Määrdeõli viskoossus väheneb temperatuuri tõustes jaViskoossusindeks (VI)on indikaator viskoossuse muutuse määra mõõtmiseks temperatuuriga. Mida kõrgem on õli VI, seda väiksem on viskoossuse muutumise aste temperatuuriga. Üldjuhul on mineraalõli (parafiini baasil) viskoossusindeks tavaliselt 96-120, et valmistada mitmeastmelise sisepõlemismootori (ICE või IC mootor) õli, millel on suurepärane viskoossus – temperatuuriomadused ja muud kõrge viskoossusindeksiga tööstusmäärded, on vaja lisada viskoossusindeksi parandajat (VII) või kasutada sünteetilist baasõli.

Viscosity Index Improvers VII in Lubricant

Viskoossust reguleerivate lisandite nimetused- Kuidas inimesed seda kemikaali nimetavad

Viskoossust reguleerivad lisandid on tuntud ka mitme teise nime all, sealhulgas:

Viskoossuse modifikaatorid (VM)
Viskoossusindeksi parandajad (VII)
Viskoossuse parandajad
Paksendavad ained
Paksendavad lisandid
Viskoossuse stabilisaatorid
Viskoossuse suurendajad

Neid termineid kasutatakse sageli vaheldumisi, viidates lisanditele, mis aitavad kontrollida määrdeainete viskoossust erinevates töötingimustes.

Viskoossuse parandaja peamine ajalugu

Varem 1930. aastatel kasutati kõrgmolekulaarset ühendit hüdroõli ja kahuri käigukastiõli jaoks, et parandada viskoossuse ja temperatuuri toimivust.
Polüisobutüleen (PIB)on üks esimesi VII-sid, mis välja töötati, 1930. aastatel töötasid ettevõtte Standard Oil Company (nüüd ExxonMobil) teadlased välja protsessi suure molekulmassiga PIB tootmiseks, millel olid paremad VI-d parandavad omadused.
Polümetakrülaat (PMA)töötati esmakordselt välja 1950. aastatel sünteetilise kummi asendajana. 1970. aastatel hakkasid teadlased uurima PMA-de kasutamist VII-dena määrdeainetes. Nad leidsid, et PMA-del oli suurepärane nihkestabiilsus, hea jõudlus madalal temperatuuril ja vastupidavus oksüdatsioonile.
Etüleenpropüleeni kopolümeer (EPC)võiOlefiinkopolümeerid (OCP)esmakordselt töötati välja 1960. aastatel polüisobutüleeni (PIB) asendamiseks, mis oli tol ajal domineeriv VII. OCP-d on alfa-olefiinide ja muude monomeeride, nagu etüleen ja propüleen, kopolümeerid. 1970. ja 1980. aastatel hakati OCP-d laialdaselt kasutama mootoriõlide ja muude määrdeainete tootmisel. Need olid eriti populaarsed Põhja-Ameerikas, kus neid kasutati madalal temperatuuril jõudluse parandamiseks.
20. sajand 70ndad: arenes välja Shell ChemicalStüreen-isopreenpolümeerid, mis on tuntud oma hea nihkestabiilsuse ja madalatel temperatuuridel toimimise poolest, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt autode mootoriõlide viskoossusindeksi parandajates.

Neid polümeerseid ühendeid nimetatakse paksendavateks lisanditeks või viskoossusindeksi parandajateks.

nt PMA lisamine mineraalõlile võib tõhusalt tõsta selle viskoossust, eriti kõrgetel temperatuuridel. Seda ühendit nimetatakse tavaliselt viskoossuse parandajaks, kuna see võib mõjutada õli viskoossust ja temperatuuri. Täpsemalt suurendab see õli viskoossusindeksit, mistõttu seda tuntakse ka viskoossusindeksi parandajana.

Viskoossusindeksi parandajate turuosa on tõusuteel tänu mitmeklassiliste määrdeainete kiirele arengule. Mitmeklassilised mootoriõlid vajavad täiustatud viskoossusindeksit, et säilitada oma jõudlust laias temperatuurivahemikus. Selle tulemusena on viskoossuse indeksi parandajad muutunud määrdetööstuses hädavajalikuks. Statistika järgi moodustavad need VII umbes 22,5% määrdelisandite kogukulust.

Miks on viskoossusindeksi parandajad nii olulised? - Määrdeainete viskoossusindeksi parandajate (VII) väärtus.

Parandage määrdeainete viskoossus-temperatuuri jõudlust

Üks peamisi põhjuseid, miks viskoossusindeksit parandab (VII) Lisandid on kõrgelt hinnatud, kuna need parandavad määrdeainete viskoossust ja temperatuuri. Näidatakse VII lisanditega määrdeaineid, nagu mootoriõlid, käigukastiõlid ja hüdraulikaõlidhea jõudlus madalal temperatuuril ja kõrge temperatuuriga määrimine, mis on hädavajalik masinate sujuva töö ja kaitse tagamiseks. Lisaks võivad VII lisanditega määrdeainedvastavad mitme viskoossusklassi nõuetele, muutes need mitmekülgseks ja sobivaks kasutamiseks erinevates rakendustes ja tingimustes aastaringselt.

Vähendage energiatarbimist, minimeerige kulumist ja masinate hõõrdumist

Viskoossusindeksi parandajatel on oluline roll energiatarbimise vähendamisel, kulumise minimeerimisel ja masinate hõõrdumise vähendamisel. Võrreldes üheklassiliste määrdeainetega, kulutavad viskoossusindeksi parandajatega valmistatud mitmeastmelised määrdeained vähem määrdeainet ja kütteõli, mille tulemuseks on märkimisväärselt vähenenud mehaaniline kulumine. Mitmeklassiliste määrdeainete viskoossus-temperatuur on sujuvam ning viskoossuse kõikumine temperatuurimuutustel on väiksem kui üheklassilistel määrdeainetel. See tagab liikuvate osade piisava määrimise kõrgetel temperatuuridel, vähendades kulumist. Madalatel temperatuuridel on mitme klassi määrdeainete viskoossus madalam kui ühe klassi õlidel, mis muudab mootori käivitamise lihtsamaks ja säästab energiat. Võrreldes sama viskoossustasemega üheklassiliste õlidega, nagu SAE 10W/30 versus SAE 30, võivad mitme klassi õlid säästa kütusekulult kuni 2–3%.

Lihtsustage määrdeaineid

Viskoossusindeksi parandajad mängivad määrdeainete toodete lihtsustamisel olulist rolli. Näiteks võivad universaalsed traktorimäärded tänu viskoossusindeksi parandajatele toimida korraga nii mootoriõli, käigukastiõli, käigukastiõli kui ka piduriõlina. See lihtsustab vajalike määrdeainete laoseisu, vähendades mitme määrdeaine ladustamise ja haldamisega seotud kulusid. Lisaks võib universaalsete määrdeainete kasutamine kaasa tuua vähem segadust ja vigu määrdeainete valikul ja kasutamisel, aidates lõpuks kaasa seadmete paremale jõudlusele ja töökindlusele. Võimalus määrdeaineid viskoossusindeksi parandajate abil lihtsustada on muutnud need määrdeainetetööstuses väärtuslikuks komponendiks.

Suurendab kõrge viskoossusega määrdeõlide tootmist

Suure viskoossusega baasõli ressursside piiratud kättesaadavuse tõttu on viskoossusindeksi parandajad muutunud määrdeõlide olulisteks koostisosadeks. Lisades madala viskoossusega baasõlidele viskoossusindeksi parandajaid, saab saadud õliga asendada kõrge viskoossusega baasõlisid, mis suurendab kõrge viskoossusega määrdeõlide tootmist ja muudab ressursse ratsionaalsemaks.

Mootoriõlide viskoossusindeksi parandajad on üliolulised mitme klassi mootoriõlide loomisel, mis sõltuvad vähem temperatuurist. Tegelikult on viskoossusindeksi parandajad ILSAC GF-5 sõiduautode mootoriõli spetsifikatsiooni kohaselt mootoriõlide oluline komponent. Viskoossusindeksi parandajatega valmistatud mitmeastmelised mootoriõlid suudavad säilitada viskoossust kõrgetel temperatuuridel ja suure nihkejõu tingimustes, tagades samal ajal määrdeõlide pumpamise ka madalatel temperatuuridel.

Jõuülekandevedelikes, nagu käigukastiõlid ja automaatkäigukasti vedelikud, aitavad viskoossusindeksi parandajad minimeerida viskoossuse muutusi võimalikult laias töötemperatuuri vahemikus, säilitades samal ajal hea nihkestabiilsuse. Kõige sagedamini kasutatav viskoossusindeksi parandaja on mitme klassi mootoriõlide puhul, mis moodustavad ligikaudu 60% kõigist määrdeõlidest. Mootoriõlides kasutatava viskoossusindeksi parandaja kogus võib ulatuda kuni 15% (massiosa). Erinevat tüüpi lisaainetest kasutatakse enim viskoossusindeksi parandajaid, mis moodustavad ligikaudu 23% kogu lisandite müügist.

Praegu on parema kütusesäästlikkusega energiasäästlikud määrdeõlid mitmeastmelised mootoriõlid, mis on kombineeritud madala viskoossusega baasõlidest koos hõõrdumise modifikaatorite, viskoossusindeksi parandajate ja hangumispunkti langetavate ainetega. Viskoossusindeksi parandajad võivad vähendada hõõrdumise kadu sega- ja hüdrodünaamilistes määrimistsoonides, samas kui hõõrdumise modifikaatorid võivad vähendada hõõrdumise kadu piir- ja segamäärdetsoonides. Õige koostisega võivad viskoossusindeksi parandajad ja hõõrdumise modifikaatorid koos töötada, et vähendada hõõrdumist ja parandada määrdeõlide energiatõhusust.

Viskoossusindeksi parandaja jõudlus

1. Nihkekindlus

Nihkestabiilsus on polümeeri võime taluda nihkepinget, mis on viskoossusindeksi parandajate oluline näitaja. Kui viskoossusindeksi parandajal on halb nihkestabiilsus, puruneb polümeeri põhiahel nihkepinge mõjul, mis viib viskoossuse languseni. Selle tulemusena ei suuda segatud määrdeõli säilitada oma esialgset viskoossusastet, mis põhjustab suuremat kulumist ja kütusekulu. Lisateabe saamiseks klõpsake nuppuMäärdeaine nihkestabiilsuse ja viskoossuse indeksi parandaja.

2. Paksendamisvõime

Paksenemisvõime on viskoossusindeksi parandaja väga oluline jõudlus. Mida suurem on viskoossusindeksi parandaja paksendamisvõime, seda väiksem on annus ja seda madalam on mitmeastmelise määrdeaine maksumus.
Polümeeri paksenemisvõime sõltub peamiselt viskoossusindeksi parandaja suhtelisest molekulmassist, molekuli põhiahela süsinikuarvust (-[-CH2-]-) ja vormist baasõlis. .
Kaubanduslikult saadavate viskoossusindeksi parandajate paksenemisvõime järjestus on järgmine:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

3. Termiline/oksüdatiivne stabiilsus

Termiline/oksüdatiivne stabiilsus on veel üks oluline VII-de hindamisindeks. Viskoossusindeksi parandajad alluvad tegelikul kasutamisel kõrgel temperatuuril oksüdatsioonile ja termooksüdatiivsele lagunemisele ning lagunemine toob kaasa mitmeid probleeme, nagu viskoossuse vähenemine, happe väärtuse suurenemine ja rõngassoonte süsiniku ladestumise suurenemine. Kõrgmolekulaarsed polümeerid ei allu tavaliselt ilmselgelt termooksüdatiivsele lagunemisele alla 60 kraadi ja hakkavad termooksüdatiivselt lagunema 100-200 kraadi juures. Polümeeri termooksüdatiivne stabiilsus on seotud VII struktuuriga.

Kaubanduslikult saadava VII oksüdatsioonistabiilsuse järjekord on järgmine:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

4. Madala temperatuuri jõudlus

Mootoriõlide viskoossus madalal temperatuuril on oluline reoloogiline omadus. Sõiduki käivitamiseks külma ilmaga peab laagrites olevate mootoriõlide viskoossus olema alla kriitilise väärtuse. See väärtus määratakse mootori madalal temperatuuril käivitusvõime katsete abil ja see on määratletud SAE J300-s kõigi "W" klasside jaoks.

Viskoossusindeksi parandajaSellel on oluline mõju mitmeastmeliste mootoriõlide toimivusele madalatel temperatuuridel ning on kaks kriitilist väärtust, mis näitavad mitmeastmeliste mootoriõlide madala temperatuuri toimivusindeksit:madalal temperatuuril käivitamine ja madalal temperatuuril pumbatavus.

Käivitusvõime madalal temperatuuril

Madalal temperatuuril käivitusvõimet mõjutavad paljud tegurid, üheks olulisemaks näitajaks on madalatemperatuuriline viskoossus, mida väiksem on madalatemperatuuriline viskoossus, seda lihtsam on käivitada.
ÜldiseltKülmväntamise simulaator (CCS)kasutatakse mitme klassi õli näiva viskoossuse mõõtmiseks madalatel temperatuuridel. Külmkäivituse simulaator on reomeeter, mis töötab kõrge nihkekiirusega fikseeritud ümbritseva keskkonna temperatuuril, et simuleerida määrdeõli voolamist mootori laagritesse käivitamisel. Peale mootori käivitamist peab õli saama ka vabalt õlipumpa voolata ja jaotuma mootori erinevatele õlitorudele.
Erinevate VII-de omadused madalal temperatuuril on üsna erinevad ja PMA-l on madalam viskoossus laias nihkekiiruse vahemikus, seega on PMA-l parim CCS-i jõudlus. PIB-i molekulaarne ahel on suhteliselt jäik, kuna sellel on palju metüül-külgahelaid ja selle viskoossus suureneb madalatel temperatuuridel kiiresti, seega on PIB-i madalal temperatuuril toimimine halvim.

Mootoriõli madala temperatuuriga pumpamisvõime

Kui mootor käivitatakse madalal temperatuuril, tuleb määrdeõlisüsteemi õlirõhk lühikese aja jooksul normaliseerida, et tagada mootori kõikide osade õigeaegne määrimine, vastasel juhul põhjustab see kulumist. Mootoriõli võimet pumbata mootori erinevatesse osadesse nimetatakse pumpamisvõimsuseks.

Mootoriõli pumbatavus sõltub näivast viskoossusest pumpamistingimustes. Katsed on näidanud, et mitme klassi õli madalal temperatuuril pumpamise viskoossus ei ole suurem kui 3Pa·s, mis võib tagada pumpatava õlivarustuse ja seda viskoossust nimetatakse kriitiliseks pumpamisviskoossuseks. Temperatuuri, mille juures saavutatakse pumpamise kriitiline viskoossus, nimetatakse kriitiliseks pumpamistemperatuuriks, mida mõõdetakse mini-pöördviskosimeetriga (MRV). MRV on madala nihkekiirusega reomeeter, mida kasutatakse sõiduki mitmeastmelise mootoriõli pumbatavuse simuleerimiseks pärast kahepäevast tühikäigul töötamist külma ilmaga.

SAE J300 määrab ka MRV viskoossuse ülemised piirid kõikidele W-klassi mootoriõlidele. MRV suudab mõõta nii viskoossuse voolu piiri kui ka õhutakistuse piiri. MRV prognoositud keskmine pumpamistemperatuur (BPT) on heas korrelatsioonis mootori keskmise pumpamise piirtemperatuuriga.

Brookefieldi viskoossus võib määrata viskoossuse voolupiiri ja järgmises tabelis on loetletud erinevat tüüpi viskoossusindeksi parandajate mõju madalal temperatuuril pumpamise jõudlusele.

5. Kõrge temperatuur, kõrge nihkekiirus (HTHS)

High-Temperature High Shear (HTHS) on mootoriõli viskoossuse stabiilsuse indikaator kõrgel temperatuuril ja suurel nihkejõul, mis peegeldab mootoriõli võimet säilitada määrimist kõrgel temperatuuril ja suure nihkejõu tingimustes.Me võime HTHS-i mõista lihtsalt õlikile tugevusena.

Viskoossusel on määrimisel määrav tähtsus. Mitmeklassilise mootoriõli kõrge temperatuuri viskoossust testitakse madala nihkekiirusega kapillaarviskosimeetriga, et mõõta kinemaatilist viskoossust 100 kraadi juures. Mitmeastmelise õlisüsteemi mitte-Newtoni vedelike puhul ei saa madala nihkejõuga kapillaari abil mõõdetud viskoossus peegeldada mootori viskoossust kõrge temperatuuri (150 kraadi) ja suure nihkekiiruse (106 s) töötingimustes.^-1).

Uuringud näitavad, et näiv viskoossus mõõdetuna temperatuuril 150 kraadi ja nihkekiirusel 10⁶s^-1on hea korrelatsiooniga mootori laagri kulumisega. Kui 1995. aastal vaadati üle SAE J300 ja lisati iga viskoossusklassi minimaalne kõrge temperatuur ja kõrge nihkejõud (kõrge temperatuur, kõrge nihkekiirus, HTHS) viskoossus. Kõrget temperatuuri ja kõrget nihkeviskoossust mõõdetakse väga suure nihkekiirusega (10⁶ s^-1) ja temperatuuri (150 kraadi), mis on sarnane püsivas olekus töötavate karterilaagrite voolukeskkonnaga.

Üldiselt ei pea kvaliteetne viskoossusindeksi parandaja olema mitte ainult tugevpaksenemise võimedjahea nihkekindlusaga nõuab ka headjõudlus madalatel temperatuurideljakõrge termilise oksüdatsiooni stabiilsus.

Viskoossusindeksi parandajate keemiline struktuur on tihedalt seotud nende jõudlusega. Süsivesinikel põhinevatel kõrgpolümeeridel, nagu OCP, on suurepärane viskoossust suurendav toime, kuid nende võime viskoossusindeksit (VI) parandada ei ole nii hea.

Teisest küljest ei ole polaarseid rühmi (nt PMA) sisaldavad polümeerid määrdeaine paksendamiseks nii tõhusad kui OCP, kuid neil on suurepärased VI parandamisomadused ja need võivad samuti vähendada hangumispunkti.

Tüüpilised viskoossusindeksi parandajad

Tüüpilised viskoossusindeksi parandajad	Lühend
Etüleen-propüleen kopolümeer, olefiinkopolümeer (etüleen ja propüleen)	OCP
Polümetakrülaat	PMA
Hüdrostüreen-vinüüldieeni kopolümeer	HSD
Polüisobutüleen	PIB

Mitme üldkasutatava viskoossusindeksi parandaja omaduste võrdlus (VII)

Esitus VII	Paksendamise võime	VI Parandamine	Nihke stabiilsus	Vähendage hangumispunkti	Madala temperatuuri viskoossus		Kõrge temperatuuri nihkeviskoossus	Oksüdatsiooni stabiilsus
Esitus VII	Paksendamise võime	VI Parandamine	Nihke stabiilsus	Vähendage hangumispunkti	CCS	Brookfield	Kõrge temperatuuri nihkeviskoossus	Oksüdatsiooni stabiilsus
PMA	Hea	Väga hea	mitte hea – väga hea	Väga hea	Väga hea	Väga hea	Hea	Hea
OCP	Väga hea	Hea	pole hea - hea	Halb	Hea	Halb	Hea	Hea
HSD	Väga hea	Hea	Väga hea	Halb	Hea	Halb	Hea	Hea
OCP ja PMA segu	Hea	Hea	Hea	Hea	Väga hea	Hea	Hea	Hea

Paari:Mootoriõlide pesuainete lisandite mõistmine: ülevaade

Järgmise:Määrdeaine nihkestabiilsuse ja viskoossuse indeksi parandaja.