Förstå rengöringsmedelstillsatser i motoroljor: en översikt

Innehåll

Vad är rengöringsmedel för förbränningsmotoroljor?

Funktioner av tvättmedel

Syraneutraliseringsförmåga

Rengöringsförmåga

Spridning

Solubilisering

Prestandajämförelse av huvudtvättmedel

Typer av rengöringsmedel för smörjmedel.

Sulfonat

Alkylfenater och sulfuriserade alkylfenater

 

Vad är rengöringsmedel för förbränningsmotoroljor?

 

 

Detergent (för förbränningsmotoroljor) är en kemikalie som kan rengöra motordelar och hålla motordelar rena och hjälpa till att suspendera oönskade fasta partiklar i motorolja. Tvättmedel har fyra funktioner: syraneutralisering, tvättmedel, dispergering och solubilisering.

I motoroljeformuleringar använder de flesta rengöringsmedel alkalimetalltvålar för att neutralisera organiska eller oorganiska syror som genereras under oxidation eller förbränning.

Tvättmedel kombineras i allmänhet meddispergeringsmedelochZDDPoch används främst i förbränningsmotoroljor.

 

• 1943 upptäckte USA att dieselmotorolja tillsatt organiska karboxylsyrametalltvålar, såsom oljelösliga fettsyror eller naftensyror kunde lösa problemet med ökade kolavlagringar i kolvringsspår, folk kallar det rengöringsmedel eftersom denna typ av oljelöslig metalltvål har samma rengöringsförmåga som en vattenlöslig tvål.
• Forskningen om tvättmedel började medmetalltvålar, och blev populär med fettsyror och naftensyratvålar. På grund av att de flesta av fettsyrametallsalterna och naftensyrametallsalterna också är oxidationskatalysatorer för smörjolja, ersattes de med sulfonater, fenater och fosfater med utvecklingen av smörjmedelsindustrin.
• I moderna smörjmedelstillsatser inkluderar de mest populära tvättmedlenSulfonater, Sulfuriserade alkylfenater, Fosfonottiolat, Alkylsalicylateroch naftenater. De fem typerna av tvättmedel appliceras initialt med neutrala salter.
• I slutet av 1940-talet och början av 1950-talet, med ökningen av högeffekts överladdade dieselmotorer och ökningen av svavelhaltiga bränslen, samt mer förståelse för neutralisering av tvättmedel, började människor utvecklasbastvättmedelochöverbasade tvättmedel.
• I slutet av 1950-talet utvecklades tvättmedelsprodukter med ett basvärde på 250 mg KOH/g.
• För närvarande tar mängden av högt basantal av produkter majoriteten av moderna smörjmedelstillsatser, och basvärdet kan nå upp till 400~500mgKOH/g. Mer än 75 procent av rengöringsmedlen används i bensinmotorolja och dieselmotorolja. Tvättmedelsdoseringen i bilmotorolja kan nå 3 procent ~15 procent, och innehållet i marinmotorolja kommer att vara ännu högre. Marin cylinderoljor (TBN 100) innehåller upp till 30 procent tillsatser, de flesta av dessa tillsatser är rengöringsmedel.

 

 

Funktioner av tvättmedel

 

Syraneutraliseringsförmåga
De flesta tvättmedel har ett basvärde, och vissa har ett högt basvärde, som kallas aTotalt basnummer (TBN), och TBN representerar förmågan att neutralisera syror. Olika metallsalter har olika syraneutraliseringsförmåga.

Alkaliska sulfonat- och fosfattvättmedel är starka syrastarka alkalisalter och endast den överalkaliska delen av tvättmedlet, det vill säga karbonat och hydroxid, kan neutralisera syraförmågan, medan neutrala sulfonater och fosfater är tvålar och inte har någon förmåga att neutralisera syror. . Men basiska karboxylater, salicylater och fenater är starka bas-svaga syrasalter, vilket gör dem till Lewis-baser. Inte bara den överalkaliska delen har den neutraliserande förmågan, utan även tvålen har förmågan att neutralisera syran.

Tvättmedel med högt basvärde är vanligtvis en kombination av karbonater (CaCO₃BaCO₃MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃, etc.) och metallhydroxider [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] och andra superpartikeltillståndskolloider är dispergerade i neutrala metallbaserade detergenter.

Överbasade rengöringsmedel med höga alkalireserver kan kontinuerligt neutralisera de oxidationshärledda syrorna i smörjolja och eldningsolja, vilket förhindrar dem från ytterligare oxidativ kondensation, och därigenom minskar hartsavlagringarna i motorn. Samtidigt kan den också neutralisera svaveloxiden som genereras efter förbränning av svavelhaltiga bränslen, vilket hindrar den från att sulfonera smörjolja;

Det kan också neutralisera karboxylsyran, svavelsyran, salpetersyran etc. som produceras efter bensinförbränning och hindra dem från att ytterligare verka på kolväten.

På grund av neutraliseringen av dessa oorganiska syror och organiska syror förhindras korrosionen av dessa sura ämnen på motorns metalldelar, vilket är särskilt viktigt för dieselmotoroljor och marina oljor som använder högsvavliga bränslen.

 

Rengöringsförmåga

Tvättmedlet är i form av miceller i oljan och det har stark adsorption på den oönskade hartsfilmen och kolavlagringarna. Det kan tvätta bort den hartsartade filmen och kolavlagringen som fäster vid kolven och sprida dem i oljan.

I allmänhet gäller att ju starkare dispergerande egenskaper desto starkare egenskaper.

 

Dispersion

Tvättmedlet kan absorbera de små fasta partiklarna som kolloid- och kolpartiklar som har genererats och sprida dem i oljan, vilket hindrar dem från att agglomerera och bilda stora partiklar som fäster vid cylindern eller sätter sig i slam.

 

Solubilisering

Solubilisering är fenomenet att flytande lösta ämnen som ursprungligen är olösliga i olja löses på grund av tillsatsen av en liten mängd ytaktivt ämne.

Detergenter är några ytaktiva ämnen, ofta dispergerade i olja som miceller, som kan lösa syrehaltiga föreningar som innehåller hydroxyl- och karbonylgrupper, nitrohaltiga föreningar, slam, sot och vatten. Dessa ämnen är mellanprodukterna för att bilda färgfilmen. De solubiliseras i mitten av micellerna och omges av de tillsatsmolekyler som bildar micellerna, vilket förhindrar ytterligare oxidation och kondensation och minskar bildandet av färgfilmer och kolavlagringar. I själva verket är solubiliseringen av avsättningsprekursorerna av detergenter, dvs förmågan att göra dessa mycket reaktiva funktionella grupper mindre aktiva, och därigenom förhindra deras omvandling till avlagringar, mycket mindre solubiliserande än många askfria dispergeringsmedel.

 

I grund och botten består tvättmedlet avLipophilic Group, Polar Group och Hydrophilic Group.Som följande tabell:

 

ARTIKEL	Lipofil grupp	Polargruppen	Hydrofil grupp	Molekylär struktur
Sulfonat	Alkylaryl	Sulfonsyragrupp	Ca, Mg, Ba, Na
Alkylfenoler och sulfuriserade alkylfenater	Alkylaryl	Fenolisk hydroxyl	Ca, Ba
Alkylsalicylater	Alkylaryl	Salicylat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Polyisobutylen n=17-20	fosfortioat eller fosforsyra	Ca, Ba

 

Tvätt- och dispersionsprestanda för de viktigaste tvättmedlen och dispergeringsmedlen

Smörjmedelstillsatser	Solubiliseringsförmåga		Spridningsförmåga			Rengöringsförmåga
	Solid / procent	Pyruvat/(mmol/kg)	sönderdelningsprodukter av organiska syror/procent	asfalt/procent	kimrök / procent	Förhindra kimröksadsorption / procent	rengör det adsorberade kimröket / procent	Förhindra kimröksadsorption under elektriskt fält/procent
Kalciumalkylsalicylat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkylfenat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Bariumtiofosfat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalciumalkylfenolsulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesiumsulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalciumsulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
succinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Prestandajämförelse av huvudtvättmedel

ARTIKEL	Spridning	Syraneutralisering	Solubilisering	Anti rost	Antioxidation
Neutral, Bassulfonat	mitten	mitten	mitten	ja	Nej
Hög bas sulfonater	mitten	hög	mitten	ja	Nej
Neutral, Basfenat	låg	mitten	låg	Nej	ja
Högbas alkylfenat	låg	hög	låg	Nej	ja
Alkylsalicylat	låg	mitten	låg	Nej	ja
Tiofosfat	mitten	mitten	mitten	Nej	ja

 

Typer av rengöringsmedel för smörjmedel.

 

Beroende på råvarukällan kan sulfonattvättmedel delas in i:

• Petroleumsulfonat;
• Syntetiskt sulfonat.

 

Enligt basnumret är sulfonater indelade i:

• Neutralt sulfonat;
• Mellanbasnummer Sulfonat;
• Högt bastal sulfonat;
• Superhögt bastal sulfonat.

 

Beroende på typen av metall:

• Kalciumsulfonat;
• magnesiumsulfonat;
• natriumsulfonat;
• och litiumsulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalciumsulfonatär det mest använda sulfonatrengöringsmedlet.

 

På grund av den låga askhalten avMagnesiumsulfonat, den uppfyller kraven för smörjolja med låg askhalt och har god rostbeständighet. Den används mest i högkvalitativ bensinmotorolja och det är relativt lätt att klara rosttestet MS Ⅱ D.

 

Eftersom bariumsalt är en tungmetall och är giftigt, är dess tillämpning mindre och mindre, ochBariumsulfonatär nästan helt eliminerad som smörjoljerengöringsmedel. Men Barium Sulfonate har utmärkta rostskyddsegenskaper på olika metaller och är lämplig att använda som enRostskyddstillsats.

 

Det överbaserade kalciumsulfonatet bildas genom att dispergera överskottet av bas i micellerna i form av kalciumkarbonat (CaCO3,) för att bilda ett överbaserat sulfonat. Förhållandet mellan kalciumsalt (m) dispergerat som kalciumkarbonat och kalciumsalt av sulfonat (n) överstiger 30:1.

 

Neutrala eller lågbaserade sulfonater har en bättre dispergerande effekt på sot och andra ämnen, medan överbaserade sulfonater har bättre neutraliseringsförmåga och rengöringsförmåga vid hög temperatur.
Sulfonat kan adsorberas ordentligt på järnmetallens yta för att bilda en ogenomtränglig skyddsfilm, vilket säkerställer dessbra rostskyddsprestanda.

Jämfört med salicylat och fenat är sulfonat bättre än salicylat och fenat när det gäller solubilisering och dispersion, men under tuffa högtemperaturförhållanden är neutraliseringshastigheten och rengöringsförmågan sämre än salicylat och fenat.
I synnerhet allaSulfonattillsatser har dåliga antioxidations- och anti-korrosionsegenskaper, ochsulfonattillsatser med högt basvärde främjar till och med oxidation.
För att kompensera för bristen på antioxidation, förutom att blanda olika hög- och lågbassulfonater i moderna motoroljor, är det viktigare att använda sulfonater i kombination med sulfuriserade alkylsalter, dispergeringsmedel och antioxidanter och antioxidanter. -korrosionstillsatser.

I allmänhet har sulfonatbra högtemperaturtvättmedel, stark neutraliseringsförmåga,bra rostbeständighet, ochviss spridbarhet. Dess råvara är lätt att få tag på och priset är billigt. Det kan blandas med andra tillsatser för att framställa olika förbränningsmotoroljor. Den används också för marina cylinder- och motoroljor.

 

Alkylfenater och sulfuriserade alkylfenater

 

Alkylphenplte rengöringsmedel är ett av motoroljerengöringsmedel som dök upp i slutet av 1930-talet. Från början gjordes denna typ av tillsats snabbt till olika derivat, såsom sulfuriserat alkylfenat, formaldehydkondensationsalkylfenat, aminformaldehydkondensationsalkylfenat.

Sedan 1950-talet, med utvecklingen av olika högeffektsdieselmotorer och användningen av högsvavliga bränslen, för att effektivt lösa problemen med ökade kolavlagringar på kolvar och korrosion & slitage på cylinderfoder, har alkylfenolrengöringsmedel gradvis utvecklats mot högbasprodukter med TBN 200~250.

De vanligaste alkylfenolsalterna är kalciumsalter och magnesiumsalter, och de vanligast använda är kalciumsalter.
Men prestandan för rent alkylfenat är dålig och det är svårt att metallisera för att producera högbasprodukter, så sulfuriserat salt alkylfenat och alkylfenat uppträder nästan samtidigt och blir de mest använda i världen idag. Den har ett brett utbud av arter och dess konsumtion är näst efter sulfonater, och alkaliska fenater står för en tredjedel av marknaden för smörjmedelstillsatser för tvättmedel.

 

Enligt basnumret inkluderar sulfuriserade alkylfenater:

 

 

• Lågbas sulfuriserat alkylfenat (TBN100);
• Mediumbas sulfuriserat alkylfenat (TBN150);
• Högbas sulfuriserat alkyfenat (TBN250);
• Superhögbas sulfuriserat alkylfenatkalcium (TBN300).

 

 

Egenskaper för sulfuriserat fenat:

 

• Sulfuriserat alkylfenat är lätt att dissociera i oljemediet, så det har en särskiltgod neutraliseringsförmågaochutmärkt antioxidation och anti-korrosionegenskaper.

• Svavlat alkylfenat har särskiltbra högtemperaturtvättmedel, och är särskilt effektiv för att undertrycka kolavlagringar i det övre ringspåret på överladdad dieselmotorolja. Det är en av de oumbärliga tillsatserna för överladdad dieselmotorolja;

• Sulfuriserat alkylfenat används ofta i olika kvaliteter av förbränningsmotorolja på grund av dessgod alkaliretention och vattenseparationsförmåga, och är fortfarande en av de viktigaste tillsatserna i marin smörjolja.

 

Skillnaden mellan fenattvättmedel och sulfonattvättmedel:

 

Både högbas sulfonat och högbas alkylfenat har brasyraneutraliseringsförmåga.

Sulfonat med hög bas kan minska antioxidantprestandan i smörjmedel. Men högbaserat alkylfenat har antioxidantegenskaper.

 

Sulfuriserat alkylfenat blandas med andra rengöringsmedel, dispergeringsmedel och ZDDP, och används i stor utsträckning i olika förbränningsmotoroljor, särskilt i överladdade dieselmotoroljor för att minska kolavlagringar. Den bibehåller god alkalinitet och används väl i marin cylinderolja, så den har utvecklats i stor skala i västländer och har blivit en av de viktigaste smörjmedelstillsatserna för närvarande.