Mootoriõlide pesuainete lisandite mõistmine: ülevaade

Sisu

Mis on sisepõlemismootoriõlide pesuvahend?

Pesuainete funktsioonid

Happe neutraliseerimise võime

Puhastusvõime

Dispersioon

Lahustumine

Põhidetergentide toimivuse võrdlus

Määrdeainete pesuvahendite tüübid.

Sulfonaat

Alküülfenaadid ja vääveldatud alküülfenaadid

 

Mis on sisepõlemismootoriõlide pesuvahend?

 

 

Pesuaine (sisepõlemismootoriõlide jaoks) on kemikaal, mis võib puhastada mootori osi ja hoida mootori osi puhtana ning aidata peatada soovimatud tahked osakesed mootoriõlis. Pesuainel on neli funktsiooni: happe neutraliseerimine, detergents, dispergeerimine ja solubiliseerimine.

Mootoriõlide koostises kasutatakse enamikus detergentides leelismetalli seepe, et neutraliseerida oksüdatsiooni või põlemise käigus tekkivaid orgaanilisi või anorgaanilisi happeid.

Tavaliselt kombineeritakse pesuaineiddispergeerivad ainedjaZDDPja neid kasutatakse peamiselt sisepõlemismootoriõlides.

 

• 1943. aastal avastasid Ameerika Ühendriigid, et diiselmootoriõli, millele on lisatud orgaanilisi karboksüülhappeid sisaldavaid metalliseepe, nagu õlis lahustuvad rasvhapped või nafteenhapped, võib lahendada süsihappegaasi ladestumise probleemi kolvirõnga soontes. Seda nimetatakse pesuaineks, kuna seda tüüpi õlis lahustuva metallseebi puhastusvõime on sarnane vees lahustuva seebi puhastusvõimega.
• Detergentide uurimine algasmetallist seebid, ning sai populaarseks rasvhapete ja nafteenhappeseepidega. Kuna enamik rasvhapete metallisoolasid ja nafteenhappe metallisoolad on ka määrdeõli oksüdatsioonikatalüsaatorid, asendati need määrdeainetööstuse arenguga sulfonaatide, fenaatide ja fosfaatidega.
• Kaasaegsetes määrdelisandites on kõige populaarsemad pesuvahendidSulfonaadid, Vääveldatud alküülfenaadid, Fosfonotiolaat, Alküülsalitsülaadidja naftenaadid. Viit tüüpi pesuaineid kasutatakse algselt neutraalsete sooladega.
• 1940. aastate lõpus ja 1950. aastate alguses hakkasid inimesed arenema koos suure võimsusega ülelaadimisega diiselmootorite arvu suurenemise ja väävlit sisaldavate kütuste arvu suurenemisega, samuti hakati paremini mõistma pesuainete neutraliseerimist.baaspesuvahendidjaülealuselised pesuvahendid.
• 1950. aastate lõpus töötati välja pesuvahendid baasväärtusega 250 mg KOH/g.
• Praegu võtab suure baasarvuga toodete kogus enamiku kaasaegsetest määrdelisanditest ja baasväärtus võib ulatuda kuni 400–500 mgKOH / g. Rohkem kui 75 protsenti pesuainetest kasutatakse bensiinimootoriõlis ja diiselmootoriõlis. Automootoriõlis võib pesuaine annus ulatuda 3–15 protsendini ja laevamootoriõli sisaldus on veelgi suurem. Laevasilindriõlid (TBN 100) sisaldavad kuni 30 protsenti lisaaineid, enamik neist lisanditest on pesuained.

 

 

Pesuainete funktsioonid

 

Happe neutraliseerimise võime
Enamikul detergentidel on baasväärtus ja mõnel kõrge baasväärtus, mida nimetatakse aKogu baasarv (TBN), ja TBN esindab võimet neutraliseerida happeid. Erinevatel metallisooladel on erinev happeneutraliseerimisvõime.

Leeliselised sulfonaat- ja fosfaatpesuvahendid on tugevad happe-tugevad leelisesoolad ja ainult pesuaine ülealuseline osa ehk karbonaat ja hüdroksiid võivad happevõimet neutraliseerida, samas kui neutraalsed sulfonaadid ja fosfaadid on seebid ja neil puudub võime happeid neutraliseerida. . Aluselised karboksülaadid, salitsülaadid ja fenaadid on aga tugeva aluse ja nõrga happe soolad, muutes need Lewise alusteks. Mitte ainult ülealuselisel osal on neutraliseerimisvõime, vaid ka seebil on võime hapet neutraliseerida.

Kõrge baasväärtusega detergendid on tavaliselt karbonaatide (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃jne) ja metallhüdroksiidid [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] ja teised superosakeste olekuga kolloidid on dispergeeritud neutraalsetes metallipõhistes detergentides.

Suure leelisevaruga ülealuselised pesuvahendid võivad pidevalt neutraliseerida määrdeõli ja kütteõli oksüdatsioonist tulenevaid happeid, takistades nende edasist oksüdatiivset kondenseerumist ja vähendades seeläbi vaigusadestusi mootoris. Samal ajal võib see neutraliseerida ka pärast väävlit sisaldavate kütuste põletamisel tekkivat vääveloksiidi, takistades sellel määrdeõli sulfoonimist;

Samuti võib see neutraliseerida pärast bensiini põlemist tekkivat karboksüülhapet, väävelhapet, lämmastikhapet jne ning takistada nende edasist toimet süsivesinikele.

Tänu nende anorgaaniliste ja orgaaniliste hapete neutraliseerimisele on välditud nende happeliste ainete korrosioon mootori metallosadele, mis on eriti oluline diiselmootoriõlide ja kõrge väävlisisaldusega kütust kasutavate laevaõlide puhul.

 

Puhastusvõime

Pesuaine on õlis mitsellide kujul ja sellel on tugev adsorptsioon ebasoovitavatele vaigustele kilele ja süsiniku ladestustele. See võib maha pesta vaiguse kile ja kolvi külge kleepunud süsinikujäägi ning hajutada need õlis.

Üldiselt, mida tugevamad on hajutavad omadused, seda tugevamad on omadused.

 

Dispersioon

Pesuaine võib absorbeerida tekkinud väikesed tahked osakesed, nagu kolloid- ja süsinikuosakesed, ning hajutada need õlis, takistades nende aglomeerumist, moodustades suuri osakesi, mis kleepuvad silindri külge või settivad mudaks.

 

Lahustumine

Lahustumine on nähtus, kus algselt õlis lahustumatud vedelad ained lahustuvad väikese koguse pindaktiivse aine lisamise tõttu.

Detergendid on mõned pindaktiivsed ained, mis sageli dispergeeritakse õlis mitsellidena ja mis võivad lahustada hapnikku sisaldavaid ühendeid, mis sisaldavad hüdroksüül- ja karbonüülrühmi, nitrosisaldusega ühendeid, muda, tahma ja vett. Need ained on värvikile moodustamise vaheühendid. Need lahustuvad mitsellide keskel ja on ümbritsetud mitselle moodustavate lisandimolekulidega, vältides seeläbi edasist oksüdeerumist ja kondenseerumist ning vähendades värvikilede ja süsiniku ladestumist. Tõepoolest, detergentide poolt ladestunud lähteainete solubiliseerimine, st võime muuta need väga reaktiivsed funktsionaalrühmad vähem aktiivseks, vältides seeläbi nende muundumist sadestisteks, on palju vähem solubiliseeriv kui paljud tuhavabad dispergeerivad ained.

 

Põhimõtteliselt koosneb pesuvahendLipofiilne rühm, polaarrühm ja hüdrofiilne rühm.Nagu järgmine tabel:

 

ITEM	Lipofiilne rühm	Polaarrühm	Hüdrofiilne rühm	Molekulaarstruktuur
Sulfonaat	Alküülarüül	Sulfoonhappe rühm	Ca, Mg, Ba, Na
Alküülfenoolid ja vääveldatud alküülfenaadid	Alküülarüül	Fenoolne hüdroksüül	Ca, Ba
Alküülsalitsülaadid	Alküülarüül	Salitsülaat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfaat	Polüisobutüleen n=17-20	fosforotioaat või fosforhape	Ca, Ba

 

Peamiste detergentide ja dispergeerivate ainete pesu- ja dispersiooniomadused

Määrdelisandid	Lahustumisvõime		Dispersioonivõime			Puhastusvõime
	Tahke / protsent	Püruvaat/(mmol/kg)	orgaaniliste hapete lagunemissaadused/ protsent	asfalt/ protsenti	tahma / protsenti	Vältida tahma adsorptsiooni / protsent	puhastage adsorbeeritud tahm / protsenti	Vältida tahma adsorptsiooni elektrivälja all / protsent
Kaltsiumalküülsalitsülaat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alküülfenaat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Baariumtiofosfaat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kaltsiumalküülfenoolsulfiid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magneesiumsulfonaat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kaltsiumsulfonaat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Suktsinimiid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Põhidetergentide toimivuse võrdlus

ITEM	Dispersioon	Happe neutraliseerimine	Lahustumine	Roostevastane	Antioksüdatsioon
Neutraalne, alussulfonaat	keskel	keskel	keskel	jah	ei
Kõrge alusega sulfonaadid	keskel	kõrge	keskel	jah	ei
Neutraalne, alusfenaat	madal	keskel	madal	ei	jah
Kõrge alusega alküülfenaat	madal	kõrge	madal	ei	jah
Alküülsalitsülaat	madal	keskel	madal	ei	jah
Tiofosfaat	keskel	keskel	keskel	ei	jah

 

Määrdeainete pesuvahendite tüübid.

 

Vastavalt tooraine allikale võib sulfonaatpesuvahendid jagada järgmisteks osadeks:

• naftasulfonaat;
• Sünteetiline sulfonaat.

 

Põhinumbri järgi jagunevad sulfonaadid järgmisteks osadeks:

• Neutraalne sulfonaat;
• keskmine alusarv sulfonaat;
• kõrge baasarvuga sulfonaat;
• Ülikõrge baasarvuga sulfonaat.

 

Vastavalt metalli tüübile:

• kaltsiumsulfonaat;
• magneesiumsulfonaat;
• naatriumsulfonaat;
• ja liitiumsulfonaat.

 

Sulfonaat

 

Kaltsiumsulfonaaton enimkasutatav sulfonaatpesuvahend.

 

Madala tuhasisalduse tõttuMagneesiumsulfonaat, see vastab madala tuhasisaldusega määrdeõli nõuetele ja on hea roostekindlusega. Seda kasutatakse enamasti kõrgekvaliteedilises bensiinimootoriõlis ja MS Ⅱ D roostetesti on suhteliselt lihtne läbida.

 

Kuna baariumisool on raskemetall ja mürgine, kasutatakse seda üha vähem jaBaariumsulfonaaton peaaegu täielikult kõrvaldatud määrdeõli pesuvahendina. Kuid baariumsulfonaadil on suurepärane roostevastane toime erinevatele metallidele ja see sobib kasutamiseksRoostevastane lisand.

 

Ülebaasiline kaltsiumsulfonaat tekib mitsellides oleva aluse üleliigse dispergeerimisel kaltsiumkarbonaadi (CaCO3) kujul, moodustades ülebaasilise sulfonaadi. Kaltsiumkarbonaadina dispergeeritud kaltsiumsoola (m) ja sulfonaadi (n) kaltsiumsoola suhe ületab 30:1.

 

Neutraalsetel või madalal aluselistel sulfonaatidel on tahma ja muid aineid parem dispergeeriv toime, samas kui ülebaasilistel sulfonaatidel on parem neutraliseerimisvõime ja kõrgel temperatuuril pestav toime.
Sulfonaati saab raudmetalli pinnale kindlalt adsorbeerida, moodustades läbitungimatu kaitsekile, mis tagab sellehea roostevastane jõudlus.

Võrreldes salitsülaadi ja fenaadiga on sulfonaat lahustuvuse ja dispersiooni poolest parem kui salitsülaat ja fenaat, kuid karmides kõrge temperatuuri tingimustes on neutraliseerimiskiirus ja detergents halvemad kui salitsülaat ja fenaat.
Eelkõige kõiksulfonaatlisanditel on halvad oksüdatsiooni- ja korrosioonivastased omadusedjakõrge baasväärtusega sulfonaatlisandid isegi soodustavad oksüdatsiooni.
Antioksüdatsiooni puudumise korvamiseks on lisaks erinevate kõrge ja madala alusega sulfonaatide lisamisele tänapäevastes mootoriõlides olulisem kasutada sulfonaate kombinatsioonis vääveldatud alküülsoolade, dispergeerivate ainete ning antioksüdantide ja antioksüdantidega. - korrosioonilisandid.

Üldiselt on sulfonaadilhea kõrge temperatuuriga pesuvahend, tugev neutraliseerimisvõime,hea roostekindlusjateatav hajutatavus. Selle toorainet on lihtne hankida ja hind on odav. Seda saab kombineerida teiste lisanditega, et valmistada erinevaid sisepõlemismootoriõlisid. Seda kasutatakse ka laevasilindrite ja mootoriõlide jaoks.

 

Alküülfenaadid ja vääveldatud alküülfenaadid

 

Alküülfenplte pesuaine on üks mootoriõli pesuaineid, mis ilmusid 1930. aastate lõpus. Algusest peale valmistati seda tüüpi lisanditest kiiresti erinevaid derivaate, nagu vääveldatud alküülfenaat, formaldehüüdi kondensaatalküülfenaat, amiin-formaldehüüdkondensatsioonialküülfenaat.

Alates 1950. aastatest on erinevate suure võimsusega diiselmootorite väljatöötamise ja kõrge väävlisisaldusega kütuste kasutamisega, et tõhusalt lahendada kolbidele suurenenud süsiniku ladestumise ning silindri vooderdiste korrosiooni ja kulumise probleeme, on alküülfenooldetergendid järk-järgult arenenud. kõrge baasiga tooted TBN 200–250.

Kõige sagedamini kasutatavad alküülfenoolisoolad on kaltsiumisoolad ja magneesiumisoolad ning kõige sagedamini kasutatavad kaltsiumisoolad.
Puhta alküülfenaadi jõudlus on aga halb ja seda on raske metalliseerida, et toota kõrge aluselisega tooteid, nii et väävelsoola alküülfenaat ja alküülfenaat ilmuvad peaaegu samal ajal ja on tänapäeval maailmas kõige laialdasemalt kasutatavad. Sellel on lai valik liike ja selle tarbimine on sulfonaatide järel teisel kohal ning leeliselised fenaadid moodustavad kolmandiku määrdeainete detergentide lisandite turust.

 

Alusarvu järgi hõlmavad vääveldatud alküülfenaadid:

 

 

• Madala alusega vääveldatud alküülfenaat (TBN100);
• Keskmise alusega vääveldatud alküülfenaat (TBN150);
• Kõrge alusega vääveldatud alküfenaat (TBN250);
• Ülikõrge alusega vääveldatud alküülfenaatkaltsium (TBN300).

 

 

Vääveldatud fenaadi omadused:

 

• Vääveldatud alküülfenaati on õlikeskkonnas lihtne dissotsieeruda, seega on sellel erilinehea neutraliseerimisvõimejasuurepärane oksüdatsiooni- ja korrosioonivastane toimeomadused.

• Vääveldatud alküülfenaadil on eritihea kõrge temperatuuriga pesuvahendja on eriti tõhus ülelaadimisega diiselmootoriõli ülemises rõngassoones oleva süsiniku ladestumise mahasurumisel. See on üks asendamatuid lisandeid ülelaadimisega diiselmootoriõli jaoks;

• Vääveldatud alküülfenaati kasutatakse selle tõttu laialdaselt mitmesugustes sisepõlemismootorite õlideshea leelise säilitamise ja vee eraldamise võime, ja on siiani üks peamisi meremäärdeõli lisandeid.

 

Erinevus fenaat- ja sulfoonpesuvahendite vahel:

 

Nii kõrge aluse sisaldusega sulfonaat kui ka kõrge aluse alküülfenaat on headhappe neutraliseerimise võime.

Kõrge aluse sisaldusega sulfonaat võib vähendada määrdeainete antioksüdantset toimet. Kuid kõrge aluse sisaldusega alküülfenaadil on antioksüdantsed omadused.

 

Vääveldatud alküülfenaati segatakse teiste detergentide, dispergeerivate ainete ja ZDDP-ga ning seda kasutatakse laialdaselt erinevates sisepõlemismootoriõlides, eriti ülelaadimisega diiselmootoriõlides, et vähendada süsiniku ladestumist. Säilitab hea leeliselisuse ja seda kasutatakse hästi laevasilindrite õlides, mistõttu on seda lääneriikides laialdaselt välja töötatud ja sellest on saanud praegu üks olulisemaid määrdelisandeid.