فهم إضافات المنظفات في زيوت المحرك: نظرة عامة

محتويات

ما هو منظف زيوت محركات الاحتراق الداخلي؟

وظائف المنظفات

القدرة على تحييد الحمض

القدرة على التنظيف

تشتت

الذوبان

مقارنة أداء المنظفات الرئيسية

أنواع المنظفات لزيوت التشحيم.

سلفونات

ألكيل فيينات وفينات ألكيل كبريتية

 

ما هو منظف زيوت محركات الاحتراق الداخلي؟

 

 

المنظفات (لزيوت محركات الاحتراق الداخلي) هي مادة كيميائية يمكنها تنظيف أجزاء المحرك والحفاظ على نظافة أجزاء المحرك ، وتساعد على تعليق الجزيئات الصلبة غير المرغوب فيها في زيت المحرك. للمنظف أربع وظائف: معادلة الحمض ، والتنظيف ، والتشتت ، والذوبان.

في تركيبات زيت المحرك ، تستخدم معظم المنظفات الصابون المعدني القلوي لتحييد الأحماض العضوية أو غير العضوية الناتجة أثناء الأكسدة أو الاحتراق.

يتم الجمع بين المنظفات بشكل عامالمشتتاتوZDDPوتستخدم بشكل رئيسي في زيوت محركات الاحتراق الداخلي.

 

• في عام 1943 ، اكتشفت الولايات المتحدة أن زيت محرك الديزل المضاف إلى صابون معدني من حمض الكربوكسيل العضوي ، مثل الأحماض الدهنية القابلة للذوبان في الزيت أو أحماض النفثينيك ، يمكن أن يحل مشكلة زيادة رواسب الكربون في أخاديد حلقة المكبس ، ويسميها الناس المنظفات لأن هذا النوع من يتمتع الصابون المعدني القابل للذوبان في الزيت بقدرة تنظيف مماثلة للصابون القابل للذوبان في الماء.
• بدأ البحث عن المنظفات بـالصابون المعدني، واشتهرت باستخدام الأحماض الدهنية وصابون حمض النفثينيك. نظرًا لأن معظم أملاح الأحماض الدهنية المعدنية والأملاح المعدنية لحمض النفتينيك هي أيضًا محفزات أكسدة لزيوت التشحيم ، فقد تم استبدالها بالسلفونات والفينات والفوسفات مع تطور صناعة زيوت التشحيم.
• في إضافات زيوت التشحيم الحديثة ، تشمل المنظفات الأكثر شيوعًاسلفونات, ألكيلفينات الكبريت, فوسفونوتثيولات, ألكيل ساليسيلاتوالنفتينات. يتم استخدام أنواع المنظفات الخمسة مبدئيًا بأملاح محايدة.
• في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، مع زيادة محركات الديزل عالية الطاقة فائقة الشحن وزيادة الوقود المحتوي على الكبريت ، بالإضافة إلى مزيد من الفهم لتحييد المنظفات ، بدأ الناس في تطويرالمنظفات الأساسيةوالمنظفات فوق القاعدة.
• في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تطوير منتجات المنظفات بقيمة أساسية تبلغ 250 مجم من KOH / جم.
• في الوقت الحاضر ، تأخذ كمية العدد الأساسي المرتفع من المنتجات غالبية مواد التشحيم المضافة الحديثة ، ويمكن أن تصل القيمة الأساسية إلى 400 ~ 500mgKOH / g. يستخدم أكثر من 75 في المائة من المنظفات في زيت محركات البنزين وزيت محركات الديزل. يمكن أن تصل جرعة المنظف في زيت محرك السيارات إلى 3 في المائة ~ 15 في المائة ، وسيكون المحتوى في زيت المحرك البحري أعلى من ذلك. تحتوي زيوت الأسطوانات البحرية (TBN 100) على ما يصل إلى 30 بالمائة من الإضافات ، ومعظم هذه الإضافات عبارة عن منظفات.

 

 

وظائف المنظفات

 

القدرة على تحييد الحمض
معظم المنظفات لها قيمة أساسية ، وبعضها له قيمة أساسية عالية ، وهو ما يسمى أإجمالي الرقم الأساسي (TBN), ويمثل TBN القدرة على تحييد الأحماض. تتمتع الأملاح المعدنية المختلفة بقدرات مختلفة على تحييد الأحماض.

منظفات السلفونات والفوسفات القلوية عبارة عن أملاح قلوية قوية حمضية ، ويمكن فقط للجزء القلوي الزائد من المنظف ، أي الكربونات والهيدروكسيد ، تحييد قدرة الحمض ، في حين أن السلفونات والفوسفات المحايدة عبارة عن صابون وليس له القدرة على تحييد الأحماض . ومع ذلك ، فإن الكربوكسيلات الأساسية ، والساليسيلات ، والفينات هي أملاح حمض قوية ضعيفة القاعدة ، مما يجعلها قواعد لويس. ليس فقط الجزء القلوي الزائد لديه القدرة على التحييد ، ولكن الصابون لديه أيضًا القدرة على تحييد الحمض.

المنظفات عالية القيمة الأساسية هي عمومًا مزيج من الكربونات (CaCO₃، باكو₃، MgCO₃، نا₂كو₃لي₂كو₃، وما إلى ذلك) وهيدروكسيدات المعادن [Ca (OH)₂با (يا)₂، ملغ (يا)₂، NaOH ، LiOH] وغرويات الحالة الفائقة الأخرى مشتتة في منظفات ذات قاعدة معدنية محايدة.

يمكن للمنظفات التي تحتوي على كميات كبيرة من القلويات أن تحيد باستمرار الأحماض المشتقة من الأكسدة لزيت التشحيم وزيت الوقود ، مما يمنعها من المزيد من التكثيف التأكسدي ، وبالتالي تقليل الرواسب الراتنجية في المحرك. في الوقت نفسه ، يمكنه أيضًا تحييد أكسيد الكبريت المتولد بعد احتراق الوقود المحتوي على الكبريت ، مما يمنعه من استخدام زيت التشحيم بالسلفونات ؛

يمكنه أيضًا تحييد حمض الكربوكسيل ، وحمض الكبريتيك ، وحمض النيتريك ، وما إلى ذلك المنتج بعد احتراق البنزين ، ومنعهم من العمل على الهيدروكربونات.

بسبب تحييد هذه الأحماض غير العضوية والأحماض العضوية ، يتم منع تآكل هذه المواد الحمضية على الأجزاء المعدنية للمحرك ، وهو أمر مهم بشكل خاص لزيوت محركات الديزل والزيوت البحرية التي تستخدم الوقود عالي الكبريت.

 

القدرة على التنظيف

يكون المنظف على شكل مذيلات في الزيت وله امتزاز قوي على طبقة الراتينج غير المرغوب فيها ورواسب الكربون. يمكن أن يغسل الفيلم الراتينج ورواسب الكربون الملتصقة بالمكبس وتشتيتهم في الزيت.

بشكل عام ، كلما كانت خصائص التشتت أقوى ، كانت الخصائص أقوى.

 

تشتت

يمكن للمنظف أن يمتص الجسيمات الصلبة الصغيرة مثل جزيئات الغروانية والكربون التي تم إنشاؤها وتفريقها في الزيت ، مما يمنعها من التكتل لتشكيل جزيئات كبيرة تلتصق بالأسطوانة أو تستقر في الحمأة.

 

الذوبان

الذوبان هو ظاهرة الذوبان السائلة التي هي في الأصل غير قابلة للذوبان في الزيت يتم إذابتها بسبب إضافة كمية صغيرة من الفاعل بالسطح.

المنظفات عبارة عن بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي ، غالبًا ما تكون مشتتة في الزيت على شكل مذيلات ، والتي يمكنها إذابة المركبات المحتوية على الأكسجين التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل والكربونيل ، والمركبات المحتوية على النيترو ، والحمأة ، والسخام ، والماء. هذه المواد هي وسيطة لتشكيل طبقة الطلاء. يتم تذويبها في مركز المذيلات وتحيط بها الجزيئات المضافة التي تشكل المذيلات ، وبالتالي تمنع المزيد من الأكسدة والتكثيف ، وتقلل من تكوين أغشية الطلاء ورواسب الكربون. في الواقع ، إذابة سلائف الرواسب بواسطة المنظفات ، أي القدرة على جعل هذه المجموعات الوظيفية عالية التفاعل أقل نشاطًا ، وبالتالي منع تحولها إلى رواسب ، تكون أقل ذوبانًا بكثير من المشتتات عديمة الرماد.

 

يتكون المنظف بشكل أساسي منمجموعة محبة للدهون ، مجموعة بولار ، ومجموعة ماء.كالجدول التالي:

 

غرض	مجموعة محبة للدهون	المجموعة القطبية	مجموعة ماء	التركيب الجزيئي
سلفونات	الكيلاريل	مجموعة حمض السلفونيك	Ca ، Mg ، Ba ، Na
Alkylphenols و Alkylphenates الكبريتية	الكيلاريل	هيدروكسيل الفينول	كاليفورنيا ، با
ألكيل الساليسيلات	الكيلاريل	الساليسيلات	Ca ، Mg ، Ba
ثيوفوسفات	بوليزوبوتيلين n=17-20	حمض الفوسفوروثيوات أو الفوسفوريك	كاليفورنيا ، با

 

أداء المنظفات والتشتت للمنظفات والمشتتات الرئيسية

إضافات زيوت التشحيم	القدرة على الذوبان		القدرة على التشتت			القدرة على التنظيف
	صلبة / في المئة	بيروفات / (مليمول / كغ)	منتجات التحلل الحمضي العضوي / في المائة	الأسفلت / في المئة	أسود الكربون / بالمائة	منع امتصاص الكربون الأسود / في المئة	تنظيف أسود الكربون الممتز / في المئة	منع امتصاص الكربون الأسود تحت المجال الكهربائي / في المئة
ألكيل الكالسيوم ساليسيلات	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
ألكيل فينيت	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
ثيوفوسفات الباريوم	——	346	——	——	40	——	——	90
كبريتيد ألكيل فينول الكالسيوم	——	24	——	——	38	——	——	50
سلفونات المغنيسيوم	——	——	70	——	90	——	——	20
سلفونات الكالسيوم	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
سكسينيميد	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

مقارنة أداء المنظفات الرئيسية

غرض	تشتت	تحييد الحمض	الذوبان	مضاد للصدأ	مضادات الأكسدة
متعادل ، قاعدة سلفونات	وسط	وسط	وسط	نعم	لا
سلفونات عالية القاعدة	وسط	عالي	وسط	نعم	لا
محايد ، قاعدة الفينيت	قليل	وسط	قليل	لا	نعم
ألكيل فينات عالي القاعدة	قليل	عالي	قليل	لا	نعم
ألكيل ساليسيلات	قليل	وسط	قليل	لا	نعم
ثيوفوسفات	وسط	وسط	وسط	لا	نعم

 

أنواع المنظفات لزيوت التشحيم.

 

وفقًا لمصدر المواد الخام ، يمكن تقسيم منظفات السلفونات إلى:

• سلفونات البترول
• سلفونات اصطناعية.

 

وفقًا للرقم الأساسي ، تنقسم السلفونات إلى:

• سلفونات محايدة
• رقم القاعدة الوسطى سلفونات ؛
• سلفونات الرقم الأساسي العالي ؛
• رقم أساس مرتفع للغاية سلفونات.

 

حسب نوع المعدن:

• سلفونات الكالسيوم
• سلفونات المغنيسيوم
• سلفونات الصوديوم
• وسلفونات الليثيوم.

 

سلفونات

 

سلفونات الكالسيومهو منظفات السلفونات الأكثر استخدامًا.

 

بسبب محتوى الرماد المنخفض منسلفونات المغنيسيوم، إنه يلبي متطلبات زيت التشحيم منخفض الرماد ولديه مقاومة جيدة للصدأ. يستخدم في الغالب في زيت محرك البنزين عالي الجودة ، ومن السهل نسبيًا اجتياز اختبار الصدأ MS-D.

 

نظرًا لأن ملح الباريوم معدن ثقيل وهو سام ، فإن استخدامه أقل وأقل ، وسلفونات الباريوميتم التخلص منه بالكامل تقريبًا كمنظف زيت تشحيم. لكن الباريوم سلفونات له أداء ممتاز ضد الصدأ على معادن مختلفة ومناسب للاستخدام كمحلولمادة مضافة ضد الصدأ.

 

يتم تشكيل سلفونات الكالسيوم فوق القاعدة عن طريق تشتيت القاعدة الزائدة في المذيلات على شكل كربونات الكالسيوم (CaCO3 ،) لتشكيل سلفونات فوق القاعدة. نسبة ملح الكالسيوم (م) المشتت ككربونات الكالسيوم إلى ملح الكالسيوم للسلفونات (ن) يتجاوز 30: 1.

 

تتمتع سلفونات القاعدة المحايدة أو المنخفضة بتأثير تشتيت أفضل على السخام والمواد الأخرى ، بينما تتمتع السلفونات التي تحتوي على أساس زائد بقدرة تحييد أفضل وتنظيف بدرجة حرارة عالية.
يمكن امتصاص السلفونات بقوة على سطح المعدن الحديدي لتشكيل طبقة واقية غير منفذة ، مما يضمن لهاأداء جيد مانع الصدأ.

بالمقارنة مع الساليسيلات والفينات ، فإن السلفونات أفضل من الساليسيلات والفينات من حيث الذوبان والتشتت ، ولكن في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة القاسية ، تكون سرعة المعادلة والتنظيف أسوأ من الساليسيلات والفينات.
على وجه الخصوص ، كل شيءإضافات السلفونات لها خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للتآكل، ومضافات السلفونات عالية القيمة الأساسية تعزز الأكسدة.
من أجل تعويض نقص مضادات الأكسدة ، بالإضافة إلى تركيب مختلف مركبات السلفونات ذات القاعدة المرتفعة والمنخفضة في زيوت المحركات الحديثة ، من الأهمية بمكان استخدام السلفونات مع أملاح الألكيل الكبريتية والمشتتات ومضادات الأكسدة ومضادات الأكسدة. - إضافات التآكل.

بشكل عام ، يحتوي على السلفوناتمنظف ​​جيد لدرجات الحرارة العالية, قدرة تحييد قوية,مقاومة جيدة للصدأ، وبعض التشتت. من السهل الحصول على المواد الخام والسعر رخيص. يمكن أن يضاعف مع إضافات أخرى لتحضير زيوت مختلفة لمحركات الاحتراق الداخلي. كما أنها تستخدم للزيوت البحرية وزيوت المحركات.

 

ألكيل فيينات وفينات ألكيل كبريتية

 

منظف ​​Alkylphenplte هو أحد منظفات زيت المحرك التي ظهرت في أواخر الثلاثينيات. منذ البداية ، تم تحويل هذا النوع من المواد المضافة بسرعة إلى مشتقات مختلفة ، مثل ألكيلفينات الكبريت ، ألكيلفينات تكثيف الفورمالديهايد ، ألكيل فينات تكثيف فورمالدهايد أمين.

منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، مع تطوير العديد من محركات الديزل عالية الطاقة واستخدام الوقود عالي الكبريت ، من أجل حل فعال لمشاكل زيادة رواسب الكربون على المكابس وتآكل وتآكل بطانات الأسطوانات ، تطورت منظفات الألكيل فينول تدريجياً نحو منتجات عالية القاعدة مع TBN 200 ~ 250.

أكثر أملاح الألكيلفينول شيوعًا هي أملاح الكالسيوم وأملاح المغنيسيوم ، والأكثر شيوعًا هي أملاح الكالسيوم.
ومع ذلك ، فإن أداء فينات الألكيل النقي ضعيف ، ومن الصعب تعدين لإنتاج منتجات عالية الأساسية ، لذلك يظهر ملح ألكيل فينات وألكيل فينات في نفس الوقت تقريبًا ويصبحان الأكثر استخدامًا في العالم اليوم. لديها مجموعة واسعة من الأنواع ، واستهلاكها في المرتبة الثانية بعد السلفونات ، وتمثل الفينيت القلوية ثلث سوق مضافات المنظفات المزلقة.

 

وفقًا للرقم الأساسي ، تشتمل ألكيل فيينات الكبريت على:

 

 

• ألكيل فينات منخفض الكبريت ذو قاعدة منخفضة (TBN100) ؛
• ألكيل فينات ذو قاعدة كبريتية متوسطة (TBN150) ؛
• ألكيفينات عالي القاعدة مكبّر (TBN250);
• كالسيوم ألكيل فينات الكالسيوم عالي القاعدة عالي الكبريت (TBN300).

 

 

خصائص الفينات الكبريتية:

 

• من السهل فصل ألكيلفينات الكبريت في وسط الزيت ، لذا فهو يتميز بخاصيةقدرة تحييد جيدةوممتاز مضاد للأكسدة ومضاد للتآكلملكيات.

• ألكيلفينات الكبريت لديه بشكل خاصمنظف ​​جيد لدرجات الحرارة العالية، وهو فعال بشكل خاص في قمع رواسب الكربون في أخدود الحلقة العلوية لزيت محرك الديزل فائق الشحن. إنها واحدة من المواد المضافة التي لا غنى عنها لزيت محرك الديزل فائق الشحن ؛

• يستخدم ألكيلفينات الكبريت على نطاق واسع في درجات مختلفة من زيت محرك الاحتراق الداخلي بسببهقدرة جيدة على الاحتفاظ بالقلويات وفصل الماء، ولا يزال أحد المضافات الرئيسية لزيوت التشحيم البحرية.

 

الفرق بين منظفات الفينات ومنظفات السلفونات:

 

كل من سلفونات عالية القاعدة وفينات ألكيل عالية القاعدة جيدةالقدرة على تحييد الحمض.

قد تقلل مادة السلفونات عالية القاعدة من أداء مضادات الأكسدة في مواد التشحيم. لكن فينات ألكيل عالية القاعدة لها خصائص مضادة للأكسدة.

 

تتراكم ألكيلفينات الكبريت مع المنظفات والمشتتات الأخرى و ZDDP ، وتستخدم على نطاق واسع في العديد من زيوت محركات الاحتراق الداخلي ، خاصة في زيوت محركات الديزل فائقة الشحن لتقليل رواسب الكربون. يحافظ على قلوية جيدة ويستخدم بشكل جيد في زيت الأسطوانات البحرية ، لذلك تم تطويره على نطاق واسع في الدول الغربية وأصبح أحد أهم إضافات زيوت التشحيم في الوقت الحاضر.