphenat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Barium thiophosphat	——	346	——	——	40	——	——	90
Calciumalkylphenolsulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesiumsulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Calciumsulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Succinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Præstationssammenligning af hovedrengøringsmidler

VARE	Spredning	Syreneutralisering	Solubilisering	Anti rust	Antioxidation
Neutral, base sulfonat	midten	midten	midten	Ja	ingen
Højbase sulfonater	midten	høj	midten	Ja	ingen
Neutral, basephenat	lav	midten	lav	ingen	Ja
Alkylphenat med høj base	lav	høj	lav	ingen	Ja
Alkylsalicylat	lav	midten	lav	ingen	Ja
Thiophosphat	midten	midten	midten	ingen	Ja

 

Typer af rengøringsmidler til smøremidler.

 

I henhold til kilden til råvarer kan sulfonatvaskemidler opdeles i:

• Petroleumssulfonat;
• Syntetisk sulfonat.

 

Ifølge basisnummeret er sulfonater opdelt i:

• Neutralt Sulfonat;
• Mellembasistal Sulfonat;
• Højt Base Antal Sulfonat;
• Super højt basetal sulfonat.

 

Alt efter metaltype:

• Calciumsulfonat;
• magnesiumsulfonat;
• natriumsulfonat;
• og lithiumsulfonat.

 

Sulfonat

 

Calciumsulfonater det mest brugte sulfonatvaskemiddel.

 

På grund af det lave askeindhold afMagnesiumsulfonat, den opfylder kravene til smøreolie med lav aske og har god rustbestandighed. Det bruges mest i højkvalitets benzinmotorolie, og det er relativt nemt at bestå MS Ⅱ D rusttesten.

 

Da bariumsalt er et tungmetal og er giftigt, er dets anvendelse mindre og mindre, ogBariumsulfonater næsten fuldstændig elimineret som smøreolierensemiddel. Men Barium Sulfonate har fremragende anti-rust ydeevne på forskellige metaller og er velegnet til brug som enAnti-rust additiv.

 

Det overbaserede calciumsulfonat dannes ved at dispergere den overskydende base i micellerne i form af calciumcarbonat (CaCO3,) for at danne et overbaseret sulfonat. Forholdet mellem calciumsalt (m) dispergeret som calciumcarbonat og calciumsalt af sulfonat (n) overstiger 30:1.

 

Neutrale eller lavbaserede sulfonater har en bedre dispergerende effekt på sod og andre stoffer, mens overbaserede sulfonater har bedre neutraliseringsevne og rengøringsevne ved høj temperatur.
Sulfonat kan adsorberes fast på overfladen af ​​jernmetallet for at danne en uigennemtrængelig beskyttende film, som sikrergod antirust ydeevne.

Sammenlignet med salicylat og phenat er sulfonat bedre end salicylat og phenat med hensyn til solubilisering og dispersion, men under barske høje temperaturforhold er neutraliseringshastigheden og detergensen værre end salicylat og phenat.
Især alleSulfonatadditiver har dårlige antioxidations- og anti-korrosionsegenskaber, ogsulfonatadditiver med høj basisværdi fremmer endda oxidation.
For at kompensere for manglen på antioxidation er det, udover at sammensætte forskellige høj- og lavbase-sulfonater i moderne motorolier, vigtigere at bruge sulfonater i kombination med sulfuriserede alkylsalte, dispergeringsmidler og antioxidanter og antioxidanter. -korrosionsadditiver.

Generelt har sulfonatgod rengøringsevne ved høj temperatur, stærk neutraliseringsevne,god rustbestandighed, ogen vis spredningsevne. Dens råmateriale er let at få fat i, og prisen er billig. Det kan blandes med andre additiver til fremstilling af forskellige forbrændingsmotorolier. Det bruges også til marine cylinder- og motorolier.

 

Alkylphenater og svovlbehandlede alkylphenater

 

Alkylphenplte vaskemiddel er et af de motorolie rengøringsmidler, der dukkede op i slutningen af ​​1930'erne. Fra begyndelsen blev denne type additiv hurtigt lavet til forskellige derivater, såsom sulfuriseret alkylphenat, formaldehydkondensationsalkylphenat, aminformaldehydkondensationsalkylphenat.

Siden 1950'erne, med udviklingen af ​​forskellige højeffekt dieselmotorer og anvendelsen af ​​brændstoffer med højt svovlindhold, for effektivt at løse problemerne med øgede kulstofaflejringer på stempler og korrosion & slid af cylinderforinger, har alkylphenol-rengøringsmidler gradvist udviklet sig i retning af produkter med høj basis med TBN 200~250.

De mest almindeligt anvendte alkylphenolsalte er calciumsalte og magnesiumsalte, og de mest almindeligt anvendte er calciumsalte.
Imidlertid er ydeevnen af ​​ren alkylphenat dårlig, og det er vanskeligt at metallisere til at producere høj-basisprodukter, så Sulfuriseret salt Alkylphenat og alkylphenat optræder næsten samtidig og bliver de mest udbredte i verden i dag. Den har en bred vifte af arter, og dens forbrug er næst efter sulfonater, og alkaliske phenater tegner sig for en tredjedel af markedet for smøremidler til vaskemidler.

 

Ifølge basisnummeret omfatter svovlbehandlede alkylphenater:

 

 

• Lavbase sulfuriseret alkylphenat (TBN100);
• Middelbaseret sulfuriseret alkylphenat (TBN150);
• Højbase sulfuriseret alkylphenat (TBN250);
• Superhøj base svovlsyret alkylphenat-calcium (TBN300).

 

 

Karakteristika for svovlbehandlet phenat:

 

• Sulfuriseret alkylphenat er let at adskille i oliemediet, så det har en særliggod neutraliseringsevneogfremragende anti-oxidation og anti-korrosionejendomme.

• Sulfuriseret alkylphenat har isærgod rengøringsevne ved høj temperatur, og er særligt effektiv til at undertrykke kulstofaflejringer i den øverste ringrille på superladet dieselmotorolie. Det er et af de uundværlige additiver til dieselmotorolie med kompressor;

• Sulfuriseret alkylphenat er meget udbredt i forskellige kvaliteter af forbrændingsmotorolie på grund af detsgod alkaliretention og vandseparationsevne, og er stadig et af de vigtigste tilsætningsstoffer til skibssmøreolie.

 

Forskellen mellem phenatvaskemidler og sulfonatvaskemidler:

 

Både højbase sulfonat og høj base alkylphenat har godesyreneutraliseringsevne.

Højbaseret sulfonat kan reducere antioxidantydelsen i smøremidler. Men alkylphenat med høj base har antioxidantegenskaber.

 

Sulfuriseret alkylphenat er blandet med andre rengøringsmidler, dispergeringsmidler og ZDDP og er meget udbredt i forskellige forbrændingsmotorolier, især i superladede dieselmotorolier for at reducere kulstofaflejringer. Det bevarer en god alkalinitet og er godt brugt i marine cylinderolie, så det er udviklet i stor skala i vestlige lande og er blevet et af de vigtigste smøremiddeladditiver på nuværende tidspunkt.